DE2247190C3

DE2247190C3 - Verfahren zur Einstellung der Trägerphase bei der Übertragung von Signalen

Info

Publication number: DE2247190C3
Application number: DE2247190A
Authority: DE
Inventors: Gero Dipl.-Ing. Dr. 8035 Gauting Schollmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-26
Filing date: 1972-09-26
Publication date: 1980-12-04
Also published as: SE393239B; IT993269B; NO136556B; CH562538A5; US3895298A; FI57330C; FI57330B; ATA683373A; GB1412828A; NL7312992A; FR2200709B1; BE805345A; NO136556C; DE2247190A1; DE2247190B2; FR2200709A1; AT348591B

Description

Die Erfindung bezieh; sich auf eiii Verfahren zur Einstellung der Trägerphase bei der Übertragung von Signalen unter Verwendung eines Senders mit einem Modulator, der die Amplitude des Trägers moduliert, wobei die empfangenen Signale und ein empfangsseitig erzeugter Träger einem Demodulator zugeführt werden, wobei ein Prüfsignal während einer Sendepause übertragen wird und in Abhängigkeit von den Amplituden-Extremwerten des demodulierten Prüfsignals ein Regelsignal abgeleitet wird.

Nach einem bekannten Verfahren wird dauernd mit

der Nachricht ein Pilotton übertragen, mittels dessen am Empfänger die Phase des Trägers eingestellt wird.

Dieses bekannte Verfahren ermöglicht aber keine genaue Phaseneinstellung des Trägers, weil die von der

Übertragungsstrecke bewirkte Phasendrehung der

Nachricht anders ist als die Phasendrehung des Pilottons.

Je mehr Bits pro Sekunde über schmalbandige

ίο Übertragungskanäle übertragen werden sollen, desto schwieriger ist es, die Phase des Trägers hinreichend genau am Empfänger einzustellen.

Aus der US-PS 31 99 030 ist es bekannt, zur Regelung der Phase eines empfangsseitig erzeugten Trägersignals die Amplituden-Extremwerte zu verwenden. Die Phase des Trägersignals wird so lange verstellt, bis die benachbarten Amplituden-Extremwerte gleich groß sind. Um auch Ampiituden-Extremwerte beider Polaritäten verarbeiten zu können, werden die empfangenen Signale vor ihrer Verarbeitung gleichgerichtet.

Aus der DE-AS 12 02 818 ist eine Schaltungsanordnung zum automatischen Ausgleichen der Dämpfungsbzw, der Laufzeitverzerrungen in einem Datenübertragungskanal bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist eine Anzahl von Korrekturnetzwerken vorgesehen, mit denen die Laufzeit- und Dämpfungsverzerrungen im Datenübertragungskanal ausgeglichen werden. Line Verzerrungsmeßvorrichtung mißt den Wert der Signalamplituden und in Abhängigkeit von einer aufgetretenen Verzerrung werden nacheinander so lange Korrekturnetzwerke zugeschaltet, bis eine gewünschte Kompensation der Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen erzielt worden ist. Das entzerrte Signal wird einem Demodulator zugeführt, an dem Trägersignale anliegen.

Diese bekannten Schaltungsanordnung erfordert einen verhältnismäßig großen Aufwand, da eine Mehrzahl von Korrekturnetzwerken vorgesehen ist. Weiterhin ist zum Einstellen der Netzwerke eine große Zeitdauer erforderlich, da die optimalen Einstellungen der Korrektumelzwerke nach einem iterativen Verfahren ermittelt werden. Eine Veränderung der Phase der Trägersignale ist bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nicht vorgesehehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung der Trägerphase anzugeben, bei dessen Anwendung die Trägerphase mit größerer Genauigkeit als mit vergleichbaren bekannten Verfahren einstellbar ist. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung der Trägerphase anzugeben, das nicht nur unter Verwendung von Übertragungskanälen für relativ breite Frequenzbänder anwendbar ist, sondern auch unter Verwendung von Übertragungskanälen für schmale Frequenzbänder, beispielsweise unter Verwendung von Telefonleitungen für die Übertragung des Sprachfrequenzbandes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Regclsignal mehrere Werte annehmen kann, die von der Differenz der Amplituden-Extremwerte des demodulierten Prüfsignals abhängig sind, daß zuerst eine Grobeinstellung der Phase des Trägers und anschließend eine Feineinstellung vorgenommen wird, daß eine Schaltungsanordnung zur Grobeinstellung der Trägerphase über einen Vergleicher ein erstes Binärsignal abgibt, dessen Binärwerte das Vorzeichen der Amplituden-Extremwerte ausdrücken, daß die Schaltungsanord-

nung zur Grobeinstellung eine Schaltstufe enthält, über deren Ausgang ein zweites Binärsignal abgegeben wird, dessen Binärwerte das Vorzeichen der Differenz der Amplituden-Extremwerte ausdrücken, daß die Schaltungsanordnung zur Grobeinstellung einen Amplitudenvergleicher und einen Doppelwegpleichrichter zur Erzeugung eines dritten Binärsignals enthält, dessen Binärwerte den absoluten Betrag der Differenz der Amplituden-Extremwerte ausdrücken und daß u->ter Verwendung des ersten Binärsignals, des zweiten Binärsignais und des dritten Binärsignals die Grobeinstellung der Trägerphase bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es in den Pausen der Nachrichtenübertragung mit relativ geringem technischen Aufwand eine genaue Einstellung der Trägerphase selbst dann ermöglicht, wenn als Obertragungskanal eine Telefonleitung verwendet wird, über die Impulse übertragen werden, deren Frequenzen innerhalb des Sprachfrequenzbandes liegen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das dritte Binärsignal, das zweite Binärsignal und das dritte Binärsignal einer Logikschaltung zugeführt werden, die in Abhängigkeit von den Binärwerten des ersten, zweiten und dritten Binärsignals ein viertes, fünftes und sechstes Binärsignal erzeugt, die jeweils nur einen der beiden Binärwerte annehmen, wenn der Trägerphasenfehler im zweiten bzw. dritten bzw. vierten Quadranten liegt und daß unter Verwendung dieses vierten, fünften und sechsten Binärsignals die Grobeinstellung der Trägerphase bewirkt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 8 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Bauteile und Signale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Anlage zur Übertragung von Daten in schematischer Darstellung,

Fig.2 Signale, die bei der Anlage nach Fig. 1 auftreten,

Fig.3 eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einem Gleichrichte und einer Regelstufe zur Gewinnung eines Regelsignals, das zwei Werte annehmen kann, die vom Vorzeichen der Differenz der Amplituden-Extremwerte abhängig sind,

F i g. 4 demodulierte Prüfsignale bei verschiedenen Trägerphasenfehlern,

F i g. 5 eine Schaltungsanordnung zur Grobeinstellung der Trägerphase.

F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Regelstufe, mittels der unter Verwendung eines Festwertspeichers ein Regelsignal erzeugt wird, das mehrere Werte annehmen kann,

F i g. 7 eine Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Regelschaltung, mittels der unter Verwendung eines Funktionsgenerators ein Regelsignal erzeugt wird, das mehrere Werte annehmen kann,

Fig.8 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Trägerphasenfehlers von de·· ι ■ "-enz der Amplituden-Extremwerte zeigt.

Die Fig. 1 zeigt die Signalquelle 10, die ein Signal abgibt, das die zu übertragende Nachricht darstellt. Dieses Signal kann ein Gemisch von bandbegrenzten Impulsen sein. Beispielsweise kann das Gemisch aus x/x-förmigen Impulsen oder aus Partial-Response-Impulsen der Klasse IV bestehen. Das von der Sigtialquelle 10 abgegebene Signal wird über den Schalter 11 bei voll eingezeichneter Schaltstellung dem Sender 12 mit dem Modulator 13 zugeführt, der die Amplitude eines Trägers in Abhängigkeit von der Amplitude des zugeführten Signals moduliert Das vom Sender 12 abgegebene Signal wird über die Übertragungsstrecke 14 übertragen. Die Übertragung kann nach einem Einseitenbandübertragungsverfahren mit gänzlich oder teilweise unterdrücktem Träger erfolgen. Als Übertragungsstrecke 14 kann eine Funkstrecke oder eine Telefonleitung vorgesehen sein, die innerhalb des Sprachfrequenzbandes von 300 Hz bis 3400 Hz eine

Übertragung des Signals ermöglicht

Das über die Übertragungsstrecke 14 übertragene Signal wird vom Empfänger 15 empfangen und unter Verwendung des Demodulators 16 und des Decodierers 17 ein Signal gewonnen, das weitgehend dem von der Signalquelle 10 abgegebenen Signal gleicht Dieses Signal wird über den Ausgang des Empfängers 15 dem Datenendgerät 18 zugeführt Als Datenendgerät 18 kann beispielsweise ein Fernschreiber vorgesehen sein. Im Empfänger 15 wird die Phase des Trägers zurückgewonnen, um damit den Demodulator 16 zu steuern.

Die Fig.2 zeigt einige Signale, anhand derer die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Anordnung erläutert wird. In Abszissenrichtung sind Einheiten der Zeit ι und in Ordinatenrichtung Einheiten der Amplituden aufgetragen. Im Gegenerator 19 wird ein Prüfsignal erzeugt und bei gestrichelt dargestellter Schaltstellung des Schalters 11 dem Sender 12 zugeführt. Dieses Prüfsignal besteht aus einer Folge von Impulsen. Diese Impulse können gerade Zeitfunktionen oder ungerade Zeitfunktionen sein. Wenn von der in Fig. 1 dargestellten Signalquelle 10 die Daten mittels bandbegrenzter Impulse ausgegeben werden, die sich als gerade bzw. als ungerade Zeitfunktionen darstellen lassen, dann ist es im allgemeinen zweckmäßig, als Impulse des Prüfsignals ebenfalls gerade bzw, ungerade Zeitfunktionen zu wählen.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Prüfsignal verwendet, dessen Impulse A ungerade Zeitfunktionen sind. Diese Impulse A sind Partial-Response-lmpulse der Klasse IV, die zeitlich nacheinander zwei dem Betrag nach gleiche Amplituden-Extremwerte A 1 und A 2 annehmen. Die Impulse A folgen einander in einem derartigen Abstand, daß sie sich gegenseitig nicht stören. Zur Einstellung der Trägerphase werden etwa zehn bis hundert derartige Impulse A

so benötigt. Im Modulator 13 wird der Träger in Abhängigkeit vom Prüfsignal A amplitudenmoduliert und über die Übertragungsstrecke 14 ein entsprechendes Signal zum Demodulator 16 übertragen. Bei einem von Null abweichenden Trägerphasenfehler erscheint am Demodulator 16 eine Linearkombination der Impulse A und der dazu hilberttransformierten Impulse.

Im Generator 21 wird empfangsseitig ein Träger

erzeugt und über das Phasendrehgliec! 22 dem Demodulator 16 zugeführt. Vom Ausgang des Demodu-

bo lators 16 wird das Signal B abgegeben und über den Schalter 23 bei gestrichelt dargestellter Schaltstellung dem Gleichrichter 24 der Regelstufe 25 zugeführt. Es wird angenommen, daß die Phase des im Generator 21 erzeugten Trägers mit einem gewissen Phasenfehler behaftet ist, so daß die gleichgroßen Extremwerte A 1 und A 2 des Signals A ungleiche Extremwerte B1 und B 2 des vom Ausgang des Demodulators 16 abgegebenen Signals B bewirken. Dieses Signal B wird im

Gleichrichter 24 gleichgerichtet, so daß sich das Signal C ergibt, dessen Extremwerte Cl und C 2 ebenfalls ungleich sind. In der Regelstufe 25 werden die Extremwerte Cl und C 2 des Signals C gemessen, und es wird über die Leitung 26 ein Regelsignal abgegeben, das unter Verwendung des Phasendrehgliedes 22 die Phase des Trägers verschiebt. Im eingeregelten Zustand sind die Extremwerte B1 und Bl bzw. Cl und Cl der Signale B bzw. C gleich, so daß über den Ausgang des Gleichrichters 24 das Signal D angegeben wird.

Die Schalter 11 und 23 sind als Elektronenschalter ausgebildet. Wenn die Schalter 11 und 23 ihre voll eingezeichneten Schaltstellungen einnehmen, dann wird das Signal der Signalquelle 10 als Nachricht zum Datenendgerät 18 übertragen. Dabei kann die Phase des im Generator 21 erzeugten Trägers in an sich bekannter Weise nachgeregelt werden. Die Frage, ob und mit welchem technischen Aufwand eine derartige Nachregelung erforderlich ist, muß von Fall zu Fall untersucht werden und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Ausführungen. Falls jedoch eine derartige Nachregelung der Phase des im Generator 21 erzeugten Trägers während der Dauer vorgenommen wird, während der die Schalter 11 und 23 die voll eingezeichneten Schaltstellungen einnehmen, dann kann der dafür erforderliche technische Aufwand relativ gering gehalten werden, weil bei gestrichelt dargestellter Stellung der Schalter 11 und 23 unter Verwendung des Generators 19 und der Regelstufe 25 eine Phaseneinstellung durchgeführt wird.

Zur empfangsseitigen Einstellung der Phase des Trägers genügt etwa eine Zeit von einer Vio Sekunde. Die Schalter 11 und 23 können somit von Hand aus zunächst in die gestrichelt dargestellte Stellung und anschließend in die voll dargestellte Stellung gebracht werden, weil dabei mit Sicherheit die gestrichelt dargestellte Schaltstellung mindestens eine ¹Ao Sekunde eingenommen wird.

Es wäre auch denkbar, die gestrichelt dargestellten Schaltstellungen der Schalter 11 und 23 von Hand aus einzustellen und unter Verwendung eines Zeitgliedes die Umschaltung der Schalter 11 und 23 in ihre voll eingezeichneten Schaltstellungen automatisch nach einer Zeit von einer ¹Ao Sekunde zu bewirken.

Eine weitere Möglichkeit der Betätigung der Schalter 11 und 23 besteht darin, daß immer dann, wenn von der Signalquelle 10 kein Signal an den Sender 12 abgegebenen wird, automatisch die Umschaltung der Schalter 11 und 23 in ihre gestrichelt dargestellten Schaltstellungen vorgenommen wird und erst dann die Rückstellung dieser Schalter in die volleingezeichneten Schaltstellungen erfolgt, wenn ein Signal von dz~ Signalquelle 10 abgegeben wird.

Gemäß einer weiteren Möglichkeit der Betägigung der Schalter 11 und 23 wird der Trägerphasenfehler im Bereich des Empfängers 15 laufend gemessen, und sobald dieser Trägerphasenfehler einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, werden die Schalter 11 und 23 kurzzeitig in ihre gestrichelt dargestellten Schaltstellungen und anschließend automatisch in ihre voll dargestellten Schaltstellungen gebracht Diese automatisch vorgenommenen Einstellungen der Trägerphase können sowohl in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Betrag der Trägerphasenfehlers als auch in Abhängigkeit von der Sendefolge der von der Signalquelle 10 eingegebenen Signale vorgenommen werden. Es wäre beispielsweise denkbar, in den Pausen der von der Signalquelle 10 aus eingeleiteten Nachrichtenübermittlung automatisch die Phase des empfangsseitig erzeugten Trägers einzustellen.

Falls als Impulse des Prüfsignals gerade Zeitfunktionen gewählt werden, dann wird das übertragene Prüfsignal im Demodulator 16 mit einem Träger demoduliert, dessen Phase um 90° gedreht wurde. Auf diese Weise bilden sich im demodulierten Prüfsignal, wie in F i g. 2 und B dargestellt, zwei Extremwerte B1 und B1 aus, mittels derer ein Regelsignal zur Einstellung der

ίο Phase des Trägers ableitbar ist Nach Einstellung der Phase muß dann die Phase des Trägers wieder um 90° zurückgedreht werden.

F i g. 3 zeigt die Regelstufe 25a als Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 dargestellten Regelstufe 25. Unter Verwendung dieser Regelstufe 25a wird ein Regelsignal abgeleitet, das zwei Werte annehmen kann, die vom Vorzeichen der Differenz der Amplituden-Extremwerte des demodulierten Prüfsignals abhängig sind.

Die Regelstufe 25a besteht aus dem Gleichrichter 24, dem Amplitudenvergleicher 45 und der Schaltstufe 46. Der Gleichrichter 24 ist als Doppelweg-Gleichrichter ausgelegt und besteht aus dem Analoginverter 27 und den beiden Dioden 28, 29. Der Amplitudenvergleicher

45 besteht aus der Schwellwertstufe 31, dem Zeitglied 32, der Steuerstufe 33, ferner den Dioden 34, 35, den Kondensatoren 36, 37, den Schaltern 38, 39 und dem Differenzverstärker 30. Die Schaltstufe 46 besteht aus den Widerständen 41 und 42, der Diode 43 und dem Transistor 44.

Das Signal B wird über die Diode 34 dem Kondensator 36 zugeführt und damit dieser Kondensator 36 auf eine Spannung aufgeladen, die der Amplitude B1 proportional ist. Vom Ausgang des Analog-Inverters 27 wird das zum Signal B inverse Signal abgegeben.

Dieses inverse Signal wird über die Diode 35 dem Kondensator 37 zugeführt, der auf diese Weise auf eine Spannung aufgeladen wird, die der Amplitude Bl proportional ist. Im Differenzverstärker 30 wird die Differenz der an den Kondensatoren 36 bzw. 37 anliegenden Spannungen ermittelt und über den Schaltungspunkt 47 ein analoges Signal abgegeben, dessen Amplitude der Differenz der Amplituden-Extremwerte BX-Bl proportional ist In der Schaltstufe

46 wird nur das Vorzeichen des über den Schaltungspunkt 47 abgegebenen Signals ausgewertet und über den Schaltungspunkt 48 immer dann ein Signal abgegeben, wenn der Extremwert B1 größer ist als der Extremwert Bl. Dabei wird der Transistor 44 als Schalter betrieben und dessen Basis über den Widerstand 41 und den Schaltungspunkt 47 angesteuert

Ober die Ausgänge der Dioden 28 und 29 wird das Signa! C der Sehwellwertstufe 31 zugeführt, die ein Signal abgibt, wenn die Amplitude des Signals einen vorgegebenen Schwellwert C3 überschreitet Der Ausgang der Schwellwertstufe 31 ist an das Zeitglied 32 angeschlossen, das eine Verzögerung des zugeführten Signals bewirkt Die Verzögerung ist derart bemessen, daß vom Ausgang des Zeitgliedes 32 erst dann ein Signal abgegeben wird, wenn die beiden Extremwerte B1 und B 2 des Signals B sicher abgeklungen sind. Diese Verzögerung kann beispielsweise dem zwei- bis dreifachen Betrag der in Fig.2 beim Signal A dargestellten Zeitdauer Tsein.

Die Steuerstufe 33 steuert die Schalter 38 und 39, die

b5 als Elektronenschalter ausgebildet sind, und bewirkt, daß diese Schalter immer dann die gestrichelt dargestellte Schaltstellungen einnehmen, wenn der Steuerstufe 33 vom Zeitglied 32 ein Impuls zugeführt

wird. Normalerweise wird der Schwellwert C3 gemessen, und wenn beide Extremwerte Cl und C2 abgeklungen sind und die entsprechenden Werte unter Verwendung des Differenzverstärkers 30 verarbeitet wurden, werden die Schalter 38 und 39 in die gestrichelt dargestellten Schaltstellungen gebracht und damit die Kondensatoren 36 und 37 entladen. Die Kondensatoren 36 und 37 werden damit in die Lage versetzt, nach Übertragung des nächsten Signals A auf die Extremwerte C1 bzw. C2 des nächsten Signals C aufgeladen zu werden.

Im eingeregelten Zustand der Phase wird der Schwellwertstufe 31 das Signal D zugeführt und im Differenzverstärker 30 abwechselnd positive und negative Differenzen der Extremwerte Dl und D 2 festgestellt. Der Schaitungspunkt 48 kann somit an die Leitung 26 angeschlossen sein, über die im eingeregelten Zustand ein Regelsignal abgegeben wird, das die

10

Phase des Trägers abwechselnd um eine Einheit in einer Richtung bzw. in der entgegengesetzten Richtung verstellt.

Falls eine besonders schnelle und gezielte Einstellung der Trägerphase erwünscht ist, ist es zweckmäßig, zuerst eine Grobeinstellung der Trägerphase und anschließend eine Feineinstellung vorzunehmen. Um die Grobeinstellung vornehmen zu können, muß zunächst der Betrag des Trägerphasenfehlers festgestellt werden.

Fig.4 zeigt mehrere Signale, die mit dem in Fig.2 dargestellten Signal 5 vergleichbar sind und die über den Ausgang des in F i g. 1 dargestellten Demodulator 16 abgegeben werden. Die Signale SO bzw. 590 bzw. 5180 bzw. B 270 beziehen sich auf einen Trägerphasenfehler von 0° bzw. 90° bzw. 180° bzw. 270°. Anhand der Fig.4 und der folgenden Tabelle wird erläutert, auf welche Weise sich der Trägerphasenfehler F durch Binärstufe C, H, K, M, N, P charakterisieren läßt.

Tabelle

H K

1. Quadrant	1	1	(0<Diff< 0,735)
0<F<90			1
(BO)
2.Quadrant	1	1	(Diff> 0,735) ]
90<F<180			°
(BW)	0	0	(0<Diff< 0,735) J
			1

3. Quadrant	0	1	(0<Diff< 0,735)
180<F<270			1
(5180)
4. Quadrant	0	1	(Diff> 0,735)
270<F<360			0
(5270)	1	0	(0<Diff< 0.735)
			1

M N

Die erste Spalte der Tabelle bezieht sich auf den Trägerphasenfehler F. Der Fall des ersten Quadranten ist dann gegeben, wenn der Trägerphasenfehler gleich oder größer als 0°, aber kleiner als 90° ist. Im Falle des zweiten Quadranten ist der Trägerphasenfehler größer oder gleich 90°, aber kleiner als 180°. Im Falle des dritten Quadranten ist der Trägerphasenfehler größer gleich 180°, aber kleiner als 270° und im Fall des vierten Quadranten ist der Trägerphasenfehler größer gleich 270°, aber kleiner als 360°.

Die zweite Spalte der Tabelle bezieht sich auf das Signal G, das das Vorzeichen der Amplituden-Extremwerte der Signale B kennzeichnet Im folgenden werden die Binärwerte der Signale als 1-Wert bzw. als 0-Wert bezeichnet. Mit G= 1 wird ein positives Vorzeichen und mit G=O ein negatives Vorzeichen gekennzeichnet. Für den Fall des ersten Quadranten zeigt das in Fig.4 dargestellte Signal BO eine positive Amplitude BOl, so daß das Signal G=I ist Für den Fall des zweiten Quadranten zeigt das Signal B 90, daß das Signal G den Wert 1 bzw. 0 annehmen kann, falls als erster Extremwert der positive Extremwert 591 bzw. der negative Extremwert B 902 berücksichtigt wird. Für den Fall des dritten Quadranten zeigt das Signal B 180, daß als erster Extremwert nur der negative Extremwert B1801 in Frage kommt und somit G=O ist. Für den Fall des vierten Quadranten zeigt das Signal B 270, daß entweder G=O ist, falls als erster Extremwert der negative Extremwert B 2701 berücksichtigt wird, oder daß G= 1 zu setzen ist, falls als erster Extremwert der positive Extremwert B 2702 berücksichtigt wird.

Die dritte Spalte der Tabelle bezieht sich auf das Signal H, daß das Vorzeichen der Extremwertedifferenz charakterisiert. Dabei ist diese Differenz Diff gleich dem Absolutbetrag des ersten Extremwertes minus dem Absolutbetrag des zweiten Extremwertes. Im Falle des ersten Quadranten ist der Extremwert BOl immer größer als der Extremwert B 02, so daß die Differenz Diff positiv und H= 1 zu setzen ist. Im Fall des zweiten Quadranten ist mit G=I der Extremwert 5901 immer größer als der darauf folgende Extremwert 5903, so daß die Differenz Diff positiv und H= 1 zu setzen ist. Mit G=O ist der Extremwert 5902 immer kleiner als der Extremwert B 901, so daß die Differenz negativ und //= 0 zu setzen ist. Für den Fall des dritten Quadranten ist der Extremwert B1801 immer größer als der Extremwert B 1802, so daß die Differenz positiv und das Signal H= 1 ist Für den Fall des vierten Quadranten ist

mit G=O der Extremwert B 2701 immer größer als der Extremwert 52703, so daß die Differenz positiv und das Signal H= 1 ist. Dagegen ist mit G= 1 der Extremwert 5 2702 kleiner als der Extremwert 5 2701, so daß die Differenz negativ und G=O ist.

Die vierte Spalte der Tabelle bezieht sich auf das Signal K und auf den Absolutbetrag der Extremwertdifferenz (Diff). Dieser Absolutbetrag der Extremwertdifferenz wird mit Hilfe der bei einem Trägerphasenfehler von 90° auftretenden Extremwertdifferenz charakterisiert, der ein Zahlenwert von 0,735 zugeordnet wird. In den Fällen der ersten und dritten Quadranten ist dieser Absolutbetrag der Extremwertdifferenz größer als 0, aber kleiner als 0,735. In diesen beiden Fällen wird dem Signal K der Wert 1 zugeordnet. Im Fall des zweiten Quadranten mit G=O

irn Fall des vierten

Quadranten mit G= 1 wird dem Signal K ebenfalls der Wert 1 zugeordnet. Dagegen ist in den Fällen des zweiten Quadranten mit G=I und des vierten Quadranten mit G=O der Absolutbetrag der Differenz größer als 0,735. In diesen beiden Fällen wird dem Signal K der Wert 0 zugeordnet.

Die Tabelle zeigt, daß jeder der Quadranten durch eine spezielle Binärkombination der Signale G, H, K charakterisiert wird. Beispielsweise wird durch die Kombination G=I, H=\, K=i zum Ausdruck gebracht, daß der Trägerphasenfehler F im ersten Quadranten liegt. Es wäre denkbar, die Signale G, H, K direkt ohne weitere Umformung als Steuersignale zur Steuerung der Trägerphase zu verwenden. Es ist jedoch zweckmäßig, in Abhängigkeit von den Signalen G, H, K die ebenfalls in der Tabelle eingetragenen Signale M, N, P abzuleiten, deren 1-Werte jeweils genau einen Quadranten charakterisieren. Beispielsweise wird mit M= 1 der zweite Quadrant, mit N= 1 der dritte Quadrant und mit P= 1 der vierte Quadrant charakterisiert. Die folgenden Gleichungen 51, 50 und 52 zeigen den logischen Zusammenhang zwischen den Signalen M, N, Fund den Signalen G, Wund K.

M = (G+ H+ K) ν (G+ H+ K)

N = G+H+K

P = (G+ H+ K)v(G+ H+ K)

Dabei bedeutet das Zeichen + eine logische Konjunktion und das Zeichen ν eine logische Disjunktion.

Sobald mit Hilfe der Signale G, H, K, M, N, P erkannt wurde, in welchem Quadranten der Trägerphasenfehler F liegt, können Maßnahmen ergriffen werden, um den Trägerphasenfehler zu verringern. Im Fall des ersten Quadranten sind im Rahmen der Grobeinstellung keine Maßnahmen erforderlich. Im Fall des zweiten Quadranten wird mit dem Signal M=I die Trägerphase im Rahmen der Grobeinstellung um Winkel —90° verstellt. Im Fall des dritten Quadranten wird mit dem Signal N= 1 die Trägerphase um den Winkel 180° verstellt und im Fall des vierten Quadranten wird mit dem Signal P=X die Trägerphase um den Winkel +90° verstellt

F i g. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 53, mit der die Signale M, N, Perzeugt werden, die zur Grobeinstellung der Trägerphase dienen. Diese Schaltungsanordnung 53 besteht einerseits aus den bereits anhand der Fig.3 beschriebenen Gleichrichter 24, dem Amplitudenvergleicher 45 und der Schaltstufe 46 und andererseits aus der Schwellwertstufe 54, dem Vergleicher 55, dem Doppelweggleichrichter 56, den Digital-Analog-Wandlern 57,59 und der Logikschaltung 61.

Dem Eingang der Schwellstufe 54 wird das Signal B zugeführt, das gemäß F i g. 1 vom Ausgang des Demodulators 16 über den Schalter 23 bei gestrichelt dargestellter Schaltstellung abgegeben wird. Eine Variante dieses Signals 5 ist in Fig.2 dargestellt, weitere Varianten 50, B90, 5180, 5270 sind in Fig.4 dargestellt. In der Schwellwertstufe wird festgestellt, ob das Signal 5 einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und, falls dies der Fall ist, wird über den Ausgang ein Analogsignal an den Eingang 55a des Vergleichers abgegeben. Über den Eingang 55b wird ein Signal von 0 Volt zugeführt, und im Vergleicher 55 werden die beiden über die Eingänge 55a und 55b zugeführter! Signale miteinander verglichen, und es wird ein Signal abgegeben, das den Vorzeichen der Extremwerte kennzeichnet. Dieses Signal wird dem Analog-Digital-Wandler 57 zugeführt, der das Signal G abgibt.

Wie anhand der F i g. 3 bereits beschrieben wurde, wird über den Schaltungspunkt 48 ein Signal abgegeben, das das Vorzeichen der Extremwerte-Differenz kennzeichnet. Es ist dies das Signal H, das anhand der Tabelle genauer beschrieben ist.

Anhand der F i g. 3 wurde ebenfalls beschrieben, daß am Schaltungspunkt 47 des Differenzverstärkers 30 ein Analogsignal abgegeben wird, das die Extremwertdifferenz kennzeichnet. Dieses Signal wird gemäß F i g. 5 dem Doppelweggleichrichter 56 zugeführt, wodurch der absolute Betrag der Extremwertdifferenz gebildet wird. Der Ausgang des Doppehveggleichrichters 56 ist an den Digital-Analog-Wandler 59 angeschlossen, von dessen Ausgang das Signal K abgegeben wird, das anhand der Tabelle bereits genauer beschrieben wurde.

Der Logikschaltung 61 werden die Signale G, Wund K zugeführt und die Signale M. N. P gemäß den Gleichungen 50,51,52 abgeleitet Die Logikschaltung 61 ist in an sich bekannter Weise aus Logikbauteilen aufgebaut, so daß sich eine detaillierte Beschreibung dieser Logikschaltung 61 erübrigt.

F i g. 6 zeigt im wesentlichen die Regelstufe 75b als weiteres Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 dargestellten Regelstufe 25. Außerdem sind in Fig.6 auch der bereits in F i g. 1 dargestellte Demodulator 16, das Phasendrehglied 22 und der Generator 21 dargestellt.

Die Regelstufe 25£> besteht aus dem Gleichrichter 24, dem Amplitudenvergleicher 45, dem Digital-Analog-Umsetzer 62, dem Festwertspeicher 63 und der Schaltungsanordnung 53, die bereits anhand der F i g. 5 ausführlicher beschrieben wurde. Wenn eins der Signale M, N, P der Schaltungsanordnung 53 einen 1-Wert anrimmt, dann wird dieses 1-Signal dem Phasendrehglied 22 zugeführt, und es wird eine Grobeinstellung der Trägerphase bewirkt Beispielsweise wird mit den Signalen M=O, N=I, P=O unter Verwendung des Phasendrehgliedes 22 eine Verdrehung der Trägerphase um 180° vorgenommen. Auf diese Weise wird der Trägerphasenfehler in den ersten Quadranten verlegt.

Im Anschluß daran wird unter Verwendung des Gleichrichters 24, des Amplitudenvergleichers 45 des Analog-Digital-Umsetzers 62 und des Festwertspeichers 63 die Feineinstellung der Trägerphase bewirkt Dabei wird über den auch in Fig.3 dargestellten Schaltungspunkt 47, wie bereits erwähnt, ein Analog-Signal abgegeben, das der Differenz der Amplitudenextremwerte gleicht Unter Verwendung des Analog-Digital-Umsetzers 62 wird ein digitales Signal abgeleitet das

die Differenz der Amplitudenextremwerte ausdrückt. Dieses digitale Signal wird über mehrere nicht dargestellte Leitungen als Adresse dem Festwertspeicher eingegeben und über den Ausgang 63a wird über mehrere nicht dargestellte Leitungen eine digitale Zahl ausgegeben, die angibt, um wieviel Grade die Trägerphase verstellt werden muß, um den Trägerphasenfehler zu eliminieren. Im Festwertspeicher 63 ist somit die Abhängigkeit des Trägerphasenfehlers von der Differenz der Amplitudenextremwerte gespeichert. Die vom Ausgang 63a ausgehenden Leitungen und die von der Schaltungsanordnung 53 zum Phasendrehglied 22 führenden Leitungen entsprechen der in F i g. 1 dargestellten Leitung 26.

F i g. 7 zeigt die Regelstufe 25c als weitere Ausführungsbeispie! der in F i g. 1 dargestellter! Regelstufe 25. Diese Regelstufe 25c besteht im wesentlichen aus dem Digitalzähler 64, dem Zählimpulsgenerator 65, dem Funktionsgenerator 66, dem Vergleicher 67, der Schaltungsanordnung 53, dem Gleichrichter 24 und dem Amplitudenvergleicher 45. Ähnlich wie im Fall der F i g. 6 wird unter Verwendung der Schaltungsanordnung 53 und des Phasendrehgliedes 22 eine Grobeinstel lung der Trägerphase bewirkt Auf diese Weise wird erreicht, daß der Trägerphasenfehler im ersten Quadranten liegt. Im Anschluß daran wird die Feinstellung der Trägerphase vorgenommen.

Der Zählimpulsgenerator 65 erzeugt eine Folge von Zählimpulsen, deren Impulsfolgefrequenz wesentlich größer als diejenige der in Fig. 2 dargestellten Impulse A ist. Die Zählimpulse werden dem Eingang 66a zugeführt Dieser Funktionsgenerator 66 erzeugt ein Analogsignal, das in Abhängigkeit der Differenz der Extremwerte den Trägerphasenfehler Fausdrückt. Das in F i g. 8 dargestellte Diagramm zeigt deutlicher diese Abhängigkeit. Die Abszissenrichtung bezieht sich auf den Trägerphasenfehler F, ausgedrückt in Einheiten der zeitlich nacheinander eintreffenden Zählimpulse des Zählimpulsgenerators 65. Die Ordinatenrichtung bezieht sich auf die Differenz der Amplitudenextremwerte, ausgedrückt in den gleichen Einheiten, wie sie über den Schaltungspunkt 47 dem Vergleicher 67 zugeführt werden. Die in F i g. 8 dargestellte Kurve d zeigt somit den Betrag des Trägerphasenfehlers F, wenn eine bestimmte Differenz Diff ermittelt wurde. Der Funktionsgenerator 66 gibt über den Ausgang 66claufend ein Analog-Signal ab, dessen Amplitude gleich den Ordinatenwerten der in Fi g. 8 dargestellten Kurve d'ist Dabei wird der Koordinatenursprungspunkt durch ein Signal festgelegt, das über den Eingang b dem Funktionsgenerator 66 zugeführt wird. Dieses Signal wird vom Ausgang der auch in F i g. 3 dargestellten Schwellwertstufe 31 abgenommen und bewirkt eine Triggerung des Funktionsgenerators, kurz bevor die in F i g. 3 dargestellten Schalter 38 und 39 umgeschaltet werden.

!m Vergleicher 67 werden laufend die über die Eingänge 67a und 67b zugeführten Signale miteinander verglichen, und bei Gleichheit der beiden Signale wird über den Ausgang 67c ein Triggersignal an den Digitalzähler 64 abgegeben. Dieses Triggersignal bewirkt einerseits die Ausgabe des Zäglerstandes des Digitalzählers 64 an das Phasendrehglied 22 und andererseits die Rückstellung auf einen Anfangszählerstand. Wenn beispielsweise 40 Zählimpulse vom Zählimpulsgenerator 65 einerseits an den Funktionsgenerator 66 und andererseits an den Digitalzähler 64 ausgegeben wurden, dann hat der Digitalzähler 64 den Zählerstand 40 erreicht, und über den Ausgang 66c wird ein Analog-Signal abgegeben, dessen Amplitude gleich dem in F i g. 8 dargestellten Betrag Diff 40 ist. Wenn gleichzeitig mit Erreichen des Zählerstandes 40 über den Schaltungspunkt 47 ein Analogsignal abgegeben wird, dessen Amplitude ebenfalls gleich dem Betrag Diff 40 ist, dann gibt der Vergleicher 67 ein Triggersignal an den Digitalzähler 64 ab, der über den Ausgang c den Zählerstand 40 als Digitalzahl an das Phasendrehglied 22 ausgibt Das Phasendrehglied 22 bewirkt dann eine Verstellung der Trägerphase um 40 Einheiten, so daß der Trägerphasenfehler eliminiert wird.

Hierzu 7 Blatt Zcithnunücn

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einstellung der Trägerphase bei der Übertragung von Signalen unter Verwendung eines Senders mit einem Modulator, der die Amplitude des Trägers moduliert, wobei die empfangenen Signale und ein empfangsseitig erzeugter Träger einem Demodulator zugeführt werden, wobei ein Prüfsignal während einer Sendepause übertragen wird und in Abhängigkeit von den Amplituden-Extremwerten des demodulierten Prüfsignals ein Regelsignal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet,

daß das Rsgelsignal mehrere Werte annehmen kann, die von der Differenz der Amplituden-Extremwerte des demodulierten Prüfsignal: (BO, B 90, 5180, B 270) abhängig sind,

daß zuerst eine Grobeinstellung der Phase des Trägers und anschließend eine Feineinstellung vorgenommen wird,

daß eine Schaltungsanordnung (53) zur Grobeinstellung der Trägerphase über einen Vergleicher ein erstes Binärsignal (G) abgibt, dessen Binärwerte das Vorzeichen der Amplituden-Extremwerte ausdrükken,

daß die Schaltungsanordnung (53) zur Grobeinstellung eine Schaltstufe (46) enthält, über deren Ausgang (48) ein zweites Binärsignal (H) abgegeben wird, dessen Binärwerte das Vorzeichen der Differenz der Amplituden-Extremwerte ausdrücken, daß die Schaltungsanordnung (53), zur Grobeinstellung einen Amplitudenvergleicher (45) und einen Doppelweggleichrichter (56) zur Erzeugung eines dritten Binärsignals (K) enthält, dessen Binärwerte den absoluten Betrag der Differenz der Amplituden-Extremwerte ausdrücken und
daß unter Verwendung des ersten Binärsignals (G), des zweiten Binärsignals (H) und des dritten Binärsignals (K) die Grobeinstellung der Trägerphase bewirkt wird (F i g. 5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Binärsignal (G), das zweite Binärsignal (H) und das dritte Binärsignal (K) einer Logikschaltung (61) zugeführt werden, die in Abhängigkeit von den Binärwerten des ersten, zweiten und dritten Binärsignals ein viertes (M), fünftes (N) und sechstes (P) Binärsignal erzeugt, die jeweils nur einen der beiden Binärwerte (1) annehmen, wenn der Trägerphasenfehler (F) im zweiten bzw. dritten bzw. vierten Quadranten liegt und daß unter Verwendung dieses vierten, fünften und sechsten Binärsignals die Grobeinstellung der Trägerphase bewirkt wird.