DE3242480A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen eines hochfrequenten phasenmodulierten signals - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines hochfrequenten pha-
• senmodulierten Signals Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines hochfrequenten phasenmodulierten Signals, bestehend aus einer Phasenregelschleife mit einem spannungsgesteuerten Oszillator und einem Phasendiskriminator, auf dessen einen Eingang das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zurückgeführt und an dessen anderem Eingang ein Phasenmodulator angeschlossen ist, der das Signal einer Referenzsignalquelle in Abhängikeit von einem Modulationssignal in seiner Phase moduliert.
• Ein derartiger Phasenmodulator mit einer Phasenregelschleife ist aus der DE-OS 28 01 525 bekannt.
• Bei der Erzeugung hochfrequenter phasenmodulierter Signale großer Leistung erweist sich eine solche indirekte Phasenmodulation mit Hilfe einer Phasenregelschleife als vorteilhaft, da mit einer geringen Steuerleistung eine große Oszillatorleistung verlustarm gesteuert werden kann.
• Zwischen der Phase des Eingangssignals und der Phase des Ausgangssignals einer Phasenregelschleife besteht ein linearer Zusammenhang, solange nur der angestrebte Phasenhub im linearen Kennlinienbereich des Phasendiskriminators der Phasenregelschleife bleibt. Der lineare, monotone Kennlinienbereich eines Phasendiskriminators überdeckt einen Winkelbereich von maximal 2 , häufig jedoch auch nur einen Bereich von ir, ,wie z.B. bei üblicherweise verwendeten Ringmodulatoren. Die ausnutzbaren monotonen Winkelbereiche zwischenn/2 und - s/2 zweier typischer Kennlinien zeigen die Fig. la und ib. Außerhalb der Grenzen x/2 und - ist/2 sind die Kennlinien, welche die Abhängigkeit des Ausgangssignals XD von der Phasendifferenz Av der beiden Eingangssignale des Phasendiskriminators darstellen, mehrdeutig.
• Infolgedessen können herkömmliche Phasenregelanordnungen nur im Eindeutigkeitsbereich fehlerfrei arbeiten, andernfalls treten Phasensprünge im Oszillatorausgangssignal auf.
• Um trotz des engen monotonen, eindeutigen Winkelbereichs grössere Phasenhübe zu realisieren und dabei im Eindeutigkeitsbereich zu bleiben, werden gemäß der DE-OS 28 01 525 beide dem Phasendiskriminator zugeführten Signale, also das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators und das Signal der Bezugssignalquelle, in ihrer Frequenz heruntergeteilt. Um das gleiche Verhältnis wie die Frequenzen teilt sich dadurch auch der Phasenhub. Mit einem genügend großen Teiler faktor kann man somit prinzipiell stets den Betrieb im monotonen Kennlinienbereich des Vergleichers sicherstellen.
• Mit dieser Maßnahme ist jedoch ein Rückgang der ausnutzbaren Bandbreite und damit auch der größtmöglichen Modulationsfrequenz verbunden, einerseits wegen der unvermeidlichen Signallaufzeit über die Teilerschaltungen und andererseits wegen eines Tiefpaßfilters, das zwischen den Phasendiskriminator- und den spannungsgesteuerten Oszillator geschaltet werden muß, um höherfrequentere, Signalanteile vom spannungsgesteuerten Oszillator fernzuhalten.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines hochfrequenten phasenmodulierten Signals der eingangs genannten Art anzugeben mit sowohl großem Phasenhub als auch einer sehr hohen Modulationsfrequenz.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem spannungsgesteuerten Oszillator ein Summierer vorgeschaltet ist, der zum Ausgangssignal des Phasendiskriminators ein Signal addiert, welches proportional zu den Amplitudenänderungen des Modulationssignals ist.
• Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
• Anhand eines in der Zeichnung dargestell#ten Ausführungsbeispiels soll nun die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. la, b zwei unterschiedliche Phasendiskriminatorkennlinien, Fig. 2 eine Phasenmodulatorschaltung nach der Erfindung, Fig. 3 ein RC-Glied als Differenzierer und Fig. 4 eine Schaltung zur Ableitung der Amplitudensprünge eines wertdiskreten Modulationssi#gnals, -Fig. 5 ein die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 4 erläuterndes Impulsdiagramm.
• Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals enthält eine Phasenregelschleife, bestehend aus einem Phasendiskriminator PD, einem Tiefpaß TP, der bei einer sehr schnellen Regelschaltung auch entfallen kann, und einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO. Das Ausgangssignal XA des spannungsgesteuerten Oszillators ist an einen der beiden Eingänge des Phasendiskriminators zurückgeführt. An den anderen Eingang gelangt ein phasenmoduliertes Signal XIMOD. Dieses Signal wird in einem Phasenmodulator PM erzeugt, der das Signal einer Referenzsignalquelle XI in Abhängigkeit von einem Modulationssignal XMOD in seiner Phase moduliert.
• Sehr großen Phasensprüngen des modulierten Signals XIMOD würde der Phasenregelkreis allein nur sehr träge fol.gen. Deshalb ist noch eine zusätzliche Steuerung vorgesehen, die den spannungsgesteuerten Oszillator VCO ohne große Verzögerung etwa in die Nähe der Sollphasenlage zieht. Die Phasenregelschleife sorgt schließlich für eine Feinnachführung des spannungsgesteuerten Oszillators in die exakte Sollphasenlage.
• Das zusätzliche Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator VCO wird aus dem Modulationssginal XMOD abgeleitet.
• Und zwar gewinnt eine Schaltung D aus dem Modulationssignal XMOD ein Signal XVC02, das den Amplitudenänderungen des Modulationssignals, die bei der Modulation entsprechende Phasenänderungen hervorrufen, proportional ist.
• Zusammen mit dem Steuersignal XVC02 wird das Ausgangssignal XVC01 des Tiefpaßfilters TP, oder wenn dieses fehlt, das Ausgangssignal XD des Phasendiskriminators PD auf einen Summierer SUM gegeben. Das aus der Addition der beiden Signale XVCO1 und XVC02 hervorgehende Signal XVCO stellt das Eingangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators VCO dar.
• Die einfachste Schaltung zum Gewinnen eines den Amplitudenänderungen des Modulationssginals XMOD proportionalen Signals XVC02 ist ein Differenzierer in Form eines RC-Gliedes, wie es die Fig. 3 zeigt.
• Man kann die oben beschriebene Schaltungsanordnung auch als Phasenumtast (PSK)-Modulator betreiben. Das Modulationssignal XMOD ist dann ein wertdiskretes Signal, dessen einzelnen Amplitudenstufen je ein bestimmter Phasenzustand zugeordnet ist.
• Der Schaltblock D hat hier die Aufgabe, ein Signal XVC02 zu erzeugen, das zu jedem Zeitpunkt, in dem ein übergang von einer Amplitudenstufe zur nächsten erfolgt, einen Impuls aufweist.
• Der Impuls soll in Abhängigkeit der Amplitudenstufenhöhe so polarisiert und/oder gewichtet sein, daß der spannungsgesteuerte Oszillator in die gewünschte Richtung und um den gewünschten Betrag phasenmäßig nachgestimmt wird. Die Impulsbreite ist so zu wählen, daß der Oszillator möglichst schnell und fehlerfrei auf die Sollphasenlage einschwingt.
• Für z.B. eine zweiwertige Phasenumtastung mit den Phasenzuständen +# und - ist in Fig. 4 eine Schaltung D angegeben, die die obengenannten Voraussetzungen erfüllt. Diese Schaltung besteht aus einem Exklusiv-Oder-Gatter EXOR, an dessen einem Eingang das Modulationssignal XMOD direkt und an dessen anderem Eingang es über ein Verzögerungsglied VZ geführt ist.
• Ein Verstärker V besorgt eine gewünschte Wichtung des Gatter-Ausgangssignals XDIF.
• Das Impulsdiagramm in Fig. 5 macht die Bildung des Signals XDIF durch die oben angeführte Schaltung deutlich. Das Modulationssignal XMOD besitzt entsprechend den zwei möglichen Phasenzuständen +s und -s zwei Amplitudenstufen. XMOD' ist das um eine Zeit T verzögerte Modulationssignal. Aus den beiden zeitlich gegeneinander verschobenen Signalen XMOD und XMOD' erzeugt das Exklusiv-Oder-Gatter das Signal XDIF, welches immer dort einen Impuls aufweist, wo das Modulationssignal von einer Amplitudenstufe in die nächste übergeht. Sämtliche Impulse besitzen die gleiche Polarität und Wichtung, da bei den Phasenzuständen in und -s der Betrag um den der spannungsgesteuerte Oszillator auf seine Sollphase nachgezogen wird immer gleich und die Richtung der Nachstimmung egal ist auf Grund der Periodizität der Diskriminatorkennliene (siehe Fig. la, ib).
• Es ist vorteilhaft, wenn die Phasenregelschleife nicht in der Hochfrequenzlage sondern im Zwischenfrequenzbereich betrieben wird. Dazu ist, wie in Fig. 2 angedeutet, in den Rückführungszweig vom spannungsgesteuerten Oszillator VCO auf den Phasendiskriminator PD ein Umsetzer UMS eingefügt.
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Claims (4)

1. Patentansprüche Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines hochfrequenten phasenmodulierten Signals, bestehend aus einer Phasenregeischleife mit einem spannungsgesteuerten Oszillator und einem Phasendiskriminator, auf dessen einen Eingang das Ausgangssignal des spa#nnungsgesteuerten Oszillators zurückgeführt und an dessen anderem Eingang ein Phasenmodulator angeschlossen ist, der das Signal einer Referenzsignalquelle in Abhängigkeit von einem Modulationssignal in seiner Phase moduliert, dadurch gekennzeichnet, daß dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ein Summierer (SUM) vorgeschaltet ist, der zum Ausgangssignal (XD) des Phasendiskriminators (PD) ein Signal (XVC02) addiert, welches proportional zu den Amplitudenänderungen des Modulationssignals (XMOD) ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzierer (D) aus dem Modulationssignal (XMOD) das zu dessen Amplitudenänderungen proportionale Signal (XVC02) ableitet.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzierer ein RC-Glied ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem wertdiskreten Modulationssignal (XMOD) für zwei Phasenzustände die Schaltung zur Ableitung der den Phasenübergängen entsprechenden Amplitudensprünge des Modulationssignals aus einem Exklusiv-Oder-Gatter (EXOR) besteht, dem das Modulationssignal (XMOD) an einem Eingang direkt und am anderen Eingang über ein Verzögerungsglied (VZ) zugeführt ist.