Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Phasenregelschleife (nachstehend als PLL-Schaltung bezeichnet) und
insbesondere eine PLL-Schaltung mit einer verbesserten
Eingangssignalrauschkennlinie.
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Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen PLL-
Schaltung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Phasenvergleicher, 2 einen spannungsgesteuerten Oszillator
und 3 einen Tiefpaßfilter.
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Bei der herkömmlichen PLL-Schaltung mit diesem Aufbau
wird ein Eingangssignal S1 durch den Phasenvergleicher 1 mit
einem Ausgangssignal S4 des spannungsgesteuerten Oszillators
2 verglichen. Ein Ausgangssignal S2 wird als
Vergleichsergebnis dieser Signale einem Tiefpaßfilter 3 zugeführt und
der spannungsgesteuerte Oszillator 2 wird durch ein durch
den Filter 3 gefiltertes Ausgangssignal S3 gesteuert.
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Bei der derart aufgebauten herkömmlichen PLL-Schaltung
wird ein Rauschsignaldurchlaßbereich (Rauschbandbreite) so
weit wie möglich verengt, um eine gute
Ausgangssignalrauschkennlinie zu erhalten.
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Bei der herkömmlichen PLL-Schaltung ist in der
Synchronisierungskennlinie der PLL-Schaltung jedoch aufgrund eines
für eine Frequenzmodulation charakteristischen
niederfrequenten Eingangssignalrauschanteils eine Hysterese
vorhanden. Daher wird die Eingangssignalrauschkennlinie
verschlechtert. D.h., weil aufgrund einer Änderung des Betrags
der Frequenzverschiebung im Niederfrequenzmodulationsbereich
der Frequenzmodulation eine Hysterese vorhanden ist, wird
die Eingangssignalrauschkennlinie verschlechtert.
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In der Beschreibung der am 30. September 1975
veröffentlichten US-A-3909735 wurde eine
Phasenregelschleifenschaltung mit einer variablen Impedanz vorgeschlagen, durch
die die Steuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators
gleichmäßig von einem breiten Schleifenfilter zu einem
schmalen Schleifenfilter geschaltet wird.
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In der Beschreibung der am 14. Januar 1987 unter der
Nummer 208328 veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung Nr.
86109467.0 wurde eine Takt-Rückkopplungsverstärkerschaltung
vorgeschlagen, in der eine Phasenstufe eines
Phasendiskriminators erfaßt wird, um zwischen einem Ausgang des
Diskriminators und eines Niederfrequenz-Schmalbandfilters
umzuschalten.
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Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine PLL-Schaltung mit einer verbesserten
Eingangssignalrauschkennlinie bereitzustellen.
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Die Erfindung wird durch die nachstehende Beschreibung
und die Zeichnungen anhand eines Beispiels erläutert; es
zeigen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen
PLL-Schaltung;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform.
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Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In den Figuren 1 und 2 bezeichen
gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile. Bezugszeichen 4
bezeichnet eine
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung, 5 eine erste Schaltsteuerungsschaltung, 6 eine erste
Schaltschaltung und 7 eine zweite Schaltschaltung. Die erste
Schaltsteuerungsschaltung 5 gibt ein Rechteckimpulssignal
mit einem Tastverhältnis von 50% aus. Die erste
Schaltschaltung 6 schaltet in Antwort auf ein von der ersten
Schaltsteuerungsschaltung 5 zugeführtes, sich kontinuierlich und
periodisch änderndes Impulssignal zwischen Eingängen um.
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Bei dieser Ausführungsform der PLL-Schaltung wird eine
Phase eines für eine Frequenzmodulation charakteristischen
Eingangsrauschsignals S1 (nachstehend als
FM-Modulationssignal bezeichnet) durch einen Phasenvergleicher 1 mit der
Phase eines Ausgangssignals S4 von einen
spannungsgesteuerten Oszillator 2 verglichen. Ein Ausgangssignal S2 mit einer
Hochfrequenzsignalkomponente wird durch einen Tiefpaßfilter
3 gefiltert, um eine Niederfrequenzsignalkomponente S5 zu
erhalten. Durch die erste Schaltschaltung 6, die durch die
erste Schaltsteuerungsschaltung 5 gesteuert wird, um eine
kontinuierliche Steuerung auf der Basis eines gegebenen
Synchronisationszustands auszuführen, wird zwischen der
Niederfrequenzsignalkomponente S5 und dem Ausgangssignal S2
umgeschaltet, wobei ein Ausgangssignal S7 ausgegeben wird. Die
Schaltperiode beträgt in diesem Fall etwa 0.125 Hz, wenn die
Modulationsfrequenz eines FM-Modulationssignals
beispielsweise 450 Hz beträgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf diese Werte begrenzt.
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Durch die zweite Schaltschaltung 7, die durch ein
zweites Schaltschaltungssteuerungssignal S8 von der Eingangs-
/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 gesteuert wird, wird
zwischen dem Ausgangssignal S7 von der ersten
Schaltschaltung 6 und der Niederfrequenzsignalkomponente S5 vom
Tiefpaßfilter 3 umgeschaltet, wobei ein Steuerungssignal S3
für den spannungsgesteuerten Oszillator ausgegeben wird. Der
spannungsgesteuerte Oszillator 2 wird durch das
Steuerungssignal S3 für den spannungsgesteuerten Oszillator gesteuert.
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Wenn das Ausgangssignal S4 des spannungsgesteuerten
Oszillators bezüglich des FM-Modulationssignals S1 synchron
ist, schaltet die
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 einen beweglichen Kontakt 7a der zweiten
Schaltschaltung 7 auf die Seite eines festen Kontaktes 7b, so daß
die Niederfrequenzsignalkomponente S5 vom Tiefpaßfilter 3
als das Steuerungssignal S3 für den spannungsgesteuerten
Oszillator ausgegeben wird.
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Wenn das Ausgangssignal S4 des spannungsgesteuerten
Oszillators bezüglich des FM-Modulationssignals S1 asynchron
ist, überwacht die
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 die Modulationsfrequenzkomponente des
FM-Modulationssignals
S1 und führt die nachfolgende Funktion
entsprechend der Modulationsfrequenzkomponente aus.
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D.h., in einem Frequenzbereich, in dem eine Hysterese
vorhanden ist, führt die Überwachungsschaltung 4 die
Steuerung derart aus, daß der bewegliche Kontakt 7a der zweiten
Schaltschaltung 7 auf die Seite des festen Kontaktes 7c
umgeschaltet wird, so daß von der zweiten Schaltschaltung 7
das Ausgangssignal S7 von der ersten Schaltschaltung 6
ausgegeben wird. In einem Frequenzbereich, in dem eine
Hysterese vorhanden ist, gibt die erste Schaltschaltung 6
unter der Steuerung durch die erste Schaltsteuerungsschaltung
5 selektiv die Niederfrequenzsignalkomponente 6 des
Phasenvergleicherausgangssignals S2 und das
Phasenvergleicherausgangssignal S2 mit der Hochfrequenzsignalkomponente
für vorgegebene Perioden aus. Wenn die erste Schaltschaltung
6 so geschaltet ist, daß sie die
Niederfrequenzsignalkomponente S5 des Phasenvergleicherausgangssignals S2 ausgibt,
folgt das Ausgangssignal S4 des spannungsgesteuerten
Oszillators dem FM-Modulationssignal S1 entsprechend der
Frequenzkennlinie der PLL-Schaltung, wodurch die Hysterese
beseitigt wird.
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In einem Bereich, in dem keine Hysterese vorhanden ist,
wird die zweite Schaltschaltung 7 durch die
Überwachungsschaltung 4 so gesteuert, daß sie die
Niederfrequenzkomponente S5 ausgibt, ohne daß diese die erste
Schaltungsschaltung 6 durchläuft.
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Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen
Ausführungsform. In Fig. 3 und in Fig. 2 bezeichnen die gleichen
Bezugszeichen die gleichen Teile. Das Bezugszeichen 8
bezeichnet eine Schaltschaltung, 9 eine
Schaltsteuerungsschaltung und 10 eine Schaltimpulserzeugungseinrichtung. Die
Schaltimpulserzeugungseinrichtung 10 erzeugt ein
periodisches und kontinuierliches Impulssignal mit einem
Tastverhältnis von 50%, um die Schaltschaltung 9 zu steuern. Die
Schaltperiode beträgt in diesem Fall etwa 0.125 Hz, wenn die
Modulationsfrequenz eines FM-Modulationssignals
beispielsweise
450 Hz beträgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf diese Werte begrenzt.
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Bei dieser Ausführungsform schaltet die einzelne
Schaltschaltung 8 zwischen einem Ausgangssignal S2 von einem
Phasenvergleicher 1 und dessen
Niederfrequenzsignalkomponente S5 um, um ein Steuerungssignal S3 für den
spannungsgesteuerten Oszillator aus zugeben. Die
Schaltschaltung 8 wird durch ein Schaltschaltungssteuerungssignal S11
von der Schaltsteuerungsschaltung 9 geschaltet, die durch
ein Steuerungssignal S9 von einer
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 und ein Schaltimpulssignal S10
von der Schaltimpulserzeugungseinrichtung 10 gesteuert wird.
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Wenn ein FM-Modulationssignal S1 bezüglich eines
Ausgangssignals S4 des spannungsgesteuerten Oszillators
synchron ist, führt die
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 das synchrone Steuerungssignal S9 der
Schaltsteuerungsschaltung 9 zu und die
Schaltsteuerungsschaltung 9 steuert die Schaltschaltung 8, damit diese die
Niederfrequenzsignalkomponente S5 des
Phasenvergleicherausgangssignals S2 als das Steuerungssignal S3 für den
spannungsgesteuerten Oszillator ausgibt.
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Wenn das FM-Modulationssignal S1 bezüglich des
Ausgangssignals S4 des spannungsgesteuerten Oszillators
asynchron ist, überwacht die
Eingangs-/Ausgangssignalüberwachungsschaltung 4 die Modulationsfrequenzkomponente des
FM-Modulationssignals S1 und führt das Steuerungssignal S9
basierend auf den Modulationsfrequenzkomponentendaten der
Schaltsteuerungsschaltung 9 zu. In einem Bereich, in dem
eine Hysterese vorhanden ist, steuert die
Schaltsteuerungsschaltung 9 die Schaltschaltung 8 kontinuierlich, um
zwischen dem Phasenvergleicherausgangssignal S2 und dessen
Niederfrequenzkomponente S5 unter der Steuerung durch das
Schaltimpulssignal S10 umzuschalten, das eine vorgegebene
Periode aufweist und durch die
Schaltimpulserzeugungseinrichtung 10 erzeugt wird.
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In einem Bereich, in dem keine Hysterese vorhanden ist,
steuert die Schaltsteuerungsschaltung 9 die Schaltschaltung
8 so, daß diese die Niederfrequenzsignalkomponente S5 des
Phasenvergleicherausgangssignals S2 ausgibt.
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Wie vorstehend beschrieben, wird zwischen der
Niederfrequenzsignalkomponente des
Phasenvergleicherausgangssignals und dem Phasenvergleicherausgangssignal mit der
Hochfrequenzkomponente für vorgegebene Perioden
kontinuierlich umgeschaltet, um den spannungsgesteuerten Oszillator zu
steuern, wodurch eine PLL-Schaltung erhalten wird, durch die
eine in der Synchronisationskennlinie der PLL-Schaltung
aufgrund eines für eine FM-Modulation charakteristischen
Eingangssignalrauschanteils vorhandene Hysterese beseitigt
werden kann und eine Beeinträchtigung der
Eingangssignalrauschkennlinie verhindert werden kann.