DE1512561A1

DE1512561A1 - Verfahren zur Erzeugung einer Bezugsphasenlage

Info

Publication number: DE1512561A1
Application number: DE19671512561
Authority: DE
Inventors: Rall Dipl-Ing Bernhard
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-01-18
Filing date: 1967-01-18
Publication date: 1969-02-13
Also published as: DE1512561B2

Description

"Verfahren zur Erzeugung einer Bezugsphasenlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Bezugsphasenlage in einem Empfänger für vier-pliasenk6dulierte Signale mit=einem-spannungsgesteuerten Oszillator. Für die Erzeugung einer Bezugsphase ist es bekannt, das jeweils zuletzt eingetroffene Zeichen in einem magnetostriktiven Resonator-zu speichern und. dieses Signal zu einem Phasenvergleich mit dem nächstfolgenden Zeichen heranzuziehen. Dieses Verfahren wird bei dem sogenannten Kineplex-System angewandt.- Nachteilig an diesem Verfahren istes, . dass das-zur .Bewertung- des-jeweils vorliegenden Signals vorhandene Vergleichssignal-durch die Störungen desAbertragungskanals selbst stark gestört sein kann, so dass Verschiebungen der Phrase auftreten.

rjeiterhin ist durch die- deutsche Auslegeschrift 1-219 966 eine Vorrichtung bekannt,Ybei der zur Ableitung einer Be=

zugsphase zur Demoduhation von phäsenmodulierten.'Signäien.=-

mit Hilfe von Phasenschiebern und Phasendetektoren eine-

Reihe von Phasenebenen erzeugt wird. Die Auswertung der

empfangenen' Signale erfolgt bei diesem System ° j c nach-de-

ren Zage zwischen den einzelnen Phasenebenen pröportönal

zur Abweichung von der Sollphasenlage. Nachteile dieses

Systems sind darin zu sehen, dass eine Vielzahl von Pha-:-@-

senschiebern und Phasendemodulatoren für die Festlegung

der einzelnen Phasenebenen benötigt werden.

Die Erfindung zeigt nun einen Vieg, wie mit einfachsten 1VIit-#

teln eine. Bezugsphase in einen Empfänger zur Demodulat'iod

phasenmodus.iertar Signale bestimmt werden kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ein- ~

gangssignal in an sich bekannter 1.lleise in seine Komponen-

ten x, y aufgespalten wird, dass die jeweils grösste Kom-

ponente und deren Vorzeichen bestimmt werden und dass die`

eine aus diesen Informationen jeweils erhaltene Kombinä@tiön

von acht möglichen Kombinationen, von denen vier ein Vore-

lenund vier ein.Nacheilen der Bezugsphase gegenüber den Ein-

Sang ssignalen anzeigen, zur Erzeugung eines @weig-`nals R1 verwendet wird, dessen Mittelwert $' die Steuerspannung für deri spannungsgesteuerten Oszllator ist. Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert, wobei die dem Stand der. Technik entsprechen.-den Begriffe und Darstellungsweisen verwendet werden.

Figur 1-zeigt die ankommenden Signale in der Phasenebene der Empfangsseite. Figur 2 zeigt den Verlauf zweier Regelspannungen zur Regelung des spannungsgesteuerten Oszillators mit Hilfe der Phasenabweichung. Figur 3 zeigt die erfindgungsgemässe Aufteilung der Phasenebene in Quadranten: Figur 4 zeigt eine Anordnung zur Aufspaltung des Eingangssignals in seine Komponenten. Figur 5 zeigt eine Anordnung zur Bestimmung der Signalkomponenten. Figur 6 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens: ?regen der tybersprechverzerrung liegen in Figur 1 die Endpunkte der Signalvektoren r verstreut in Punkthaufen. Die Lage der vier Punkthaufen im Koordinatensystem wird durch die Phasenlage der Empfangsträgerspannung bestimmt, die ge:. genüber der Sendeträgerspannung um gedreht sein: soll. Stimmt die Frequenz des Empfangsoszillators nicht mit der des Senders überein, dann dreht sich der Phasenstern mit' der Differenzfrequenz im Koordinatensystem. Ein spannungsgesteuerter Oszillator, der auf der vierfachen Trägerfrequenz schwingt und die beiden um 900 gegeneinander verschobenen Empfangsträgerspannungen durch digitale Teilung erzeugt, muss nun 6o:ia seiner Phase geregelt werden, dass die Punkthaufen mit den Punkten P (x, y) durch die Vdinkelhalbierenden des Koordinatensystems in zwei gleich grosse Teile- gespalten wer. den. Wandern die Punkthaufen zu grösseren Winkeln aus, dann ist die-Sendefrequenz höher und läuft dem Empfänger davon, der eine als positiv angenommene Regelspannung für die Erhöhung der Frequenz bekommen muss.

Bild 2 zeigt den gewünschten Verlauf einer Regelspannung R über dem Winkel (p, die für jeden Punkt gemäss der Beziehung" R y . sie; x - x # sign 9 x = r COS cp wobei Y = r Bin cp abgeleitet werden kann und deren Mittelwert IZ zur Regelung des Oszillators verwendet werden kann. Die technische Ableitun&

der Regelspannung R entsprechend der durch die Gleichung (1)

gegebenen. Funktion: ist aber aufwendig, weil eine analoge Df-

ferenzbildung oder Summenbildung von im Vorzeichen umschalte.

baren Amplitudenwerten erforderlich ist,

.Für die- vier Quadranten muss die Regelspannung nämlich wie

folgt gebildet werden: .-

Noch aufwendiger ist das Verfahren, wie es in der DAS .1 219 966

beschrieben ist.

Leichter und mit digitalen Mitteln lässt sich die Regelgrösse

R, s sißn R (2)

ableiten, deren Verlauf in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet

ist. Für_ jeden Punkt. p ist .jetzt nur noch eine Entscheidungs-

operation. erforderlich., nämlich . ob R' -,+l oder R' _ -'I ist,

Der Mittelwerte ist dann die Steuerspannung für den Oszil-

latör..

Dies beruht auf--folgenden tberlegungen§ die anhand von Figur =-

3 erläutert werden. so-1l. .

Die Phasenebene in Figur 3 ist durch die Vorzeichen-der Werte-

x und °y -in die Quadranten 1 bis -4` äüfgeteilt., Eine andere Auf-

teilung in-die um 45® gedrehten Quadranten A bis D ergibt die

Bedingung: -

In A ist x

in B ist y Ixi

- in =C ist -x::#jyi

in. D ist -y>- 1xl . - e _ -

Dies bedeutet 'aberdass jevieils die `absolut grösste= der-.

Signalkömpönenten Und :deren Vorzeichen:-bestimmt werden muss'. 1.

um den betreffenden Quadranten A- bis D zu ermitteln:

Die in Figur 4 der Zeichnun- dargestellte Anordnung-zur- -= uf@-

Spaltung des Eingangssignals in seihe'Kemponenttri-weist-zwe1

Eingänge auf, denen die K®mporieuten x und y -des`ngängssig-'

nals zugeführt werden.- Jeder der beiden Eingänge-füntt auf -

die Basis, eines Transistors T1 bzw. T'1 , der zusammen mit ei-. nem zweiten Transistor T2 bzw. T21, dessen Basis über einen weiteren'Transistör T3 bzw. T3' an Bezugspotential liegt, einen Differenzverstärker bildet. Dieser Differenzverstärker erzeugt, abgesehen von einer unwesentlichen Arbeitspunktverschiebung, gleichzeitig die Spannungen +x und -x bzw. +y und -y. Je nach Polarität der Komponenten x, y des Eingangssignals wird nun jeweils ein Ausgang der beiden Differenzverstärker ein Ausgangssignal liefern, das der Ansteuerung der Eingänge der nachstehend anhand der Figur 5 beschriebenen Anordnung dient.

Figur 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Signalkomponenten der Eingangssignale. Die in Figur 5 dargestellte Schaltung ist aus zwei Differenzverstärkern aufgebaut. Ihre vier Eingänge sind mit den Ausgängen der Anordnung gemäss Figur 4 verbunden. Überwiegt nun beispielsweise die dem ersten Differenzverstärker 'zugeführte Signalkomponente x, so wird an dessen. Ausgang b en Signal auftreten: Überwiegt von den dem zweiten Differenzverstärker zugeführten Komponenten y, so wird an dessen Ausgang o ein zweites Signal auftreten. Hiermit liegen die Vorzeichen der Signalkomponenten,, nämlich -si.gn x: und sign y fest, die den Quadranten 2 in der Phasenebene festlegen. Dieses Ergebnis wird zur späteren weiteren Verwendung in den

dynamischen*'Und-Schaltungen 8 bis 1'1 (Fig. 6) gespeichert..

Die Basen der Transistoren T3 bzw. T3' sind einerseits-über

Dioden D bzw. D' mit einem Pulsgenerator J andererseits

über Widerstände Rk bzw. Rkl mit den Ausgängen c und d der

in Figur 15 beschriebenen Anordnung verbürdur b Der den Wider- .-

stand Rk bzw. R@ enthaltenden Rückkopplungszweig dient dabei

.der Erhaltung der Ausgangssignale der Anordnung gemäss Fi@ -

gur 5. Die Rückkopplung wird bei Beginn eines Impulses am

Ausgang des Impulsgenerators J unwirksam gemacht" Anscx31ia..

send wird ein Schalter S geschlossen, der die gemeinsamen

Enitterpunkte der beiden Differenzverstärker miteinander ver-

bindet. Diese Schliessung des Schiliters S hat zur Folge, dass

nunmehr nur noch-an einem der vier Ausgänge der beiden Dir-

ferenzverstärker ein negatives Signal auftritt! an deren Ein-

gang die grösste Signalkomponente anliegt. Hiermit ist einer

der Quadranten A -bis D der um 45° gedrehten Phasenebene featge--.

legt.

Durch die Kombination der-Ergebnisse von ExtremmertbestimIm...

gen und Vorzeichenbestimmung erhält man für R' in den einzel-nen Quadranten A bis D .

_ RI(Aj -$ign y .. .

R,.().,@ eign x 3 . _

sign . y

R#(D) _ -sign x

Wenn man nun, die in Figur _3 eingezeichneten Vorzeichen der

Regelspannung Rin den einzelnen Quadranten A bis D im Zu#-

sa=elhang mit der Gleichung (4) betrachtet, so erke4nt man,

deso zur,Erzeugu4g .der ..Funktion R O lediglich eine Kippstufe

vorzuzehenist. a in die im, .Quadranten, AA -sign_ y übertragen

vrdv: ,3uecä,ratlteR ßign. x usw. , also jeweils p oder 1. Die .

Regelung mit 11I -ist ö.abei wwesentlic4. schärfer als die, die mit

vorgenommen wird und unabhängig von der GräPse des Punkthau

iens, Die damit verbundene konstante Segelverstärkung ermög-

licht die optimale Auslegung der Ragelschleife

exi Eindruck vom ,technischen. Aüfwanczur Realislerun&' des er=-

fin.dungsgsmässen Verfahrens gibt Figur @ 6.

Ein dem-Eingang : 1,. dar .n Figur 6 ,dargestellten Anordnung, ' Zu-0

geführtes @phasomoduliertes Eingangssignal gelangt auf zwei' pa.m

rallelen Iffegenan Modulatoren 2 und 3. Ausser dem Eingangsei.

gial wird der Modulator 1 ebenso wie dem Modulator 2 die um. Sp° ,

verschobenen Trägerspwanungen über jeweils einen Ausgang eines

Prequenzteilers 4 zugeführti Hinter }jedem der Modulatororn und

2 liegen f Tiefpaesfilter 5 ,bzw. C # die tu ihren Ausgängen. die ba

züglich ihrer Phasenlage im modulierten Signal seecht auf- -

einandenstehenden Quadratur-Kompanenten x und y des Eingangs-

ofßnal.s an die beiden Eingänge einer ' Änordnung 7 weitergeben,

die vier Ausgänge aufwoist, von denen jeweils zwei entsprechend

dem Vorhandensein der Sgmalkömpönenten +X 670r =x und +y .oder

erregt sind. Die Anordnung 7 wurde bereits anhand Eigör 4

der Zeichnung näher erläutert. Je einer der vier Ausgänge der ,

Anordnunig 7 ist mit j e einem Eingang der Anordnung 16 verbun.-A .

den e deren Aufbau und Funktion zuvor anhand von. Figur 5.. .er- -

läutert wurde. Jeder der vier Ausgänge der ,Anordnung 16 ist

mit jeweils zwei verschiedenen von vier dynamischen Tlnd-Schal.-

tungen 8 ,bis 11 verbunden. Die Ausgänge der dynamischen Und-

.-Schaltungen 8-bis ll `führen an eine "Oder"-Schaltung 12y de- .

ren Ai:sgang über eine nachgeschaltete Speinherkippstufe 15 und

Tiber einen Tiefpass 13 an einem. spahn.ungsgesteuerten Oszilla-

. .tor 14, liegt,, dessen _Ausgang mit dem Eingang des Prequenzte-. .

lers 4 verbunden ist.

Claims

°P ä t e n t a n s- . p r- ü. e h e

1) Verfahren zur Erzeugung einer Bezugsphasenlagein einem Empfänger für vier-phasenmodulierte Signale mit einem spanhungs.. gesteuerten Oszil-lator, dadurch gekennzeiohnets dass jedes Ein.-- gangssigna1 in, an.-sich bekannter Weine in seine Komponenten ±l y aufgespalten wirdi;dass die jeweils grösste Komponente und de-, ren Vorzeichen bestimmt werden und dass @ die eine aus diesen In- formationen jeweils ',erhaltene Kombination von acht möglichen. Kom- binationen., von denen vier ein Voreilen und vier ein Nacheilen der Bezugsphase . gegeniiber den Eingangssignalen anzeigen: zur tUfensignals Rt verwendet wird" :dessen Mit- Erzeugung eines Zweia#ä talwert' die Steaerspannung für den spannungsgesteuerten oe- sillater ist. 2) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 'l i dadurch 4ekennzeichnet' dass dem Eingang fite die phase=odu- lierten Signals zwei parallel zucinadner und: jeweils in Serie mit einem ihnen nächgenchalteten Tiefpaso (5 bzR. 6) liegende __Mcdulatoren (2-und nachgeschaltet eänd9 dass die Ausgänge der Tiefpitese (5 ud 6) mitl den Edngari einer Anoxdnung verbunden. sind, die vier Au agänge aufweist, von denen jeweils zwei entsprechend dem Vorhandensein der Signalknmponsäten +x

oder -x und +y oder -y'erregt sind, dass je einer der vier Ausgänge :der Anordnung (7) mit je -einem der" Eingänge der Anordnung (16)verbunden iste die erstens die Vorzeichen der an den Eingängen anliegenden Signalkomponenten"und zweiteng die Jeweils grösste Signalkomponente und deren Vorzeichen bestimmt, dass die vier Ausgänge dieser Anordnung mit je- weils zwei von vier dynamischen Und-Schaltungen (8 bis 11) verbunden sind, dass die Ausgänge der _ tM#-8; haltqngen (8 bis 11) in einer "Oder"-Schaltung (12) zusammengefasst sind, dass der Ausgang der "Oder"-.Schaltung (12) über eine Speicherkippstufe (15) und einen weiteren- Tiefpass (13) en den Eingang eines spannungsgeregelten Oszillators (14) geführt ist, dass der Ausgang des Oszillators (14) einen Frequenzteiler (4) steuert und dass jeweils ein Aue- gang des Frequenzteilers (4) mit einem Eingang eine der Mo- dulatoren (2 bzw. 3) verbunden ist und diesen die um 90O ge-. geneinänder phasenverschobenen Trägerspannungen zufuhrt: 3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass- die Anordnung zur Bestimmung der Vorzeichen der Signalkompo- nenten aus zwei Differenzverstärkern besteht, von denen jeder in an sich bekannter !?eise aus zwei Transistoren mit gemein- samem Emitterwiderstand und mit je einem Kollektorwiderstand

aufgebaut ist und dass ein Schalter (S) vorhanden ist, der die gemeinsamen Emitterpunkte der beiden Differenzverstärker zur-Bestimmung der jeweils grössten Signalkomponente und deren Vorzeichen miteinander verbindet.