DE2358681C3 - Spaltphasensignaldetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spaltphasensignaldetektor mit einer Signaleingangsklemme zum Zuführen eines zu detektierenden ManchesUr-kodierten Spaltphasen-Binärsignals, mit einer Taktimpulseingangsklemme zum Zuführen eines mit dem zu detektierenden Spaltphasensignal synchronen Taktimpulssignals der gleichen Frequenz, mit einem mit der Signaleingangsklemme gekoppelten Verstärker, an dessen einen Eingang ein Kontakt angeschlossen ist, der mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossenen Steuereingang, um pro Taktimpuls den Verstärker derart schalten zu lassen, daß er ein vom Vorzeichen der Differenz zweier aufeinanderfolgender in jedem Bit des Spaltphasensignals auftretender Signalwerte abhängiges Ausgangssignal abgibt, und mit einem an den Verstärker angeschlossenen bistabilen Element mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossenen Triggereingang vesehen ist, um das bistabile Element in Abhängigkeit von dem vom Verstärker abgegebenen Ausgangssignal pro Taktimpuls setzen bzw, rückstellen zu lassen.

Ein derartiger Detektor, bei dem der Verstärker ein Differenzverstärker ist, bei dem die Signaleingangsklemme einerseits über den Kontakt mit einem Eingang des Verstärkers und andererseits direkt mit dem anderen Eingang des Verstärkers verbunden ist, und bei dem zwischen den mit dem Kontakt verbindenen Verstärkereingang und eine gemeinsame Leitung (Erde) ein Kondensator angeschlossen ist, wird in einem im Handel erhältlichen Empfänger angewandt. Um auch schwache Signale noch fehlerfreie detektieren zu können, werden derartigen Spaltphasendetektoren hohe Anforderungen gestellt. So muß unter anderem die Ausgangsspannung des Verstärkers in einem weiten Bereich von den Amplituden der beiden Eingängen zugeführten identischen Signale unabhängig sein. Weiter darf ein derartiger Verstärker keine Drift aufweisen. Der bekannte Detektor kann nur in beschränktem Ausmaß diese Anforderungen erfüllen.

Weiter ist in der DE-AS 21 31 127 ein Spaltphasensignaldetektor vorgeschlagen worden, der aber sehr aufwendig ist und nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitet Die Erfindung bezweckt, einen einfachen Spaltphasensignaldetektor zu schaffen, der den vorgenannten Anforderungen vollständig entspricht

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Signaleingangsklemme über einen Kondensator mit dem Verstärkereingang verbunden und der Kontakt zwischen den Eingang und den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist

Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß bei dem bekannten Detektor der Verstärker als Folge der Art des zu detektierenden Spaltphasensignals von zwei Anfangseinstellungen aus arbeitet von denen nur eine für Drift kompensiert werden könnte.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß aus der US-Patentschrift 35 86 989 ein geschalteter Verstärker bekannt ist, der teilweise im erfindungsgemäßen Detektor angewandt wird. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Detektor wird diesem bekannten Verstärker eine feste Referenzspannung im geschlossenen Zustand des Kontaktes zugeführt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erörtert, wobei die mit gleichen Bezugsziffern in den Figuten angedeuteten Teile identisch sind. Dabei zeigt

Fig. 1 einen bekannten Spaltphasendeiektor,

Fig.2 einen erfindungsgemäßen Spaltphasendetektor.

Die Fig.3a und 3b zeigen Signale, die den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Spaltphasendetektoren zugeführt werden.

Die Fig.3c, d und e zeigen Signale, die im Spaltphasendetektor nach F:g. 2 auftreten können. In Fi g. 1 ist ein bekannter Spaltphasendetektor wiedergegeben, der u. a. in Empfängern von Personenrufanlagen Verwendung findet. In solchen Systemen ist es möglich, jeden Empfänger mit Hilfe einer ihm eigens zugeordneten Adresse anzurufen. Die Adresse wird dabei in Form eines Manchester-kodierten Spaltphasen-Binärsignals mit Hilfe eines frequenzmodulierten Trägers übertragen. Unter einem Manchester-kodierten Spaltphasensignal wird ein Signal verstanden, das durch ein Bitsignal, dessen Spannung während der ersten halben Bitzeit hoch und während der anderen halben Bitzeit niedrig ist, ein logisches »!«-Signal dargestellt, und das durch ein Bitsignal, dessen Spannung während der ersten halben Bitzeit niedrig und während der anderen halben Bitzeit hoch ist oder durch zu diesen definierten Signalen inverses Signale, ein logisches »O«-Signal darstellt

An der Empfangsseite wird auf bekannte Weise ein ankommendes Signal auf eine Zwischenfrequenz gemischt verstärkt und demoduliert. Nach der Demodulation wird das Signal über ein Filter zur Unterdrükkung von Störsignalen geleitet. Das vom Filter abgegebene Spaltphasensignal ist in F i g. 3a wiedergegeben. Aus diesem Signal wird mit Hilfe einer Phasenschleife ein mit dem Spaltphasensignal synchrones Taktsignal abgeleitet, das die gleiche Frequenz hat wie die des Spaltphasensignals und in Fig.3b wiedergegeben ist.

Das in Fig,3a dargestellte Spaltphasensignal wird der Signaleingangsklemme 1 und das in Fig.3b dargestellte Taktsignal wird der Taktimpulseingangsklemme 2 der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Detektoren zugeführt Weiter sind die in diesen Figuren dargestellten Detektoren mit einem Verstärker 3 versehen, von dem ein Eingang 4 mit der Signaleingangsklemme 1 gekoppelt ist und es ist ein mit der Eingangsklemme 1 verbundener Kontakt 6 angeordnet, der mit einem an die Taktimpulseingangsklemme 2 angeschlossenen Steuereingang 7 ausgerüstet ist

In dem in F i g. 1 dargestellten bekannten Detektor ist der Verstärker 3 ein Differenzverstärker, bei dem die Signaleingangsklemme 1 einerseits über den Kontakt 6 mit dem Eingang des Verstärkers 3 und andererseits direkt mit dem Eingang 5 des Verstärkers 3 verbunden ist und bei dem zwischen den Eingang 4 und eine gemeinsame Leitung (Erde) ein Kondensator 8 angeschlossen ist

Das der Taktimpulseingangsklemme 2 zugeführte Taktsignal steuert den Kontakt 6 derart daß, wenn das Taktsigna! hoch ist also während jeder ersten halben Bitzeit des Spaltphasensignals (s. F i g. 3a uid 3b), der Kontakt geschlossen, und wenn das Taktsignal niedrig ist also während jeder zweiten halben Bitzeit des Spaltphasensignals (s. Fig.3a und 3b), der Kontakt geöffnet ist Hierdurch wird eine während einer ersten halben Bitzeit an der Signaleingangsklemme 1 auftretende Signalspannung beiden Eingängen 4 und 5 des Verstärkers 3 zugeführt, welche Signalspannung den Kondensator 8 auflädt Eine während der zweiten halben Bitzeit an der Signaleingangsklemme 1 auftretende Signalspannung wird durch den geöffneten Zustand des Kontaktes 6 nur dem Eingang S des Verstärkers 3 zugeführt, während dem Eingang 4 die im Kondensator 8 gespeicherte Signalspannung zugeführt wird, so daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 3 in Abhängigkeit von den Werten der nacheinander im Bit des Spaltphasensignals auftretenden Signalspannungen niedrig oder hoch ist Diese Ausgangsspannung wird dem D-Eingang eines bistabilen Elementes 9 zugeführt Dieses bistabile Element ist mit einem Triggereingang T versehen, der an die Taktimpulseingangsklemme 2 angeschlossen ist. Die vom Verstärker 3 abgegebenen Signalspannungen ·ι bringen unter der Steuerung des Taktsignals das bistabile Element 9 pro Taktimpuis in die Setz- bzw. Rückstellposition. Das bistabile Element 9 liefert dann ein pro Bitzeit nicht nach Null rückkehrendes Binärsignal (ein sogenanntes NRZ-Signal) an den ι Signalausgang Q. Wie obenerwähnt wird bei diesem Detektor während der ersten halben Bitzeit der Arbeitspunkt des Differenzverstärkers 3 auf eine hohe oder eine niedrige Signalspannung eingestellt. Dies bedingt beim Verstärker in einem weiten Eingangsspan- <\ nungsbereich eine unendlich hohe Unterdrückung für beiden Eingängen 4 und 5 zugeführte identische Signale. In der Praxis hat der Verstärker 3 jedoch eine Offset-Spannung, die die Detektion schwacher zu detektierender Spaltphasensignale auschließt Das glei- ι. ehe gilt für im Verstärker 3 auftretende Drift

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist, wie in F i g. 2 wiedergegeben, erfindungsgemäß die Signaleingangsklemme 1 über einen Kondensator 11 an den Eingang 4 des Verstärkers 3 angeschlossen, ist der Kontakt 6 zwischen den Eingang und den Ausgang 12 des Verstärkers 3 angeschlossen und ist der Eingang 5 der Verstärkers 3 mit Erde verbunden.

Die Wirkungsweise des Detektors wird nachstehend an Hand der in den Fig,3a bis 3e wiedergegebenen Signale näher erläutert

Das vom Nachmodulationsfilter abgegebene in F i g, 3a wiedergegebene, der Signaleingangsklemme 1 zugeführte Spaltphasensignal ist aus zwischen den Zeitpunkten t\, ti, ti, b,... usw. liegenden Bits aufgebaut, die je durch ein Signal mit einem hohen und ein Signal mit einem niedrigen Signalwert vertreten werden.

ι u Unter der Steuerung des in F i g. 3b wiedergegebenen Taktsignals, das der Taktimpulseingangsklemme 2 zugeführt wird, bestimmt der Detektor pro Bit in welcher Reihenfolge diese Signalwerte auftreten, und werden jeder der zwei möglichen Reihenfolgen entsprechende Signalspannungen abgegeben.

Das Taktsignal, das während jeder ersten halben Bitzeit eine hohe Signalspannung aufweist und während jeder zweiten halben Bitzeit eine niedrige Signalspannung hat, hält den Kontakt 6 während jeder ersten »o halben Bitzeit in geschlossenem Zustand. Während des geschlossenen Zustandes des Kontaktes 6 ist der Ausgang 12 des Verstärkers 3 trsit dem Eingang 4 verbunden. Der Verstärker stellt sich dann auf jenen Punkt seiner Kennlinie ein, für den die Ausgangsspan- ■'< nung gleich der Eingangsspannung ist

Diese Eingangsspannung bzw. Ausgangsspannung des Verstärkers 3 ist zwischen den Zeitpunkten t\, U"; ti, ti'; ti, ti'; U\ U" usw. in Fig.3c bzw. 3d wiedergegeben.

ο Der Verstärker braucht eine gewisse Zeit zum Einstellen. Wegen dieser Verzögerungszeit sind die Zeitintervalle t\' — t\". ti-ti' usw. in bezug auf die Zeitintervalle, in denen das Taktsignal hoch ist (F i g. 3b), verschoben. Die Spannung am Eingang 4 des Verstär- ·> kers 3 wird somit während jeder ersten halben Bitzeit festgehalten. Eine während der ersten halben Bitzeit der Signaleingangsklemme 1 zugeführte Signalspannung wird deshalb den Kondensator 11 auf den mit dem Unterschied zwischen der Signalspannung und der ο Spannung am Eingang 4 entsprechenden Wert aufladen. Hierdurch wird erzielt, daß der Verstärker 3 unabhängig vom Wert der in der ersten halben Bitzeit auftretenden Signalspannung des Spaltphasensignals in ein und denselben Arbeitspunkt eingestellt wird.

> Ein möglicherweise bei offenem Kontakt 6 am Ausgang 12 des Verstärkers 3 auftretendes Driftsignal wird beim Schließen des Kontakts 6 gleichfalls dem Eingang 4 zugeführt. Dieses Driftsignal verursacht eine derartige Ladungsänderung des Kondensators 11, daß

ι es kompensiert wird, so daß nach dem Offnen des Kontaktes 6 keine Drift mehr auftritt. Eine Voraussetzung ist dabei, daß der Eingangswiderstand des Verstärkers 3 sehr hoch ist, um schnelles Wegfließen der Ladung des Kondensators 11 nach dem öffnen eines

> Kontaktes 6 zu vermeiden.

Es sei bemerkt, daß der Verstärker 3 derart geschaltet ist, daß mit Differenzverstärkung zusammenhängende Probleme nicht eintreten.
Durch die Änderung des Taktsignals von einer hohen

ι nach einer niedrigen Spannung wird der Kontakt 6 geöffnet Der Eingang 4 des Verstärkers 3 kann während der Zeit, in der das Taktsignal niedrig ist, den an der Signaleingangsklemme auftretenden Spannungsänderungen folgen. Diese Eingangsspannungssignaie

. sind in F i g. 3c wiedergegeben, wobei sie sich hintereinander zwischen den Zeitpunkten t\" und ti vom Einstellpegel nach einer hohen Signalspannung, zwischen ti' und ti vom Einstellpegel nach einer niedrigen

Signalspannung zwischen den Zeitpunkten tj' und U' vom Einstellpegel nach einer niedrigen Signalspannung ändern usw. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 ist sehr groß gewählt, so daß nach einer geringen Änderung der Eingangsspannung der Verstärker 3 bereits völlig ausgesteuert ist. Dies bedeutet, daß im Zeitpunkt t\" der Verstärker völlig positiv, im Zeitpunkt ti' völlig negativ, im Zeitpunkt ti" völlig positiv ausgesteuert ist usw. wie in der F i g. 3d wiedergegeben. Diese Ausgangsspannung wird dem D- Eingang des bistabilen Elementes 9 zugeführt, von der dem Triggereingang Tdas in F i g. 3b dargestellte Taktsignal zugeführt wird. Das bistabile Element 9 ist derart ausgeführt, daß es im Zeitpunkt des Auftretens einer positiven Spannungsänderung am Triggereingang T durch den dem Eingang D zugeführten Signalwert gesetzt bzw. rückgestellt wird, wodurch der Signalausgang (?ein Signal entsprechend einem dem Eingang D zugeführten Signal abgibt. Die in den Zeitpunkten U, t₂, tj usw. auftretenden positiven Flanken im Taktsignal bewirken mit den in diesen Augenbücken dem D-Eingang zugeführten Signalen hintereinander das Rückstellen, Setzen, Rückstellen, Rückstellen usw. des bistabilen Elementes 9. Der Signalausgang 10^ des Detektors ist an den inversen Signalausgang Q des bistabilen Elementes 9 angeschlossen. An diesen Ausgang 10 gelangt dieses vom bistabilen Element 9 abgegebene und in Fig.3e dargestellte Signal, das das im empfangenen Spaltphascnsignal zu detektierende nichtpro Bit nach Null rückkehrende Binärsignal vertritt.

Es sei bemerkt, daß. wenn ein Spaltphascnsignal angewandt wird, in dem die Signalwerte der Bits zu den vorgenannten Signalwerten invers sind, das Ausgangssignal des Detektors vom Signalausgang Q des bistabilen Elementes 9 bezogen werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnmiccn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spaltphasensignaldetektor mit einer Signaleingangsklemme zum Zuführen eines zu detektierenden Manchester-kodierten Spaltphasen-Binärsignals, mit einer Taktimpulseingangsklemme zum Zuführen eines mit dem zu detektierenden Spaltphasensignal synchronen Taktimpulssignals der gleichen Frequenz, mit einem mit der Signaleingangsklemme gekoppelten Verstärker, an dessen einen Eingang ein Kontakt angeschlossen ist, der mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossenen

   Steuereingang, um pro Taktimpuls den Verstärker derart schalten zu lassen, daß er ein vom Vorzeichen der Differenz zweier aufeinanderfolgender in jedem Bit des Spaltphasensignals auftretender Signalwerte abhängiges Ausgangsignal abgibt, und mit einem an dem Verstärker angeschlossenen bistabilen Element mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossene« Triggereingang verbunden ist, um das bistabile Element in Abhängigkeit von dem vom Verstärker abgegebenen Ausgangssignal pro Taktimpuls setzen bzw. rückstellen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingangsklemme (1) über einen Kondensator (11) mit dem Verstärkereingang verbunden und der Kontakt (6) zwischen den Eingang (4) und den Ausgang (12) des Verstärkers angeschlossen ist