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Schaltungsanordnung zum Einstellen der Phase von empfangs-
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seitig erzeugten Taktsj-gaien.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Einstellen
der Phase von empfangsseitig erzeugten Takt-Signalen bei einer Übertragung von Daten
unter Verwendung von phasenmodulierten, insbesondere phasendtfferenzmodulierten
DatensignalenR wobei ein Frequenzteiler vorgesehen ist, der die Folgefrequenz von
Taktimpulsen durch einen konstanten Faktor teilt und die Taktsignale abgibt.
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Bei einer Übertragung von Daten mit hohen Ubertragungsgeschwindigkeiten
ist es üblich, als Datensignale mit Basisbandsignalen phasenmodulierte oder phasendifferenzmodulierte
Trägersignale zu verwenden. Zu Beginn einer Übertragung von Daten werden während
einer Startprozedur bestimmte Datensignale übertragen, mit denen in kurzer Zeit
die Phasen von in den Datensignalen enthaltenen Trägersignalen und Taktsignalen
gefunden werden sollen. Die Trägersignale sind für eine Demodulation der empfangenen
Datensignale erforderlich, während die Taktsignale zur Taktierung der
aus
den Datensignalen zurückgewonnenen Daten benötigt ~~~ werden. Entsprechend einer
internationalen Vereinbarung werden beispielsweise während der Startprozedur die
Trägersignale mit Basisbandsignalen moduliert, die Phasensprünge der Trägersignale
von 1800 bewirken. Auf diese Weise erzeugte Datensignale sind besonders unempfindlich
gegenüber Laufzeit und Frequenzverwerfungen und eignen sich daher gut für eine Rückgewinnung
der Taktsignale und der Trägersignale.
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Im Datenempfänger werden für die Taktierung der übertragenen Daten
die Taktsignale erzeugt, deren Phase möglichst gut mit den in den Datensignalen
enthaltenen Taktsignalen übereinstimmt. Die Taktsignale sollen, insbesondere bei
digital arbeitenden Datenempfängern, unmittelbar aus den empfangenen Datensignalen
gewonnen werden, da nach der Demodulation keine geeigneten Signale mehr zur Verfügung
stehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zum Einstellen der Phase von empfangsseitig erzeugten Taktsignalen anzugeben, die
die für die Einstellung der Phase der Taktsignale notwendigen Signale aus den Datensignalen
unmittelbar, d.h. vor deren Demodulation gewinnt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs
genannten Art gelöst durch ein erstes Zeitglied, das durch jeden Nulldurchgang der
Datensignale auslösbar ist und das ein erstes Zeitsignal nach jeweils einer Zeitdauer
abgibt, die geringfügig kleiner ist als die halbe Periodendauer von sendeseitig
erzeugten Trägersignalen und durch Schaltglieder, die bei jedem ersten Nulldurchgang
der Datensignale, der auf den das erste Zeitglied auslösenden Nulldurchgang folgt,
einen den Frequenzteiler einstellenden -Rücksetzimpuls abgibt.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil,
daß sie wegen der Erzeugung der Rücksetzimpulse unmittelbar aus den Datensignalen
in vorteilhafter Weise bei digital arbeitenden Datenempfängern eingesetzt werden
kann. Insbesondere eignet sie sich für Datenempfänger, die unter Verwendung eines
Mikroprozessors aufgebaut werden. Mit Hilfe der Schaltungsanordnung können die Nulldurchgänge
der Datensignale und damit die Phase der Taktsignale sehr genau bestimmt werden.
Durch die Verwendung der Zeitglieder können Störungen der Datensignale weitgehend
unterdrückt werden. Außerdem wird die Phase der Taktsignale während der Startprozedur
sehr schnell eingestellt.
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Schließlich kann die Schaltungsanordnung weitgehend als integrierter
Schaltkreis hergestellt werden und sie ist damit von Temperatur- und Umgebungseinflüssen
unabhängig.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ergibt sich,
wenn die Schaltglieder ein erstes Flipflop, das bei den Nulldurchgängen den gesetzten
Zustand annimmt, wenn es zuvor zurückgesetzt war und das erste Zeitsignal nicht
vorhanden war und ein zweites Flipflop enthält, das nach dem Setzen des ersten Flipflops
gesetzt wird, durch Taktimpulse hoher Folgefrequenz sofort wieder zurückgesetzt
wird und das an seinem Ausgang die Rücksetzimpulse abgibt.
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Um zu verhindern, daß das zweite Flipflop bei einem Nulldurchgang
gesetzt wird, der einem Trägersignal zugeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn ein
zweites Zeitglied vorgesehen ist, das durch das erste Zeitsignal ausgelöst wird
und das während jeweils einer einem Erwartungszeitraum für die Nulldurchgänge entsprechenden
Zeitdauer ein zweites Zeitsignal erzeugt, das das Setzen des zweiten Flipflops freigibt.
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Um sicherzustellen, daß der Frequenzteiler nur durch Rücksetzimpulse
eingestellt wird, die den in den Datensignalen enthaltenen Taktsignalen zugeordnet
sind, ist es günstig, wenn ein Zähler vorgesehen ist, der nach einer vorgegebenen
Anzahl von gleichzeitig mit den am Ausgang des Frequenzteilers abgegebenen Taktsignalen
auftretenden Rücksetzimpulsen unter Verwendung eines Umschalters nur diese Rücksetzimpulse
zum Frequenzteiler durchschaltet.
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Falls die Nulldurchgänge der Basisbandsignale jeweils mit Nulldurchgängen
der Tragersignale zusammenfallen und die Datensignale an diesen Stellen keine Nulldurchgänge
aufweisen, ist es für eine sichere Einstellung der Taktimpulse günstig, wenn ein
drittes Zeitglied vorgesehen ist, das mit jedem Ende des ersten Zeitsignals ausgelöst
wird und ein drittes Zeitsignal erzeugt, dessen Dauer gleich ist der halben Periodendauer
der Trägersignale und wenn ein zweiter Zähler vorgesehen ist, der beim Auftreten
von zwei ersten Zeitsignalen während zwei aufeinanderfolgender dritter Zeitsignale
ein Signal erzeugt, das mit dem Ende des zweiten Zeitsignals ein drittes Flipflop
setzt und wenn dem Takteingang des zweiten Flipflops ein ODER-Glied vorgeschaltet
ist, dem das Signal und das Ausgangssignal des ersten Flipflops zugeführt werden.
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Ein digitaler Aufbau der Schaltungsanordnung wird insbesondere dann
auf einfache Weise erreicht, wenn als Zeitglieder Teiler vorgesehen sind, die nach
ihrer Freigabe nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von an ihren Eingängen anliegenden
Taktimpulsen die Zeitsignale abgeben, mit denen sie wieder gesperrt werden.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
anhand von Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Schaltstufe, Fig. 3 Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen
Punkten der Schaltungsanordnung bei einer Übertragung von Daten mit einer ersten
Obertragungsgeschwin-~ digkeit, Fig. 4 Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen
Punkten der Schaltungsanordnung bei einer Übertragung von Daten mit einer zweiten
Ubertragungsgeschwindigkeit.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ist in einem Datenempfänger
angeordnet, dem über eine Ubertragungsstrecke Datensignale D1 zugeführt werden.
Die Datensignale D1 stellen mit Basisbandsignalen modulierte phasen- oder phasendifferenzmodulierte
Trägersignale dar. Für die empfangsseitige Taktierung der empfangenen Daten werden
unter Verwendung eines Frequenzteilers FT Taktsignale TA erzeugt.
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Der Frequenz teiler FT erzeugt die Taktsignale TA durch Teilung der
Folgefrequenz von in einem Taktgeber TG erzeugten Taktimpulsen T1 durch einen konstanten
Faktor. Unter Verwendung einer Schaltstufe SS, der von dem Taktgeber TG Taktimpulse
TO zugeführt werden, werden Rücksetzimpulse R erzeugt, die den Frequenzteiler FT
jeweils so zurücksetzen, daß die Taktimpulse TA phasenmäßig möglichst gut mit den
in den Basisbandsignalen und damit in den Datensignalen D1 enthaltenen Taktsignalen
übereinstimmen.
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Die Schaltungsanordnung enthält einen Nulldurchgangsdetektor ND, der
bei jedem Nulldurchgang der Datensignale D1 Impulse D2 erzeugt, die an der Schaltstufe
SS anliegen.
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Die Schaltstufe SS trennt diejenigen Impulse D2, die Trägersignalen
im Datensignal zugeordnet sind von denjenigen, die den Basisbandsignalen bzw. den
Taktsignalen zugeordnet sind. Unter Verwendung der den Taktsignalen zugeordneten
Impulse
D2 werden die Rücksetzimpulse R erzeugt. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Rücksetzimpulsen
R gibt die Schaltstufe SS nur noch diejenigen Rücksetzimpulse R an den Frequenzteiler
FT, die während Erwartungszeiträumen auftreten. Die Erwartungszeiträume werden durch
Signale S1 festgelegt, die vom Frequenzteiler FT durch Verknüpfung von verschiedenen
Ausgangssignalen von dort vorgesehenen Teilerstufen erzeugt werden und der Schaltstufe
SS zugeführt werden.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltstufe SS enthält drei Zeitglieder
darstellende Teiler TE1 bis TE3, zwei Zähler Z1 und Z2, drei Flipflops F1 bis F3,
einen Umschalter U und mehrere Verknüpfungsglieder G1 bis G5. Weitere Einzelheiten
der Schaltungsanordnung und der Schaltstufe SS werden im folgenden zusammen mit
den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Zeitdiagrammen beschrieben.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramm sind in Abszissenrichtung
die Zeit t und in Ordinatenrichtung die Momentanwerte von verschiedenen Signalen
dargestellt.
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Sendeseitig erzeugte Trägersignale T, die durchgezogen dargestellt
sind, weisen beispielsweise eine Folgefrequenz von 1800 Hz auf. Diese Trägersignale
T werden im Datensender mit gestrichelt dargestellten Basisbandsignalen B moduliert.
Die Basisbandsignale B weisen eine Taktfrequenz von-800 Hz auf und bewirken Phasensprünge
der Trägersignale T von 1800. Die Trägersignale T werden mit den Basisbandsignalen
B, beispielsweise während der Startprozedur während 14 Modulationsabschnitten moduliert.
Die bei der Modulation erzeugten Datensignale D1, die dem Produkt aus den Basisbandsignalen
B und den Taktsignalen T zugeordnet sind, werden über die Übertragungsstrecke zum
Datenempfänger übertragen.
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Der Nulldurchgangsdetektor ND erzeugt die den Nulldurchgängen der
Datensignale DG zugeordneten Impulse D2. Die Impulse D2 werden einem ersten Zeitglied
zugeführt, das aus einem Teiler TE1 gebildet wird und das nach jeweils einer Verzögerungszeit
ta die geringfügig kleiner ist als die halbe Periodendauer der Trägersignale T,
ein Zeitsignal Z1 erzeugt. Das Zeitglied ist wiedertriggerbar und die Verzögerungszeit
ta wird damit mit jedem Impuls D2 erneut ausgelöst. Falls die Zeitdauer zwischen
zwei Impulsen D2 kleiner ist als die Verzögerungszeit ta, wird kein Zeitsignal Z1
abgegeben. Das Zeitglied wird beispielsweise zu den Zeitpunkten tl bis t3 jeweils
ausgelöst.-Die zum Zeitpunkt t3 ausgelöste Verzögerungszeit ta ist zum Zeitpunkt
t4 beendet und das Zeitsignal Z1 nimmt zu diesem Zeitpunkt den Binärwert 1 an.
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Der Teiler TE1 wird durch die Impulse D2 zurückgesetzt und freigegeben.
Er zählt an seinem Eingang anliegende Taktimpulse T01 ab und erzeugt nach einer
vorgegebenen Anzahl das Zeitsignal Z1, mit dem er sich wieder selbst sperrt.
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Die Impulse D2 liegen außerdem am Takteingang des Flipflops F1 an,
dessen Dateneingang ein Aquivalenzglied G1 torgeschaltet ist. An den Eingängen des
quivalenzglieds G1 liegen das Zeitsignal Z1 und ein am Ausgang des Flipflops F1
erzeugtes Signal S2 an.
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Zum Zeitpunkt t2 setzt ein Impuls D2 das Flipflop F1 und über das
ODER-Glied G2 setzt das Signal S2 das Flipflop F2. Das Flipflop F2 wird durch an
seinem Rücksetzeingang anliegende Taktimpulse T02 sofort zurückgesetzt und es gibt
an seinem Ausgang einen Rücksetzimpuls R über den sich in der durchgezogen dargestellten
Stellung befindenden Umschalter U an den Frequenzteiler FT ab. Mit dem Rück-
setzimpuls
R wird der Frequenzteiler FT so eingestellt, daß die Phase der von ihm erzeugten
Taktsignale TA mit der Phase der in den Datensignalen Dl enthaltenen Taktsignale
übereinstimmt.
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Das Zeitglied Z1 löst über ein UND-Glied G3 ein zweites Zeitglied
aus, das ebenfalls aus einem Teiler TE2 gebildet wird, der durch Taktimpulse T03
angesteuert wird. Der Teiler TE2 gibt unmittelbar nach dem Auslösen während einer
Zeitdauer tb, die gleich ist einem Erwartungszeitraum für die Nulldurchgänge, ein
Zeitsignal Z2 mit dem Binärwert O ab. Dieses Zeitsignal Z2 stellt einen Erwartungszeitraum
für diejenigen Nulldurchgänge dar, die den Trägersignalen T zugeordnet- sind. Durch
eine geeignete Verknüpfung der Impulse D2 und der Zeitsignale Z2 kann die Phase
der empfangsseitigen, für die Demodulation der Datensignale erforderlichen Trägersignale
eingestellt werden. Das Zeitsignal Z2 wird dem Dateneingang des Flipflops F2 zugeführt
und verhindert ein Setzen des Flipflops F2 bei einem Nulldurchgang, der einem Trägersignal
T zugeordnet ist.
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Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 wiederholt sich ein ähnlicher Vorgang
wie zwischen den Zeitpunkten tl und t3 und zum Zeitpunkt t6 wird erneut ein Rücksetzimpuls
R erzeugt.
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Die den Taktsignalen TA zugeordneten Signale S1 werden zusammen mit
den Rücksetzsignalen R einem UND-Glied G4 zugeführt und mit jedem Rücksetzimpuls
R, der mit dem Signal SA zusammenfällt, wird der Zähler Z1 fortgeschaltet.
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Wenn der Zähler Z1 eine vorgegebene Anzahl, beispielsweise drei, derartiger
Rücksetzimpulse R abgezählt hat, gibt er ein Signal S3 ab, das das UND-Glied G4
sperrt und den Umschalter U in die gestrichelt dargestellte Stellung bringt. Ein
UND-Glied G5 verknüpft die Signale S1 mit den
Rücksetzimpulsen
R und gibt nur noch diese Rücksetzimpulse R, d-ie mit den Signalen 81 zusammenfallen,
an den Frequenzteiler FT ab, da davon ausgegangen wird, daß die den Taktsignalen
TA zugeordneten Nulldurchgänge der Datensignale D1 dann richtig erkannt sind, wenn
sie dreimal gleichzeitig mit den Signalen S1 auftreten.
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Bei den in Fig. 4 dargestellten Zeitdiagrammen-sind in Abszissenrichtung
die Zeit t und in Ordinatenrichtung die Momentanwerte von verschiedenen Signalen
dargestellt. Bei diesem Zeitdiagramm wird angenommen, daß die Trägersignale T ebenfalls
eine Folgefrequenz von 1800 Hz aufweisen, die Basisbandsignale B jedoch eine Folgefrequenz
von 600 Hz aufweisen. Die Nulldurchgänge der Basisbandsignale fallen damit bei bestimmter
Phasenbeziehung zwischen den Trägersignalen T und den Taktsignalen immer mit' Nulldurchgängen
der Trägersignale T zusammen. Die bei der Modulation entstehenden Datensignale D1
weisen dann bei den Nulldurchgängen der Basisbandsignale B keine Nulldurchgänge
auf und es werden zu diesen Zeitpunkten auch keine Impulse D2 erzeugt. Die Erzeugung
der Zeitsignale Z1 und Z2 erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Zeitdiagramm in
Fig. 3.
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Zum Zeitpunkt tl wird durch das Zeitglied Z1 ein drittes Zeitglied,
das aus einem Teiler TE3 gebildet wird, ausgelöst. Es erzeugt durch Abzählen von
Taktimpulsen T04 ein Zeitsignal Z3, dessen Zeitdauer tc gleich ist der halben Periodendauer
der Trägersignale T. Das Zeitglied Z3 gibt einen Zähler Z2 frei, dessen Zähleingang
die Zeitsignale Z1 zugeführt werden und der durch die Rücksetzsignale R zurückgesetzt
wird. Zum Zeitpunkt t2 wird erneut ein Zeitsignal Z3 erzeugt. Zum Zeitpunkt t3 hat
der Zähler Z2 zwei Zeitsignale Z1 abgezählt und er gibt an seinem Ausgang ein Signal
S4 an das Flipflop F3 ab. Mit der ansteigenden Flanke des Zeitsignals Z2 wird das
Flipflop F3 gesetzt
und es gibt ein Signal S5 über das ODER-Glied
G2 an das Flipflop F2 ab. Das Signal S5 setzt das Flipflop F2. Dieses wird jedoch
durch einen Taktimpuls T02 sofort zurückgesetzt, so daß zum Zeitpunkt t5 ein Rücksetzimpuls
R erzeugt wird, obwohl zum Zeitpunkt t4 kein Nulldurchgang des Datensignals D1 vorhanden
war. Mit dem Rücksetzimpuls R wird auch der Zähler z2 wieder zurückgesetzt.
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Auch in diesem Fall wird geprüft, ob die Rücksetzimpulse R mit den
Signalen S7 zusammenfallen und gegebenenfalls wird auch hier der Umschalter U in
die gestrichelt dargestellte Stellung gebracht, so daß nur diejenigen Rteksetzimpulse
R zum Frequenzteiler FT durchgeschaltet werden, die mit den Signalen S1 zusammenfallen.
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Anstelle der Teiler TE1 bis TE3 können als Zeitglieder auch wiedertriggerbare
monostabile Kippstufen verwendet werden. Die Verwendung von Teilern erweist sich
jedoch dann als zweckmäßig, wenn die Schaltstufe als integrierter Digitalschaltkreis
hergestellt werden soll.
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6 Patentansprüche 4 Figuren
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