DE2331601C2 - Schaltungsanordnung zur phasenregelung eines Taktsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Phasenregelung eines Taktsignals, das unter Verwendung eines Oszillators und eines Frequenzteilers erzeugt wird, dessen Phasenlage mit einem Regelsignal änderbar ist und mit dem Abtastzeitpunkte festgelegt werden. Dabei wird ein pulsamplitudenmoduliertes Signal über eine Übertragungsstrecke einem Demodulator zugeleitet, und aus dem demodulierten Signal des Demodulators wird unter Verwendung einer Abtaststufe ein Datensignal gewonnen, das einer Datensenke zugeführt wird.

Nach einem bekannten Datenübertragungsverfahren werden Daten einer Datenquelle im zeitlichen Rahmen eines Bitrasters in Form eines Basisbandsignals einem Sender zugeführt und nach Pulsamplitudenmodulation über eine Übertragungsstrecke an einem empfangsseitig angeordneten Demodulator übertragen. Als Übertragungsstrecke kann beispielsweise eine Telefonleitung vorgesehen sein. Aus dem demodulierten Signal des Demodulators wird empfangsseitig unter Verwendung einer Abtaststufe ein Binärsignal abgeleitet, das die gesendeten Daten repräsentiert. Dabei wird das demod'ilierte Signal in der Abtaststufe zu Abtastzeitpunkten abgetastet, die von der Phasenlage eines Taktsignals abhängig sind. Bei großen Laufzeit- und/oder Dämpfungsverzerrungen ergeben sich große lineare Verzerrungen des demodulierten Signals, die eine fehlerhafte Übertragung der Daten bewirken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal.ungsanordnung zur Phasenregelung des Taktsignals anzugeben, mittels der bei geringem technischen Aufwand auch große lineare Verzerrungen berücksichtigt werden.

Erfindungsgemäß wird das demodulierte Signal und das Datensignal einer Differenzstufe zugeführt, in der ein Differenzsignal gewonnen wird, dessen Amplituden die Amplitudendifferenzen des demodulierten Signals und des Datensignals zu den Abtastzeitpunksen chalakterisicren. Außerdem wird mit einer Differenzierstufe und mit dem demodulierten Signal ein Steigungssignal erzeugt, das die Steigung des demodulierten Signals zu den Abtastzeitpunkten charakterisiert. Das Differenzsignal und das Steigungssignal werden einer Multiplikationsstufe zugeführt, die ein muwiplikatives Signal abgibt, dessen Amplituden gleich dem Produkt der Amplituden des Differenzsignals und des Steigungssignals sind. Unter Verwendung des multiplikativen Signals wird das Regelsignal gewonnen, das die

Änderung der Phasenlage des Taktsignals bewirkt.

Die erfindüngsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß damit die Flanken des Taktsignals und in weiterer Folge auch die Abtastzeitpunkte

optimal festgelegt werden können, selbst dann, wenn die Amplitudenfehler des demodulierten Signals gleich der maximalen oder minimalen Sollamplitude des demcdutierten Signals werden.

Wenn besonders große lineare Vei Zerrungen und entsprechend große Amplitudenfeh'er des demodulierten Signals zu berücksichtigen sind, dann ist es zweckmäßig, wenn das Datensignal über einen Entzerrer der Differenzstufe zugeführt wird, wobei der Eczerrer derart eingestellt ist, daß er teilweise linearen Verzerrungen der Übertragungsstrecke entgegenwirkt

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bewährt sich besonders bei Verwendung von Partial-Response-lmpulseT.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der F i g. 1 bis 5 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 ein Datenübertragungssystem,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Synchronisiereinrichtung, die bei dem ii· F i g. 1 dargestellten Datenübertragungssystem verwendbar ist,

F i g. 3 Signale, die beim Betrieb des in F i g. 1 dargestellten Datenübertragungssystems auftreten,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel der in F i g. t schematisch dargestellten Abtaststufe,

F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Stufe zur Ermittlung der Steigung des demodulierten Signals.

Die F i g. 1 zeigt die Datenquelle DQ, die Daten in Form eines Binärsignals ausgibt, dessen Binärwerten zwei verschiedene Amplitudenwerte zugeordnet sind. Die beiden Binärwerte von Binärsignalen werden im folgenden mit den Bezugszeichen 0 und 1 bezeichnet. Die Binärwerte des von der Datenquelle DQ ausgegebenen Binärsignals treten im zeitlichen Rahmen eines Bitrasters au'.

Das Binärsignal der Datenquelle DQ wird dem Sender SE zugeführt, durch Pulsamplitudenmodulation frequenzmäßig umgesetzt und zum empfangsseitig angeordneten Demodulator DM übertragen. Beispielsweise können den einzelnen Binärwerten des von der Datenquelle DQ ausgegebenen Binärsignals »Partial-Response« Impulse zugeordnet werden. Als Übertragungsstrecke kann beispielsweise eine Telefonleitung vorgesehen sein.

Der Demodulator DM macht die Wirkung der Pulsamplitudenmodulation rückgängig und gibt das demodulierte Signal A ab. In der Abtaststufe Λ Γ wird das demodulierte Signal A zu den Abtastzeitpunkten abgetastet, die vom Taktsignal K abhängig sind. Dieses Taktsignal K wird unter Verwendung Jer Synchronisiereinrichtung SYN gewonnen. Über den Ausgang der Abtaststufe ATwird das Datensignal Can dia Datensenke DS abgegeben. Das Datensignal C gleicht weitgehend dem von der Datenquelle DO abgegebenen Binärsignal. Als Datensenke DS kann beispielsweise ein Fernschreiber oder ein Datensichtgerät vorgesehen sein.

Wenn dem Sender SE von der Datenquelle DQ ein Binärsignal zugeführt wird, dann ist das Datensignal C ebenfalls ein Binärsignal. Wenn dem Sender SE jedoch ein Signal zugeführt wird, das mehrere Amplitudenstufen annimmt, dann nimmt auch das Datensignal C mehrere Amplitudenstufen ?.n, mittels derer die zu übertragenden Daten gekennzeichnet werden.

F i g. 2 zeigt ausführlicher ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Synchronisiereinrichtung SYN, deren Wirkungsweise an Hand der in F i g. 3 dargestellten Signale beschrieben wird. Die Abszisseniichtungen der in F i g. 3 dargestellten Diagramme bezieht sich auf die Zeitt

Das in Fig.3 dargestellte demodulierte Signal A verläuft im Bereich der beiden Sollwerte AO und Ai. In F i g. 3 sind unten die Abtastzeitpunkte /1, ö, Ö, M. 6, <6, <7, (8 eingezeichnet, die durch die positiven Flanken des Taktsignals K festgelegt werdet.. Es wird angenommen, daß die Amplituden des Signals A zu den Abtastzeitpunkten rl bis (8 fehlerhaft sind. Beispielsweise sollte die zum Abtastzeitpunkt Q. auftretende Amplitude Al gleich der Amplitude Λ1 sein, und die Amplitude A4 sollte gleich der Amplitude AO sein.

Das demodulierte Signal A wird zu den Abtastzeitpunkten ti bis Λ mit Hilfe des Taktsignals K abgetastet, so daß sich zunächst das Signal B und in weiterer Folge das Signal C ergibt Die Amplitude des Signals B ab dem Abtastzeitpunkt ti bis zum Abtastzeitpunkt Q ist gleich der Amplitude des Signals A im Abtastzeitpunkt fl. In ähnlicher Weise ist die Amplitude des Signals B ab dem Abtastzeitpunkt ö bis zum Abtastzeitpunkt Ö gleich der Amplitude A2. Positiven Amplituden oberhalb der strichpunktierten Null-Linie des Signals B werdem 1-Werte des Signals C zugeordnet, und negativen Amplituden unterhalb der strichpunktierten Null-Linie des Signals werden Null-Werte des Signals C zugeordnet.

Das Signal C kennzeichnet die übertragenen Daten. Beispielsweise werden ab dem Abtastzeitpunkt rl bis zum Abtastzeitpunkt β die Binärwerte UlOOOIl übertragen. Es wird somit angenommen, daß dem in F i g. 1 dargestellten Sender SE ein Binärsignal ähnlich dem Signal C zugeführt wird.

Die Signale A und C werden der in F i g. 2 dargestellten Differenzstufe DI zugeführt, die in Abhängigkeit von dem zu den Abtastzeitpunkten fl bis (8 auftretenden Amplituden der Signale A und C das Differenzsignal D abgibt. Beispielsweise ist die Amplitude Dl gleich der Differenz der zum Abtastzeitpunkt ti auftretenden Amplitude A2 minus der Amplitude Cl.

Das demodulierte Signal A wird außerdem der Steigungsstufe ST zugeführt, in der das Signal E gewonnen wird, das die Steigung des demodulierten Signals in den Abtastzeitpunkten kennzeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde zur Kennzeichnung der Steigung nur deren Vorzeichen berücksichtigt. Es könnte auch die tatsächliche Größe der Steigung verwendet werden.

Zum Zeitpunkt (I ist die Steigung im Punkt Λ5 positiv, so daß das Signal E im Punkt El den Binärweit 1 annimmt. Im Zeitpunkt f4 ist die Steigung im Punkt A% negativ, so daß das Signal im Punkt El den Binärwert 0 annimmt. Dabei ist die Steigung in bekannter Weise vom Winkel abhängig, den die Tangente in den Punkten /45 bzw. /46 mit der strichpunktierten Null-Linie Al einnimmt.

Die Signale D und E werden der Multiplikationsstufe MU zugeführt, in der das Produkt der Amplituden der Signale D und E gebildet wird. Wenn beispielsweise den Amplituden in den Punkten El bzw El die Zahlen +1 bzw. — 1 zugeordnet werden, dann werden bei der Produktbildung die Amplituden des Signals D ab dem Abtastzeitpunkt rl bis zum Abtastzeitpunki ü mit dem Faktor +1 multipliziert und daher nicht verändert. Ab dem Abtastzeitpunkt r3 bis zum Abtastzeitpunkt (4 wird die Amplitude des Signals D mit dem Faktor -1 multipliziert, so daß sich bei negativem Betrag der Am-

plitude des Signals D eine positive Amplitude des multiplikativen Signals Fergibt.

Das multiplikative Signal Fwird der Integrationsstufe IN zugeführt, wodurch sich durch Integration das Signal Gergibt. In der Vorzeichenstufe VZwird in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Signals G das Signal H abgeleitet. Solange somit das Signal G oberhalb der strichpunktiert eingezeichneten Null-Linie verläuft, solange nimmt das Signal H den Binärwert t an. Nach dem Zeitpunkt (S verläuft das Signal G unterhalb der strichpunktierten Null-Linie, so daß ab dem Nulldurchgang das Signal H den Binärwert Null annimmt.

Unter Verwendung des Oszillators OS und des Frequenzteilers FT wird das Taktsignal K abgeleitet. Das 1 eilungsverhältnis des Frequenzteilers FTist in Abhängigkeit von den Signalen G und H änderbar. Wenn das Signal H den Binärwert 1 annimmt, werden zu einer Impulsfolge innerhalb des Frequenzteilers FT um so mehr Impulse hinzugefügt, je größer der Betrag der Amplitude des Signals G ist. Auf diese Weise werden die Flanken des Taktsignals K verzögert. Wenn das Signal H den Binärwert 0 annimmt, dann werden um so mehr Impulse innerhalb des Frequenzteilers FT unterdrückt, je größer der Betrag der Amplitude des Signals G ist. Auf diese Weise werden die Flanken des Taktsignals K zeitlich vorverlegt. Die Signale G und H sind somit Regelsignale, mit deren Hilfe die Flanken der Taktsignale K verschoben werden. Die Unterdrückung bzw. die Hinzufügung von Impulsen innerhalb des Frequenzteilers FT wird als an sich bekannt angenommen und daher nicht näher beschrieben.

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 schematisch dargestellten Abtaststufe AT. Sie besteht aus den beiden Operationsverstärkern 2 und 3, ferner den Widerständen 4, 5, dem Kondensator 6 und dem Feldeffekttransistor 7. Der Feldeffekttransistor 7 wird zu den Zeitpunkten il bis <8 mit dem Taktsignal K in den leitenden Zustand versetzt, so daß das Signal A über den Widerstand 4 einem Eingang des Operationsverstärkers 2 zugeführt wird. Über den Ausgang des Operationsverstärkers 2 wird ein gegenphasiges Signal einerseits an den Kondensator 6 und andererseits an den Widerstand 5 abgegeben. Unter Verwendung der Widerstände 4 und 5 wird der Verstärkungsfaktor eins eingestellt, und unter Verwendung des Kondensators 6 wird die Amplitude des Signals A auch während der Zeit gespeichert, während der der Feldeffekttransistor 7 sperrt. Auf diese Weise wird das Signal B gewonnen

S und über den Ausgang des Operationsverstärkers 2 an einen Eingang des Operationsverstärkers 3 weitergegeben. Der Operationsverstärker 3 wirkt wie eine Schwellwertstufe, deren Schwellwert durch die in F i g. 3 beim Signal Cdargestellte Null-Linie CO repräsentiert wird. Bei positiven bzw. negativen Amplituden des Signals B wird über den Ausgang des Operationsverstärkers 3 ein Signal C mit den Binärwerten 1 bzw. 0 abgegeben.
Falls mit sehr großen linearen Verzerrungen zu rechnen ist, ist es zweckmäßig, zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 2 und dem Eingang des Operationsverstärkers 3 einen Entzerrer EN anzuordnen, der die lineare Verzerrung der in F i g. 1 dargestellten Übertragungsstrecke UB berücksichtigt. Diese Maßnähme kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn die Fehler des in F i g. 3 dargestellten demodulierten Signals A größer als die Beträge Ai bzw. AO sind. Mit einem derartigen Verzerrer werden die Signale B und C verzögert. Um diese Verzögerung zu berücksichtigen, kann das Signal A um einen gleichen Betrag verzögert der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Synchronisiereinrichtung SYNzugeführt werden.

F i g, 5 zeigt deutlicher die auch in F i g. 2 dargestellte Steigungsstufe ST. Das demodulierte Signal A wird den beiden Abtaststufen 8 und 9 zugeführt, die eine Abtastung zu zwei verschiedenen Zeitpunkten im Bereich der Abtastzeitpunkte bewirken. Beispielsweise wird über den Eingang a der Abtaststufe 8 das Taktsignal K unverzögert und über den Eingang a der Abtaststufe 9 ein mit der Verzögerungsstufe 11 verzögertes Signal zugeführt. Das Signal A wird somit zu den Abtastzeitpunkten und kurz nach den Abtastzeitpunkten abgetastet. Über die Ausgänge der Abtaststufen 8 bzw. 9 werden Signale abgegeben, die die Amplituden

des Signals A zu zwei kurz aufeinanderfolgenden Zeitpunkten kennzeichnen. Diese Signale werden der Differenzstufe 10 zugeführt, mittels derer das Steigungssignal E ermittelt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Schaltungsanordnung zur Phasenregelung eines Taktsignals, das unter Verwendung eines Oszillators und eines Frequenzteilers erzeugt wird, dessen Phasenlage mit einem Regelsignal änderbar ist, mit dem Abtastzeitpunkte festgelegt werden, wobei ein pulsamplitudenmoduliertes Signal über eine Übertragungsstrecke einem Demodulator zugeleitet und aus dem demodulierten Signal des Demodulators unter Verwendung einer Abtaststufe ein Datensignal gewonnen wird, das einer Datensenke zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

   daß das demodulierte Signal (A) und das Datensignal (C) einer Differenzstufe (DI) zugeführt werden, in der ein Differenzsignal (D) gewonnen wird, dessen Amplituden die Amplitudendifferenzen des demodulierten Signals (A) und des Datensignals (Q zu den Abtastzeitpunkten (fl bis 18) charakterisieren,
   daß mit einer Differenzierstufe (ST) und mit dem demodulierten Signal (A) ein Steigungssignal (E) erzeugt wird, das die Steigung des demodulierten Signals (A) zu den Abiastzeitpunkten (fl bis <8) charakterisiert,
   daß das Differenzsignal (D) und das Steigungssignal (E) einer Multiplikationsstufe (MU) zugeführt werden, die ein multiplikatives Signal (F) abgibt, dessen Amplituden gleich dem Produkt der Amplituden des Differnzsignals (D) und des Steigungssignals (E) sind, und
   daß unter Verwendung des multiplikativen Signals (F) das Regelsignal gewonnen wird (F ig. 2).

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das multiplikative Signal

   (F) einer Integrationsstufe (IN) zugeführt wird, die das multiplikative Signal integriert und ein entsprechendes integriertes Signal (G) ableket (F i g. 2).

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das integrierte Signal

   (G) einer Vorzeichenstufe (VZ) zugeführt wird, mittels der ein Signal (H) abgeleitet wird, das die Polarität des integrierten Signals (G) kennzeichnet (F ig· 2).

   ^Schaltungsanordnung nachden Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierte Signal (G) und das Signal (H), das das Vorzeichen des integrierten Signals (G) charakterisiert, dem Frequenzteiler (FT) zugeführt werden und daß in Abhängigkeit vom Vorzeichen des integrierten Signals (G) um so mehr Teilerimpulse unterdrückt bzw. hinzugefügt werden, je größer der Betrag des integrierten Signals (U) ist ((- i g. 2).

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer zweiten Abcststufe zu den Abtastzeitpunkten (rl bis f8) die Amplituden des demodulierten Signals (A) ermittelt und bis zum jeweils nächsten Abtastzeitpunkt gespeichert werden und daß in der Differenzstufe (Dl) die Amplitudendifferenzen des Ausgangssignals der zweiten Abtaststufe und des Datensignals (C) ermittelt und als Differenzsignal (D) abgegeben werden (F ig. 4).

   6.Schaltungsanordnungnach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß mit einer dritten und vierten Abtaststufe (8 bzw. 9) zu je zwei Zeitpunkten, die im Bereich der Abtastzeitpunkte (rl bis O) Hegen, die Amplituden des demodulierten Signals (A) ermittelt und gespeichert werden, und daß die Ausgänge der dritten bzw. vierten Abtaststufe (8 bzw. 9) an eine zweite Differenzstufe (10) angeschlossen sind, von deren Ausgang das Steigungssignal (E) abgegeben wird (F ig. 5).

   7. Schaltungsanordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal (Q über einen Entzerrer der Differenzstufe (DI) zugeführt wird und daß der Entzerrer teilweise linearen Verzerrungen der Übertragungsstrecke entgegewirkt