DE2357655B2 - Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches, das aus mehreren modulierten Trägern besteht und empfangsseitig mehreren Korrelatoren zugeleitet wird, 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 π Trägern gebildet wird dann sind bei bekannten Schaltungsanordnungen 2r Korrelatoren, π Phasenmodulatoren und /1—1 Analog-Digital-Wandler vorgesehen, mit deren Hilfe die Phasenlagen der modulierten Träger ausgewertet wer' den. Wenn beispielsweise die Zahl n=16 ist, dann is ein relativ großer technischer Aufwand für die K Phasenmodulatoren und 15 Analog-Digital-Wandlei erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen De modulator zur Demodulation eines frequenzdifferenzi eilen phasenmodulierten Signalgemisches anzugeber

der sich durch relativ geringen technischen Aufwand auszeichnet

trfindungsgemäß sind bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Ausgänge der Korrektoren an Eingänge eines ZeitmuUiplexers angeschlossen, der zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrektoren mit zwei Ausgängen des Zeitmulriplexers verbindet Dabei sind die Ausgänge des ZeU-multiplexers an einen Phasenmodulator angeschlossen, der in Abhän^gkeit von den Ober die Ausgänge des Zeitmultiplexers 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 Nulldurchgängen 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 α 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 Bauteilen realisierbar ist

Es ist zweckmäßig einen Phasenmodulator zu verwenden, der aus zwei Phasenstufen, einem Summierer, einem Bandpaß und einem Nulldurchgangsdetektor besteht In Abhängigkeit von der Polarität der vom Zcitmultiplexer abgegebenen Signale wird mit den Phasen stufen 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

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 bezeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 ein System zur Übertragung von Daten mitteK frequenzdifferenzieller Phasenmodulation,

I 1 g. 2 einen Demodulator zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches,

F i g. 3 Signale, die die Arbeitsweise eines Zeitmultiplexers kennzeichnen,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel eines Phasenmodulators und

F i g. 5 Signale, an Hand derer die Wirkungsweise so eines Demodulators zur Demodulation von frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signalgemisches erläutert wird.

Gemäß F i g. 1 werden von der Datenquelle DQ Daten an den Sender 5 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. Eiri"frequenzdifferenzielles phasenmoduliertes Signalgemisch aus diesen &° sinusförmigen phasenmodulierten 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 GENi werden auf der Empfangsseite die Tracer Ti. TZ T3, TA erzeugt und dem Demodulator DEM zugeführt Vom Demodulator wird das deraodulierte Signal G an die Datensenke DS abgegeben, beispielsweise an einen Fernschreiber, an ein Datensichtgerät oder an eine Datenverarbeitungsanlage.

F i g. 2 zeigt ausführlicher den in F i g. 1 schematisch dargestellten Demodulator DEM, bestehend aus den Phasendrehstufen Pi, P2. PX PA, den Korrelatoren K 1. K 2. K 3, K A, K 5, K 6, K 7, K 8, der Zeitmultiplexstufe ZM, dem Phasenmodulator PM, dem Analog-Digital-Wandler AD, dem Schalter SW, den Speichern SP i, SP2, der Subtrahierstufe SÄ

Bei Modulationssystemen mit frequenzdifferenzieller Phasenmodulation ist die Information in den Phasendifferenzen 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 K 8 gemessen. Zwecks einfacherer Darstellung werden nur vier Träger Tt bis TA und die Korrelatoren K 1 bis K 8 vorausgesetzt Die Phasendrehglieder Pi bis PA bewirken ie 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 Demodulators zeitlich nacheinander in binärer Weise die phasendifferenz jeweils zweier benachbarter Träger signalisiert

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

Fig.3 zeigt die Signale HI. H2. H3, HA, die mit dem in F i g. 2 dargestellten Generator GEN 2 erzeugt werden. Oben sind zwei Modulationsabschnitte f 1 des Trägers Ti schematisch dargestellt Der erste Modulationsabschnitt beginnt zum Zeitpunkt tA und endet zum Zeitpunkt 112 und der zweite Modulationsabschnitt beginnt zum Zeitpunkt f 12 und endet zum Zeitpunkt f 13. Jedem Modulationsabschnitt ist eine Phase des modulierten Trägers zugeordnet Während der Zeit 13 werden in den Korrelatoren K 1 bis K 8 die Phasen in analoger Weise gespeichert und mit Hilfe der über ihre Ausgänge abgegebenen analogen Gleichspannungen signalisiert. Während der Zeiten 12 erfolgt die Löschung der in den Korrelatoren gespeicherten Analogspannungen. Die im Generator GEN 2 erzeugten Signale Hl bis H 4 bestehen aus den Impulsen, die zeitlich versetzt innerhalb eines Bruchteils der Zeit 13 auftreten. Während der Dauer der 1-Werte der Signale H1 bis H 4 werden die in F i g. 2 dargestellten Schalter Sl bis S 8 leitend. Auf diese Weise werden zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren mit den Eingängen der Phasenstufen PHl bzw. PH 2 verbunden. Beispielsweise wird mit dem Signal Hl = I der Ausgang des Korrelator K 1 an den Eingang der Phasenstufe PHl und der Ausgang des Korrelators K 2 an den Eingang der Phasenstufe PH 2 angeschlossen.

Der Phasenmodulator PM besteht aus dem Gene rator GEN3, den Phasenstufen PHl, PH 2, dei Summierstufe SU und aus dem Bandpaß BP. Derr Phasenmodulator PM werden somit eingangs die Si gnale Bi und B 2 zugeführt, deren Amplituden dit Phasenlage der modulierten Träger Ti bis TA signali sieren und über den Ausgang des Phasenmodulator PM wird das Signal M abgegeben, dessen Null durchgänge die Phasenlagen der Träger signalisieren

Das Signal M ist ein Analogsignal und wird dem Analog-Digital-Wandler zugeführt, der in Abhängigkeit von den analog gegebenen Nulldurchgängen des Signals M die Binärsignale £1, £2, £3. £4, £5 abgibt, die die Phasenlagen in digitaler Weise darstellen. S

Die Signale £1 bis £5 werden über den in Fig.2 dargestellten Schalter StV zeitlich nacheinander den Binärspeichern SPX und SP2 zugeführt. Die einzelnen Schalter SW nehmen dabei während der Zeiten f 7-f5, r 10-(9 die gestrichelt dargestellte Stellung ein und während der Zeiten f 9-f 7, t Ut 10 die voll dargestellte Stellung ein. Mit den Speichern 5Pl und SP 2 werden somit zeitliche aufeinanderfolgende Binärworte und Phasen in digitaler Weise gespeichert und mit der Subtrahierschaltung SB wird die Differenz der Binär-Worte gebildet und über deren Ausgang wird zeitlich nacheinander je eines der 32 Worte G abgegeben, mit denen die zu übertragende Nachricht dargestellt wird.

F i g. 4 zeigt ausführlicher den in F i g. 2 schematisch dargestellten Phasenmodulator PM und den *» Analog-Digital-Wandler AD. Die Phasenstufen PH \ bzw. PH2 bestehen aus den Dioden DIl, D12 bzw. D21, D22, aus den Transistoren TU, Γ12 bzw. 7"21, T22. Der Summierer SU besteht aus den Widerständen RU, R12, R 2i, R 22. Der Analog-Digital-Wandler AD π besteht aus dem Nulldurchgangsdetektor DT, aus den Frequenzteilern FTl. FT2, FTX FTA, die eine Frequenzteilunf im Verhältnis 2:1 bewirken und aus den UND-Gattern G1, G2, G3. G4, G5.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des an Hand der F i g. 2 und 4 dargestellten Modulators an Hand der in F i g. 5 dargestellten Signale erläutert Die Signale CU, ClZ C21. C22 werden im Generator GEN3 erzeugt Die Signale Bt und B 2 kennzeichnen mit ihren Amplituden die Phasenlagen zweier Träger. Die gestrichelten Linien der Signale B1. B2, Fi, FX L, Mkennzeichnen eine Spannung von 0 V. Hinsichtlich der Signale B1 sind außerdem die Spannungen + 0.7 V und - 0.7 V eingetragen. Im Vergleich zu F i g. 3 sind die Signale in F i g. 5 mit vergrößertem Zeitmaßstab eingezeichnet. Dies ist deutlich ersichtlich aus dem unten in F i g. 5 dargestellten Signal H1. das ab dem Zeitpunkt / 5 bis zum Zeitpunkt t7 einen 1 -Wert annimmt Während der Abfragezeit ta 1 werden ab dem Zeitpunkt 15 bis zum Zeitpunkt 17 die Ausgangssignale der in F i g. 2 dargestellten Korrelatoren K 1 und K 2 als Teile der Signale Bl bzw. B 2 den Phasenstufen PHi bzw. PH 2 zngeläfhn. Während der Dauer der folgenden Abfragezeit ta 2 werden ab dem Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt r9 die Signale der Korrelatoren KZ bzw. K4 als 5» Teile der Signale Bl bzw. BZ an die Phasenstufen PHi bzw. PH 2 gegeben. Mit der Phasenstufe PHi wird das Signal Fl gewonnen, das während der Abfragezeit ta 1 bzw. ta 2 das Produkt der Amplituden der Signale CIt 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 Fl während der Abfragezeit ta 1 bzw. ta 2 dem Signal ClI bzw. dem Signal C12 gleicht. Dabei wirkt die Phasenstufe PH1 wie ein Schalter, der mit Hilfe der beiden komplementären Transistoren TU und Γ12 und in Abhängigkeit von der Polarität des Signals B1 entweder das Signal CH oder das Signal C12 hindurchläßt Die Phasenstufe PH 2 ist ähnlich aufgebaut und im dargestellten Fall wird bei negativer Polarität des Signals B 2 das Signal C22 durchgeschaltet und als Signal F2 abgegeben. Da die Signale CH und C21 bzw. C12 und C22 eine Phasendifferenz von 90° haben, sind die Impulsflanken der Signale Fl und F2 während der Dauer je einer Abfragezeit ta 1 bzw. ta 2 ebenfalls um 90° in der Phase versetzt. Die beiden Signale Fl 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, daß eine Frequenz hindurchgelassen wird, die gleich der Impulsfolgefrequenz des Signals L ist Auf diese Weise ergibt sich das Signal M, das die 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 M Mit dem Nulldurchgangsdetektor DT wird das Signal D abgeleitet, dessen Impulse die Nulldurchgänge des Signals M und die Phasenlagen der Träger kennzeichnen. Aus dem Signal N1 werden mit Hilfe der Frequenzteiler FTl bis FT4 die Signale N 2, N 3, N 4, /V 5 gewonnen, die während der Dauer der Abfragezeiten ta i bzw. ta 2 zu jedem Zeitpunkt eines der 32 möglichen Worte mit je fünf Bit darstellen. Zwei einanderfolgende Worte entsprechen Phasen, die um 360/32 = 113° voneinander verschieden sind. Mit dem Signal D und den Gattern G1 bis G 5 wird eines dieser Worte ausgewählt und durch die parallel ausgegebenen Signale £1 bis £5 gekennzeichnet Beispielsweise sind zu den Zeitpunkten i6 bzw. f 8 die Gatter G 3 und G 5 bzw. G 3, G 4 und G 5 geöffnet, so daß die Wort« £l£2£3£4£5=00i01 bzw. £t£2£3£4£5=0011S abgegeben werden, die zwei bestimmte Phasen kenn zeichnen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzdifferenziellen phasenmodulierten Signal- S gemisches, das aus mehreren modulierten Trägern besteht und empfangsseitig mehreren Korrelatoren zugeleitet wird, deren Gleichspannungen die Phasenlagen der Träger signalisieren, wobei aus den Gleichspannungen die Phasenlagen signalisierende Binärworte abgeleitet werden, die zeitlich nacheinander in Binärspeicher gespeichert werden und aus deren Differenz die übertragenen Daten gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Korrelatoren (K 1 bis K 8) an Eingänge eines ZeUmuItiplexers (ZM) angeschlossen sind, der zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren {KMKX K3/K4, K5/K6, K 7/KS) mit zwei Ausgängen des ZeUmuItiplexers (ZM) verbindet, daß die Ausgänge des Zeitmultiplexers an einen Phasenmodulator (PM) angeschlossen sind, der in Abhängigkeit von den über die Ausgänge des Zeitmultiplexers abgegebenen Signalen (Öl, B2) ein phasenmoduliertes Signal (M) abgibt, dessen Nulldurchgänge die Phasenlagen der Träger signalisieren und daß das phasenmodulierte Signal (M) einem phasenmäßig arbeitenden Analog-Digital-Wandler (AD) zugeführt wird, der aus den analog gegebenen Nulldurchgängen des phasenmodulierten Signals (M) die Binärworte (£1, £2, £3, £4. £5) erzeugt, div die Phasenlagen der Träger ( T1. T2, Ti, Γ4) signalisieren (F i g. 2).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungen der Korrelatoren (K 1 bis Ai 8) vor Beginn eines folgenden Modulationsabschnittes (/1) in entsprechenden Analogspeichern während der Dauer einer vorgegebenen Speicherzeit (f 3) gespeichert und anschließend zu Beginn des folgenden Modulationsabschnittes (ti) die gespeicherten Werte gelöscht werden und daß während eines Bruchteils der Speicherzeit (?3) mit dem Zeitmultiplexer (ZM) zeitlich nacheinander die Ausgänge je zweier Korrelatoren (ACl bis AC 8) an die Ausgänge des Zeitmultiplexers angeschlossen sind (F i g. 2,3).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Träger (Π bzw. T2 bzw. Γ3 bzw. ΤΛ) je zwei Korrelatoren (Kt/K 2 bzw. AC 3/K 4 bzw. AC 5/AC 6 bzw. AC 7/AC 8) und je zwei Analogschalter (51/52 bzw. 53/54 so bzw. 5 S/56 bzw. 57/58) zugeordnet sind, daß die Ausgänge der Korrelatoren (AC 1 bis AC 8) je mit den Eingängen der zugeordneten Analogschalter (51 bis 98) verbunden sind, daß ein Generator (GEN2) vorgesehen ist, der Steuerimpulse (H I bis H 4) er- ss zeugt, die zeitlich nacheinander innerhalb eines Bruchteils der Speicherzeit (f3) auftreten und je zwei Analogspeichern (Sl bis S 8) zugeführt werden und eine leitende Verbindung der Ein- und Ausgänge der betreffenden Analogschalter herstellen (F ig. 2.3).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator (PM) aus zwei Phasenstufen (PHl, PH 2), einem Summierer (SU) und aus einem Bandpaß (BP) besteht, daß ein zweiter Generator (GEN 3) vorgesehen ist, der Phasenmeßimpulse (CIl, C12, C21,

C 22) erzeugt, die phasenmäßig um je 90° voneinan

der versetzt sind und die in Abhängigkeit von den über die Ausgänge des Zeitmultiplexers abgegebenen Signalen (Bl bzw, B 2) durch die Phasenstufen (PH 1 bzw. W/2) hindurchgelassen oder gesperrt werden, daß die von den Phasenstufen (PHl bzw. PH 2) abgegebenen Signale (Fl bzw. F2) dem Summierer (SU) zugeführt werden, der ein Summensignal (L) abgibt, das gleich der Summe der eingangs zugeführten Signale ist, daß das vom Summierer abgegebene Summensignal (L) dem Bandpaß (BP) zugeführt wird, der als phasenmoduliertes Signal (M) em sinusförmiges Signal abgibt, dessen Periodendauer gleich der Periodendauer fojdes Summensignals (L) ist (F i g. 4,5).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicäinet, daß die Phasenstufen (PH 1 bzw. PH 2) aus je zwei komplementären Transistoren (TIl, Γ12 bzw. Γ21, T22) und aus je zwei Dioden (DU, D12 bzw. D2i, 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) angeschlossen sind, und daß die Basiselektroden der Transistoren über jt eiiie der Dioden an den zweiten Generator (GEN 3) angeschlossen sind und über diese Dioden die Phasenmeßsignale (CIl. C12, C21, C22) zugeführt werden (F i g. 4).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer der Phasenmeßsignale (C 11, C12, C21. C22) gleich der Dauer (ta 1, ta 2) der Steuerimpulse (H 1 bis H4) ist (F ig. 5).