DE3200405C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der US-Patent­ schrift 33 12 901 entnehmbar. Dabei handelt es sich um eine Schaltungsanordnung zur Regenerierung einer Trägerwelle aus einem Eingangssignal, das abschnittsweise mit Signalen moduliert ist, die einer Zeicheninformation und einer Zwischenrauminformation entsprechen.

Diese Regenerierungsschaltung wird in einem Signalmodulator verwendet, der einen Synchrondemodulator enthält, dem neben der wiedergewonnenen Trägerwelle zur Demodulation das modu­ lierte Eingangssignal zugeführt wird.

Weiter weist die Schaltungsanordnung eine aus einem elektro­ nischen Schalter bestehende Schalteinrichtung auf, um in Ab­ hängigkeit vom Signalpegel der Zeicheninformation die Regene­ rationsschaltung und die darin enthaltene Phasensynchroni­ sierschleife zu sperren. Die Schaltungsanordnung benötigt einen Abstimmkreis, den man im Prinzip auch als Ausgleichs­ filter bezeichnen kann sowie einen Phasenschieber.

Die über einen Schalter zuschaltbare Synchronisierschleife hat eine relativ große Zeitkonstante und damit eine relativ kleine Bandbreite. Dies ist zur Verminderung von Phasen­ schwankungen notwendig. Das hat allerdings den Nachteil, daß sich damit die Einschwingzeit der Schleife verlängert.

Es ist weiterhin aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 39 827 eine Schaltung zur Trägerrückgewinnung aus einem trägerunterdrückten AM-Signal in einem Fax-Empfänger bekannt.

In dieser Schaltung wird eine Phasenregelschleife üblicher Art verwendet, um den Träger im Empfänger zu regenerieren, wobei das Fax-Signal vor dem Anlegen an den Komparator zunächst vollwellengleichgerichtet wird. Dabei können jedoch Störungen auftreten, weshalb durch die Schalteinrichtung die Zeit begrenzt wird, während der die beschriebene Schaltung als Phasenregelschleife arbeitet, indem sie wahlweise den nachgeschalteten Filter abhängig von dem Vorliegen des unmo­ dulierten Trägers im empfangenen Informationssignal oder vom Vorliegen des unmodulierten Trägers während eines Zeitinter­ valles anschaltet. Das Zeitintervall wird dabei durch ein Positionssignal definiert, das der Start- bzw. Synchro­ nisierlage der Trommel des Fax-Empfängers zugeordnet ist. Zu diesem Zwecke wird die Schalteinrichtung von Ausgangssignal des Amplitudendetektors gesteuert, der wiederum auf ein Intervall des unmodulierten Trägers im Empfangssignal an­ spricht.

Der Amplitudendetektor liegt unmittelbar am Eingang des Komparators an, weshalb entweder ein empfangenes Eingangs­ signal oder sein vollwellengleichgerichtetes Signal amplitu­ dendetektiert wird.

Wenn ein AM-moduliertes Signal an- oder ausgeschaltet wird, tritt eine einen Phasenjitter verursachende quadratische Kom­ ponente auf.

Aufgabe der Erfindung ist es eine einfach aufgebaute funktionssichere Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art mit stabilem Betriebsverhalten und geringer Einschwing­ zeit bereitzustellen, bei der besondere Ein- und Ausschalt­ vorgänge der modulierten Faksimiledaten keinen störenden Ein­ fluß haben.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.

Dadurch, daß das modulierte Faksimilesignal über ein schmalbandiges Bandpaßfilter einem Amplitudendetektor zuge­ führt wird, der in Abhängigkeit vom Ausgangspegel des schmal­ bandigen Bandpaßfilters die Schalteinrichtung steuert, werden quadratische Komponenten herausgefiltert, so daß Phasen­ schwankungen nicht auftreten können. Damit besteht keine Not­ wendigkeit die Phasenschwankungen in Teilen der Phasensyn­ chronisierungsschleife zu unterdrücken. Das hat verschiedene vorteilhafte Wirkungen wie Vergrößerung der Bandschleife, Ver­ kürzung der Einschwenkzeit und Vereinfachung des Aufbaus der Schleife, wobei die Verwendung von Phaseneinstellschaltungen unnötig wird.

Der schmalbandige Bandpaßfilter ist nicht nur vorteilhaft für die Gewinnung einer gewünschten Frequenzkomponente, sondern auch wirkungsvoll zur Beseitigung von Störungen wie Wärmerau­ schen und Entladungsimpulsen. Einer Störung der Synchronisie­ rung wird dadurch vorgebeugt.

Wird ein Übertragungssystem verwendet, das einen Einzelton als (weißes) Leerzeilensignal aussendet, kann die störende Wirkung des Signals durch eine geeignete Wahl der Bandbreite des Bandpaßfilters eliminiert werden.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Demodulationsanord­ nung zur Erläuterung des Demodulationsprinzips,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Demo­ dulationsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Frequenzvervielfacherschaltung (Frequenzverdoppler),

Fig. 5 Signalverläufe für die Schaltungsanordnung nach Fig. 2,

Fig. 6 einen Teil des Zeitdiagramms nach Fig. 5 in einem ge­ dehnten Zeitmaßstab,

Fig. 7 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels ge­ mäß der Erfindung und

Fig. 8 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Eine herkömmliche Demodulationsan­ ordnung dieser Art ist zur Erläuterung des Demodulationsprinzips in Fig. 1 dargestellt. Wie daraus er­ sichtlich ist, wird ein moduliertes Eingangssignal S 1 einem Synchrondemodulator 1 und einem Ausgleichsfilter 2 zugeführt. Der Ausgang des Filters 2 ist mit einem Frequenzvervielfacher 3 verbunden. Das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung 3 mit der vervielfachten Frequenz gelangt zu einem Eingang eines Phasenvergleichers 4. Der Phasenvergleicher 4 empfängt das Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators 6 an seinem anderen Eingang und das Vergleichssignal wird einem Schleifenfilter 5 zugeführt. Das Ausgangssignal des Schleifenfilters 5 wird zur Steuerung der Schwingungsfrequenz des Oszillators 6 verwendet. Der Vergleicher 4, das Schlei­ fenfilter 6 und der Oszillator 6 bilden eine Phasensynchroni­ sierungsschleife, die aus dem Oszillator 6 ein phasensynchro­ nisiertes Signal liefert. Dieses phasensynchronisierte Signal wird auf einen Frequenzteiler 7 gegeben, um auf die ursprüng­ liche Frequenz geteilt zu werden. Es wird dann einer Phasen­ schieberschaltung 8 zugeführt, welche den wiedergewonnenen Träger liefert. Der wiedergewonnene Träger wird einem zweiten Eingang der Synchrongleichrichterschaltung 1 zugeführt, die das modulierte Eingangssignal mit Hilfe des wiedergewonnenen Trägers in ein moduliertes Signal SO umwandelt.

Die Fig. 2 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Schaltungsan­ ordnung für die synchronisierte Demodulation, die eine Schal­ tungsanordnung zur Wiedergewinnung bzw. Wiederherstellung einer Trägerwelle einschließt und die Fig. 3 zeigt den detaillierten Aufbau der Demodulationsschaltungsanordnung.

In dieser Schaltungsanordnung wird ein moduliertes Eingangs­ signal Si von einem Synchrondemodulator 1 von ähn­ lichem Aufbau wie in der Fig. 1 empfangen, und unter Verwendung einer wiedergewonnenen Trägerwelle demoduliert. Das entstehende demodulierte Signal So wird als Ausgangssignal des Synchrodemodulators 1 geliefert. Der Sychron­ demodulator 1 enthält einen Multiplizierer 1 a und ein Tiefpaßfilter 1 b (Fig. 3). Das modulierte Eingangs­ signal Si wird auch einer Frequenzvervielfacherschaltung 13 zur Frequenzverdoppelung in der Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung der Trägerwelle zugeführt. Es ist darauf hin­ zuweisen, daß das Ausgleichsfilter 2 (Fig. 1) bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungsaufbauten fehlt. Die Frequenzvervielfacherschaltung 13 ist in ihrem Aufbau weit einfacher als die herkömmliche Frequenzvervielfacher­ schaltung 3. Die Schaltungsanordnung 13 enthält einen Null­ durchgangsdetektor 13 a und eine monostabile Kippschaltung 13 b. Der Nulldurchgangsdetektor 13 a kann, wie in Fig. 4 dargestellt, durch einen Pegelvergleicher 31 a, eine Verzögerungsschal­ tung 32 a und ein Exklusiv-Oder-Glied 33 a realisiert werden. Das Ausgangssignal der Frequenzvervielfacherschaltung 13 wird in einen Phasenvergleicher 14 eingegeben und mit dem Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators 16 verglichen. Der Phasenvergleicher 14 besteht aus einem Exklusiv-Oder-Glied 14 a und einem Tiefpaßfilter 14 b.

Ein Analogschalter 21 ist zwischen dem Phasenvergleicher 14 und dem auf den Vergleicher folgenden Schleiferfilter 5 vor­ gesehen. Auf das Schleifenfilter 5 fest ein spannungs­ gesteuerter Oszillator 16 mit dem oben beschriebenen Aufbau. Der Oszillator 16 enthält eine Oszillatoreinheit 16 a, die eine Schwingung mit der achtfachen Frequenz der Trägerfrequenz erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Schleifenfilters 5 einen vorgegebenen Pegel erreicht, und einen Frequenzteiler 16 b, der die Ausgangsfrequenz der Oszillatoreinheit 16 a durch 4 teilt. Der Frequenz­ teiler 16 b kann aus Flipflops oder einem Schieberegister gebildet sein.

Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 16 liegt sowohl an dem Phasenvergleicher 14 als auch an einem Frequenzteiler 17, der die Frequenz halbiert. Die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 16 entspricht daher der Trägerfrequenz, die zu dem Synchrondemodulator 1 gesendet wird. Der Frequenzteiler 17 ent­ hält ein Schieberegister 17 a für die Verzögerung des Ausgangssignals aus dem Oszillator 16 um eine Schwingungs­ periode und eine gewöhnliche Frequenzteilerstufe 17 b, die in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 17 a vorge­ sehen ist. Da die Schaltungsanordnung 17 von sich aus die erforderliche Phasenverschiebung ausführt, kann der Phasenschieber 8 in Fig. 1 wegfallen.

Wie nachstehend beschrieben ist ein Analogschalter 21 zwischen dem Phasenvergleicher 14 und dem Schleifenfilter 5 ange­ ordnet. Weiterhin sind ein schmalbandiges Bandpaßfilter 22 für die Ausblendung von Schwingungskomponenten mit Frequenzen in der Nähe der Trägerfrequenz aus dem modulierten Eingangssignal Si und ein Pegeldetektor 23 vorgesehen, der das Ausgangsi­ gnal des Filters 22 gleichgerichtet und den Analogschalter 21 einschaltet, wenn der Pegel des gleichgerichteten Aus­ gangssignals höher als ein bestimmter Schwellwert ist. Das schmalbandige Bandpaßfilter 22 kann aus einem einzel­ nen Schwingkreis bestehen, während der Pegeldetektor 23 durch einen Hüllkurvendetektor 23 a und einen Vergleicher 23 b realisiert werden kann. Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird der Analogschalter 21 nur dann eingeschaltet, wenn der Pegel der Trägerfrequenzkomponenten im modulier­ ten Eingangssignal Si größer als ein vorbestimmter Pegel ist, wobei dann eine Phasensynchronisierungsschleife mit dem Phasenvergleicher 14, dem Schleifenfilter 5 und dem Oszillator 16 arbeitet. Der Oszillator 16 ist von bekann­ ter Art und schwingt in Abwesenheit eines Eingangssteuer­ signale mit einer im wesentlichen der Trägerfrequenz ent­ sprechenden Frequenz frei, so daß der Träger am Detektor 1 für Demodulationszwecke immer noch erzeugt wird, wenn die Synchronisierungsschleife durch den Schalter 21 ge­ sperrt wird. Es wird also nur die Phasenanbindung aufge­ hoben. Während dieser Zeit tendiert die Phase des wieder­ gewonnenen Trägers zur Abweichung von der korrekten Phase, aber das Signal ist vorwiegend eine Weiß-Information und die Abweichung wird nicht bedeutend sein. Damit kann die zwischenzeitlich erzeugte Trägerfrequenz eingefangen wer­ den, d. h. die Phasenanbindung kann wieder aufgenommen werden, wenn das Weiß-Signal beginnt.

Das Leistungsspektrum des modulierten Eingangssignals dehnt sich aus, wenn Schwarz- und Weiß-Pegel eines Bild­ signals häufig auftreten wie im Buchstabenbereich des Signals und es konvergiert in die Nähe der Trägerfrequenz für ein Bildsignal, das einen breiten Weiß-Anteil oder eine Randzone aufweist. Da die meisten Bildsignale bei der mittleren Faksimile-Übertragungsgeschwindig­ keit Weiß-Signale sind, beschränkt sich das Leistungs­ spektrum des modulierten Eingangssignale daher auf die Trägerfrequenz und deren nahe Umgebung. In Anbetracht dieser Tatsache wird das schmalbandige Bandpaßfilter 22 für die Steuerung des Schalters 21 benutzt, so daß die Phaseninformation nur aus dem weißen Signalanteil gewon­ nen wird, indem Signalanteile, die das Leistungsspektrum erweitern, außer Acht gelassen werden. Doch gibt es Fälle, in denen das Bildsignal vorwiegend Schwarz-Signale ent­ hält und da die Phasensynchronisation ungeachtet solcher Fälle aufrecht erhalten werden muß, wird die Bandbreite des Bandpaßfilters 22 so gewählt, daß die Trägerfrequenz, die während der Verlustzeit (ungefähr 5% der Abtast­ periode) ausgesendet wird, sogar im ungünstigten Fall wieder eingefangen werden kann.

In Fig. 5 sind die Beziehungen zwischen einem Abtastsi­ gnal S _T , dem modulierten Eingangssignal Si, einem Ausgangs­ signal A des Schmalbandfilters 22, einem Ausgangssignal B des Hüllkurvendetektors 23 a und einem Ausgangssignal C von dem Vergleicher 23 b für eine vergleichsweise lange Zeitspanne dargestellt. In Fig. 5 ist das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 22 niedrig für einen Abschnitt I, in dem Schwarz- und Weiß-Wechsel häufig sind. Als Ergebnis wird das Ausgangssignal des Vergleichers 23 b niedrig und versetzt damit den Analogschalter 21 in den Aus-Zustand. Im Gegensatz dazu ist das Ausgangssignal des Bandpaßfil­ ters 22 hoch im Abschnitt II, in dem das Signal durchge­ hend dem Weiß-Pegel entspricht, weil das modulierte Ein­ gangssignal Si in diesem Teil einfach durch die Träger­ frequenzkomponente gebildet ist. Daher wird das Ausgangs­ signal C des Vergleichers 23 b hoch und der Schalter 21 ist eingeschaltet.

Die Fig. 6 zeigt Signalverläufe in verschiedenen Teilen der Fig. 3 entsprechend Abschnitt II der Fig. 5 in einem gedehnten Zeitmaßstab. Das modulierte Eingangssignal Si ist in Fig. 6 als eine Trägerwelle mit im wesentlichen konstanter Amplitude und Phasenwinkel angedeutet, weil das Signal Si im Abschnitt II vorwiegend aus der Träger­ welle besteht. Der Nulldurchgangsdetektor 13 a, der das Ausgangssignal D liefert, arbeitet als Frequenzverdoppler, der zwei Impulse in jeder Schwingungsperiode der Träger­ welle abgibt. Die monostabile Kippschaltung 13 b formt das Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors 13 a in eine Impulsfolge E mit einer Impulsdauer von annähernd 50% um. Der spannungsgesteuerte Oszillator 16 a erzeugt ein mit H bezeichnetes Impulssignal und der um den Faktor 4 teilende Frequezteiler 16 b liefert ein mit F bezeichne­ tes Ausgangssignal. Die Phasen der Signale E und F werden in dem Phasenvergleicher 14 verglichen. Der Ausgang des Vergleichers 14 ist über den Analogschalter 21 (in diesem Fall eingeschaltet) mit dem Schleifenfilter 5 verbunden. Das Ausgangssignal des Schleifenfilters 5 steuert den spannungsgesteuerten Oszillator 16 a. Das Ausgangssignal F des Frequenzteilers 16 b ist durch das Schieberegister 17 a um eine Schwingungsperiode des Ausgangssignals H, das durch die Oszillatoreinheit 16 a erzeugt ist, ver­ zögert. Das verzögerte Signal ist mit J bezeichnet. Das Signal J ist dann auf den Frequenzteiler 17 b geschaltet, um die Frequenz auf die Hälfte zu reduzieren, und das daraus entstehende Signal K wird dem Synchrondemodulator 1 als wiedergewonnene Trägerwelle zugeführt. Obwohl die wiedergewonnene Trägerwelle manchmal die ent­ gegengesetzte Polarität haben kann als in Fig. 6, wird dadurch keine nachteilige Wirkung verursacht, weil das demodulierte Signal So anschließend eine Schaltungsanord­ nung zur Feststellung des absoluten Wertes durchläuft (nicht dargestellt).

In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wer­ den das modulierte Eingangssignal Si und das Ausgangs­ signal So aus dem Synchrondemulator 1 einer Rückmodulationsschaltung 9 zugeführt, so daß das Signal Si rückmoduliert wird (in diesem Beispiel durch das pha­ senverkehrte Signal So moduliert). Daher werden die zwei Phasenzustände des modulierten Eingangssignals ineinander übergeführt und das Ausgangssignal der Rückmodulations­ schaltung 9 wird durch die Phasensynchronisierungsschleife mit dem Phasenvergleicher 4, dem Schleifenfilter 5 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 6 weiterverarbei­ tet. Das so verarbeitete Signal durchläuft dann einen Phasenschieber 8′ um die wiedergewonnene Trägerwelle zu erhalten. In diesem Fall ist der Analogschalter 21, wie in dem Vervielfachersystem, zwischen dem Phasenverglei­ cher 4 und dem Schleifenfilter 5 eingefügt und er wird durch die Schaltungsanordnungen 22 und 23 gesteuert, um eine vorbestimmte Trägerwelle zu erhalten.

In dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungs­ beispiel, das eine freilaufende Schleife verwendet, wird ein Synchrondemodulator 1′ in der Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung der Trägerwelle benutzt. Außer dem modu­ lierten Eingangssignal Si wird dem Synchrondemodulator 1′ ein Signal zugeführt, das der wiedergewonnenen Träger­ welle entspricht, nachdem sie den Phasenschieber 8′ und einen weiteren Phasenschieber mit einer Phasendrehung zwischen 10° und 90° durchlaufen hat. Das Ausgangssi­ gnal des Synchrondemodulators 1′ und das Ausgangssignal So gelangen zu einer analogen Multiplikationsschaltung 11, um ein Ausgangssignal ähnlich den Ausgangssignalen der Phasenvergleicher 4 oder 14 in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen zu erhalten. Das Ausgangssignal der analogen Multiplikationsschaltung 11 wird dann durch das Schleifenfilter 1, den spannungsgesteuerten Oszillator 6 und den Phasenschieber 8′ verarbeitet, um die gewünschte Trägerwelle zu erhalten. In diesem Fall ist der Analog­ schalter 21 zwischen der Multiplikationsschaltung 11 und dem Schleifenfilter 5 eingefügt. Er wird über die Schal­ tungsanordnungen 22 und 23 betätigt.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung für Demodulation trägerfrequent modulierter und Schwarz-Weiß-Zeichen entsprechenden Faksi­ miledaten mit einem Synchrondemodulator, dem neben einer wiedergewonnenen Trägerwelle die modulierten Faksimiledaten zugeführt werden, wobei die Trägerwelle aus den Faksimile­ daten mit einer Phasenregelschleife gewonnen wird, die einen Phasenvergleicher und einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist und mit einer Schalteinrichtung, um die Abhängigkeit von der Zeicheninformation die Phasenregelschleife in zwei Betriebszuständen zu schalten, wobei bei dem einen Betriebs­ zustand die Phasenanbindung der Phasenregelschleife gesperrt wird und wobei in dem anderem Betriebszustand die Phasenan­ bindung der Phasenregelschleife freigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Faskimile­ signal (Si) über ein schmalbandiges Bandpaßfilter (22) einem Amplitudendetektor (23) zugeführt wird, der in Abhängigkeit vom Ausgangspegel des schmalbandigen Bandpaßfilters (22) die Schalteinrichtung (21) steuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Phasenvergleicher (14) eine Frequenzvervielfachungsschaltung (13) zum Empfang des modu­ lierten Faksimilesignales (Si) vorgesehen ist, und daß nach dem spannungsgesteuerten Oszillator (16) eine Frequenz­ teilerschaltung (17) zur Lieferung der wiedergewonnenen Trä­ gerwelle phasensynchron mit der ursprünglichen Trägerwelle vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das schmalbandige Bandpaßfilter (22) aus einem einzelnen Schwingkreis besteht, der auf die Träger­ welle des modulierten Faksimilesignales (Si) abgestimmt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Phasenvergleicher (4) eine Demodulationsschaltung (9) angeordnet ist zur Eingabe des mo­ dulierten Faksimilesignales (Si) und eines Ausgangssignales des Synchrongleichrichters (1) und zur Lieferung eines demo­ dulierten Signales an den Phasenvergleicher (9) und daß nach dem spannungsgesteuerten Oszillator (6) ein Phasenschieber (8′) angeordnet ist, der eine phasensynchrone wiedergewonnene Trägerwelle abgibt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Phasenregelschleife einen ersten Phasenschieber (8′) zur Verschiebung der Phase des Ausgangs­ signales des spannungsgesteuerten Oszillators (6) und einen zweiten Phasenschieber (10) zur Verschiebung der Phase des Ausgangssignals des ersten Phasenschiebers (8′) aufweist.