DE2748832C2

DE2748832C2 - PCM-Regenerator mit Taktrückgewinnungsschaltung

Info

Publication number: DE2748832C2
Application number: DE19772748832
Authority: DE
Inventors: Josef Ing.(Grad.) 8021 Hohenschaeftlarn Doemer; Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Kahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DE2748832B1

Description

Das Hauptpatent betrifft einen PCM-Regenerator mk einem Eingangsübertrager, der über einen, einen Signalweg für positive Und einen Signalweg für negative Signale enthaltenden Amplitudenentscheider sowohl mit einem; einen Stromgenerator enthaltenden Phasendiskriminator als auch mit einem Zeitentscheider Verbunden ist, bei dem an den Zeitentscheider ein Pulsverstärker und ein Pulsformer angeschlossen ist und bei dem an den Phasendiskriminator nach Art einer Phasenregelschleife über ein Tiefpaßfilter ein Taktgenerator angeschlossen ist, von dessen Ausgang eine Verbindung zu dem Zeitentscheider und zu dem Phasendiskriminator besteht, nach Patent 24 07 954.

Der Amplitudenentscheider und der Zeitentscheider des PCM-Regenerators nach dem Hauptpatent sind für die getrennte Verarbeitung der positiven und der negativen Teile der Eingangssignale eingerichtet Der

ίο mit dem Amplitudenentscheider verbundene Phasendiskriminator enthält deshalb neben dem Eingang für das Taktsignal als Referenzsignal zwei weitere Signaleingänge. Mit diesen beiden Signaleingängen ist jeweils der Setzeingang eines D-FIipflops verbunden; die (p-Aus-

•i5 gänge der beiden D-Flipflops sind über Dioden miteinander und mit dem Eingang eines Stromgenerators verbunden, dem eine Regelspannung zur Nachstellung der Frequenz des Taktgenerators durch Verändern der Spannung an im Taktgenerator enthaltene Kapazitätsdioden zugeführt wird. Das vom Taktgenerator erzeugte Sinussignal wird in einem angeschlossenen Rechteckformer in ein Rechtecksignal umgewandelt, das als Taktsignal in dem betrachteten PCM-Regenerator dient und durch dessen Zuführung zum Takteingang des Phasendiskriminators die Phasenregelschleife geschlossen wird. Derartige Phasenregelschleifen haben den Vorteil, daß Jie für Pulscodemodulation typischen Impulsdichteschwankungen des Empfangssignals eliminiert werden.

Bei der Übermittlung von PCM-Signalen tritt eine Phasenmodulation der einzelnen PCM-Impulse, ein sogenannter Jitter auf. Überschreitet die Amplitude bzw. der Hub dieses Jitters ein bestimmtes Maß, dann ergeben sich bei geringer Jitterverträglichkeit Schwierigkeiten bei der Synchronisation der Phasenregelschleife, die zum völligen Ausfall der Synchronisation führen können. Um die Synchronisation auch ir. solchen Fällen sicherzustellen, ist es bereits bekannt, Phasendiskriminatoren mit zusätzlichen Gangschaltungen zu versehen, wodurch allerdings der Aufwand für die Taktrückgewinnung erheblich ansteigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Einsetzbarkeit der Regeneratoren nach dem Hauptpatent in stark jitterbehafteten Übertragungsstrecken mit möglichst geringem Aufwand zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Verbindung zwischen dem Ausgang des Phasendiskriminators, dem Tiefpaßfilter und dem Taktgenerator eine Fangbereich-Eingrenzungsschaltung eingeschaltet ist, die nur wahrend des Einschwingens der Phasenregelschleife wirksam ist und die den Bereich des Mittelwertes der zur Nachregelung des Taktgenerators vorgesehenen Spannung begrenzt.
Durch die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, ohne Eingriffe in den beispielsweise in integrierter Technik aufgebauten Phasendiskriminator auszukommen. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß die Jitterverträglichkeit durch Fingrenzung des Eigenfrequenzbereichs der Phasenregelschleife ohne Veränderung deren dynamischen Verhaltens erheblich verbessert werden kann«

Eine bevorzugte Variante der Anordnung nach der Erfindung ergibt sich dadurch; daß die Fangbefeichs-Eingrenzungsschaltung eine Spannungsquelle enthält,

die aus einer mit den beiden Anschlußpunkten einer Stromzuführung verbundenen Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und einem Widerstand bestehen kann, und daß die Spannungsquelle über ein antiparallel

geschaltetes Diodenpaar mit einer die Regelspannung für den Taktgenerator führenden Verbindung zwischen dem Ausgang des Phasendiskriminators, dem Tiefpaßfilter und dem Taktgenerator verbunden ist. Diese Variante der Erfindung bietet den Vorteil der leich-Anpaßbarkeit der Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung an unterschiedliche Fachbereiche der Phasenregelschleife die sich beispielsweise durch Verwendung unterschiedlicher Oszillatoren und auch durch den Einsatz bei unterschiedlichen Taktfrequenzen ergeben können.

Unier Verwendung eines CRC-Tiefpaßfilters nach dem Hauptpatent ergibt sich eine Variante der Erfindung, bei der die Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung über das antiparallel geschaltete Diodenpaar mit einem Schaltungspunkt des Tiefpaßfilters verbunden ist, der über einen Kondensator wechselstrommäßig mit Masse und über einen Widerstand gleichstrommäßig mit der die Regelspannung führenden Verbindung zwischen dem Phasendiskriminator und dem Taktgenerator verbunden ist

Zusätzlich kann sich die den Abstimindioden des Taktgenerators zugeführte Regelspannung durch Temperatureinflüsse ändern. Zur Temperaturstabilisierung ist deshalb eine Variante der Erfindung zweckmäßig, bei der die Regelspannung für den Taktgenerator durch einen, in eine der beiden Regelspannungszuführungen zum Taktgenerator eingeschalteten Heißleiter temperaturstabilisiert ist.

Zur zusätzlichen Erhöhung der Jittergrenzfrequenz der Regeneratoren ist eine Variante der Erfindung zweckmäßig, bei der der Taktgenerator als LC-Oszillator aufgebaut ist

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen PCM-Regenerators mit einer Darstellung der Eingangsund der Ausgangssignale,

F i g. 2 ein detailliertes Schaltbild des PCM-Regenerators nach Fig. 1.

Der Regenerator nach Fig. 1 enthält -jinen mit den Eingangsschlüssen verbundenen Eingangsübertrager EU, an den ein Amplitudenentscheider AE angeschlossen ist. der amplitudenregenerierte Impulse nach Polaritäten getrennt an seinen beiden Ausgangsanschlüssen an einen angeschlossenen Zeitentscheider ZE und einen ebenfalls mit dem Amplitudenentscheider verbundenen Phasendiskriminator PD abgibt. Dieser Teil des PCM-Regenerators entspricht dem des Hauptpatents. Im Unterschied zum Regenerator nach dem Hauptpatent wird die am Ausgang des Phasendiskriminators auftretende Regelspannung einer Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung F£zugeführt;die erzeugte Regelspannung durchläuft weiterhin ein Tiefpaßfilter TPF. bevor sie durch Veränderung einer spannungsabhängigen Diodenkapazität eine Nachsiimmung des Taktgenerators TR bewirkt. Die vom Taktgenerator abgegebene Sinusschwingung wird in einem angeschlossenen Rechteckformer RF in eine Rechteckschwingung mit einem Taktverhältnis von etwa 1 ; 1 umgewandelt und dem Zeitentscheider ZE, dem Phasendiskriminator PD und evtl. Weiteren Baugruppen zugeführt.

Vom Zeitentscheider ZEwWd taktgesteuert und nach Polaritäten getrennt, jeweils ein amplituden- und zeitmäßig regenerierter Impulszug an ein ODER-Gatter CC abgegeben, das durch Kombination seiner beiden Eingangssignale ein neues PCM-Signal im NRZ-Format (PCM-2) abgibt. In der Fig. la is: das Augendiagramm des Eingangssignals dargestellt, daß die möglichen Amplitudenübergänge des Eingangssignals zeigt In der Fig. Ib ist ein am Ausgang des ODER-Gatters GC auftretendes PCM-Signal dargestellt, das aus NRZ-Impulsen besteht

In der Fig.2 ist zusätzlich die Schaltung der einzelnen Teile des Blockschaltbildes nach F i g. 1

ίο dargestellt Der an den Eingangsübertrager EU angeschlossene Amplitudenentscheider enthält entsprechend dem Hauptpatent die beiden im Gegentakt arbeitenden Transistoren 71, T3, deren zusammengeführte Kollektoranschlüsse den einen Ausgang des Amplitudenentscheiders für das Summensignal bilden, während an deren Emitteranschlüsse jeweils getrennt ein in Basisschaltung arbeitender Transistor angeschlossen ist, der eines der beiden weiteren Ausgangssignale des Amplitudenentscheiders erzeugt Diese beiden Ausgangssignale des Amplituden' :tscheiders enthalten jeweils die ampütudenregenerie-ten Impulse einer Polarität die im angeschlossenen Zeitentscheider ZE in getrennten D-Flipflops FA bzw. FS zeitmäßig getrennt regeneriert werden und jeweils ein EingangSbignal des ODFR-Gatters Gebilden.

Mit den beiden Ausgangsanschlüssen des Amplitudenentscheiders für die nach Polaritäten sortierten Impulse sind jeweils getrennt die Setzeingänge zweier weiterer im Phasendiskriminator angeordneter D-Flipflops FDA, FDB verbunden, deren auslösende Eingänge über einen Inverter mit einer Taktquelle verbunden sind, so daß sich durch das Umschalten dieser D-Flipflops in Abhängigkeit von den Eingangssignal ein Ausgangssignal ergibt, das in dem angeschlossenen Stromgenera-

S5 tor /in Kombination mit dem Summen-Ausgangssignal des Amplitudenentscheiders zur Erzeugung einer Regelspannung verwendet wird.

Die Regelspannung wird über ein 3us d^n beiden Kondensatoren Cl, C2 und dem Widerstand Rd

•in bestehendes Tiefpaßfilier und einen weiteren Entkopp- ^:ungswiderstand den Abstimmdioden des Taktgenerators TG zugeführt und dadurch die Schwingfrequenz dieses Taktgenerators entsprechend verpndert.
An den Taktgenerator ist ein Rechteckformer RF angeschlossen, der aus einem Transistoi TiO in Kollektorbasisschaltung und einem an dessen Emitter angeschlossenen Transistor Γ11 in Basisschaltung besteht und über eine Auskoppelschaltung ein rechteckförmiges Taktsignal abgibt.

w Zusätzlich enthält der beschriebene Regenerator eine Fangbereichs- Eingrenzungsschaltung FE Diese Schaltungsanordnung enthält eine dritte Zenerdiode Zj, die mi' dem Anschluß für die positive Speisespannung direkt und zusätzlich über den Widerstand R 7 mit

ν· Nullpotential verbunden ist. Weiterhir ist ein aus der fünften und der sechsten Diode D 5, Db bestehendes, antiparallel geschaltetes Diodenpaar vorgesehen, dessen einer Anschluß an den Verbindungspunkt zwischen Zenerdiode Z"" und Widerstand R 7 und dessen anderer

bo Anschlrßpunkt an den Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kondensator Cl und dem sechsten Widerstand R 6 des Tiefpaßfilters geführt ist

Durch die Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung wird bewirkt, daß die Regelspannung für den Taktgenerator während des Nachstimmvorganges, also während des Einschwingens des Regelkreises in einem vorgegebenen Spannungsbereich verbleibt, wobei die eine Grenze dieses SpännUngsbereichs sich aus der Zenerspannung

der Zenerdiode Z3 und der Knickspannung einer der beiden Dioden DS, D6 und die andere Grenze sich durch die Zenefspannung minus der Knickspannung einer der beiden Dioden D5, D 6 ergibt. Nach dem Einschwingen in den synchronen Zustand ist die erzeugte Regelspannung so, daß die Knickspannung der Dioden D5, D 6 unterschritten wird und damit die Fangbereichs^Eingrenzungsschaltung unwirksam ist.

Im Ausführungsbeispiel wurde als Oszillator ein LC-Oszillator gewählt, |da dieser einen erheblich größeren Frequenz-Verstellbereich als ein Quarzoszillator aufweist und dadurch eine hohe Jitteffrequenz hat. Sollten in dem betrachteten PCM-System keine derartig hohen jitterfrequenzen benötigt werden, danr kann zweckmäßigerweise statt des LC-Oszillators eif Quarzoszillator verwendet werden, bei dem dann die parallel zum LC-Oszillator liegenden Varaktordioden ir Reihe zum Quarz geschaltet werden müssen. In diesen Fall ergibt sich, bedingt durch die hohe Güte dei Quarzoszillatorschaltung, eine bessere Jitterunter drückung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. PCM-Regenerator mit einem Eingangsübertrager, der über einen, einen Signalweg für positive und einen Signalweg für negative Signale enthaltenden Amplitudenentscheider sowohl mit einem, einen Stromgenerator enthaltenden Phasendiskriminator als auch mit einem Zeitentscheider verbunden ist, bei dem an den Zeitentscheider ein Pulsverstärker und ein Pulsformer angeschlossen ist und bei dem an den Phasendiskriminator nach Art einer Phasenregelschleife über ein Tiefpaßfilter ein Taktgenerator angeschlossen ist, von dessen Ausgang eine Verbindung zu dem Zeitentscheider und zu dem Phasendiskriminator besteht, nach Patent P 24 07 954, d a durch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen dem Ausgang des Phasendiskriminators (PD). dem Tiefpaßfilter (TPF) und dem Taktgenerator (TG) eine Fangbereich-Eingrenzungsschaitung (FE) eingeschaltet ist, die nur während des Einschwingens der Phasenregelschleife wirksam ist und die den Bereich des Mittelwertes der zur Nachregelung des Taktgenerators (TG) vorgesehenen Spannung begrenzt

2. PCM-Regenerator na^h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung (FE) eine Spannungsquelle enthält, die aus einer mit den beiden Anschlußpunkten einer Stromzuführung verbundenen Reihenschaltung aus einer Zeu:rdiode (ZZ) und einem Widerstand (R7) bestehen kann und riaß die ^pannungsquelle über ein antiparallel geschaltetes Diodenpaar (D 5, D 6) mit einer die Regelspannung fxr den Taktgenerator (TG) führenden Verbindung zwischen dem Ausgang des Phasendiskriminators PD), dem Tiefpaßfilter (TPF) und dem Taktgenerator (TG) verbunden ist

3. PCM-Regenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung (FE) über das antiparallel geschaltete Diodenpaar (D 5, D 6) mit einem Schaltungspunkt des Tiefpaßfilters (TPF) verbunden ist, der Ober einen Kondensator (Ci) wechselstrommäßig mit Masse und über einen Widerstand (R 6) gleichstrommäßig mit der die Regelspannung führenden Verbindung zwischen dem Phasendiskriminator (PD)uwi dem Taktgenerator (TG) verbunden ist.

4. Fangbereichs-Eingrenzungsschaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung für den Taktgenerator (TG) durch einen, in eine der beiden Regelspannungszuführungen zum Taktgenerator eingeschalteten Heißleiter temperaturstabilisiert ist.

5. PCM-Regenerator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator als LC-Oszillator aufgebaut ist.