DE2907085A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR PROCESSING PHASE-MODULATED SIGNALS - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR PROCESSING PHASE-MODULATED SIGNALS

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DE2907085A1
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Gene F Schroeder
William N Waggener
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Description

der Firma Schlumberger Technology Corporation, 5ooo Gulf Freeway, Houston/Texas, Ό3Ά, from Schlumberger Technology Corporation, 5ooo Gulf Freeway, Houston / Texas, Ό3Ά,

betreffend:
"Verfahren und Anordnung für die Verarbeitung phasenmodulierter Signale"
concerning:
"Procedure and arrangement for processing phase-modulated signals"

Die Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf verbesserte Verfahren und Anordnungen für Empfang und Interpräation von Datensignalen, die in einem System femgemessen und zur Erdoberfläche aus einem Bohrloch übertragen worden sind, wo die Messungen noch während des Bohrens gewonnen wurden. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Anordnungen für die Verarbeitung von phasenmodulierten Signalen.The invention relates to communication systems and more particularly to improved methods and arrangements for receiving and Interpräation of data signals femgemessen in a system and have been transferred to the earth surface from a wellbore, where the measurements were not obtained during drilling. In particular, the invention relates to methods and arrangements for processing phase modulated signals.

Die Vornahme von Bohrlochuntersuchungen während des Bohrvorganges selbst umfaßt die Übertragung von unterirdisch gewonnen Meßwerten an die Erdoberfläche, wobei die Messungen im allgemeinen durch Instrumente vorgenommen werden, die unmittelbar hinter dem Bohrkopf angeordnet sind. Die Möglichkeit, kontinuierlich Informationen während des Niederbringen eines Bohrloches mit dem gesamten Bohrstrang in Betrieb zu gewinnen, ist offensichtlich verlockend. Nichtsdestoweniger haben derartige Systeme noch keine weite Verbreitung gefunden, insbesondere wegen der Probleme, die bei der Übertegung der Meßinformation durch das verrauschte und enge Bohrloch zur Erdoberfläche verbunden viaren. Verschiedene Schemata wurden vorgeschlagen zum Durchführen der Übertragung von Meßinformation an die Erdobaflache. Gemäß einem Vorschlag beispielsweise sollen die Meßwerte mittels isolierter elektrischer Leiter, die sich durch den Bohrstrang erstrecken, übertragen werden. Dieses SchemaCarrying out borehole investigations during the drilling process itself includes the transmission of measurements obtained underground to the surface of the earth, the measurements generally being made by instruments placed immediately behind the drill head. The possibility, continuously with information during the drilling of a borehole Obviously, getting the entire drill string up and running is tempting. Nevertheless, such systems have not yet found widespread use, in particular because of the problems involved in the transmission of the measurement information viaren connected to the earth's surface through the noisy and narrow borehole. Various schemes have been proposed for performing the Transmission of measurement information to the earth surface. According to a suggestion for example, the readings are to be transmitted by means of insulated electrical conductors extending through the drill string. This scheme

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* Al· 2907088* Al 2907088

erfordert jedoch eine Anpassung der Bohrstrangrohre einschließlich des Vorsehens elektrischer Verbindungen an den Bohrrohrkopplungen. Ein weiteres vorgeschlagenes Schema verwendet eine akustische Welle, die nach oben durch den metallischen Bohrstrang sich ausbreitet, doch die offensichtlich hohen Pegel interferierenden Rauschens in einem Bohrstrang sind problematisch. Ein weiteres Schema, das besonders aussichtsreich erscheint, verwendeb eine Bohrspülung innerhalb des Bohrlochs als Übertragungsmediums für akustische Wellen, die mit der Msßinformatfcion moduliert sind. Typischerweise wird Bohrspülung oder Bohrschlaitm nach unten durch den Bohrstrang und den Bohrkopf und nach oben durch den Ringraum zirkuliert, begrenzt von dem Abschnitt des Bohrlochs, der den Bohrstrang umschließt. Dies erfolgt konventionellerweise, um den Bohrschutt wegzufördern und einen gewünschten hydrostatischen Druck im Bohrloch aufrechtzuerhalten. In der beschriebenen Technik unterbricht ein unterirdisch angeordneter akustischer Sender, bekannt als ein umlaufendes Ventil oder eine "Bohrspülungssiime",wiederholt die Strömung der Bohrspülung, und dies führt zu einem akustischen Trägersignal, das in der Bohrspülung mit einer Frequenz erzeugt wird, die abhängt von der Rate der Unterbrechungen. Der akustische Träger wird moduliert in Funktion der digitalen Meßwertdaten. In einer Phasenmodulationstechnik, bekannt unter der Bezeichnung "phase shift keying" oder PSK7 wird der akustische Träger zwischen zwei oder mehr Phasenzuständen moduliert. Verschiedenste Kodierschemata sind möglich unter Verwendung der PSK-Modulation. In einem "Nicht zurück zu NuIl"-Kodierschema repräsentiert eine Änderung der Phase einen bestimmten binären Status (z.B. eine logische 1), während das Fehlen einer Phasenänderung den anderen binären Status repräsentiert (z.B. eine logische O). Die Phasenänderungen werden mechanisch erzielt durch temporäres Modifizieren der Unterbrechungsfrequenz der Bohrspülungssirene auf eine höhere oder niedrigere Frequenz,bis eine gewünschte Phasennacheilung (oder Phasenvoreilung) erreicht ist, wonach die Bohrspülungssirene auf ihre Nominalfrequenz zurückkehrt. Wenn beispielsweise die Nominalfrequenz der Bohrspülungssirene 12 Hz beträgt, kann man eine Phasenänderung von 18o erreichen durch zeitweiliges Absenken der Frequenz der Bohrspülungssirene auf 8 Hz während 125 Millisekunden (was einer Periode bei 8 Hz entspricht und 1 1/2 Perioden bei 12 Hz), wonach die Bohrspülungssirenenfrequenz von 12 Hz wiederhergestellthowever, requires adaptation of the drill string including the provision of electrical connections to the drill pipe couplings. Another proposed scheme uses an acoustic wave traveling up through the metallic drill string, but the apparently high levels of interfering noise in a drill string are problematic. Another scheme, which appears particularly promising, uses a drilling fluid within the borehole as a transmission medium for acoustic waves that are modulated with the measurement information. Typically, drilling fluid is circulated down through the drill string and drill head and up through the annulus delimited by the portion of the borehole which encloses the drill string. This is conventionally done in order to remove the debris and maintain a desired hydrostatic pressure in the borehole. In the technique described, a subterranean acoustic transmitter known as a rotary valve or "drilling fluid siime" repeatedly interrupts the flow of drilling fluid and this results in an acoustic carrier signal generated in the drilling fluid at a frequency that depends on the Rate of interruptions. The acoustic carrier is modulated as a function of the digital measured value data. In a phase modulation technique known as "phase shift keying" or PSK 7 , the acoustic carrier is modulated between two or more phase states. A wide variety of coding schemes are possible using PSK modulation. In a "not back to zero" coding scheme, a change in phase represents one binary status (e.g., a logical 1), while the absence of a phase change represents the other binary status (e.g., a logical 0). The phase changes are achieved mechanically by temporarily modifying the drilling fluid siren interrupt frequency to a higher or lower frequency until a desired phase lag (or phase lead) is achieved, after which the drilling fluid siren returns to its nominal frequency. For example, if the nominal frequency of the drilling fluid siren is 12 Hz, a phase change of 18o can be achieved by temporarily lowering the frequency of the drilling fluid siren to 8 Hz for 125 milliseconds (which corresponds to a period at 8 Hz and 1 1/2 periods at 12 Hz), after which the drilling fluid siren frequency restored to 12 Hz

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wird. Man erkennt ohne weiteres, daß ein 18o -Phasenverschiebung auch erzielt werden könnte durch temporäres Anheben der Bohrspülungssirenenfrequenz während einer entsprechenden Zeitperiode (d.h. bis zum Erreichen einer gewünschten Phasenvoreilung), wonach man zur Nominalfrequenz zurückkehrt.will. One can easily see that an 18o phase shift is also achieved could be achieved by temporarily increasing the drilling fluid siren frequency during a corresponding period of time (i.e. until a desired Phase lead), after which one returns to the nominal frequency.

Bei konwfcionellen (PSK) -Kommunikationen wird die Trägerphase üblicherweise in alternierenden Richtungen geändert (d.h. alternierend Phasenvoreilung und Phasennacheilung), so daß die verbleibende Änderung der Trägerphase über eine lange Zeitperiode nahe bei O liegt. In einem System zum Übertragen von Bohrlochmeßdaten während des Niederbringens des Bohrlochs, wobei ein elektromechanisches Gerät benutzt wird, wie eine Bohrspülungssirene, um akustische Wellen auf die Bohrspülung zu übertragen, ist es zu bevorzugen, daß alle Phasenähderungen in derselben Richtung vorgenommen werden (d.h. entweder nur Phasennacheilung oder nur Phasenvoreilung), weil dann der Antrieb der Bohrspülungssirene wirkungsvoller und viel einfacher vorgenommen werden kann. (Wenn beispielsweise alle Phasenänderungen erzielt werden durch momentanes Absenken der Frequenz, ist es niemals notwendig, die Frequenz über die Nominalfrequenz hinaus zu steigern und weniger Antriebsleistung wird benötigt für de Bohrspülungssirene. Außerdem können die Steuerschaltkreise weniger kompliziert ausgebildet sein.) Der Begriff "unidirektionale" PSK-Mödulaticn bedeutet diesen Typ von Modulation, bei dem alle Phasenänderungen in der gleichen Richtung erfolgen.In confessional (PSK) communications, the bearer phase is commonly used changed in alternating directions (i.e. alternating phase lead and phase lag), so that the remaining change in carrier phase is close to O over a long period of time. In a system for transmitting logging data while the borehole is being driven, using an electromechanical device, such as a drilling fluid siren, to transmit acoustic waves to the drilling fluid, it is too prefer that all phase changes be made in the same direction (i.e., either phase lag only or phase lead only) because then driving the drilling fluid siren is more effective and much easier can be made. (For example, if all phase changes are achieved by momentarily lowering the frequency, it is never necessary to to increase the frequency above the nominal frequency and less drive power is required for the drilling fluid siren. In addition, the control circuitry can be made less complicated.) The term "unidirectional" PSK modulation means this type of modulation all phase changes take place in the same direction.

Das modulierte akustische Signal wird an der Erdoberfläche von einem oder mehr Wandlern aufgefangen, die das akustische Signal in ein elektrisches Signal umformen. Es ist dann erforderlich, die Digitalinformaticn wiederzugewinnen, die in der Modulation des empfangenen Signals enthalten ist. Dies wird kurz gesagt dadurch erreicht, daß man zuerst das empfangene Signal verarbeitet, um das Trägerisngal zu extrahieren. Der rekon&ruierte Träger wird dann verwendet, um das modulierte elektrische Signal synchron zu demodulieren.The modulated acoustic signal is transmitted to the surface of the earth one or more transducers that convert the acoustic signal into an electrical signal. It is then necessary to have the digital information recover contained in the modulation of the received signal. In short, this is accomplished by first doing the The received signal is processed to extract the carrier signal. The recon & ruined carrier is then used to generate the modulated electrical Demodulate signal synchronously.

Bei der konventionellen Ausführung des beschriebenen Systems wird typischerweise ein Bandpaßfilter im Empfänger verwendet, wobei das FilterIn the conventional implementation of the system described, a band pass filter is typically used in the receiver, the filter

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ein Bandpaßspektrum aufweist, das bezüglich der Nominalträgerfrequenz zentriert ist und verwendet wird, um den modulierten Träger zu erfassen. Als Teil der vorliegenden Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß die Verwendung eines Filters, zentriert auf die nominale Trägerfrequenz, nicht ein optimales Verhalten erbringt. Die unidirektionale Art der Modulation führt nämlich dazu, daß die mittlere Trägerfrequenz abweicht von der nominalen Trägerfrequenz. Es wurde ferner festgestellt, daß ein weiteres Problem auftritt mit Verwendung konventioneller existierender Filter für Phasenverschiebungssysteme des beschriebnen Typs. Ein typisches konventionelles Filter strebt eine symmetrische Spektralcharakteristik bezüglich der Filtermittenfrequenz an. Die unidirektionale Art der Modulation jedoch ergibt, daß eine syirmetrische Filter charakteristik nicht optimale Anpassung bedeutet bezüglich der Frequenzcharakteristik des übergangenen Signals.has a bandpass spectrum centered with respect to the nominal carrier frequency and is used to detect the modulated carrier. As part of the present invention, however, it has been found that the use of a filter centered on the nominal carrier frequency does not produce optimal behavior. The unidirectional type of modulation leads namely to the fact that the mean carrier frequency deviates from the nominal carrier frequency. It has also been found that another problem arises using conventional existing filters for phase shift systems of the type described. A typical conventional filter strives for a symmetrical spectral characteristic with respect to the filter center frequency at. The unidirectional type of modulation, however, shows that a syirmetric filter characteristic does not mean optimal adaptation with respect to the frequency characteristic of the bypassed signal.

Es ist eine Aufgabe bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Filter für die Verwendung zum Erfassen in einem Phasenverschiebungsübertragungssystem der Art zu schaffen, bei der die Modulation erreicht wird durch temporäres unidi.rekationales Verändern der Trägerfrequenz.It is an object in one aspect of the present invention to provide an improved filter for use for detection in a phase shift transmission system of the kind in which the modulation is achieved by temporarily changing the carrier frequency unidirectionally.

In einem bekannten Typ des beschriebenen Systems wird typischerweise in dem Empfangsteil eine Trägerortungsschleife verwendet, deren Aufgabe darin besteht, sich auf den Träger des empfangenen Signasls zu verriegeln und Zeitgebersignale zu erzeugen, die im Eemodulationsprozess verwertet werden können. Es ist cwünschenswert, ein Verriegeln auf den Träger so schnell wie möglich zu erzielen, um so einen möglichen Informationsverlust zu vermeiden. Es ist ferner wünschenswert, wenn einmal die Verriegelung erzielt worden ist, eine Trägerschleife vorliegen zu haben, die relativ stabil ist, d.h. nicht nachteilig beeinflußt w±d von kurzzeitigen Fehlerkomponentensignalen in der Schleife bei unterschiedlichen Frequenzen. Diese beiden Zielsetzungen sind einander etwas widersprechend, da relativ schnelles Er-Mchen der Verriegelung relativ breite Schleifenbreite voraussetzt, während Stabilität der Schleife im allgemeinen eine relativ enge Schleifenbrexte diktieren würde. Es ist bekannt, daß die Schleifenbrexte manuell variiert werden kann, wenn einmal die Verriegelung erfolgt ist, doch diese TechnikIn one known type of the system described, typically a carrier location loop is used in the receiving part, its task consists in locking on the carrier of the received signal and to generate timing signals that can be used in the emodulation process. It is desirable to have an interlocking on the carrier like this as quickly as possible in order to avoid a possible loss of information. It is also desirable once locking has been achieved has been to have a carrier loop that is relatively stable, i.e. not adversely affected by transient error component signals in the loop at different frequencies. These two objectives are somewhat contradicting each other, as they are relatively quick to do interlocking requires a relatively wide loop width, while stability of the loop generally requires a relatively narrow loop width would dictate. It is known that the loop widths can be varied manually once the lock has been made, but this technique is used

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iäb nicht besonders bequem. Femer ergeben sich bei der oben erwähnten Anwendung in Verbindung mit der Übertragung von Bohrlochmeßwerten während der Niederbringung des Bohrlochs mit den rielativ niederfrequenten akustischen Signalen praktische Probleme, wenn man versucht, die Schleifenbreite der Trägerortungsschleife zu verändern. Die Veränderung der Schleifenbreite umfaßt nämlich im allgemeinen das Einschalten unterschiedlicher Kondensatoren in den Schleifenfilterkreis und gleichzeitig die JMbdifikation der Schleifenverstärkung. Bei den hier interessierenden Frequenzen haben die Kondensfeoren im Schaltkreis im allgemeinen relativ große Werte, und man verwendet deshalb Elektrolytkondensatoren, die relativ große Kapazität aufweisen, ohne all zu große Abmessungen, wie dies für nicht elektrolytische Kondensatoren typisch ist. Wenn ein vorher inaktiver Kondensator in den Schaltkreis eingeschaltet wird, ergibt sich ein Problem wegen der Einführung einer Versetzungsspannung, herrührend von der vorhergehenden Spannung über dem neuen Kondensator, die nicht übereinstimmt mit der Spannung, die an ihn angelegt wird, sobald er in die Schaltung eingeschaltet worden ist. Es ist eine Aufgabe eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite zu schaffen, bei der die oben erwähnten Probleme vermieden sind.i would not be particularly comfortable. Furthermore, result from the above-mentioned application in connection with the transmission of log values during the Sinking the borehole with the relatively low-frequency acoustic signals are practical problems when trying to determine the loop width of the Modify carrier tracking loop. The change in the width of the loop namely generally involves switching on different capacitors into the loop filter circuit and at the same time the JMbdification of the loop gain. At the frequencies of interest here, the condensers in the circuit generally have relatively large values and are therefore used Electrolytic capacitors that have relatively large capacitance without overly large dimensions, as is typical of non-electrolytic capacitors is. If a previously inactive capacitor is switched into the circuit, a problem arises because of the introduction of an offset voltage, resulting from the previous voltage across the new capacitor that does not match the voltage applied to it once it has been switched into the circuit. It's someone else's job It is an aspect of the present invention to provide an improved variable loop width carrier locator loop that addresses the problems noted above are avoided.

Bei den bekannten Arten des beschriebenen Systems wird der Träger im allgemeinen extrahiert unter Verwendung einer Trägerortungsschleife. Die Trägerortungsschleife ist eine Phasenverriegelungsschleife mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der ansprechend ausgebildet ist auf Fehlersignale, herrührend von thterschieden zwischen der Phase des Signals, abgeleitet vom. VCO, und der Phase des Trägersignals. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich jedoch gezeigt, daß die unidirektionale Art der Phasenmodulation bei dem oben beschriebenen System die Tendenz hat, ein Problem beim Betrieb der Phasenverriegelungsschleife hervorzurufen. Da nämlich Phasenänderungen verwirklicht werden durch momentane Variation der Frequenz, werden Fehlerinpulse in der Phasenverriegelungsschleife immer dann erfolgen, wenn ein Datenübergang oder Datensprung erfolgt. Da die PSK-MDdulation unidirekticnal ist (d.h. momentane Frequenzmodifikation erfolgt immer in Richtung einer niedrigeren Frequenz oder immer in Richtung einer höherenIn the known types of system described, the carrier is generally extracted using a carrier location loop. The carrier location loop is a phase locked loop with a voltage controlled oscillator (VCO) that is responsive to Error signals resulting from the difference between the phase of the signal, derived from. VCO, and the phase of the carrier signal. According to the present However, the invention has shown that the unidirectional type of phase modulation tends to create a problem in the operation of the phase locked loop in the system described above. Namely there Phase changes are realized by momentary variation of the frequency, error pulses in the phase lock loop will always occur if there is a data transfer or data jump. Since the PSK-MDdulation is unidirecticnal (i.e. momentary frequency modification always takes place in the direction of a lower frequency or always in the direction of a higher one

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Frequenz) ,haben diese Fehlerimpulse inner dieselbe Polarität. Diese Fehlerimpulse können die Tendenz haben, unerwünschte Frequenzabweichungen in der Trägerortungsschleife einzuführen.Frequency), these error pulses have the same polarity. These error pulses can tend to introduce undesirable frequency deviations in the carrier location loop.

Es ist ein weiterer Aspektder Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Trägerortungsschleife zu schaffen für die Anwendung zum Erfassen in einem PSK-Phasenmodulierten Übertragungssystem, wo die Modulation bewirkt wird durchtemporäre unidirektionale Modifikation der Trägerfrequenz. It is another aspect of the object of the present invention to provide an improved carrier location loop for use in the Detect in a PSK phase modulated transmission system where the modulation is is effected by temporary unidirectional modification of the carrier frequency.

Die Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabenstellung im Rahmen der Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert.The solution to the problem described above within the framework the invention is defined by the claims.

Dabei ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren gerichtet unter Verwendung eines PSK-Signals, das mit Digitalinformation moduliert worden ist, indem momentan unidirektional die Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zwecks Bewirkung einer Phaseänderung entweder erhöht oder aber verringert worden ist; dabei wird das modulierte Trägersignal mit einem Filter gefiltert, das eine Bandpaßmittenfrequenz aufweist, die gegenüber der Nominalträgerfrequenz in Richtung der unidirekticnalen Vergrößerung oder Verringerung der Frequenz verschoben ist. Das Digitalsignal wird aus dem gefilterten Signal wiedergewonnen.One aspect of the present invention is directed to a method using a PSK signal that is associated with digital information has been modulated by momentarily unidirectional the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information for the purpose of causing a Phase change has either increased or decreased; that will modulated carrier signal filtered with a filter that has a bandpass center frequency which is shifted from the nominal carrier frequency in the direction of the unidirectional increase or decrease in frequency. The digital signal is recovered from the filtered signal.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren gerichtet unter Verwendung eines PSK-Signals, das moduliert worden ist mit Digitalinformation durch momentane unidirektionale entweder Verringerung oder Vergrößerung der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung; dabei sind die Schritte vorgesehen: Filtern des modulierten Trägersignals miteinem Filter mit einer Durchlaßbandcharakteristik, die symmetrisch in Richtung der unidirekticnalen Verringerung oder Vergrößerung der Frequenz ausgebildet ist, wonach die Digitalinformation aus dem gefilterten Signal wiedergewonnen wird.Another aspect of the present invention is directed to a method directed using a PSK signal that has been modulated with digital information by either decreasing or unidirectional instantaneous Increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information to effect a phase change; the following steps are provided: filtering the modulated carrier signal with a filter with a passband characteristic, which is symmetrical in the direction of the unidirectional decrease or increase of the frequency, after which the digital information is recovered from the filtered signal.

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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren gerichtet zum Verringern der Übergangssignale, die herrühren vom Umschalten eines anderen Kondensators in einen Schaltkreis zur Verwendung in einem elektronischen System, das ein Paar von Klemmen aufweist, eine Mehrzahl von Kondensatoren, von denen jeder mit einem seiner Beläge an eine der Klemmen angekoppelt ist, das femer eine Schaltungsanordnung aufweist zum Ankopplen des anderen Belages eines ausgewählten der Kondensatoren an die andere Klemme, und das schließlich varible Verstärkungsfaktorschaltkreise aufweist, synchronisiert mit der Schalteranordnung zum Beeinflussen des Potentials der anderen Klemme. In diesem Falle sind die erfindungsgemäßen Kennzeichen: Dauerndes Erzeugen einer Bezugsspannung, zugeordnet jedem der Mehrzahl von Kondensatoren, die gerade nicht zwischen das Paar von Klemmen geschaltet sind, wobei jede der erzeugten Bezugsspannungen eine Funktion der Spannung ist, die über dem zugeordneten Kondensator in dem Fall vorliegen würde, wenn der zugeordnete Kondensator augenblicklich durch die Schaltungsanordnung zwischen das Paar von Klemmen geschaltet würde, und dauerndes Anlegen jeder erzeugten Bezugsspannung an den zugeordneten Kondensator.Another aspect of the present invention is directed to a method directed to reducing the transition signals resulting from switching of another capacitor in a circuit for use in an electronic system having a pair of terminals, a plurality of Capacitors, each of which is coupled with one of its pads to one of the terminals, which furthermore has a circuit arrangement for coupling the other pad of a selected one of the capacitors to the other terminal, and which ultimately has variable gain circuitry, synchronized with the switch arrangement for influencing the potential of the other terminal. In this case, the characteristics according to the invention are: Continuously generating a reference voltage associated with each of the plurality of capacitors that are not currently connected between the pair of terminals where each of the reference voltages generated is a function of the voltage that would be present across the associated capacitor in the event that if the associated capacitor were instantly switched between the pair of terminals by the circuitry, and permanent application each generated reference voltage to the associated capacitor.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren gerichtet zum Stabilisieren einer Trägerortungsschleif e, vewrendet in Verbindung mit einer Vorrichtung, die ein PSK-Signal empfängt, das mit Digitalinformation moduliert worden war durch momentane unidirektionale entweder Absenkung oder Erhöhung der Nominalfrequenz eines Trägersignals als Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung. Die Vorrichtung umfaßt einen Trägerortungsschlei fenkMs zum Ermitteln des Trägers des empfangenen Signals. Dar Schleifenkreis umfaßt einen gereigeltenOszillator mit einer Steusrklemme, und die Frequenz des Oszillators wird bestimmt durch ein Signal, das an die Steuerklemme angelegt ist. Ein Komparator zum Erzeugen eines Steuersignals ist vorgesehen, wobei die Phase eines Signals, abgeleitet vom dem empfangenen PSK-modulierten Signal, verglichen wird mit der Phase eines Signals, abgeleitet von dem Ausgang des geregelten Oszillators. Schaltkreise sind vorgesehen zum Anlegen des Steuersignals an die Steuerklemme des Oszillators. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Erzeugung vonAnother aspect of the present invention is directed to a method directed to stabilize a carrier locating loop e, used in conjunction with a device that receives a PSK signal containing digital information had been modulated by momentary unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function the digital information to effect a phase change. The apparatus includes a carrier locating loop for determining the carrier of the received Signal. The loop circuit comprises a locked oscillator with a control terminal, and the frequency of the oscillator is determined by a Signal that is applied to the control terminal. A comparator to generate of a control signal is provided, the phase of a signal derived from the received PSK-modulated signal being compared with the phase a signal derived from the output of the controlled oscillator. Circuits are provided for applying the control signal to the control terminal of the oscillator. The method comprises the following steps: Generation of

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29Q708529Q7085

Koitpensaticnsiirpulsen im Ansprechen auf Übergänge (Sprünge) des empfangenen Signals und Anlegen der Konpensationsimpulse an die Steuerklemme, um so der Differenz zwischen der Nominalfrequenz des Trägers und der mittleren Frequenz des enpfangenen Signals Rechnung zu tragen, welche Differenz herrührt von der unidirektionalen Art der Trägerraodulation.Koitpensaticnsiirpulsen in response to transitions (jumps) of the received Signal and application of the compensation pulses to the control terminal, so the Difference between the nominal frequency of the carrier and the mean frequency of the received signal to take into account which difference arises from the unidirectional type of carrier modulation.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner einen weiteren Aspekt, gerichtet auf eine Anordnung, die als Eirpfänger für ein PSK-Signal ausgebildet ist, moduliert mit Digitalinformation. Die Anordnung dient dazu, die Digitalinformaticn aus dem Träger wiederzugewinnen. Das PSK-modulierte Signal war moduliert worden mit der Digitalineformaticn durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Erhöhen der Nominalfrequenz ehes Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung. Die Anordnung umfaßt ein Filter zur Verwendung beim sefektiven Filtern des modulierten Trägersignals. Erfindungsgemäß hat das Filter eine Durchlaßbandmittenfrequenz, die versetzt ist gegenüber der nominalen Trägerfrequenz in der Richtung der unidirekticnalen Verringerung oder Vergrößerung der Frequenz.The present invention also includes another aspect directed on an arrangement designed as an Eirpfänger for a PSK signal is modulated with digital information. The arrangement serves to provide the digital information recover from the carrier. The PSK modulated signal was modulated with the digital informatics by momentary unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of the carrier signal in Function of the digital information to effect a phase change. The order includes a filter for use in selective filtering of the modulated Carrier signal. According to the invention, the filter has a passband center frequency which is offset from the nominal carrier frequency in the direction the unidirectional decrease or increase of the frequency.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen weiteren Aspekt, gerichtet auf eine Anordnung zum Demodulieren eines Digitalsignals. DieAnordnung empfängt ein PSK-Signal, moduliert mit Digitalinformation, und dient dazu, die Digitalinformation aus dem Signal wiederzugewinnen. Das PSK-modulierte Signal war moduliert worden mit der Digitalinformation durch momentane unidirektionale entweder Absenkung oder Erhöhung der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung. Danach kehrt der Träger zur Nominalfrequenz zurück, nachdem die Phasenänderung bewirkt worden ist. Die Anordnung umia3t ein Filter zur Verwendung beim ffiLektiven Filtern des modulierten Trägersignals. Erfindungsgemäß hat das Filter eine Bandpaßcharakteristik, die asymmetrisch in Richtung der unidirektionalen Absenkung oder Erhöhung der Frequenz ist.The present invention includes another aspect directed to an arrangement for demodulating a digital signal. The arrangement receives a PSK signal modulated with digital information and serves to display the digital information recover from the signal. The PSK modulated signal had been modulated with the digital information by current unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information to effect a phase change. Thereafter the carrier returns to the nominal frequency after the phase change has been effected. The arrangement surrounds a filter for use in the ffiLective Filtering the modulated carrier signal. According to the invention, the filter a bandpass characteristic that is asymmetrical in the direction of unidirectional lowering or increasing of the frequency.

Ein weiiasr Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein elektronische Schaltungsanordnung gerichtet, die ein Paar von Klemmen, eine ]yfehrzahl von Kondensatoren, von denen mit einem seiner Beläge jeder an eine der KlemmenAnother aspect of the present invention is to an electronic one Circuit arrangement directed to a pair of terminals, a plurality of Capacitors, each of which has one of its pads on one of the terminals

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angekoppelt ist, eine Schalteranordnung zum Ankoppeln des anderen Belages eines ausgewählten der Kondensatoren an die andere Klemme und variable Verstärkungsfaktorschaltkreise aufweist, synchronisiert mit der Schalteranordnung zum Beeinflussen des Potentials der anderen Klemme. Erfindungsgemäß wird eine solche Schaltungsanordnung durch einen Schaltkreis gekennzeichnet zum Verringern der Übagangssignale, herrührend vom Einschalten eines anderen Kondensators zwischen das Paar von Kleimen, wcte vorgesehen sind: Schaltungskomponenten für das dauernde Erzeugen einer Bezugsspannung, zugeordnet jedem der lYehrzahl von Kondensatoren, die gerade nicht zwischen das Paar von Klemmen gekoppelt sind, wobei jede erzeugte Bezugsspannung eine Funktion der Spannung ist, die über dem zugeordneten Kondensator in dem Falle erschiene, wenn der zugeordnete Kondensator augenblicklich von der Schalteranordnung zwischen das Paar von Klemmen geschaltet würde, und Schaltungskomponenten für das dauernde Anlegen der erzeugten Bezugsspannung an den zugeordneten Kondensator.is coupled, a switch arrangement for coupling the other covering a selected one of the capacitors to the other terminal and variable gain circuits has, synchronized with the switch arrangement for influencing the potential of the other terminal. According to the invention Such a circuit arrangement is characterized by a circuit for reducing the transfer signals resulting from switching on another Capacitor between the pair of glues, wcte are provided: circuit components for the continuous generation of a reference voltage, assigned to each of the plurality of capacitors that are not currently between the pair are coupled by terminals, each reference voltage generated being a function of the voltage across the associated capacitor in would appear if the associated capacitor were instantly switched between the pair of terminals by the switch arrangement, and Circuit components for the permanent application of the generated reference voltage to the assigned capacitor.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite gerichtet zum Verriegeln auf den Träger eines Eingangssignals. Die Schleife umfaßt eine Phasenverriegelungsschleife mit einem Oszillator mit einem Steuereingang, einen Fehlersignalgenerator zum Erzeugen eines Fehlersignals in Funktion der Phasendifferenz zwischen einem Signal, abgeleitet von dem Oszillator, und dem Eingangssignal und ein variables Filter mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Bandbreiten für das Ankoppeln des Ausgangs des Fehlersignalsgenerators an den Steuereingang des Oszillators. Erfindungsgemäß ist eine solche Schleife gekennzeichnet durch eine Schleifenbreitenregelschaltung, angekoppelt an das variable Filter für die automatische Änderung der Schleifenbreite des Filters in Funk^tion des Eingangssignals.Another aspect of the present invention is to a carrier location loop with variable loop width directed to lock onto the carrier of an input signal. The loop comprises a phase locked loop with an oscillator with a control input, an error signal generator for generating an error signal as a function of the phase difference between a signal derived from the oscillator and the input signal and a variable filter having a plurality of different ones Bandwidths for coupling the output of the error signal generator to the control input of the oscillator. Such a loop is in accordance with the invention characterized by a loop width control circuit coupled to the variable filter for automatically changing the loop width of the Filters in function of the input signal.

der Äusführungsbeispiele des Gegenstandes Erfindung werden nachstehendThe embodiments of the invention are given below

unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte, weitgehend schematisierte Darstellung einer Vorrichtung für die Ifeßwertübertragung während des Bohrens,1 shows a simplified, largely schematic representation a device for the transmission of measured values while drilling,

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Fig. 2 zeigt Diagramme zur Erläuterung der konventionallen PSK-MDdulaticn. und der einseitig gerichteten Rampenphasen-PSK-MDdulaticn gemäß der Erfindung,Fig. 2 shows diagrams to explain the conventional PSK-MDdulaticn. and the unidirectional ramp phase PSK-MDdulaticn according to the invention,

Fig. 3 ist ein Blockdigramm des an der Erdoberfläche befindlichen Empfangssystems für die Vorrichtung nach Fig. 1,Fig. 3 is a block diagram of the surface receiving system for the apparatus of Fig. 1;

Fig. 4 zeigt idealisierte Wellenformen zur Erläuterung der Natur der Signale, die an verschiedenen Stellen des Empfangssystems nach Fig. 3 auftreten, FIG. 4 shows idealized waveforms for explaining the nature of the signals which occur at various points in the receiving system according to FIG. 3,

Fig. 5 illustriert die Natur einer Phasenänderung gemäß der PSK-MDdulaticn aus Fig. 2,Fig. 5 illustrates the nature of a phase change according to the PSK-MDdulaticn from Fig. 2,

Fig. 6 illustriert die Natur des Frequenzspektrums eines konventionell-PSK-modulierten Signals im Vergleich mit dem Spektrum eines einseitig gerichtet PSK-modulierten Signals,Fig. 6 illustrates the nature of the frequency spectrum of a conventional PSK modulated Signal compared with the spectrum of a unidirectional PSK-modulated signal,

Fig. 7 zeigt ein Beispiel für ein Filter, das beim Erfindungsgegenstand Anwendung findet, Fig. 7 shows an example of a filter that is used in the subject matter of the invention,

Fig. 8 ist ein Blockdiagranm einer Phasenverriegelungsschleife mit variabler Schleifenbreite gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figure 8 is a block diagram of a phase locked loop with variable loop width according to an embodiment of the invention,

zeigt das Grundprinzip eines Schleifenfilters,shows the basic principle of a loop filter,

zeigt ein Filter mit variabler Schleifenbreite gemäß der Erfindung,shows a variable loop width filter according to the invention;

zeigt eine herkönmliche Trägerortungsschleife,shows a traditional carrier tracking loop,

zeigt eine Aus führungs form einer erfindungsgemäß verbesserten Trägerortungsschleife undshows an embodiment of a carrier locating loop improved according to the invention and

Fig. 13 stellt einen Typ von Wellenform dar, der earzeugt wird als Eingang für das Schleifenfilter der Trägerortungsschleife nach Fig. 11.Fig. 13 illustrates one type of waveform that is generated as an input for the loop filter of the carrier location loop according to FIG. 11.

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Fig.Fig. 99 Fig.Fig. 1o1o Fig.Fig. 1111 Fig.Fig. 1212th

Fig. 1 zeigt weitgehend schematisiert eine Vorrichtung für die Bohrlochuntersuchung während des Wiederbringens des Bohrlochs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei von einer konventionellen Bohreinheit Gebrauch gemacht wird. Eine Plattform mit Drehtisch 1o befindet sich über einem Bohrloch 11, das mittels Itotary-Bohrverf ahren in das Erdreich niedergebracht worden ist. Ein Bohrstrang 12 hängt innerhalb des Bohrlochs und trägt an seinem unteren Ende einen Bohrkopf 15. Der Bohrstrang 15 und der an ihm befestigte Bohrkopf 15 werden durch einen Drehtisch 16 in Onndrehung versetzt (Antrieb nicht dargestellt), der im Eingriff steht mit einer Keilstange 17 am oberen Ende des Bohrstrangs. Dar Bohrstrang hängt an einem Haken 18, der an einem mitlaufenden Block (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Keilstange ist mit dem Haken über einen Schäkel 19 verbunden, der eine Drehung des Bohrstrangs relativ zum Haken ermöglicht. Bohrspülung 26 befindet sich in einem Sumpf 27 in der Erde. Eine Pumpe 29 pumpt die Bohrspülung in den Bohrstrang über eine Öffnung in dem Schäkel 19, so daß sie nach unten durch das Zentrum des Bohrstrangs 12 strömen kann. Die Bohrspülung tritt aus dem Bohrstrang über Öffnungen im Bohrkopf 15 aus und strömt dann nach oben im Ringspalt zwischen der Außenseite des Bohrstranges und der Peripherie des Bohrloches. Bekanntlich fördert die Bohrspülung dabei Formationsteilchen zur Cfoerflache der Erde, und die Bohrspülung wird zum Sumpf 27 für die Rezirkulation zurückgeführt. Die kleinen Pfeile in Fig. erläutern die typische Strömungsrichtung der Bohrspülung.Fig. 1 shows largely schematically a device for the borehole investigation during the return of the borehole according to a Embodiment of the invention, being from a conventional drilling unit Use is made. A platform with turntable 1o is above a borehole 11 drilled into the ground by itotary drilling has been. A drill string 12 is suspended within the borehole and carries a drill head 15 at its lower end. The drill string 15 and the Drill head 15 attached to it are rotated by a turntable 16 offset (drive not shown), which is in engagement with a wedge bar 17 at the top of the drill string. The drill string is hanging on one Hook 18 attached to a moving block (not shown). The wedge bar is connected to the hook via a shackle 19, the one Rotation of the drill string relative to the hook allows. Drilling fluid 26 is located in a sump 27 in the earth. A pump 29 pumps the drilling fluid into the drill string through an opening in the shackle 19 so that they can flow down through the center of the drill string 12. The drilling fluid emerges from the drill string through openings in the drill head 15 and flows then upwards in the annular gap between the outside of the drill string and the periphery of the borehole. As is well known, the drilling fluid promotes this Formation particles to the surface of the earth, and the drilling fluid becomes Recirculated sump 27 for recirculation. The small arrows in Fig. explain the typical flow direction of the drilling fluid.

Innerhalb des Bohrstranges 12, vorzugsweise nahe dem Bohrkopf 15, befindet sich eine Maß- und Senderbaugruppe 5o. Die Baugruppe 5o umfaßt eine Msßvorrichtung 55, die irgendeine interessierende Bohrlochcharakteristik mißt, beispielsweise den Widerstand des Erdreichs, Gammastrahlung, Bohrkopfbelastung, Werkzeugschneidwinkel usw. Es versteht sich jedoch, daß die Maßvorrichtung 55 für die Messung irgendwelcher interessierender Parameter eingsetzt werden we kann. Der Senderabschnitt derBaugruppe umfaßt einen akustischen Sender 56, der ein akustisches Signal in die Bohrspülung überträgt, das repräsentativ ist für die gemessenen Bohrlochparameter. Ein brauchbarer Typ eines akustischen Senders, der an sich bekannt ist,Within the drill string 12, preferably near the drill head 15, there is a measuring and transmitter assembly 5o. The assembly includes 5o a logging device 55 containing any borehole characteristic of interest measures, for example the resistance of the ground, gamma radiation, drill head load, Tool cutting angle, etc. It will be understood, however, that the measuring device 55 can be used for measuring any parameters of interest we can be employed. The transmitter portion of the assembly includes an acoustic transmitter 56 which transmits an acoustic signal into the drilling fluid, this is representative of the measured borehole parameters. A useful type of acoustic transmitter known per se

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verwendet ein Gerät unter der Bezeichnung "Bohrspülungssirene", welches einen geschlitzten Rotor und einen geschlitzten Stator aufweist, der umläuft und wiederholt die Bohrspülungsströmung unterbricht, um ein gewünschtes akustisches Wellensignal in der Spülung zu erzeugen. Der Sender 56 wird gesteuert von einer Sendersteuerung und Antriebselektronik 57, welche einen Anialog-Digital-Wandler umfaßt, der die gemessenen Parametersignale in Digitalform wandelt. Die Steuer- und Antriebselektronik 57 weist ferner einen Phasenverschiebungsmodulator (PSK-Modulator), der ein Antrfebssignal für das Anlegen an den Sender 56 erzeugt, auf.uses a device called the "drilling fluid siren", which has a slotted rotor and a slotted stator which revolves and repeatedly interrupts the flow of drilling fluid to a desired one generate acoustic wave signal in the flush. The transmitter 56 is controlled by a transmitter control and drive electronics 57, which comprises an analog-to-digital converter, which the measured parameter signals converts into digital form. The control and drive electronics 57 also have a phase shift modulator (PSK modulator), which is a Anrfebssignal generated for application to the transmitter 56 on.

Bei konventioneller Phasenverschiebung (PSK-)Kommunikation wird die Phase des Trägersignals entsprechend einem digitalen Datensignal geändert, das zwei oder mehr Pegel aufweist, um einen modulierten Träger zu erzeugen, der zwei oder mehr Phasen aufweist. Die Trägerphase wird konventicnellerweise in alternierenden Richtungen geändert (d.h. alternierende Phasenvoreilung und Phasennacheilung), so daß die vofoleibende Änderung der Trägerphase über eine längere Zeitdauer nahe bei Null liegt. In einem Bohr- und Meßsystem mit einem elektromechanischen Gerät, etwa einer Bohrspülungssirene, für die Übertragung akustischer Wellen auf die Bohrspülung ist es zu bevor-· zügen, alle Phasenänderungenin der gleichen Richtung vorzunehmen (d.h. immer Nacheilung oder Voreilung), weil dann die Technik für den Antrieb der Bohrspülungssirene wirksamer und einfacher ist. Die nachfolgend benutzte Bezeichnung "unidirekticnale "-PSK-Modulation soll demgemäß diese Art von Modulation bezeichnen, bei der alle Phasenänderungen in der gleichen Richtung erfolgen. Techniken für den Antrieb einer Bohrspülungssirene zur Erzeugung einer PSK-modulierten akustischen Trägerwelle in Bohrspülung und für die Erzielung einer unidirektionalen PSK-Modulation sind beispielsweise in den US-PSen 3 789 355 und 3 82o o63 offenbart. Es versteht sich jedoch, daß andere geeignete Mittel für eine derartige unidirekticnale PSK-Modulation gemäß nachfolgender Beschreibung verwendet werden können. Fig. 2 illustriert die unterschiedliche PSK konventionelle PSK-Modulation und die unidirekticnale PSK-Modulation zur Verwendung in einem simultanen Meß-Bohr-System. Diagramm 2A zeigt ein unmoduliertes Trägersignal mit einer Periode von T/4, worinWith conventional phase shift (PSK) communication, the Changed the phase of the carrier signal in accordance with a digital data signal having two or more levels to produce a modulated carrier, which has two or more phases. The carrier phase is conventionally changed in alternating directions (i.e. alternating phase lead and phase lag), so that the remaining change in the carrier phase is close to zero over an extended period of time. In a drilling and measuring system with an electromechanical device, such as a drilling fluid siren, for the transmission of acoustic waves to the drilling fluid, it is preferable move to make all phase changes in the same direction (i.e. always lagging or leading), because then the technology for driving the Drilling fluid siren is more effective and simpler. The term "unidirectional" PSK modulation, which is used below, is intended accordingly for this type of Denotes modulation in which all phase changes occur in the same direction. Techniques for driving a drilling fluid siren to generate a PSK-modulated acoustic carrier wave in drilling fluid and for achieving a unidirectional PSK modulation are for example in U.S. Patents 3,789,355 and 3,820,063. It goes without saying, however, that other suitable means for such unidirectional PSK modulation can be used as described below. Fig. 2 illustrates the different PSK conventional PSK modulation and the unidirectional PSK modulation for use in a simultaneous measuring and drilling system. diagram 2A shows an unmodulated carrier signal with a period of T / 4, where

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T die Bitperiode der modulierenden Information ist. Ein als Beispiel gedachtes Bit-Muster ist Diagramm 2B gezeigt, wobei die "O" nach "1 "-übergänge zu den Zeitpunkten 2T und 5T erfolgen und. "1" nach "O"-Übergänge zu den Zeiptpunkten T, 4T und 6T. Wenn ein konventionelles differentialkodiertes PSK-Kodierschema verwendet wird, ist eine Phasenänderung bei der Bitzeitepoche (T, 2T, 3T, 4T...) Indikativ für ein Bit "1", während das Fehlen einer Phasenänderung bei der Bit-Zeitepoche Indikativ ist für ein Bit "O". Es versteht sich jedoch, daß eine umgekehrte Übereinkunft getroffen werden kann, oder daß irgendein geeignetes Kodierschema verwendet werden könnte, das mit der Erfindung kompatibel ist. Demgemäß wird in dem Diagramm 2C, wo die konventionelle PSK-JYbdulation dargestellt ist, eine Phasenänderung von θ inner dann vorgesehen/ wenn das nächste Bit eine "1" ist, was bedeutet, daß Phasenänderungen zu den Zeitpunkten 2T, 3T und 5T erfolgen. Demgemäß zeigt das Diagramm 2C Phasenänderungen, die zu diesen Zeitpunkten erfolgen, mit Phasenänderungen, die in der Richtung abwechseln. Das Diagramm 2D zeigt die Natur der PSK-MDdulation bei Verwendung der unidirektionalen MDdulaticn, wie sie hier vorgesehen ist. Phasenänderungen erfolgen an denselben Zeitpunkten, aber in diesem Beispiel ist jede Phasenähderung negativ (d.h. führtzu einer Phasennacheilung), und man erkennt r daß die Phasenänderungen akkumulieren.T is the bit period of the modulating information. A bit pattern intended as an example is shown in diagram 2B, where the "O" to "1" transitions occur at times 2T and 5T and. "1" to "O" transitions to time points T, 4T and 6T. When a conventional differential encoded PSK coding scheme is used, a phase change in the bit time epoch (T, 2T, 3T, 4T ...) is indicative of a "1" bit, while the lack of a phase change in the bit time epoch is indicative of a Bit "O". It will be understood, however, that an opposite convention could be made, or that any suitable coding scheme compatible with the invention could be used. Accordingly, in diagram 2C, which shows the conventional PSK modulation, a phase change of θ inside is provided when the next bit is a "1", which means that phase changes occur at times 2T, 3T and 5T. Accordingly, the diagram 2C shows phase changes that occur at these times with phase changes that alternate in direction. The diagram 2D shows the nature of the PSK-MDdulation when using the unidirectional MDdulation as it is provided here. Phase changes take place at the same time points, but in this example, each Phasenähderung negative (ie, results in a phase lag), and r can be seen that the phase changes accumulate.

Wie man wiederum Fig. 1 entnehmen kann, breitet sich die erzeugte akustische Welle (d.h. die Primärkompciente derselben, die empfangen werden soll, nach oben in der Bohrspülung durch das Zentrum des Bohrstranges mit der Schallgeschwindigkeit in dem betreffenden Fluid aus. Die akustische Welle wird an der Erdoberfläche empfangen von Wandlern 31. Die Wandler, bei denen es sich z.B. um piezoelektrische Wandler handeln kann, wandeln die empfangenen akustischen Signale in elektronische Signale um. Der Ausgang des Wandlers 31 wird an das Erdoberflächenempfangssystem 1oo angekoppelt, das dazu dient, die übertragenen Signale zu demodulieren und die im Bohrloch gewonnenen Meßwerte-informationen an der Anzeige-und/oder Aufzeichnungseinheit 5oo anzuzeigen. Referring again to Figure 1, the generated acoustic wave propagates (i.e., the primary compciente of those that are received is said to go up in the drilling fluid through the center of the drill string at the speed of sound in the fluid in question. The acoustic wave is received at the earth's surface by transducers 31. The transducers where For example, it can be a piezoelectric transducer, convert the received acoustic signals into electronic signals. The outcome of the Transducer 31 is coupled to the surface receiving system 100, which is used to demodulate the transmitted signals and those in the borehole to display the measured value information obtained on the display and / or recording unit 5oo.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des an der Erdoberfläche befindlichen Empfangssystems mit einem verbesserten Filter gemäß einem Aspekt der Erfindung.Fig. 3 shows a block diagram of the at the earth's surface Receiving system with an improved filter according to one aspect of the invention.

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Die Wellenformen aus Fig. 4 , die ein als Beispiel gewähltes Bit-Muster "loll" darstellen, werden von Zeit zu Zeit zu Erklärungszwecken mit herangezogen. Die akustischen Signale im Bohrlochfluid werden aufgefangen von Wandlern 31 (Fig. 1), die gemäß der Erfindung Wandler 31A und 31B umfassen. In dieser Ausführungsform wird dieses Paar von Wandlern in verbindung mit einem Differentialerfassungssystem verwendet, das ein Verzögerungsglied 1o3 und einen Differenzverstärker 1o4 umfaßt. Der Ausgang des Wandlers 31B ist über einen Pufferverstärker 1o2 und Verzögerungsglied 1o3 an die Negativ-Eingangsklemne des Differenzverstärkers 1o4 angelegt. Der Wandler 31A wird über Pufferverwstärker Ιοί an die Positiveingangsklemme des Differenzverstärkers 1o4 gelegt. Diese Differentialdetektoranordnung wird, für den Zweck eingesetzt, Rauschen zu unterdrücken, das in einer Ausbreitungsrichtung läuft, welche entgegen derjenigen der primären akustischen Trägerwelle verläuft. Wenn beispielsweise der Abstand zwischen den Wandlern 31A und 31B so gewählt ist, daß er gleich einer Viertelwellenlänge bei der Trägerfrequenz ist, und wenn das Verzögerungsglied 1o3 ebenfalls auf eine Viertelwellenlänge bei der Trägerfrequenz eingesellt ist, so unterliegen die akustischen WEllen, die in Richtung des Primärsignals (Pfeil A) sich ausbreiten, einer gesamten Phasenverzögerung von einer halben Wellenlänge. Wenn der Ausgang des Verzögerungsgliedes 1o3 von dem unverzögerten Signal, gelMert vom Wandler 31A, abgezgen wird, so addieren sich die Phasen der Signale, die in Richtung des Pfeiles A laufen. Akustische Signale jedoch, die in entgegengesetzter Richtung laufen (Pfeil B) führen zu Eingängen am Differentialverstärker 1o4, die in Phase liegen, so daß diese Signale einander auslöschen. Dies versteht man ohne weiteres ohne Berücksichtigung der Tatsache, daß in einem solchen Falle der Eingang an der Positiveingangsklemme des Differenzverstärkers 1o4 einer Viertelwellenlängenverzögerung wegen des Wandlerabstandes, während der Eingang an der Negativausgangsklemme des Differenzverstärkers 1o4 einer Viertelwellenlängenverzögerung unterliegt wegen des elektrischen Verzögerungsgliedes 1o3.The waveforms of Fig. 4 depicting an exemplary bit pattern "loll" are used from time to time for explanatory purposes. The acoustic signals in the borehole fluid are picked up by transducers 31 (Fig. 1) comprising transducers 31A and 31B according to the invention. In this embodiment, this pair of transducers is used in conjunction with a differential detection system is used which comprises a delay element 1o3 and a differential amplifier 1o4. The output of converter 31B is Via a buffer amplifier 1o2 and delay element 1o3 to the negative input terminals of the differential amplifier 1o4 applied. The converter 31A is connected to the positive input terminal of the differential amplifier via buffer amplifier Ιοί 1o4 laid. This differential detector arrangement is used, for the purpose used to suppress noise that is in one direction of propagation runs, which runs counter to that of the primary acoustic carrier wave. For example, when the distance between the transducers 31A and 31B is chosen so that it is equal to a quarter wavelength at the carrier frequency, and if the delay element 1o3 also to a quarter wavelength is set at the carrier frequency, the acoustic waves that propagate in the direction of the primary signal (arrow A) are subject to one total phase delay of half a wavelength. If the output of the delay element 1o3 is affected by the instantaneous signal, the converter 31A, is subtracted, the phases of the signals running in the direction of arrow A add up. Acoustic signals, however, that are in opposite Running direction (arrow B) lead to inputs on the differential amplifier 1o4 which are in phase so that these signals cancel each other out. this is readily understood without considering the fact that in such a case the input is at the positive input terminal of the differential amplifier 1o4 a quarter wavelength delay due to the transducer spacing, while the input is at the negative output terminal of the differential amplifier 1o4 is subject to a quarter wavelength delay because of the electrical delay element 1o3.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 1o4 wird an ein Bandpaßfilter Ho angekoppelt mit einer Filtercharakteristik gemäß den Prinzipien eines Aspekts der Erfindung, die weiter unten im einzelnen erläutert werden.The output of the differential amplifier 1o4 is sent to a bandpass filter Ho coupled with a filter characteristic according to the principles of a Aspect of the invention, which are explained in detail below.

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Der Ausgang von Filter 11o wird an einen geregelten Verstärker 115 angekoppelt, der eine Schnellanspredi/Langsaraausgleichscharakteristlk aufweist. Der Schnellansprechmodus ist nützlich zum Erreichen von Stabilität und Synchronisierverriegelung innerhalb minimaler Zeit, während der Langsamausgleichsmodus die Verstärkung aufrechterhält während momentanen Signalverlustes oder Pegeländerung. Der Ausgang des geregelten Verstärkers 115 (in idealisierter Form in Diagramm 4A dargestellt) wird an einen Synchrondemodulator 13o sowie eine Trägerortungsschleife 12o mit variabler Schleifenbreite angekoppelt. Die Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite kann eine Phasenverriegelungsschleife umfassen und biüfet einen weiteren wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die variable Schleifenbreite kann entweder manuell oder automatisch betätigt werden. Beim manuellen Betriebsmodus arbeitet die Trägerortungsschleife in einer bestimmten festgelegten Schleifenbreite (beispielsweise breit, mittel oder eng), je nach der Wahl, die die Bedienungsperson trifft. Diese Schleifenbreiten können beispielsweise o,3 Hz, o1 Hz und o,o3 Hz entsprechen, womit ein Bereich eher Größenordnung überdeckt wird. Die breite oder mittlere Schleifenbreite wird typischerweise verwendet, wenn die Verriegelung angestrebt wird, und die enge Schleifenbreite wird eingeschaltet, wenn die Verriegelung einmal azielt worden ist, um einmal die Schleifenstabilität zu verbessern. Beim automatischen Betriebsmodus strebt die Schleife zunächst die Synchronisierung unter Verwoidung der breitesten Schleifenbreite an (oder der mittleren Schleifenbreite, wenn dies unter bestimmten Bedingungen erwünscht ist). Nach Erreichen der Synchrcnisierungvird die Schleifenbreite auf einen engeren Wert geschaltet. Bei Auftreten eines Signalverlustes, angezeigt durch ein Ausgangssignal von einem Signalverlustdetektor in Schaltung 12o, wird die Schleifenbreite wieder auf die breiteste Einsehaitaanfstellung geschaltet. Sowohl in der manuellen als auch in der automatischen Betriebsweise kann die Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite mit Schaltkreisen ausgestattet sein für das Vorausladen bestimmter Kondensatoren, die in Betrieb oder außer Betrieb geschaltet werden, wenn die Schleifenbreiten geschaltet werden. Diese Kondensatorvorausladetechnik ist vorteilhaft, um einen möglichen Verriegelungsverlust zu verhindern, wenn beispielsweise auf eine engere Bandbreite umgeschaltet wird, was eventuell verursachtThe output of filter 11o is fed to a regulated amplifier 115 coupled, which has a Schnellanspredi / Langsaraausgleichscharistlk. The fast response mode is useful for achieving stability and sync lock in a minimal amount of time, while the slow release mode maintains gain during momentary loss of signal or level change. The output of the regulated amplifier 115 (shown in idealized form in diagram 4A) is sent to a synchronous demodulator 13o and a carrier location loop 12o with a variable loop width are coupled. The carrier tracking loop with variable loop width may include one phase lock loop and biüfet another important aspect of the present invention. The variable loop width can be operated either manually or automatically. In manual operating mode the carrier tracking loop works in a certain specified Loop width (e.g. wide, medium or narrow) depending on the choice made by the operator. These loop widths can for example, 0.3 Hz, 0.1 Hz and 0.03 Hz correspond, with which a range is covered more of an order of magnitude. The wide or medium loop width is typically used when interlocking is sought, and the narrow loop width is turned on once interlocking a has been aimed at once to improve the loop stability. In the automatic operating mode, the loop first strives for synchronization using the widest loop width (or the middle Loop width, if this is desired under certain conditions). After synchronization has been achieved, the loop width is switched to a narrower value. If a signal loss occurs, indicated by an output from a loss of signal detector in circuit 12o the loop width is switched back to the widest Einsehaitaanfstellung. Both in the manual and in the automatic mode of operation, the carrier location loop with a variable loop width can be used Circuitry may be equipped to pre-charge certain capacitors that will be switched in or out of service when the loop widths are switched. This capacitor precharge technique is advantageous to prevent a possible loss of lock if, for example, a switch is made to a narrower bandwidth, which may be the cause

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werden könnte durch Übergangsspannungen, herrührend van der Ursprungsspannung über Kondensatoren, die in der Schaltung in Betrieb gesetzt werden. Weitere Einzelheiten der Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite werden weiter unten gegeben. could be caused by transient voltages originating from the original voltage across capacitors that are put into operation in the circuit. Further details of the carrier location loop with variable loop width are given below.

Wie ebenfalls im Detail weiter unten erläutert, wird der Ausgang ναι der Trägerortungsschleife 12o mit variabler Schleifenbreite vom Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) in der Phasenverriegelungsschleife der Schaltung abgeleitet. Dieser Oszillator arbeitet typischerweise bei einem Vielfachen der Nominalträgerfrequenz. Ein Taktgenerator mit einem Frequenzteiler leitet demgemäß ein Taktsignal von dem VGO-Äusgang ab, welches abgeleitete Taktsignal (dargestellt in Diagramm 4B) bei der Trägerfrequenz liegt, und eine Form aufweist, die geeignet ist für die Demodulierung des gefilterten Eingangssignals. Dar Taktgenerator in Schaltung 12o kann eine Taktkorrekturschaltung aufweisen gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie im einzelnen weiter unten beschrieben, führt die unidirekticnale Natur des PSK-modulierten Trägersignals zu einem Aufbau von Fehlersignalkomponenten in der Trägerortungsschleife. Wenn dem nicht Rechnung getragen wird, etwa durch Verwendung der weiter unten beschriebenen Taktkorrekturschaltung, kann der Aufbau der Fehlerkomponentensignale eine unerwünschte Drift des spannungsgesteuerten Oszillators in der Trägerortungsschleife bewirken. Dieser unerwünschte Aufbau von Fehlerkomponenten kann eliminiert werden durch Vorsehen von Verschiebungsimpulsen, welche die Tendenz haben, die Fehlersignale auszugleichen, die sich sonst akkumulieren wurden. Da dieser Typ von Fehlersignalen, der hier in Rede steht, bei jedem Bit-Übergang auftritt, wird der Ausgang eines Bit-Übergangsdetektors 15o (im einzelnen noch zu erläutern) verwendet, um die Erzeugung von Korrekturimpulsen zu regulieren.As will also be explained in detail below, the output ναι of the carrier locating loop 12o is from the output with a variable loop width a voltage controlled oscillator (VCO) in the phase locked loop of the circuit. This oscillator typically works at a multiple of the nominal carrier frequency. A clock generator with a frequency divider accordingly routes a clock signal from the VGO output from which derived clock signal (shown in diagram 4B) is at the carrier frequency and has a shape that is suitable for demodulating the filtered input signal. The clock generator in circuit 12o may have a clock correction circuit according to one another aspect of the present invention. As in detail below described, the unidirectional nature of the PSK-modulated carrier signal leads to build up fault signal components in the carrier location loop. If this is not taken into account, for example by using the Clock correction circuit described below, the structure of the error component signals can cause an undesirable drift of the voltage controlled Cause oscillator in the carrier location loop. This undesirable build-up of error components can be eliminated by providing Displacement pulses, which tend to compensate for the error signals, which would otherwise accumulate. Since this type of error signal, which is under discussion here occurs with every bit transition, the output of a bit transition detector 15o (to be explained in detail) used to regulate the generation of correction pulses.

Der Ausgang der lägerortungsschleife 12o (Diagramm 4B) wird an den Synchron-Demodulator 13o angekoppelt, der, wie oben erwähnt, an seinem anderen Eingang mit dem Ausgang des geregelten Verstärkers 115 gespeist wird, dessen Ausgangssignal demoduliert werden soll. Dar Synchrondemodulator kann beispielsweise ein Analogmultiplikator sein. Sein demodulierter Ausgang istThe output of the storage location loop 12o (diagram 4B) is sent to the Synchronous demodulator 13o coupled, which, as mentioned above, to its other Input is fed to the output of the regulated amplifier 115, whose output signal is to be demodulated. The synchronous demodulator can be an analog multiplier, for example. Its demodulated output is

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in Wellenform in Diagramm 4C dargestellt. Dar Ausgang des Synchrondemcdulators 13o wird an ein angepaßtes Filter 14o angekoppelt. Das Filter 14o ist an einen Hechteckinpuls mit der Bit-RAte angepaßt. Wie bekannt, hat das angepaßte Filter die Wirkung, bei einem Datenübergang an seinem Eingang während einer Zeit gleich einer Bitperiode zu integrieren. Demgemäß ist am Ende jeder Bitperiode der Ausgang des angepaßten Filters an einem extremen positiven oder negativen Wert (Wellenform des Diagramms 4D), bei dem die Abtastung mit dem besten Wirkungsgrad erfolgen kann. Die Abtastung des Ausgangs von angepaßtem Filter 14o erfolgt durch einmAbtast- und Haltekreis 16o, dessen Ausgang an einen Analog-Digital-Wandler 17o angekoppelt ist zur Erzeugung eines Signals in Digitalform . (Der Ausgang des angepaßten Filters 14o wird außerdem an den Bit-Übergangsdetektor 15o angekoppelt, der einen Nulldurchgangsdetektor umfassen kann zum Erfassen von Nulldurchgängen des Ausgangssignals vom angepaßten Filter, um so Ausgangsimpulse zu erzeugen mit einer Phase, die synclironiert ist mit den Bitübagängen, Die Verwendung dieses übergangsdetektorausgangssignals wird im folgenden näher ausgeführt). Das Signal, das für das Triggern der Abtastung durch dien Abtast- und Haltekreis 16o und für die Definition der Wandlungsperiode des Analog-Digital-Wandlers 17o verwendet wird, wird erzeugt von einem Abtastgenerator 18o. Das Äbtastsignal, erzeugt vom Abtastgenerator (Wellenform in Diagramm 4F)liegt, wie man erkennt, bei der Bitoder Symbolrate. IM dieses relativ genaue Signal mit der Bitrate zu erzielen, kann eine trägerunterstützte Synbolortungsschleife 19o verwendet werden. Die trägerunterstützte Synfoolortungsschleife ist in der US-Patentanmeldung S.N. 684,6o4 beschrieben. Kurz gesagt, ist der Schaltkreis 19o ein quadrierender Typ einer Phasenverriegelten Schleife mit einem spannungsgesteuerten Oszillator und einem Frequenzteiler in der Schleife. Diesbezüglich ist die Schaltung wie eine konventionelle Bit-Synchronisierschaltung aufgebaut. Wie jedoch in der erwähnten US-Patentanmeldung beschrieben, wird zusätzlich zu den Ortungsschleifen-eitpfangenen Zeitinformationen, wenn ein übergang im enpfangenen Signal erfaßt wird (d.h. der Ausgang des Bitübergangsdetektors 15o in Fig. 3) der Ausgang der Trägerortungsschleife 12o verwendet, um die Syitibolortungsschleife 19o zu unterstützen (Ausgang in Diagramm 4E dargestellt), während jener Perioden, wwährend welchershown in wave form in diagram 4C. The output of the synchronous demcdulator 13o is coupled to a matched filter 14o. The filter 14o is matched to a Hechteckinpuls with the bit RAte. As known, the matched filter has the effect of integrating on a data transition at its input for a time equal to one bit period. Accordingly, at the end of each bit period is the output of the matched filter at an extreme positive or negative value (waveform of diagram 4D) at which the sampling can be carried out with the best efficiency. the The output of matched filter 14o is sampled by means of a and hold circuit 16o, the output of which is coupled to an analog-to-digital converter 17o is used to generate a signal in digital form. (The output of matched filter 14o is also passed to bit transition detector 15o coupled, which may comprise a zero crossing detector for detecting zero crossings of the output signal from the matched filter, so as to output pulses to be generated with a phase that is synchronized with the Bit transitions, the use of this transition detector output signal is detailed below). The signal that is used to trigger the scan through the sample and hold circuit 16o and for the definition of the Conversion period of the analog-to-digital converter 17o is used is generated from a sampling generator 18o. The sampling signal generated by the sampling generator (Waveform in diagram 4F) is, as can be seen, at the bit or Symbol rate. IM to get this relatively accurate signal at the bit rate a carrier-supported symbol location loop 19o can be used. the Carrier-assisted SynfoL location loop is in US patent application S.N. 684,6o4. In short, circuit 19o is a squaring one Type of phase locked loop with a voltage controlled oscillator and a frequency divider in the loop. Regarding this the circuit is constructed like a conventional bit synchronization circuit. However, as described in the aforementioned US patent application, is in addition to the tracking loop received time information, when a transition is detected in the received signal (i.e. the output of the Bit transition detector 15o in Fig. 3) the output of the carrier location loop 12o used to support the Syitibolortungsschleife 19o (output shown in Diagram 4E), during those periods during which

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Symbolübagänge fehlen. Dies wird ermöglicht durch die kohärente Beziehung zwischen dem Träger und den Bitraten. Wenn nach einer Anzahl von Bitperioden keine Bitübergänge vorliegen, wird ein vom Träger abgeleitetes Signal verwendet, um die Synchronisation aufrechtzuerhalten.Symbol passages are missing. This is made possible by the coherent relationship between the carrier and the bit rates. If there are no bit transitions after a number of bit periods, a signal derived from the carrier is used, to maintain synchronization.

Dar Bitmusterausgang des Analog-Digital-Wandlers 17o ist für dieses Beispiel in Diagranm 4G dargestellt, und man kann erkennen, daß er sich ergibt aus der Abtastung des Ausgangs vom angepaßten Filter (Diagramm 4D) mit dem Äbtastsignal (Digramm 4F) und nachfolgender Analog-Digital-Wandlung. Da die Daten ursprünglich inkonventioneller Differentialkodierter-PSK-Form kodiert worden waren (wie oben beschrieben), wird ein Differentialdekoder 199 eingesetzt, um die Daten in der ürsprungsform wiederzugewinnen. Da im einzelnen eine Phasenänderung indiaktiv für eine " 1" bei dem Kodierschema war, wird eine Bitänderung im Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 17o (Diagramm 4G) als eine "1" von dem Differentialdekoder 199 interpretiert. Umgekehrt wird das Fehlen einer Bitänderung im Analog-Digital-Wandlerausgang als eine "O" interpretiert. Demgemäß und wie an sich bekannt, enthält der Differentialdekoder ein Exklusiv-ODER-Gatter, das auf nacheinander empfangene Bits anspricht und einen 1-Ausgang erzeugt, wenn aufeinanderfolgende Bits unterschiedlich sind, und einen O-Ausgang, wenn aufeinandefolgende Bits die gleichen sind. Dar Ausgang des Differentialdekoders 199 ist in Fig. 4H für das gewählte Beispiel illustriert.The bit pattern output of the analog-to-digital converter 17o is for this Example shown in Diagranm 4G, and it can be seen that it results from sampling the output from the matched filter (Diagram 4D) with the scanning signal (diagram 4F) and subsequent analog-digital conversion. Since the data was originally in an unconventional Differential Coded PSK form have been encoded (as described above), a differential decoder 199 is used to retrieve the data in its original form. Since in individual a phase change indicative of a "1" in the coding scheme was, a bit change in the output of the analog-digital converter 17o (Diagram 4G) interpreted as a "1" by the differential decoder 199. The opposite is true for the lack of a bit change in the analog-digital converter output interpreted as an "O". Accordingly, and as is known per se, the contains Differential decoder has an exclusive-OR gate that responds to successively received Bits responds and produces a 1 output if consecutive bits are different, and an 0 output if consecutive bits are the same. The output of the differential decoder 199 is illustrated in FIG. 4H for the selected example.

Es versteht sich, daß in der Darstellung 4A aus Fig. 4 die PSK-Msdulaticn in idealisierter Form dargestellt worden ist mit "augenblicklichen" Phasenänderungen, um das Verständnis der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3 zu vereinfachen. Die tastsächlichen Phasenänderungen werden in der in Verbindung mit Diagramm 2D erläuterten Art und Weise vorgenommen. Fig. zeigt eine solche Phasenänderung, bewirkt durch momentane Absenkung der Trägerfrequenz, bis die gewünschte Phasenverschiebung erreicht ist. Die gestrichelte Linie zeigt, wie die Trägerwellenform aussähe, ohne daß die Frequenzänderung vorgenommen wird.It goes without saying that in illustration 4A from FIG. 4 the PSK Msdulaticn in idealized form has been shown with "instantaneous" phase changes in order to understand how the circuit works Fig. 3 to simplify. The actual phase changes are made in the manner explained in connection with diagram 2D. Fig. shows such a phase change, caused by a momentary lowering of the carrier frequency until the desired phase shift is reached. The dashed Line shows what the carrier waveform would look like without the frequency change being made.

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In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Trägerfrequenz 12 Hz und die Bitrate 1,5 Hz. öiidirektionale PSKHYbdulation wird verwirklicht durch momentanes Absenken der Trägerfrequenz auf 8 Hz, bis eine 18o°^Phasennacheilung erzielt worden ist und danach Zurückführen des Trägers auf seine nominelle 12 Hz-Frequenz. (Die gewünschte Nacheilung beträgt eine Hälfte der Periode der nominalen Trägerfrequenz. Eine Frequenz von 8 Hz hat eine Periodendauer, die 1 1/2 mal die Paiodendauer der Nominalträgerfrequenz beträgt. Demgemäß erreicht man nach einem vollständigen Zyklus bei 8 Hz (125 Millisekunden) die gewünschte Phasennacheilung. Dies ergibt sich ohne weiteres aus Fig. 5,in der die ausgezogene Wellenformlinie sich auf 8 Hz während eines Zyklus ändert, während die gestrichelte Wellenformlinie die Fortsetzung bei einer 12 Hz-Frequenz illusttiert. Da es jedoch eine endliche Zeit dauert bis zur Änderung zwischen den beiden Frequenzen, und da während, des Übergangs die mittlere Frequenz niedriger ist als 12 Hz, ist die tatsächlich bei 8 Hz verbrauchte Zeit etwas kurzer als 125 Millisekunden, Techniken für den Antrieb für Bohrspülungssirenen in dieser Art und Weise sind an sich bekannt, und es darf beispielshalber auf die oben erwähnten IB-Patentschriften 3 789 355 bzw. 3 82o o63 verwiesen werden.In one embodiment of the invention, the carrier frequency is 12 Hz and the bit rate is 1.5 Hz. Oil-directional PSKH modulation is implemented by momentarily lowering the carrier frequency to 8 Hz until a 180 ° phase lag has been achieved and then returning the carrier to its nominal 12 Hz frequency. (The desired lag is one-half the period of the nominal carrier frequency. One frequency of 8 Hz has a period which is 1 1/2 times the period of the nominal carrier frequency amounts to. Accordingly, the desired phase lag is achieved after a complete cycle at 8 Hz (125 milliseconds). this is readily apparent from FIG. 5, in which the solid waveform line changes to 8 Hz during one cycle, while the dashed waveform line illustrates continuation at a 12 Hz frequency. There However, it takes a finite time for the change between the two frequencies, and since during the transition the mean frequency is lower is than 12 Hz, the time actually consumed at 8 Hz is slightly shorter as 125 milliseconds, techniques for driving drilling fluid sirens in this manner are known per se, and may be exemplified see the above-mentioned IB patents 3,789,355 and 3,820,063, respectively will.

Nachdem das gesamte Empfangssystem gobal eräutert worden ist, werden nachstehend bestiitmte Aspekte desselben, die entsprechend der Erfindung ausgebildet sind, im einzelnen erläutert. Gemäß einem Aspekt der Erfhdung wurde bereits festgehalten, daß die unidirektionale Phasenverschiebung des Trägers bewirkt, daß das Spektrum des modulierten Signals in der Frequenz gegenüber der nominalen Trägerfrequenz verschoben wird. Die Frequenzverschiebung oder -Versetzung wird begleitet von einer Asymmetrie im Spektrum. Fig. 6B illustriert die Natur des unidirektionalen PSK-Spektrums und kann verglichen werden mit dem Frequenzspektrum eines konventianell-PSK-modulierten Signals mit derselben nominalen Trägerfrequenz f . Die Verwendung eines Bandpaßfilters (z.B. Filter 11o aus Fig. 3), das diese Versetzung und Asyirmetrie des Frequenzspektrums des modulierten Signals berücksichtigt, ist vorteilhaft für die witeamere Abtrennung des Signals aus dem Rauschen und für die Minimierung derAfter the entire reception system has been globally explained, hereinafter certain aspects thereof which are in accordance with the invention are formed, explained in detail. According to one aspect of the invention has already been stated that the unidirectional phase shift of the carrier causes the spectrum of the modulated signal to be shifted in frequency relative to the nominal carrier frequency. The frequency shift or offset is accompanied by an asymmetry in the spectrum. Figure 6B illustrates the nature of the unidirectional PSK spectrum and can be compared with the frequency spectrum of a conventional PSK modulated signal with the same nominal carrier frequency f. The use of a band-pass filter (e.g. filter 11o of Fig. 3) which allows this offset and asymmetry of the frequency spectrum of the Modulated signal taken into account is advantageous for the witeamere Separation of the signal from the noise and for minimizing the

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Verzerrung des Signals des Signals durch das Filter. Der genaue Grad der Spektrumversetzung und Asyrrmatrie hängt ab von dem Datenmuster der Modulaticn. Beispielsweise würde ein alternierendes "3", "O" -Datenmuster zu einer Versetzung um einen Betrag gleich etwa der Bitrate führen. Ein anderes Datenmuster wird zu einer Versetzung führen, die etwas niederiger wäre als die Bitrate. Wenn das Datenmuster nicht von Anfang an bekannt ist (wie dies üblicherweise der Fall ist), kann ein zufälliges Datenmuster unterstellt werden, und solch ein Datenmuster führt zu einer Versetzung gegenüber der Trägerfrequenz von etwa der halben Bitrate. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem Träger bei 12 Hz ist die Bitrate 1,5 Hz, und die PSK-Modulation wird erzielt durch unidirektionales momentanes Absenken der Frequenz, so daß die bevorzugte Filtermittenfrequenz des Bandpaßfilters bei 11, 25 Hz läge, d.h. bei der nominalen Trägerfrequenz minus der Hälfte der Bitrate. (Es versteht sich, daß, wenn die Phasenverschiebung durch unidirektionales momentanes Anheben der Frequenz erzielt würde, die Versetzung in Richtung der höheren Frequenzen erfolgte und bei 12,75 Hz läge.)Distortion of the signal of the signal by the filter. The exact degree of Spectrum shift and asyrrmatic depends on the data pattern of the modulatics. For example, an alternating "3", "O" data pattern would result in an offset by an amount equal to about the bit rate. Another data pattern will result in a displacement that is slightly lower would be than the bit rate. When the data pattern is not known from the start (as is usually the case), the data pattern can be random are assumed, and such a data pattern leads to an offset with respect to the carrier frequency of about half the bit rate. In the described Embodiment with the carrier at 12 Hz, the bit rate is 1.5 Hz, and the PSK modulation is achieved by unidirectional momentary lowering of frequency so that the preferred filter center frequency of the bandpass filter would be 11.25 Hz, i.e. minus the nominal carrier frequency half the bit rate. (It goes without saying that if the phase shift were achieved by unidirectional momentary increase in frequency, the offset was in the direction of the higher frequencies and would be at 12.75 Hz.)

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gibt es verschiedene Wege, gemäß denen das Bandpaßfilter ausgelegt werden kann. Die Bandbreite des Filters wird so gewählt, daß das modulierte Signal mit einem Minimum an Verzerrung durchgelassaiwird, während zugleich Rauschanteile und Interferenz unterdrückt werden. Die Minimurrbandbreite (saintts -3dB bis - 3dB) für das Filtern in einem PSK-System ist typischerweise gleich der Bitrate, obwohl im allgemeinen eine etwas größere Bandbreite, beispielsweise das 1,5 -fache der Bitrate, empfohlen wird. Bei der Auslegung des BAndpaßfilters kann man den folgenden Schritten folgen: Zunächst wird ein Tiefpaßprototypfilter ausgewählt und so kalibriert, daß es eine Bandbreite der Hälfte der gewünschten Bandpaßfilterbandbreite gleich aufweist. Die Tiefpaßfilterkonstruktion wird dann auf ein Bandpaßfilter ausgedehnt, zentriert auf eine Frequenz, die versetzt ist gegenüber der Trägerfrequenz gemäß den oben wiedergegebenen Regeln. Die BanφaBfilterübertragungsnullen werden dann ausgewählt, um die gewünschte Filtersymmetrie (oder Asyirne-trLe) zu bewirken. Eine bestimmte Filterkonfiguraticn wird dann angenommen undThere are several in accordance with the principles of the present invention Ways in which the bandpass filter can be designed. The bandwidth of the filter is chosen so that the modulated signal with a minimum of distortion, while at the same time noise and interference be suppressed. The minimum bandwidth (saintts -3dB to - 3dB) for filtering in a PSK system is typically equal to the bit rate, although generally a slightly larger bandwidth, for example 1.5 times the bit rate is recommended. When designing the B-pass filter one can follow the following steps: First, a low-pass prototype filter is selected and calibrated so that it has a bandwidth equal to half of the desired bandpass filter bandwidth. The low pass filter design is then extended to a band pass filter, centered on a frequency which is offset from the carrier frequency according to the rules given above. The BanφaB filter transmission zeros are then selected to the desired filter symmetry (or Asyirne-trLe) to effect. A certain filter configuration is then assumed and

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die Filterkompcnentenwerte dafür werden berechnet. Da die Einzelheiten einer solchen Auslegung zu dem Wissen des Durchschnittsf achmannes gehören, können sie im Interesse der Kürze hier beiseite gelassen werden.the filter component values for this are calculated. Since the details of a such an interpretation belong to the knowledge of the average skilled person they are left aside here in the interests of brevity.

Beispielsweise kann ein Filter realisiert werden, unter Verwendung einer Kaskadenschaltung von zwei aktiven RC-Biquadrat-Filterabteilen. Eine vorwärtsgeregelte Schaltungskonfiguration, beschrieben in "Design Formulas for Biquad Active Filters Using Three Operational Amplifiers", veröffentlicht in IEEE, Mai 1973, kann verwendet werden. Das fertige Filter kann zusammengesetzt sein aus zwei in Kaskade geschalteten aktiven RC-biquadratischen Abschnitten, repräsentiert durch die Transferfunktionen gemäß Fig. 7 mitFor example, a filter can be implemented using a cascade connection of two active RC biquadrate filter compartments. One feedforward circuit configuration described in "Design Formulas for Biquad Active Filters Using Three Operational Amplifiers" published in IEEE May 1973 can be used. The finished filter can be assembled be composed of two active RC biquadratic sections connected in cascade, represented by the transfer functions according to FIG. 7 with

b1 = 2Ο.764 =
bQ = 5987.63
dQ = 4292.79
f
b 1 = 2Ο.764 =
b Q = 5987.63
d Q = 4292.79
f

für den ersten biquadratischen Filterabschnitt. Die Auslegungsformeln des erwähnten Artikels können verwendet werden, um die Werte der Filterkomponenten zu berechnen. Beispielsweise werden für den ersten Abschnittfor the first biquadratic filter section. The interpretation formulas of the mentioned article can be used to calculate the values of the filter components. For example, for the first section

R0 und C1 = C0 sowieR 0 and C 1 = C 0 as well as

O I Δ OI Δ

K1 = K2 von dem Konstrukteur gewählt. Dann ergibt sich: 1K 1 = K 2 chosen by the designer. Then: 1

h = h =

K2C1 K 2 C 1

ρ = R = co (d.h. bei offener Schaltung) 5 6ρ = R = co (ie with an open circuit) 5 6

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Vorstehend, wurde nur ein Beispiel gegeben ,wie man ein Bandpaßfilter auslegen kann, das brauchbar ist gemäß den Prinzipien der Erfindung, aber zahlreiche alternative Konstruktionstechniken können verwendet werden.Above, only one example of how to design a bandpass filter has been given may that are useful in accordance with the principles of the invention, but numerous alternative construction techniques can be used.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform der Trägerortungsschleife 12o (Fig. 3) mit variabler Schleifenbreite gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Quadrierkreis 2o1 empfängt den Ausgang vom geregelten Verstärker 115 (Fig. 3) d.h. das gefilterte, hinsichtlich des Verstärkungsfaktors geregelte PSK-modulierte Signal. Die Quadrierung dient dazu, im wesentlichen die Modulation des Trägers zu entfernen und verdoppelt auch in dem Prdess die Frequenz des Trägers. Der Ausgang des Quadrierkreises 2o1 ist ein Eingang für einen Phasendetektor 2o2. Dar andere Eingang des Phasendetektors 2o2 ist der Ausgang eines Frequenzteilers (oder Taktteilers) 2o3. Der Ausgang des Phasendetektors 2o2 wird angekoppelt an ein neuartiges Filter 3oo mit variabler Schleifenbreite, das im einzelnen noch erläutert wird. Der Ausgang des Filters 3oo wird angekoppelt an den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 2o4, und der Ausgang des VCO 2o4 seinerseits ist angekoppelt an den Taktteiler 2o3.FIG. 8 shows an embodiment of the carrier locating loop 12o (FIG. 3) with a variable loop width according to the invention. A Squaring circuit 2o1 receives the output from regulated amplifier 115 (Fig. 3) i.e. the filtered, gain-regulated PSK-modulated Signal. The squaring is used, essentially the modulation of the carrier and also doubles the frequency in the press of the wearer. The output of the squaring circuit 2o1 is an input for a phase detector 2o2. The other input of the phase detector 2o2 is the output a frequency divider (or clock divider) 2o3. The output of the phase detector 2o2 is coupled to a new type of filter 3oo with a variable Loop width, which will be explained in detail later. The output of the filter 3oo is coupled to the voltage controlled oscillator (VCO) 2o4, and the output of the VCO 2o4 in turn is coupled to the clock divider 2o3.

Die Schleifenbreite des Filters 3oo mit variabler Schleifenbreite kann entweder manuell oder automatisch unter Regelung durch den Schleifenbrei tensteuerkreis 2o5 erfolgen. Im automatischen Betriebsmodus empfängt der Schleifenbreitensteuerkreis 2o5 den Ausgang des Signalverlustdetektors 2o6. Der Signalverlustdetektor 2o6 enthält einen Komparator, der den Verlust der Verriegelung in der Schleife durch Vergleich des Eingangssignals (vom geregelten Verstärker 115) mit einem einstellbaren Schwellenpegel erfaßt. Wenn das Eingangssignal niedriger ist als der Schwellenpegel bedeutet dies einen Verlust an Verriegelung. Dier Schleifenbreitensteuerkreis 2o5 spricht auf eine Signalverlustanzeige an, um eine Schleifenbreitenmodifikation für das Filter 3oo mit variabler Schleifenbreite zu bewirken, und zwar in Richtung größerer Schleifenbreite. Wenn die Verriegelung wieder hergestellt worden ist, oder beispielswiese nach einer vorgegebenen Zeitdauer, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß wieder verriegelt worden ist, bewirkt der Schleifenbreitensteuerkreis 2o5 eine Schleifen-The loop width of the filter 3oo with variable loop width can either be manual or automatic under control by the loop pulp control circuit 2o5. In the automatic mode of operation, the loop width control circuit 2o5 receives the output of the signal loss detector 2o6. The loss of signal detector 2o6 includes a comparator that detects the loss of lock in the loop by comparing the input signal (from regulated amplifier 115) with an adjustable threshold level recorded. When the input signal is lower than the threshold level means this is a loss of locking. The loop width control circuit 205 is responsive to a loss of signal indication for a loop width modification for the filter 3oo with a variable loop width, namely in the direction of greater loop width. When the lock again has been established, or, for example, after a predetermined period of time if there is a high probability that it will be locked again has been, the loop width control circuit 2o5 causes a loop

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breitenmodifikaticn des Filters 3oo mit variabler Schleifenbreite in Richtung engerer Schleifenbreite. Im manuellen Betriebsmodus erfolgt die Unschaltung manuell mitiels Schalters 2ο5Ά.width modification of the filter 3oo with variable loop width in the direction narrower loop width. Switching takes place in manual operating mode manually with switch 2ο5Ά.

Die Schleifenbreite (oder Bandbreite) der Phasenverriegelungsschleife bestimmt im allgemeinen die erforderliche Zeit für die Verriegelung der Schleife und bestimmt auch die Stabilität der Schleife; d.h. ihre Fähigkeit, die Verriegelung bei Vorhandensein eines verrauschten Eingangs aufrechtzuerhalten. Wie oben erwähnt, ist eine größere Schleifenbreite vorteilhaft für schnelle-s Erzielen der Verriegelung, wenn jedoch die Verriegelung einmal etabliert worden ist, ist die größere Schleifenbreite nachteilig, weil sie zu einer geringeren Stabilität führt als eine Phasenverriegelte Schleife mit engerer Schleifenbreite. Es ist deshalb vorteilhaft, eine größere Schleifenbreite für die Verriegelung selbst zu verwenden und dann auf engere Schleifenbreite umzuschalten, nachdem so die Verriegelung aufgebaut worden ist, um die Stabilität der Schleife zu verbessern. Gemäß der Erfindung kann die Modifikation der Schleiferibreite automatisch vorgenommen werden. Ein wichtiges Iferkmal der Erfindung besteht in der Verhinderung der Einführung von Versetzungespannungen in die Schleife beim Umschalten zwischen unterschiedlichen Schleifenbreiten, was sonst zu einem Verlust der Verriegelung führen könnte.The loop width (or bandwidth) of the phase locked loop generally determines the time required for the loop to lock and also determines the stability of the loop; i.e. their ability maintain the lock in the presence of a noisy input. As mentioned above, a larger loop width is advantageous for achieving locking quickly, but once locking has been established, the larger loop width is disadvantageous because it leads to a lower stability than a phase-locked loop with a narrower loop width. It is therefore advantageous to have a larger loop width for the interlock itself and then to switch to a narrower loop width after the interlock has been established is to improve the stability of the loop. According to the invention can the modification of the grinding width can be carried out automatically. A an important feature of the invention is prevention of introduction of offset voltages in the loop when switching between different Loop width, which could otherwise lead to a loss of the lock.

ISn die Erfindung besser zu verstehen, ist es nützlich, zunächst das grundsätzliche Schleifenbreitenfilter gemäß Fig. 9 zu betrachten. Der Ausgang des Phasendetektors 2o2 (Fig. 8) bildet einen Eingang für die positive Eingangskleitme eines Operationsverstärkers 4o1. Die Negativeingangsklenne des Operationsverstärkers 4o1 ist rückwärts angekoppelt an den Ausgang des Verstärkers über einen Kondensator C. Der Ausgang des Operationsverstärkers 4o1 ist femer über ein Verstärkungsregelwiderstandsnetzwerk 4o2 (gestrichelt umrahmt) an den Positiveingang eines weiteren Operationsverstärkers 4o5 angekoppelt. Das Verstärkungsregelnetzwerk umfaßt in dieser vereinfachten Darstellung einen Serienwiderstand R_ sowie einen Widerstand. R^, der an Massebezugspotential gelegt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 4o5 wird, rückgekoppelt an den Negativeingang desselben. DErIn order to better understand the invention it is useful to begin with consider the basic loop width filter according to FIG. 9. Of the The output of the phase detector 2o2 (Fig. 8) forms an input for the positive Input terminals of an operational amplifier 4o1. The negative input sound of the operational amplifier 4o1 is coupled backwards to the output of the amplifier via a capacitor C. The output of the operational amplifier 4o1 is also connected to the positive input of a further operational amplifier via a gain control resistor network 4o2 (framed by a dashed line) 4o5 coupled. In this simplified representation, the gain control network comprises a series resistor R_ and a resistor. R ^, which is connected to the ground reference potential. The output of the operational amplifier 4o5 is fed back to the negative input of the same. The

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Ausgang des Operationsverstärkers 4o5 liegt ferner an einem Spannungsteiler, bestehend aus Serienwiderständen 99R und R, der an Massebezugspotential liegt. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen das Spannungsteilers wird rückgekoppelt an den Negativeingang des Operationsverstärkers 4o1. Die übertragungsfunktion des Schleifenbreitenfilters gemäß Fig. 9 ist:The output of the operational amplifier 4o5 is also applied to a voltage divider, Consists of series resistors 99R and R, which is at ground reference potential. The junction between the resistors is the voltage divider fed back to the negative input of the operational amplifier 4o1. The transfer function of the loop width filter according to Fig. 9 is:

F(S) = A(S+1)/RC)
(S+A/I00RC)
F (S) = A (S + 1) / RC)
(S + A / I00RC)

Sfenn in die Phasenverriegelungsschleife gemäß Fig. 8 integriert, kann die Übertragungsfunktion der geschlossenen Schleife ausgedrückt werden als:If integrated into the phase lock loop according to FIG. 8, the The closed loop transfer function can be expressed as:

H(S) =H (S) =

(S +AKS+AK/RC)(S + AKS + AK / RC)

worin A ein Verstärkungsfaktor ist, der kleiner oder gleich 1 ist, geregelt durch die Einheit 4o2, und K eine Schleifenverstärkungskonstante ist, die sich ändert proportional zur VCO-Frequenz. Es kann leicht gezeigt werden, daß die Schleifenbreite geändert werden kann, ohne Beeinflussung des Dämpfungsfaktors der Schleife, wenn A und entweder R oder C in inversen Proportionen zueinander geändert werden. Typischerweise können A und C in einzelnen Schritten verändert werden. Wie jedoch in dem einleitenden Abschnitt ausgeführt, kann das Utaschalten der Schleifehbreite während des Betriebes zu einem Datenverlust führen infolge Verriegelungsausfalls, verursacht durch eine Versetzungsspannung im Schleifenbreitenfilter, wenn die Schleifehbreite umgeschaltet wird. Beispielsweise sei in Fig. 9 angenanmen, daß eine bestimmte Spannung über dem Kondensator C im Schleifenfilter liegt. Um die Schleifenbreite zu ändern, wird typischerweise ein weiterer Kondensator in den Schleifenfilterkreis (anstelle von C) geschaltet, und gleichzeitig wird der Verstärkungsfaktor des Schleifenfilters geändert. Wenn dies erfolgt, wird eine unterschiedliche Spannung über den neuen Kondensator angelegt. Wenn die Anfangsspannung über dem neuen Kondensator keinen richtigen Wert hat, kann die Änderung des Verstärkungsfaktors zu einem störenden Fehlersignal in der Schleife führen, durch welches die Verriegelung verlorengeht.where A is a gain factor that is less than or equal to 1, regulated through unit 4o2, and K is a loop gain constant which changes in proportion to the VCO frequency. It can easily be shown that the loop width can be changed without affecting the damping factor the loop when A and either R or C are changed in inverse proportions to each other. Typically, A and C can be used individually Steps can be changed. However, as stated in the introductory section, Switching the loop width during operation can lead to data loss as a result of a lock failure caused by a Displacement voltage in the loop width filter when the loop width is switched will. For example, assume in Fig. 9 that a certain Voltage across the capacitor C in the loop filter. To change the loop width, another capacitor is typically added to the loop filter circuit (instead of C), and at the same time the gain of the loop filter is changed. When this happens, a different voltage applied across the new capacitor. If the If the initial voltage across the new capacitor does not have a correct value, the change in the gain factor can lead to a disturbing error signal in the Lead loop through which the lock is lost.

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In Fig. 1o ist eine Ausführungsform eines adaptiven Schleifenbreitenfliters dargestellt mit einem Merkmal der Erfindung, gemäß dem Kondensatoren vorausgeladen werden zum Verhindern des Verlustes der Verriegelung beim Uaschalten auf unterschiedliche Schelifenbreiten. Die Operationsverstärker 4o1 und 4o2 sowie die Widerstände, die in Fig. 9 mit 99 R bzw. R Zeichnet waren, bleiben unverändert. Der Widerstand R1 des Verstärkungsregelnetzwerkes aus Fig. 9 wird versetzt durch drei einzelne Widerstände, die über drei Positionspolabschnitte 48oA eines Schalters 48o an Masse angekoppelt werden. Abhängig von der Schalterstellung ist jeweils einer der drei Widerstände R11, R1 „ bzw. R_ zwischen die positive Eingangsklenne von Verstärker 4o5 und Massebezugspotential gelegt. Die Kondensatoren C11, C1? bzw. C1^. können betrachtet werden als Ersatz für den Kondensator C aus Fig. 6. Durch Betätigung der Schalterabschnitte 48oB, 48oC und 48oD des Schalters 48o wird jeweils einer dieser Kondensatoren zwischen die negative Eingangsklemme des Operationsverstärkers 4o1 und einen Punkt geschaltet, der auf einer festenSpannung über dem Ausgang des Operationsverstärkers 4o1 liegt. Diese feste Spannung kann biespielsweise 5,1 V betragen, infolge Verwendung der Zehnerdiode-412 und Stromquellen 415, 416. Die Positionen der verschiedenen Abschnitte des Schalters 48o in der Ausführungsforni nach Fig. 1o werden gemeinsam betätigt. Die drei Positbnen des Schalters sind mit "w" (weit", "m" (mittel) und "n" (eng) bezeichnet, welche die erzielbaren Schleifenbreiteneinstellungen der Schaltung für diese Ausführungsform bezeichnen. Die Steuerung des Schalters kann entweder manuell oder automatisch erfolgen, wie bewirkt durch den Schleif enbreitenregelkreis 2o5 (Fig.8). Man erkennt, daß mit dem Schalter in der W-Position der Widerstand R11 und der Kondensator C .. in der Schleife liegen, mit dem Schalter in dem M-Position der Widerstand R12 und Kondensator C12 und der Schalter in der N-Position der Widerstand R1- und der Kondensator C.3. Bei relativ niedrigen Betriebsfrequenzen, wie sie bei dem Meß/Bohrverfahren wie oben beschrieben vorkomnen, werden relativ hohe Werte für die Kapazitäten verwenden. Beispielsweise können die Kondensatoren C11, C12 bzw. C1-, Werte von 1o, 33 bzw. I00 Mikrofarad aufweisen. Un extreme große Abmessungen der Kondensatoren zu vermeiden, verwendet man praktischerweise Elektrolytkondensatoren, welche eine Vorspannung benötigen, und deem ist in dem Schaltung nach Fig. 1o Rechnung getragen durchdie VorspannstromquellenIn Fig. 10 an embodiment of an adaptive loop width fliter is shown with a feature of the invention, according to which capacitors are precharged to prevent the loss of locking when Ua switching to different loop widths. The operational amplifiers 4o1 and 4o2 and the resistors, which were marked with 99 R and R in FIG. 9, remain unchanged. The resistor R 1 of the gain control network from FIG. 9 is offset by three individual resistors which are coupled to ground via three position pole sections 48oA of a switch 48o. Depending on the switch position, one of the three resistors R 11 , R 1 ″ or R_ is placed between the positive input terminals of amplifier 405 and ground reference potential. The capacitors C 11 , C 1? or C 1 ^. can be viewed as a substitute for capacitor C from Fig. 6. By operating switch sections 48oB, 48oC and 48oD of switch 48o, one of these capacitors is connected between the negative input terminal of operational amplifier 4o1 and a point which is at a fixed voltage across the output of the operational amplifier 4o1 is. This fixed voltage can be, for example, 5.1 volts, due to the use of the zener diode 412 and current sources 415, 416. The positions of the various sections of the switch 48o in the embodiment of FIG. 1o are operated together. The three positions of the switch are labeled "w" (wide, "m" (medium) and "n" (narrow)), which denote the achievable loop width settings of the circuit for this embodiment. The control of the switch can be either manual or automatic , as effected by the loop width control circuit 2o5 (Fig.8). It can be seen that with the switch in the W position, the resistor R 11 and the capacitor C .. are in the loop, with the switch in the M position Resistor R 12 and capacitor C 12 and the switch in the N position, the resistor R 1 - and the capacitor C.3 At relatively low operating frequencies, as occur in the measuring / drilling process as described above, relatively high values are used for the For example, the capacitors C 11 , C 12 or C 1 -, can have values of 10, 33 or 100 microfarads. In order to avoid extremely large capacitors, it is practical to use electrolytic probes nsators which require a bias, and this is taken into account in the circuit of Fig. 10 by the bias current sources

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415 und 416 sowie Zehnerdiode 412. Ein Filterkondensator 413, der typischerweise einen hohen Wert von etwa 22o Mikrofarad hat, liegt parallel zur Zehnerdiode 412. Die einzelnen Widerstände R1-, R „ bzw. R1- können Werte haben zwischen unendlich (Schaltung offen), J 3,86 KOEftn und 1 ,oo KOHm und der Widerstand 414 kann einen Wert von 9,o9 KOhm haben.415 and 416 as well as Zener diode 412. A filter capacitor 413, which typically has a high value of about 220 microfarads, is parallel to Zener diode 412. The individual resistors R 1 -, R "or R 1 - can have values between infinity (circuit open ), J 3.86 KOEftn and 1, oo KOHm and the resistor 414 can have a value of 9, o9 KOhm.

Basierend auf dem insoweit beschriebenen Schaltungsabschnitt gemäß Fig. 1o sei angenommen, daß das adapfcisetive Filter in dem Betriebsstatus mit weiter Scäileifenbreite betrieben wird, d.h. mit Widerstand R11 (offen) und Kondensator C11. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 4o1 auf einer Spannung V1 liegt, und da die Eingangsirnpäedanz für den Operationsverstärker 4o5 sehr hoch ist, liegt auch die Spannung am Eingang des Operationsverstärkers 4o5 bei etwa V1. Es sei nun angenoirmen, daß die Schleifenbreitenumschaltsteuerung für den Schalter 48o auf die mittlere Schleifenbreitenposition umgeschaltet wird. Dar Widerstand R ~ bildet nun einen Spannungsteiler mit dem Widerstand 414. Da R1 „ nur 3/1 ο des Gesamtwi-derstandes von Widerstand 414 plus R12 ausmacht, würde die Spannung am Eingang des Operationsverstärkers 4o5 auf einen Wert von etwa (o,3) V1 fallen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 4o5 würde demgemäß augenblicklich auf 3/1 ο seiner vorherigen Wertes herabgesetzt. Dieser Sprung verursacht schon selbst einen ^ferlust der Verriegelung,' da der Ausgang des Verstärkers 4o5 an den Schleifen-VCO (Fig. 5) angekoppelt ist. Die positive Seite des Kondensators C12, die in die Schaltung eingeschaltet wird, liegt 5,1 V über der Spannung V1 (ebenso wie die positive Seite des Kondensators C11, der aus der Schaltung herausgeschaltet worden war.) On einen plötzlichen Sprung am Ausgang des Verstärkers 4o5 zu vermeiden, sollte die Anfangsspannung über C12 größer sein als die Spannung, die über C11 lag, und zwar um einen Faktor von 1o/3. Demgemäß und wie gleich noch zu erläutern, wird gemäß der Erfindung eine entsprechende Vorausladung der Kondensatoren vorgesehen, die gerade nicht in der Schaltung im Betriebsind. Ferner sollte gsufäß jedoch die nachfolgende Überlegung Berücksichtigung finden: Zwei Signalkonponenten sind im allgemeinen im Schleifenfilterkreis vorhanden, nämlich eine ifechselsignalkomponente und eine GLeichspannung oder sehr niederfrequente Fehlerspannung. Da die ins Positive gehende Seite aller drei Kondensatoren C11, C undBased on the circuit section according to FIG. 10 described so far, it is assumed that the adaptive filter is operated in the operating status with a wide loop width, ie with resistor R 11 (open) and capacitor C 11 . If the output of the operational amplifier 4o1 is at a voltage V 1 , and since the input impedance for the operational amplifier 4o5 is very high, the voltage at the input of the operational amplifier 4o5 is also approximately V 1 . Assume now that the loop width toggle control for switch 48o is toggled to the middle loop width position. The resistor R ~ now forms a voltage divider with the resistor 414. Since R 1 "only makes up 3/1 ο of the total resistance of resistor 414 plus R 12 , the voltage at the input of the operational amplifier 4o5 would be reduced to a value of about (o, 3) V 1 fall. The output of the operational amplifier 4o5 would accordingly be reduced immediately to 3/1 ο of its previous value. This jump itself causes a loss of locking, since the output of the amplifier 405 is coupled to the loop VCO (FIG. 5). The positive side of capacitor C 12 which is switched into the circuit is 5.1 volts above voltage V 1 (as is the positive side of capacitor C 11 which was switched out of the circuit.) On a sudden jump at To avoid the output of the amplifier 4o5, the initial voltage across C 12 should be greater than the voltage that was across C 11 by a factor of 1o / 3. Accordingly, and as will be explained in the following, according to the invention a corresponding pre-charging of the capacitors is provided which are not currently in operation in the circuit. Furthermore, however, the following consideration should be taken into account: Two signal components are generally present in the loop filter circuit, namely an alternate signal component and a DC voltage or a very low-frequency error voltage. Since the positive side of all three capacitors C 11 , C and

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.35- 2907095.35-2907095

C1-. an einen gemeinsamen Punkt angekoppelt sind (nämlich die 5,1 V über der Äusgangsspannung des Operationsverstärkers 4o1), muß Sorge getragen werden, nicht die inoperativen Kondensatoren (d.h. jene, die gerade aus der Schaltung herausgenatnien sind) auf einen festen Verstärkungsfaktor mal beide Komponenten, da die Wechselkompo-nente ein Dauermodussignal ist, das dasselbe bleiben sollte, unabhängig von der gewählten Schleifenbreite.C 1 -. are coupled to a common point (namely the 5.1 V above the output voltage of the operational amplifier 4o1), care must be taken not to reduce the inoperative capacitors (i.e. those that have just been extracted from the circuit) to a fixed gain factor times both components, since the alternate component is a continuous mode signal that should remain the same regardless of the loop width chosen.

In der Schaltung nach Fig. Io wird eine Spannung, die repräsentativ ist für die Spannung über dem Kondensator, der gerade in die Schaltung eingeschaltet worden ist, an jeden von einer Mehrzahl vonVerstärkungsregelverstärkem 421, 423 und 425 angelegt. Genauer gesagt, wird die Spannung, die 5,1V unter der Spannung auf der positiven Seite des gerade in der Schaltung genutzten Kondensators liegt, an die positive Eingangsklemme jedes dieser Verstärker 421, 423 und 425 angelegt, und die Spannung am negativen Eingang des Oparationsverstärkers 4o1 (die zugleich die Spannung auf dernegativen Seite des Kondensators ist, der in der Schaltung benüzt wird), wird an die negative Eingangskleimne jedes der Verstärker 421, 423 und 425 angelegt. Drei weitere Ebenen des Schalters 48o, mit 48oE, 48oF bzw. 48oG bezeichnet, dienen dazu, einen der drei Verstärkungssteuereingänge mit einer Verstärkungssteuerklemne jedes der entsprechenden Verstärker 421, 423, 425 zu verbinden. In der dargestellten Ausfuhrüngsform sind die Verstärkungssteuerraultiplikatoren angelegt an die Verstärker 421 für die Schalterpositionen w, m bzw. n, 1,o, o,3 bzw. o,1. Die Verstärkungsregelraultiplikatoren, angelegt an den Verstärker 423 für die Schalterpositionen w, m bzw. η sind 3,3, 1 ,o bzw. o, 33. Die Verstärkungsregelmultiplikatoren, angelegt an den Vastärker 425 für die Schalterpositionen w, m bzw. η sind 1o, 3,ο bzw. 1,o. !fen erkennt, daß die Verstärkungsregelmultipelikatoren, angelegt an die Verstärkungsregler 421, 423 bzw. 425 über die Schalterebenen 48oE, 48oF bzw. 48oG durch irgendwelche, an sich bekannte Mittel erzeugt werden können/ etwa durch anschalten entsprechend gewichteter Widerstände (nicht dargestellt) in Spannungsteilerkreisen, um die gewünschten Multiplikatoren abzuleiten.In the circuit of Fig. Io, a voltage which is representative is for the voltage across the capacitor that just turned into the circuit to each of a plurality of gain control amplifiers 421, 423 and 425 applied. More precisely, the tension will the 5.1V below the voltage on the positive side of the straight in the circuit used capacitor is applied to the positive input terminal of each of these amplifiers 421, 423 and 425, and the voltage at the negative input of the op amp 4o1 (which also controls the voltage on the negative Side of the capacitor that is used in the circuit) is connected to the negative input terminals of each of amplifiers 421, 423 and 425 are applied. Three further levels of switch 48o, labeled 48oE, 48oF and 48oG, are used in addition, one of the three gain control inputs with a gain control terminal to connect each of the respective amplifiers 421, 423, 425. In the illustrated embodiment, the gain control multipliers are applied to the amplifiers 421 for the switch positions w, m and n, 1, o, o, 3 and o, 1, respectively. The gain control multipliers applied to the Amplifier 423 for switch positions w, m and η are 3,3, 1, o and o, 33. The gain control multipliers applied to the Vastärker 425 for the switch positions w, m and η are 1o, 3, ο and 1, o, respectively. ! fen recognizes that the gain control multipliers, applied to the gain controllers 421, 423 and 425 via the switch levels 48oE, 48oF and 48oG, respectively any means known per se can be generated / for example by switch on appropriately weighted resistors (not shown) in voltage divider circuits, to derive the desired multipliers.

Die Ausgänge der Verstärker 421, 423 und 425 werden jeweils an die negativen Eingangsklemnisn der Operationsverstärker 422, 424 bzw. 426 ange-The outputs of amplifiers 421, 423 and 425 are connected to the negative input terminals of the operational amplifiers 422, 424 or 426.

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-36- 2907Q8S-36- 2907Q8S

koppelt. Die positiven Eingangskleirmen dieser Verstärker sind jeweils an den Ausgang des Operationsverstärkers 4o1 gelegt, so daß jeder von ihnen ein Signal erhält, das 5,1 V unter der Spannung an der positiven Seite des Kondensators liegt, der gerade in der Schaltung benutzt wird. Die Ausgänge der Verstärker 422, 424 und 426 sind jweils angekoppelt an zwei Pole der entsprechenden Schalterebenen 48oB, 48oC bzw. 48cD. Die drei Schalterebenen sftind so angeordnet, daß die negativen Kleirmen der Kondensatoren, die gerade aus dem Schleif enfilterkreis herausgeschaltet sind, an die Ausgänge der entsprechend zugeordneten Verstärker angeschlossen sind (422, 424 oder 426). Im einzelnen ist der Kondensator C1- an den Ausgang des Verstärkers 422 für die m-und n-Schalterpositionen angekoppelt, Kondensator CL„ ist an den Ausgang des Verstärkers 424 für die w- und n-Schalterposition angekoppelt, und der Kondensator C13 ist £
m-Schalterpositicnen gelegt.
couples. The positive input terminals of these amplifiers are each connected to the output of the operational amplifier 401, so that each of them receives a signal which is 5.1 V below the voltage on the positive side of the capacitor which is currently used in the circuit. The outputs of the amplifiers 422, 424 and 426 are each coupled to two poles of the corresponding switch levels 48oB, 48oC and 48cD, respectively. The three switch levels are arranged in such a way that the negative shields of the capacitors, which have just been switched out of the loop filter circuit, are connected to the outputs of the corresponding amplifiers (422, 424 or 426). In detail, the capacitor C 1 - is coupled to the output of the amplifier 422 for the m and n switch positions, capacitor CL "is coupled to the output of the amplifier 424 for the w and n switch positions, and the capacitor C 13 is £
m-switch positions.

und der Kondensator C13 ist an den Ausgang des Vastärkers 426 für die w- undand the capacitor C 13 is connected to the output of the amplifier 426 for the w and

Im Betrieb bewirkt der Schalter 48o die önschaltung der Filterschleif eribreite durch gleichzeitiges Schalten in den entsprechenden Verstärkungsfaktor (Widerstand R11, R..- oder R1O zusaimen mit dem entsprechenden Kondensator (C11, C12 oder C13). Die Schalterebenen 48oB, 48oC und 48oD dioien außerdem dazu, die gewünschten Vorausladsspannungen an jene Kondensatoren anzulegen, die gerade nicht in der Schaltung benutzt werden. Dies wird bewirkt durch die Verstärker 421 foew bis 426. Im einzelnen sind die positiven Klemmen dieser saäas Verstärker an ein Potential angekoppelt, dasIn operation, the switch causes 48o the önschaltung the filter abrasive eribreite by simultaneous shifting to the corresponding gain factor (resistor R 11, R ..- or R 1 O zusaimen with the corresponding capacitor (C 11, C 12 or C 13). The switch planes 48oB , 48oC and 48oD are also used to apply the desired precharge voltages to those capacitors that are not currently used in the circuit. This is effected by the amplifiers 421 foew to 426. In detail, the positive terminals of these saäas amplifiers are coupled to a potential, the

5,1 V unter der Spannung an dem positiven Bleag jedes drei Kondensatoren C11, C12 und C3 liegt. Die negative Eingangskleirne der Verstärker 422, 424 bzw. 426 liegt am Potential auf dem negativen Belag des betreffenden Kondensator C1, C1„ oder C13 , der gerade in der Schaltung arbeitet. Da die Ausgänge der Verstärker 421, 423 und 425 jeweils an die negativen Eingangsklentnen der Verstärker 422, 424 bzw. 426 gekoppelt sind, erkennt man, daß die Dauermoduswechselsignalkomponente im Ausgang der Verstärker 422, 424 und 426 ausgelöscht wird und nicht als Vorausladsspannung angelegt wird.5.1 V below the voltage across the positive blade of each of three capacitors C 11 , C 12 and C 3 . The negative input wire of the amplifier 422, 424 or 426 is connected to the potential on the negative layer of the relevant capacitor C 1 , C 1 ″ or C 13 , which is currently working in the circuit. Since the outputs of amplifiers 421, 423 and 425 are coupled to the negative input terminals of amplifiers 422, 424 and 426, respectively, it can be seen that the continuous mode change signal component in the output of amplifiers 422, 424 and 426 is canceled and is not applied as a precharge voltage.

Im folgenden wird ein Betriebsbeispiel wiedergegeben:An operational example is given below:

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Es sei wieder angenarmen, daß die Schaltung in dem Breitenschleif en-Breitenmodus arbeitet, d.h. mit R... (offener Kreis) und Kondensator C11. Wie oben beschrieben, würde die Umschaltung in die mittlere Schleifenbreite eine Anfangsspannung über Q. (dem neuen Kondensator in der Schaltung ) erfordern, die 1o/3 (= 3,3) mal den Wert beträgt, der über C11 unmittelbar vor der Umschaltung angelegt war. Man erkennt, daß in dieser Situation ein Verstärkungsregelfaktor von 3,3 an dem Verstärker 423 über Schalterebene 48oF angelegt wird. Wenn stattdessen eine Umschaltung in die enge Schleifenbreite beabsichtigt wäre, würde der Widerstand R bei Einschalten in dieAssume again that the circuit operates in the width loop mode, ie with R ... (open circuit) and capacitor C 11 . As described above, switching to the middle loop width would require an initial voltage across Q. (the new capacitor in the circuit) that is 1o / 3 (= 3.3) times the value that was applied across C 11 immediately before switching was. It can be seen that in this situation a gain control factor of 3.3 is applied to amplifier 423 via switch level 48oF. If instead a switchover to the narrow loop width were intended, the resistor R would switch to the

13 Schaltung selbst einen Abfall der Eingangsspannung am Verstärker 5o5 auf ein Zehntel des unmittelbar vor der Umschaltung herrschenden Wertes bewirken. Demgenäß hat der Verstärkungsregelfaktor, angelegt an den Verstärker 425, (womit die Vorausladung von Kondensator C1., beeinflußt wird, der in diesem Falle in die Schaltung eingeschaltettwürde) einen Wert von 1o. Die übrigen Verstärkungsregelfaktoren für die Verstärker 421, 422 und 423 können ebenfalls ohne weites als geeignet für die jeweilige Situation nachgerechnet werden.13 circuit itself cause the input voltage at the amplifier 505 to drop to a tenth of the value immediately before the switchover. Accordingly, the gain control factor applied to amplifier 425 (which affects the pre-charging of capacitor C 1. , Which in this case would be switched into the circuit) has a value of 10. The other gain control factors for the amplifiers 421, 422 and 423 can also easily be recalculated as being suitable for the respective situation.

Ein weiteres IVferkmal der verbesserten Trägerortungsschleife (z.B. Block 12o der Fig. 3) gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindmg soll nachstehend diskutiert werden.Fig. 11 illustriert eine konventionelle Trägerortungsschleifenschaltung. Es ist offensichtlich, daß sie der Schaltung nach Fig. 8 entspricht, jedoch ohne den Signalverlustdetektor 2o6, Scheleifenbreitensteuerung 2o5A und Filter 3oo mit variabler Schleifenbreite. Demgemäß wurden dieselben Bezugszeichen für einander entsprechende Komponenten eingesetzt. Der modulierte Träger wird zunächst quadriert durch einen Quadrierkreis 2o1, um die MDdulationsinformation zu zerstören. Der Ausgang des quadrierten Kreises 2o1 ist ein Signal bei etwa dem Doppelten der Trägerfrequenz und liefert einen Eingang für einen Phasenkomparator 2o2. Der Ausgang des Phasenkomparators ist angekoppelt an ein Schleifenfilter 2o3, dessen Ausgang seinersdts an die Steuereingangsklemme eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 2o4 angekoppelt ist. Der Ausgang des VCO ist über einen Frequenzteiler (oder Taktteiler) 2o5 an den anderen Eingang des Phasenkonparators 2o2 gelegt.Another feature of the improved carrier location loop (e.g. Block 12o of FIG. 3) according to a further aspect of the present invention shall be discussed below. 11 illustrates a conventional one Carrier location loop circuit. It is obvious that they are the circuit 8 corresponds to, but without the signal loss detector 2o6, loop width control 2o5A and filter 3oo with variable loop width. Accordingly, the same reference numerals have been used for corresponding components used. The modulated carrier is first squared by a squaring circle 2o1 to destroy the MDdulation information. The outcome of the Squared circle 2o1 is a signal at about twice the carrier frequency and provides an input for a phase comparator 2o2. The exit of the phase comparator is coupled to a loop filter 2o3, the output of which is connected to the control input terminal of a voltage-controlled Oscillator (VCO) 2o4 is coupled. The output of the VCO is via a frequency divider (or clock divider) 2o5 to the other input of the phase comparator 2o2 laid.

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Wenn im Betrieb in an sich bekannter Weise einmal die Verriegelung erzielt worden ist, bleibt die Phasenverriegelte Schleife gemäß Fig. 11 auf den Träger verriegelt, da Phasendifferenzen zwischen dem erzeugten Taktsignal (Ausgang vcn Taktteiler 2o5) und empfangenem Träger ein Fehlersignal hervorrufen, das die Tendenz hat, die VQO-Frequenz in Korrekturrichtung entsprechend einem erfaßten "Fehler" nachzustellen. Wie jedoch weiter oben erläutert, hat die unidirektionale Natur der Phasenmodulation bei dem beschriebnen System die Tendenz, ein Problem bezüglich des Betriebs der Phasenverriegelungsschleife hervorzurfen. Da nämlich Änderungen (bei Datenübergähgen) bewirkt werden durch momentane Variation der Frequenz (im Ausführungsbeispiel in Richtung einer niedrigeren Frequenz) werden Fehlerimpulse im Ausgang des Phasenkarparators immer dann erzeugt, wenn ein Datenübergang vorliegt. Da die PSK-MDdulation unidirektional ist (d.h. momentane Frequenzmodifikation ist immer in Richtung zu niedrigerer Frequenz - wie im AusführungsbeBpiel - oder immer in Richtung höherer Frequenz), haben diese Fehlerimpulse inner dieselbe Polarität. Es wurde festgestellt, daß diese Fehlerimpulse die Tendenz haben können, die Trägeratungsschleife aus der Frequenz herauszuziehen.If in operation in a known manner once the lock has been achieved, the phase locked loop of FIG. 11 remains locked to the carrier because of phase differences between the generated clock signal (Output from clock divider 2o5) and the received carrier cause an error signal that has the tendency to adjust the VQO frequency in the correction direction to readjust according to a detected "error". However, as explained above, the unidirectional nature of the phase modulation has been described System tends to create a problem with the operation of the phase locked loop. Because changes (in the case of data transitions) caused by a momentary variation of the frequency (in the exemplary embodiment in the direction of a lower frequency), error pulses are generated generated in the output of the phase comparator whenever a data transition occurs is present. Since the PSK-Mdulation is unidirectional (i.e. instantaneous frequency modification is always in the direction of a lower frequency - as in the example - or always in the direction of a higher frequency), these error pulses have the same internal polarity. It was found that these error pulses may have a tendency to pull the carrier loop out of frequency.

Fig. 12 zeigt eine verbesserte Trägerortungsschleifenschaltung mit Mitteln, die ansprechen auf Übergänge im empfangnen Signal, die vorgesehen sine für die Kortpensation des Signals, angelegt an die Steuerklemme des VCO, um dem Ihterschied zwischen der Nominalfrequenz des Trägers und der tatsächlichen mittleren Frequenz des empfangenen Signals REchnung zu tragen. In Fig. 12 haben der Quadrierkreis, der Phasenkomparator, das Schleifenfilter, der spannungsgesteuerte Oszillator und der Taktteiler alle dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 11.Figure 12 shows an improved carrier locator loop circuit with Means responsive to transitions in the received signal that are provided for the compensation of the signal applied to the control terminal of the VCO the difference between the nominal frequency of the carrier and the actual frequency average frequency of the received signal. In Fig. 12, the squaring circuit, the phase comparator, the loop filter, the voltage controlled The oscillator and the clock divider all have the same reference numerals as in FIG. 11.

Ih der Ausführungsform nach Fig. 12 wird der Ausgang des Phasenkomparators 2o2 an das Schleifenfilter und den VCO über einen Summierkreis 21o angelegt. Dar andere Eingang des Summierkreises 21o empfängt Kompensaticnsimpulse vcn einem Irrpulsgenerator 22o. Der Irrpulsgenerator 22} der ein monostabiler Multivibrator sein kann, wird getriggert durch den Ausgang vom Bitübergangsdetektor 15o (Fig. 3) über Leitung 222 und err zeugt einen kurzen Kortpensationsirrpuls imrer dann, wenn ein Datenübergang erfolgt.In the embodiment of FIG. 12, the output of the phase comparator becomes 2o2 is applied to the loop filter and the VCO via a summing circuit 21o. The other input of the summing circuit 21o receives Kompensaticnsimpulse by a random pulse generator 22o. The random pulse generator 22}, which can be a monostable multivibrator, is triggered by the output from Bit transition detector 150 (FIG. 3) via line 222 and generates a short Kortpensationsirrpuls always when a data transition occurs.

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- JS\ -- JS \ -

Auf diese WEise kann der Effekt der oben erörterten Fehlerimpulse sich sich nicht akkumulieren und keine Frequenzverschiebung der phasenverriegelten Scheleife hervorrufen. Fig. 13 zeigt die Wellenform als Ausgang vom Suirmierkreis 21o. Die Fehlerimpulse 1, 2 und 3, die über Datenübergängen auftreten, werden kompensiert durch die Impulse 1 *, 2' bzw. 3', die erzeugt werden vom Iirpulsgenerator 22o. Der Nettoeingang für den VCO, resultierend aus der frequenznDdifizierenden Natur der Phasenmodulation ist deshalb im wesentlichen bei Null.In this way, the effect of the error pulses discussed above can be found do not accumulate and do not cause a frequency shift in the phase-locked loop. Fig. 13 shows the waveform as an output from the Suirmierkreis 21o. The error pulses 1, 2 and 3, which have data transitions occur are compensated by the pulses 1 *, 2 'or 3 'generated by the pulse generator 22o. The net receipt for the VCO, resulting from the frequency-determining nature of the phase modulation is therefore essentially at zero.

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Claims (1)

Schlunberger Technology Corporation ^' ^ U / U Q Q Schlunberger Technology Corporation ^ '^ U / U QQ PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Verarbeitung eines phasenmodulierten Signals, das mit Digitalinformaticn moduliert wurde durch momentanes unidirektionales ERhöhen oder Verringern der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformaticn zum Bewirken einer Phasenänderung, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Trägersignal mit einem Filter gefiltert wird, das eine Durchlaßbandmittenfrequenz aufweist, die gegenüber der Nominalträgerfrequenz in der Richtung der unidirektionalen Vergrößerung oder Verringerung der Frequenz versetzt ist, und daß die Digitalinformation aus dem gefilterten Signal wiedergewonnen wird.1. Method for processing a phase-modulated signal that with digital informaticn was modulated by momentary unidirectional ER Increase or decrease the nominal frequency of a carrier signal in operation the digital information for bringing about a phase change, characterized in that, that the modulated carrier signal is filtered with a filter having a passband center frequency which is opposite the nominal carrier frequency is offset in the direction of unidirectional increase or decrease in frequency, and that the digital information from the filtered signal is recovered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Frequenzversetzung der Mittenfrequenz gegenüber der nominalen Trägerfrequenz um einen Betrag, der eine Funktion der Bit-Rate der Digitalinformation ist.2. The method according to claim 1, characterized by a frequency offset of the center frequency versus the nominal carrier frequency by an amount that is a function of the bit rate of the digital information. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Frequenzversetzung gleich der Hälfte der Bit-Rate der Digitalinformation ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the amount the frequency offset is equal to half the bit rate of the digital information. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbandcharakteristik desFilters in der gleichen Richtung wie die Frequenzversetzung asymmetrisch ausgebildet ist.4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that that the passband characteristic of the filter is made asymmetrical in the same direction as the frequency offset. 5. Verfahren zur Verarbeitung eines phasenmodulierten Signals, das moduliert worden ist mit Digialinformation durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Vergrößern der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung, gekennzeichnet durch die Schritie: Filtern des modulierten Trägersignals mit einem Filter mit einer Durchlaßcharakteristik, die asymmetrisch in Richtung der unidirektionalen Verringerung oder Vergrößerung der Frequenz ist, und Wiedergewinnen der Digitalinformation aus dem gefilterten Signal.5. Method of processing a phase modulated signal that modulates with digital information by momentary unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of digital information to effect a phase change by the step: filtering the modulated carrier signal with a filter with a pass characteristic that is asymmetrical in direction is the unidirectional decrease or increase in frequency, and Recovering the digital information from the filtered signal. _2__ 2 _ 6. Verfahren zur Verringerung von Übergangssignalen, herrührend von der Einschaltimg verschiedener Kondensatoren in eine Schaltung zur Verwendung in einem elektronischen Schaltungssystem, das umfaßt: ein Paar, von Klemmen, eine Mehrzahl von Kondensatoren, von denen jeder mit einem seiner Beläge an eine der Klemmen gekoppelt ist, eine Schalteranordnung für die Ankopplung des anderen Belages eines ausgewählten der Kondensatoren an die andere Klemme und Schaltungskomponenten mit variabler' Verstärkung, synchronisiert mit 'fer Schalteranordnung zum Beeinflussen des Potentials der anderen Klerrrre, gekennzeichnet durch die Schritte: Dauerndes Erzeugen einer Bezugsspannung, zugeordnet jedem der gerade^ nicht zwischen die Klemmen geschalteten Kondensatoren, wobei jede der erzeugten Bezugsspannungen eine Funktion der Spannung ist, die über dem zugeordneten Kondensator in dem Fall auftreten würde, wenn dieser-'Kondensator von der Schalteranordnung sofort zwischen das Paar von Klemmen geschaltet würde, und fortlaufendes Anlegen der ezeugten Bezugss.pähnung an den zugeordneten Kondensator.6. Method of reducing transient signals originating from the Inclusion of various capacitors in a circuit for use in an electronic circuit system comprising: a pair of terminals, a plurality of capacitors, each with one of its pads attached one of the terminals is coupled, a switch arrangement for the coupling of the other layer of a selected one of the capacitors to the other terminal and circuit components with variable gain, synchronized with 'fer switch arrangement for influencing the potential of the other clergy, characterized by the following steps: continuous generation of a reference voltage, assigned to each of the capacitors not connected between the terminals, each of the reference voltages generated being a function of the voltage that would appear across the associated capacitor in the event that when this - 'capacitor from the switch assembly immediately between the pair would be switched by terminals, and continuous application of the generated reference data to the assigned capacitor. P*. L>. Verfahren zum Stabilisieren einer Trägerortungsschleife, die in Verbindung mit einer Vorrichtung benutzt wird, welche ein phasenmoduliertes Signal empangt, das mit Digitalinformation moduliert worden ist durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Erhöhen der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasen— änderung, wobei die Vorrichtung einen Trägerortungsschleifenkreis enthält zum Orten des Trägers desempfangenen Signals, welcher Trägerortungsschleifenkreis einen geregelten Oszillator enthält mit einer Steuerklemme, und die Frequenz des Oszillators bestürmt wird durch ein an die Steuerklemrre anlegbares Signal, wobei ferner ein Komparator vorgesehen ist für die Erzeugung eines Steuersignals durch Vergleich der Phase eines von dem empfangenen phasenmodulierten Signal abgeleiteten Signals mit der Phase eines Signals, abgeleitet vom Ausgang des geregelten Oszillators, und wobei Schaltungskomponenten vorgesehen sind für das Anlegen des Steuersignals an die Steuerklemme des Oszillators, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugung von Kompensatiensmpulsen in Abhängigkeit von übergängen in dem empfangenen Signal und Anlegen der Kompensationsimpulse an die Steuerklemme zwecks Inrechnungstellen der Differenz zwischen der nomainalen Frequenz und der mittleren Frequenz des empfangenen Signals, herrührend von der unt P *. L>. A method of stabilizing a carrier location loop used in connection with an apparatus which receives a phase modulated signal that has been modulated with digital information by instantaneously unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information to effect a phase change, wherein The device contains a carrier locating loop circuit for locating the carrier of the received signal, which carrier locating loop circuit contains a regulated oscillator with a control terminal, and the frequency of the oscillator is stormed by a signal that can be applied to the control terminal, with a comparator also being provided for generating a control signal by comparison the phase of a signal derived from the received phase modulated signal with the phase of a signal derived from the output of the controlled oscillator, and wherein circuit components are provided for the A Applying the control signal to the control terminal of the oscillator, characterized by the following steps: Generation of compensation pulses depending on transitions in the received signal and application of the compensation pulses to the control terminal for the purpose of calculating the difference between the nominal frequency and the mean frequency of the received signal, originating from the unt 909843/0622909843/0622 direktionalen Art der Trägermodulation.directional type of carrier modulation. β. ^ . Anordnung für den Empfang eines mit Digitalinformation phasenmodulierten Signals zum Wiedergewinnen der Digitalinformation aus dem modulierten Signal, das mit der Digitalinformaticn durch moltentanes unidirekticnales entweder Absenken oder Erhöhen der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung moduliert worden ist, welche Anordnung ein Filter für die selektive Filterung des modulierten Trägersignals aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Durchlaßbandmittenfrequenz aufweist, die gegenüber der nominalen Trägerfrequenz in der Richtung der unidirektionalen Verringerung oder Vergrößerung der Frequenz versetzt ist. β. ^. Arrangement for the reception of a signal phase-modulated with digital information to recover the digital information from the modulated signal, which has been modulated with the digital information by Moltentanes unidirecticnales either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information to cause a phase change, which arrangement a filter for the selective filtering of the modulated carrier signal, characterized in that the filter has a passband center frequency which is offset from the nominal carrier frequency in the direction of the unidirectional decrease or increase of the frequency. β. ί . Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenfrequenz gegenüber der nominalen Trägerfrequenz um einen Betrag versetzt ist, der eine Funktion der Bit-Rate der Digitalinformation ist. β. ί. Arrangement according to Claim 8, characterized in that the center frequency is offset from the nominal carrier frequency by an amount which is a function of the bit rate of the digital information. y&. 9. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenfrequenz gegenüber der Nominalträgerfrequenz um einen Betrag versetzt ist gleich der halben Bit-Rate der Digitalinformaticn. y &. 9. Arrangement according to claim 9, characterized in that the center frequency is offset from the nominal carrier frequency by an amount equal to half the bit rate of the digital information. ;H. /C". Anordnung nach Ansprüchen 8, 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbandcharakteristik des Filters in derselben Richtung wie die Frequenzversetzung asymmetrisch ausgebildet ist.;H. / C ". Arrangement according to Claims 8, 9 or 1o, characterized in that that the passband characteristic of the filter is made asymmetrical in the same direction as the frequency offset. yz. λ\< Anordnung nach Anspruch 8 zur Verwendung in einer Bohrloch-Bohr- und Msßvorrichtung zum Durchführen von unterirdischen Messungen während des Niederbringens des Bohrlochs in einem fluidgefüllten Bohrloch und für die Koitmurikation der Meßwerte an die Erdoberfläche, mit einer im Bohrloch befindlichen Maß- und Sendebaugruppe einschließlich in einen Bohrstrang einsetzbaren Meßwertgebern mit einer Einrichtung für die Erzeugung akustischer Trägerwellen mit einer Nominalfrequenz in dem Bohrlochfluid, mit einer Einrichtung für die Phasenmodulation der erzeugten akustischen Trägerwellen entsprechend Digitaldaten, die die Meßwerte repräsentieren, durch momentanes unidirekticnales entweder Absenken oder Vergrößern Y Z. λ \ <assembly of claim 8 for use in a well drilling and Msßvorrichtung for performing subterranean measurements during the low bringing the wellbore in a fluid-filled borehole, and for the Koitmurikation of the measured values to the surface, with a downhole measurement and transmission assembly including in a drill string transducers having means for generating acoustic carrier waves at a nominal frequency in the borehole fluid, with means for phase modulating the generated acoustic carrier waves in accordance with digital data representing the measured values by momentary unidirectional either lowering or increasing 909843/0622909843/0622 der Frequenz des akustischen Trägersignals und mit einer an der Erdoberfläche befindlichen Empfängerbaugruppe mit dem Filter und mit Wandlern für die Wandlungder modulierten akustischen Trägerwelle in elektronische Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenfrequenz des Filters gegenüber der Nominalträgerfrequenz um einen Betrag versetzt ist, der eine Funktion der Bit-Rate der Digitalinformation ist, und daß Mittel für das Extrahieren der Digitaldaten aus den gefilterten elektronischen Signalen vorgesehen sind.the frequency of the acoustic carrier signal and with one at the earth's surface located receiver assembly with the filter and with converters for converting the modulated acoustic carrier wave into electronic signals, characterized in that the center frequency of the filter compared to the Nominal carrier frequency is offset by an amount that is a function of the Bit rate of the digital information and that means are provided for extracting the digital data from the filtered electronic signals. >3. \Z ' Anordnung für die Demodulation eines Digitalsignals, an welche ein mit Digitalinformation phasenmoduliertes Signal angelegt wird und die dazu dient, die Digitalinformation zu extrahieren, wobei das modulierte Signalmit der Digitalinformation durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Erhöhen der Nominalfrequenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung moduliert worden ist, wonach der Träger auf die Nominalfrequenz zurückgeführt wird, nachdem die Phasenänderung bewirkt worden ist, welche Anordnung ein Filter enthält für das säektive Filtern des modulierten Trägersignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Durchlaßbandcharakteristik aufweist, die asymmetrisch in Richtung der unidirekticnalen Verringerung oder Vergrößerung der Frequenz ist.> 3. \ Z 'Arrangement for the demodulation of a digital signal, to which a signal phase-modulated with digital information is applied and which serves to extract the digital information, wherein the modulated signal with the digital information by momentary unidirectional either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information has been modulated to cause a phase change, after which the carrier is returned to the nominal frequency after the phase change has been effected, which arrangement includes a filter for selective filtering of the modulated carrier signal, characterized in that the filter has a passband characteristic which is asymmetrical in Direction of unidirectional decrease or increase in frequency. 14. Elektronische Schaltungsanordnung mit einem Paar von Klemmen, einer Mehrzahl von Kondensatoren, von denen jeder mit einem seiner Beläge an eine der Klemmen angekoppelt ist, mit einer Schalteranordnung für das Ankoppeln des anderen Belages eines ausgewählten der Kondensatoren an die andere Klemme und mit variable Verstärkung aufweisenden Kcpigionenten, synchronisiert mit der Schalteranordnung, zum Beeinflussen der-'iotentials an der anderen Kenne, welche Schaltungsanordnung gekennzeichnet ist durch einen Schaltkreis für die Verringerung der Übergangssignale', herrührend vom Schalten eines anderen Kondensators zwischen das^Kleitnienpaar, mit einem Schaltkreis für die dauernde Erzeugung einer Bß^ugsspannung, zugeordnet jedem der Mahr zahl von Kondensatoren, die gerade nicht zwischen das Paar von Klemmen gekoppelt sind, wobei jede ,solche Bezugsspannung eine Funktion der Spannung ist, die über dem zugeordneten Kondensator in dem Fall aufträte, wenn der zugeordnete Konden-14. Electronic circuitry with a pair of terminals, one A plurality of capacitors, each of which is coupled with one of its pads to one of the terminals, with a switch arrangement for the coupling of the other layer of a selected one of the capacitors to the other terminal and with variable gain Kcpigionenten, synchronized with the switch arrangement, to influence the-'iotentials at the other Kenne, which circuit arrangement is characterized by a circuit for the Reduction of transition signals' resulting from switching another Capacitor between the ^ Kleitnienpaar, with a circuit for the permanent Generation of a low voltage, assigned to each of the plurality of capacitors, which are not currently coupled between the pair of terminals, each such reference voltage being a function of the voltage across the assigned capacitor would occur if the assigned capacitor 909843/0622909843/0622 sator augenblicklich von der Schaltungsanordnung zwischen das Paar von Klemmen geschaltet würde, und. mit Schaltkresisen für das kontinuierliche Anlegen jeder so erzeugten Bezugsspannung an den zugeordneten Kondensator.sator instantly from the circuitry between the pair of terminals would be switched, and. with switching circuits for continuous application each reference voltage generated in this way to the associated capacitor. 15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadupcn gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für das Erzeugen einer Bezugsspannung ansprechend ausgebildet sind auf die Spannung, die gerade über dem Paar von Klemmen liegt, und außerdem ansprechend ausgebildet ist aufbin Verhältnis von Verstärkungsfaktoren der Schaltungskomponenten mi^-variablem Verstärkungsfaktor.15. Circuit arrangement according to claim 14, characterized in that dadupcn the circuits for generating a reference voltage are appropriately designed are responsive to the voltage just across the pair of clamps and are also designed to be a ratio of gain factors of the circuit components with variable gain. 16. Schaltungsanordnung nacH Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise zum Erzeugen einer Bezugsspannung eine lyfehrzahl von Verstärkern umfassen, von deaden jeder ansprechend ausgebildet ist auf die Augenblicksspannung zwischen dem Paar von Klemmen und hinsichtlich eines Verstärkungsfaktors entsp^chend einem Verhältnis der Verstärkungsfaktoren geregelt wird.16. Circuit arrangement according to claim 15, characterized in that the circuitry for generating a reference voltage a plurality of amplifiers encompass, each of which is designed responsive to the instantaneous tension between the pair of terminals and in terms of a gain is regulated according to a ratio of the gain factors. 17. Schaltungsanordnung nach Ansprüc hen 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet daß der positive Belag jedes der Kondensatoren an die eine Klemme des Klemmenpaares gekoppelt ist und diese eine Klemme auf einer positiven Spannung gehalten wird.17. Circuit arrangement according to claims 14, 15 or 16, characterized that the positive surface of each of the capacitors is coupled to one terminal of the pair of terminals and this one terminal to a positive one Tension is maintained. . Al, Trägerortungsschleife mit variabler Schleifenbreite für die Verriegelung auf den Träger eines Eingangssignals mit einer phasenverriegelten Schleife, die einen Oszillator mit einem Steuereingang aufweist, mit einem Fehlersignalgenerator zum Erzeugen eines Fehlersignals in Funktion der Phasendifferenz zwischen einem Signal, abgeleitet von dem Oszillator, und dem Eingangssignal und mit einem variablen Filter mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Bandbreiten für die Kopplung des Ausgangs des Fehlersignalgenerators an den Steuereingang des Oszillators, gekennzeichnet durch Schleifenbreitensteuerschaltkreise, angekoppelt an das variable Filter für die automatische Änderung der Schleifenbreite des Filters in Funktion des Eingangssignals. . Al, carrier location loop with variable loop width for locking onto the carrier of an input signal with a phase-locked loop which has an oscillator with a control input, with an error signal generator for generating an error signal as a function of the phase difference between a signal derived from the oscillator and the input signal and having a variable filter with a plurality of different bandwidths for coupling the output of the error signal generator to the control input of the oscillator, characterized by loop width control circuits, coupled to the variable filter for automatically changing the loop width of the filter as a function of the input signal. . ,<<?- Trägerortungsschleife nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,. , <<? - carrier location loop according to claim 18, characterized in, §09843/0622§09843 / 0622 daß das variable Filter eine Mehrzahl von Kondensatoren umfaßt, die in Betrieb bzw. außer Betrieb in dem Filter schaltbar sind unter Steuerung durch den Schleifenbreitensteusrschaltkreis, wobei das variable Filter Schaltungskomponenten aufweist für die kontinuierliche Vorausladung jener Kondensatoren, die gerade nicht im Filterbetrieb sind, um so den Verlust der Verriegelung in der Phasenverriegelungsschleife zu unterbinden, wenn die Unschaltung durch die Schleifenbreitensteuerschaltkreise vorgenommen wird.that the variable filter comprises a plurality of capacitors operating or are switched out of operation in the filter under control by the loop width control circuit, the variable filter having circuit components for the continuous pre-charging of those capacitors, which are not currently in the filter mode, in order to prevent the loss of the lock in the phase-locked loop when the disconnection by the Loop width control circuitry is made. J2o. /t,- Trägerortungsschleife nach Anspruch 18, bei der das variable Filter umfaßt: Einen ersten Verstärker mit ersten und zweiten Eingangsklemmen, von denen die erste EingangsklemrtB mit einem Eingangssignal beaufschlagt ist, einen zweiten Verstärker, einen variablen Verstärkungsfaktorsteuerkreis für das durchschalten erfolgende Ankoppeln des Ausgangs des ersten Verstärkers an einen Eingang des zweiten Verstärkers, wobei der variable Verstärkungsfaktorsteuerkreis mindestens erste und zweite unterschiedliche Verstärkungsaktoren aufweist, variable Kapazitätskomponenten mit mindestens ersten und zweiten Kondensatoren, von denen einer gemeinsam mit dem variablen Verstärkungsfaktorsteuerkreis schaltbar ist für das kapazitive Ankoppeln des Ausgangs vom ersten Verstärker an die zweite Eingangsklemme des ersten Verstärkers, gekennzeichnet durch: Schaltkreise für das Erzeugen einer Bezugsspannung, zugeordnet dem Kondensator der gerade nicht in den variablen Kapazitätskomponenten wirksam ist, welche erzeugte Bezugsspannung eine Funktion der Spannung ist, die über dem Kondensator, der gerade nicht im Betrieb ist, auftreten würde, wenn er augenblicklich in Betrieb geschaltet würde, und durch Schaltkreise für das kontinuierliche Anlegen der erzeugten Bezugsspannung an den Kondensator, der gerade nicht in den variablen Kapazitätskomponenten benutzt wird.J2o. / t, - carrier location loop according to claim 18, wherein the variable filter comprises: a first amplifier having first and second input terminals, of to which the first input terminal B has an input signal applied to it, one second amplifier, a variable gain control circuit for switching through coupling of the output of the first amplifier an input of the second amplifier, the variable gain control circuit has at least first and second different gain actuators, variable capacitance components with at least first and second Capacitors, one of which is shared with the variable gain control circuit switchable is marked for the capacitive coupling of the output from the first amplifier to the second input terminal of the first amplifier by: circuitry for generating a reference voltage, assigned to the capacitor which is currently not effective in the variable capacitance components is which reference voltage generated is a function of the voltage that would appear across the capacitor, which is currently not in operation, if it would be put into operation instantaneously, and by circuitry for continuously applying the generated reference voltage to the capacitor, which is currently not used in the variable capacity components. £1. //£. Trägerortungsschleife nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise zum Erzeugen einer Bezugsspannung ansprechend ausgebildet sind auf die Spannung über dem gerade in der variablen Kapazitätskomponente in Betrieb befindlichen Kondensator und außerdem ansprechend ausgebildet ist auf ein Verhältnis der Verstärkungsfaktoren.£ 1. // £. Carrier location loop according to Claim 2o, characterized in that the circuitry for generating a reference voltage is responsive to the voltage above the current in the variable capacitance component in operation capacitor and is also designed responsive on a ratio of the gain factors. 1 - 1 - 909843/0622909843/0622 22.. Ό-. Trägerortungsschleife nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zum Erzeugen einer Bezugsspannung erste und zweite Verstärker umfaßt, jeweils zugeordnet dem ersten bzw. zweiten Kondensator, wobei der dem gerade nichtbenutzten Kondensator zugeordnete Verstärker ansprechend ausgebildet ist auf die Spannung über dem gerade benutzten Kondensator. 22 .. Ό-. Carrier locating loop according to Claim 2o, characterized in that the circuit for generating a reference voltage comprises first and second amplifiers, each associated with the first and second capacitor, respectively, the amplifier associated with the capacitor that is currently not in use being designed to respond to the voltage across the capacitor that is currently in use. ,23. \%. · Trägerortungsschleife nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Verstärker hinsichtlich seiner Verstärkung regelbar ist gemäß einem untershiedlichen Verhältnis der Verstärkungsfaktoren., 23. \%. · Carrier location loop according to claim 22, characterized in that each of the amplifiers can be regulated with regard to its amplification according to a different ratio of the amplification factors. JM. Wt Anordnung zu m Empfang eines mit Digitalinformation phasenmodulierten Signals, welche Anordnung zum Wiedergewinnen der Digitalinformation aus dem modulierten Signal dient, welches Signal mit der Digitalinformation durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Erhöhen der Nominalfreguenz eines Trägersignals in Funktion der Digitalinformation zum Bewirken einer Phasenänderung moduliert worden ist, welche Anordnung einen Trägerortungsschleifenschaltkreis aufweist, mit einem gerelgeten Oszillator, der eine Steuerklemrre aufweist, wobei die Frequenz des Oszillators durch ein an die Steuerklentne angelegtes Signal bestimmt wird, mit einem Komparatorkreis zum Erzeugen eines Steuersignals durch Vergleich derPhase eines von dem empfangenen modulierten Signal abgeleiteten Signals mit der Phase eines von dem Ausgang des geregelten Oszillators abgeleiteten Signals, und mit Schaltkreisen zum Anlegen des Steuersignals an die Steuerklemme des Oszillators, gekennzeichnet durch Schaltkreise, die ansprechend ausgebildet sind auf Übergänge (Sprünge) in dem empfangenen Signal für die Kompensation des an die Steuerklemme angelegten Signals bezüglich der Differenz zwischen der Nominalfrequenz des Trägers und der mittleren Frequenz des empfangenen Signals, herrührend von der unidirektionalen Art der Trägentcdulation.JM. Wt arrangement for receiving a signal phase-modulated with digital information, which arrangement is used to recover the digital information from the modulated signal, which signal has been modulated with the digital information by either lowering or increasing the nominal frequency of a carrier signal as a function of the digital information to bring about a phase change which arrangement comprises a carrier locating loop circuit with a controlled oscillator having a control terminal, the frequency of the oscillator being determined by a signal applied to the control terminal, with a comparator circuit for generating a control signal by comparing the phase of a signal derived from the received modulated signal with the phase of a signal derived from the output of the regulated oscillator, and with circuitry for applying the control signal to the control terminal of the oscillator, characterized by circuitry se that are designed to respond to transitions (jumps) in the received signal for the compensation of the signal applied to the control terminal with regard to the difference between the nominal frequency of the carrier and the mean frequency of the received signal, resulting from the unidirectional type of carrier decoding. ,25. ZCt Schaltungsanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltkreise Schaltungskomponenten enthalten zum Erzeugen eines Pulses bei jedem Datensprung des empfangenen Signals sowie Schaltungskomponenten zum Addieren der erzeugten Impulse zum Steuersignal., 25. ZCt circuit arrangement according to Claim 24, characterized in that the compensation circuits contain circuit components for generating a pulse for each data jump of the received signal and circuit components for adding the generated pulses to the control signal. 909843/0622909843/0622 Zi' Schaltungsanordnung nach Anspruch 24 für eine Vorrichtung zum thtersuchen vcn Bohrlöchern während deren Niederbringung zum Ableiten von unterirdischen Msssungen in einem fluidgefüllten Bohrloch und für die Kommunikation der ffeßwerte zur Erdoberfläche, mit einer im Bohrloch befindlichen Maß- und Senderbaugruppe, welche aufweist: Zi has' circuit according to claim 24 for an apparatus for thtersuchen vcn holes during its sinking of for draining underground Msssungen in a fluid-filled borehole, and for the communication of ffeßwerte to the ground surface, with a downhole measurement and transmitter module, which: eine an einem Bohrstrang befestigbare Anordnung zum Ableiten der Meßinformaticn,an assembly attachable to a drill string for deriving the Measurement information, eine Einrichtung zum Erzeugen akustischer Trägerwellen bei einer Nominalfrequenz in dem Bohrlochfluid,means for generating acoustic carrier waves at a nominal frequency in the borehole fluid, eine Einrichtung für die Phasenmodulation der erzeugten akustischen Trägerwellen entsprechend Digitaldaten, die repräsentativ sind für die Meßwerte, durch momentanes unidirektionales entweder Absenken oder Vergrößerung der Frequenz des akustischen Trägersignals, unda device for the phase modulation of the generated acoustic Carrier waves according to digital data that are representative of the measured values, by momentary unidirectional either lowering or increasing the frequency of the acoustic carrier signal, and mit einer an der Erdoberfläche befindlichen Empfängerbaugruppe, die aufweist:with a receiver assembly located on the earth's surface, which has: Wanderschaltkreise zum Wandeln der modulierten akustischen Trägerwellen in ein elektronisches Eingangssignal undTraveling circuits for converting the modulated acoustic carrier waves into an electronic input signal and einen Trägerortungsschleifenkreis, der den geregelten Oszillator, den Komparator, die Anlegeschaltkreise und die Konpensationsschaltkreise aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltkreise Schaltungskomponenten umfassen zum Erzeugen eines Pulses bei jedem Datenübergang des empfangenen Signals scwie Schaltungskomponenten zum Addieren der erzeugten Impulse zu dem Steuersignal, scwie Schaltungskomponenten zum Wiedergewinnen der Digitaldaten durch Demodulation des Eingangssignals mit einem vcn dem Ausgang des geregelten Oszillators abgeleiteten Signal.a carrier locating loop circuit that includes the regulated oscillator, the comparator, the apply circuitry and the compensation circuitry characterized in that the compensation circuits are circuit components comprise circuit components for adding for generating a pulse at each data transition of the received signal scwie of the generated pulses to the control signal, such as circuit components for recovering the digital data by demodulating the input signal with a signal derived from the output of the controlled oscillator. 909843/0622909843/0622
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