DE2407194A1 - Anordnung zur phasenmodulation - Google Patents

Anordnung zur phasenmodulation

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Publication number
DE2407194A1
DE2407194A1 DE19742407194 DE2407194A DE2407194A1 DE 2407194 A1 DE2407194 A1 DE 2407194A1 DE 19742407194 DE19742407194 DE 19742407194 DE 2407194 A DE2407194 A DE 2407194A DE 2407194 A1 DE2407194 A1 DE 2407194A1
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DE
Germany
Prior art keywords
phase
signal
controlled oscillator
output
frequency
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Pending
Application number
DE19742407194
Other languages
English (en)
Inventor
Carlo Guglielmo Fantozzi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by International Standard Electric Corp filed Critical International Standard Electric Corp
Publication of DE2407194A1 publication Critical patent/DE2407194A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/06Frequency or rate modulation, i.e. PFM or PRM

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

  • Anordnung zur Phasenmodulation Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Phasenmodulation einer regelmäßigen, rechteckförmigen Trägerwelle durch ein Modulationssignal unter Verwendung eines phasen ges teuerten Oszillators, der einen das Eingangs- und Ausgangssignal vergleichenden Phasenvergleicher aufweist, welcher mit seinem phasendifferenzproportionalen Ausgangssignal einen spannungsgesteuerten Oszillator beeinflußt, der das phasenmodulierte Ausgangssignal erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der obengenannten Art 1. einen großen Phasenhub und zugleich 2. eine strenge Linearität bei beliebigem Phasenhub zu exmöglichen.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch das Trägersignal ein Funktionsgenerator getriggert wird, daß das erzeugte Funktionssignal einem Schwellwertkreis zugeführt wird, bei dem die Schwelle durch das Modulationssignal gesteuert wird und daß das Ausgangssignal des Schwellwertkreises als Steuersignal dem phasengesteuerten Oszillator zugeführt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.
  • Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild des Phasenmodulators.
  • Fig. 2 die Hauptwellenformen und Fig. 3 eine mit Transistoren und IC's aufgebaute Schaltung.
  • In Fig.l sind die Blockeingänge oder Ausgänge durch kleine Buchstaben gekennzeichnet, während in Fig.2 die entsprechenden Buchstaben die zugehörigen Wellenformen bezeichnen.
  • Eine sehr regelmäßige Rechteckschwingung mit der Frequenz fO (Fig.2,a) wird an den Eingang eines digitalen Frequenzteilers 1 angelegt, an dessen Ausgang die in Fig.2b darqestellte Wellen-,teilt form erscheint (der Frequenzteiler in diesem Beispiell 1:4).
  • Dieses Ausgangssignal b wird an einen Funktionsgenerator 2 angelegt. Die vom Funktionsgenerator 2 abgegebene Sägezahnschwingung ist in Fig.2 als Wellenform c dargestellt und wird an einen Schwellwertkreis 3 angelegt. Der Schwellwertpegel wird durch das an den Eingang d angelegte Modulationssignal festgelegt. Das Ausgangssignal des Schwellwertkreises 3 ist in Fig.2 unter e dargestellt. Bei der Steuerspannung d=O am Schwellwertkreis 3 tritt am Ausgang eine Rechteckwelle e auf, deren Impulse und Pausen gleiche Dauer haben.
  • Wenn die Steuerspannung d am Schwellwertkreis 3 von Null abweicht und den Wert V einnimmt, verschiebt sich bei der Wellenform e die ansteigende Impulsflanke auf der Zeitachse proportional zu der angelegten Spannung V.
  • Die maximal erreichbare Phasenverschiebung ist + N t.
  • In dem in Fig.2 angegebenen Beispiel (N=4) kann die Phasenverschiebung von 4 erreicht werden.
  • Der Ausgang des Schwellwertkreises 3 ist mit dem Eingang einer Differenzierstufe 4 verbunden, die bei jeder positiven Flanke der Impulse e einen sehr schmalen Impuls erzeugt, Die Wellenform am Ausgang der Differenzierstufe ist in Fig.2 mit 8 bezeichnet. Das Signal f ist eine Folge von Impulsen, deren Zeitlage mit den positiven Flanken der Impulse e übereinstimmt0 Dieses Signal wird nun einem phasengesteuerten Oszillator 5 zugeführt, dessen Axbeitsweise nachfolgend beschrieben wird.
  • Der spannungsgesteuerte Oszillator 8 erzeugt ein Signal i, dessen Frequenz bei fehlender Modulation d mit der Frequenz fO übereinstimmt0 Dieses Signal i wird an einen Frequenzteiler 9 angelegt, der um denselben Faktor N teilt. Das Ausgangssignal des Teilers 9 ist in Fig.2 unter Zdargestellt.
  • Die Signale 1 und f werden an einen Phasenvergleicher 6 angelegt, der ein Ausgangssignal abgibt, das proportional zur Phasendifferenz zwischen den positiven Flanken der Impulse f und den positiven Flanken der Impulse 1 ist.
  • Das Ausgangssignal g des Phasenvergleichers 6 durchläuft einen Tiefpaß 7. Das so gefilterte Signal h steuert die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 8.
  • Wenn das gefilterte Signal h eine ausreichende Bandbreite besitzt und der Arbeitsbereich - gemessen in Hz/rad - des phasengesteuerten Oszillators ausreichend groß ist, dann kann das Ausgangssignal i als phasenmäßig fest mit dem Eingangssignal f verknüpft angesehen werden. Somit ist das Signal i von dem Eingangssignal d des Schwellwertkreises 3 phasenmoduliert.
  • Der spannungsbezogene Phasenhub kann angegeben werden mit (1) GC = (N- Tl) (1) TO und der maximale Phasenhub mit (2) = # #(N- T1).
  • T0 Es bedeuten: VO= Amplitude (Spitze-Spitze) der Ausgangsspannung des Integrators c N= Freqeunzteilfaktor TO = - = Periodendauer der Trägerfrequenz 0 T1= Dauer der Impulse der Wellenform b.
  • Der Geltungsbereich des Ausdruckes (1) wird durch die beiden folgenden Beziehungen (3) und (4) eingegrenzt: (3) ftb lOfm (4) cc 60Nfm Hierin bedeuten: ft= Grenzfrequenz des im phasengesteuerten Oszillator 5 verwendeten Filters 7 maximale Frequenz des Modulationssignals oc= Empfindlichkeit des phasengesteuerten Oszillators 5 in Hz/rad zwischen den Punkten f und i gemäß Fig,l.
  • Die Linearität des Modulators hängt wesentlich von der Linearität der Sägezahnspannung ab, die vom Funktionsgenerator 2 abgegeben wird. Der Modulationsgrad kann durch Vergrößerung des Frequenzteilfaktors N erhöht werden.
  • Fig.3 zeigt die mit Transistoren und integrierten Schaltkreisen aufgebaute Ausführung eines Phasenmodulators. Die kleinen Buchstaben kennzeichnen die in Fig.2 abgebildeten Wellenformen.
  • Die Wellenform a mit der Grundfrequenz fO wird dem Frequenzteiler mit dem Teilfaktor N=4 zugeführt. Die Ein- und Ausgänge des Frequenzteilers sind mit einem UND-Tor B1 verbunden, welches an seinem Ausgang das Signal b der Basis des Transistors Tl über den Widerstand R1 zuführt und diesen über den Widerstand R1 zuführt und diesen Transistor mit der Frequenz fO/4 für die Periodendauer, in welcher die Wellenform b ausreichend positiv ist, leitend macht. Während dieser Zeit schließt der Transistor T den Kondensator CI kurz. Während der Zeitdauer, in der der Transistor T1 gesperrt ist, wird der Kondensator C1 durch die Konstantstromquelle geladen, die aus dem Transistor T2 und den Widerständen R2, R3 und R4 gebildet ist.
  • Im Kondensator Cl (der Strom, den die Folgestufe zieht, wird nicht berücksichtigt) tritt eine Spannung mit der Wellenform c auf. Diese Spannung wird dem einen Eingang des Differenzverstärkers (der als Schwellwertkreis fungiert) zugeführt.
  • An den anderen Eingang des Differentialverstärkers wird das Modulationssignal d angelegt. Der Differentialverstärker besteht aus den Transistoren T3, T4 und T5 und den Widers-tänden R5, R6, R7 und R8. Der Kondensator C2 bildet zusammen mit der Diode D1 und dem Widerstand R9 die Differenzierstufe für die ansteigende Flanke der Signale e.
  • Der phasengesteuerte Oszillator enthält den Phasenvergleicher Ph, den Tiefpaß (gebildet aus R10 und C3), den spannungsgesteuerten Oszillator El und den aus den Flip-Flops A3 und A4 gebildeten Frequenzteiler (N=4).
  • Die Arbeitsweise des phasengesteuerten Oszillators entspricht der anhand der Fig.l beschriebenen Arbeitsweise.
  • Das phasenmodulierte Signal mit seinen schon beschriebenen Merkmalen erscheint am Ausgang i. Es sollte erwähnt werden, daß die bistabilen Kippschaltungen Al bis A4 (Typ JK), der Phasenvergleicher Ph und der spannungsgesteuerte Oszillator als integrierte Schaltkreise auf dem Markt erhältlich sind.

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    ¼ Anordnung zur Phasenmodulation einer regelmäßigen, rechteckförmigen Trägerwelle durch ein Modulationssignal unter Verwendung eines phasengesteuerten Oszillators, der einen das Eingangs- und Ausgangssignal vergleichenden Phasenvergleicher aufweist, welcher mit seinem phasendifferenzproportionalen Ausgangssignal einen spannungsgesteuerten Oszillator beeinflußt, der das phasenmodulierte Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Trägersignal ein Funktionsgenerator (2) getriggert wird, daß das erzeugte Funktionssignal (c) einem Schwellwertkreis (3) zugeführt wird, bei dem die Schwelle durch das Modulationssignal (d) gesteuert wird und daß das Ausgangssignal (e) des Schwellwertkreises als Steuersignal dem phasengesteuerten Oszillator (5) zugeführt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwellwertkreis (3) eine Differenzierstufe (4) nachgeschaltet ist, die jeweils bei nur einer Flanke der Impulse des Eingangssignals Ausgangssignale abgibt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerwelleneingang (a) eine Frequenzteilschaltung (1) enthält, die dem Funktionsgenerator (2) jeden N-ten Rechteckimpuls (6) zuführt und daß der Ausgang (i) des spannungsgesteuerten Oszillators (8) einen Frequenzteiler (9) beaufschlagt, dessen durch n geteilte Frequenz (1) dem Phasenvergleicher (6) rückgekoppelt wird.
    L e e r s e i t e
DE19742407194 1973-02-15 1974-02-15 Anordnung zur phasenmodulation Pending DE2407194A1 (de)

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