DE2712381C3

DE2712381C3 - Demodulator für eine mehrphasig, mehrstufig überlagerungsmodulierte Trägerwelle

Info

Publication number: DE2712381C3
Application number: DE2712381A
Authority: DE
Inventors: Yasuharu Tokio Yoshida
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1976-03-22
Filing date: 1977-03-22
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2712381A1; DE2712381B2; IT1085102B; US4099130A; JPS58698B2; JPS52114256A

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art

Derartige Demodulatoren sind bekannt (siehe F i g. 3 der vorliegenden Anmeldung; ein entsprechender älterer Vorschlag ist in der DE-PS 25 40 836 beschrieben). Derartige Demodulatoren ermöglichen beim Einsatz digitaler Übertragungssysteme eine verbesserte Ausnutzung der Kapazität einer Trägerwelle und damit die Erhöhung der Effektivität der Übertragung.

Bei diesem bekannten Demodulator findet nun die Phasensynchronisation dadurch statt, daß in einem Phasenvergleicher die empfangene überlagerungsmodulierte Trägerwelle mit einer von einem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugten Trägerwelle verglichen wird, die mit dem vom Phasendetektor demodulierten Signal erneut remoduliert werden ist. Das sich ergebende Differenzsignal ist ein Phasenfehlersignal, das dann an den spannungsgesteuerten Oszillator gelangt und dessen Frequenz im Sinne einer Verringerung des Phasenfehlersignals bestimmt.

Nun ist der bekannte Demodulator so aufgebaut, daß in dem Phasendetektor zunächst nur das erste modulierende Signal, mit dem die erste Trägerwelle moduliert worden ist, zurückgewonnen wird. Das zweite modulierende Signal, mit dem die zweite Trägerwelle moduliert worden ist, wird dadurch gewonnen, daß das remodulierte Signal in einer Vektor-Subtraktionsschaltung von dem empfangenen Signal subtrahiert und das Ergebnis dann in einem Phasendemodulator demoduliert wird. Aufgrund dieses Aufbaus ergibt sich also, daß das remodulierte Signal, daß im Phasenvergleicher zur Gewinnung des Phasenfehlersignals eingesetzt wird, lediglich mit dem ersten modulierenden Signal remoduliert ist. Die Phasensynchronisation findet also bezüglich der ersten modulierten Trägerwellenkomponente statt. Da sich jedoch die zweite modulierte Trägerwellenkomponente wie eine Interferenzwelle verhält, ergibt sich, insbesondere bei momentanem Abschalten, die Tendenz, daß die wiedergewonnene Trägerwelle mit Flackern oder Zittern (j'tter) behaftet ist. Das wiederum auch verursacht Veränderungen des Phasenfehlersignals. Aus diesem Grunde wird auch die Qualität bzw. Stabilität des Signals am Ausgang des Demodulators

ganz erheblich beeinträchtigt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Demodulator der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Stabilität des wemodulierten Signals verbessert wird, daß es insbesondere von Zittern (jitter) befreit ist Das beduetet im einzelnen, daß der Demodulator so aufzubauen ist daß ein Einflüsse von Veränderungen des Phasenfehlersignals aufgrund von Interferenzerscheinungen ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst Die Erfindung betrifft ferner merhere vorteilhafte Weiterbildungen.

Die Erfindung geht davon aus, daß die störenden Veränderungen der Phasendifferenz, aus der in dem Phasenvergleichern das Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator abgeleitet wird, für verschiedene Phasendifferenzen der beiden modulierten Wellen zueinander unterschiedlich ist Um diese Veränderungen zu kompensieren, werden — in Abhängigkeit von dieser Phasendifferenz — in einer logischen Verknüpfungsschaltung jeweils unterschiedliche Steuersignale abgeleitet, mit der zumindest ein Phasenmodulator, der zwischen dem Eingang für die empfangene überlagerungsmodulierte Trägerwelle und dem Phasenvergleieher zwischengeschaltet ist so gesteuert wird, daß diese Veränderungen des Phasenfehlersignals wieder ausgeglichen wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht dann vor, daß auch noch mindestens ein Amplitudenmodulator zwischengeschaltet wird, um auch die Amplituden-Veränderungen des Phasenfehlersignals in gleicher Weise Weitere Weiter vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Modulators für ein löstufiges Übertragungssystem mit Überlagerungsmodulation,

F i g. 2 ein Vektordiagramm der zusammengesetzten modulierten Trägerwelle am Ausgang des Modulators nach F ig. 1,

Fig.3 ein Blockschaltbild eines bekannten Demodulators,

F i g. 4 die Wellenformen der Schwebungsschwingungen am Ausgang des Phasenvergleichers im Demodulator nach F i g. 3 für den Fall einer Unterbrechung des Remodulators,

F i g. 5 die Wellenformen am Ausgang des Phasenvergleichers im Demodulator nach F i g. 3, F i g. 6,9 und 11 Ausführungsbeispiele der Erfindung,

F i g. 7 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles eines Analog/Digital- Konverters und einer logischen Verknüpfungsschaltung im Ausführungsbeispiel nach F i g. 6,

F i g. 8 Wellenformen an verschiedenen Stellen des Analog/Digital-Konverters nach F i g. 4,

F i g. 10 Wellenformen am Punkt Hin F i g. 9,

Fig. 12 ein Vektordiagramm zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 11.

Der bekannte Modul-'>: ".ach Fig. 1 für ein 16stufiges Übertragungssystem nach dem Prinzip der Modulationsüberlagerung weist einen Trägerwellen-Oszillator 1, einen ersten 4-Phasen-Phasenmodulator 3, einen zweiten 4-Phasen-Phasenmodulator 3, einen Phasenschieber 4, eine Dämpfungsschaltung 5 und eine Ausgangsklemme 6 auf. Im Phasenmodulator 2 wird die Trägerwelle durch zwei Folgen erster digitaler Signale Su und S12 moduliert und so ein erstes moduliertes Signal bzw. eine erste modulierte Trägerwelle gewonnen. Das daraus abgeleitete demodulierte Signal wird als erstes demoduliertes Signal bezeichnet In gleicher Weise erfolgt im Modulator 3 die Modulation der Trägerwelle mit zwei Folgen zweiter digitaler Signale S21 und S22. Dadurch wird ein zweites moduliertes Signal bzw. eine zweite modulierte Trägerwelle gewonnen. Das daraus abgeleitete demodulierte Signal wird als zweites demoduliertes Signal bezeichnet Der Phasenschieber 4 dient dazu, um die Phasen der ersten und zweiten modulierten Signale zueinander auf einen bestimmten Wert einzustellen. Hier sei angenommen, daß die Einstellung derart erfolgt daß die beiden modulierten Signale miteinander in Phase sind. Die Dämpfungsschaltung 5 ist vorgesehen, um einen Pegelunterschied zwischen den ersten und den zweiten modulierten Signalen auszugleichen bzw. auf einen bestimmten Wert einzustellen. Es sei angenommen, daß der Pegel des ersten modulierten Signals gleich κ und der Pegel des zweiten modulierten Signals gleich β ist. F i g. 2 zeigt für diese Verhältnisse das Vektordiagramm der modulierten Signale an der Ausgangsklemme 6 (Fig. 1). Dabei ist das erste modulierte Signal mit 7,das zweite modulierte Signal mit 8 bezeichnet. Der aus diesen beiden Vektoren kombinierte Vektor ist derjenige des Ausgangssignals an der Ausgangsklemme 6.

Ein bekannter Demodulator zur Demodulation eines derart überlagerungsmodulierten Signals ist in F i g. 3 gezeigt. Er weist einen ersten 4-Phasen-Phasendemodulator 10 auf, der seinerseits durch eine bekannte Phasensynchronisationsschaltung unter Einschluß eines Phasenvergleichs und eines Demodulators gebildet wird und einen Subtrahierer 18 mit einem zweiten 4-Phasen-Phasendemodulator 19, der ähnlich wie der Phasendemodulator 10 aufgebaut ist, auf. Der 4-Phasen-Phasendemodulator 10 bildet die Phasensynchronisationsschaltung und weist einen 4-Phasen-Phasendetektor 11, Diskriminator /Impulsformer-Schaltungen 12 und 13, einen Remodulator 14, einen Phasenvergleicher 15, einen Tiefpaß 16 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 17 auf. Da die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung wohl bekannt ist, genügt es, sie nur kurz zu erläutern: In den Diskriminator/Impulsformer-Schaltungen 12 und 13 wird das erste demodulierte Signal, gebildet durch die Folgen Sn und Sn, getrennt und reproduziert. Daraufhin erhält man das zweite demodulierte Signal wie folgt: Am Eingang des Demodulators wird die modulierte Trägerwelle abgezweigt Das Signal am Ausgang des Remodulators 14 wird nun im Subtrahierer (gebildet durch einen Richtungskoppler) von der am Eingang abgezweigten (zusammengesetzten Gesamt-) Trägerwelle abgezogen. Da das Signal am Ausgang des Remodulators 14 die erste modulierte Trägerwelle ist, enthält das Signal am Ausgang des Substrahierers 18 lediglich das zweite modulierte Signal. Dies wird im 4-Phasen-Phasendeniodulator 19 demoduliert, so dessen Ausgang nun das zweite modulierte Signal, gebildet durch die Folgen S21 und S22, ist.

Am Eingang des 4-Phasen-Phasendemodulators 10 liegt nun die übertragene zusammengesetzte überlageruiigsmodulierte Trägerwelle an. Der Phasendemodulator arbeitet nun als Phasensynchronisationsschaltung für die erste modulierte Wellenkomponente, die durch Demodulation in dem 4-Phasen-Phasendetektor 11 und den beiden Diskriminator/Impulsformerschaltungen 12,

13 sowie nachfolgende Remodulation im Remodulator

14 gewonnen wird. Die zweite modulierte Wellenkomponente wirkt sich dabei jedoch insoweit unerwünscht aus, da sie eine Interferenz verursacht. Dies wird im folgenden anhand der Fig.4 und 5 näher erläutert. Fig.4 zeigt die Schwebungs-Wellenformen am Ausgang des Phasenvergleichers 15 bei Unterbrechung des Remodulators 14, wobei die Abszisse die Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal am Eingang des Phasenvergleichers 15 und dem Signal am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 17 darstellt. Wellenform A stellt den Fall dar, in dem die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten modulierten Wellen gleich n/2 ist; Wellenform B stellt den Fall dar, in dem beide Schwingungen in Phase sind: Wellenform Cstellt den Fall dar, daß beide Schwingungen entgegengesetzte Phase haben; Wellenform D stellt den Fall einer Phasendifferenz ³/2 dar. Es zeigt sich also, daß das Schwebungssignal am Ausgang des Phasenvergleichers

15 einer Fhasenveränderung von 20 log * ⁺' (MAX)

unterliegt, und zwar je nachdem, wie die Phasenbeziehung zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle ist Beginnt man mit dem in F i g. 4 gezeigten Zustand, befindet sich der Remodulator 1 * im Betrieb und erhält man ein 4-Phasen-Phasenfehlersignal am Ausgang des Phasenvergleichers 15, so zeigt Fig.5 die Wellenformen direkt den erwähnten Phasen- und Pegelveränderungen unterworfen sind. Der Punkt S ist dabei phasenstabil.

In der Phasensynchronisationsschaltung 10 wird das Phasenfehlersignal direkt von den Phasen- und Amplitudenveränderungen beeinflußt, die durch das System der Modulati insüberlagerung verursacht werden. Selbst wenn daher die Zitter-Komponenten durch den Tiefpaß

16 unterdrückt werden, enthält das Phasenfehlersignal (Signal am Ausgang des Phasenvergleichers 15) einen hohen Anteil an Zitter-Komponenten und macht es unmöglich, einen Bezugsträger mit besonders gutem Träger/Rausch-Verhältnis zu gewinnen.

Die Erfindung sieht nun eine Phasensynchronisationsschaltung vor, die diesen Nachteil nicht aufweist, bei der vielmehr die Komponenten im Phasenfehlersignal, die dadurch eine Phasenveränderung oder einer Amplitudenveränderung verursacht werden, ausreichend kompensiert sind.

Fig.6 zeigt das erste Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Phasensynchronisationsschaltung ist ein Demodulator für die überlagerangsmodulierte Trägerwelle. Die Phasensynchronisationsschaltung weist einen Analog/Digital-Konverter 21, eine logische Verknüpfungsschaltung 22, einen ersten Phasenmodulator 23, einen zweiten Phasenmodulator 24, einen ersten Amplitudenmodulator 25 und einen zweiten Amplitudenmodulator 26 auf. Die mit 11 und 14 bis 17 bezeichneten Bauelemente sind dieselben wie in F i g. 3. Der erste Phasenmodulator 23 erteilt der abgezweigten überlagerungsmodulierten Trägerwelle am Eingang eine Phasenverschiebung von + tan -' - und wird von

einem Treibersignal Gi betätigt, das von der logischen Verknüpfungsschaltung 22 abgegeben wird, wenn die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich ³/2jr ist Dadurch wird das Phasenfehlersignal D' in F i g. 5 in Phasenübereinstimmung mit dem Phasenfehlersignal C gebracht Der zweite Phasenmodulator 24 erteilt der abgezweigten überlagerungsmodulierten Trägerwelle

eine Phasenverschiebung von —tan-' — und wird durch

ein Treibersignal G₂ betätigt, wenn die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich π/2 ist Dadurch wird das Phasenfehlersignal A' nach Fig.5 in Phasenübereinstimmung mit dem Phasenfehlersignal C gebracht Der erste Amplitudenmodulator erteilt der abgezweigten überlagerungsmodulierten Trägerwelle eine Dämpfung von 20 log ί¹*² + ff² dB, und wird von einem Treibersi-

x-P

gnal Ci betätigt, wenn die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich π/2 oder ³/2π ist Durch diese Operation werden die Amplitudenwerte der Phasenfehlersignale A' und D' in F i g. 5 in Übereinstimmung mit denjenigen des Phasenfehlersignals C" gebracht Der zweite Amplitudenmodulator 26 erteilt schließlich eine Dämpfung von log * ⁺ ^ dB und wird von einem Treibersignal

Gi, betätigt, wenn die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich Null ist Dadurch wird der Amplitudenwert des Phasenfehlersignals B' in Fig.5 in Übereinstimmung mit denjenigen des Phasenfehlersignals C gebracht.

Infolge dieser Operationen stimmen alle Phasenfehlersignale A' bis D' in Fig.5 hinsichtlich ihrer Phasenwerte und ihrer Amplitudenwerte miteinander überein, so daß die Amplitudenveränderung und die Phasenveränderung, die durch diese Überlagerungsmodulation ausgelöst wird, kompensiert werden können. Die Treibersignale G₂ bis G₄ werden von dem Analog/Digital-Konverter 21 und der logischen Verknüpfungsschaltung 22 erzeugt

F i g. 7 zeigt den Aufbau des Analog/Digital-Konverters 21 und der logischen Verknüpfungsschaltung 22. Der Analog/Digital-Konverter 21 dient zur Reproduktion der demodulierten Signale, d.h. der ersten demodulierten Signale und der zweiten demodulierten Signale aus dem überlagerungsdemodulierten Signal, das durch den 4-Phasen-Phasendemodulator 11 aus der überlagerungsmodulierten übertragenen Trägerwelle abgeleitet worden ist Der Analog/Digital-Konverter 21

besteht aus Vollweg-Gleichrichtern 30,31, Diskriminator-Impulsformer-Schaltungen 32 bis 35 und Exklusiv-ODER-Gliedern 36 und 37. Die Funktionsweise dieses Analog/Digital-Konverters 21 wird unter Bezugnahme auf Fig.8 erläutert Das Signal am Ausgang des

4-Phasen-Detektors 11 nach Fig.6 ist derart demoduliert daß das zweite modulierte Signal dem ersten modulierten Signal überlagert ist. Es ist daher ein 4stufiges demoduliertes Signal, d.h. es weist 4 verschiedene Pegel auf. Nimmt man an, daß dieses

demodulierte Signal auf Kanal CH\ die Wellenform (1) nach F i g. 8 hat, so entsteht es durch Überlagerung der Wellenform (3) und der Wellenform (2). Zur Demodulation ist es daher lediglich notwendig, beide Signale durch geeignete Maßnahmen voneinander zu trennen. Man erhält zunächst Wellenform (4) dadurch, daß man Wellenform (1) bezüglich eines Spannungspegels 0 in einer Diskriminator/Impulsformer-Schaltung 32 einer Diskriminierung unterwirft Man erhält Wellenform (4). Säe koinzidiert mit Wellenform (2) und ergibt somit das erste demodulierte Signal Sn. Unterwirft man die Wellenform (1) einer Vollweggleichrichtung im VoIlweg-Gleichrichter 30, erhält man Wellenform (5). Unterwirft man sie bezüglich eines Spannungspegels L

in einer Diskriminator/Impulsformer-Schaltung 33 einer Diskriminierung, erhält man Wellenform (6). Diese Wellenform (6) enthält zwar eine Komponente, die ein zweites demoduliertes Signal darstellt, ihre Polarität ist jedoch umgekehrt, wenn das erste demodulierte Signal negativ bzw. O-Pegel ist. Daher kann man durch eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Wellenform (6) und (4) die Wellenform (7) als komplementären Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 36 erhalten. Wellenform (7) koinzidiert mit Wellenform (3) und ergibt das zweite demodulierte Signal S₂). Auf diese Weise hat man ein erstes demoduliertes und ein zweites demoduliertes Signal Sn bzw. S21 erhalten. Für das Signal auf Kanal CH2 werden dieselben Operationen vorgenommen. Man erhält also insgesamt die ersten demodulierten Signale 5n und 6Ί2 und die zweiten demodulierten Signale Szi und S22·

In der logischen Verknüpfungsschaltung nach Fi g. 7 wird die Phasenbeziehung zwischen dem ersten modulierten Signal und dem zweiten modulierten Signal auf der Basis der demodulierten Signale Su, S12, S21 ^un^ S22 festgestellt. Die logische Verknüpfungsschaltung 22 besteht aus Exklusiv-ODER-Gliedern 40 bis 44 und UND-Verknüpfungs-Gliedern 45 bis 48. Zur Erläuterung sei festgehalten, daß zwischen der Phase der ersten modulierten Welle und den Signalen Sn, S12 bzw. zwischen der Phase der zweiten modulierten Welle und den Signalen S21, S22 die in Tabelle Ia angegebenen Beziehungen bestehen.

Verwendet man also die Phasenbeziehungen gemäß Tabelle Ia, dann kann man die Phasenbeziehungen zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten moduliertLn Welle bestimmen. Tabelle Ib zeigt die Beziehungen zwischen den Signalen Sn, S12 und S21, S22 in dem Fall, daß die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich Null ist. Die Tabelle Ic zeigt dieselbe Beziehung in dem Fall, daß die Phasendifferenz gleich π ist. Tabelle Id für den Fall der Phasendifferenz π/2 und Tabelle Ie für den Fall der Phasendifferenz von Vot. Gemäß den Bedingungen nach Tabelle Ib bis Ie ist die logische Verknüpfungsschaltung 22 aufgebaut: Die Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Signale Sn und S21 erhält man in dem Exklusiv-ODER-Glied 40. Die Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Signale S12 und S22 erhält man im Exklusiv-ODER-Glied 41.

Tabelle I

1. mod. Welle
Sn S12

2. mod. Welle
S21 S22

0 0

b(0) c (π)

Sn S12 S2J S22 Sn

S21 S22

	b(0)	S₂i	S₂₂	c(n)	S₁₂	S₂.	S₂₂
	Sn S.2	1	1	Sn	1	0	0
3	1 1	I	0	1	0	0	1
4	1 0			1	")
	-if)	S₂I	S₂₂	⁶(t	Si₂	S₂.	S₂₂
	S.I S\|2		Sn

0
1
i
0

1 0

0 I

0 1

1	0	0	0	0	0	0	1	1
2	0	1	0	1	0	1	1	0

Wenn man ferner die komplementären Ausgangssignale der Exklusiv-ODER-Glieder 40 und 41 in einem weiteren Exklusiv-ODER-Glied 44 miteinander verknüpft, so erhält man das Signal Gz, das eine Phasendifferenz von π/2 oder ³/2π darstellt. Durch Bildung des logischen Produktes der komplementären Ausgänge der Exklusiv-ODER-Glieder 40 und 41 in einem UND-Glied 46 erhält man das Signal Ca für Phasengleichheit. Im Exklusiv-ODER-Glied 42 erfolgt eine Verknüpfung der Signale S12 und S21, in dem Exklusiv-ODER-Glied 43 eine Verknüpfung der Signale Sn und S22· Bildet man nun im UND-Glied 47 das logische Produkt des Ausgangs des Exklusiv-ODER-Glieds 42 und des komplementären Ausgangs des Exklusiv-ODER-Glieds 43, dann erhält man Signal Gi für eine Phasendifferenz von ^ζίιπ. Ferner ergibt das logische Produkt des komplementären Ausgangs des Exklusiv-ODER-Glieds 42 und des Ausgangs des Exklusiv-ODER-Glieds 43 in einem UND-Glied 48 das Signal G₂ für eine Phasendifferenz π/2. Eine Verknüpfung der Ausgänge der Exklusiv-ODER-Glieder 40 und 41 im UND-Glied 45 ergibt das Signal Gs für eine Phasendifferenz π. Auf diese Weise werden die Signale Gi bis G5 erzeugt.

Werden die Phasenmodulatoren 23 und 24 sowie ferner die Amplitudenmodulatoren 25 und 26 durch die derart abgeleiteten Signale G\ bis G* angetrieben, so kann man die Phasen- und Amplitudenvariationen, die im Phasenfehlersignal sich als Folge der oben beschriebenen Überlagerungsmoduk tion darstellen, kompensieren. Bezüglich des Signals G5 wird die Beschreibung weiter unten gegeben werden.

F i g. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine PhäseriSyTiehrönisäiiüiiSSchäliung im Basisband. Es weist Vollweggleichrichter 50 bis 55, Phasenschieber 56 bis 59, Subtrahierer 60 bis 62, Analogschalter 63 bis 65 und 68, einen Addierer 66, ein Exklusiv-ODER-Glied 67 und einen Amplitudenmodulator 69 auf. Die gesamte in Fig.7 dargestellte Schaltung ist in Fig.9 mit 70 bezeichnet Die Bauteile 11,16 und 17 sind dieselben wie in Fig.6. Die seither bekannten Phasensynchronisationsschaltungen bestehen aus den Bauteilen 11, 16,17, 50,51,60,67 und 68. Eine derartige bekannte Schaltung ist z. B. in dem am 28. September 1976 ausgegebenen US-Patent 39 83 499 beschrieben. Bei dieser bekannten Phasen-Synchronisationsschaltung ergibt sich ein Phasenfehlersignal nach Fig. 10 für die überlagerungsmodulierte Welle, das sowohl einer Phasenveränderung als auch einer Amplitudenveränderung, ähnlich wie nach Fi g. 5, unterliegt Eine Schaltung nach F i g. 9 kann nun

dazu verwendet werden, diese Veränderungen zu kompensieren. Die Schaltung nach Fig.9 ist derart aufgebaut, daß ein Signal am Punkt K gegenüber einem

Signal am Punkt/um den Betrag +tan-¹ _λ und daß ein Signal am Punkt Mgegenüber einem Signal am Punkt / um den Betrag —tan-¹ - verschoben werden kann.

Wenn die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich n/2 ist, wird das Signal am Punkt / durch den Analogschalter 63 bei Auftreten eines invertierten Signals Ga für das Signal Ga abgeschaltet während ein Signal am Punkt M durch den Analogschalter 65 bei Auftreten des Signals G₂ eingeschatlet wird. Dadurch wird das Phasenfehlersignal Λ "in Fig. 10 in Phasenkoinzidenz mit dem Phasenfehlersignal C" gebracht. Ist jedoch die Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten modulierten Welle gleich Vttc, so wird das Signal am Punkt /bei Auftreten des invertierten Signals Ga für das Signal Ga abgeschaltet, während das Ausgangssignal am Punkt K bei Auftreten von G\ eingeschaltet wird. Dadurch wird das Phasenfehlersignal D"in F i g. 10 in Koinzidenz mit dem Phasenfehlersignal C" gebracht. In anderen Worten: Wird das Ausgangssignal am Punkt / ausgewählt, wenn die Phasendifferenz 0 oder π/2 ist und wird das Ausgangssignal am Punkt M ausgewählt, wenn die Phasendifferenz V-m ist und addiert man diese Signale in einem Addierer 66 und verwendet das Summensignal als Phasenfehlersignal (ein doppelt frequenzmultipliziertes Signal), dann stimmen alle Phasenfehlersignale (4fach frequenzmultiplizierte Signale) am Punkt H in ihrer Phasenlage mit dem Phasenfehlersignal C" in Fig. 10 überein. Das ergibt eine Kompensation der Phasenveränderung.

Die Kompensation einer Amplitudenveränderung ergibt sich wie folgt: Ist die Phasendifferenz gleich Null, dann wird der Amplitudenmodulator 69 von dem Treibersignal G₃ betätigt. Er bewirkt dann eine Dämpfung von 20 log _χ _'. . Dadurch wird der

Amplitudenwert des Phasenfehlersignals B"in Fig. 10 in Phasenkoinzidenz mit dem Phasenfehlersignal C" gebracht. Werden ferner die Ausgangssignale an den Punkten K und M so eingestellt, daß der Amplitudenwert des Phasenfehlersignals am Punkt H, verursacht durch die Ausgangssignale an den Punkten K und Λ-/, mit dem Amplitudenwert des Phasenfehlersignals C" in F i g. 10 übereinstimmt, denn stimmen auch die Amplitu denwerteder Phasenfehlersignale /4"und D"in Fig. 10 mil dem Ampiitudenwert des Phasenfehiersignais C" überein. Auf diese Art und Weise wird die Amplitudenänderung kompensiert.

Als nächstes wird eine Schaltung zur Verschiebung der Phase des Ausgangssignals am Punkt Kum +tan-' dann
1

kann man, da cos(Θ +tan-¹ - ) gleich

for + (l¹ (^{a cos} θ — β sin θ) ist, eine derartige Phasenver-Schiebung dadurch herstellen, daß man die Signale auf Kanal CH₂ und CH\ im Verhältnis β:« voneinander

Da ferner sin (Θ +tan-'- ) gleich

subtrahiert
1

JS 0) ist, kann man auch die

I -- ■ C

Signale auf CH\ und CH₂ im Verhältnis β : oc addieren. In den Phasenschiebern 58 und 59 werden dieselben Operationen durchgeführt
Wie oben beschrieben, kann die Phasen- und Amplitudenveränderung, die durch die Überlagerungsmodulation verursacht ist, selbst im Ausführungsbeispiei nach F i g. 9 im Basisband-Bereich kompensiert werden. Die Kompensation der Phasenveränderung erfolgt bei einer PhasensynchronisationsschaUung im Basisbandbereich mit Hilfe arithmetischer Verknüpfungsglieder und analoger Schalter, hingegen im Trägerfrequenzbereich mit Phasenmodulatoren.

Die Ausführungsbeispiele nach den F i g. 6 und 9 erreichen eine vollständige Kompensation der durch Veränderungen hervorgerufenen Phasen- und Amplitudenkomponenten im Phasenfehlersignal. Da das Zittern (jitter) eines Phasenfehlersignals sehr viel stärker von der Phasenveränderungskomponente als von der Amplitudenveränderungskomponente beeinflußt wird, kann man dieses Zittern selbst dann bereits auf einen ausreichend niedrigen Wert reduzieren, wenn man die Amplitudenmodulatoren 25, 26 und 69 wegläßt. Daher ist ein Amplitudenmodulator nicht unbedingt notwendig.

Die Phasenveränderung, das Phasenfehlersignal, tritt auf, wenn die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten modulierten Wellen gleich π/2 oder Vist ist. In den Ausführungsbeispielen nach den Fig.6 und 9 wird dann eine Phasenkompensation erzielt. Es gibt jedoch noch eine andere Lösungsmöglichkeit, bei der die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle 0 oder π ist und als Phasenfehlersignal eingesetzt wird.

F i g. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar bei einem System zur reversiblen Modulation (Remodulation), das einen 4-Phasen-Remodulator80,einen Vektorsubtrahierer81,einen4-Pl asen-Modulator 82 und ferner eine logische Verknüpfungsschaltung 83 aufweist Die Funktionsweise ist folgende: Die vom Remodulator 80 rückgewonnene Trägerwelle ist in Fig. 12 dargestellt Der Vektor POstellt den Fall dar, in dem die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle gleich 7tl2 ist Der Winkel < QPR ist wie oben erläutert, tan-¹ '' . Gleichermaßen ergibt sich im Falle einer

gegenüber dem Ausgangssignal am Punkt / erläutert Phasendifferenz von Vi die Trägerwelle als der Vektor

Diese Phasenverschiebung erfolgt mit Hilfe der Phasenschieber 56 und 57. Die Ausgangssignale auf den &o Kanälen CHi und CH₂ des 4-Phasen-Phasendetektors 11 sind orthogonal zueinander, so daß durch Veränderung der Amplituden und entsprechende Addition bzw. Substraktion beliebige Phasenbeziehungen hergestellt werden können. Wünscht man z.B. eine Phasendiffe-

renz von + tan-' und stellt man die Signale auf Kanal CHi durch cos θ und auf Kanal CH₂ durch sin Θ dar, PS bei einem Winkel <ΛΡ5νοη tan-¹ \ . Der Vektor

R What eine Phasendifferenz von n, der Vektor PVeine Phasendifferenz 0. Der Ausgangsvektor des 4-Phasen-Modulator? 82 wird in Abhängigkeit des Vektors am Ausgang des Remodulators 18 gemäß den in Tabelle Ha dargestellten Zusammenhängen gesteuert Erfolgt dann im Subtrahierer 81 eine Subtratkion dieser Vektoren, dann erhält man als Ausgang des Subtrahierers 81 er
konstantes Ausgangssignal, das durch den Vektor Pi
dargestellt ist Die Steuersignale X und Y für den

4-Phasen-Modulator 82 müssen nur den in Tabelle Hb angegebenen Bedingungen genügen. Die Schaltung 82 kann eine Gray-Schaltung sein. Daher kann man die Steuersignale X und Y als Ausgang der Schaltung 83 dadurch ableiten, daß man die Signale Gi, Gi und Gs, die

Tabelle II

von der logischen Verknüpfungsschaltung 22 abgegeben werden, in der dargestellten Weise mit ODER-Gliedern 84 und 85 miteinander verknüpft Man kann auch die Schaltung 83 als die logische Verknüpfungsschaltung 22 miteinbezogen betrachten.

Zustand a

Phasen- Vektor am

difTerenz zwi- Ausgang
sehen 1. und 2. von 80
modulierter
Welle

Vektor am Ausgang von 82

Modulationsphase in 82

Mod.-Phase

0
π
2

PV PO PW PS*

RV RO RW ~RS

Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, ist es notwendig, die Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle, wie auch immer, zu wissen bzw. zu ermitteln. Daher ist ein logisches Netzwerk zur Bestimmung der Phasendifferenz zwischen der ersten modulierten Welle und der zweiten modulierten Welle vorzusehen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele eignen sich für Fälle, in denen die durch Modulationsüberlagerung entstandene Welle zusammengesetzt ist aus einer ersten modulierten Welle mit 4-Phasen und einer zweiten modulierten Welle mit 4-Phasen. Die vorliegende

0	/7	0	π	0	0
π		Π		0	1
2	2
π	π	1	1
3	3
		1	0
2	2

Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Fälle beschränkt, sondern ist ganz allgemein für den Fall mehrerer verschiedener Phasenzustände bzw. -lagen anwendbar.

Die Ausführungsbeispiele sehen auch Mittel zur Demodulation des zweiten modulierten Signals vor. Werden diese Mittel zur Demodulation verwendet, dann Demodulatoren für die zweite modulierte Welle, wie beim Stande der Technik (vgl. Demodulator 19 nach Fig.3) nicht mehr notwendig. Damit ergibt sich der Vorteil, daß die Anzahl der einzelnen Bauteile reduziert werden kann.

Hierzu 7 BhUt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Demodulator für eine mehrphasig, mehrstufig uberlagerungsmodulierte Trägerwelle, die durch Kombination einer ersten modulierten Trägerwelle mit einer mit dieser synchronisierten zweiten modulierten Trägerwelle gebildet wird, mit einem Phasendetektor, an den der Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators gelangt, der von einem Phasenfehlersignal gesteuert wird, das dadurch gewonnen wird, daß in einem Phasenvergleicher die empfangene überlagerungsmodulierte Trägerwelle mit einem Signal verglichen wird, das in einem Remodulator durch Modulation der von dem Oszillator abgegebenen Frequenz mit dem im Phasendetektor abgeleiteten Signal gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Veränderungen des Phasenfehlersignals die empfangene überlagerungsmodulierte Trägerwelle dem Phasenvergleicher (15) unter Zwischenschaltung zumindest eines Phasenmodulators (23, 24) zugeführt wird und daß die darin erfolgende Phasenmodulation der überlagerungsmodulierten Welle mit Signalen (Gi, G2) am Ausgang einer logischen Verknüpfungsschaltung (22) erfolgt, die aus den demodulierten Signalen (Sn, Sn, $21, S22) abgeleitet sind und die in den Phasenmodulator (23, 24) erfolgende Phasenmodulation in Abhängigkeit der Phasendifferenz der Trägerwellen zueinander einstellen.

2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene übertragungsmodulierte Trägerwelle dem Phasenvergleicher (15) ferner unter Zwischenschaltung zumindest eines Amplitudenmodulators (25, 26) zugeführt wird, und daß die darin erfolgende Amplitudenmodulation mit Signalen (Gx, Gn) am Aasgang der logischen Verknüpfungsschaltung (22) erfolgt, die ebenfalls aus den demodulierten Signalen (Sn, Sn, S21. S22) abgeleitet sind und die Amplitudenmodulation in Abhängigkeit der Amplitudendifferenz der Trägerwellen einstellen.

3. Demodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasendetektor (11) ein erster Diskriminator (32, 34) zur Ableitung des ersten Modulationssignals (Sw, Sn), mit dem die erste Trägerwelle moduliert ist, nachgeschaltet ist, daß dem Phasendetektor ferner zur Ableitung des zweiten Modulationssignals (£21, S22), mit dem die zweite Trägerwelle moduliert ist, ein Vollweg-Gleichrichter (30,31) und ein zweiter Diskriminator (33, 35) nachgeschaltet ist, in dem eine Diskriminierung in bezug auf einen bestimmten Pegel (L) erfolgt, und daß ferner in Exklusiv-ODER-Verknüpfungsgliedern (36, 37) die Ausgänge der Diskriminatoren (32,34; 33,35) miteinander verknüpft sind.

4. Demodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Phasenschieber (56—59) und zweite Vollweg-Gleichrichter (50, 51) vorgese- &o hen sind, an die je die im Phasendetektor (11) auf der empfangenen überlagerungsmodulierten Welle abgeleitete Signale (CWi, CH₂) gelangen, daß ferner dritte Vollweg-Gleichrichter (52-55) den Phasenschiebern nachgeschaltet sind, und daß Addierer -i (60—68) die von den von der logischen Verknüpfungsschaltung (22) abgegebenen Signalen gesteuert werden, aus den Signalen am Ausgang der zweiten und dritten Vollweg-Gleichrichter das Phasenfehlersignal bilden.

5. Demodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenfehlersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator (17) über einen den Addierern (60—68) nachgeschalteten Amplitudenmodulator (69) zugeführt wird, der ebenfalls von einem Signal (Gj) am Ausgang der logischen Verknüpfungsschaltung (22) gesteuert wird.

6. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Remodulator (80) ein Vektorsubtrahierer (81) nachgeschaltet ist, der das Signal am Ausgang des Remodulators vom Signal am Ausgang eines Phasenmodulators (82) subtrahiert, der das Signal am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (17) mit Signalen (X, Y) moduliert, die von Signalen (Gi, G2, Gs) am Ausgang der logischen Verknüpfungsschaltung (22) in einer weiteren Verknüpfungsschaltung (83) abgeleitet sind, und daß das Differenzsignai dem Phasenvergleicher (15) zugeführt wird.