DE4140132C2 - Digitaler Oszillator - Google Patents
Digitaler OszillatorInfo
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Description
Gegenstand des Schutzrechtes ist ein steuerbarer digitaler Oszillator mit
einem Detektor für eine Phasendifferenz zwischen seinem Ausgangssignal
und einem digitalen Eingangssignal.
Digitale Oszillatoren werden benötigt, wenn ein trägerfrequentes Signal,
das in digitaler Form vorliegt, demoduliert werden soll. Hierbei muß der
Oszillator mit der Trägerfrequenz des empfangenen Signals synchronisiert
sein.
Zur Synchronisation eines lokalen Oszillators ist es aus der DE-OS 33 00 196
bekannt, ein geschätztes Signal aus dem Eingangssignal zu subtrahieren und
das Restsignal zu beeinflussen. Nähere Angaben über den Aufbau des lokalen
Oszillators sind in der Offenlegungsschrift nicht enthalten. Zur möglichst
störungsfreien Erkennung von Kennschwingungen auf einem Pilotträger im
Fernseh-Tonkanal ist es aus der DE-OS 40 06 654 bekannt, einen digitalen
Phasenregelkreis mit schmalbandigem Fangbereich zur Erzeugung einer
Bezugsschwingung zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen digitalen Oszillator mit
einer Nachsteuerschaltung zu entwickeln, der sich in der Phase mit einem
digitalen Eingangssignal synchronisieren läßt und durch einen geringen
Aufwand auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Gegenstandes des Anspruchs 1 gekenn
zeichnet.
Die Nachsteuerschaltung läßt sich besonders einfach aufbauen, wenn vier
Abtastwerte des Trägers verfügbar sind. Ein digitaler Oszillator für
diesen Anwendungsfall ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeich
net.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Lösung. Mit dieser Schaltung
soll die Modulation eines 57-kHz-Hilfsträgers erkannt werden. Der 57-kHz-
Hilfsträger wird von den Rundfunksendern zur Übertragung von zwei unabhän
gigen Informationssystemen benutzt, der Verkehrsfunkkennung und dem
Radiodatensignal. Dieser modulierte Träger, der im MPX-Signal des empfange
nen Rundfunksenders enthalten ist, liegt, mit 228 kHz abgetastet, am
Eingang der Schaltung an. Die Abtastwerte werden einem Bandpaß 1 zuge
führt, dessen Ausgangssignal sich in zwei Teilsignale aufteilt, die
jeweils einer zugeordneten Mischstufe 2 bzw. 3 zugeführt werden. An die
Ausgänge der Mischstufen schließt sich jeweils ein Tiefpaß 4 bzw. 5 an.
Am Ausgang des Tiefpasses 4 ist nach einem geeigneten Digitalfilter 6 die
Auswerteschaltung 8 für das Radiodatensignal, am Ausgang des Tiefpasses 5
hinter einem geeigneten Digitalfilter 7 die Auswerteschaltung 9 für die
Verkehrsfunkkennung angeschlossen. Dieser Teil der Beschaltung der Ausgän
ge der Tiefpässe 4, 5 ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Die Erfindung ist vielmehr in der Schaltung 10 realisiert, die ebenfalls
an die Ausgänge der beiden Tiefpässe 4 und 5 angeschlossen ist. Diese
Schaltung 10 liefert die zweiten Eingangssignale X2 für die Mischstufe 2
und X1 für die Mischstufe 3.
Zur Gewinnung der Eingangssignale X1 und X2 werden die Ausgangssignale
Y1, Y2 der Tiefpässe 4 bzw. 5 über Begrenzerstufen 11 bzw. 12 geleitet, an
deren Ausgang somit nur die Amplitudenwerte +1 bzw. -1 abgreifbar sind.
Die Ausgangssignale S1, S2 der Begrenzerstufen 11 und 12 werden in dem
Multiplikator 13 miteinander multipliziert, so daß an dessen Ausgang
während der einzelnen Takteinheiten der 228-kHz-Abtastfrequenz das
Signal T entweder den Wert +1 oder -1 annimmt.
In einem Kurzzeitintegrator 14 werden diese Werte während einer vorgebba
ren Anzahl von Takten aufsummiert. Nur wenn der Summenwert einen vorgegebe
nen ersten Bezugswert +A über- oder -A unterschreitet, wird zur Phasenrege
lung ein Wert (Phaseninkrement) U2 bzw. -U2 zu einer ersten Addierstufe 16
freigegeben, sofern zuvor ein Vergleicher 15 erkannt hat, daß in der
Takteinheit, in der der Summenwert abgefragt wird, die Amplitude des
Signals X2 größer (oder gleich) ist als der Betrag der Amplitude des
Signals X1.
Das Ausgangssignal der Addierstufe 16 wird in einer Verzögerungsstufe 17
um eine Takteinheit verzögert. Deren Ausgangssignal bildet das
Eingangssignal X2 für die Mischstufe 2.
Das Signal X2 wird zugleich dem bereits erwähnten Vergleicher 15 zugelei
tet.
Zur Amplitudenregelung wird das Signal X2 einer zweiten Addierstufe 18
zugeführt. In dieser Addierstufe 18 wird dem Eingangssignal X2 in jeder
Takteinheit ein vorgegebener kleiner Wert U1 hinzugefügt bzw. abgezogen,
wenn einerseits die Schaltung 20 feststellt, daß die Summe der Quadrate
der Amplituden der Eingangssignale X1 und X2 kleiner als ein voreingestell
ter Bezugswert (1-a) bzw. größer als der Bezugswert (1+a) ist, wobei a
eine wählbare Größe zwischen 0 und 1 ist und andererseits der
Vergleicher 15 das Undtor 21 freigegeben hat.
Der Ausgangswert der Addierstufe 18 wird erneut um eine Takteinheit, d. h.
um 90° in der Phase, verzögert. Das Ausgangssignal dieser Verzögerungs
stufe 19 bildet das zweite Eingangssignal X1 für die Mischstufe 3.
Dieses Signal X1 wird ebenfalls der Vergleichsstufe 15, aber auch ebenso
wie das Eingangssignal X2 der Schaltung 20, zur Bildung der Summe der
Amplitudenquadrate zugeführt.
Außerdem bildet das Signal X1 die zweite Eingangsgröße für die erste
Addierstufe 16.
Demnach wird schrittweise in der Addierstufe 16 das Eingangssignal von
Zeit zu Zeit vergrößert oder verkleinert, solange, bis der Phasenfehler
zwischen Oszillatorausgangssignal und -eingangssignal verschwindet.
Durch diese Regelung vergrößert oder verkleinert sich der Betrag der
Oszillatorausgangssignale X1 und X2. Dieser Amplitudenfehler wird durch
die Schaltung 20 kompensiert.
Beide Regelungen (Phasenregelung und Amplitudenregelung) sind nur aktiv,
wenn die Vergleichsstufe 15 den ausgewählten Regelbereich (X2X1)
erkannt hat.
Die erfindungsgemäße Gesamtschaltung läßt sich auch durch die auf den
folgenden Seiten angegebenen Gleichungen beschreiben.
ARI: α=1+mod sin (2 π I)
mod=Modulationsgrad
I=Bereichs-, Durchsagekennung
RDS: r
Abtastzyklus-Nr: K
mod=Modulationsgrad
I=Bereichs-, Durchsagekennung
RDS: r
Abtastzyklus-Nr: K
Legende
E. Eingangssignal, digitales MPX-Signal eines Rundfunksenders,
Abtastfrequenz 228 kHz.
1 Bandpaß, abgestimmt auf 57 kHz ±2,5 kHz
2, 3, 13 Multiplizierer
4, 5 Tießpässe
6, 7 Digitale Filter
8 Auswerteschaltung für Radiodatensignale
9 Auswerteschaltung für Verkehrsfunkkennungen
11, 12 Begrenzer
14 Kurzzeitintegrator
15 Vergleicher X₂X₁
16, 18 Addierstufen
17, 19 Verzögerungsglieder
20 Summierstufe von X₁²+X₂²
21 Torschaltung
1 Bandpaß, abgestimmt auf 57 kHz ±2,5 kHz
2, 3, 13 Multiplizierer
4, 5 Tießpässe
6, 7 Digitale Filter
8 Auswerteschaltung für Radiodatensignale
9 Auswerteschaltung für Verkehrsfunkkennungen
11, 12 Begrenzer
14 Kurzzeitintegrator
15 Vergleicher X₂X₁
16, 18 Addierstufen
17, 19 Verzögerungsglieder
20 Summierstufe von X₁²+X₂²
21 Torschaltung
Claims (2)
1. Digitaler Oszillator mit einem Detektor für eine Phasendifferenz
zwischen seinem Ausgangssignal und einem digitalen Eingangssignal,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Momentanwert (X₁) des Ausgangssignals in einer ersten
Addierstufe (16) in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Phasendiffe
renz iterativ vergrößert oder verkleinert wird und gleichzeitig ein
früherer, in einem ersten Verzögerungsglied (16) um eine Takteinheit
verzögerter zweiter Momentanwert (X₂) in einer zweiten
Addierstufe (18) iterativ verändert wird, wenn ein Vergleicher (15)
anzeigt, daß der Momentanwert X₂ gleich oder größer als |X₁ | ist und
wenn in einer Summierstufe (20) die Summe der Quadrate von X₁ und X₂
einen vorgegebenen Wert (1+a) bzw. (1-a) über- bzw. unterschreitet,
und daß zur Iteration der veränderte zweite Momentanwert nach Verzöge
rung um eine weitere Takteinheit in einem zweiten
Verzögerungsglied (19) der ersten Addierstufe (16) als erster
Momentanwert (X₁) wieder zugeführt wird.
2. Digitaler Oszillator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Verzögerungsglieder (17, 19) eine Phasenverzögerung von 90°
bewirken und der veränderte zweite Momentanwert der ersten
Addierstufe (16) mit negativen Vorzeichen zugeführt wird.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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