DE2554744C2 - Digitale Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung - Google Patents

Description

erhöhen. Wie bereits erwähnt, ist dieser Ausweg aus Kostengründen und auch aus technischen Überlegungen nicht gangbar. Ein weiterer, ebenfalls nicht brauchbarer Weg könnte darin bestehen, daß man bisher bekannte, analog arbeitende automatische Verstärkungsregelungsschaltungen oder Verfahren vor der Umwandlung des Analogsignals in digitale Form einsetzt Obgleich dieses Verfahren technisch durchführbar ist, so ist es doch für viele Anwendungsgebiete wirtschaftlich uninteressant. Beispielsweise würde in einem digitalen,.aach dem Zeitmultiplexprinzip arbeitenden Demodulator für die Demodulation einer Anzahl unterschiedlicher Signale auf unterschiedliehen Leitungen jede Leitung ihre eigene automatische Verstärkungsregelungsschaltung erfordern, was in vielen Fällen wegen der Natur des aufgenommenen Signals nicht erforderlich wäre. Dieser vielfache Einsatz von Schaltungen und die damit verbundenen Kosten würde in den meisten Fällen die durch das Zeitmultiplexsystem erzielten Einsparungen wieder aufheben. Es wäre daher besonders günstig, wenn man eine digitale, automatische Verstärkungsregelungsschaltung hätte, die man im Anschluß an einen Analog/Digital-Umsetzer einsetzen und im Zeitmultiplexbetrieb für viele Digitalschaltungen einsetzen könnte, wodurch man eine automatische Verstärkungsregelung bei geringen oder gar keinen zusätzlichen Kosten erhielte.

Eine Möglichkeit für eine digitale Verstärkungsregelung würde darin bestehen, daß man eine der vielen bekannten Analogschaltungen in Digitaltechnik ausführt Diese Lösung ist jedoch nicht brauchbar, da viele Betrachtungen der Digitaltechnik und der digitalen Arithmetik, wie z. B. der Überlauf bei Analogschaltungen keine entsprechende Technik finden, dabei den tatsächlichen Aufbau einer digitalen Verstärkungsregelung beeinflussen. Die wünschenswerte Eigenschaft, das Ansprechverhalten einer Übertragungsschleife auf Einschwingvorgänge unabhängig vom Signalpegel zu machen, IaEi sich im allgemeinen bei Analogschaltungen durch ein in der Rückkopplungsschleife der Verstärkungsregelung enthaltendes logarithmisches Element erzielen. In einer digitalen Schaltung ist eine solche lognrithmische Funktion nicht erwünscht, da man dazu einen Tabellensuchvorgang benötigt, und dies ist allgemein chi ziemlich aufwendiges bosonderes Erfordernis, das sonst bei normalen Datenverarbeitungsschaltungen nicht in jedem Fall erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine digitale Schaltung zu»· automatischen Verstärkungsregelung zu schaffen, die in einem digitalen Signalprozessor mit einem eingangsseitigen Analog/Digital-Umsetzer einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine digitale Schaltung gelöst, die durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausfübrungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In den Zeichnungen zeigt:

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines digitalen Demodulators für Frequenzumtastung (FSK);

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines bekannten digitalen Demodulators für differentielle Phasensprungmodulalion (DPSK):

Fig.3 ein Blocki.'haltbild einer digitalen Verstärkungs-Rcgelungsschaltung gemäß der Erfindung;

F i κ. 3A eine Darstellung der an verschiedenen Punkten in F i g. 3 auftretenden Signale;

F i g. SB eine Alternativlösung mit einer Regelung mit dem quadratischen Mittelwert anstelle des Durchschnittswerts von F i g. 3;

Fig.4 eine Tabelle zur Darstellung der Eingangssignale für die Verstärkungsregelung;

F i g. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Normalisierungsbereichs der Verstärkungs-Regelungsschaltung und

ίο Fig.6 eine Darstellung verschiedener äquivalenter Analogsignale, wie sie an verschiedenen Punkten in der Schaltung auftreten.

Die modulierten Analogsignale werden in Fig.3 einem Analog-Digitalwandler 20 zugeleitet, der das Analogsignal mit einer festen Abtastfrequenz von vorzugsweise etwa 8000 Abtastungen pro Sekunde abtastet und ein codiertes digitales Ausgangssignal liefert, das für jede Abiastzeit der Amplitude und dem Vorzeichen des Abtastwertes entspricht Diese Ausgangssignale köiinen beispielsweise die in F i g. 4 dargestellte Form aufweisen, bei der das höchstwertige Bt, d. h. das auf der linken Seite liegende Bit ein Vorzeichenbit ist und die Zahl 0 positive und die Zahl 1 negative Werte anzeigt Der Zahlenbereich reicht von dem am meisten negativen Wert mit lauter Nullen fortschreitend zu lauter Einsen und geht wiederum zurück auf lauter Nullen mit einem Vorzeichenbit Null für den Wert Null und mit einer Eins für das niedrigstwertigste Bit mit lauter Nullen bis lauter Einsen mit Ausnahme der Null im höchstwertigen Bit. Das vom Analog-Digitalwandler 20 kommende Ausgangssignal Sb wird einer Zweierkomplement-Multiplizierstufe, wie z. B. einer Booth-Multiplizierstufe 21 zugeleitet, wo es mit einem Verstärkungsregelungssignal I Si I multipliziert wird. Das Verstär-

kungsregelungssignal | Si j wird über eine Rückkopplungsschleife zugeführt und die Erzeugung dieses Signals wird noch im einzelnen beschrieben. Das Signal I S\ I hat nur eine bestimmte Größe, so daß sick während der Multiplikation in der Multiplizierstufe 21 keine Änrierung im Vorzeichen des Signals 5© ergibt. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 21 ist in der Zeichnung mit S\ bezeichnet und ist gleich dem Produkt aus j Si | und So. Das Signal Si stellt das Ausgangisignal für die digitale automatische Verstärkungsregelungsschaltung dar.

Das Signal Si wird einer Volladdierstufe 22 zugeleitet Aiie Bits mit Ausnahme des Vorzeichenbits werden einem Eingang dieser Addierstufe zugeführt Alle Nullen werden dem anderen Eingang der Addierstufe 22 zugeführt. Das Vorzdchenbit wird dem Steuereingang der Addierstufe 22 zugeleitet und bestimmt, ob in der Addierstufe eine Addition oder eine Subtraktion durchgeführt wird. Ist das Vorzeichenbit positiv, d. h. eine Null, dann durchlaufen die der Volladdierstnfe 22 vom Ausgang der Multiplizierstufe 21 zugeführttn Bits die Addierstufe unverändert. Ist das Vorzeichenbit negativ, d. h. das Vorzeichenbit ist eine Eins, dann liefert die Addierstufe er. Ausgangssignal, das der Größe der Differenz zwischen Null und der angelegten Zahl ist, was die Vorzeichenumkehrung des Eingangssignals in Zwei* erkomplementdarstellung ist Das bedeutet in Wirklichkeit, daß alle Bits der von der Multiplizierstufe 21 der Volladdierstufe 22 zugeführten Zahl invertiert werden, wobei in der niedrigstwertigen Bitstelle eine Eins hinzugefügt wird. In der bisherigen Beschreibung war angenommen worden, daß in der Verarbeitung in der gesamten Schaltung eine Zahl mit 16 Bit benutzt wird. Verwende» man jedoch eine andere Anzahl von Bits, dann

wird man den einzelnen Schaltungen geringfügig geänderte Konstanten zuführen müssen. Dies wird sich jedoch noch aus der nachfolgenden weiteren Beschreibung ergeben. Die in F i g. 3A dargestellten Diagramme erläutern das bisher beschriebene Verfahren. Auf Zeile a ist ein sinusförmiges Analogsignal dargestellt. Auf Zeile b ist die Größe und das Vorzeichen der vom Digital/ Analogwandler 20 gelieferten Digitalwerte angegeben und Zeile c zeigt die Gleichrichtung, die in der Volladdierstufe 22 für diese Signale durchgeführt wird. Wenn man die Volladdierstufe 22 in der angegebenen Weise verwendet, dann wird die Verstärkungsregelung das Ausgangssignal auf einen Pegel normalisieren, der einen bestimmten Durchschnittswert aufweist. Die in F i g. 3B gezeigte Multiplizierstufe 22' kann ansteile der Volladdierstufe 22 verwendet werden, wobei jedoch dann die Normalisierung um den quadratischen Mittelwert erfolgt, da die Multiplizierst·.!'?. 22' a!s Ausgangssigna! das Quadrat des Eingangssignals Si liefert

Die Größe | S_t | wird einem Eingang einer Addierstufe 23 zugeleitet Der andere Eingang der Addierstufe 23 ist an einer Multiplizierstufe 24 angeschlossen, die das Produkt aus einer Konstanten —k\ und dem Ausgangssignal eines von zwei Generatoren 25-1 oder 25-2 liefert Der Generator 25-1 liefert dann, wenn er angesteuert wird, ein Ausgangssignal, das aus einem Vorzeichenbit und 15 Bits mit dem binären Wert Eins besteht, während der Generator 25-2 ein Ausgangssignal liefert das aus einem negativen Vorzeichenbit, nämlich einer Eins und den restlichen Bits Null besteht mit Ausnahme des niedrigstwertigsten Bits, das eine Eins ist. Das Ausgangssignal des Generators 25-1 stellt den am meisten positiven Wert in dem System dar, während das Ausgangssignal des Generators 25-2 den unmittelbar an den am meisten negativen Wert anschließenden Wert darstellt. Das Vorzeichen des Ausgangssignals der Multiplizierstufe 24 ist negativ, wenn der Generator 25-1 ein Eingangssignal an die Multiplizierstufe abgibt und positiv, wenn der Generator 25-2 das Eingangssignal für die Multiplizierstufe 24 liefert.

Die Größe der Konstante k_{ legt den Verstärkungsgrad für die Schaltung fest und die Auswahl der Generatoren 25-1 und 25-2 ergibt einen Suchvorgang, wenn für längere Zeit kein Signal S\ vorhanden ist Das Auswahlverfahren für die Generatoren 25-1 und 25-2 wird anschließend beschrieben.

Das Ausgangssignal der Addierstufe 23 stellt ein Maß für die Abweichung des Signals Si von der Größe und dem Vorzeichen von Jti dar und wird als Eingangssignal einer Muhipliziersttifi- 26 zugeführt, an deren anderem Eingang eine Konstante — fo zugeführt wird. Die Größe der Konstanten fo wird so ausgewählt daß während der Auswahl des Vorzeichens die Gesamtempfindlichkeit der Rückkopplungsschleife vorhanden ist so daß die Korrektur in der Verstärkungsregelungsschaltung in der richtigen Richtung abläuft Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 26 wird dem Eingang einer weiteren Multiplizierstufe 27 zugeleitet an deren zweitem Eingang das Verstärkungsregelungssignal Si anliegt Die Multiplikation dient dazu, innerhalb der Rückkopplungsschleife sicherzustellen, daß die Korrekturfaktoren einem festen prozentualen Anteil des tatsächlichen Eingangssignals entsprechen, so daß die Korrektur und Normalisierung mit derselben Geschwindigkeii erfolgt, unabhängig von dem tatsächlichen Pegel des Eingangssignals So- Das Ausgangssignal der Multipiizierstufe 27 wird einem Eingang einer Addierschaltung 28 zugeführt Das Ausgangssignal der Addierstufe 28 wird über eine Verzögerungsschaltung 29 an den zweiten Eingang der Addierschaltung 28 angelegt, so daß diese die Summe oder die Differenz der beiden Werte liefert, entsprechend dem Vorzeichen des Signals in der Verzögerungsschaltung 29 und dem Vorzeichen des von der Multiplizierstufe 27 kommenden Signals des derzeitigen Abtastwerts und des vorangegangenen Abtaslwertcs, und stellt das Ausgangssignal Si einschließlich eines Vorzeichens dar, das die Änderung anzeigt. Die Addierschaltung 28 und die Verzögerungsschaltung 29 bilden eine Art Akkumulator, in dem nach vorwärts und rückwärts gezählt werden kann, wenn entsprechende Korrekturen am Eingangssignal Sq vorgenommen werden, die sich im Signal Si wieder finden.

Das Ausgangssignal der Addierstufe 28 wird außerdem dem einen Eingang einer mit zwei Eingängen versehenen Multipiizierstufe 30 zugeleitet. Die Konstante in Zweier-Kornp!ern?n*.forn> entsprechend l — 2-" wird dem anderen Eingang der Multipiizierstufe 30 zugeführt. Das Produkt der Multipiizierstufe 30 ist tatsächlich die gleiche Zahl, die am Eingang S\ liegt, multipliziert mit 1 abzüglich der kleinsten codierbaren Größe, wodurch verhindert wird, daß die negativen Werte im Zweier-Komplementcode in F i g. 4 sich durch die Addition oder Subtraktion von Eins in der niedrigstwertigen Position am mehr als einen Wert ändern, was sonst durch die Oleichrichterwirkung eines Volladdierers 31 eintreten würde. Das Ausgangssignal der Multipiizierstufe 30 wird also dem zweiten Volladdierer 31 zugeführt, der in jeder Hinsicht der Atldierstufc 22 entspricht. Das Ausgangssignal der Addierstufe 31 ist die Größe Si. nämlich das Verstärkungsregelungssignal, das an der Multipiizierstufe 21 und der Multiplizierstufe 27 liegt und dann, wenn es an dieser Multipiizierstufe zugeführt wird, die Empfindlichkeit der Rückkopplungsschleife steuert. Außerdem wird das Ausgangssignul der Multipiizierstufe 30 unmittelbar dem Generator 25-1 zugeleitet und wählt diesen Generator aus, wenn das Ausgangssignal der Multipiizierstufe positiv ist. Dieses Ausgangssignal wird außerdem über eine Invcrtcrstufc 32 an den Generator 25-2 angelegt und wählt diesen Generator aus, wenn das Vorzeichen des Ausgangssignals negativ ist. Durch Auswahl des Generators 25-1 bei positivem Vorzeichen des Ausgangssignals und des Generators 25-2 bei negativem Vorzeichen des Ausgangssignals der Multipiizierstufe 30 wird ein Suchvorgang in einer von zwei Positionen durchgeführt. Wenn die Größe des Signals Si auf Null abfällt, kippt der Akkumulator von einem positiven Wert auf einen ncgativen Wert um und wieder zurück und so fort und suchi so lange, bis das Signal Si am Eingang der Addierstufe 23 auftritt so daß dann zu diesem Zeitpunkt die Normalisierung des Verstärkungsregelungspegels erreicht ist, der durch die Konstante k\ eingestellt ist Die beiden Diagramme in F i g. 3 stellen den Bereich des Eingangssignals vor der Verstärkungsregelungsschaltung und den Bereich des Ansgangssignals am Ausgang der Verstärkungsregelungsschaltung dar. Die Eingangssignale, die zwischen 0 und —40 db liegen, werden auf das dargestellte Ausgangssignal normalisiert Diese liegen unterhalb des 0 db-Pegels. Signale zwischen —40 db und —60 db werden nicht normalisiert und liegen damit in dem für das Ausgangssignal dargestellten Bereich.
In Fig.5 ist der Verstärkungsregelungs-Parameter I 5i I über dem Durchschnittswert des Eingangssignals dargestellt und in F i g. 6 sind die entsprechenden Analogsignale der im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebenen verschiedenen Signale gezeigt Das von einer

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Nachrichtenübertragungsleitung kommende Analogsi- Ausgangssignals des Akkumulators als Verstärkungsre-

gnal wird normalerweise abgetastet und durch den Ana- gelungsparameter C benutzt wird, erscheint die ± Os-

log/DigitalwancMer in ein 9 Bit-Zweierkomplement-Di- zillation als konstanter +1 Wert für G, so daß die auto-

gitalsignal umgesetzt. Die automatische Verstärkungs- mansche Verstärkungsregelung ihre Regelung des Ein-

regelungsschaltung ist dabei in Digitaltechnik mit Multi- 5 gangssignals ohne Unterbrechung und kontinuierlich

plizierstufen, Addierstufen und dergleichen mit einer aufgeben kann. Aus Gründen der Genauigkeit sei dar-

Wof.iänge von 16 Bit aufgebaut. Am Eingang der auto- auf hingewiesen, daß der Meßbereich zwischen +1 und

malischen Verstärkungsregelungsschaltung enthalten —1 liegt, so ist es doch in Wirklichkeit +(1— 2~¹⁵) und

die neun höchstwertigen Bits des 16 Bit-Wortes das Ein- — 1 für einen Zweierkomplementcode mit 16 Bit. Dieser

gangssignal. Bei der nachfolgenden Verarbeitung stellt ι ο kleine Fehler verursacht bei normalen linearen Opera-

cin 16 Bit-Wort ein Signal im Bereich zwischen — 1 und tionen offensichtlich keine Schwierigkeiten für die Ge-

+ 1 im Zweierkomplementcode dar. Die Wirkung der nauigkeit. Wenn jedoch einmal der Absolutwert von — 1

automatischen Verstärkungsregelungsschaltung be- genommen wird, dann existiert kein entsprechender

steht darin, das Eingangssignal 5b mit einem Verstär- Wert +1, so daß sich ein schwerwiegender Fehler er-

kungsregelungsparameter | s\ | oder G mit C = | s\ | zu is gibt. Um diese Schwierigkeit bei der Ermittlung des

multiplizieren, dessen Größe derart ist, daß das sich er- absoluten Wertes des Ausgangssignals des Akkumula-

gcbende Produkt S\ einen konstanten Wert hat. Dieser tors zu umgehen, wird s\ mit 1—2~¹⁵ multipliziert, so

Wert wird so gewählt, daß er dem Durchschnittswert daß dies die Größe des am meisten negativen Wertes ist,

des Signals S\ entspricht, obgleich der quadratische Mit- der gleichrichtbar ist.

tclwert benutzt werden kann, wenn der Absolutwert 20 In Fig. 3 wird das Fehlersignal e (Ausgangssignal der

von S₁ durch sein Quadrat ersetzt wird. Addierstufe 23) vor dem Anlegen an den Akkumulator

Die Regelschleife hat daher die Aufgabe, den Durch- mit -Jt₂ multipliziert. Der Parameter kj bestimmt die schnittswert von Su dem Ausgangssignal der automat!- Geschwindigkeit, mit der die Regelschleife auf eine Ansehen Verstärkungsregelungsschaltung auf einem kon- derung des Fehlers ansprechen kann und bestimmt, wie stanten Wert gleich dem Parameter An zu halten, wenn 25 weit aus dem Fehler ein Durchschnittswert gebildet der Durchschnittswert des Eingangssignals 5b über ei- wird. Die Ansprechschleife (Multiplizierstufe 27) wird nen großen Bereich schwankt. Da das Eingangssignal hier benutzt, damit das Ansprechverhaiten der automa- und nachfolgende Signalpunkte in dem System in dem tischen Verstärkungsregelung für Einschwingvorgänge Bereich ± 1 liegen, besteht die Wirkung der automati- vom Signalpegel unabhängig wird. Dies läßt sich wie ScC¹Sn Verstärkungsregelungsschaltung darin, das Signal 30 folgt zeigen. Angenommen, die Schleife ist stabilisiert, 5b auf den normalisierten Wert S] zu reduzieren. Die wenn das Eingangssignal sich um einen Betrag /JSo än-Steuerung wird in der Weise vorgenommen, daß der dert, dann ist die Geschwindigkeit, mit der die Verstär-Fchler zwischen dem Durchschnittswert von Sj und kung sich auf diese neue Bedingung einstellt (d. h. die dem gewünschten Wert *i den Akkumulator 28,29 an- Geschwindigkeit, mit der G geändert wird), durch den steuert. Der Absolutwert des Ausgangssignals des Ak- 35 Eingangspegel des am Akkumulator liegenden Signals kumulators ist der Verstärkungsregelungsparameter G. bestimmt,der
Die Regelschleife bewirkt, daß der Akkumulator so lange seinen Wert ändert, bis der Wert von G in der Weise h G/SSq
erreicht ist, daß der Durchschnittswert von S\ = k\ ist.

Die Änderung von G mit dem Eingangspegel ist in 40 ist G ist jedoch umgekehrt proportional zum Duirh-F i g. 5 gezeigt Für einen Wert von k\ =0.01 kann die schnittspegel des Eingangssignals 5b vor der Änderung. Schleife ein Ausgangssignal (Si) auf konstantem Pegel Die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verhalten, wenn sich das Eingangssignal über einen Bereich stärkungsregelungsschaltung ist dann
von angenähert 40 db ändert (36 db für ein sinusförmi- - -— ges Eingangssignal, d.h. von einem Durchschnittswert 45 K = k₂ ^**
von 0,01 bis 0,63, da das Eingangssignal im Bereich zwi- 5b
sehen ± 1 liegt). Da G dem Durchschnittswert des Eingangssignals umgekehrt proportional ist kann es in ei- Diese Beziehung zeigt, daß das Ansprechverhalten nen Schwellenwert quanitifiziert und für die Träger- auf Einschwingvorgänge von der relativen Pegeländegleichrichtung für digitale Modems unter Verwendung 50 rung und nicht von der absoluten Größe dieser Pegeländer in Fig. 1 und 2 gezeigten Empfänger benutzt wer- derung abhängt D.h. eine 10%ige Pegeländerung Ueden. fen über den gesamten Regelbereich der automatischen

In F ig. 3 wird der tatsächliche Wert durch Si±s₂ Verstärkungsregelungsschaltung das gleiche Ansprechgebildet, wobei, abhängig vom Vorzeichen des Akku- verhalten für Einschwingvorgänge. Das ist ein ganz mulatorausgangssignals 52= ±/ti ist Das ist aus folgen- 55 wichtiges Kennzeichen von analog arbeitenden autodcn Gründen notwendig: Wenn das Eingangssignal un- matischen Verstärkungsregelungsschaltungen und ist ter den regelbaren Bereich abfällt (& h. wenn der einer der Gründe dafür, daß viele Schaltungen dieser Durchschnittswert von 5b kleiner ist als Ar₁), dann be- Art in ihren Regelschleifen eine logarithmische Charakherrscht das Vorzeichen von 5₂ das Vorzeichen des Feh- teristik aufweisea

lers, so daß die Regelschleife als offene Schleife arbeitet 60 Die logarithmische Ansprechcharakteristik der digi-Der Akkumulator wird nur in einer Richtung geregelt talen automatischen Verstärkungsregelungsschaltung und sein Ausgangssignal St läuft über. Wenn man aber kann wie folgt dargestellt werden: Die Verstärkungsändas Vorzeichen von si mit dem Vorzeichen von.si an- derung AG während einer Verarbeitungsperiode At ist dert dann oszilliert der Akkumulator unmittelbar zwischen den maximalen ± Werten hin und her ohne den 65 AG = Gfce
Zwischenwertbereich ±1 zu durchlaufen, was jedoch

der Fall wäre, wenn die Suchlaufschieife (25-1,25-2,32 wobei e das Fehlersignal der Regelschleife ist Der Aus-

und 24) nicht benutzt würde. Da der Absolutwert des druck At ist der Reziprokwert der Abtastfrequenz & mit

9

der die digitalen Signal-Abtastwerte in die automatische Verstärkungsregelungsschaltung einlaufen. Die Änderungsgeschwindigkeit, mit der G sich ändert, ist

t At

Angenommen, dip Abtastfrequenz ist in bezug auf die Bandbreite des Eingangssignals ausreichend hoch, dann wird ίο

— = Gk — dl ² At

1 AG . e

1 d

!Og₁₀ZT ui

20

-|p [20 log₁₀ G] = [20 log₁₀ E] -jj k₂. Nimmt man f - l//j,dann wird

25

~l— [Gdb] ⁼ 8,7 kzf_se.

Damit kann aber k? für die gewünschte Beziehung zwischen dem Fehlersignal und der Verstärkungsänderung in Einheiten von db/s gewählt werden. Man sieht, wenn ein starkes Signal plötzlich in seiner Amplitude abnimmt, daß die Geschwindigkeit der Zunahme der Verstärkung in db durch die rechte Seite der oben dargestellten Gleichung zu e =■ Ar₁ gegeben ist. Die durch die Ansprechschleife gegebenen Eigenschaften sind bei der Verarbeitung von Signalen erforderlich, deren Einhüllende große Schwankungen aufweisen. Beispiele sind Mehrfrequenzsignale (Parallelton, Übertragung) und Sprachübertragung. Für Signale mit relativ konstanten Einhüllenden wie z. B. FSK und DPSK-Signale kann die Ansprechschleife nicht erforderlich sein. In diesem Fall wird die Multiplizierstufe 27 nicht benutzt und am Eingang der Addierstufe 28 liegt nur ek₂. 45

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims (2)

1 2 f) eine vierte Multiplizierstufe (30), die an den Patentansprüche: Ausgang des Akkumulators angeschlossen ist und der eine Konstante, die im wesentlichen

1. Digitale Schaltung zur automatischen Verstär- gleich Eins ist, zugeführt wird, und
kungsregelung in einem digitalen Signalprozessor 5 g) eine Schaltung (32,25-1,25-2,24) zum Umwanmit einem eingangsseitigen Analog/Digital-Umset- dein des Ausgangssignals der vierten Multiplizer, gekennzeichnetdurch zierstufe unabhängig von dessen Vorzeichen in

eine positive Größe.

a) eine Multiplizierstufe (20) zur Bildung des Produktes aus einem ungeregelten digitalen Ein- io 3. Digitale Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gangssignal (St) und einem digitalen Verstär- gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsregelschleikungsregelsignal (15i J), fe enthält:

b) eine an die Multiplizierstufe angeschlossene

Rückkopplungsschleife (22, 23, 26, 28, 30, 31) a) eine Schaltung (32,25-1,25-2,24), die aufgrund zum Erzeugen des Verstärkungsregelsignals 15 des Ausgangssignals der vierten Multiplizierunter Verwendung eines digitalen Bezussignals stufe einen ersten digitalen Wert für das eine (k\\ die enthält: Vorzeichen und einen zweiten für das andere

c) eine Schaltung (23) zur Bildung eines Fehlers!- liefert und

gnals (e),dss in Größe und Vorzeichen der Dif- b) eine fünfte Multiplizierstufe (24), der abhängig

ferenz zwischen dem Ausgangssignal (Si) oder 20 vom Vorzeichen der erste oder zweite Digital-

dem Quadrat des Ausgangssignals der Multipli- wert und eine Konstante zugeführt werden, um

zierstufe und dem digitalen Bezugssignal ent- das digitale Bezugssignal zu erzeugen,
spricht,

d) einen Akkumulator (28, 29), dem das Fehlersi-

gnal zum Erzeugen des Verstärkungsregelsi- 25

gnales zugeführt wird,

e) eine erste Rückkopplungsregelschleife (30, 32, Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltung zur au-25-1,25-2,24), die aufgrund des Vorzeichens des tomatischen Verstärkungsregelung in einem digitalen Ausgangssignals des Akkumulators das Vorzei- Signalprozessor mit einem eingangsseitigen Analog/Dichen des Bczugssignals so modifiziert daß das 30 gital-Umsetzer.

Fehlersignal abwechselnd feste negative und In vielen Fällen hat man bereits analoge Datensignalpositive Warte anninunt weun das Ausgangssi- Verarbeitungsschaltungen durch digitale Datensignalgnal bzw. das Quadra., des Ausgangssignales Verarbeitungsschaltungen ersetzt. In digitalen Verarder Multiplizierstufe für eine vorgegebene Zeit- beitungsanlagen wie auch bei Analogsystemen ist es in spanne auf Null gefallen ist, und 35 vielen Fällen erforderlich, das Signal innerhalb eines

f) eine zweite, mit dem Verstärkungsregelsignal bestimmten Pegelbereiches zu normalisieren. Bei Anagespeiste Rückkopplungsregelschleife zum An- logsystemen wird dies mit Schaltungen für automatische dem der Empfindlichkeit der Rückkopplungs- Verstärkungsregelung erreicht. F i g. I >jnd 2 zeigen daschleife in Abhängigkeit von dem Verstär- bei zwei allgemein übliche Detektorschaliungcn, die unkungsregelsignal. 40 ter Verwendung von digitaler Filter'.cchnik aufgebaut

sind, bei denen eine automatische Verslärkungsrcgc-

2. Digitale Schaltung nach Anspruch 1, dadurch lung notwendig ist Fig. 1 zeigt einen quadratischen Degekennzeichnet daß die Schaltung zur Bildung des tektor für Frequenzumtastung (FSK), wie er normaler-Fehlersignals umfaßt: weise für die Demodulation frequenzumgetasteter Da-

45 tensignale im Bereich bis 1200 Bit/sec und darunter be-

a) eine Addierstufe (23) zur Bildung der algebra- nutzt wird. Fig.2 zeigt einen Detektor, wie er normaischen Summe aus dem Ausgangssignal der !erweise für mit differentieller Pnasensprungmodula tion Multiplizierstufe und dem der Rückkopplungs- (DPSK) modulierte Datensignale im Bereich zwischen regelschleife, 2300 und 2400 Bit/sec benutzt wird.

b) eine zweite Multiplizierstufe (26), der das Aus- 50 Bei beiden Detektorschaltungen für FSK und DPSK gangssignal der Addierstufe und eine zweite schwanken die Signale nach der Gleichrichtung mit dem Konstante (ki) zugeführt wird, um die Größe Quadrat des auf der Eingangsleitung liegenden Signal- und das Vorzeichen des Fehlersignals anzupas- pegels. In der Praxis kann der Eingangssignalpegcl eisen und ein Signal für den Akkumulator zu lie- nen Schwankungsbereich von bis zu 35 db haben, so daß fern, 55 der Schwankungsbereich der Signale nach der Demodii-

c) eine dritte Multiplizierstufe (27), der das Ver- lation bis zu 70 db betragen kann. Viele bereits existicstärkungsregelsignal und das Ausgangssignal rende oder in der Entwicklung befindliche digitale FiI-der zweiten Multiplizierstufe zugeführt wird, terschaltungen sind aus wirtschaftlichen Gründen für um deren Ausgangssignal und die Empfindlich- das zu verarbeitende Signal auf ein aus 16 Bit bcsichenkeit der Rückkopplungsschleife als Funktion 60 des Wort beschränkt. Ein auf diese Weise beschränktes des Verstärkungsregelsignals zu modifizieren, digitales Filter kann jedoch ein Signal mit einer Dyna-

d) einen Akkumulator, der eine Addierstufe (28) mik von bis zu 70 db nicht mit ausreichend großem Sienthält, deren einer Eingang an die dritte Multi- gnal-zu-Störverhältnis verarbeiten, damit die in den plizierstufe angeschlossen ist, F i g. I und 2 schematisch dargestellten Schaltungen zu-

e) eine zwischen seinem Ein- und Ausgang ange- 65 friedenstellend arbeiten können. Eine naheliegende YA-ordnete Verzögerungsstufe (29) zum Akkumu- sung für diese Schwierigkeit besteht darin, die Größe Heren des Ausgangssignals der dritten Multipli- des Wortes für ein Signal und damit auch die Größe des zierstufe. digitalen Filters zur Verarbeitung derartiger Worte zu