DE2357655A1 - Schaltungsanordnung zur demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten signalgemisches - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 19.NOV. 1973 Berlin und München - Witte!sbacherplatz .2

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Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches.

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches, das aus mehreren modulierten Trägern be- ' steht und empfangsseitig mehreren Korrelatoren zugeleitet' wirdj deren Gleichspannungen die Phasenlagen der Träger signalisieren. Mit den von den Korrelatoren abgegebenen Gleichspannungen werden die Phasenlagen signalisierenden Binärworte -abgeleitet, und diese Binärworte werden zeitlich nacheinander in Binärspeichern gespeichert und aus deren Differenz werden die übertragenen Daten gewonnen.

Bei frequenzdifferenzieller Phasenmodulation werden die zu übertragenden Daten mit Hilfe der Phasendifferenz. zweier .'"■ frequenzmäßig benachbarter Träger übertragen. Bei der Rückgewinnung der Daten aus dem modulierten Signalgemisch wird die Phasenlage der Träger mittels Korrelatoren gemessen. Wenn das übertragene Signalgemisch aus η Trägern gebildet wird, dann sind bei bekannten Schaltungsanordnungen 2n Korrelatoren, η Phasenmodulatoren und n-1 Analog-Digital-Wandler vorgesehen, mit deren Hilfe die Phasenlagen der modulierten Träger ausgewertet werden.-Wenn beispielsweise die Zahl h=i6. ist, dann ist ein relativ großer technischer Aufwand für die 16 Phasenmodulatoren und 15 Analog-Digital-Wandler erforderlich . . ' ⁱ" - ·.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Demodulator zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodu-

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lierten Signalgemisches anzugeben, der sich durch relativ geringen technischen Aufwand auszeichnet. ^:'

, Erfindungsgemäß sind bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Ausgänge der Korrelatoren an Eingänge eines Zeitmultiplexers angeschlossen, der zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren mit zwei Ausgängen des Zeitmultiplexers verbindet. Dabei sind die Ausgänge des Zeitmultiplexers an einen Phasenmodulator angeschlossen, der in· Abhängigkeit von den über den Zeitmultiplexer abgegebenen Signalen ein phasenmoduliertes Signal abgibt, dessen Nulldurchgänge die Phasenlagen der Träger signalisieren und das phasenmodulierte Signal wird einem phasenmäßig arbeitenden Analog-Digital-Umsetzer zugeführt, der aus den analog gegebenen KuI!durchgängen des phasenmodulierten Signals die Binärworte erzeugt, die die Phasenlagen der Träger signalisieren.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich durch relativ geringen technischen Aufwand aus, weil bei einer Anzahl von η Trägern und einer Anzahl von 2n Korrelatoren nur ein einziger Phasenmodulator und ein einziger Analog-Digital-Umsetzer erforderlich sind und.der Zeitmultiplexer in relativ einfacher Weise mit integrierten Baut.eilen realisierbar ist.

Es ist zweckmäßig einen Phasenmodulator zu verwenden, der aus zwei Phasens.tufen, einem Summierer, einem Bandpaß und einem Nulldurchgangsdetektor besteht. In Abhängigkeit von der Polarität der vom Zeitmultiplexer abgegebenen Signale wird mit den Phasenstufen je eines von zwei Phasenmeßsignalen umgekehrter Polarität an den Summierer hindurchgelassen, der ein Summensignal bildet. Das Summensignal wird dem Bandpaß zugeführt, der ein sinusförmiges Signal gleicher" Periodendauer an den Nulldurchgangsdetektor abgibt, der das phasenmodulierte Signal liefert.

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. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 5 besehrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Es zeigen: . ."■;■".".

Fig. 1 ein System zur Übertragung von Daten mittels fre-

quenzdifferenzieller Phasenmodulation,-. ...

Fig. 2 einen Demodulator zur Demodulation eines frequenz-

differenziellen phasenmodulierten Signalgemisches, Fig. 3 Signale,- die" die Arbeitweise eines Zeitmultiplexers kennzeichnen.

Flg. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Phasenmodulators und Fig. 5 Signale, anhand derer- die Wirkurigsve ise eines Demo- . ' dulators zur Demodulation von frequenzdifferenzielle.n phasenmödulierten Signalgeini sehe s erläutert wird.

Gemäß Fig. 1 werden von der Datenquelle DQ Daten an den Sender S abgegeben. Im Sender werden sinusförmige Träger erzeugt, deren Phasen in zeitlichen Abständen von Modulationsabschnitten verändert werden. Die Frequenzen der sinusförmigen Träger sind Vielfache einer Grundfrequenz. Ein frequenzdifferenzielles phasenmoduliertes Signalgemisch aus diesen sinusförmigen phasenmödulierten Trägern wird dem Empfänger EM zugeleitet. Beispielsweise kann das phasenmodulierte Signalgemisch durch Modulation von 16 verschiedenen Trägern entstanden sein. Dem Demodulator DEM wird über den Empfänger^ ebenfalls ein phasenmoduliertes Signalgemisch zugeführt. Im Generator GEN1 werden auf der Empfangsseite die Träger T1, T2, T3> T4 erzeugt und dem Demodulator DEM zugeführt. Vom Demodulator wird das demodulierte Signal G an die Datensenke DS-abgegeben,; beispielsweise an einen Fernschreiber, an ein Datensichtgerät oder an eine Datenverarbeitungsanlage. . *

Fig. 2 zeigt ausführlicher den in-Fig. 1 schematisch dargestellten Demodulator DEM, bestehend aus den Phasendrehstufen

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P1, P2, P3, P4, den Korrelatoren K1, Κ2, Κ3, Κ4, Κ5, Κ6, Κ7, KB, der Zeitmultiplexstufe ZM, dem Phasenmodulator PM, dem Analog-Digital-Wandler AD, dem Schalter SVi, den Speichern SP1, SP" 2, der Subtrahier stufe SB.

Bei Modulationssystemen mit frequenzdifferenzieller Phasenmodulation ist die Information in den Phasendifferenz en der gleichzeitig übertragenen modulierten Träger enthalten. Zur Rückgewinnung der Information aus dem modulierten Signalgemisch A wird die Phasenlage jedes einzelnen Trägers mittels der Korrelatoren K1 bis K8 gemessen. Zwecks einfacherer Darstellung werden nur vier Träger T1 bis T4 und die Korrelatoren K1 bis K8 vorausgesetzt. Die Phasendrehglieder P1 bis P4 bewirken je eine Phasendrehung um 90 , Die über die Ausgänge der Korrelatoren abgegebenen Gleichspannungen kennzeichnen in analoger Weise die Phasenlage der Träger. Der dargestellte Demodulator DEM hat die Aufgabe, die Analog-Gleichspannungen der Korrelatoren derart umzuformen, daß das Ausgangssignal G des Modulators zeitlich nacheinander in binärer Weise die Phasendifferenz jeweils zweier benachbarter Träger signalisiert.

Der Zeitmultiplexer ZM besteht aus dem Generator GEN2 und aus den Analogschaltern S1, S2, S3» S4, S5, S6, S7, S8.

Fig. 3 zeigt die Signale H1, H2, H3, H4, die mit dem in Fig. 2 dargestellten Generator GEN2 erzeugt v/erden. Oben sind zwei Modulationsabschnitte ti des Trägers T1 schematisch dargestellt. Der erste Modulationsabschnitt .beginnt zum Zeitpunkt t4 und endet zum Zeitpunkt t12 und der zweite Modulationsabschnitt beginnt zum Zeitpunkt t12 und endet zum Zeitpunkt t13. Jedem Modulationsabschnitt ist eine Phase des modulierten Trägers zugeordnet. ¥ährend der Zeit t3 werden in den Korrelatoren K1 bis K8 die Phasen in analoger Weise gespeichert und mit Hilfe der über ihre Ausgänge abgegebenen analogen Gleichspannungen signalisiert. Während

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der Zeiten t2 -erfolgt die Löschung der in den Korrelatoren · gespeicherten' Analogspannungen. Die im Generator GEN2 erzeugten Signale 111. bis H4 bestehen aus den Impulsen, die zeitlich versetzt innerhalb eines Bruchteils der Zeit t3 auftreten. Während der Dauer der 1-Werte der Signale Ή1 bis H4 werden die,in Fig. 2 dargestellten Schalter S1 bis S8 leitend. Auf diese Weise werden zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren mit den Eingängen der Phasenstufen PH1 bzw. PH2 verbunden. Beispielsweise wird mit dem Signal HI=1 der.Ausgang des !Correlators K1 an den Eingang der Phasenstu-. fe PH1 und der Ausgang des Korrelators K2 an den Eingang der Phasenstufe PH2 angeschlossen.

Der Phasenmodulator PM besteht aus dem Generator GEN3, den Phasenstufen PH1, PH2, der Summierstufe SU, dem Bandpaß BP und aus dem Nulldurchgangsdetektor DT. Dem Phasenmodulator PM werden somit eingangs die Signale B1 und B2 zugeführt, deren Amplituden die' Phasenlage der modulierten Träger T1 bis T4 signalisieren und über den Ausgang des Phasenmodulators PM wird das Signal D abgegeben, dessen Nulldurehgänge die Pha-' senlagen der Träger signalisieren. Das Signal D ist ein Analogsignal und wird dem Analog-Digital-Wandler zugeführt, der in Abhängigkeit von den analog gegebenen Nulldurchgängen des Signals D die Binärsignale Ei., E2, E3, E4, E5 abgibt, die die Phasenlagen in digitaler Weise darstellen.

Die Signale E1 bis E5 werden über den in Fig. 2 dargestellten Schalter SW zeitlich nacheinander den Binärspeichern SP1 und SP2 zugeführt. Die einzelnen Schalter SW nehmen dabei während der Zeiten t7 - t5, t10 - t9 die gestrichelt darge- ' stellte Stellung ein und während der Zeiten t9 - t7, t11 - t10 die voll dargestellte Stellung ein. Mit den "Speichern"SP1 und SP2 werden somit zeitliche aufeinanderfolgende Binärworte und Phasen in digitaler Weise gespeichert und mit der Subtrahierschaltung SB~wird die Differenz der Binärworte ge-

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bildet und über deren Ausgang wird zeitlich nacheinander je eines der 32 Worte G abgegeben, mit denen die zu übertragende Nachricht dargestellt wird.

Fig. 4 zeigt ausführlicher den in Fig. 2 schematisch dargestellten Phasenmodulator PM und den Analog-Digital-Wandler AD. Die Phasenstufen PH1 bzw. PH2 bestehen aus den Dioden D11, D12 bzw. D21, D22, aus den Transistoren T11, T12 bzw. T21, T22. Der Summierer SU besteht aus den Widerständen R11,. R12, R21, R22. Der Analog-Digital-Wandler AD besteht aus den Frequenzteilern FT1, FT2, FT3, FT4, die eine Frequenzteilung im Verhältnis 2:1 bewirken-und aus den UND-Gattern G1, G2, G3, G4, G5.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des anhand der Figuren 2 und 4 dargestellten Modulators anhand der in Fig. 5 dargestellten Signale erläutert. Die Signale C11, C12, C21, C22 v/erden im Generator GEN3 erzeugt. Die Signale B1 und B2 kennzeichnen mit ihren Amplituden die Phasenlagen zweier Träger. Die gestrichelten Linien der Signale B1, B2, FI, F2, L, M kennzeichnen eine Spannung von 0 V. Hinsichtlich der Signale B1 sind außerdem die Spannungen +0,7 V und -0,7 V eingetragen. Im Vergleich zu Fig. 3 sind die Signale in Fig. 5 mit vergrößertem Zeitmaßstab eingezeichne.t. Dies ist deutlich ersichtlich aus dem unten in Fig. 5 dargestellten Signal H1, das ab dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7 einen 1-Wert annimmt. Während der Abfragezeit ta1 werden ab dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7 die Ausgangs signale der in Fig. 2 dargestellten Korrelatoren K1 und K2 als Teile der Signale B1 bzw. B2 den Phasenstufen PH1 bzw. PH2 zugeführt. Während der Dauer der folgenden Abfragezeit ta2 werden ab dem Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t9 die Signale der Korrelatoren K3 bzw. K4 als Teile der Signale B1 bzw. B2 an die Phasenstufen PH1 bzw. PH2 gegeben. Mit der Phasenstufe PH1 wird das Signal F1 gewonnen, das während der Abfragezeit ta1 bzw. ta2

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das Produkt der Amplituden der Signale CI1 bzw. C12 mit dem Signal B1 darstellt. Es wird somit davon ausgegangen, daß die Spannung von +0,7 V dem Faktor eins entspricht, so daß das Signal F1 während der Abfragezeit ta1 "bzw. ta2 dem Signal C11 bzw. dem Signal C12 gleicht. Dabei wirkt die Phasenstufe PHI wie ein Schalter, der mit Hilfe der beiden komplementären Transistoren T11 und T12 und in Abhängigkeit von der Polarität des Signals B1 entweder das •Signal C11 oder das Signal C12 hindurchläßt. Die Phasenstufe PH2 ist ähnlich aufgebaut und im dargestellten Fall wird bei negativer Polarität des Signals B2 das Signal C22 durchgeschaltet und als Signal F2 abgegeben. Da die Signale C11 und C21 bzw. C12 und C22 eine Phasendifferenz von 90° haben, " sind die Impulsflanken der Signale F1 und F2 während der Dauerte einer Abfragezeit tai bzw. ta2 ebenfalls um 90° in der Phase versetzt. Die beiden Signale FI und F2 werden im Summierer SU addiert, so daß sich das Signal L ergibt.

Der Bandpaß BP hat die Aufgabe, Oberwellen des Signals L zu unterdrücken. Der Durchlaßbereich des Bandpasses BP ist derart gewählt,"¹ daß eine Frequenz hindurchgelassen wird, die gleich der Impulsfolgefrequenz des Signals L ist. Auf diese Weise' ergibt sich das Signal M, das die¹ gleiche Periodendauer ρ hat wie das Signal L. Der Nulldurchgangsdetektor DT gibt das Signal D ab, das die Nulldurchgänge des Signals M kennzeichnet. . ' " '

Der Analog-Digital-Wandler AD erhält eingangs das Analogsignal D, dessen Nulldurchgänge auf analoge Weise die Phasen der Träger kennzeichnen. Aus dem Signal N1 werden mit Hilfe der Frequenzteiler FT1 bis FT4 die Signale N2, N3, N4, N5 gewonnen. Die während der Dauer der Abfragezeiten •ta1 bzw. ta2 zu Jedem Zeitpunkt eines der 32 möglichen Worte mit je fünf Bit darstellen. Zwei einander folgende Worte entsprechen Phasen, die um 360/32=11,25° voneinander

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verschieden sind. Mit dem Signal D und den Gattern G1 bis G5 wird eines dieser Worte ausgewählt und durch die parallel ausgegebenen Signale E1 bis E5 gekennzeichnet. Beispielsweise sind zu den Zeitpunkten t6 bzw. t8 die Gatter G3 und G5 bzw. G3, Gh und G5 geöffnet, so daß die Worte E1E2E3E4E5= 00101 bzw. E1E2E3E4E5=00111 abgegeben werden, die zwei bestimmte Phasen kennzeichnen.

6 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims (6)

1. 2357S55

   Pat en tan s ρ r ü c h. e

   Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches, das aus mehreren modulierten Trägern besteht und empfangeseltig mehreren Korrelatoren zugeleitet wird, deren Gleichspannungen'die Phasenlagen der Träger signalisieren, wobei aus den Gleichspannungen die Phasenlagen signlisierende Binärwarte abgeleitet werden, die zeitlich nacheinander in Binärspeicher gespeichert werden und aus deren Differenz die übertragenen Daten gewonnen werden, d a du r c h gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Korrelatoren (K1 bis KB) an Eingänge eines Zeitmultiplexers (ZM) angeschlossen sind, der zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren (K1/K2, K3/K4, K5/K6, K7/K8) mit zwei Ausgängen des Zeitmultiplexers (ZM) verbindet, daß die Ausgänge des Zeitmultiplexers an einen· Phasenmodulator (PM) angeschlosen sind, der in Abhängigkeit von den über die Ausgänge des Zeitmultiplexers abgegebenen Signalen (B1, B2) ein. phasenmoduliertes Signal (D) abgibt, dessen Nulldurchgänge die Phasenlage!der Träger signalisieren und daß das phasenmodulierte Signal(D) einem phasenmäßig arbeitenden Analog-Digital-Wandler (AD) zugeführt wird,, der aus den analog gegebenen Nulldurchgängen des phasenmodulierten Signals (D) die Binärworte (E1E2E3E4E5) erzeugt, die die Phasenlagen der Träger (T1, T2,T3, Τ4) signalisieren (Fig. 2).
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Gleichspannungen der Korrelatoren (KI bis K8) vor Beginn eines folgenden Modulationsabsehnittes (ti) in entsprechenden Analogspeichern v/ährend der Dauer einer vorgegebenen Speicherzeit (t3) gespeichert und anschließend zu Beginn des folgenden Modulationsabschnittes (ti) die gespeicherten.Werte gelöscht werden und daß während eines Bruchteils der Speicherzeit (t3) mit dem

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   Zeitmultiplexer (ZM) zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren (K1 bis K8) an die Ausgänge des . Zeitmultiplexers angeschlossen sind (Fig. 2, 3).
3. 3. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Träger (T1 bzw. T2 bzw. T3 bzw. T4) je zwei Korrelatoren (K1/K2 bzw. K3/K4 bzw. K5/K6 bzw. K7/K8) und je zwei Analogschalter (S1/S2 bzw. S3/S4 bzw. S5/S6 bzw. S7/S8) zugeordnet sind, daß die Ausgänge der Korrelatoren (K1 bis K8) je mit den Eingängen der zugeordneten Analog schalter (S1 bis S8) verbunden sind, daß ein Generator (GEN2) vorgesehen ist, der Steuerimpulse (H1 bis H4) erzeugt,- die zeitlich nacheinander innerhalb eines Bruchteils der Speicherzeit (t3) auftreten und je zwei Analogspeichern (S1 bis S8) zugeführt werden und eine leitende Verbindung der Ein- und Ausgänge der betreffenden Analogschalter herstellen (Fig. 2,3).
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator (PM) aus zv/ei Phasenstufen (PH1, PH2), einem Summierer (SU), einem Bandpaß.(BP) und einem Nulldurchgangsdetektör (DT) besteht, daß ein zweiter Generator (GEN3) vorgesehen ist, der Phasenmeßimpulse (C11, C12, C21, -C22) erzeugt, die phasenmäßig um je 90° voneinander versetzt sind und die in Abhängigkeit von den über die Ausgänge des Zeitmultiplexers abgegebenen Signalen (B1 bzw. B2) durch die Phasenstufen (PH1 bzw.PH2) hindurchgelassen oder gesperrt werden, daß die von den Phasenstufen (PH1 bzw. PH2) abgegebenen Signale (F1 bzw. F2) dem Summierer (SU) zugeführt werden, der ein Summensignal (L) abgibt, das gleich der Summe der eingangs zugefuhrten Signale ist, daß das vom Summierer abgegebene Summensignal (L) dem Bandpaß (BP) zugeführt wird, der an den Nulldurchgangsdetektör (DT) ein sinusförmiges

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   Signal (M) abgibt, dessen Periodendauer gleich der Periodendauer (p) des. Summensignals (L) ist und daß vom Ausgang des - Nulldurchgangsdetektors (DT) das phasenmodulierte Signal (D) abgegeben wird (Fig. 4, 5).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Phasenstufen PH1 bzw. PH2) aus je zwei komplementären Transistoren (T11, T12._:bzw. T21,

   . T22).und aus je zwei Dioden (D11, D12 bzw. D21, D22) bestehen, daß die Kollektoren der komplementären Transistoren je miteinander verbunden und an die Ausgänge des Zeitmultiplexers (ZM) angeschlossen sind, daß die Emitter der komplementären Transistoren je an Eingänge des Summierers (SU) angeschlos-sen sind, und daß die Basiselektroden der Transistoren über je eine der Dioden an den zweiten Generator (GEN3) angeschlossen sind und über diese Dioden die Phasenmeßsignale (C11, C12, C21, C22) zugeführt werden (Fig. 4).
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r, c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Periodendauer der Phasenmeßsignale (C11, CI2, G21, C22) gleich der Dauer (ta1, ta2) der Steuerimpulse (H1 bis H4) ist (Fig. 5).

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