DE2237268C3 - Dekodierer für ein Nachrichtensignal, bei welchem ein Zustandswechsel in der Mitte einer eine "1" enthaltenden Bit-Zelle und an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine "O" enthaltenden Btzellen stattfindet - Google Patents

Description

zweiten Hälfte einer Bitzelle einen Impuls aufweisen Mittels dieser beiden Bezugswellen wird in einer Verknüpfungsschaltung ermittelt, ob zwischen der ersten und der zweiten Hälfte einer Bitzeile ein Zustandswechsel des Nachrichtensignals erfolgt ist. Ist dies der Fall, dann wird das entsprechende Bit als »1«, andernfalls als »0« ausgewiesen.

Ein gleichartiger Dekodierer, der sich von dem eben genaiuiten nur dadurch unterscheidet, daß die erforderlichen Bezugswellen mittels einer anderen Schaltungsanordnung aus dem Nachrichtensignal gewonnen werden, Ί·Λ aus der US-PS 3414894 bekannt. Auch hier werden aus dem Nachrichtensignal zwei Bezugswellen abgeleitet, von denen die eine einen Impuls in der ersten Hälfte jeder Bitzelle und die andere einen Impuls in der zweiten Hälfte jeder Bitzelle aufweisen. Mit diesen Bezugswellen krjin ermittelt werden, ob in der Mitte einer BitzeUe ein Zustandswechsel des Nachrichtensignals enthalten ist.

Dekodierer zur Umsetzung eines von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gewonnenen dreifrequenzmodulierten Signals in ein NRZ-Signal, welches zur Verarbeitung in der Zentraleinheit einer Rechenmaschine geeignet ist, sind auch in den US-PS 3414894 und 3452345? beschrieben. Obwohl die beschriebenen Dekodierer in vielen Fällen ausreichend sind, erfordert die immer höhere Aufzeichnungsdichte von Informationen auf magnetischen Trägern, wie beispielsweise 4400 Bit pro Zoll (11176 Bit pro Zentimeter) auf der Magnetspur einer Platte oder Trommel, Dekodiereinrichtungen mit größerer Ansprechgenauigkeit gegenüber den von magnetischen Medien abgeleiteten Signalen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dekodierer der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß eine höhere Ansprechgenauigkeit erzieh wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im Gegensatz zu den bekannten, nur den Zustandswechsel des Nachrichtensignals in der Mitte einer Bitzelle erfassenden Systemen geht die vorliegende Erfindung von der Erkenntnis aur daß das in Dreifrequenzmodulation vorliegende Nachrichtensignal als eine Grundwelle angesehen werden kann, deren Periode der Dauer von zwei Bitzellen entspricht, wobei sich die Phase dieser Grundwelle je nach Nachrichteninhalt zwischen 0°, 90°, 180° und 270° ändert. Dabei stellen die Phasen 0° und 180° einerseits und die Phasen 90° und 270° andererseits jeweils denselben Nachrichteninhalt, beispielsweise »0« bzw. »1« dar. Die erfindungsgemäße Anwendung dieser Erkenntnis läuft darauf hinaus, daß die jeweiligen Phasen des Nachrichtensignals in bezug . uf diese Grundwelle ermittelt werden. Eine auf diesem System beruhende Dekodierung weist insbesondere den Vorteil einer größeren Ansprechgenauigkeit auf.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten Dekodierers;

Fig. 2 zeigt verschiedene Spannungswellen zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Dekodierers;

Fig. 3 veranschaulicht in einem Schaubild den Vierphasen-Aufbau eines areifrequenzmodulierten Sier.als;

Fig. 4 ist ein Vektordiagramm, mit. welchem die der Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Dekodierers zugrunde liegende Theorie erläutert wird;
Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Zeitsteuereinheit für die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung;

Fig. 6 zeigt verschiedene Spannungswellen zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 5 gezeigten Taktste uereinheit.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild eines Decodierers weisen die eingetragenen Buchstaben auf diejenigen Stellen hin, an denen die mit den jeweils gleichen Buchstaben bezeichneten Spannungswellen der Fig. 2 auftreten. Ein dreifrequenzmoduliertes Nachrichtensignal wird durch einen Lesekopf 7 von

¹S einem magnetischen Aufzeichnungsmedium abgefühlt und auf einen Vorverstärker und Entzerrer 8 gegeben, an dessen Ausgang es auf der Leitung 9 beispielsweise in Form der in Fig. 2 gezeigten Welle A erscheint. Diese Welle hat Nulldurchgänge in der Mitte einer jeden eine »i« enthaltenden Bitzelle und an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen. Das Eingangssignal auf der Leitung 9 ist ein entzerrtes Signal mit Hochfrequenzanhebung, so daß die Nulldurchgänge der Welle bezüglich der Mittelpunkte und der Ränder der Bitzellen genau ausgerichtet sind.

Zur Gewinnung der Taktinformation wird das Eingangssignal einem Begrenzer 10 zugeführt, dessen Schwelle auf Masse- oder Nullpotential eingestellt ist.

Das Eingangssignal ist gegenüber Masse symmetrisch und wird auf den Begrenzer wechselstromgekoppelt. Der Begrenzer liefert die in Fig. 2 gezeigte Ausgangswelle B, deren Spannungswert während derjenigen Zeiten hoch ist, in denen das Eingangssignal positiv ist,d. h. über dem Referenzwert (Nullspannung) liegt. Der Ausgang des Begrenzers 10 ist auf eine herkömmliche automatische Phasenregelungsschaltung 12 gekoppelt, die einen phasenstarren Oszillator enthält, der die in Fig. 2 gezeigte synchronisierte Recht-

♦o eckwelle C erzeugt, die je Bi*zelle des Nachrichtensignals zwei Perioden aufweist. Die Welle C wird einer Zeitsteuereinheit 14 zugeführt, die iene Taktimpulswelle D mit einer Periode je Bitzelle, eine um 45" verzögerte Bezugswelle E mit einer halben Periode je Bitzelle und eine um 135° verzögerte Bezugswelle F ebenfalls mit einer halben Periode je Bitzelle liefert.

Die um 4^° verzögerte Bezugswelle E wird dem Bezugssignaleingang eines Multiplikators 16 eines ersten Synchrondemodulators zugeführt, und die um 135° verzögerte Bezugswelle F wird dem Bezugssignaleingang eines zweiten Multiplikators 18 eines zweiten Synchrondemodulators zugeführt. Das Eingangssignal auf der Leitung 9 wird auf die Datensignaleingänge der beiden Multiplikatoren 16 und 18 gegeben.

Jeder Multiplikator kann ein torgesteuerter Verstärker sein, der eine Ausgangswelle liefert, die das Fiodukt des am Eingang liegenden Datensignals mit dem am Eingang liegenden Bezugssignal darstellt. Die Produktwelle wird gebildet gemäß den Regeln fur die Multiplikation zweier Werte mit gleicher oder unterschiedlicher Polarität bzw. gleichem oder unterschiedlichem Vorzeichen. Das heißt die Multiplikation zweier positiver Werte oder zweier negativer Werte ergibt ein positives Produkt, und die Multiplikation eines positiven Werts mit einem negativen Wert ergibt ein negatives Produkt. Der Multiplikator 16 empfängt

das in Fig. 2 gezeigte Datensignal /1 und das um 45° verzögerte Bezugssignal E und erzeugt am Ausgang die Produktwelle G. In ähnlicher Weise multipliziert der Multiplikator 18 das Datensignal A mit dem um 135° verzögerten Bezugssignal F, um die Produktwelle H zu erzeugen.

Jeder Multiplikator kann ein integrierter Baustein des Typs MC-1545 mit der Bezeichnung »Gate-Controlled Two-Channel-Input Wide-Band Amplifier« des Herstellers Motorola Semiconductor Products, Inc., of Phoenix, Arizona, sein. Dem einen Signaleingang des integrierten Bausteins wird ein symmetrisches Datensignal zugeführt, und dem anderen Signaleingang wird das symmetrische Datensignal mit umgekehrter Polarität zugeführt. Der Tasteingang des integrierten Bausteins empfängt eine 45°-Bezugswelle oder eine 135°-Bezugswel!e, und am Ausgang des integrierten Bausteins wird eine Produktwelle erzeugt. Die 45°- und die 135°-Bezugswelle sind vorzugsweise symmetrische Rechteckwellen ohne geradzahlige Harmonische, wobei die zweite Harmonische der Bezugswelle fehlt, um keine störenden Modulationsprodukte im Ausgangssignal des Multiplikators zu erzeugen. ,

Die Produktwelle G vom Multiplikator 16 durchläuft ein Tiefpaßfilter 20, um die gesiebte Welle J zu erhalten, die dann durch einen Begrenzer 22 gesendet wird, um eine begrenzte Produktwelle L zu erzeugen. In ähnlicher Weise durchläuft die Produktwelle H aus dem Multiplikator 18 das Tiefpaßfilter 24, um eine gesiebte Produktwelle K zu erhalten, die dann durch einen Begrenzer 26 gesendet wird, um die begrenzte Produktwelle M zu erzeugen. Die begrenzte Produktwelle M wird mittels des Verzögungsgliedes 28 um die Länge einer halben Bitzelie verzögert, wodurch die verzögerte begrenzte Produkrwelle N erhalten wird.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Tiefpaßfilter 20 und 24 auch durch Integrier- und Abwerfschaltungen (integrate-and-dump circuits) ersetzt werden. Tiefpaßfilter sind im allgemeinen wirtschaftlicher und auch zufriedenstellend, Integrier- und Abwerfschaltungen sind jedoch für eine Einrichtung vorteilhaft, die mit Aufzeichnungen arbeiten, welche bei verschiedenen Datengeschwindigkeiten hergestellt wurden.

Die begrenzte 45°-Produkrwelle L und die verzögerte begrenzte 135°-Produktwelle N werden den Eingängen eines Exklusiv-NOR-Gliedes 30 zugeführt. Dieses Verknüpfungsglied 30 kann irgendeine bekannte Einrichtung sein, deren Ausgangssignal P einen ersten Wert annimmt, wenn zwei Eingangssignale dieselbe Polarität oder denselben Wert haben, und deren Ausgangssignal den anderen Wert annimmt, wenn die beiden Eingangssignale unterschiedliche Polaritäten oder Werte haben.

Das Ausgangssignal P des Verknüpfungsgliedes 30 gelangt zum Signaleingang D eines Flipflops 32, welches ein 7"²L-FHpflop vom »D«-Typ sein kann, wie es von verschiedenen Herstellern unter der Bezeichnung SN74H74 angeboten wird. Das Flipflop 32 hat einen Takteingang CP, der von der Zeitsteuereinheit 14 die in Fig. 2 gezeigte Welle D empfängt. Das Flipflop 32 ist so aufgebaut, daß das Signal an seinem Ausgang Q denselben Wert wie das Eingangssignal P an seinem Eingang D annimmt, wenn die positive Vorderflanke des Taktimpulses an den Takteingang CP gelegt wird. Das Flipflop 32 bleibt in dem auf diese Weise eingestellten Zustand, bis die nächstfolgende positive Vorderflanke der Taktwelle D folgt. Das Signal am Ausgang Q des Flipflops 32 gleicht somit der Welle P, ist jedoch dieser gegenüber um einen von dem Taktimpuls D bestimmten Betrag verzögert. Die Ausgangswelle Q ist genau zeitgesteuert, und zwar unabhängig von geringen Schwankungen an den Vorder- und Rückflanken der Welle P aus dem Verknüpfungsglied 30.

An Hand der Fig. 3 seien nun die Merkmale eines dreifrequenzmodulierten Datensignals beschrieben, bei welchem ein Zustandswechsel in der Mitte der eine »1« enthaltenden Bitzellen und an der Grenze zwischen aufeinanderfolgenden eine »0« enthaltenden

»5 Bitzellen auftritt. Die Welle α in Fig. 3 zeigt ein dreifrequenzmoduHertes Signal für eine als Beispiel gewählte Aufeinanderfolge von Nachrichteneinheiten »1« und »0«. Die Welle b zeigt ein dreifrequenzmoduliertes Signal für den Fall, daß alle Nachrichteneinheiten oder Bits vom Wert »0« sind. Es ist zu erkennen, daß die ersten beiden Bitzellen in der Welle b beide eine »0« enthalten und daß dieses Signal den ersten beiden Bitzellen der Welle α entspricht. Daher lassen sich die ersten beiden Bitzellen des Dateneingangssignals α als Zellen betrachten, in welchen eine »0« durch eine halbe Periode einer Welle b mit einer Phase »0« dargestellt ist.

Die Welle c zeigt ein dreifrequenzmoduliertes Signal, bei welchem alle aufeinanderfolgenden Bitzellen eine »1« enthalten. Es ist zu erkennen, daß das dritte und vierte Bit des Datensignals α der dritten und vierten Bitzelle des Signals c entspricht. Daher können die Werte »1« in der dritten und vierten Bitzelle des Signals α jeweils als eine halbe Periode einer Welle c betrachtet werden, die bezüglich der Welle b um 90° verzögert ist.

Eine kontinuierliche Folge von Binärwerten »0« erscheint als Welle d, die gegenüber der Welle b um 180° phasenversetzt ist. Die fünfte Bitzelle der Welle α enthält eine »0« mit der Phase der Welle d. Daher kann eine »0« im Datensignal α durch eine halbe Periode einer Welle mit entweder 0° oder 180° Phase dargestellt werden. In ähnlicher Weise kann die Welle e eine kontinuierliche Folge von Binärwerten »1« darstellen, wobei sie um 180° gegenüber der Welle c phasenverzögert ist.

Das dreifrequenzmodulierte Signal α kann somit als Signal betrachtet werden, bei welchem eine »1« durch eine halbe Periode einer Welle mit 90° verzögerter Phase oder mit 270° verzögerter Phase dargestellt ist. Diese Eigenschaften eines dreifrequenzmodulierten Signals werden herangezogen, um eine Demodulation des von einer dichtgepackten magnetischen Aufzeichnung gewonnenen Signals mit größerei Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchzuführen.

Fi g. 4 ist ein Vektordiagramm, in welchem der Pfeil bei 0° die Phase einer eine »0« enthaltenden Bitzelie eines Datensignals darstellt. Der Pfeil bei 90° gibt die Phase einer Bitzelle mit dem Wert »1« an, der Pfeil bei 180° gibt die Phase einer Bitzelle mit einer »0« an, und der Pfeil bei 270° gibt die Phase einer eine »1« enthaltenden Bitzelle an. Dier vier genannter Phasenwinkel zeigen somit die Phasen der in Fig. 2 dargestellten Wellen b bis e.

Der Pfeil bei 45° repräsentiert den Ausgang dei 45"-Multiplikators 16, welchem die um 45° verzögerte Bezugswelle E zugeführt wird. Der Pfeil bei 45^C

stellt ein positives Ausgangssignal des Multiplikators dar, und der gestrichelte Pfeil bei 225° stellt ein negatives Ausgangssignal des Multiplikators dar. Hie Pfeile bei 135° und 315° stellen die positiven und negativen Ausgangssignale aus dem 135° -Multiplikator 18 dar.

Beim Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Decodicrers zur Decodierung oder Demodulation des als Beispiel bei A in Fig. 2 und bei α in Fig. 3 gezeigten Datensignals hat das erste Bit den Wert »0«, und der seine Phase anzeigende Pfeil in Fig. 4 liegt bei 0°. Wenn das Datensignal die 0°-Phase hat, dann ist der Ausgang des 45°-Multiplikators positiv und der Ausgang des 135° -Multiplikators negativ, wie durch den Pfeil bei 315° gezeigt. Diese Ausgangssignale sind durch die Wellen L und M in Fig. 2 dargestellt. Da die beiden demodulierten Ausgangssignale verschiedene Polarität haben, liefert das Exklusiv-NOR-Glied 30 eine »0« als Ausgangssignal (P), wodurch ein Binärwert »0« der Nachricht dargestellt wird.

Die zweite Bitzelle des Datensignals A enthält ebenfalls eine »0« und kann als in 0°-Phase liegend angesehen werden. Die Ausgänge der 45°- und 135°-Multiplikatoren 16 und 18 bleiben bei unterschiedlichen Polaritäten, und das Verknüpfungsglied 30 liefert für die zweite Bitzelle weiterhin eine »0«. Die gleiche Bedingung ergibt sich während der dritten Bitzelle, die ebenfalls eine »0« enthält.

Die vierte Bitzelle des Datensignals enthält eine »1«, das heißt, die Phase des Datensignals hat sich von 0° auf 90° verschoben. Die Ausgänge der 45°- und 135°-Multiplikatoren sind dann beide positiv, und da sie gleiche Polarität haben, erzeugen sie am Ausgang des Verknüpfungsgliedes 30 eine »1«.

Die fünfte Bitzelle enthält eine »0«, d. h. die Phase des Datensignals ist auf 180° verschoben worden, wodurch die Ausgänge der Multiplikatoren verschiedene Polarität bekommen und das Verknüpfungsglied 30 eine »0« am Ausgang erzeugt. Die sechste Bitzelle ist eine »1«, d. h. die Phase des Signals ist auf 270° verschoben, wobei die Ausgänge der beiden Multiplikatoren die gleiche negative Polarität erhalten und das Verknüpfungsglied 30 am Ausgang eine »1« liefert. Es ist somit zu erkennen, daß jede Änderung von »0« auf »1« oder von »1« auf »0« bei aufeinanderfolgenden Bitzellen des Datensignals eine Verschiebung der Phase des Datensignals um 90° zur Folge hat, und daß die Multiplikatoren bei 45° und bei 135° arbeiten, um solche Ausgangssignale zu erzeugen, die durch Vergleich im Verknüpfungsglied 30 die richtigen decodierten NRZ-Signale für die aufeinanderfolgenden Bitzellen liefern.

Die Multiplikatoren 16 und 18 arbeiten bei 45° und 135°, d.h. bei sich um 90° unterscheidenden Phasen, so daß die zu vergleichenden Multiplikatorausgänge um die Hälfte einer Bitzelle zeitlich zueinander versetzt sind. Daher ist es wünschenswert, das eine Ausgangssignal um die Zeit einer halben Bitzelle zu verzögern, damit die beiden Multiplikatorausgänge für den Vergleich im Verknüpfungsglied 30 zeitlich koinzident sind. Es läßt sich dann entscheiden, ob eine laufende Bitzelle eine »1« oder eine »0« enthält. Diese Verzögerung um eine halbe Bitzelle wird dem Ausgangssignal des 135"-Multiplikators 18 durch die Verzögerungseinheit 28 mitgeteilt. Das unverzögerte Ausgangssignal des Multiplikators 18.ist bei M in Fig 2 gezeigt, und das um eine halbe Bitzelle verzögerte Ausgangssignal ist bei N gezeigt. Die Polarität des Ausgangssignals L des 45°-Multiplikators wird mit der Polarität des verzögerten Ausgangssignals N des 135°-Multiplikator im Verknüpfungsglied 30 verglichen, um das NRZ-Ausgangssignal P zu erhalten. Das Signal P wird im Flipflop 32 durch Taktimpulse D auf feste Taktzeiten synchronisiert, die von den Signal wechsel η im Signal A abgeleitet werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Zustandswechsel im NRZ-Ausgangssignal Q genau an den Übergängen von »0« auf »1« und von »1« auf »0« liegen.

Die im Decodierer nach Fig. 1 enthaltene Zeitstcuereinheit 14 sei nachstehend an Hand der Fig. 5 und 6 ausführlich beschrieben. Die in Fig. 5 gezeigte Zeitsteuereinheit empfängt eine Taktimpuls-Eingangswelle C (gezeigt in den Fig. 2 und 6) aus der

'5 automatischen Phasenregelungsschaltung 12 in Fig. 1. Die Welle C wird dem Taktimpulseingang CP eines J-K-Flipflops 40 zugeführt, welches eine in der Frequenz geteilte Welle (2) erzeugt, die in Fig. 6 dargestellt ist und einem Eingang eines Exklusiv-ODER-Gliedes 42 zugeführt wird. Das Verknüpfungsglied 42 erzeugt eine Ausgangswelle (4), die entweder der Eingangswelle (2) entspricht oder das Komplement dazu ist, was vom Wert der anderen dem Verknüpfungsglied 42 zugeführten Eingangswelle (3)

^a5 abhängt. Die Ausgangswelle (4) des Verknüpfungsgliedes 42 gelangt zum Taktimpulseingang, CP eines J-K-Flipflops 44 und durchläuft ferner eine Umkehrstufe 46, welches die Ausgangstaktwelle D liefert. Die Welle D wird dem Flipflop 32 in Fig. 1 und außerdem dem Taktimpulseingang CP eines Flipflops 48 vom D-Typ zugeführt. Der Ausgang des Flipflops 44 ist die 45°-Bezugswelle E in den Fig. 2 und 6 und gelangt zum Eingang D des Flipflops 48, um eine um 90° verzögerte Welle F zu erzeugen, welches die 135°-Bczugswelle für den in Fig. 1 gezeigten Decodierer ist.

Das dreifrequenzmodulierte Signal ist ein selbsttaktgebendes Signal, von dem eine Taktwelle abgeleitet werden kann, die zur Umsetzung des dreif requenzmodulierten Signals in ein NRZ-Signal für Rechenmaschinen verwendet werden kann. Die abgeleitete Taktwelle kann entweder eine korrekte Phase haben, mit welcher das dreifrequenzmodulierte Signal richtig decodiert werden kann, oder es kann eine falsche Phase haben, was eine unrichtige Decodierung des dreifrequenzmodulierten Signals zur Folge hat. Dies liegt daran, daß die Phase der abgeleiteten Taktwelle entweder durch Signalwechsel in der Mitte einer Bitzelle oder durch Signalwechsel an den Grenzen zwisehen den Bitzellen bestimmt wird. Es ist daher üblich, Dreifrequenz-Demodulatoren so aufzubauen, daß sie auf eine vorbestimmte »Einleitung« einer Nachricht ansprechen und automatisch die richtige Phase dei Taktwelle für die ganze Decodierung der nachfolgen den Nachricht festlegen.

Die in Fig. 5 gezeigte Zeitsteuereinheit ist so aufgebaut, daß eine eventuell falsche Phase der Aus gangstaktwelle D automatisch korrigiert wird, wem eine Bitfolge »101« im dreifrequenzmodulierten Si gnal erscheint, die mit Absicht in eine Einleitung ge legt wird oder zufällig Teil der nachfolgenden Nach rieht bildet. Diese Funktion wird von den Elementei übernommen, die in der oberen Hälfte der Fig. 5 dar gestellt sind.

Eine Verzögerungseinrichtung 50 mit einer Verzö gerungszeit von der Länge eines halben Bits empfang die 45°-Produktwelle L vom Begrenzer 22 de Fig. 1, und eine mit derselben Verzögerungszeit aus

gelegte Verzögerungseinrichtung 52 empfangt die verzögerte 135°-Produktwellc N von der Verzögerungseinrichtung 28 der Fig. 1. Die Ausgangswellc

(9) der Verzögerungseinrichtung 50 und die unverzögerte Produktwelle L werden einem Exklusiv-ODER-Glied 54 zugeführt, dessen Ausgangssignal

(10) positive Polarität hat, wenn die Produktwelle L innerhalb der von der Verzögerungseinrichtung 50 bestimmten Zeitspanne eine Änderung erfährt. In ähnlicher Weise empfängt ein Exklusiv-ODER-Glied 56 die verzögerte und die unverzögerte Version der Welle N, um eine Ausgangswelle (13) zu erzeugen, in der ein positiver Impuls erscheint, wenn ein Zustandswechsel der Welle N in das von der Verzögerungseinrichtung 52 bestimmte Zeitintervall fällt. Die Ausgangswellen (10) und (13) der Verknüpfungsglieder 54 und 56 werden auf ein NAND-Glied 58 gegeben, dessen Ausgang (14) einen negativen Impuls 62 liefert, wenn seine Eingänge (10) und (13) beide positiv sind. Dieser negative Impuls 62 erscheint nur, wenn die Phase der Bezugswellen D, E und F falsch ist und eine Bitfolge »101« im decodierten dreifrequenzmodulierten Signal erscheint. Der negative Impuls 62 der Welle (14) wird dem Taktimpulseingang CP eines J-K-Flipflops 60 zugeführt, so daß dieses seinen Zustand ändert. In diesem Fall siellt die Änderung 64 des Ausgangssignals (3) des Flipflops 60 das Exklusiv-ODER-Glied 42 so ein, daß die Phase seiner Ausgangswelle (4) im vorliegenden Beispiel gleich der Phase seiner Eingangswelle (2) wird. Die auf diese Weise vom Zusand des Flipflops 60 eingestellte Bedingung bleibt so lange unverändert, wie die Phase der Bezugswellen gegenüber dem decodierten dreifrequenzmodulierten Signal korrekt bleibt.

Fig. 6 veranschaulicht die Arbeitsweise der Zeitsteuereinheit nach Fig. 5 unter der Anfangsbedingung, daß der Zustand des Flipflops 60 eine falsche Phase der Takt- oder Bezugswelle zur Folge hat, so daß das decodierte NRZ-Ausgangssignal P falsch ist. Die decodierten Bits bilden dann an der vierten, fünften und sechsten Stelle die Folge »101«. Wenn diese Folge auftritt, was zu dem durch die senkrechte gestrichelte Linie dargestellten Zeitpunkt der Fall ist, wird in der Welle (14) ein negativer Impuls 62 erzeugt, der den Zustand des Flipflops 60 ändert. Das Ausgangssigral (3) des Flipflops 60 ändert dann bei 64 seinen Wert und bleibt für die nachfolgende Zeit auf diesem Wert, wodurch alle nachfolgenden Bits des dreifrequenzmodulierten Signals richtig decodiert werden.

Nachfolgend seien die Gründe dafür erläutert, warum die Zeitsteuereinheit nach Fig. S eine unrichtige Phase des Bezugstaktsignals D erfaßt und korrigiert. Die begrenzte Produktwelle L zeigt immer dann einen Zustandswechsel, wenn das Datensignal eine Bitfolge »01« aufweist, und diese Zustandswechsel werden durch die Verzögerungseinrichtung 50 und das Verknüpfungsglied 54 in Impulse einer Impulswelle (10) umgesetzt. Die begrenzte Produktwelle N zeigt immer dann einen Zustandswechsel, wenn das Datensignal eine Bitfolge »10« hat, und diese Zustandswechsel werden durch die Verzögerungseinrichtung 52 und das Verknüpfungsglied 56 in Impulse einer Impulswelle (13) umgesetzt. Wenn die Bezugstaktwelle D richtige Phase hat, ist jeder Impuls in der Welle (10) mindestens eine Bitzelle weit von einem Impuls in der Welle (13) entfernt. Wenn jedoch das Bezugstaktsignal D falsche Phase hat und eine Bitfolge »101« auftritt, gibt es in den Wellen (10) und (13) gleichzeitige Impulse, so daß vom Verknüpfungsglied 58 ein Impuls ausgeht, der den Zustand des Flipflops 60 ändert, wodurch wiede^rum die Phase der Bezugstaktwelle D geändert wird.

Der in Fig. 1 gezeigte Decodierer wurde im Zusammenhang mit einem »dreifrequenzmodulierten« Signal beschrieben, bei welchem ein Zustandswechsel in der Mitte einer eine »1« enthaltenden Bitzelle und an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen auftritt. Der Decodierer ist auch verwendbar zur Decodierung eines Signals mit modifizierter Dreifrequenzmodulation, bei welcher ein Zuslandswechsel zwischen eini-

»5 gen, jedoch nicht allen, aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen auftritt. Wenn auf eine »1« eine Kette von »0« foigt, dann fehlt der Zustandswechsel zwischen der ersten und der zweiten auf die »1« folgende »0«, >*nd zwischen der dritten und der vierten »0« liegt win Zustandswechsel. Dieser Signaltyp, bei welchem ein Zustandswechsel zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen liegen kann, ist in der US-Patentanmeldung 3560947 beschrieben und wird als »modifi-

^a5 zierte >0<-Codierung« bezeichnet. Dieses Signal kann mit Vorteil von dem in Fig. 1 gezeigten Decodierer decodiert werden.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine 360°-Periode der 45°- und 135°-Be zugswellen gleich der Länge zweier Bitzellen des Da tensignals ist oder daß eine halbe Periode (180°) gleich der Länge einer Bitzelle ist. Die Bezugssignale haben eine Frequenz, die der Frequenz eines Datensignals mit aufeinanderfolgenden »0« oder aufeinan-

derfolgenden »1« entspricht, wie in Fig. 3 gezeigt. Dies unterscheidet die vorliegende Erfindung von bekannten Einrichtungen, bei welchen die 360° -Periode der Bezugssignale gleich der Länge einer Bitzelle des Datensignals ist und die keine Demodulation bei um

*o 45° und 135° verzögerten Phasen durchführen. Die vorliegende Erfindung hat den wichtigen Vorteil, daß jede der beiden demodulierten Produktwellen nach ihrer Begrenzung zwischen zwei Extremwerten oder Polaritäten pendelt, die leicht in Fühl- oder Ver-

♦5 gleichsschaltungen unterschieden werden können. Demgegenüber werden bei bekannten Einrichtungen demodulierte Wellen verwendet, die zwischen drei Werten schwanken, so daß man den Nachteil engerer Toleranzen der Schwellenwerte und einer größeren

so Unsicherheit in den Ausgangssignalen der logischen Fühl- und Vergleichsschaltungen in Kauf nehmen mußte.

Der beschriebene Decodierer verarbeitet binäre Signale, und die Zuordnung der Bezeichnungen »1«

und »0« zu verschiedenen Signalbedingungen ist willkürlich gewählt worden und kann umgekehrt werden. Der vorstehend im einzelnen beschriebene Decodierer enthält 45°- und 135°-Synchrondemodulatoren, deren Ausgangssignale positive und negativ Werte

*> annehmen, wobei der 135° -Ausgang zum Zwecke des Vergleichs mit dem 45°-Ausgang verzögert wird. Finden Fall, daß andere Winkel für die Demodulation herangezogen werden, müssen natürlich die sich daraus ergebenden Änderungen der Ausgangspolaritä-

«5 ten, der zu verzögernden Ausgangswelle und der Einzelheiten der Vergleichslogik berücksichtigt werden. Wenn die Demodulationswinkel um 180° verschoben sind, so daß die Bezugswelle E bei 245° und die

Bezugswelle F W\ 315° liegt, dann haben die Ausgänge der Demodulatoren 16 und 18 entgegengesetzte Polaritäten, wobei jedoch die Informationen r. I« und .»()« durch das Exklusiv-NOR-Glied 30 richtig decodiert weiden. Wenn andererseits eine Einrichtung ve ι wendel λ ird, bei welcher die Demodulationswinkel um yo° gegenüber den vorstehend angegebenen Winkeln verschoben sind, so daß die Bezugswelle Fl bei 1 3^ςη oiler 315° und die Be/ugswelle F hei 225' oder 45° liegt, dann muß die um eine halb» Bitlänge verzögernde Hinrichtung 28 am Ausgang de Begrenzers 2? vorgesehen sein, um die Welle L z.i verzögern, und das Exklusiv-NOR-Glu-d 30 mul durch ein Exklusiv-ODER-GI'cd ersetzt werden Letzteres ist nötig, weil eine · 1« geliefert werden soll wenn die Ausgänge der beiden Demodulatoren unter schiedliche Polarität haben, während bei gleicher Po larität dieser Ausgänge eine »0« geliefert werden soll

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Decodierer für ein Nachrichtensignal, bei welchem ein Zustandswechsel in der Mitte einer eine »1« enthaltenden Bitzelle und an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen stattfindet, mit einer Zeitsteuereinheit, die aus dem Nachrichtensignal gegeneinander phasenverschobene Bezugswellen liefert, und einer Verknüpfungsschaltung, in der das Nachrichtensignal mit den Bezugswellen verknüpft wird, um ein NRZ-Ausgangssignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Bezugs welle (E, F) mit einer Halbperiode von der Dauer einer Bitzeile zueinander um 90° und gegenüber der Phase des Nachrichtensignals (A ) um 45° phasenversetzt sind und daß das Verknüpfungsnetzwerk einen ersten Synchrondemodulator (16, 20, 22) mit einem ersten Multiplikator (16) aufweist, der das Nachrichtensignal (A) und die erste Bezugswelle (E) empfängt, einen zweiten Synchrondemodulator (18, 24,26, 28) mit einem zweiten Multiplikator (18), der das Nachrichtensignal (A) und die zweite Bezugswelle (F) empfängt, und eine logische Vergleichsschaltung aufweist, die eine Exklusiv-NOR-Schaltung (30) enthält, die die Ausgänge der Synchrondemodulatoren (16, 20, 22; 18, 24, 26, 28) empfängt.

2. Dekodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedet Synchrondemodulator außer dem Multiplikator (16, 18) ein diesen· nachgeschaltetes Tiefpaßfilter (20, 24) sowie einen sich an dieses anschließenden Begrenzer (22, 26) aufweist.

3. Dekodierer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Vergleichsschaltung (28, 30) eine Verzögerungseinrichtung (28) enthält, welche das Ausgangssignal (M) eines der Synchrondemodulatoren (18, 24,26) um die Dauer einer halben Bitzelle verzögert.

4. Dekodierer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinheit (14) mit einer Einrichtung (10, 12) zur Gewinnung einer Taktimpulswelle (D) s;s dem Nachrichtensignal verbunden ist und eine auf die Ausgangssignale (L, N) der Synchrondemodulatoren (16, 20, 22; 18, 24, 26) ansprechende Einrichtung (Fig. 5) enthält, welche die Phase der Taktimpulswelle automatisch korrigiert, wenn sie um 180° vom richtigen Wert abweicht.

5. Dekodierer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugswelle (E) eine Phase von 45° und die zweite Bezugswelle (F) eine Phase von 135° hat, und daß die logische Vergleichsschaltung (28, 30) den Binärwert »1« liefert, wenn die Ausgangssignaleder beiden Synchrondemodulatoren (16, 20, 22; 18, 24,26) gleiche Polarität haben, und den Binärwert »0« liefert, wenn die Ausgänge der beiden Synchrondemodulatoren unterschiedliche Polarität haben.

Die Erfindung betrifft einen Dekodierer für ein Nachrichtensignal, bei welchem ein Zustandswechsel in der Mitte einer eine »1« enthaltenden Bitzelle und an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine »0« enthaltenden Bitzellen stattfindet, mit einer Zeitsteuereinheit, die aus dem Nachrichtensignal gegeneinander phasenverschobene Bezugsweller* liefert, und einer Verknüpfungsschaltung, in der das Nachrichtensignal mit den Bezugswellen ver-

knüpft wird, um ein NRZ-Ausgangssignal zu erzeugen.

Solche Dekodierer werden verwendet, um Nachrichtensignale aus einer insbesondere für eine magnetische Aufzeichnung geeigneten Form in eine andere

»5 Form umzusetzen, die zur Verarbeitung in einer elektronischen Schaltung besser geeignet ist.

Eine bekannte für Aufzeichnungen geeignete Signalform ist ein selbsttaktierendes Signal, bei dem ein Zusandswechsel in der Mitte einer Bitzelle liegt, wenn

»° diese Bitzelle eine binäre »1« darstellt, während ein Zustandswechsel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bitzellen liegt bzw. liegen kann, wenn beide Bitzellen jeweils eine binäre »0« darstellen. Diese Signalform bzw. dieser Code eignet sich deshalb

»5 besonders für seriell arbeitende magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Einrichtungen, weil das Signal selbst Übergänge oder Zustandswechsel aufweist, die bei der Signalwiedergabe zur Erzeugung einer Taktwelle herangezogen werden können; außer-

dem weist das Signal im ganzen wenig Zustandswechsel auf, so daß Informationen auf dem Aufzeichnungsmedium dicht gepackt werden können. Man verwendet normalerweise einen ückodierer, um das vom Aufzeichnungsmedium gewonnene Signal in ein ein-

faches NRZ- oder Wechselschrift-Signal und eine Taktimpulswelle umzusetzen.

Ein digitales Nachrichtensignal, bei welchem eine »1« durch einen Zustandswechsel in der Mitte einer Bitzelle dargestellt wird (eine »0« wird durch das Feh-

len eines Wechsels in Jer Mitte einer Bitzelle dargestellt), und bei welchem zwei aufeinanderfolgende Bitzeüen, die beide eine »0« enthalten, durch einen dazwischenliegenden Zustandswechsel oder »Taktsprung« voneinander getrennt sind, wird in der angel-

sächsischen Fachsprache manchmal als »delay modulation signal« bezeichnet, was etwa »verzögerungsmoduliertes Signal« bedeutet. Dieser Ausdruck soll darauf hinweisen, daß das Signal im Decodierer mit einer verzögerten Version desselben Signals verglichen wird, um festzustellen, ob zwischen zwei Bitzellen ein Zustandswechsel liegt. In manchen Fällen findet man für die vorliegende Codierungsweise auch die Ausdrücke »modified frequency modulation« (modifizierte Frequenzmodulation), »time modulation« (Zeitmodulation) und »three frequency modulation« (Dieifrequenzmodulation). Um Verwechslungen mit anderen bekannten Modulationsarten zu vermeiden, wird im folgenden der letztgenannte Ausdruck verwendet, d. h. das in der vorliegenden Weise codierte Signal wird a!s » Jrcifrequenzmodulicr'.es« Signal bezeichnet. Die Zuordnung von »1« zu »0« zu bestimmten Binärwerten ist rein willkürlich und kann genausogut umgekehrt sein.

Ein Dekodierer der eingangs genannten Gattung ist aus der US-PS 3452348 bekannt. Bei dem bekannten Dekodierer werden von der Zeitsteuereinheit zwei Bezugswellen geliefert, deren erste in jeder ersten Hälfte einer Bitzelle und deren zweite in jeder