DE4140132C2 - Digitaler Oszillator - Google Patents

Digitaler Oszillator

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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.
Gleichungen
ARI: α=1+mod sin (2 π I)
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

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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