DE2110645B2

DE2110645B2 - Regenerierschaltung für kodierte Signale

Info

Publication number: DE2110645B2
Application number: DE19712110645
Authority: DE
Inventors: Pierre Paris Fuerxer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1971-03-05
Publication date: 1979-08-23
Also published as: NL170909C; NL7102915A; FR2082207A5; DE2110645C3; GB1345779A; NL170909B; DE2110645A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Regenerierschaltung für

ίο kodierte Signale mit einer von Null verschiedenen Gleichspannungskomponente, bestehend aus einem Regenerierkreis mit einer Rückführung mit Differenzbildung. Solche Regenerierschaltungen kommen insbesondere am Ende von Übertragungsleitungen

is zum Einsatz.

Im folgenden wird als kodiertes Signal ein Signal bezeichnet, das eine beliebige Anzahl W von Pegeln während gleicher Zeitabschnitte T annehmen kann, die von einer als Taktgeber bezeichneten Schaltung definiert werden. Ebenso werden als Signale mit Gleichspannungskomponenten Null nur. diejenigen betrachtet, bei denen der Mittelwert der Spannung während der Intervalle nT konstant ist, welche der Übertragung einer elementaren kodierten Information entsprechen. So hat z. B. der abwechselnde Binärkode eine von Null verschiedene Gleichspannungskomponente, die nur im (längerzeitigen) Mittel Null ist.

Eine Regenerierschaltung der eingangs bezeich neten Art ist aus der DE-OS 1815126 bekannt. Mit der bekannten Schaltung ist es zwar möglich, die Amplitude des ankommenden Signals, nicht aber dessen Gestalt zu regenerieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

r> Regenerierschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß mit ihr nicht nur die Amplitude, sondern auch die Form des übertragenen Signals regeneriert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

löst, daß das Fehlersignal der Rückführung durch ständige Differenzbildung zwischen dem zu regenerierenden und dem regenerierten Signal ermittelt wird.

Die erfindungsgemäße Regenerierschaltung ge-

•r, stattet, die Auswirkung von Signalverschlechterungen bei der Übertragung bestmöglichst zu verringern, indem die Gleichspannungskomponente und die niederfrequenten Komponenten des Signals genau wieder hergestellt werden, wobei niederfrequentes

•ο Rauschen unterdrückt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dient eine erste Rückführung zur Regenerierung der Gleichspannungs- und Niederfrequenzkomponenten des eingehenden Signals. Diese Rückführung besitzt

r, einen Verstärker, der das Differenzsignal zwischen dem regenerierten Signal und dem auf den Regenerierkreis aufgebrachten, in einer Verzögerungsstrecke entsprechend verzögerten Signal verstärkt, sowie einen Addierer, der das verstärkte Differenzsignal nach

mi Durchlaufen eines dem Verstärker nachgeschalteten Tiefpaßfilters zum Eingangssignal addiert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Regenerierschaltung durch eine zusätzliche, der Unterdrückung von Regelveränderungen des

(,-, Eingangssignals dienende zweite Rückführung gekennzeichnet, welche einen Phasendiakriminator besitzt, der an seinen beiden Eingängen über zwei vorgeschaltete Hochpaßfilter laufende Signale empfängt,

nämlich einerseits das regenerierte Signal und andererseits das Differenzsignal zwischen dem regenerierten Signal und dem zu regenerierenden verzögerten Signal, und der ein Signal abgibt, welches über einen nachgeschalteten Verstärker und ein angeschlossenes Tiefpaßfilter läuft und entweder die Verstärkung eines im Signaleingang liegenden Verstärkers mit veränderlicher Verstärkung steuert oder gleichzeitig auf die Ansprechempfindlichkeit des eigentlichen Regenerierkreises sowi<* auf den Pegel des regenerierten Signals einwirkt derart, daß ein Differenzsignal mit dem zu regenerierenden verzögerten Signal gebildet wird.

Eint mit dieser zweiten Rückführung ausgestattete erfindungsgemäße Regenerierschaltung gestattet einen automatischen Ausgleich des Signalpegels. Das regenerierte Signal geht dabei gleichzeitig in die erste Rückführung ein, wo es mit dem am Eingang des Regenerierkreises anliegenden und verzögerten Signal verglichen wird.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann in der zweiten Rückführung ein Ringmodulator als Phasendiskrirninator eingesetzt sein. Wegen der Eigenschaften eines solchen Rin&nodulators erhält man eine Proportionsrückführung,.

Bei einer noch anderen Weiterbildung der Erfindungbesitzt die Regenerierschaltung eine zusätzliche, der Regenerierung der Taktfrequenz dienende dritte Rückführung, welche einen Phasenmesser besitzt, der die Signalwechselphase zwischen dem regenerierten und dem zu regenerierenden verzögerten Signal mißt und dessen Ausgangssignal über einen nachgeschalteten Verstärker und ein anschließendes Tiefpaßfilter als Kontrolltaktsignal zu einem nachgeschalteten Taktgeber läuft. Hierdurch wird das Taktsignal regeneriert, welches zur Steuerung des eigentlichen Regenerierkreises erforderlich ist.

In Weiterbildung dieser Ausführung erzeugt der Phasenmesser der dritten Rückführung sein Signal ausgehend von den Spannungen, die sich aus der Integration des Differenzsignals zwischen dem regenerierten Signal ->ind dem zu regenerierenden, verzögerten Signal ergeben, und zwar während Zeiten, die in der Nähe der Signalperiode liegen und auf die Wechsel des regenerierten Signals zentriert sind.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin stellt dar

Fig. 1 eine Regenerierschaltung mit einer ersten Rückführung zur Regenerierung der Gleichspannungskomponente und der niederfrequenten Komponenten des Eingangssignds,

Fig. 2 eine Regenerierschaltung, die zusätzlich zur Rückführung in Fig. 1 eine zweite Rückführung aufweist, welche zur Unterdrückung von Pegelveränderungen des Eingangssignals dient,

Fig. 3 eine Regenerierschaltung, die zusätzlich zur Rückführung in Fig. 1 eine dritte Rückführung aufweist, welche zur Rückbildung oder Regenerierung der Taktfrequenz dient,

Fig. 4 eine Regenerierschaltung, welche mit allen drei Rückführungen ausgestattet ist,

Fig. 5 Signalverläufe an den in Fig. 1 durch die Buchstaben A-G gekennzeichneten Punkten der Regenerierschaltung, und zwar für ein binäres Eingangssignal und

Fig. 6 entsprechende Signalverläufe für ein bi-ternäres Eingangssignal.

Eine RegenericrschalU'^g, bei der die Gleichspannungskomponente und die niederfrequenten Komponenten des Signals regeneriert werden, besitzt folgenden Aufbau und folgende Funktionsweise (Fig. 1); Das zu regenerierende kodierte Signal geht bei 1 ein und läuft auf einen Addierkreis 2, in welchem es algebraisch zu einem Signal addiert wird, das von einem Filter 8 ausgeht. Das Signal läuft dann in den eigentlichen Regenerierkreis 3 ein, der von bekannter Bauart ist. Das regenerierte Taktsignal, das von einem

ίο Taktgeber 6 ausgeht, gibt dem Regenerierkreis die Zeitpunkte, wo die Signalwechsel stattfinden müssen. Das regenerierte Signal verläßt die Regenerierschaltung bei 4 mit einer Verzögerung R in der Nähe von T/2 oder Γ je nach Art des verwendeten Regenerierkreises.

Das aus dem Addierkreis 2 austretende Signal wird außerdem auf eine Verzögerungsstrecke 5 mit der Verzögerung R gegeben. Die vom Regenerierkreis und der Verzögerungsstrecke mit gleicher Phase und

2t) gleicher Amplitude ausgehenden Signale werden in einem Differentialgleichstromverstg.ker 7 miteinander verglichen. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers wird nach Durchlaufen des Filters 8 auf den Addierkreis 2 gegeben. Der Verstärker 7 und das Filter 8 können zu einem aktiven Filter vereint sein.

Der am Eingang des Differentialverslärkers 7 stattfindende Vergleich zwischen dem regenerierten Signal und dem verzögerten Signal, welcher zum eigentlichen Regenerierkreis 3 übertragen wird, gestat-

vt tet es, den Fehler zwischen dem wirklichen Pegel des am Regenerierkreis eingehenden Signals und seinem theoretischen Pegel kontinuierlich zu korrigieren. Die so gebildete Rückführung kompensiert also andauernd die Differenz, die zwischen dem unverzerrten Si-

(5 gnal und dem zu regenerierenden Signal besteht. Die obere Grenzfrequenz der Rückführung wird durch die Verzögerung R bestimmt, weiche zur Regenerierung des Signals erforderlich ist. Dies führt zu zwei bemerkenswerten Feststellungen: es ist keine Übertragung der Frequenzen erforderlich, die wesentlich kleiner sind als die Frequenz, bei der die Verstärkung der Rückführung gleich 1 ist, d. h. es ist möglich, diese Frequenzen zur Übertragung eines anderen Signals zu nutzen, und in dem Falle, daß ein Rest- oder Ober-

4-> Schwingungsanteil eines Signals oder ein niederfrequentes Rauschen am Eingang 1 vorhanden ist, liefert die Rückführung eine ergänzende Vergleichsspannung, und die Regenerierung des kodierten Signals wird sehr wenig gestört.

,ο Schließlich ist anzufügen, daß die Rückführung bei der Übertragung niedriger Frequenzen sehr langsam sein kann und es in diesem Falle daher nicht erforderlich ist, eine Verzögerungsstrecke zu benutzen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Signalverläufe an verschie-

,3 denen Punkten der Regenerierschaltung der Fig. 1, wobei mit den Buchstaben A-G folgende Punkte Jer Schaltung bezeichnet sind:

A = Eingang 1 des Addierkreises 2;
B = Ausgang des Addierkreises 2;

M) C = Ausgangssi«nal 4;

D — Ausgang der Verzögerungsstrecke 5;
E = Ausgang des Regenefierkreises 3 zum Verstärker?;
F- Differenzsignal am Ausgang des Ve.rstär-

,-, kers 7;

G= Ausgangsspai.nung des Filters 8.
Fig. 5 gibt die Signalverläufe für ein binäres Eingangssignal und Fig. 6 die entsprechenden Signalver-

laufe für ein bi-ternäres Eingangssignal wieder.

Eine Regenerierschaltung, bei der die Pegelveränderungen des zu regenerierenden Signals kompensiert werden, zeigt Fig. 2. Das bei 1 eintretende Signal verläßt die Schaltung regeneriert bei 4. Die Elemente 2, 3, S und 6 sind die gleichen wie bei der Regenerierschaltung in Fig. 1, diese Elemente sind aber jetzt mit zwei Rückführungen verbunden, von denen die erste (5,7,8) der Rückführung in F i g 1 entspricht. In einem Subtrahier kreis 9 wird die Differenz zwischen dem regenerierten Signal und dem aus der Verzögerungslei tung 5 austretenden Signal gebildet. Dieses Differenzsignal und das regenerierte Signal laufen dann über Hochpaßfilter 10 und 11. Die Ausgangssignale dieser beiden Filter laufen auf einen Phasendiskriminator 12. Dieser Phasendiskriminator liefert ein Signal, dessen Vorzeichen eine Funktion der Amplitudendifferenz zwischen regeneriertem und zu regenerierendem Signal ist und dessen Amplitude eventuell proportional zu dieser Differenz ist. Eine einfache Ausführung dieser Schaltung ist z. B. ein Ringmodulator. Das vom Phasendiskriminator ausgehende Fehlersignal wird auf den Eingang eines Verstärkers 13 gegeben, an den sich ein Tiefpaßfilter 14 anschließt. Verstärker 13 und Filter 14 können zu einem aktiven Filter vereint sein.

Das Ausgangssignal des Filters 14 kann zur automatischen Regelung der Verstärkung eines Verstärkers dienen, der sich zwischen dem Eingang 1 und dem Addierkreis 2 befindet. Das Ausgangssignal des Filters 14 kann aber ebenso wie in Fig. 2 zum eigentlichen Regenerierkreis 3 übertragen werden, um gleichzeitig seine Ansprechempfindlichkeit sowie den Pegel des regenerierten Signals zu beeinflussen, das mit dem von der Verzögerungsleitung 5 kommenden Signal' verglichen wird. In jedem Falle wird das Ausgangssignal durch die Wirkung dieser zweiten Rückführung eine konstante Amplitude behalten. Der Vorteil der zweiten Methode liegt dabei darin, daß kein Verstärker mit veränderlicher Verstärkung erforderlich ist. Die zweite Rückführung gestattet, die Wirkung von Pegelveränderungen des zu regenerierenden Signals bestmöglich auszugleichen. Gegenüber anderen möglichen Schaltungen weist sie den Vorteil auf, kein Signal in Abwesenheit eines Signalwechsels abzugeben und gegenüber Störungen sehr unempfindlich zu sein.

Eine Regenerierschaltung, bei der zusätzlich zur Gleichspannungskomponente und zu den niederfrequenten Komponenten das Taktsignal regeneriert wird, zeigt Fig. 3. Das kodierte Signa! geht bei 1 ein und verläßt die Rcgenerierschaltung bei 4. Die Elemente 2,3,5 und 6 sind die gleichen wie bei der Regenerierschaltung in Fig. 1 und bilden die erste Rückführung zur Regenerierung der Gleichspannungs- und Niederfrequenzkomponenten des Signals.

Das vom Regenerierkreis 3 ausgehende regenerierte Signal und das von der Verzögerungsstrecke S ausgehende zu regenerierende Signal werden auf einen Phasenmesser 15 gegeben, der zugleich das Taktsignal empfängt. Der Phasenmesser liefert ein Ausgangssignal, das proportional zur Phasenverschiebung zwischen den regenerierten Signalen und den zu regenerierenden, verzögerten Signalen ist. Die Tatsache, daß die zu regenerierenden und die regenerierten Signale sich in Phase befinden, gestattet es, diese Pha senmessung ausgehend von den Spannungswerten vorzunehmen, die der Integration des Differenzsignals zwischen dem regenerierten Signal und dem zu regenerierenden Signal entsprechen, und zwar während einer Dauer, die auf die Signalwechsel des regenerierten Signals zentriert ist. Diese Zeitdauer kann im übrigen nehazu die Periode Γ des kodierten Signals erreichen.

An den Phasenmesser 15 ist ein Verstärker 16 und an diesen ein Tiefpaßfilter 17 angeschlossen. Die Kreise 16 und 17 können zu einem aktiven Filter vereint sein. Das Ausgangssignal des Filters 17 ist das zur automatischen Steuerung der Frequenz des Taktgebers 6 verwendete Taktsignal. Der hauptsächliche Vorteil der dritten Rückführung zur automatischen Steuerung der Taktfrequenz besteht darin, daß bei Abwesenheit des Signalwechsels kein Rauschen auftritt und daß die Rückführung gegenüber hochfrequentem bauschen bei anwesendem Signal relativ unempfindlich ist.

Eine Regenerierschaltung, welche alle drei in den Fig. 1,2 und 3 dargestellten Rückführungen aufweist, ist in Fig. 4 gezeigt. Die drei Rückführungen bilden zusammen mit dem eigentlichen Regenerierkreis eine vollständige Regencricrschaltung, welche die Gleichspannungskomponente und die niederfrequenten Komponenten des Signals regeneriert und dabei gleichzeitig automatisch den Pegel des empfangenen Signals berücksichtigt und das zur Regenerierung erforderliche Taktsignal vollständig wiederherstellt.

Die Elemente der vollständigen Schaltung in Fig. 4 sind die gleichen, wie bei den einzelnen Rückführungen in Fig. 1 bis 3 besprochen. Eine Rechnung zeigt, daß die Wechselwirkungen zwischen den drei Rückführungen sehr gering sind, was der Regenerierschaltung eine hohe Stabilität gewährleistet.

Für die Regenerierschaltung gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere für alle Übertragungssysteme, die mit kodierter, SignaScn arbeiten. Mit ihr können kodierte Signale über vorhandene Übertragungswege übertragen werden, ohr.e daß ihre Gleichspannungskomponente und ihre niederfrequenten Komponenten berücksichtigt werden müssen. Außerdem können über einen für die Übertragung des kodierten Signals eingesetzten Übertragungsweg niederfrequente Signale übertragen werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regenerierschaltung für kodierte Signale mit einer von Null verschiedenen Gleichspannungskomponente, bestehend aus einem Regenerierkreis mit einer Rückführung mit Differenzbildung, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal der Rückführung (5, 7, 8, 2) durch ständige Differenzbildung zwischen dem zu regenerierenden und dem regenerierten Signal ermittelt wird.

2. Regenerierschaltung nach Anspruch 1 mit einer Rückführung zum Regenerieren der Gleichspannungskomponente und der Niederfrequenzkomponenten des eingehenden Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (5,7,8, 2) einen Verstärker (7) zum Verstärken des Diffierenzsignals zwischen dem regenerierten Signal und dem auf den Regenerierkreis (3) aufgebrachten, in einer Verzögerungsstrecke (5) entsprechend verzögertet; Signal enthält, sowie einen Addierer (2), der das verstärkte Differenzsignal nach Durchlaufen eines dem Verstärker (7) nachgeschalteten Tiefpaßfilters (8) zum Eingangssignal addiert.

3. Regenerierschaltung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, der Unterdrückung von Pcgelveränderungen des Eingangssignal dienende zweite Rückführung, weiche einen Phasendiskriminator (12) besitzt, der an seinen beiden Eingängen über zwei vorgeschaltete Hochpaßfiltei _v10,11) laufende Signale empfängt, nämlich einerseits dasrsgener-'jrte Signal und andererseits das Differenz;'gnal zwischen dem regenerierten Signal und dem zu reg.· lerierenden verzögerten Signal, und der ein Signal abgibt, welches über einen nachgeschalteten Verstärker (13) und ein angeschlossenes Tiefpaßfilter (14) läuft und entweder die Verstärkung eines im Signaleingajig (1) liegenden Verstärkers mit veränderlicher Verstärkung steuert oder gleichzeitig auf die Ansprechempfindlichkeit des eigentlichen Regenerierkreises (3) sowie auf den Pegel des regenerierten Signals einwirkt derart, daß ein Differenzsigtwil mit dem zu regenerierenden verzögerten Signal gebildet wird.

4. Regenerierschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringmodulator als Phasendiskriminator (12) eingesetzt ist.

5. Regenerierschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, der Regenerierung diir Taktfrequenz dienende dritte Rückführung, weilche einen Phasenmesser (15) besitzt, der die S«ignalwechselphase zwischen dem regenerierten und dem zu regenerierenden verzögerten Signal mißt und dessen Ausgangssignal über einen nacligeschalteten Verstärker (16) und ein anschließendes Tiefpaßfilter (17) als Kontrolltaktsignal zu einem nachgeschalteten Taktgeber (6) läuft.

6. Regenerierschaltung nach Anspruch 5, dudurch gekennzeichnet, daß der Phasenmesser (IS) der dritten Rückführung sein Signal ausgehend von den Spannungen erzeugt, die sich aus der Integration des Differenzsignals zwischen dem regenerierten Signal und dem zu regenerierenden, verzögerten Signal ergeben und zwar während Zeiten, die in der Nähe der Signalperiode liegen und auf die Wechsel des regenerierten Signals zentriert sind.