DE2947116A1

DE2947116A1 - Verfahren zur erzeugung eines signals mit etwa sinusfoermigem verlauf und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2947116A1
Application number: DE19792947116
Authority: DE
Inventors: Edward Ferdinand Insam; Stephen Raymond Laurenson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1979-11-22
Publication date: 1980-07-17
Also published as: NL7908508A; GB2036483A; DK498879A; AU5301879A; US4346448A; GB2036483B; AU529276B2; NZ192190A

Description

21. November 1979 9530 - S/kn

The General Electric Company Limited, Wembley, England

Verfahren zur Erzeugung eines Signals mit etwa sinusförmigem Verlauf und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Signals mit etwa sinusförmigem Verlauf sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist an sich bekannt, Binärdaten durch FSK-Technik (Modulation durch Frequenz-Ein- und Ausschaltung) anzugeben. Ein Beispiel dafür ist das im Augenblick von der britischen Post verwendete Sichtdatensystem, bei dem Daten über eine Telefonleitung in einer Richtung mit einer Geschwindigkeit von 75 Baud gegeben werden, indem selektiv Schwingungen mit entweder 390 oder 450 Hz übertragen bzw. gesendet werden und in entgegengesetzter Richtung mit einer Geschwindigkeit von 12 00 Baud, wobei Schwingungen mit 1300 und 2100 Hz verwendet werden. Bisher war es bei der Erzeugung solcher Schwingungen bezüglich der Frequenz üblich, daß sie abrupt

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von einem Wert auf den anderen abhängig von den zu liefernden Daten geändert wird, wobei jedoch diese Frequenzänderung in der Erzeugung von unerwünschten übergängen resultiert, die ausgefiltert werden müssen, bevor das frequenzmodulierte bzw. frequenz verschobene Signal zur Leitung geführt wird. Filter für diesen Zweck haben die Tendenz, teuer zu sein.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem insbesondere ein frequenzverschobenes Signal auf neuartige Weise erzeugt werden kann, um den Betrag der erforderlichen Filterung zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit etwa sinusförmiger Wellenform sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: Frequenzteilung einer ersten Impulsreihe, um eine zweite Impulsreihe abzuleiten, deren Impulse eine geringere Impulsfrequenz haben; Verwendung der zweiten Impu1sreihe, um Plätze eines Digitalspeichers zu adressieren, welcher in Digitalform eine Vielzahl von quantisierten Amplituden einer Sinuswelle speichert; Ableitung eines Ausgangssignals aus den Signalen, die von dem Digitalspeicher geliefert werden, wobei das Ausgangssignal angenähert eine sinusförmige Wellenform hat; Ausführung einer Vielzahl von progressiven Änderungen bezüglich der Funktion, durch welche die Frequenz der ersten Impulsreihe geteilt wird, um die zweite Impulsreihe zu bilden, um die Grundfrequenz des Ausgangssignals zu ändern.

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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit etwa sinusförmigem Verlauf, insbesondere einen Generator, wobei das elektrische Signal mit etwa sinusförmigem Verlauf selektiv die eine oder die andere von zwei Grundfrequenzen aufweist. Die Vorrichtung bzw. der Generator weist eine Quelle zur Lieferung einer ersten Impulsreihe mit einer Impulsfrequenz F, eine Teilerschaltung, die aus der ersten Impulsreihe eine zweite Impulsreihe mit einer Impulsfrequenz F/N liefert, wobei N eine ganze Zahl ist, ferner einen Digitalspeicher zur Speicherung einer Vielzahl von quantisierten Amplituden einer Sinuswelle in Digitalform und einen Zähler auf der angeordnet ist, um auf die Impulse der zweiten Impulsreihe anzusprechen, wobei der Zähler Signale liefert, um die Plätze des Digitalspeichers zu adressieren, an welchen die quantisierten Sinuswellenamplituden gespeichert sind. Ferner ist ein Digital/Analog-Wandler vorgesehen, welcher auf die digitalisierten Amplituden der Sinuswelle anspricht, die vom Digitalspeicher zugeführt werden, so daß während des Betriebs der Digitalspeicher adressiert wird, wenn der Wandler ein Ausgangssignal zuführt, welches etwa sinusförmigen Verlauf hat. Eine Einrichtung ist vorgesehen, die betriebsbereit ist,wenn die Grundfrequenz des 'Ausgangssignals geändert werden soll, um die Teilerschaltung zu steuern, so daß der Divisor N progressiv in mehreren Schritten geändert wird.

Der erfindungsgemäße Generator arbeitet derart, daß die Grundfrequenz des Ausgangssignals allmählich geändert wird, d.h. daß weniger plötzliche Änderungen auftreten, als es andererseits der Fall sein würde; vorzugsweise wird die Zeit, über die der Divisor N geändert wird, nicht kleiner als die Periode eines Zyklus des Ausgangssignals mit seiner niedrigsten Frequenz sein.

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Erfindungsgemäß wird somit ein elektrisches Signal mit etwa sinusförmigem Verlauf erzeugt, und zwar mit selektiv einer von zwei Grundfrequenzen.

Zur Erzeugung des Ausgangssignals mit sinusförmigem Verlauf speichert der Digitalspeicher an unterschiedlichen Speicherplätzen binärcodierte Amplituden ar. gleichen Abstand zueinander aufweisenden Zeitaugenblicken über einen vollständigen Zyklus einer Sinuswelle. Diese Speicherplätze werden wiederum durch einen Impulszähler adressiert und die Signale vom Speicher werden einem Digita!/Analog-Wandler zugeführt, von dem das erforderliche Ausgangssignal abgeleitet wird. Das Impulssignal , welches dem Zähler zugeführt wird, wird von einer Impulsreihe mittels eines programmierbaren Teilers erhalten. Un eine Frequenzänderung des Ausgangssignals (zum Zwecke der Abgabe binärer Daten) auszuführen, wird der Divisor des Teilers in einer Folge von Schritten geändert, so daß die Gesamtänderung in der Ausgangsfrequenz weniger abrupt ist, als dies andererseits der Fall wire.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der Generator sind zur Verwendung bei einem Modem-Betrieb in einem Sichtdatensystem geeignet, wie es im Augenblick von der britischen Post verwendet wird.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine bevorzugte Ausführungsform e ϊ η κ- s Generators anhand der Zeichnung zur Erläuterung wei ■ >w >.:i Mo'kmale beschrieben .

Die Zeichnung zeigt ein Blocksch. iΐο ^; ". i f i ,er bevorzugten Ausführungsform des Generators zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, im folgenden Generator genannt, weist eine Teilerschaltung 1 auf, an die eine Impulsquelle eine Reihe mit Impulsen mit einer Impulsfrequenz F anlegt. Die Teilerschaltung 1 ist ein Zähler, der auf übliche Weise aus zwei miteinander verbundenen, vierstufigen Binärzählern besteht und angeordnet ist, um eine Reihe von Impulsen mit einer Impulsfrequenz F/N zu erzeugen, wobei N eine ganze

Zahl ist und jeden Wert bis 256 (d.h. 2 ) haben kann, wie es durch den Wert der Signale mit zwei Zuständen (d.h. Binärsignalen) auf acht Leitungen 3 bestimmt wird.

Der vierstufige Binärzähler 4 spricht auf das von der Teilerschaltung 1 zugeführte Impulssignal an, so daß vier Binärsignale abgegeben werden, die über Leitungen 5 zur Adressierung von sechzehn unterschiedlichen Speicherplätzen eines Digitalspeichers 6 verwendet werden, wobei der Digitalspeicher 6 vorzugsweise ein ROM (Festspeicher) ist. Diese Speicherplätze des Speichers 6 sind mit quantisierten Amplituden einer Sinuswe lie an sechzehn, gleichen Abstand zueinander einhaltenden Zeitpunkten über einen vollständigen Zyklus der Sinuswelle eingeschrieben, wobei jede der Amplituden durch vier Bits dargestellt wird. Die Dezimalwerte der an den sechzehn Speicherplatzen des Speichers 6 gespeicherten Binärdaten sind entsprechend der Reihenfolge, in welcher diese Speicherplätze durch den Zähler 4 adressiert sind, wie folgt:

0 1 3 6 9 12 14 15 15 14 12 9 6 3 1 0

Die Binärsignale, die vom Speicher 6 zugeführt werden, werden über vier Leitungen 7 zu einem Digita!/Analog-Wandler 8 geführt, welcher derart arbeitet, daß er ein Signal liefert, das eine abgestufte Wellenform hat; die Amplituden der einzelnen Schritte sind proportional zu den vorstehend gegebenen Dezimal werten.

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Die Speicherplätze des Speichers 6 sind natürlich zyklisch adressiert und das vom Wandler 8 abgegebene Signal hat so mit eine Wellenform, die sich einer Sinus we lie annähert. Der Wandler 8 ist mit einem Verstärker 9 wechselstromgekoppelt, so daß die Gleichstromkomponente des Signals, welches vom Wandler 8 zugeführt wird, entfernt wird; an den Verstärker 9 kann sich ein einfaches, nicht dargestelltes Filter anschließen, um eine hochfreqjente Welligkeit ge ringer Amplitude zu beseitigen, so daß das Ausgangssignal eine tatsächlich sinusförmige Wellenform erhält.

Die vorbeschriebene Anordnung kann beispielsweise dafür verwendet werden, ein Signal mit einer pseudosinusförmigen Wellenform und einer Nennfrequenz von entweder 390 oder 450 Hz zu erzeugen. Fur diesen Zweck hat die Quelle 2 eine Impulsfrequenz von 9 _Ί , 6 KHz und der Divisor N ist derart gewählt, daß er entweder 14 B oder 1?3 beträgt; die Signale, die an die Leitungen 3 ii^eleqt wercen, werden entsprechend und in Abhängigkeit von den 75 Baud - Datensigna!en geändert, die über eine Leitung 10 zugeführt werden, Line Änderung des Bitwertes des Signals auf der Leitung 10 ruft jedoch keine sofortige Änderung des Wertes N von dem einen , angegebenen Wert auf den anderen Wert hervor, wie dies im folgenden erläutert wi rd .

Eine Einheit 11, die ü u ⁺ das über die Leitung 1 ü zugeführte Signal anspricht unc Signale zu der· Leitungen 3 führt, ist ein Mikroprozessor, wc T:; η er derart programmiert ist, daß der Wert N progressiv _t< η neun Ze i triugenb 1 ; c kcn geändert wird, die über die i-alfte e i η e r B i ι ρ; · r i ο d e gleichen Abstand ζ uei nander haben.

Die Teilerschaltung - i;rb*-itel j ^r.->■ ■ r t, ;;-.·;> :-i e ^f einen speziellen Z ä h 1 e r w e · ■ j u r : r du- ^aI? " > ί e . ■ υ η g e η 3) am Beginn jedes " Te ^J '^:. ■.■'■■ ^-- Zy k 1 u.;' :. · ?tzr ■■;-·. u^r : die

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Schaltung arbeitet weiterhin derart, daß die Impulse abgezählt werden, die von der Quelle 2 zugeführt werden, bis eine Null-Zählung (NuI1-Zähl erwert) erreicht wird (am Ende des Zyklus), woraufhin ein Ausgangsimpuls zum Zähler 4 geführt wird. Es ist daher zu berücksichtigen, daß - wenn die Signale auf den Leitungen 3 sich ändern, um einen neuen Wert von N zu bezeichnen - die Schaltung 1 nicht unmittelbar ihren Betrieb mit dem neuen Divisor aufnimmt, sondern wartet, bis der laufende Zyklus beendet ist. Die Änderungen des Wertes N können einem näherungsweise aufgestellten Cosinus-Gesetz folgen, d.h. nach einem Gesetz, bei welchem die Änderungsgeschwindigkeit progressiv erhöht und dann erniedrigt wird. Die folgende Tabelle zeigt die theoretischen Frequenzen, die erforderlich sind, damit ein derartiges Gesetz ausgeführt wird (mit neun schrittweisen Änderungen) zusammen mit den Werten von N, die eine Näherung daran ergeben, und die entsprechenden Grundfrequenzen der Signale, die vom Verstärker 8 zugeführt werden:

Theoretische Frequenz (Hz)	Divisor N	Tatsächliche Ausgangsfrequenz (Hz)
390,0	148	389,.2
395,9	146	394,5
407,4	141	408,5
418,2	138	417,4
428,0	135	426,7
436,3	132	436,4
442,8	130	443,1
447,4	129	446,5
449,6	128	450,0
450,0	128	450,0

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Die vorstehende Folge arbeitet natürlich in beiden Richtungen abhängig davon, ob die Ausqangsfrequenz erhöht oder erniedrigt werden soll. Anstelle des Nachfolgens eines näherungsweise aufgestellten Cosinus-Gesetzes können die Änderungen des Wertes N alternativ einem etwa linearen Gesetz folgen. Außerdem kann N ni i t einer anderen Zahl von Schritten, beispielsweise mit acht Schri⁺⁺en geändert werden

Die vorstehend besen riebene T ei "ie τ se haltung kann auf übliche Weise durch kommerziell verfügbare integrierte Schaltungen, beispielsweise durch zwei integrierte Schaltungen vom Typ 74193 gebildet werden, die in üblicher Weise miteinander verbunden sind.

Der Mikroprozessor Ii kann eine iπ Handel verfügbare integrierte Schaltung von, ^Typ 680 0 ι ;■: ' η , die mit der Teilerschaltung 11 durch Verwendung eir.er geeigneten Interface-Einheit, beispielsweise iiper integrierten Schaltung von: Typ 6821 kombiniert ist.

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Leerseite

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Claims

29A7116 21. November 1979 9530 - S/kn The General Electric Company Limited, Wembley, England Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung eines Signals mit etwa sinusförmigem Verlauf,

gekennzeichnet durch folgende Schritte: eine erste Impulsreihe wird einer Frequenzteilung unterzogen, um eine zweite Reihe von Impulsen mit einer geringeren Impulsfrequenz zu liefern,

die zweite Impulsreihe wird zur wechselweisen Adressierung von Speicherplätzen in einem Digitalspeicher benutzt, der in Digitalform eine Vielzahl von quantisierten Amplituden einer Sinuswelle speichert,

von den vom Digitalspeicher gelieferten Signalen wird ein Ausgangssignal abgeleitet, welches näherungsweise einen Si nusverlauf hat,

es wird eine Vielzahl von progressiven Änderungen bezüglich der Funktion ausgeführt, durch welche die Frequenz der ersten Impulsreihe geteilt wird, um die zweite Impulsreihe zu bilden, so daß die Grundfrequenz des Ausgangssignals geändert wird.

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2. Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit etwa sinusförmigem Verlauf und selektiv einer von zwei Grundfrequenzen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle (2) zur Lieferung einer ersten Reihe von Impulsen mit einer Impulsfrequenz F , eine Teilerschaltung (1) zur Erzeugung einer zweiten Reihe von Impulsen mit einer Wiederholungsfrequenz F/N aus der ersten Impulsreihe vorgesehen ist, wobei N eine ganze Zahl ist, daß ein Digitalspeicher (6) zur Speicherung einer Vielzahl von quantisierten Amplituden einer Sinuswelle in Digitalform, ein Zähler (4), der auf die Impulse der zweiten Impulsreihe anspricht und Signale zur abwechselnden Adressierung der Plätze des Digitalspeichers lieferten welchem die quanti s ierten Sinuswellenamplituden gespeichert sind, sowie ein Digital/ Analog-Wandler (8) angeordnet sind, daß der Wandler (8) auf die digitalisierten Sinuswellenamplituden anspricht, welche vom Digitalspeicher (8) zugeführt werden, so daß während des Betriebs der Digitalspeicher adressiert wird, wenn der Konverter ein Ausgangssignal mit näherungsweise sinusförmiger Wellenform liefert, und daß eine Einrichtung (11) vorgesehen ist, die betriebsbereit ist, wenn die Grundfrequenz des Ausgangssignals zu ändern ist, um die Teilerschaltung (1) zu steuern, so daß der Divisor N progressiv in mehreren Schritten geändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, über welche der Divisor N geändert wird, nicht kleiner als die Periode eines Zyklus des Ausgangssignals bei dessen unterer Frequenz gewählt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4) aus zwei miteinander verbundenen vierstufigen Binärzählern besteht.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Divisor N durch eine Gruppe von Binärsignalen identifizierbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Identifizierung des Wertes des Divisors N zu jeder beliebigen Zeit acht Binärsignale bestimmt sind.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher (8) ein Festspeicher ist.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher (6) sechzehn quantisierte Amplituden einer Sinus we lie speichert.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Divisor N in neun Schritten progressiv geändert wird.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz 921,6 KHz beträgt, während der unterste Wert des Divisors N 128 und sein höchster Wert 148 ist.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Divisors N nach einem näherungsweise aufgestellten Cosinus-Gesetz ausgeführt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Wertes des Divisors N nach einem etwa 1inearförmigen Gesetz ausgeführt wird.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) zur Steuerung der Teilerschaltung (1) ein Mikroprozessor ist.

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