DE2138404C3

DE2138404C3 - Demodulator für phasengetastete elektrische Hochfrequenzschwingungen

Info

Publication number: DE2138404C3
Application number: DE2138404A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Dipl.-Ing. Tokio Nakamura; Noriyasu Dipl.-Ing. Kawasaki Toyonaga
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1970-08-10
Filing date: 1971-07-31
Publication date: 1974-01-24
Also published as: GB1356451A; FR2102160B1; DE2138404A1; JPS5119749B1; US3745458A; CA960757A; DE2138404B2; FR2102160A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für pha; '.ngetastete elektrische Hochfrequenzschwingungen, die einer Mehrzahl von Phas,.obrücken zugeführt sind, welchen an den Steuereingängen ein Bezugsträger in verschiedener Phasenlage !zugeführt ist und welche an ihren Ausgängen die Demodulationsprodukte liefern.

Eine solche bekannte Anordnung für acht Phasen ist in »Data Transmission« von William R. Bennett und James R. Davey, 1965, McGraw-Hill Book Company, S. 204, beschrieben.

Ein auf demselben Prinzip arbeitender Demodulator für phasengetastete elektrische Hochfrequenzschwingungen, nachfolgend mit PSK-Welle bezeichnet, nämlich eine PSK-Welle mit 16 Phasen, ist in F i g. 1 gezeigt. Gemäß F i g. 1 werden eine Bezugsträgerwelle und eine PSK-Welle in acht Reihen mittels Verteilerschaltungen Hl und Hl bestimmt. Die Bezugsträgerwelle wird von der Verteilerschaltung Hl über die Phasenschieber PSl bis PS 8 den Phasenbrücken PDl bis PD 8 zugeführt, während di- PSK-Welle von der Verteilerschaltung Hl den Fhasenbrücken PDl bis PD 8 zugeführt wird. Der bekannte Demodulator ist so aufgebaut, daß er sowohl die Wellen in jeder Phasenbrücke PDl bis

ίο PD 8 demoduliert, als auch Ausgangssignale A bis H erzeugt, indem diese DemodulatoraiL-gangssignale über Tiefpaßfilter LPFl bis LPF 8 laufen. Vektoren der 16 Phasen sind mit 1 bis 16, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, und Bezugsträgerwellen, deren Phasen durch die Phasenschieber PSl bis PS8 in Fig. 1 verschoben werden, sind mit A bis H bezeichnet. Wenn andererseits die Phasenbrücken PD1 bis PD 8 eingestellt sind, so daß die Beziehung zwischen der Phasendifferenz θ der Eingangssignale und der De-

ao modulatorausgangsspannungE₀ sein kann E₀ α cos Θ, können die Ausgangssignale A bis H, wie diese in der Tabelle 2 gezeigt sind, erhalten werden, wobei diese 1 in dem Falle sind, in dem die Demodulatorausgangsspannung E₀ positiv ist, und O in dem Falle

sind, wenn die Dercodulatorausgangsspannung E₀ negativ ist.

Um 16 Phasen zu bestimmen, werden nämlich Bezugsträgerwellen, deren Phasendifferenz jeweils durch 8 Phasenschieber PSl bis PS 8 eingestellt ist, verwendet, so daß 8 Ausgangssignale ^₁ bis H erhalten werden. Bei der Anordnung der Fig. 1 sind 2"~^l Phasenschieber, Phasenbrücken und Tiefpaßfilter notwendig, um eine PSK-Welle mit 2" (n ist eine positive ganze Zahl) Phasen zu demodulieren, und folglich werden 2"~^l Ausgangssignale erhalten. Der bekannte Demodulator hat somit die Nachteile, daß, da Ausgangssignale von 2""¹ Bits fv^r das Bestimmen von 2" Phasen erforderlich sind, je mehr Phasen vorhanden sind, desto mehr Redundanz vorhanden ist und unnütze Bits schnell ansteigen, daß, da 2"~^l Ausgangssignale erhalten werden, 2^Π-1 Wellenformentzerrungskreise nach dem Demodulieren notwendig sind, und daß, da ein Kreis zum Umsetzen der Ausgangssignale von 2"~ⁱ Bits in η Bits notwendig

ist, der logische Ausgangskreis kompliziert wird.

Tabelle 1

Phase	^A	^B	C	Ausgang	P	E	F	G	H
	1	1	1	1	0	0	0	0
1	1	1	1 ^!	1	1	0	0	0
2	1	1	1	1	1	1	0	0
3	1	1	1	1	1	1	1	0
4	1	1	1	1	1	1	1	1
5	0	1	1	1	1	1	1	1
6	0	0	1	1	1	1	1	1
7	0	0	0	1	1	1	■ 1	1
8	0	0	0	0 ·	1	1	1	1
9	0	0	0	0	0	1	1	1
10	0	0	0	0	0	0	1	1
11	0	0	0	0	0	0	0	1
12	0	0	0	0	0	0	0	0
13	1	. 0	0	0	0	0	0	0
14	1	1	0	0	0	0	0	0
15	1	1	1	0	0	0	0	0
16

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und einen Demodulator zu schaffen,· der 2" Phasen demoduliert, indem nur η Ausgangssignale erhalten werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anzahl von Frequenzvervielfachcrn, die wiederholt die phasengetastete Schwingung frequenzverdoppeln, durch eine weitere Anzahl von Frequenzvervielfachern, welche den Bezugsträger in Übereinstimmung mit der Anzahl der Frequenzverdopplungen der phasengetasteten Schwingung frequenzvervielfachen, derart, daß die Phasenbrücken Demodulationsprodukte entsprechend der Phasendifferenz zwischen der nicht vervielfachten phasengetasteten Schwingung und dem nicht vervielfachten Bezugsträger und den Phasendifferenzeii zwischen der frequenzvervielfachten phasengetasteten Schwingung und dem entsprechend frequenzvervielfachten Bezugsträger liefern.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der ist

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung,

F i g. 2 ein Vektordiagramm zum Erläutern äer Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausfünrungsform des Demodulators nach der Erfindung,

Fig. 4a bis 4d Vektordiagramme zum Erläutern der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 5a und 5b Schaltbilder der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 bezieht sich auf 16 Phasen in derselben Weise wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1. H3 bis HS sind Verteilerschaltungen, Dl bis D 6 sind Verdopplerkreise, BPFl bis BPF 6 sind Bandpaßfilter, PS9 bis PS 12 sind Phasenschieber, PD9 bis PD12 sind Tiefpaßfilter. Wie in Fig. 4(a) gezeigt ist, sind Zahlen von 1 bis 16 den Phasen einer PSK-Welle mit 16 Phasen für die Zwecke der Beschreibung hinzugefügt. Wenn zuerst die PSK-Welle und die Bezugsträgerwelle durch eine Phasenbrücke PD 9 gemischt werden, so daß der Vektor a der Bezugsträgerwelle zwischen den Phasen 4 und 5 durch Einstellen des Phasenschiebers PS9 eingesetzt werden kann, werden Ausgangssignale, wie diese in der Spalte Ausgang a in Tabelle 2 angegeben sind, erhalten, wobei diese 1 in dem Falle sind, in dem die Ausgangsspannung positiv ist und 0 in dem Falle sind, in dem die Ausgangsspannung negativ ist. Wenn dann die PSK-Welle mit 16 Phasen mit 2 durch den Verdopplerkreis Dl multipliziert wird, entartet diese zu einer PSK-Welle mit 8 Phasen, wie dies in Fig. 4(b) gezeigt ist. Wenn in gleicher Weise die Bezugsträgerwelle an die Phasenbrücke PDlO angelegt wird, während sie mit 2 durch den Verdopplerkreis D 4 multipliziert wird, und dann durch den Phasenschieber P510 so verschoben wird, daß sie eine Phasenbeziehung hat, wie sie durch den Vektor b in F i g. 4 (b) gezeigt ist, werden Ausgangssignale, wis sie in der Spalte Ausgang b in Tabelle 2 angegeben sind, erhalten. Wenn des weiteren die PSK-Welle mit 8 Phasen mit 2 durch den Verdopplerkreis D 2 multipliziert wird, entartet sie zu einer PSK-WeIl^ mit 4 Phasen, wie dies in F i g. 4 (c) gezeigt ist. Wenn die Bezugsträgerwelle auch weiter mit 2 durch den Verdopplerkreis D 5 multipliziert wird und,durch den Phasenschieber PSIl so verschoben wird, daß sie eine Phasenbeziehung hat, wie sie durch den Vektor c in F i g. 4 (c) gezeigt ist, und dann an der Phasenbrücke PDIl angelegt wird, werden Ausgangssignale erhalten, wie diese in der Spalte Ausgang c in Tabelle 2 angegeben sind. Wenn in gleicher Weise die PSK-Welle mit 4 Phaser, mi' 2 durch den Verdopplerkreis D 3 multipliziert wird, während die Bezugsträgerwelle mit 2 multipliziert

ίο wird, und durch den Phasenschieber PS 12 so verschoben wird, daß sie eine Phasenbeziehung hat, wie sie durch den Vektor d in F i g. 4 (c) gezeigt ist, und dann der Phasenbrücke PD12 zugeführt wird, werden Ausgangssignale erhalten, wie diese in der Spalte Ausgang d in Tabelle 2 angegeben sind. Dies bedeutet, daß 4 Ausgangssignale für jede Phase erhalten werden und daß die Bestimmung von 16 Phasen durch diese Ausgangssignale ermöglicht wird.

Phase	a	Ausgang	b	C	d
	1	1	1	I
²⁵ ι	1	1	1	0
2	1	1	0	1
3	1	1	0	0
4	1	0	1	1
30 ^J	1	0	1	0
6	1	0	0	1
7	1	0	0	0
8	0	1	1	1
9	0	1	1	0
35 ¹⁰	0	1	0	1
11	0	1	0	0
12	0	0	1	1
13	0	0	1	0
14	0	0	0	1
40 15	0	0	0	0
16

Bei dem Demodulator nach der Erfindung können η Ausgangssignale für jede Phase der PSK-Welle mit 2" Phasen durch die Operation der Wiederholung der Multiplikation mit 2 erhalten werden, wie dies oben erwähnt worden ist, bis die PSK-Welle 2 Phasen erhält, so daß 2" Phasen durch diese η Ausgangssignale bestimmt werden können. Darüber hinaus können die gesamten η Ausgänge erhalten werden, auch wenn ein Demodulieren mittels der Bezugsträgerwelle der Vektoren c und d' in F i g. 4 (c) in einem Zustand von 4 Phasen nach der Wiederholung der Multiplikation mit 2 ausgeführt ist. Wie für die PSK-Welle mit 2" Phasen können deshalb 2" Phasen einfach durch ue Ausgangssignale mit η Bits erhalten werden, wenn die Multiplikation bis zu 4 Phasen ausgeführt wird. Es wird jetzt die spezielle Schaltung nach der Erfindung unter Bezugnahme auf F i g. 5 beschrieben, wobei die F i g. 5 (a) und 5 (b) Schaltbilder der Ausführungsform nach F i g. 3 sind.

Die Anschlüsse A bis H in F i g. 5 sind mit den Anschlüssen/i' bis H' in Fig. 5 verbunden. H3 bis H9 sind Verteilerschaltungen. Die der Primärseite der Transformatoren dieser Verteileischaltungen zugeführten Signale werden an der Sekundärseite geteilt und dem Verstärker in der letzten Stufe zugeführt. Als Verteilerschaltung wird eine solche mit

5 Λ 6

sehr guter Frequenzkennlinie gegenüber der Ampli- Phasenschieber wird eine Verzögerungsleitung ver-

tudenschwankung und der Phasenschankung verwen- wendet.

det, und zwar wird eine Verteilerschaltung verwendet, PD 9 bis PD12 sind Phasenbrücken. Diese Phasen-

dcren Trennung zwischen den beiden Anschlüssen brücken ergeben die Phasendifferenz zwischen einem

an der Ausgangsseite (der Sekundärseite) sehr gut ist. 5 PSK-Signal und einem Bezugsträger als Wechsel der

Des weiteren werden Verteilerschaltungen W3, W4 Amplitude der Ausgangsspannung. Wenn nämlich die

und //S zum Teilen der PSK-Signale verwendet, und Phasendifferenz θ ist, wird eine Spannung im Ver-

Verteilerschaltungen H fs, Hl und HB werden zum hältnis zu cos θ erzeugt.

Teilen der Bezugsträger verwendet. Als Phasenbrücken werden, wie sich aus der Zeich-

AMPi bis A MP14 sind Verstärker, die verwendet ₁₀ nung ergibt, Abgleich-Phasenbrücken verwendet, die

werden, um sowohl die PSK-Signale als auch die Be- vier Dioden enthalten. Darüber hinaus werden Pha-

zugsträger auf einem notwendigen Pegel zu halten. senbrücken, deren Frequenzkennlinie und Träger-

Diese Verstärker AMP1 bis AMP 14 bestehen aus unterdrückung sehr gut sind, verwendet,
zweistufigen Transistorverstärkern in Emitterschal- LPF9 bis LPFU sind Tiefpaßfilter. Jedes dieser tung. Als diese Verstärker werden solche mit sehr 15 Tiefpaßfilter nimmt den Niederfrequenzteil, nämlich guter Frequenzkennlinie und sehr guter Verzerrungs- die Grundbandkomponente, von den Ausgangssignakennlinie (Verzerrungen, wie Umsetzung von Ampli- len der Phasenbrücken PD9 bis PD12 ab und gibt tudenverzerrungen in Phasenverzerrungen u. dgl.) diesen zu den Ausgängen α bis d.
verwendet. Als diese Tiefpaßfilter werden T-Filter verwen-

Der positive Anschluß der Energieversorgung zum ₂₀ det.

Betreiben der Verstärker, der nicht in der Zeichnung Wie bereits oben beschrieben worden ist, ermögdargestellt ist, ist am Punkt + angeschlossen. D1 bis licht der Demodulator nach der Erfindung, eine D 6 sind Verdopplerkreise zum Multiplizieren sowohl PSK-Welle mit 2" Phasen mittels eines nicht'mehr der PSK-Signale als auch der Bezugsträger mit 2. zu verringernden Minimums von Ausgängen von Als Verdopplerkreise Dl bis D16 werden Kreise ₁₅ η Bit? zu bestimmen. Somit wird der Aufbau eines mit Doppelweggleichrichtung, in denen zwei Dioden logischen Ausgangskreises vereinfacht. Obwohl dievorgesehen sind, verwendet. Die ersteren Stufen sind selbe Anzahl von Bandpaßfiltern für die Frequenz, mit einem Transformator zum Abgleichen beider die durch die Verdopplerkreise multipliziert wird, Dioden bezüglich der Signale versehen. wie die Anzahl der Verdopplerkreise gemäß der Er-AIs Verdopplerkreise Dl bis D 6 werden solche ₃„ findung notwendig ist, werden Phasenschieber, Phamit sehr guter Frequenzkennlinie in dem gewünschten senbrücken und Bandpaßfilter im Vergleich mit einer verwendeten Frequenzband und sehr guter Inter- bekannten Vorrichtung nach F i g. 1 verringert, und modulationskennlinie und sehr guter Amplituden- des weiteren ist die Zahl der Phasenlagen geringer. Phasen-Umsetzungskennlinie verwendet. und ihre unabhängige Einstellung ist möglich. Somil ßPFl bis BPF 6 sind Bandpaßfilter, die zum Ab- wird die Phaseneinstellung sehr vereinfacht. Abschneiden unnötiger Spitzen nach der Multiplikation gesehen davon, daß die Zahl der Ausgangsanschlüsse mittels der Verdopplerkreise verwendet werden, und gering ist, werden die Wellenformentzerrungskreise als diese Filter werden T-Filicr verwendet. P59 bis nach dem Demodulieren in Übereinstimmung mit dei PS 12 sind Phasenschieber, die zum Einstellen des Anzahl der Ausgänge verringert, so daß insgesamt Bezugsträgers in einer Phasenstellung des in F i g. 4 eine wesentliche Vereinfachung im Vergleich mit be gezeigten Trägers verwendet werden, und als solche kannten Vorrichtungen erreicht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Demodulator für phasengetastete elektrische Hochfrequenzschwingungen, die einer Mehrzahl von Phasenbrücken zugeführt sind, welchen an den Steuereingängen ein Bezugsträger in verschiedener Phasenlage zugeführt ist und welche an ihren Ausgängen die Demodulationsprodukte liefern, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Frequenzvervielfachern, die wiederholt die phasengetastete Schwingung frequenzverdoppeln, durch eine weitere Anzahl von Frequenzvervielfachern, welche den Bezugsträger in Übereinstimmung mit der Anzahl ^ der Frequenzverdopplungen der phasengetasteten Schwingung frequenzvervielfachen, derart, daß die Phasenbrücken Demoddationsprodukte entsprechend der Phasendifferenz zwischen der nicht vervielfachten phasengetasteten Schwingung und dem nicht vervielfachten Bezugsträger und den Phasendifferenzen zwischen der frequenzvervielfachten phasengetasteten Schwingung und dem entsprechend frequenzvervielfachten Bezugsträger liefern.