DE4016121C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger
für Satellitenrundfunk, insbesondere auf eine
Polarotar-Impulsgeneratorschaltung, die einen Polarotar
zum Ändern des Winkels einer Empfangsantennensonde für
Satellitenrundfunk steuert.
Um eine von einem Satelliten übertragene elektrische
Mehrkanalwelle in einem Satellitenrundfunkempfänger zu
empfangen, ist es erforderlich, den Winkel der mit der
Antenne des Empfängers verbundenen Sonde entsprechend der
Richtung der elektrischen Welle durch Verwendung eines
Polarotars zu verändern. Allgemein wird zur Steuerung des
Polarotars in einem Satellitenrundfunkempfänger ein
Impuls wie der in Fig. 5(a) dargestellte benötigt, der
eine Periode T von 16-21 msec und eine Breite W von
minimal 0,7 msec und maximal 2,3 msec besitzt.
Wenn der in Fig. 5(a) dargestellte Impuls angelegt wird,
steuert der Polarotar den Winkel der mit der Antenne des
Satellitenrundfunkempfängers verbundenen Sonde von 0 bis
180 Grad entsprechend der Veränderung der Impulsbreite. Es
sei beispielsweise angenommen, daß eine minimale
Impulsbreite W von 0,7 msec Null Grad entspricht, während
eine maximale Impulsbreite W von 2,3 msec 180 Grad
entspricht; die Impulsperiode T muß dann im Bereich von
16-23 msec liegen.
Das bedeutet, daß zur Steuerung einer Sonde der Antenne
gemäß der Richtung der im Satellitenrundfunkempfänger
empfangenen elektrischen Welle ein PWH-Signal
(Impulsbreitenmodulation) benötigt wird, und daß die
Energieversorgung sowie die Bodenhöhe ebenfalls an den
Polarotar übermittelt werden müssen.
Die konventionelle Polarotar-Impulsgeneratorschaltung ist
zur Erzeugung des PWH-Signals in der in Fig. 1
dargestellten Weise aufgebaut.
Gemäß Fig. 1 weist ein Steuerspannungseingangsteil 1 zum
Umwandeln eines angelegten Rechteckwellensignals in eine
lineare Steuerspannung die Widerstände R3, R4, R5 und die
Kondensatoren C2 und C3 auf, welche eine angelegte
Spannung entsprechend einer RC-Zeitkonstanten laden und
entladen.
Ein Lade-/Entladeteil 2 steuert durch Empfang einer
Gleichspannung einen Taktgeber IC, bei dem die
Gleichspannung an einen Ladewiderstand R1 angeschaltet
ist, während ein Entladewiderstand R2 und eine Diode D1 an
den Ladewiderstand R1 und den Kondensator C1 angeschlossen
sind. Dabei besitzt der Widerstand R1 einen wesentlich
kleineren Wert als der Widerstand R2.
Der Taktgeber IC, der mit dem Steuerspannungseingangsteil
1 und dem Lade-/Entladeteil 2 zur Lieferung des
rechteckigen Steuerausgabesignals an den Polarotar
verbunden ist, ist in der in Fig. 2 dargestellten Weise
aufgebaut. Ein derartiger Taktgeber ist der Zeitgeber-
Baustein vom Typ 555 mit 8 Anschlüssen, der von
verschiedenen Herstellern angeboten wird.
In einem Vergleichsteil 3 ist ein Ausgang der Diode an
eine nichtinvertierende Klemme (+) eines Komparators CP1
angeschlossen, während der Ausgang des
Steuerspannungseingangsteils 1 an eine invertierende
Klemme (-) des Komparators CP1 angeschlossen ist. Ferner
ist eine Energieversorgungsspannung VCC an die
invertierende Klemme (-) des Komparators CP1
angeschlossen, und zwar über einen
Spannungsteilungswiderstand RA1 aus der Gruppe der
Widerstände RA1, RA2 und RA3 mit dem gleichen
Widerstandswert.
Wenn vom Steuerspannungseingangsteil 1 keine Spannung an
die invertierende Klemme (-) des Komparators CP1 angelegt
wird, liefert der Komparator CP1 ein hochpegeliges
Ausgangssignal, falls die Ausgabe des Lade-/Entladeteils 2
mehr als 2/3 VCC beträgt.
Andererseits wird die Entladespannung des Kondensators C1
des Lade-/Entladeteils 2 an eine invertierende Klemme (-)
eines Komparators CP2 angelegt, während die
Energieversorgungsspannung VCC durch die
Spannungsteilungswiderstände RA1 und RA2 an eine
nichtinvertierende Klemme (+) des Komparators CP2 angelegt
wird, so daß, wenn vom Steuerspannungseingangsteil 1 keine
Spannung angelegt wird, der Komparator CP2 einen
hochpegeligen Ausgang liefert, falls die Entladespannung
des Kondensators C1 unter 1/3 VCC liegt.
Ein Ausgangsteil 4 zur Lieferung eines
Rechteckwellensteuersignals an den Polarotar entsprechend
den Ausgangssignalen des Vergleichsteils 3 weist einen
RS-Flip-Flop, einen Schalttransistor Q1 und einen Inverter
I1 auf. Die Ausgangssignale der Komparatoren CP1 und CP2
werden jeweils an die Rücksetz- bzw. Setzklemmen R bzw. S
des RS-Flip-Flops angelegt. Die Ausgabe des RS-Flip-Flops
wird an den Schalttransistor Q1 geliefert, wodurch das
Laden und Entladen des Kondensators C1 entsprechend der
Ansteuerung des Transistors Q1 gesteuert wird. Ferner wird
die Ausgabe des RS-Flip-Flops durch den Inverter I1
umgekehrt und die invertierte Ausgabe dient zur Steuerung
des Polarotars.
Bei dieser konventionellen Polarotar-Generatorschaltung
wird, falls der Ausgang des Anschlußstiftes 3 des
Taktgebers IC hochpegelig ist, zumal der Ausgang Q des
RS-Flip-Flops ein hochpegeliges Signal liefert, der
Transistor Q1 abgeschaltet. In diesem Falle wird über den
Widerstand R1 und die Diode D1 eine Gleichspannung in den
Kondensator C1 geladen, wodurch, falls die geladene
Spannung des Kondensators C1 größer als 2/3 VCC ist, der
Komparator CP1 hochpegelig wird und an die Rücksetzklemme
R des RS-Flip-Flops angelegt wird. Dabei wird der
RS-Flip-Flop rückgesetzt und die Ausgangsklemme Q des
RS-Flip-Flops liefert ein niederpegeliges Signal, so daß
der Transistor Q1 eingeschaltet wird und der Anschlußstift
3 ein niederpegeliges Signal abgibt.
Mit Einschalten des Transistors Q1 wird die im Kondensator
C1 geladene Spannung über den Widerstand R2 entladen; und
wenn die Spannung des Kondensators C1 kleiner als 1/3 VCC
wird, liefert der Komparator CP2 ein hochpegeliges Signal
an die Setzklemme S des RS-Flip-Flops. Damit wird der
RS-Flip-Flop gesetzt und der Ausgang Q des RS-Flip-Flops
liefert ein hochpegeliges Signal, wodurch der Transistor
Q1 abgeschaltet wird. Mit Abschalten des Transistors Q1
liefert der Anschlußstift 3 ein hochpegeliges Signal, so
daß die obige Operation von Anbeginn wiederholt wird.
Das bedeutet, daß die Impulsbreite W, gemäß Fig. 5(a) ein
logischer Hochpegelstatus, durch eine Zeitdauer bestimmt
ist, die für das Anwachsen der Spannung am Kondensator C1
unter Vermittlung der Diode D1 und des Ladewiderstandes R1
von 1/3 VCC bis 2/3 VCC benötigt wird. Der Unterschied der
Impulsperiode und der Impulsbreite T-W in Fig. 5(a) wird
durch die Zeit bestimmt, die vergeht, bis die Spannung am
Kondensator C1 über den Entladungswiderstand R2 von 2/3 VCC
auf 1/3 VCC abgefallen ist.
Da der Polarotarimpuls eine kleinere Impulsbreite W als
die Impulsperiode T besitzt, arbeitet die Diode D1, wenn
der Kondensator C1 lädt, parallel zu Widerstand R2, so daß
der Widerstand R2 umgangen wird. Dabei ist der
Widerstandswert von R1 wesentlich kleiner als der von R2,
so daß die Ladezeit reduziert werden kann. Es wird somit
der Impuls stets vom Anschlußstift 3 des Taktgebers IC
geliefert.
Falls eine Steuerspannung zur Änderung der
Anstiegsspannung des Kondensators um etwas mehr oder
weniger als 2/3 VCC benutzt wird, wird die vom Kondensator
C1 benötigte Dauer der Impulsbreite W für den Anstieg von
1/3 VCC auf die gesteuerte Anstiegsspannung entsprechend
abgestimmt, wodurch eine gewünschte Impulsbreite erzielt
wird.
Die Steuerspannung muß aber eine Gleichspannung sein, so
daß der MICOM (Microcomputer) einen
Digital/Analog-Umsetzer zur Änderung des Pegels der
Gleichspannung im MICOM benötigt, wodurch die Schaltung
komplexer wird.
Ohne Verwendung eines Digital/Analog-Umsetzers wird die
Impulsbreite unter Heranziehung eines
Impulsbreitenmodulationsports des MICOM verändert, und das
impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal wird durch die
Kondensatoren C2 und C3 in die Gleichstromsteuerspannung
umgewandelt. Obwohl sich das impulsbreitenmodulierte
Ausgangssignal linear ändert, ändert sich die abgenommene
Gleichspannung jedoch nicht linear.
Auch ändert sich die Impulsbreite W des Polarotarsignals
nicht linear, so daß der Polarotar die Sonde der Antenne
zunächst schnell, jedoch am Schluß langsam dreht.
Infolgedessen ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Sonde
nicht konstant.
Aus DE 33 24 711 C2 ist eine andere
Impulsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Ausgangsimpulsen
mit einstellbarer Frequenz bekannt, die ein Register
aufweist, in dem ein bestimmter Registerstand
abgespeichert ist, der als Grundeinstellung für einen
Zähler und damit für die Impulsbreite dient. Der Zähler
ist vorgesehen zum Zählen von Oszillatorimpulsen, wobei
der Anfangswert durch eine Übernahme des Zählerstandes aus
dem Register auf ein Ladesignal hin bestimmt wird und ein
Zählersperrteil den Zähler anhält bis zum Auftreten des
nächsten Ladesignals.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine
Polarotar-Impulserzeugungsschaltung für einen
Satellitenrundfunkempfänger zu schaffen, die die
Impulsbreite durch Abzählen eines Hochfrequenztaktes
linear steuert und die Sonde der Antenne von Anfang bis
Ende mit konstanter Geschwindigkeit dreht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine
Polarotar-Impulsgeneratorschaltung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 stellt eine konventionelle
Polarotar-Impulsgeneratorschaltung dar;
Fig. 2 stellt das interne Schaltbild des in der
konventionellen Polarotar-Impulsgeneratorschaltung
enthaltenen Taktgebers IC dar;
Fig. 3 stellt eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung
eines Satellitenrundfunkempfängers gemäß der
vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 4 stellt das Diagramm der in jedem Teil der
Polarotar-Impulsgeneratorschaltung gemäß der
vorliegenden Erfindung auftretenden Wellenformen
dar; und
Fig. 5 stellt ein Diagramm der Impulswellenformen zur
Erläuterung der vorliegenden Erfindung dar.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 3 zeigt eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung für
den Satellitenrundfunkempfänger gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Gemäß Fig. 3 weist ein Sinus/Rechteck-Umwandler 5 zum
Umwandeln der Sinuswelle der Energieversorgung VS in eine
Rechteckwelle die Vorspannwiderstände R6 und R7, eine
Schutzdiode D2 und einen Transistor Q2 auf.
Ein Taktsynchronisator 6 zum Einstellen der Ladedauer
durch Synchronisation des Ausgabesignals des
Sinus-/Rechteckwellenumwandlers 5 mit einem
Hochfrequenztaktsignal CK1 umfaßt zwei D-Flip-Flops F1
und F2, wobei das Rechteckausgangssignal an eine Klemme D
von F1 und das Hochfrequenztaktsignal CK1 an eine Klemme
CK von F1, und ein Ausgangssignals von F1 an eine Klemme
CK von F2 angelegt wird, während eine Klemme D von F2
stets auf hohen Pegel geschaltet ist, d. h., auf Logikpegel
1.
Im Taktsynchronisator 6 ist ein Integrator mit einem
Widerstand R8 und einem Kondensator C4 an eine Klemme
des D-Flip-Flops F2 und weiter an eine Rücksetzklemme
von F2 im Taktsynchronisator 6 angeschlossen, so daß der
D-Flip-Flop F2 entsprechend dem Laden und Entladen des
Kondensators C4 rückgesetzt wird.
Ein Signalspeicher 7 zur Aufnahme der Daten entsprechend
der Impulsbreite zur Steuerung des Polarotars durch einen
MICOM und zur Lieferung der Daten an einen Zähler 8 fängt
die vom MICOM (in Fig. 3 nicht dargestellt) kommenden
Daten K0-K7 synchron mit dem Takt CK2 auf.
Der Zähler 8 zum Laden der Daten entsprechend der Ausgabe
des Taktsynchronisators 6 und zum Zählen derselben,
beginnend mit einem durch den Signalspeicher 7
entsprechend dem Taktsignal CK1 bestimmten Anfangswert,
ist mit dem Taktsynchronisator 6 und dem Signalspeicher 7
verbunden.
Ein Zählersperrteil 9 zum Stoppen der Zählung, bis die
nächsten Daten geladen werden, wenn ein Träger auftritt,
umfaßt die Vorspannwiderstände R9 und R10 sowie einen
Transistor Q3, der über die Widerstände R9 und R10 mit
einer Klemme des Zählers 8 verbunden ist.
Der Kollektor von Q3 ist so geschaltet, daß er eine Klemme
des Zählers 8 freigibt, so daß der Transistor Q3 den
Zähler 8 zur Freigabe ansteuert.
In der Polarotar-Impulsgeneratorschaltung schaltet die
VS-Energieversorgung, wenn die VS-Energieversorgung mit
dem Sinus/Rechteck-Umwandler 5 verbunden ist, den
Transistor Q2 über die Schutzdiode D2 ein, so daß die in
Fig. 4(A) dargestellt Rechteckwelle an den
Taktsynchronisator 6 angelegt wird.
Der Grund für das Anlegen des
Rechteckwellenausgangssignals des
Sinus/Rechteck-Umwandlers 5 an den Taktsynchronisators 6
besteht darin, daß es, weil die Rechteckwelle und das
Taktsignal CK1 nicht miteinander synchronisiert sind, wenn
die Daten entsprechend dem Rechteckwellenausgangssignal in
den Zähler 8 geladen werden, verhindert werden muß, daß
die zum Zählen eines Taktes benötigte Zeit im
Ladezeitpunkt variiert.
Dies soll unter Bezugnahme auf die in Fig. 5(c)
dargestellte verlängerte Wellenform erläutert werden.
Wenn das Taktsignal CK1 und das rechteckige Ausgangssignal
zum Ladezeitpunkt nicht synchron sind, können die Daten
zum Zeitpunkt a oder b, c, d . . . geladen werden, wie aus
Fig. 5(c) hervorgeht, d. h., daß die Daten zu jedem
beliebigen Zeitpunkt während eines Taktintervalls 1/fc
geladen werden können, wobei fc die Taktfrequenz
bezeichnet. Die Polarotar-Impulsbreite zählt jedoch den
gleichen Wert, obwohl es im Ladezeitpunkt einen
Zeitunterschied gibt, wobei der maximale Zeitunterschied
den Wert 1/fc besitzt. Um dieses Problem zu vermeiden,
setzt die vorliegende Erfindung den Taktsynchronisator 6
ein.
Der D-Flip-Flop F1, der den in Fig. 4(A) dargestellten
Impuls empfängt, liefert den in Fig. 4(C) dargestellten
Ausgangsimpuls synchron mit dem in Fig. 4(B) dargestellten
Taktimpuls.
Der D-Flip-Flop F2 benutzt das Ausgangssignal von F1 als
Takt, während die Klemme D immer auf hohen Pegel
geschaltet ist, so daß die Ausgangsklemme von F2 das in
Fig. 4(D) dargestellte invertierte Ausgangssignal von F1
liefert. Der an die Klemme von F2 angeschlossene
Kondensator C4 gibt also die gespeicherte Ladung ab, die
bereits über den Widerstand R8 mit einer RC-Zeitkonstanten
von R8 × C4 in den Kondensator C4 geladen wird, wenn der
Ausgang von F2 hochpegelig ist; vgl. Fig. 4(E).
Der D-Flip-Flop F2 wird mit anderen Worten rückgesetzt,
und die Ausgangsklemme Q liefert ein niederpegeliges
Signal, wenn die Spannung am Kondensator C4 abnimmt und
einen niedrigen Pegel an die Rückstellklemme von F2
liefert. Anschließend liefert die Ausgangsklemme von F2
ein hochpegeliges Signal, woraufhin sich der Kondensator
C4 über den Widerstand R8 erneut auflädt.
Der Zähler 8 lädt die Daten, während der Ausgang von F2
auf den niedrigen Pegel fällt, wie in Fig. 4(F)
dargestellt ist, und der Zähler beginnt mit dem Zählen des
Taktes ab dem nächsten Takt nach dem Laden der Daten, wie
in Fig. 4(H) dargestellt ist. Daher werden die Daten,
obwohl das Rechteckwellenausgangssignal des
Sinus/Rechteck-Umwandlers 5 nicht mit dem Taktsignal CK1
synchronisiert ist, beim Auftreten der positiven Impulse
des Taktsignals CK1 geladen, und der Zähler 8 beginnt mit
dem Zählen des Taktes nach dem ersten Taktimpuls.
Andererseits wird durch den Signalspeicher 7 ein
Anfangswert des Zählers geliefert. Das heißt, daß der
Signalspeicher 7 die vom MICOM (nicht dargestellt)
synchron mit dem Taktsignal CK2 gelieferten Daten
auffängt. Dabei bestimmen die vom MICOM gelieferten Daten
K0-K7 einen Anfangswert M. Nach Ablauf der Zählung vom
Anfangswert M bis zum Endwert N liefert der Zähler über
die Klemme ein niederpegeliges Signal.
Der das niederpegelige Signal empfangende Zählersperrteil
9 gibt ein hochpegeliges Signal an die Freigabeklemme ,
da der Transistor Q3 abgeschaltet ist, so daß der Zähler
gesperrt wird.
Handelt es sich z. B. um einen 8-Bit-Zähler, liefert die
Klemme solange ein hochpegeliges Signal, bis der
Endwert 255 gezählt ist. Nach dem Laden des Anfangswertes
M aus dem Signalspeicher 7 bleibt mit anderen Worten die
Klemme des Zählers 8 auf hohem Pegel; wenn aber die
Zählung den Endwert 255 erreicht, liefert die Klemme
das niederpegeliges Signal.
Das bedeutet, daß gemäß Fig. 5(b) die Klemme den
hochpegeligen Zustand vom Ausgangswert M bis zum Endwert N
beibehält, daß aber mit dem Auftreten des Endwertes N, im
vorliegenden Falle 255, die Klemme auf niedrigen Pegel
geht. Die Zeitdauer, während der die Klemme des
Zählers 8 auf hohem Pegel bleibt, entspricht der für das
Zählen von M bis 255 benötigten Zeit, d. h., N=255-M+1.
Der Zähler 8 kann also bei Anpassung des vom MICOM
gelieferten Anfangswertes die Zählzeit steuern, so daß die
Klemme des Zählers 8 auf hohem Pegel bleibt. Unter der
Bedingung, daß der Endwert N festgesetzt ist, steuert der
Zähler 8 das Zeitintervall des Hochpegels der Klemme
durch Anpassen des Anfangswertes M, wie in Fig. 5(b)
dargestellt ist. Letztlich wird der Polarotar durch
Verwendung des Hochpegelsignals der Klemme des Zählers
8 gesteuert.
Wie oben erwähnt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
die Sonde der Antenne linear gesteuert und rotiert von
Anfang bis Ende mit konstanter Geschwindigkeit, indem der
Polarotar während der gesteuerten Zählzeit entsprechend
den vom MICOM gelieferten Datenwert angetrieben wird.
Die Erfindung ist in keiner Weise auf die oben
beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene
Abänderungen der offenbarten Ausführungsform sowie auch
andere Ausführungsformen der Erfindung liegen für
Fachleute unter Bezugnahme auf die Erfindungsbeschreibung
nahe. Es wird daher davon ausgegangen, daß die beigefügten
Patentansprüche alle diese Abänderungen der
Ausführungsform abdecken.
Claims (4)
1. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung, mit folgenden
Komponenten:
- - einen Sinus/Rechteck-Umwandler (5) zur Umwandlung einer Sinuswelle der Wechselstromenergieversorgung (VS) in eine Rechteckwelle;
- - einen Taktsynchronisator (6) zum Synchronisieren der Rechteckwelle des Sinus/Rechteck-Umwandlers mit einem Hochfrequenztaktgeber (CK1) und zum Liefern eines Ladezeitpunktsteuersignals;
- - einen Signalspeicher (7) zum Liefern der Daten entsprechend der Impulsbreite für die Steuerung des Polarotars nach dem Synchronisieren mit dem angelegten Takt;
- - einen Zähler (8) zum Abzählen des Taktes, wobei der Anfangswert durch die vom Signalspeicher in Übereinstimmung mit dem angelegten Takt gelieferten und in Übereinstimmung mit dem Ladezeitpunktsteuersignal geladenen Daten bestimmt wird; und
- - ein Zählersperrteil (9) zum Stoppen der Zählung bis zum Eintritt des nächsten Ladesignals, wenn im Zähler ein Übertrag auftritt.
2. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Sinus/Rechteck-Umwandler (5) eine Diode (D2) zum
Schutze der Schaltung gegen eine von der
Wechselstromenergieversorgung (VS) verursachte
Rückwärtsspannung sowie einen vom Ausgabesignal der
Diode gesteuerten Transistor (Q2) aufweist.
3. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Taktsynchronisator (6) einen ersten D-Flip-Flop (F1),
wovon eine Eingangsklemme mit dem
Sinus/Rechteck-Umwandler (5) verbunden ist, und ein
zweites D-Flip-Flop (F2) aufweist, von dem eine
Eingangsklemme auf hohen Pegel geschaltet ist, und eine
Taktklemme an die Ausgangsklemme des ersten
D-Flip-Flops angeschlossen ist, und daß die Schaltung
weiter einen Widerstand (R8) und einen Kondensator (C4)
zum Laden und Entladen des Ausgangssignals des zweiten
D-Flip-Flops und zum Liefern der Lade- und
Entladespannung an eine Freigabeklemme des zweiten
D-Flip-Flops aufweist.
4. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zählersperrteil (9) einen Transistor (Q3) zum Steuern
des Zählers (8) aufweist, der durch die Ausgabe einer
Trägerklemme des Zählers gesteuert wird.
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