DE2854039C2 - Verfahren und Phasenregelkreis zum Synchronisieren eines Ausgangssignals mit einem Eingangssignal unregelmäßiger und/oder stark ausgedünnter Flankendichte - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Sicherheits-Skibindung besitzt eine elektronische Schaltung, die die auf das Bein des Skiläufers einwirkenden Kräfte und/oder Momente durch mindestens einen Wandler erfaßt und bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellenwertes einen Elektromagneten erregt oder entregt, dessen Anker die Verriegelung des Sohlenhalters löst. Der Sohlenhalter ist von mindestens einer Feder in Richtung seiner geöffneten Stellung belastet und durch die Verriegelungseinrichtung in seiner geschlossenen Stellung gehalten. Zum Lösen der Verriegelung ist in der Verriegelungseinrichtung ein Auslöseteil vorgesehen und die Kraft mindestens einer Feder gespeichert, die ein Vielfaches der vom Anker aufgebrachten Kraft ausmacht. Ein einfacher mechanischer Aufbau und eine gute Bedienungsmöglichkeit der Sicherheits-Skibindung sind dadurch gegeben, daß dem Sohlenhalter (4) ein Schließpedal (5) zugeordnet ist und daß das Schließpedal (5) das Anfangsglied einer kinematischen Kette ist, die ein Spannstück (37) umfaßt, über das mit der Schließbewegung des Sohlenhalters (4) ein Spannen der entspannten, das Endglied der Kette bildenden Feder oder Federn der Verriegelungseinrichtung erfolgt.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf einen Phasenregelkreis zum Synchronisieren eines von einem steuerbaren Oszillator abgegebenen Ausgangssignals mit einem Eingangssignal unregelmäßiger und/ oder stark ausgedünnter Flankendichte, wobei in einem Phasenregelkreis von einem Phasendetektor ein den Abweichungen der Frequenzen und Phascnlagcn zwischen Eingangs- und Ausgangssignal entsprechendes w) Detektorsignal erzeugt und dem regelbaren Oszillator über ein Filter als Stellgröße zugeführt wird, sowie auf die Verwendung eines solchen Phasenregclkreises für die Rückgewinnung des Bittaktes aus einem binaren Eingangssignal, bei dem Zeichenwcchscl unregelmäßig b^r> und/oder selten auftreten.

Bei der digitalen Übertragung von Nachrichten werden für einen einwandfreien Betricbsablauf Regel- und Steuerkritcrien benötigt, die bei drahtloser aber auch bei leitungsgebundener Übertragung im Bitstrom des Nachrichtenflusses enthalten sind und für den Zugriff auf ein solches Nachrichtenübertragungssystem aus den empfangenen Daten abgeleitet werden müssen. Hierzu gehört insbesondere der Bittakt, mit dem ankommende und abzusetzende Nachrichtensignale phasenriditig abgefragt bzw. eingefügt werden.

Ein dazu geeignetes Regelsystem ist ein mit PLL (Phase-lccked-Loop) bezeichneter Regelkreis, in dessen synchronisiertem Zustand ein Sollwert der Phasenverschiebung zwischen Eingangssignal und Oszillator-Ausgangssignal erreicht oder wenigstens nahezu erreicht wird. Sobald eine Abweichung von diesem Sollwert auftritt, wird der Oszillator so lange nachgeregelt, bis die Abweichung null oder minimal wird (s. z. B. »Der Elektroniker« Nr. 6/1975, Seiten EL 9 ff). Die Empfindlichkeit des Phasendetektors in einer PLL ist dabei abhängig von der Flankendichte des Eingangssignals und führt damit zu einem seitlich nicht konstanten Konversionsfaktor. Treten also im Eingangssignal ζ. Β. vereinzelt oder gar häufiger und länger Folgen von Nullen auf, ergibt sich eine »Modulation«, der die Eigenschaften einer eingerasteten PLL beschreibenden Loop-Parameter, insbesondere der Eigenfrequenz und der Dämpfung, durch die Signaldichtc, was zu Problemen hinsichtlich der optimalen Loop-Dimensionierung führt und eine wesentliche Quelle des systematischen Jitters darstellt.

Aus der DE-OS 23 19 638 ist es bekannt, zur Beseitigung der Abhängigkeit der Phasenmessung von der momentanen Struktur des Eingangssignals die Phasenmessung nur in einem dazu bestimmten, sich periodisch wiederholenden Zeitintervall innerhalb des gesamten ankommenden Nachrichtenstromes vorzunehmen und die während dieses Zeitintervalls oder eines Teiles desselben entstehende Änderung der Phasendifferenz zwischen Eingangssignal und Taktsignal zeitlich gespreizt zu messen und das Ergebnis der Messung in Form einer Regelspannung zur Steuerung des Taktoszillators zu verwenden. Innerhalb dieses zur Phasenmessung dienenden Zcitintervalls ist dazu ein eigenes Impulsmustcr auszusenden, bei dem darüber iiinaus die Bittaktfrequenz dieses Impulsmusters von der sonst für den Nachrichtenstrom geltenden Bittaktfrequenz abweichen soll. Digitale Funktionseinheiten, z. B. Register, werden für die Speicherung des empfangenen Phasenmessungs-Impulsmustcrs sowie zu dessen Invertierung und zur Verknüpfung abgeleiteter Signale eingesetzt, um die Regelspannung für den Taktoszillalor zu erzeugen.

Mit der Erfindung wird eine Lösung angegeben, für die entsprechend der Struktur und Eigenart des Nachrichtensignals mit unregelmäßiger Flankendichte, z. B. im NRZ-Modus (non-return-to-zero), auch dann eine Bitphase gemessen oder ein Bittakt extrahiert werden kann, wenn Bitraten in der Größenordnung von 1 Gbit/s, insbesondere 1.12 CJbit/s. verarbeitet werden sollen und im Nachrichtenstrom dafür keine besonderen Bitmuster übertragen werden. Gemäß der Erfindung werden dazu aus dem Eingangssignal zu dort auftretenden Flankcnwechseln gehörige Abtast-Impulse abgeleitet und mit diesen Abtast-Impulscn im l'hasendcieklor einer PIA. die jeweiligen Augenblicksweric der Amplitude des Ausgangssignals abgetastet, die ihrerseils in jedem Augenblick in einem fest vorgegebenen Zusammenhang /,ur Phasenlage des Ausgangssignals stehen und als für die Abweichungen /wischen Hingangs- und Ausgangssignal dienendes Maß zur Bildung der dem Oszillator zuzuführenden Stellgröße verwendet wer-

Bei der erfindungsgemäßen Lösung handelt es sich im wesentlichen also um eine Vertauschung der Rollen von Abtast-Taktsignal und Referenzsignal gegenüber üblichen Abtast- und Halte-Schaltungen. In Phasenregelkreisen wie auch allgemein in der Regelungstechnik ist näsnlich an sich das Eingangssignal eine konstante Größe und damit die Referenzgröße, auf die die veränderliche Größe geregelt werden soll. Bei unregelmäßiger und/oder stark ausgedünnter Fiankendichte des L.ingangssignals ist dieses aber als Referenzgröße nicht besonders gut geeignet. Der besondere Vorteil der Erfindung entsteht demnach dadurch, daß bei einem periodischen Ausgangssignal, das der steuerbare Oszillator liefert, durch dessen Kurvenform definierte feste Zusammenhänge zwischen Signalamplitude und Signalphase herrschen und eine Probennahme von diesem periodischen Signal eindeutige Zusammenhänge zwischen dem Ai'genblickswert der Amplitude und der zugehörigen Phasenlage dieses Signals im selben Augenblick liefert. Die Kennlinie eines derart betriebenen Phasendetektors entspricht damit der Kurvenform der vom steuerbaren Oszillator abgegebenen Ausgangsspannung, jst also unabhängig von der Amplitude, Kurvenform und Flankendichte des Eingangssignals. Damit ergibt sich ein konstanter Konversionsfaktor, so daß keinerlei Schwierigkeiten bei der Dimensionierung und beim Betrieb des Phasenregelkreises auftreten. Bevorzugte Ausgangssignale sind deshalb z. B. sinusförmig, dreieckförmig oder sägezahnförmig mit schwach ansteigenden und stark abfallenden Flanken.

Voraussetzung für ein einwandfreies Arbeiten des Phasendetektors in einem Phasenregelkreis gemäß der Erfindung ist eine dem Steuereingang des Phasendetektors vorgeschaltete, das Eingangssignal auswertende Abtast-lmpuls-Formerstufe. Aus den Flanken des Eingangssignals werden die Abtast-Inipulse so abgeleitet, daß sie möglichst genau zu Vielfachen der Bitfolgezeit auftreten. Das ist bei rechteckförmigen Eingangssignalen ohne Schwierigkeiten möglich. Bei hohen Frequenzen erscheinen dagegen Eingangsimpulsformen, die aus der Überlagerung von Gaußimpulsen zusammengesetzt sind. Aus Augendiagrammen derartiger Impulsformen kann jedoch ein optimaler Wert der Amplitude des Eingangssignals entnommen werden, der sich zum Auslösen des Abtast-Impulses im Hinblick auf möglichst geringe Wirkung des durch Impulsüberlagerung entstehenden Impulsnebensprechens am besten eignet. Es ist empfehlenswert, nur eine Flanke, z. B. die ansteigende, zum Auslösen des Sample-Impulses zu verwenden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Phasenregelkreises nach der Erfindung ist ein Speicher-Kondensator vorgesehen, der erst durch mehrere Impulse auf seinen Sollwert aufgeladen wird. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Phasenregelkreises gegen Störungen verringert.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Erläuterung der in der Zeichnung schematisch als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsform hervor. Dabei zeigt

F i g. 1 den Phasenregelkreis als Blockschaltbild,

F i g. 2 den Phasendetektor in Prinzipdarstellung.

Der Phasenregelkreis gemäß Fig. 1 enthält, die drei grundsätzlichen Funktionsblöcke: spannungsgesteuerter Oszillator VCO, Phasendetektor PD und Schleifenfilter LF. Die Schaltung unterscheidet sich von konventionellen Phasenregelkreisen insofern, als beim Phasendetektor PD ά'κ Eingange iur Referenzsignal und Abtast- ι aktsignal vertauscht sind, d. h. es werden nicht, wie konventionell, vom Abtasl-Taktsignal gesteuert Proben des Eingangssignals, sondern vom Eingangssigna! (fern) abgeleitete Sample-Impulse (fo) zur Probennahme vom Ausgangssignal (f\) verwendet. Hierzu dient ein Abtastlmpu!s-Former SF, der also auf den Steuereingang des Phasendetektors PD arbeitet. Auf diese Weise erhält man eine von der Amplitude, Kurvenform und Flankendichte des Eingangssignals unabhängige Kennlinie des

ίο Phasendetektors PD, bzw. einen konstanten Konversionsfaktor A.

Im Spektrum einer statistisch ablaufenden NRZ-Datenfolge gibt es keine Spektrallinie der Bitfolgefrequenz, auf die einer zur Taktrückgewinnung eingesetzte PLL einrasten könnte. Aus diesem Grunde kann man solche Signale zunächst differenzieren und sie dann gleichrichten. Die hierbei jeweils beim Auftreten von Signalflanken entstehenden Impulse folgen einander in Vielfachen der Bitfolgezeit: damit ist im Spektrum des auf diese Weise aufbereiteten Signals die Bitfolgefrequenz als Linie enthalten. Der bei Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene Einsatz eines Abtast- und Halte-Phasendetektors macht eine derartige Aufarbeitung überflüssig und stellt lediglich auf den Zeitpunkt auftretender Flankenwechsel ab.

Bei der hier angegebenen Lösung ist die Empfindlichkeit des Phasendetektors PD unabhängig von der Flankendichte des Eingangssignals. Damit arbeitet die gesamte Schaltung unabhängig von der Signaldichte und eignet sich deshalb in besonderer Weise zum Rückgewinnen des Bittaktes aus einem binären Nachrichtenstrom mit unregelmäßiger und/oder stark ausgedünnter Flankendichte.
Wie die F i g. 2 zeigt, ist der Aufwand für einen Sample-Hold-Phasenmesser sehr gering. Der Augenblickswert des vom steuerbaren Oszillator des Phasenregelkreises abgegebenen Signals f\ wird durch einen Abtast-lmpuls fo, der aus dem eintreffenden binären Nachrichtenstrom abgeleitet ist, über einen Feldeffektiransistör FET dem Speicher-Kondensator C zugeführt, dessen Spannung u<p als Maß für die der Abweichungen zwischen Eingangs- und Ausgangssignal dient und zur Erzeugung des Filtersignals für den Steuereingang des Oszillators verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Synchronisieren eines von einem steuerbaren Oszillator abgegebenen Ausgangs- s signals mit einem Eingangssignal unregelmäßiger und/oder stark ausgedünnter Flankendichte, wobei in einem Phasenregelkreis von einem Phasendetektor ein den Abweichungen der Frequenzen und Phasenlagen zwischen Eingangs- und Ausgangssignal entsprechendes Detektorsignal erzeugt und dem steuerbaren Oszillator über ein Filter als Stellgröße zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Eingangssignal zu dort auftretenden Flankenwechseln gehörige Abtast-lmpulse abgeleitet und mit diesen Abtast-lmpulsen im Phasendetektor die jeweiligen Augenblickswerte der Amplitude des Ausgangssignals abgetastet werden, die ihrerseits in jedem Augenblick in einem fest vorgegebenen Zusammenhang zur Phasenlage des Ausgangssignals stehen und als für die Abweichungen zwischen Eingangs- und Ausgangssignal dienendes Maß zur Bildung der dem Oszillator zuzuführenden Stellgröße verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein sinusförmiges Ausgangssignal.

3. Verfahren nach Anspruch t, gekennzeichnet durch ein dreieckförmiges Ausgangssignal.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein sägezahnförmiges Ausgangssignal mit schwach ansteigenden und stark abfallenden Flanken.

5. Phasenregelkreis mit regelbarem Oszillator, Phasendetektor und Schleifenfilter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis κ 4, gekennzeichnet durch eine dem Steuereingang (fo) des Phasendetektors (PD) vorgeschaltete, das Eingangssignal auswertende Abtast-Impuls-Formerstufe (SF).

6. Phasenregelkreis nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Speicher-Kondensator (C), der erst durch mehrere abgetastete Augenblickswerte der Amplitude des Ausgangssignals auf seinen Sollwert aufgeladen wird.

7. Verwendung eines Phasenregelkreises nach Anspruch 5 oder 6 für die Rückgewinnung des Bittaktes aus einem digitalen Eingangssignal unregelmäßiger und/oder stark ausgedünnter Flankendichte.