DE2110645C3 - Regenerierschaltung für kodierte Signale - Google Patents

Description

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 Signaieingang liegenden Verstärkers mit veränderlicher Verstärkung steuert oder gleichzeitig auf die Ansprechempfindlichkeit des eigentlichen Repenerierkreises sowie auf den Pegel des regenerierten Signals einwirkt derart, daß ein Differenzsignal mit dem zu regenerierenden verzögerten Signal gebildet wird.

Eine 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 Phasendiskriminator eingesetzt sein. Wegen der Eigenschaften eines solchen Ringmodulators 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 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.

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 Eingangssignals,

Fig. 2 eine Regenerierschaltung, die zusätzlich zur Rückführung in Fig. 1 eine zweite Rückführung aufweist, welche zur Unterdrückung von Pegtlveränderungen 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 ausgest-¹""! 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 Regenerierschaltung, 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 Addierivreis 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 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 772 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 gleicher Amplitude ausgehenden Signale werden in einem Differentialgleichstromverstärker 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 Differentialverstärkers 7 stattfindende Vergleich zwischen dem regenerierten Signal und dem verzögerten Signal, welcher zum eigentlichen Regenerierkreis 3 übertragen wird, gestattet 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 Signal und dem zu regenerierenden Signal besteht. Die obere Grenzfrequenz der Rückführung wird durch die Verzögerung R bestimmt, welche 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-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.

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

A = Eingang 1 des Addierkreises 2;
B = Ausgang des Addierkreises 2;
C = Ausgangssignal 4;
D = Ausgang der Verzögerungsstrecke 5;
E = Ausgang des Regenerierkreises 3 zum Verstärker 7;

F= Differenzsignal am Ausgang des Verstärkers 7;

G = Ausgangsspannung 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, 5 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 Fig 1 entspricht. In einem Subtrahierkreis 9 wird die Differenz zwischen dem regenerierten Signal und dem aus der Verzögerungsleitung 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 F i g. 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 Signal geht bei 1 ein und verläßt die Regenerierschaltung 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 5 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 Phasenmessung 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 Rauschen bei anwesendem Signal relativ unempfindlich ist.

Eine Regenerierschaltung, weiche 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 Regenerierschaltung, weiche 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 kodierten Signalen arbeiten. Mit ihr können kodierte Signale über vorhandene Übertragungswege übertragen werden, ohne 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 (6)

1 2 die in der Nähe der Signalperiode liegen und auf Patentansprüche: die Wechsel des regenerierten Signals zentriert sind.

1. Regenerierschaltung für kodierte Signale mit
einer von Null verschiedenen Gleichspannungs- ⁵

komponente, bestehend aus einem Regenerier-

kreis mit einer Rückführung mit Differenzbildung,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal der Rückführung (5, 7, 8, 2) durch ständige Die Erfindung betrifft eine Regenerierschaitung für Differenzbildung zwischen dem zu regenerieren- ¹⁰ kodierte Signale mit einer von Null verschiedenen den und dem regenerierten Signal ermittelt Gleichspannungskomponente, bestehend aus einem wird. Regenerierkreis mit einer Rückführung mit Diffe-

2. Regenerierschaltung nach Anspruch 1 mit renzbildung. Solche Regenerierschaltungen kommen einer Rückführung zum Regenerieren der Gleich- insbesondere am Ende von Übertragungsleitungen Spannungskomponente und der Niederfrequenz- ¹⁵ zum Einsatz.

komponenten des eingehenden Signals, dadurch Im folgenden wird als kodiertes Signal ein Signal

gekennzeichnet, daß die Rückführung (5, 7, 8, 2) bezeichnet, das eine beliebige Anzahl N von Pegeln

j einen Verstärker (7) zum Verstärken des Diffe- während gleicher Zeitabschnitte T annehmen kann,

renzsignals zwischen dem regenerierten Signal und die von einer als Taktgeber bezeichneten Schaltung

dem auf den Regenerierkreis (3) aufgebrachten, ²⁰ definiert werden. Ebenso werden als Signale mit

in einer Verzögerungsstrecke (5) entsprechend Gleichspannungskomponenten Null nur diejenigen

verzögerten Signal enthält, sowie einen Addierer betrachtet, bei denen der Mittelwert der Spannung

(2), der das verstärkte Differenzsignal nach während der Intervalle nT konstant ist, weiche der

Durchlaufen eines dem Verstärker (7) nachge- Übertragung einer elementaren kodierten Informa-

schalteten Tiefpaßfilters (8) zum Eingangssignal 25 tion entsprechen. So hat z. B. der abwechselnde Bi-

addiert. närkode eine von Null verschiedene Gleichspan-

3. Regenerierschaltung nach Anspruch 1 und 2, nungskomponente, die nur im (längerzeitigen) Mittel gekennzeichnet durch eine zusätzliche, der Unter- Null ist.

drückung von Pegelveränderungen des Eingangs- Eine Regenerierschaltung der eingangs bezeichne-

signals dienende zweite Rückführung, welche ei- 30 ten Art ist aus der DE-OS 1815126 bekannt. Mit

nen Phasendiskriminator (12) besitzt, der an der bekannten Schaltung ist es zwar möglich, die Am-

seinen beiden Eingängen über zwei vorgeschaltete plitude des ankommenden Signals, nicht aber dessen

Hochpaßfilter (10,11) laufende Signale empfängt, Gestalt zu regenerieren.

nämlich einerseits das regenerierte Signal und an- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

dererseits das Differenzsignal zwischen dem rege- i5 Regenerierschaltung nach dem Oberbegriff des Pa-

nerierten Signal und dem zu regenerierenden ver- tentanspruchs 1 so auszubilden, daß mit ihr nicht nur

zögerten Signal, und der ein Signal abgibt, welches die Amplitude, sondern auch die Form des übertrage-

über einen nachgeschalteten Verstärker (13) und nen Signals regeneriert werden kann,

ein angeschlossenes Tiefpaßfilter (14) läuft und Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

entweder die Verstärkung eines im Signaleingang -»ο löst, daß das Fehlersignal der Rückführung durch

(1) liegenden Verstärkers mit veränderlicher Ver- ständige Differenzbildung zwischen dem zu regene-

stärkung steuert oder gleichzeitig auf die An- rierenden und dem regenerierten Signal ermittelt

Sprechempfindlichkeit des eigentlichen Regene- wird.

rierkreises (3) sowie auf den Pegel des regenerier- Die erfindungsgemäße Regenerierschaltung geten Signals einwirkt derart, daß ein Differenzsignal ί·> stattet, die Auswirkung von Signalverschlechterungen mit dem zu regenerierenden verzögerten Signal bei der Übertragung bestmöglichst zu verringern, ingebildet wird. dem die Gleichspannungskomponente und die nie-

4. Regenerierschaltung nach Anspruch 3, da- derfrequenten Komponenten des Signals genau wiedurch gekennzeichnet, daß ein Ringmodulator als der hergestellt werden, wobei niederfrequentes Phasendiskriminator (12) eingesetzt ist. 5o Rauschen unterdrückt wird.

5. Regenerierschaltung nach einem oder meh- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dient reren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet eine erste Rückführung zur Regenerierung der durch eine zusätzliche, der Regenerierung der Gleichspannungs- und Niederfrequenzkomponenten Taktfrequenz dienende dritte Rückführung, wel- des eingehenden Signals. Diese Rückführung besitzt ehe einen Phasenmesser (15) besitzt, der die Si- ^ einen Verstärker, der das Differenzsignal zwischen gnalwechselphase zwischen dem regenerierten dem regenerierten Signal und dem auf den Regene- und dem zu regenerierenden verzögerten Signal rierkreis aufgebrachten, in einer Verzögerungsstrecke mißt und dessen Ausgangssignal über einen nadi- entsprechend verzögerten Signal verstärkt, sowie eigeschaltetcn Verstärker (16) und ein anschließen- nen Addierer, der das verstärkte Differenzsignal nach des Tiefpaßfilter (17) als Kontrolltaktsignal zu ei- fet) Durchlaufen eines dem Verstärker nachgeschalteten nem nachgeschalteten Taktgeber (6) läuft. Tiefpaßfilters zum Eingangssignal addiert.

6. Regenerierschaitung nach Anspruch 5, da- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindurch gekennzeichnet, daß der Phasenmesser (IS) dung ist die Regenerierschaitung durch eine zusätzlider dritten Rückführung sein Signal ausgehend ehe, der Unterdrückung von Regelveränderungen des von den Spannungen erzeugt, die sich aus der In- μ Eingangssignals dienende zweite Rückführung getegration des Differenzsigrials zwischen dem rege- kennzeichnet, welche einen Phasendiskriminator benerierten Signal und dem zu regenerierenden, ver- sitzt, der an seinen beiden Eingängen über zwei vorgezögerten Signal ergeben und zwar während Zeiten, schaltete Hochpaßfilter laufende Signale empfängt,