DE2738648C3 - Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale - Google Patents
Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale SignaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale, bestehend
aus einem Signalregenerator und einem für die Taktversorgung des Signalregenerators erforderlichen
Taktregenerator, bei der der Taktregenerator einen in seiner Frequenz über eine Phasenregelschleife gesteuerten
Taktoszülator aufweist und bei der die Phasenregelschleife für den Phasenvergleich zwischen
dem zu regenerierenden Signal und der Schwingung des Taktoszillators einen Phasendiskriminator enthält, dessen
Ausgang über eine umschaltbare Filteranordnung mit dem Steuereingang des Taktoszillators in Verbindung
steht
Bei der Regeneration pulsförmiger Signale, insbesondere
digitaler Daten, wirkt sich die vom Taktregenerator für seine Synchronisation erforderliche Zeit oft
störend auf die Organisation des Übertragungssystems aus, in dem solche Regeneratoren zur Anwendung
kommen. Normalerweise liegen diese als Totzeiten zu bezeichnenden Synrhronisierzeiten in der Größenordnung
von einigen hundert Perioden der Pulsfolgefrequenz des Signals bzw. einiger hundert Signalbit, die zu
Beginn jeder Übertragung auftreten, bis der Einschwingvorgang im Frequenz- und Phasenregelkreis
des Taktregenerators abgeklungen ist und das Signal richtig empfangen werden kann. Die Dauer des
Einschwingvorganges wird durch die Bandbreite der Phasenregelschleife bestimmt. Diese Bandbreite muß,
sollen kurze Synchronisierzeiten ermöglicht werden, beim Synchronisieren möglichst groß sein. Im synchronisierten
Zustand ist von der Phasenregelschleife dagegen zu verlangen, daß ihre Bandbreite ausreichend
klein ist, um jitterfreie regenerierte Signale am Ausgang der Regeneratorschaltung zu erhalten.
Durch die Zeitschrift Electronics, Jan. 9, 1975, Seilen 116 und 117 ist ein spannungsgesteuerter Oszillator mit
einer Phasenregelschleife bekannt, die zwei Filter aufweist, und zwar ein breitbandiges Filter und ein
schmalbandiges Filter, die wahlweise über einen Umschalter in der Phasenregelschleife wirksam sind.
Zur Erzielung einer schnellen Synchronisation ist dabei das breitbandige Filter in die Phasenregelschleife
einbezogen, während im synchronisierten Zustand das schmalbandige Filter zum Einsatz kommt. Durch die
genannte Literaturstelle ist es auch bekannt, die Filter langsam über ein Koppelnetzwerk mit einem veränderbaren
Widerstand umzuschalten.
Diese bekannte Phasenregelschleife für einen spannungsgesteuerten Oszillator ermöglicht zwar kürzere
Synchronisierzeiten als dies ohne die Umschaltvorrichtung möglich wäre, stellt jedoch keine optimale Lösung
für eine schnelle Synchronisierung dar, weil der Bandbreitenunterschied zwischen dem schmalbandigen
und dem breitbandigen Filter einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten darf, soll bei Umschalten
vom breitbandigen Filter auf das schmalbandige Filter mit Sicherheit gewährleistet sein, daß die Synchronisation
nicht wieder verloren gehen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Schaltung zur Regeneration pulsförmiger Signale der
einleitend genannten Art eine Taktregeneratorschaltung anzugeben, die bei geringem technischen Aufwand
eine an das zu übertragende Signal optimal angepaßte schnelle Synchronisation ermöglicht.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale,
bestehend aus einem Signalregenerator und einem für die Taktversorgung des Signalregenerators erforderlichen
Taktregenerator, bei der der Taktregenerator einen in seiner Frequenz über eine Phasenregelschleife
gesteuerten Taktoszillator aufweist und bei der die Phasenregelschleife für den Phasenvergleich zwischen
dem zu regenerierenden Signal und der Schwingung des Taktosziüators einen Phasendiskriminator enthält, dessen
Ausgang über eine umschaltbare Filteranordnung mit dem Steuereingang des Taktoszillators in Verbindung
steht, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der steuerbare Taktoszillator wenigstens aus einem
Festfrequenzoszillator und einem ihm nachgsschalteten steuerbaren adaptiven Phasenschieber besteht, dessen
Stelleingang den Steuereingang für den Taktoszillator darstellt, daß ferner dieser Stelleingang über einen
Umschalter zur Durchführung einer Synchronisation unmittelbar mit dem Ausgang des Phasendiskriminators
und zur Aufrechterhaltung einer Synchronisation mit dem Ausgang der Filteranordnung verbunden ist und
daß der adaptive Phasenschieber einen Steuersignalausgang für die Betätigung des Umschalters aufweist
An sich ist es durch die DE-OS 23 54 103 bekannt, auf
der Empfangsseite eines Datenempfängers zur Regelung der Phasenlage des lokalen Taktgenerators als
steuerbaren Taktgenerator einen Festfrequenzoszillator
mit nachgeschaltelen Frequenzteilern vorzusehen, von denen ein Frequenzteiler zur Phasenregelung durch
Hinzufügen oder Unterdrücken von Impulsflanken steuerbar ausgeführt ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine optimal angepaßte schnelle Synchronisation bei einem
mit einer Phasenregelschleife arbeitenden spannungsgesteuerten Oszillator sich grundsätzlich dadurch
.herbeiführen läßt, daß im Phasenregelkreis eine größere
Anzahl von Filtern unterschiedlicher Bandbreite vorgesehen werden, die nacheinander im Zuge einer
durchzuführenden Synchronisation, ausgehend vom Filter mit der größten Bandbreite bis hin zum Filter mit
der kleinsten Bandbreite, nacheinander in der Phasenregelschleife wirksam werden. Die vorliegende Erfindung
vermeidet jedoch diesen außerordentlich großen Aufwand an Filtermitteln in einfacher und vorteilhafter
Weise mit Hilfe eines adaptiven Phasenschiebers, der bei Durchführung einer Synchronisation unmittelbar
mit dem Ausgang des Phasendiskriminators verbunden ist und dessen Phasenkorrekturschritte in Richtung
einer Annäherung an den Synchronisationspunkt bis zu einer kleinsten Schrittlänge abnehmen. Mit Erreichen
dieses kleinsten Korrekturschrittes ist dann der Synchronisationszustand angezeigt, so daß dann die
Umschaltung auf die schmalbandige Filteranordnung erfolgen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Filteranordnung ein rückstellbarer
Integrator mit ausgangsseitiger Schwellwertschaltung, dessen Rückstelleingang über ein Zeitverzögerungsglied
mit dem Stelleingang des adaptiven Phasenschiebers in Verbindung steht.
Für viele Anwendungsfälle ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der steuerbare Taktoszillator im Anschluß an
den steuerbaren adaptiven Phasenschieber noch einen Frequenzteiler aufweist Auf diese Weise ist es nämlich
möglich, ohne besonderen Aufwand den adaptiven Phasenschieber zu realisieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verkleinert der adaptive Phasenschieber bei Durchführung
eines Synchronisiervorganges, ausgehend von einem maximalen Phasenkorrekturschritt in der durch
das Vorzeichen des Stellsignals am Ausgang des Phasendiskriminators angegebenen Richtung, die
Schrittgröße bei den Foigeschritten jeweils dann, wenn ein Wechsel des Vorzeichens in den aufeinanderfolgenden
Stellsignalen auftritt, solange, bis der Phasenschieber seine minimale Schrittlänge erreicht hat Hierzu
weist die Steuerschaltung des adaptiven Phasenschiebers einen mit einem Vorzeichendetektor zusammenarbeitenden
Paritätsvergleicher auf, über dessen Ausgang der Phasenschrittlängengeber für die Einstellung der
Größe der Phasenkorrekturschritte des Phasenschiebersgesteuertist
Zweckmäßig weist der Variationsbereich für die wirksame Schleifenbandbreite bei der Durchführung
einer Synchronisation einen Wert auf, der gleich oder größer 104 :1 beträgt
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden
noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
F i g. 1 das Blockschaltbild eines mit einem Signalregenerator zusammenarbeitenden Taktregenerators in
einer Schaltung zur Regeneration pulsförmiger Signale nach der Erfindung,
Fig.2 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
eines adaptiven Phasenschiebers nach Fi g. 1. Die Regeneratorschaltung nach F i g. 1 besteht aus
dem im Zuge des Signalwegs angeordneten Signalregenerator SR und einem mit ihm zusammenarbeitenden
Taktregenei ator TR. Der Signalregenerator SR besteht
dabei im wesentlichen aus einem eingangsseitigen Tiefpaß TP, einem sich daran anschließenden Entschei-
J0 der E, dessen Ausgangssignal dem eigentlichen Regene-.
rator R zugeführt wird, der seinerseits vom Ausgangssignal des Taktregenerators 77? gesteuert wird.
Der Taktregenerator TR besteht aus einem frequenzgesteuerten
Taktoszillator, der sich wiederum aus dem
jr, Festfrequenzgenerator C, dem ihm nachgeschalteten
adaptiven Phasenschieber AP und dem Frequenzteiler FT zusammensetzt. Der den Ausgang des gesteuerten
Taktoszillators darstellende Ausgang des Frequenzteilers FTist mit dem einen Eingang des Phasendiskriminators
PD verbunden, dessen anderem Ausgang das ankommende zu regenerierende Signal s/^zugeführt ist.
Der adaptive Phasenschieber AFweist fünf Anschlüsse auf und zwar den Eingang 1 für den Festfrequenzgenerator
C, den Stelleingang 2, den Steuerausgang 3,
4-, den Starteingang 4 und den Ausgang 5. Der Stelleingang
2 ist über den Umschalter U mit dem Ausgang des Phasendiskriminators PD entweder unter Zwischenschaltung
des Filters F— dargestellte Schaltstellung — oder aber unmittelbar verbunden. Die Schaltstellung des
so Umschalters U wird über den Steuerausgang 3 des
adaptiven Phasenschiebers gesteuert.
Bei Durchführung eines Synchronisiervorgangs erhält der adaptive Phasenschieber APüber den Starteingang
4 ein Startsignal. Dieses Startsignal bewirkt, daß der adaptive Phasenschieber AP über den Steuerausgang 3
den Umschalter U in die in unterbrochener Linie dargestellte Schaltstellung bringt, in der der Stelleingang
2 des adaptiven Phasenschiebers AP unmittelbar mit dem Ausgang des Phasendiskriminators PD
bo verbunden ist. Die Begrenzung der Synchronisiergeschwindigkeit
durch das Filter Firn Phasenregelkreis ist damit ausgeschaltet. Der adaptive Phasenschieber AP
steuert nur in Abhängigkeit der vom Ausgang des Phas^ndiskriminators PD abgegebenen Stellsignale,
hi anfangend von großen Phasenkorrekturschritten zu
immer kleiner werdenden Phasenkorrekturschritten die Frequenz des taktgesteuerten Oszillators in Richtung
auf den Synchronisierpunkt mit dem ankommenden
Signal sig, um dann, wenn er bei dem kleinsten
Phasenkorrekturschritt angelangt ist, wiederum über einen Steuerbefehl am Steuerausgang 3 den Umschalter
Uin die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung rückumzuschalten.
Nunmehr ist in die Phasenregelschleife das Filter F eingeschaltet, das eine für die jitterfreien
regenerierten pulsförmigen Signale am Ausgang des Signalregenerators SR ausreichend kleine Bandbreite
aufweist.
In der Regel stellt das Filter Feinen Tiefpaß dar. Ein solcher Tiefpaß kann ein rückstellbarer Integrator mit
einer ausgangsseitigen Schwellwertschaltung sein. In diesem Fall muß das so gestaltete Filter F jeweils bei
Abgabe eines Stellsignals einen zeitverzögerten Rückstellimpuls für den Integrator erhalten. In F i g. 1 ist dies
durch das in unterbrochener Linie dargestellte Zeitverzögerungsglied τ angedeutet, das eingangsseitig mit
dem Stelleingang 2 des adaptiven Phasenschiebers AP und ausgangsseitig mit einem nicht näher bezeichneten
Rückstelleingang des Filters F verbunden ist.
Das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild des adaptiven Phasenschiebers AP nach Fig. 1 weist
eine Laufzeitkette LK mit vielen Abgriffen auf, die mit einem Multiplexer MX verbunden sind. Der Laufzeitkette
wird eingangsseitig über den Eingang 1 die Schwingung des Festfrequenzgenerators C zugeführt
und steht am Ausgang 5 über den Frequenzteiler FTam einen Eingang des Phasendiskriminators PD und am
Steuereingang des Regenerators R des Signalregenerators SR nach F i g. 1 zur Verfügung. Der Multiplexer M1
bestimmt in Abhängigkeit der an seinem Steuereingang anstehenden Schaltbefehle die Größe und die Richtung
der Phasenkorrekturschritte, die die Schwingung des Festfrequem generators G am Eingang 1 beim Durchlaufen
durch die Laufzeitkette LK im Sinne der gewünschten Phasenkorrektur zu erhalten hat. Der
Steuereingang des Multiplexers MX ist mit dem Ausgang einer als Phasenschrittlängengeber zu bezeichnenden
Schaltungsanordnung verbunden, dessen Eingang der Stelleingang 2 des adaptiven Phasenschiebers
,4PiSt.
Die pulsförmigen, vom Phasendiskriminator PD gelieferten Stellsignale, die beim angegebenen Ausführungsbeispiel
bipolare Impulse sein sollen, werden als Taktsignale am Eingang des Speichers SP 2, beispielsweise
einer bistabilen Kippstufe, und am Addierer AD wirksam. Ferner werden die bipolaren Stellimpulse dem
Eingang eines Vorzeichendetektors VZD zugeführt, der ausgangsseitig mit dem Eingang des genannten
Speichers SP 2 und dem einen Eingang des Paritätsvergleichers PV verbunden ist Der andere Eingang des
Paritäisvergieichers PV isi iiiii dem Ausgang des
Speichers SP2 verbunden. Der Speicher SP2 hat lediglich die Aufgabe, den Vorzeichenvergleich zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Stellsignalen im Paritätsvergleicher zu ermöglichen. Sobald ein Vorzeichenwechsel
vom Paritätsvergleicher PV festgestellt wird, steuert er über seinen Ausgang den Zähler Zum
eine Zählstellung in einer vorgegebenen Richtung weiter. Der Zähler Zist über einen Stelleingang mit dem
Starteingang 4 verbunden, über den er mit jedem ankommenden Startsignal in eine vorgegebene Ausgangszählstellung
gebracht wird. Der Zählerausgang ist mit dem Multiplexer M 2 verbunden, der die Phasenkorrekturschritte
in Gestalt von ihre Größe festlegende Adressen AG bis AK in Abhängigkeit der Zählersteuerung
an einen Koppelpunkt Pliefert
Der Koppelpunkt P ist mit der logischen Schaltung ZK zur Bildung eines Zweierkomplements, dem einen
Kontakt des Umschalters US und dem Eingang des Dekodierers DKS für die den kleinsten Phasenkorrekturschritt
angebende Adresse AK verbunden. Am anderen Schaltkontakt des Umschalters US liegt der
Ausgang der logischen Schaltung ZK. Der gemeinsame Umschaltkontakt des Umschalters t/5 ist mit dem einen
Eingang des Addierers AD verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Steuereingang des Multiplexers M1 in
Verbindung steht. Der Ausgang des Addierers AD ist seinerseits mit dem Steuereingang des Multiplexers M1
über den Speicher SP1 verbunden. Der Speicher SP1
hat die Aufgabe, das Ergebnis der Addition des Addierers AD im Zeitraum zweier aufeinanderfolgender
Stellsignale zwischenzuspeichern. Der Umschalter US wird vom Ausgang des Vorzeichendekodierers VZD
gesteuert. Je nach Stellung des Umschalters US wird eine am Ausgang des Multiplexers M2 anstehende
Adresse AG bis AK im Addierer AD mit der vorausgehenden, im Speicher SPl gespeicherten
Adresse zu einem neuen Steuersignal für den Multiplexer M1 addiert oder subtrahiert. Die Subtraktion wird
dadurch ebenfalls als Addition im Addierer AD ermöglicht, daß von der Adresse am Ausgang des
Multiplexers M2 über die logische Schaltung ZK das Zweierkomplement gebildet wird. Mittels des Zählers Z
■40 wird in Abhängigkeit der Vorzeichenwechsel aufeinanderfolgender
Stellsignale das Programm des Multiplexers M 2 bis zur Adresse für den kleinsten Phasenkorrekturschritt
AK abgearbeitet Anschließend wird der Zähler Z über den Ausgang des Dekodierers DKS
•45 gestoppt und gleichzeitig über den Steuerausgang 3 der
Umschalter U in die in F i g. 1 dargestellte Schaltstellung gebracht
Die Adressen AG bis AK am Ausgang des Multiplexers M 2 können beispielsweise vierstellige
Binärzahlen sein, die aus dem Multiplexer M 2 parallel ausgegeben und auch parallel weiter verarbeitet
werden. Um dies anzudeuten, sind in F i g. 2 die betreffenden Leitungen jeweils mit vier Schrägstrichen
versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale, bestehend aus einem Signalregenerator
und einem für die Taktversorgung des Signairegenerators erforderlichen Taktregenerator,
bei der der Taktregenerator einen in seiner Frequenz über eine Phasenregelschleife gesteuerten
Taktoszillator aufweist und bei der die Phasenregelschleife für den Phasenvergleich zwischen dem zu
regenerierenden Signal und der Schwingung des Taktoszillators einen Phasendiskriminator enthält,
dessen Ausgang Ober eine umschaltbare Filteranordnung mit dem Steuereingang des Taktoszillators in
Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß der steuerbare Taktoszillator wenigstens aus einem Festfrequenzgenerator (G)und einem ihm
nachgeschalteten steuerbaren adaptiven Phasenschieber (AP) besteht, dessen Stelleingang (2) den
Steuereingang für den Taktoszülator darstellt, daß ,ferner dieser Stelleingang über einen Umschalter
(U) zur Durchführung einer Synchronisation unmittelbar mit dem Ausgang des Phasendiskriminators
(PD) und zur Aufrechterhaltung einer Synchronisation mit dem Ausgang der Filteranordnung (F)
verbunden ist und daß der adaptive Phasenschieber einen Steuersignalausgang (3) für die Betätigung des
Umschalters aufweist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filteranordnung (F) ein rückstell- jo
barer Integrator mit ausgangsseitiger Schwellwertschaltung ist, dessen Rückstelleingang über ein
Zeitverzögerungsglied (τ) mit dem Stelleingang (2) des adaptiven Phasenschiebers (AP) in Verbindung
steht. )5
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Taktoszillator
im Anschluß an den steuerbaren adaptiven Phasenschieber (AP) noch einen frequenzteiler (FT)
aufweist.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der adaptive
Phasenschieber (AP) bei Durchführung eines Synchronisiervorganges, ausgehend von einem maximalen
Phasenkorrekturschritt, in der durch das Vorzeichen des Stellsignals am Ausgang des
Phasendiskriminators (PD) angegebenen Richtung die Schrittgröße bei den Folgeschritten jeweils dann
verkleinert, wenn ein Wechsel des Vorzeichens in den aufeinanderfolgenden Stellsignalen auftritt,
solange, bis der Phasenschieber seine minimale Schrittlänge erreicht hat und daß die Steuerschaltung
des adaptiven Phasenschiebers hierzu einen mit einem Vorzeichendetektor (VZD) zusammenarbeitenden
Paritätsvergleicher (PV) aufweist, über v> dessen Ausgang der Phasenschrittlängengeber (Z,
M 2) für die Einstellung der Größe der Phasenkorrekturschritte des Phasenschiebers gesteuert ist.
5. Schaltung zur Regeneration digitaler Signale nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mj
Durchführung einer Synchronisation der Variationsbereich für die wirksame Schleifenbandbreite gleich
oder größer 104:1 beträgt.
Priority Applications (1)
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DE2738648A DE2738648C3 (de) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale |
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DE2738648A DE2738648C3 (de) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | Schaltung zur Regeneration für insbesondere digitale Signale |
Publications (3)
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DE2738648A1 DE2738648A1 (de) | 1979-03-01 |
DE2738648B2 DE2738648B2 (de) | 1979-09-13 |
DE2738648C3 true DE2738648C3 (de) | 1980-05-22 |
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ID=6017430
Family Applications (1)
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DE (1) | DE2738648C3 (de) |
Cited By (2)
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JP2610171B2 (ja) * | 1988-08-31 | 1997-05-14 | 日本電気エンジニアリング株式会社 | 位相同期回路 |
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1977
- 1977-08-26 DE DE2738648A patent/DE2738648C3/de not_active Expired
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