DE3444401A1 - Digitale phasensynchronisiereinrichtung fuer signale derselben frequenz, insbesondere fuer signaldemodulatoren - Google Patents
Digitale phasensynchronisiereinrichtung fuer signale derselben frequenz, insbesondere fuer signaldemodulatorenInfo
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Description
3UU01
-A-
Digitale Phasensynchronisiereinrichtung für Signale
derselben Frequenz, insbesondere für Signaldemodulatoren
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Phasensynchronisiereinrichtung
für Signale derselben Frequenz, insbesondere für Signaldemodulatoren.
Ein typisches Beispiel für eine Schaltung, bei der es notwendig ist,.zwei Signale derselben Frequenz phasensynchron
zu handhaben, wird durch solche bekannten Demodulatoren repräsentiert, bei denen ein in der Frequenz reduziertes
Referenzsignal zunächst in der Frequenz multipliziert und dann phasensynchron mit dem modulierten Signal gemacht wird,
um ein für die vorgesehenen Aufgaben geeignetes demoduliertes Signal zu erhalten.
Dies geschieht z.B. in einigen Fernsehgeräten, in denen die verfügbare Referenzfrequenz 15,6 kHz und die des modulierten
Trägers (master tone) etwa 54,7 kHz beträgt, entsprechend dem 3,5fachen der Referenzfrequenz.
In einem solchen Demodulator wird die Frequenzmultiplikation des Referenzsignals herkömmlicher Weise durch ein PLL-System
(Phase locked loop) erreicht, bei dem ein VCO-Oszillator
(voltage controlled oscillator) bei der Frequenz des Trägers des modulierten Signals, das demoduliert werden
soll, zum Schwingen angeregt wird, wodurch ein sogenannter wiedergewonnener Träger erzeugt und dann mit dem oben erwähnten
modulierten Signal überlagert wird. In einem solchen PLL-System wird der VCO-Oszillator mit einer Spannung
gesteuert, die durch das Fehlersignal gesteuert wird, das aus dem Phasenvergleich zwischen dem Referenzsignal und dem
einer Frequenzdivision mit einem Faktor entsprechend dem Frequenzverhältnis zwischen den oben erwähnten Signalen unterworfenen
Ausgangssignal des VCO-Oszillators resultiert. In den Fernsehgeräten beträgt dieses Verhältnis und damit
folglich auch der Frequenzdivisionsfaktor z.B. ungefähr 3,5.
In einigen Fällen wird, da die Frequenzdivision durch 3,5 einige Probleme mit sich bringt, dasselbe Ergebnis dadurch
erzielt, daß der VCO bei einer Frequenz, die ein Vielfaches von der des modulierten Signals ausmacht, zum Schwingen angeregt
wird, wobei dann aus diesem-Frequenzvielfachen durch
Frequenzdivision der gewünschte rückgewonnene Träger bei einer Frequenz entsprechend der des modulierten Signals erzeugt
wird. Das Ausgangssignal des VCO-Oszillators wird ebenfalls einer weiteren Frequenzdivision mit einem Faktor
entsprechend dem Frequenzverhältnis zwischen dem Ausgangssignal und dem Referenzsignal unterworfen, um ein Signal
zu erhalten, das für den Phasenvergleich mit dem Referenzsignal und der daraus folgenden Erzeugung der Steuerspannung
für den VCO-Oszillator notwendig ist. Insbesondere wird für die Fernsehgeräte üblicherweise ein VCO-Oszillator verwendet,
der bei einer Frequenz entsprechend dem 112fachen der Referenzfrequenz schwingt, wobei diese Frequenz durch
32 dividiert wird, um den rückgewonnenen Träger zu erzeugen
und durch 112, um ein Signal zu erhalten, das für den Phasenvergleich
mit dem Referenzsignal geeignet ist.
In den zuletzt erwähnten Fällen wird die Phasensynchronisation zwischen den zwei überlagerten Signalen derselben Frequenz
(d.h. dem wiedergewonnenen Träger und dem modulierten Signal) mit einem analogen System erzielt, wobei durch die
Überlagerung ein die Phasendifferenz anzeigendes Signal erhalten wird, das durch geeignete Schaltungen in der Lage
ist, den VCO-Oszillator so anzusteuern, daß dieser, wenn nötig, seine Schwingfrequenz ändert.
Andererseits ist es bekannt, daß aus verschiedenen Gründen zuweilen ein digitales System einem analogen System vorgezogen
werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Phasensynchronisiereinrichtung
insbesondere, aber nicht ausschließlich für einen Signaldemodulator zu realisieren, bei der digitale
Schaltkreise Verwendung finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Phasensynchronisiereinrichtung
für Signale derselben Frequenz gelöst, bei der das eine der Signale derselben Frequenz
von einem Frequenzdividierer durch Frequenzdivision eines Digitalsignals mit einem Frequenzvielfachen, das von einem
Frequenzgenerator erzeugt wird, zur Verfugung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Voreil-/Nacheilschaltung
(lead/lag circuit), die zwischen den Frequenzgenerator und den Frequenzdividierer eingefügt ist, zum Vorverlegen
und Verzögern des Umschaltzeitpunktes des Digital-
signals, einen Phasendetektor, der den Phasenfehler zwischen den Signalen derselben Frequenz mißt, und einen digitalen
Fehlerdetektor, der in der Lage ist, den Phasenfehler in ein digitales Steuersignal für die Voreil-/Nacheilschaltung
für die Umschaltzeitpunkte zu transformieren, aufweist.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand
der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines Signaldemodulators, der
eine erfindungsgemäße Phasensynchronisiereinrichtung aufweist;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Signalformen der Signale, mit denen die oben erwähnte Phasensynchronisiereinrichtung
arbeitet.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Signaldemodulator zur Verwendung z.B. in Fernsehgeräten dargestellt, bei dem ein
moduliertes Signal M, insbesondere ein modulierter Träger, einer Demodulation durch Überlagern mit einem Signal derselben
Frequenz oder einem rückgewonnenen Träger B, erzielt durch geeignete Multiplikation und Division der (niedrigeren)
Frequenz des Referenzsignals R, unterworfen wird. Unter der oben erwähnten Annahme der Verwendung in einem
Fernsehgerät kann z.B. der modulierte Träger M eine Frequenz entsprechend 54,7 kHz besitzen, während das Referenzsignal
R eine Frequenz entsprechend 15,6 kHz besitzen kann, die dann der Zeilenfrequenz entspricht.
Für die Frequenzmultiplikation wird ein VCO-Oszillator 1
verwendet, der bei einem Frequenzvielfachen der Frequenz des Referenzsignals schwingt, wobei z.B. ein Multiplikationsfaktor entsprechend 112, sowie für den modulierten Träger
M z.B. ein Faktor entsprechend 32, gewählt wird.
Der Oszillator 1 ist mit einer Spannung V gesteuert, die durch Filtern mit einem Tiefpaßfilter 2 des Fehlersignals
E erzeugt wird, welches sich aufgrund der Schleife, die den Oszillator 1 aufweist, aus einem mit einem Komparator 3 ausgeführten
Phasenvergleich des Referenzsignals R und eines Signals einer gleichen Frequenz S ergibt, wobei die Frequenz
S durch Division der Schwingfrequenz des Oszillators 1 mit einem Dividierer 4 mit einem Faktor entsprechend der
einen Multiplikation erzeugt wird. In dem betrachteten Beispiel
führt der Dividierer 4 somit eine Division durch durch.
Der Oszillator 1, der Komparator 3^ das Filter 2 und der
Dividierer 4 bilden im wesentlichen einen Frequenzgenerator 11, an dessen Ausgang ein digitales Signal A einer vielfachen
Frequenz (siehe Fig. 2) zur Verfügung gestellt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Signal A dann durch ein
logisches Gate 5 geführt und einer Frequenzdivision (durch 32 in dem erwähnten Beispiel) in einem Dividierer 6 unterworfen,
um ein Digitalsigrtal B (siehe Fig. 2) derselben Frequenz des modulierten Trägers M, das den sogenannten
rückgewonnenen Träger darstellt, zu erhalten.
Eine Uberlagerungsschaltung 7 führt schließlich die überlagerung
des modulierten Trägers M mit dem wiedergewonnenen Träger B aus, wobei durch einen Tiefpaßfilter 12 das ge-
wünschte demodulierte Signal DM erzeugt wird.
Für eine korrekte Demodulation ist es jedoch notwendig, daß die beiden Signale derselben Frequenz M und B, die gegenseitig
überlagert werden, auch die gleiche Phasenlage aufweisen.
Für diese Aufgabe ist eine Phasensynchronisiereinrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen, die durch das Bezugszeichen
10 in Fig. 1 gekennzeichnet ist, und zusätzlich zu dem schon erwähnten Übertragungsgate 5 einen Phasendetektor 13, einen
Tiefpaßfilter 8 und einen digitalen Fehlerdetektor 9 aufweist.
Der Phasendetektor 13, der z.B. von einer weiteren Überlagerungsschaltung
oder von einem Phasenkomparator gebildet wird, empfängt die beiden Signale derselben Frequenz M und
B und unterwirft eines der beiden Signale (das Signal B in dem dargestellten Beispiel) einer Phasenverschiebung von
90° in einem Phasenschieber 14, wodurch der Phasenfehler als Abweichung des Kosinus von dem Wert 1 gemessen wird.
Durch das Tiefpaßfilter 8 wird ein solcher Phasenfehler zu dem Fehlerdetektor 9 übertragen, der diesen in ein digitales
Fehlersignal DE (ein oder mehrere Pulse einer festen oder variablen Länge) transformiert, wobei dieses die Öffnungszeit
des Übertragungsgates 5 auf kontinuierliche oder nichtkontinuierliche Weise zur Erzeugung der NuI lage der Phase
steuert.
Zum besseren Verständnis der Betriebsweise der Synchroni-
3U4401 - ίο -
siereinrichtung 10 kann die graphische Darstellung in Fig.
berücksichtigt werden, bei der angenommen wird, daß aus dem Signal A einer vielfachen Frequenz ein rückgewonnener Träger
B erhalten werden kann, der dieselbe Frequenz des modulierten Trägers M, aber.bezogen auf diesen eine Phasenvoreilung,
hat.
Daher existiert hier ein Phasenfehler, aus dem durch den Detektor 9 ein digitales Phasenfehlersignal DE entsteht,
welches aufgrund der Steuerung der Öffnungszeit des Gates 5 die vordere Flanke des rückgewonnenen Trägers B so verzögert,
daß diese in Übereinstimmung mit der des modulierten Trägers M gebracht wird.
Auf ähnliche Weise arbeitet dieselbe Synchronisiereinrichtung für den Fall, daß eine Phasenverzögerung des Signals
B in bezug auf das Signal M existiert.
Natürlich ist das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel nur eine Ausführungsform der digitalen Phasensynchronisiereinrichtung
gemäß der Erfindung und eine Reihe von Änderungen können in dem oben erwähnten Beispiel durchgeführt werden,
ohne daß dabei der Bereich der Erfindung verlassen wird.
Insbesondere kann z.B. das logische Ubertragungsgate 5 durch eine, sich unterscheidende logische Schaltung (z.B.
vom NAND- oder NOR-Typ) ersetzt werden, sowie durch eine Schaltung, die, anstatt das Signal B, bezogen auf das Signal
M, zu verzögern, eine vorgezogene Pulserzeugung vorsieht. Im allgemeinen muß die Schaltung 5 jedoch eine Schal-
tung sein, die in der Lage ist, die UmschaltZeitpunkte des
Vielfachfrequenzsignals A vorzuschieben oder zu verzögern.
Überdies kann die Phasensynchronisiereinrichtung nicht nur
in einem Signaldemodulator verwendet werden, sondern im allgemeinen zur Phasensynchronisation zweier Signale derselben
Frequenz B und M auf den verschiedensten Anwendungsgebieten. In diesem Fall kann der Frequenzgenerator 11 von
beliebiger Art sein und kann entweder ein in der Frequenz reduziertes Referenzsignal, wie das oben erwähnte Signal R,
oder dasselbe Signal B verwenden, um das Vielfachfrequenzsignal A durch Multiplikation zu erzeugen, welches durch
eine Voreil-/Nacheilschaltung wie z.B. dem logischen Übertragungsgate
5 oder einer anderen geeigneten Schaltung gesteuert wird.
Al
- Leerseite -
Claims (10)
1. Digitale Phasensynchronisiereinrichtung für Signale
derselben Frequenz, insbesondere für einen Signal demodulator, bei dem das eine der Signale derselben Frequenz von einem Frequenzdividierer durch Frequenzteilung eines digitalen Signals vielfacher Frequenz, das von einem Frequenzgenerator erzeugt wird, zur Verfügung gestellt wird,
gekennzeichnet durch eine Voreil-/Nacheilschaltung, die
zwischen den Frequenzgenerator (11) und den Frequenzdividierer (4) eingefügt ist, zum Vorverschieben und Verzögern des Umschaltzeitpunktes des Digitalsignals, einen Phasendetektor (13), der den Phasenfehler zwischen den Signalen derselben Frequenz mißt und einen digitalen Fehlerdetektor (9), der in der Lage ist, den Phasenfehler in ein digitales
derselben Frequenz, insbesondere für einen Signal demodulator, bei dem das eine der Signale derselben Frequenz von einem Frequenzdividierer durch Frequenzteilung eines digitalen Signals vielfacher Frequenz, das von einem Frequenzgenerator erzeugt wird, zur Verfügung gestellt wird,
gekennzeichnet durch eine Voreil-/Nacheilschaltung, die
zwischen den Frequenzgenerator (11) und den Frequenzdividierer (4) eingefügt ist, zum Vorverschieben und Verzögern des Umschaltzeitpunktes des Digitalsignals, einen Phasendetektor (13), der den Phasenfehler zwischen den Signalen derselben Frequenz mißt und einen digitalen Fehlerdetektor (9), der in der Lage ist, den Phasenfehler in ein digitales
PATENTANWALT DIPL-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8OOO MÜNCHEN 80 HARTHAUSER STR 25d TEL (0 89) 640
Steuersignal für die Voreil-ZNacheilschaltung für die Umschal
tzeitpunk te zu transformieren.
2. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die Voreil-/Nacheilschaltung
für die Umschaltzeitpunkte von einem logischen Ubertragungsgate (5), dessen Öffnungszeiten von einem digitalen
Steuersignal gesteuert werden, gebildet ist.
3. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreil-/Nacheilschaltung
von einer logischen Schaltung der NAND/NOR-Art gebildet ist.
4. Phasensynchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Voreil-/Nacheilschaltung
einen Pulsgenerator aufweist.
5. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (13) von
einer Uberlagerungsschaltung für die Signale derselben Frequenz gebildet ist.
6. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (13) von
einem Phasenkomparator gebildet ist.
7. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (11) von
einem Frequenzmultiplizierer, der mit einem digitalen Signal reduzierter Frequenz gespeist wird, gebildet ist.
3A44401
8. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal eine geringere
Frequenz als die Signale derselben Frequenz hat.
9. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal dieselbe
Frequenz wie die Signale derselben Frequenz hat.
10. Phasensynchronisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator einen VCO-Oszillator
(1), der bei einem Vielfachen der Frequenz der Signale derselben Frequenz schwingt, aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
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