DE2508776C3 - Verfahren zur empfangsseitigen Synchronisation eines Oszillators und Anordnung hierfür - Google Patents

Description

Synchronisation außer Tritt fällt. Zwar wirkt diese Umschaltung auf ein Dämpfungsglied des Filters, doch erfolgt hier primär eine Umschaltung von einem kleinen Fangbereich der Regelschaltung in einen größeren Fangbereich. Ferner findet hier auch keine stufenweise > Umschaltung in aufeinanderfolgenden Wobbelperioden statt

Auch ist bereits bei einer Schaltungsanordnung zur automatischen Sendersuche (DT-OS 23 45 649} vorgeschlagen worden, einen im Regelkreis vorhandenen, ein '^u Ansprechkriterium darstellenden Schwellwert während des Suchvorgangs selbsttätig absinken zu lassen.

Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß das gewünschte zu empfangende Signal aufgrund seiner sinusförmigen Gestalt eine hohe spektrale Leistungs- is dichte aufweist und somit davon ausgegangen werden kann, daß sich diese Signalschwingung vom Störhintergrund durch ihre Amplitude abhebt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme der stufenweisen Erhöhung der Empfängeransprechempfindlichkeit in aufein- m anderfoigenden Suchlaufperioden wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, daß sich der Oszillator mit hoher Wahrscheinlichkeit bei der Frequenz der gewünschten zu empfangenen Signalschwingung fängt.

Vorteilhaft ist es, das stufenweise Erhöhen der Empfängeransprechempfindlichkeit für das Erkennen der empfangenen Signalschwingung durch stufenweises Herabsetzen einer im Empfangsweg der Signalschwingung angeordneten variablen Dämpfung vorzunehmen.

Bei einer bevorzugten Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Quadraturdemodulator mit einem ersten und einem zweiten Au.sgang vorgesehen, dem die empfangene Signalschwingung über ein .steuerbares Dämpfungsglied an seinem ersten Eingang und die Schwingung des in seiner Frequenz steuerbaren i> Oszillators an seinem zweiten Eingang zugeführt ist. Im Synchronismus hat hier die am ersten Ausgang des Quadraturdemodulators anstehende Regelgröße einen maximalen Wert, während sie an dessen zweitem Ausgang Null ist. Außerdem ist eine Steuerlogik mit einem ersten und einem zweiten Ein- und Ausgang vorgesehen, von denen der erste Ausgang mit dem Steuereingang des Oszillators und der zweite Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Dämpfungsgliedes in Verbindung steht. Außerdem ist der erste Ausgang des Quadraturdemodulators über einen ersten Tiefpaß und einen Amplitudendiskriminator mit dem ersten Steuereingang der Steuerlogik und der iweite Ausgang des Quadraturdemodulators über einen zweiten Tiefpaß und einen Hhasendiskriminator mit dem zweiten Steuereingang der Steuerlogik verbunden. Da das Herabsetzen der Dämpfung des Dämpfungsgiiedes in Abhängigkeit der Wobbelperioden des Oszillators während der Suchhufphase stufenweise erfolgen soll, ist es zweckmäßig, die Steuerlogik wenigstens für diesen vs Teil ihrer Steuerfunktion digital auszuführen. Der zweite Ausgang der Steuerlogik ist in diesem Fall ein Digitalausgang, der über einen Digital-Analogumsetzer mit dem Steuereingang des steuerbaren Dämpfungsgliedes verbunden ist. <><?

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine das Verfahren nach der Erfindung ausführende Synchronisierschaltung,

Fi g. 2 verschiedene, der Erläuterung der Funktions- <<s weise der Synchronisierschaltung nach F i g. 1 dienende Amplituden-Zeitdiagramme.

Die Synchronisierschaltung nach F i g. 1 weist einen Quadraturdemodulator QD mit zwei Ein- und Ausgängen auf. Er besteht aus den beiden Mischern M1 und M 2 und einem 90°-Phasendrehglied Φ. Die beiden ersten Eingänge der Mischer MX und M2 bilden gemeinsam den ersten Eingang eil des Quadraturdemodulators QO, dem das von Störungen überlagerte empfangene Signal Sigüber das steuerbare Dämpfungsglied D zugeführt wird. Der zweite Eingang el2 des Quadraturdemodulators QD wird von den beiden zweiten Eingängen der Mischer Ml und M2 gebildet, wobei im Verbindungsweg dieses zweiten Eingangs e 12 zum zweiten Eingang des Mischers M1 das 90°-Phasendrehglied Φ angeordnet ist. Der Ausgang des Mischers Mi bildet den ersten Ausgang all und der Ausgang des Mischers A/2 den zweiten Ausgang a 12 des Quadraturdemodulators QD.

Die Synchronisierschaltung nach F i g. 1 weist ferner eine Steuerlogik ST auf, die neben einem Setzeingang SZzwei Ein- und Ausgänge aufweist. Dabei ist der erste Ausgang a 11 des Quadraturdemodi'!--,tors QD über den ersten Tiefpaß TPX und den Amplitudendiskriminator AD mit dem ersten Eingang e21 der Steuerlogik und der zweite Ausgang a 12 des Quadraturdemodulators über den zweiten Tiefpaß TP2 und den Phasendiskriminator P.Qmit dem zweiten Eingang e22 der Sieuerlogik verbunden. Der erste Ausgang a 21 der Steuerlogik liefert das Steuersignal für den in seiner Frequenz steuerbaren Oszillator VCO, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang e 12 des Quadraturdemodulator QD verbunden ist. Dem zweiten, einen digitalen Ausgang darstellenden Ausgang a 22 der Steuerlogik ST ist der Digital-Analog-Umsetzer DC nachgeschaltet, der ausgangssei.'ig mit dem Steuereingang des steuerbaren Dämpfungsgliedes Din Verbindung steht.

Die Steuerlogik ST beinhaltet die Regelstromquelle RS, den Rechteckstromgenerator RG, das Integrierglied /, den Zähler Z, die bistabile Kippstufe FFund das UND-Gatter U. Die Ausgänge der Regeistronquelle /?5und des Rechteckstromgenerators RC sind gemeinsam über das Integrierglied /zum ersten Ausgang a 21 de- Steuerlogik STgeführt. Der Rechteckstromgenerator RG weist neben einer Rückführung vom Ausgang des Integriergliedes / einen Sperreingang auf, der mit dem ersten Eingang e21 der Steuerlogik identisch ist. Der Rechteckstromgenerator RG weist auch einen zweiten Ausgang auf, an dem er Zählimpulse für den Zähler Z abgibt. Diese Zählimpulse werden durch Differentiation des von ihm erzeugten Rechteckstromes abgeleitet.

Der erste Eingang e21 der Steuerlogik ST wird zugleich vom Steuereingang der bistabilen Kippschaltung FF gebildet, von der ein Ausgang mit dem einen Eingang des UND-Gatters U in Verbindung steht, dessen Ausgang an den Steuereingang der Regelstromquelle RS angescKaltet ist. Der zweite Engang des UND-Gatters U stellt den zweiten Eingang e22 der Steuerlogik dar. Der Setzeingang des Zählers Zund der bistabilen Kippstufe FF sind mit dem Setzeingang SZ der Steuerlogik identisch.

Im folgenden soll nun die Wirkungsweise der Synchronisierschaltung nach F i g. 1 anhand de- Amplituden-Zeitdiagramme nach Fig.2 näher erläuter» werden. In den mit 1 bis 5 bezeichneten Diagrammen sind jeweils die Amplitude A der elektrischen Größen über der Zeit f an den entsprechend bezeichneten Punkten der Synchronisierschaltung nach Fig. 1 dargestellt.

Mit dem Setzen des Zählers Z und der bistabilen

Kippschaltung FFdurch einen an den Setzeingang SZ gegebenen Setzimpuls wird das Dämpfungsglied D für eine maximale Dämpfung eingestellt. Das am Eingang empfangene Signal Sig hat damit im Zeitpunkt /O am Ausgang entsprechend dem Diagramm 5 seine kleinste > Amplitude. Zugleich wird durch das Setzen der bistabilen Kippschaltung FF der Steuereingang des Regelstromgenerators RS gesperrt und, da am zweiten Eingang der Steuerlogik e21 zunächst kein Signal auftritt, ein normales Arbeiten des Rechteckstromgene- i' ralors RG ermöglicht. Die Ausgangsgröße des Rechteckstromgenerators ist im Diagramm 1 dargestellt. Sobald die Spannung am Ausgang des Integriergliedes / die Amplitude + b erreicht hat. wird der Rechteckstromgenerator RG über die Rückführung umgesehal- ι-tet, d. h. der Ausgangsstrorn springt von einem positiven auf einen gleichgroßen negativen Wert um. Entsprciiiciidcs geschieh!, wenn die AusgsPigsspsrinüng des Integriergliedes / nach Diagramm 2 den Wert — b erreicht. Am /weiten Ausgang des Rechteckstromgene- .·· rators RG tritt bei jedem Umschalten des Ausgangsstroms von einem vorgegebenen positiven auf einen vorgegebenen negativen Wert und umgekehrt, wie das Diagramm 3 /.eigt. ein Zählimpuls auf. der den Zähler Z weiterschaitet. Die Folge davon ist. daß in den -■-Zeitpunkten M, /2, t 3. und 14, also im Rhythmus der Zählimpulsc. die Dämpfung des steuerbaren Dämpfungsgliedes D über den Digital-Analog-Umsetzer DC hinweg stufenweise verringert wird. Die Dreieckspannung am ersten Ausgang a 21 der Steuerlogik ST v> wobbclt den steuerbaren Oszillator VCO über einen vorgegebenen Frequenzbereich hinweg und sucht auf diese Weise diesen Frequenzbereich nach der zu empfangenden Signalschwingung ab. Die Übereinstimmung der ausgangsseitigen Schwingung des Oszillators ■>■ VCO mit der empfangenen Signalschwingung wird am ersten Ausgang all des Quadraturdemodulator dadurch angezeigt, daß die Frequenz der hier anstehenden Wechselspannung gegen Null geht, bei gleichzeitiger Anhebung der Amplitude. Bei den a>> Diagrammen nach Fig. 2 ist angenommen, daß ein positives Ergebnis erst bei der fünften Wobbeiperiode im Zeitpunkt f5 erreicht wird. In diesem Augenblick spricht der Amplitudendiskriminator AD an und liefen entsprechend dem Diagramm 4 eine positive Spannung an den ersten Eingang e 21 der Steuerlogik .S7" und damit an den Sperreingang des Regclstromgenerators RG und den Eingang der bistabilen Kippschaltung FF. Damit wird der Regelstromgenerator RG ab- und die Kippschaltung umgeschaltet und zugleich über das UND-Gatter t/der zweite Eingang c 22 der Steuerlogik ST zum Steuereingang der Regelstromquclle RS durchgeschaltet. Damit ist die eigentliche Regelschleife, die sich über den zweiten Ausgang a 12 des Quadraturdemodulator QD, den zweiten Tiefpaß TP2, den Phasendiskriminator PD, die Regelstromquelle RS. das Integrierglied / und den Oszillator VCO zum zweiten Eingang C !2 d?s Qnarlraturdemodulators schließt, aktiviert. Der Ausgang des Mischers M2 gibt je nach der von Null verschiedenen Phasenlage der beiden miteinander zu vergleichenden Schwingungen eine positive oder negative Gleichspannung ab. die über den Phasendiskriminator PD in digitaler Form am zweiten Eingang e22 der Steuerlogik ST ansteht. Der digitale Ausgangsstrom der Regelstromquelle RS wird über das Integriciglied /in eine analoge Regelgröße umgewandelt, dürr'; die der Oszillator VCO in Phasensynchronis mus mit der empfangenen Signalschwingung gebrach wird.

Es dürfte sich von selbst verstehen, daß der Oszillatoi VCO einen weiteren in Fig. 1 nicht dargestellter Ausgang für eine empfangsseitige Taktzentrale auf weist, die die sonstigen empfangsseitigen Einrichtunger mit den erforderlichen Steuerakten versorgt. Dies« weiteren empfangsseitigen Einrichtungen liefern dam auch den bei Ausfall der Synchronisation erforderlichci Setzimpuls am Setzeingang SZ. durch den ein neue Suchvorgang mit anschließender Synchronisation, wii beschrieben, ausgelöst wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur empfangsseitigen Synchronisation der Schwingung eines Oszillators auf eine empfangene sinusförmige Signalschwingung, bei dem die Signalschwingung mit der Oszillatorschwingung zur Ableitung einer Regelgröße für den in seiner Frequenz steuerbaren Oszillator in der Frequenz und Phase verglichen wird und bei dem der Oszillator für seine Erst- oder Wiedersynchronisation zunächst in seiner Frequenz über einen vorgegebenen Bereich so lange gewobbelt wird, bis der Frequenzabstand zwischen beiden Schwingungen erkennbar einen vorgegebenen Wert unterschreitet und daran anschließend die die Synchronisation herbeiführende Regelung zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Frequenzsuchlaufs des Oszillators (VCO) in aufeinanderfolgenden Wobbeiperioden die Empfängeransprechempfindlichkeit für das Erkennen der empfangenen, von Störungen überlagerten Signalschwingung (Sig) ausgehend von einer minimalen Ansprechempfindlichkeit, stufenweise erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch L, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenweise Erhöhen der Empfängeransprechempfindlichkeit für das Erkennen der empfangenen Signalschwingung (Sig) durch stufenweises Herabsetzen einer im Empfangsweg der Signalsch.vingung angeordneten variablen Dämpfung bewirkt wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurc! gekennzeichnet, daß ein Quadraturdemodulator (QD) mit einem ersten und einem zweiten Ein- und Ausgang vorgesehen ist, dem die empfangene Signalschwingung (Sig) über ein steuerbares Dämpfungsglied (D) an seinem ersten Eingang (E 11) und die Schwingung des in seiner Frequenz steuerbaren Oszillators (VCO) an seinem zweiten Eingang (e 12) zugeführt ist, daß ferner im Synchronismus am ersten Ausgang (a U) des Quadraturdemodulators (QD) die Regelgröße einen maximalen Wert und an dessen zweitem Ausgang den Wert Null hat, daß außerdem eine Steuerlogik {57? mit einem ersten und einem zweiten Ein- und Ausgang vorgesehen ist, von denen der erste Ausgang (a 21) mit dem Steuereingang des Oszillators (VCO) und der zweite Ausgang (a 22) mit dem Steuereingang des steuerbaren Dämpfungsglicdes (D) in Verbindung steht, und daß der erste Ausgang (a M) des Quadraturdemodulators (QD) über einen ersten Tiefpaß (TPi) und einen Amplitudendiskriminator (AD) mit dem ersten StPuereingang (e 21) der Steuerlogik (ST) und der zweite Ausgang (a 12) des Quadraturdemodulators (QD) über einen zweiten Tiefpaß (TP 2) und einen Phasendiskriminator (PD) mit dem zweiten Steuereingang (e 22) der Steuerlogik (ST) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ausgang (a 22) der Steuerlogik (ST) ein Digitalausgang ist, der über einen Digital-Analog-Umsetzer (DC) mit dem Steuereingang des steuerbaren Dämpfungsgliedes (D) verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur empfangsseitigen Synchronisation der Schwingung eines Oszillators auf eine empfangene sinusförmige Signalschwingung und eine Anordnung hierfür, bei dem die Signalschwingung mit der Oszillatorschwingung zur Ableitung einer Regelgröße für den in seiner Frequenz steuerbaren Oszillator in der Frequenz und Phase verglichen wird und bei dem der Oszillator fü^r seine Erst- oder Wiedersynchronisation zunächst in seiner Frequenz über einen vorgegebenen Bereich so lange gewobbelt wird, bis der Frequenzabstand zwischen beiden Schwingungen erkennbar einen vorgegebenen Wert unterschreitet und daran anschließend die die .Synchronisation herbeiführende Regelung zum Einsatz kommt

Synchronisierverfahren dieser Art und Anordnungen hierfür, wie sie beispielsweise durch die DE-AS 14 91972 bekannt sind, kommen überall dort zum Einsatz, wo einerseits an die Genauigkeit der Synchronisation nach Frequenz und Phase hohe Anforderungen gesteiit werden müssen und andererseits die gegenseitige Frequenzabweichung von empfangener Signalschwingung und empfangsseitigem, zu synchronisierendem Oszillator im nichtsynchronisierten Zustand größer sein kann als der durch die Genauigkeitsanforderungen vorgegebene Fangbereich der die Synchronisation bewirkenden Regelschaltung. Diese Gegebenheiten liegen vor allem bei Nachrichtenübertragungssystemen über Funk, insbesondere bei Satelliten-Nachrichtenübertragungssyslemen, vor. Gerade bei Satelliten-Nachrichtenverbindungen ist die für den Betrieb erforderliche Frequenzübereinstimmung zwischen Senderund Empfänger nicht nur von der Frequenzkonstanz der sende- und empfangsseitigen Oszillatoren abhängig, sondern auch von durch die Satellitenbewegung verursachten Doppeleffekten, so daß hier für eine Erstsynchronisation, oder bei verlorengegangener Synchronisation mit Hilfe eines Frequenzsuchlaufs des empfangsseitigen Oszillators, die empfangene Signalschwingung in ihrer Frequenzlage erst ermittelt werden muß, bevor die eigentliche Synchronisation durchgeführt werden kann.

Das Auffinden der zu empfangenden Schwingung mit Hilfe eines Frequenzsuchlaufs des empfangsseitigen Oszillators wird dann besonders erschwert, wenn der zu empfangenden Signalschwingung Störungen überlagert sind. Die Gefahr, daß sich der Oszillator nicht bei der gewünschten zu empfangenden Signalschwingung, sondern auf einer Störschwingung fängt, ist relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Synchronisation der einleitend beschriebenen Art eine Loiung anzugeben, die die während der Suchlaufphase vorhandenen, durch einen starken Störhintergrund bedingten geschilderten Schwierigkeiten mit einfachen Mitteln überwindet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß während des Frequenzsuchlaufs des Oszillators in aufeinanderfolgenden Wobbeiperioden die Empfängeransprechempfindlichkeit für das Erkennen der empfangenen, von Störungen überlagerten Signalschwingung, ausgehend von einer minimalen Ansprechempfindlichkeit, stufenweise erhöht wird.

Durch die DE-AS 10 79 124 ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Schwingungserzeugers bekannt, bei der eine Umschaltung eines zwischen der Phasenvergleichsschaltung und dem Schwingungserzeuger angeordneten Filters mittels eines Schalters dann vorgenommen wird, wenn die