DE4026878A1 - Sendermodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sendermodul gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruch 1.

Die Erfindung der genannten Art wird u. a. in stör-/ab­ hörsicheren Einrichtungen und Radargeräten eingesetzt und kommt daher z. B. im Bereich der Nachrichten-/Signalüber­ tragung zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein volldigita­ les programmierbares Sendermodul zur aufwandsgünstigen Synthese von Bandspreizsignalformen, vorzugsweise für MSK-Signalformen zu implementieren. (MSK = Minimum-Shift- Keying). Dieses Modul soll monolithisch integrierbar sein und somit zuverlässig, preiswert, materialsparend und leicht herstellbar ausfallen.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in dem Pa­ tentanspruch 1 beschrieben. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie bevorzugte An­ wendungen der Erfindung aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß das MSK-Signal direkt digital im Bandpaßbereich durch Vor­ gabe der beiden in zwei Registern abgelegten Frequenzwerte und phasenkontinuierliches Umschalten im Frequenzsynthe­ sizer, auch Frequenzerzeuger genannt, erzeugt wird. Durch geeignete Auswahl der Registerinhalte sind am Ausgang des Frequenzerzeugers beliebige frequenzmodulierte Signale, wie z. B. FSK-, Chirp-Signal, generierbar.

Insbesondere liefert der Frequenzerzeuger bei Vorgabe eines einzelnen konstanten Frequenzwertes ein unmodulier­ tes Trägersignal.

Die vorabgenannten Bandpaßsignale können wahlweise einer Phasensprungmodulation (PSK) unterzogen werden.

Die vorliegende erfindungsgemäße Anordnung ist zuverläs­ sig, preiswert, materialsparend und leicht herstellbar und erfüllt die Aufgabenstellung in vollem Umfang.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Wei­ terbildung der Anordnung nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Fig. 1 weist einen La­ deeingang 10, einen Signalausgang 12, einen Steuereingang 11 und einen Steuereingang 15 auf. Der Ladeeingang 10 ist an einem ersten Multiplexer 21, der Steuereingang 11 ist an einem zweiten Multiplexer 22, der Signalausgang 12 ist an einem digitalen Frequenzsynthesizer 30 und der Steuereingang 15 an einer lokalen Steuerung 33 ausgebil­ det.

Die Ausgänge des ersten Multiplexers 21 sind jeweils über ein erstes bzw. zweites Register 31 bzw. 32 auf die zuge­ hörigen Eingänge des zweiten Multiplexers 22 aufgeschal­ tet. Dieser zweite Multiplexer 22 ist auf den digitalen Frequenzsynthesizer 30 aufgeschaltet.

In der erfindungsgemäßen Weiterbildung nach Fig. 2 ist am Signalausgang 12 nach Fig. 1 ein Phasenumtaster, im weite­ ren Multiplizierer 70 genannt, ausgebildet. Dieser Multi­ plizierer 70 weist weiterhin einen Eingang 13 und einen Ausgang 14 auf.

In den beiden Registern 31 und 32 werden die gewünschten MSK-Frequenzwerte abgelegt. Nach Maßgabe der zu übertra­ genden digitalen Nachricht d_f(k), welche am Steuereingang 11 anliegt, k ist die diskrete Zeit, wird der Steuerein­ gang 11 des digitalen Frequenzsynthesizers 30 (auch Fre­ quenzsynthesizer genannt) mit den beiden Registern 31 und 32 verbunden, so daß der Frequenzsynthesizer 30 das ge­ wünschte phasenkontinuierliche MSK-Signal erzeugt. Die Phasenkontinuität wird durch geeignete Realisierung des Frequenzsynthesizers 30 gewährleistet.

Behält der Steuereingang 11 einen konstanten Wert, liefert der Frequenzsynthesizer 30 eine Trägerschwingung konstan­ ter Frequenz (CW-Signal).

Durch freie Wahl der Frequenzwerte ist ein beliebiges FSK möglich.

Durch ständiges Nachladen der beiden Register 31 und 32 ist eine quasikontinuierliche Frequenzmodulation, insbe­ sondere zeitlineare Frequenzmodulation (Chirp) möglich.

Hierbei ist der Frequenzsynthesizer 30 vorzugsweise monolithisch integriert oder als Gate-Array.

Mithin lassen sich wichtige digitale Modulationsarten wie z. B. (PN-)MSK, FSK, (PN-)PSK, (PN-)PSK/(PN-)FSK, Chirp, Chirp/(PN-)PSK, Frequenzhüpfen (= pseudozufälliges FSK mit mehr als zwei verschiedenen Frequenzen), (PN-)PSK/Frequenzhüpfen direkt digital im Bandpaßbereich erzeugen.

Der Multiplizierer 70 nach Fig. 2 invertiert nach Maßgabe des Steuersignals d_p(k) am Eingang 13 das Ausgangssignal des Synthesizers 30 und realisiert somit das PSK am Aus­ gang 14. Das Sendermodul ist vorzugsweise monolithisch in­ tegriert, und ggf. als Gate-Array ausgebildet.

Die digitalen Ausgangssignale des Frequenzsynthesizers 30 bzw. des Sendermoduls können vor der weiteren Verarbei­ tung, z. B. zur analogen Umsetzung in den Übertragungsfre­ quenzbereich, in den Analogbereich umgesetzt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise mit einem externen Digi­ tal/Analog-Umsetzer.

Besonders vorteilhaft funktionale Zusammenhänge (Regeln) für die MSK-Synthese sind folgende.

Der verwendete Frequenzsynthesizer 30 sei gekennzeichnet durch

Frequenzinkrement: Δf (1.1)
minimale Frequenz: f_min=Δf (1.2)

maximale Frequenz: f_max=N · Δf (1.3)
N∈N{0}, N»1

Die maximale Synthesizerfrequenz sei im folgenden so defi­ niert, daß unter Berücksichtigung der Abtastfrequenz des Frequenzsynthesizers das Abtasttheorem gerade erfüllt ist. Die maximale Synthesizerfrequenz kann jedoch auch deutlich geringer gewählt werden.

Der minimale Abstand

Δf_MSK=f⁺-f^- (2.1)

der oberen f⁺ und unteren f⁻ MSK-Frequenz ist somit gleich dem Frequenzinkrement Δf. Dieser Frequenzabstand

Δf_MSK=f_c/2 (2.2)

ist gleich der halben Chipfrequenz f_c bzw. gleich der hal­ ben Bitfrequenz. Daraus ergeben sich die möglichen Chipfrequenzwerte

f_c=k · 2 · Δf, k∈N{0}, (2.3)

als ganzzahlig Vielfache des doppelten Synthesizer-Fre­ quenzinkrements.

Die Bandbreite einer MSK-Signalform zwischen den ersten Nullstellen ist

B≈1,5 · f_c (3)

gleich in etwa dem 1,5-fachen der Chipfrequenz. Unter Be­ rücksichtigung des Abtasttheorems gilt

B<f_max (4)

voraus die maximal zulässige Chipfrequenz zu

f_c,max≈2 · f_max/3 (5)

in etwa 2/3 der maximalen Synthesizerfrequenz folgt und die MSK-Mittenfrequenz gleich der halben maximalen Synthe­ sizerfrequenz ist.

Ist die Bandbreite eines MSK-Signals diejenige, innerhalb der ca. 99% der gesamten Signalenergie vorhanden sind, ergibt sich die maximal zulässige Chipfrequenz näherungs­ weise zu

f_c,max≈5 · f_max/12. (6)

Mithin ist die MSK-Mittenfrequenz in Abhängigkeit von der Chipfrequenz in weiten Grenzen wählbar. Bei großen Werten der Chipfrequenz ist die Wahl vorzugsweise

MSK-Mittenfrequenz: f_max/2 (7.1).

Unter Berücksichtigung des Abtasttheorems gilt dann in etwa

untere MSK-Frequenz f^-: f_max/3 . . . 19 · f_max/48 (7.2)

obere MSK-Frequenz f⁺: 29 · f_max/48 . . . 2 · f_max/3 (7.3)

maximale Chipfrequenz f_c: f_max/3 . . . 5 · f_max/12 (7.4)

Bei kleinen Werten der Chipfrequenz muß die MSK-Mittenfre­ quenz nicht der o. g. Bedingung (7.1) gehorchen. Es ist lediglich darauf zu achten , daß das Abtasttheorem erfüllt ist. Die minimal mögliche Chipfrequenz ist.

minimale Chipfrequenz f_c: 2 · Δf. (8)

Claims (5)

1. Sendermodul, dadurch gekennzeichnet, daß ein volldigi­ tales, programmierbares Sendermodul zur Synthese von Bandspreizsignalformen ausgebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein MSK-Signal direkt digital im Bandpaßbereich durch Vorgabe von zwei in Registern (1 bzw. 2) abge­ legten Frequenzwerten und phasenkontinuierlichen Um­ schaltern im Frequenzsynthesizer erzeugt ist;
• - durch geeignete Auswahl der Registerinhalte am Aus­ gang (12) des Frequenzerzeugers (30) beliebige fre­ quenzmodulierte Signale generiert sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgänge eines ersten Multiplexers (21) jeweils über ein erstes bzw. zweites Register (31) bzw. (32) auf die zugehörigen Eingänge eines zweiten Multiplexers (22) aufgeschaltet sind, und daß dieser zweite Multiplexer (22) auf den digitalen Frequenzsynthesizer (30) aufgeschaltet ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ausgang (12) des digita­ len Frequenzsynthesizers (30) auf einen Multiplizierer (31) aufgeschaltet ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bandpaß-Signale wahl­ weise einer Phasensprungmodulation (PSK) unterzogen sind.