DE2247539B2 - Messung der phasenmodulation digitaler, insbesondere binaerer signale - Google Patents
Messung der phasenmodulation digitaler, insbesondere binaerer signaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung einer Phasendemodulation (Jitter) eines
digitalen Signals, insbesondere eines binären Pulscodemodulations-(PCM-)Signals
und auf Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Um die Akkumulation von Störungen auf aus mehreren Abschnitten bestehenden Übertragungsstrekken
für digitale Signale zu vermeiden, wird das digitale Signal nach jedem Streckenabschnitt in einem speziellen
Verstärker regeneriert Für die Regeneration der zeitlichen Lage des digitalen Signals innerhalb einer
Signalreihe wird ein Taktsignal benötigt, das mit Hilfe einer Taktgewinnungseinrichtung dem digitalen Signal
entnommen wird. Diese Taktgewinnungseinrichtung kann beispielsweise aus einem Oszillator bestehen, der
auf die mittlere Phasenlage des ankommenden PCM-Signals nachgezogen wird. Dabei läßt sich eine unerwünschte
Phasenmodulation (Jitter) des PCM-Signals nicht vollständig eliminierea Infolgedessen kann sich
dieser Jitter auf einer Übertragungsstrecke mit beispielsweise mehreren hundert Streckenabschnitten und
der entsprechenden Zahl an Regenaratiwerstärkern auf sehr hohe Werte summieren, wodurch zunächst die
Fehlerrate beim übertragenen Signal ansteigt, in Extremfällen kann auch die gesamte Übertragungsstrecke ausfallen. Durch die Jitterakkumulation ergeben
sich außerdem Schwierigkeiten bei der Synchronisation
eines PCM-Vermittlungsnetzes.
Der auf derartigen Übertragungsstrecken auftretende Jitter resultiert zum Teil aus den von der
Übertragungsstrecke selbst, z. B. dem Kabel aufgenommenen
Störungen, die neben einer Amplitudenmodulation auch eine Phasenmodulation, den sogenannten
Fremdjitter, bewirken. Dieser Fnimdjitter wird durch
die Taktgewinnungseinrichtungen der Regenerativverstärker in bestimmter Weise geschwächt Die litterursachen
und das Jitterübertragungsverhalten eines Regenerativverstärkers
ist aus »NTZ«, 1971, Heft 11, Seiten 596 *5
bis 599 bekannt Daneben verursachen die Anlagen der Übertragungsstrecke, beispielsweise die Taktgewinnungseinrichtungen
selbst, einen Eigenjitter, der seine Ursache unter anderem im Oszillatorrauschen hat
Dieser Eigenjitter kann mit Hufe eines Jittenneßgeräts
direkt gemessen wenden. In der Fig. 1 ist ein nut Jitter
behaftetes binäres Signal und der zeitliche Verlauf des jitters dargestellt
Das Jitterübertragungsverhalten einer PCM-Ubertragungsstrecke
kann gemessen werden, indem man das Taktsignal eines PCM-Prüfgenerators zusätzlich phasenmoduliert
und das Ausgangssignal dieses Prüfgenerators dem Eingang einer PCM-Strecke oder auch nur
eines einzelnen Regeneratiwerstärkers zuführt Der dadurch hervorgerufene Ausgangsjitter läßt isch ebenfalls
mit HBf e eines Jittermeßgeräts in Abhängigkeit von der Jitterfrequenz und vom Phasenhub messen.
Derartige Messungen sind aus »NTZ«, 1970, Heft 11,
Seiten 585 und 586, bekannt
Die den bisher bekannt gewordenen JiUermeSgeräten
zugrunde liegenden Verfahren benötigen zur Demodulation eines verjitterten Regeneratortaktes ein
unverjittertes Bezugssignal gleicher Frequenz und bestimmter Phasenlage. Dieses Bezugssignal kann
beispielsweise das unverjitterte Taktsignal des Prüfgenerators sein.
Die Messung des Jitters ist auch ohne Anwendung eines speziellen Jittermeßgerätes mit Hilfe eines
Oszillographen möglich, der dazu mit dem unverjitterten
Bezugssignal getriggert wird.
Diese Verfahren zur Messung des Jitters sind jedoch nur unter erheblichen Schwierigkeiten auf die Messung
des Jitters einer Übertragungsstrecke für digitale Signale übertragbar. In diesem Falle müßte nämlich das
notwendige Bezugssignal erst beispielsweise mit Hilfe eines nachgezogenen Quarzoszillators aus dem Taktsignal
des letzten Regeneratiwerstärkers oder aus dem ankommenden digitalen Signal gewonnen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Jittermeßverfahren zu entwickeln, das ohne Bezugssignal
auskommt Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, Anordnungen zur Durchführung
dieses Verfahrens zu entwickeln.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine erste Spannung erzeugt wird, die den
durch den Jitter hervorgerufenen Frequenzabweichungen des digitalen Signals proportional ist, das über die
erste Spannung integriert wird und dadurch eine zweite Spannung erzeugt wird, die der Phasenlage des digitalen
Signals proportional ist und daß die Veränderungen der zweiten Spannung gemessen werden. Der Erfindung
liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß der zeitliche Verlauf des Jitters auf dem Umweg über die durch den
Jitt«r hervorgerufenen Frequenzabweichungen meßbar ist
Bekanntlich ist der Differentialquotient aus der Phasenabweichung gleich der Frequenzabweichung,
d.h.
άα_
dt
dt
= AU
U)
Ω = Grundfrequenz des Takts
λ ({)= Phasenabweichung des Takts.
λ ({)= Phasenabweichung des Takts.
Bildet man daher eine Spannung, die der Frequenzabweichung proportional ist
u„(i) = K ■ ß(t) (2)
und integriert über diese, so erhält man eine Spannung,
die der Phase proportional ist Es isuiämlich:
H1(O = f ujt) dt = K-flü(t)dt
H1(O = f ujt) dt = K-flü(t)dt
= K~dT = Ku <2a!'
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Ve ^ahrens
gegenüber dem bekannten Stand der Technik liegt also in dem darch den Wegfall des Bezugssignals wesentlich
verringerten Meßaafwand. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren
Jittermessungen gestattet, die bisher nicht mögich
waren. So ist beispielsweise nun auch der Eigenjitter
eines PCM-Prüfgenerators meßbar. Dieser Jitter ist mit den Verfahren nacfo dem bekannten Stand der Technik
nicht erfaßbar, da kein Bezugssignal zur Verfügumg steht, das genauer ist als das Eingargstaktsignal des
Priifgenerators.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet
daß ein Demodulator für frequenzmodulierte Signale und ein integrierter Verstärker vorgesehen ist
Eine besonders vorteilhafte Anordnung dieser Art ergibt sich, wenn als Demodulator für frequenzmodu-Herte
Signale ein an sich bekannter Phasendiskriminator vorgesehen ist Derartige Anordnungen mit Phasendiskriminatoren
sind deshalb besonders vorteilhaft weil Phasendiskriminatoren in Verbindung mit der UKW-Technik
besonders intensiv untersucht worden sind und sich deshalb auch bei der Auswertung der Messungen
übersichtliche Verhältnisse ergeben.
An Hand von in der Schaltung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden
noch näher erläutert werden.
F i g. 2 eine Jittermeßanordnung nach der Erfindung und
Fig.3 die Deiriodulatorkennlinie der Jittermeßanordnung
nach F i g. 2.
In der F i g. 2 ist der Spannungsverlauf eines mit einer Phasenmodulation behafteten PCM-Taktsignals in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt Die gestrichelten Kurven stellen mögliche Verläufe dsr Spannung in
Abhängigkeit von der Phasenabweichung des Taktsignals dar. Unmittelbar unter dem Spannungsverlauf ist
der zeitliche Verlauf des Jitters dargestellt Die höherfrequenten Anteile des Jitters werden im Renerativ-Verstärker
unterdrückt Bei einer Kettenschaltung von mehreren Regenerativ-Verstärkern addieren sich
die niederfrequenten Jitteranteile. Bei derartigen Jitterfrequenzen ist das Phasenverhalten einer Übertragungsstrecke
für digitale Signale besonders kritisch. Es besteht deshalb die Aufgabe, das Jitterverhalten einer
Übertragungsstrecke bei niedrigen Jitterfrequenzen zu messen.
In der F i g. 2 ist die Schaltung einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
wiedergegeben, also einer Anordnung zur Messung des Jitters eines digitalen Signals. Die Anordnung besteht
aus dem Phasendiskriminator Pd, dem integrierenden Verstärker V, dem Widerstand R 5 zur An- und dem
Kondensator CS zur Rückkopplung am Verstärker V.
Der Phasendiskriminator ist symmetrisch aufgebaut und besteht aus zwei Zweigen, in denen sich jeweils ein
Parallelschwingkreis mit einer nachgeschalteten Diode D bzw. D' befindet, wobei die eine Diode mit der
Kathoden- und die andere Diode mit der Anodenseite an den Schwingkreis angeschlossen ist Die Schwingkreise
bilden die Lastwiderstände von zwei in Emitterschaltung betriebenen npn-Transistoren Π und
Tl', die über die Widerstände R1 unJ R Y emitterseitig
mit der Stromquelle verbunden sind und deren Basen parallel geschaltet über den Kondensator CI mit dem
Eingang für die SignaJspannung Uj des Phasendiskriminators
verbunden sind. Die Basisvorspannung der Transistoren wird über den Spannungsteiler R 2, R 3
erzeugt Die beiden Dioden D und D' sind über die beiden Kondensatoren C3 und CZ' hochfrequenzmaßig
mit Masse verbunden. Die beiden Dioden sind weiterhin.
über die Widerstände R 4 und R 4' mit dem Schaltungspunkt b verbunden, der den Signalausgang für den
Phasendiskriminator darstellt und an dem die Spannung t/panliegt
Ober den Widerstand RS ist der Eingang c des integrierenden Verstärkers V mit dem Punkte b der
Schaltung verbunden. Am Eingang c des Verstärkers liegt weiterhin ein Anschluß des Kondensators CS, der
andere Anschluß des Kondensators ist mit dem Ausgang d des Verstärkers verbunden. Am Ausgang d
des Verstärkers liegt eine Spannung 14 deren Veränderungen direkt dem Jitter des digitalen Signals
entsprechea Je nachdem, ob man die Spannung U1 mit
einem Oszillographen, einem selektiven, einem Effektivwert oder einem Spitzenwert anzeigenden breitbandigen
Pegelmesser mißt, läßt sich der zeitliche Verlauf des Jitters, sein Frequenzspektrum, sein Effektivwert oder
sein Spitzenwert bestimmen.
Die Dimensionierung des Phasendiskriminators wird durch eine Reihe von Überlegungen beeinflußt Dies soll
am Beispiel eines Phasendiskriminators für das bekannte PCM-30-System, ein Übertragungssystem mit 30
Sprech- und 2 Signalkanälen mit Pulscodemodulation erläutert werden. Bei diesem System muß das
Phasenverhalten einer PCM-Strecke bis zu einer oberen Jitterfrequenz von ca. 10 kHz gemessen werden. Soll
hierbei ein Jitterhub von ca. 50% der Taktperiode gemessen werden können, so ergibt sich mit den nötigen
Sicherheiten bei der oberen Jitterfrequenz ein maximaler Frequenzhub von etwa 30 kHz. Die Kennlinie des
Phasendiskriminators für das PCM-30-System mit einer Bitfrequenz von 2,048 MHz muß also im Frequenzbereich
von 2048 ± 30 kHz linear sein.
Die untere Meßgrenze des Phasendiskriminators ergibt sich aus dem kleinsten Phasenhub bei der
niedrigsten Jitterfrequenz, da dies den kleinsten Frequenzhub und damit die kleinste Ausgangsspannung
am Demodulator ergibt Im konkreten Fall sollte als kleinster noch meßbarer Phasenhub ca. 1% der
Taktperiode bei einer Jitterfrequenz von 1 Hz gemessen werden können. Aus diesen Bedingungen ergibt sich ein
zu messender minimaler Frequenzhub von ca. 6 mHz.
Nimmt man einen sinusförmigen Verlauf des Jitters und für die Demodulationskonstante K einen Wert von
ΙΟ-4 V/Hz und den gleichen Wert für die KC-Konstante
an, dann ergibt sich eine notwendige Leerlaufverstärkung des Integratorverstärkers von V
> 250 000, ein Wert, der an der Grenze der Realisierbarkeit liegt.
Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, für große und kleine Phasenhübe unterschiedliche Phasendiskriminatoren
zu verwenden, wodurch der Meßbereich eingeengt und die Forderungen an die Leerlaufverstärkung
des Integrationsverstärksrs gemildert werden.
In der F i g. 3 ist die Kennlinie des Phasendiskriminators Pd von F i g. 2 dargestellt Die Kennlinie gibt dem
Verlauf def Ausgangsspannung am Punkte b der Schaltung nach Fig.2 in Abhängigkeit von der
Frequenz in einem Bereich um die Mittenfrequenz des Phasendiskriminators wieder.
Aus den Erläuterungen zur Erfindung ist ersichtlich, daß die Messung eines sehr geringen Jitters bei sehr
niedriger. Frequenzen hohe Anforderungen an die Gestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung stellt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Messung einer Phasenmodulation (Jitter) eines digitalen Signals, insbesondere S
eines binären Pulscodemodulations-iPCM-JSignals,
dadurch gekennzeichnet: daß eine erste Spannung erzeugt wird, die den durch den Jitter
hervorgerufenen Frequenzabweichungen des digitalem Signals proportional ist, daß über die erste to
Spannung integriert wird und dadurch eine zweite Spannung erzeugt wird, die der Phasenlage des
digitalen Signals proportional tat und daß die Veränderungen der zweiten Spannung gemessen
werden.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Demodulator für frequenzmodulierte Signale und
ein integrierender Verstärker vorgesehen ist
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Demodulator für frequenzmodulierte Signale ein an sich bekannter Phasendiskriminaior
(Pd) vorgesehen ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722247539 DE2247539C3 (de) | 1972-09-28 | Messung der Phasenmodulation digitaler, insbesondere binärer Siqnale |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722247539 DE2247539C3 (de) | 1972-09-28 | Messung der Phasenmodulation digitaler, insbesondere binärer Siqnale |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2247539A1 DE2247539A1 (de) | 1974-04-04 |
DE2247539B2 true DE2247539B2 (de) | 1976-07-29 |
DE2247539C3 DE2247539C3 (de) | 1977-03-17 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2247539A1 (de) | 1974-04-04 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |