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Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer einzelnen
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Signalschwingung aus einem Signal Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei digital oder analog arbeitenden Übertragungseinrichtungen ergibt
sich häufig das Problem, empfangsseitig aus einem Signal, das aus einem Frequenzgemisch
besteht, insbesondere einem periodischen Signal, eine Signalschwingung auszufiltern.
Die zu diesem Signal gehörende einzelne Signalschwingung kann beispielsweise die
Taktfrequenz einer übertragenen beliebigen Daten folge oder eine harmonische einer
Grundschwingung sein.
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Bei bekannten Schaltungsanordnungen wird diese einzelne Signalschwingung
durch mehrstufige Filterung über schmalbandige Filter aus dem ein Frequenzgemisch
darstellenden Signal gewonnen. Es ist weiter bekannt, die gewünschte einzelne Signalschwingung
mit Hilfe einer Phased-lockedloop Schaltung, die einen für Zufallsfolgen geeigneten
Komparator, ein Schleifenfilter und einen spannungsgeteuerten Oszillator enthält,
zu gewinnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltungsanordnung
anzugeben, die eine Signalschwingung abgibt, deren Frequenz durch eine vorgegebene
Frequenzlinie eines Frequenzgemisches bestimmt ist, wobei die Signalschwingung phasenstarr
zu dieser Frequenzlinie auch dann bleibt, wenn diese ihren Frequenzwert ändert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch angegebenen
Merkmale gelöst.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
besteht darin, daß sie bei geringem Bauteileaufwand eine gute Temperaturstabilität
aufweist.
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Es ist weiter vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
auch zur Auswertung des Frequenzgemisches einer binären Zufallsfolge geeignet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in de Zeichnung dargestellten
Ausführungsbespieles näher erläutert.
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Die in der einzigen Figur dargestellte Schaltungsanordnung weist eine
Eingangsklemme E, über die das Frequenzgemisch eines empfangenen Signals zugeführt
wird, und eine Ausgangsklemme A auf, an der eine sinusförmige Signalschwingung SS
abgreifbar ist. Die Eingangsklemme E ist über einen Serienkondensator CS mit einem
Parallelschwingkreis PK verbunden. Der Parallelschwingkreis PK wird in an sich bekannter
Weise von einer Spule L, einem Kondensator C1, und einem Trimmkondensator C2 gebildet,
die einseitig an einem Bezugspotential O V angeschaltet sind.
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Die Eingangsklemme E ist über den Serienkondensator CS und weiter
über einen Koppelkondensator C3 mit einer Oszillatorschaltung OS verbunden. Der
Koppelkondensator C3 ist mit einem nicht näher bezeichneten Spannungsteilerpunkt
zwischen zwei Widerständen R1, R2 mit der Basis eines Transistors T verbunden. Der
Widerstand R2 ist mit dem Bezugspotential O V, und der Widerstand R1 mit einer Versorgungsspannung
U verbunden. Der Spannungsteilerpunkt zwischen den Widerständen R1 und R2 ist über
die Serienschaltung aus Kondensatoren C4 und C5 mit dem Bezugspotential 0 V verbunden.
Der nicht näher bezeichnete Span-
nungsteilerpunkt zwischen diesen
beiden Kondensatoren ist am Emitter des Transistors T angeschaltet, der über einen
Widerstand R3 mit dem Bezugspotential O V verbunden ist.
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Der Kollektor des Transistors T ist über einen Kondensator C6 mit
der Ausgangsklemme A und über einen Widerstand R4 mit der Versorgungsspannung U
verbunden.
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Im folgenden werden einige grundsätzliche Dimensionierungshinweise
für einige Bauteile in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung angegeben.
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Die Schwingungsfrequenz des Parallelschwingkreises PK wird auf die
Frequenz der ausgewählten Frequenzlinie abgestimmt. Das am Eingang E anliegende
Signal-Frequenzgemisch wird über den Serienkondensator CS von Grundschwingungen
befreit in den Parallelschwingkreis PK eingespeist. Der Wert des Serienkondensators
CS ist dabei von der Amplitude und vom gegenseitigen Abstand der Frequenzlinien
des Frequenzgemisches abhängig.
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In der Oszillatorschaltung OS ist die Mitkopplung über den Kondensator
C4 auf einen geringen Wert eingestellt.
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Die Oszillatorschaltung OS ist weiter so ausgelegt, daß sie nicht
frequenzbestimmend ist, d.h. sie hat eine geringe Kreisverstärkung und kann als
selbstschwingende Verstärkerschaltung bezeichnet werden. Die Oszillatorschaltung
OS verbessert die Güte des Parallelschwingkreises PK, an dem sie hochohmig über
den Koppelkondensator C3 angekoppelt ist. Die Oszillatorschaltung OS wirkt also
entdämpfend für den Parallelschwingkreis PK.
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Innerhalb eines Fangbereiches, der unter anderem von der Bedämpfung
des Parallelschwingkreises PK durch den Serienkondensator CS abhängig ist, liefert
der Parallelschwingkreis PK eine Signalschwingung SS mit großer Amplitude.
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In diesem Fall geht die Oszillatorschaltung OS in einen Verstärkerbetrieb
über.
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Wenn die Oszillatorschaltung OS mit offenem Eingang betrieben wird,
so gibt sie eine Signalschwingung SS mit einer Frequenz ab, dessen Wert etwa bei
der vorgebbaren Sollfrequenz liegt. Die Oszillatorschaltung OS, die also in der
Nähe der gewünschten Frequenzlinie des Signalfrequenzgemisches mit sehr kleiner
Amplitude schwingt, wird durch die über den Parallelschwingkreis PK ausgefilterte
einzelne Signalschwingung synchronisiert bzw. in ihrer Frequenz mitgezogen.
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Über die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist die einzelne Signalschwingung
SS phasenstarr mit einer ausgewählten Frequenzlinie des Signalfrequenzgemisches
verbunden. Bei einer Variation der Frequenz dieser Frequenzlinie bleibt diese Kopplung
erhalten. Ist diese Frequenzlinie moduliert, so weist auch die Signalschwingung
SS diese Modulation auf, wobei der Modulationshub durch die Bandbreite des Parallelschwingkreises
PK beeinflußt wird.
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Bei einer für eine Signalschwingung SS von 34 MHz realisierten Schaltung
liegt der Zieh- und Fangbereich bei + 500 kHz.
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Durch eine Änderung des Serienkondensators CS kann er in einem weiten
Bereich verändert werden. Hierbei ist es möglich, Oberschwingungen auszuwerten,
d.h. als Signalschwingung SS abzugeben, die 70 dB unter der Grundschwingung liegt,
die zusammen mit den Oberschwingungen das Signal bildet.
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Bei einem rechteckförmigen Signal, bei dem die neunte Oberschwingung
als Signalschwingung SS ausgewertet wurde, liegen ausgangsseitig die Pegel der Nebenschwingungen
innerhalb einer Bandbreite von 6 MHz mehr als 70 dB
unter dem Pegel
der Signalschwingung SS.
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Bei einer Zufallsfolge als eingangsseitig angelegtem Signal liegen
die ausgangsseitigen Pegel der Nebenschwingungen mehr als 30 dB unter dem Pegel
der Signalschwingung SS.
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Die Schaltungsanordnung kann, wenn sie für eine Signalschwingung SS
von 34 MHz aufgebaut ist, einen Phasenjitter bis zu einer Jitterfrequenz von 1 MHz
weitgehend unbeeinflußt vom eingangsseitigen Signal zur ausgangsseitigen einzelnen
Signalschwingung SS übertragen.
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1 Patentanspruch 1 Figur
Bezugszeichenliste SC Serienkondensator
PK Paralellschwingkreis OS Oszillatorschaltung CR Koppel kondensator L Induktivität
R1-R4 Widerstände C1, C4-C6 Kondensatoren C2 Trimmkondensator T Transistor E Eingangsklemme
A Ausgangsklemme U Versorgungsspannung OV Bezugspotential SS Signal schwingung
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