DE69827200T2

DE69827200T2 - FSK-Modulator mit Phasenregelschleife

Info

Publication number: DE69827200T2
Application number: DE69827200T
Authority: DE
Inventors: Kim Bech-Andersen
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: EP0889619A1; EP0889619B1; US6236689B1; DE69827200D1; JPH1188451A; JP3936073B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Modulation mit Frequenzumtastung mit einem Eingang für die Frequenzumtastung und einer Verriegelungsschaltung mit Phasenregelung, insbesondere bestehend aus:

– einem Referenzoszillator,
– einem in der Frequenz regelbaren Oszillator, ausgestattet mit einem Frequenzsteuereingang,
– einem Phasendetektor für den Vergleich in Phase der Ausgangssignale des besagten regelbaren Oszillators mit denen des Ausgangs des Bezugsoszillators,
– einer Ausgangsschaltung,
– einer direkten Verbindung zwischen dem besagten Eingang für die Frequenzumtastung und dem Frequenzsteuereingang.

Diese Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät wie ein Funktelefongerät, das solch eine Vorrichtung aufweist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für Frequenzmodulation mit Modulationssignalen; einen Oszillator, der mit einer Spannungsfrequenzsteuerung ausgestattet ist, und der mit einer Phasenauswahlschleife ergänzt ist, wobei bei diesem Verfahren man die Modulationssignale direkt an den Frequenzsteuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators führt.
Das Problem, das sich bei solch einer Vorrichtung stellt, ist die schwierige Frequenzmodulation des Trägersignals aufgrund der Tatsache, dass die Verriegelungsschleife sich allen Frequenzvariationen widersetzt.
Diese Art der Modulation ist für Mobilfunkgeräte als Teil des einer geltenden Normen vom Typ NAMPS entsprechenden Netzes insbesondere auf dem Gebiet der Vereinigten Staaten von Amerika vorgegeben. Diese Modulation ist für die Übertragung von Signalisierungsinformationen für das Netzwerk bestimmt.
Es ist aus den amerikanischen Dokumenten 5 157 358 und 4 538 136 bekannt, die Modulationssignale einer am Ausgang der Fehlermessschaltung befindliche Ausgleichsschaltung zuzuführen. Allerdings wird diese Maßnahme als für die in Betracht gezogene Anwendung unzureichend befunden. Aus dem deutschen Dokument DE 44 10 7213 ist die direkte Zuführung der Modulationssignale an den in der Frequenz regelbaren Oszillator bekannt. Doch auch diese Maßnahme reicht aufgrund der Tatsache noch nicht aus, dass nichts sich dem Schleifeneffekt entgegensetzt, der dem Effekt dieses Modulationssignals entgegenwirken wird.
Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung der in der Einleitung erwähnten Art vor, die sich gut für einen Frequenzwechsel des Trägersignals eignet, um eine Information zu übertragen.
Daher ist eine Vorrichtung der in der Einleitung erwähnten Art dafür bemerkenswert, dass die Ausgleichsschaltung vorgesehen ist, um zumindest die Phasenregelung während den Frequenzumtastungsperioden zu mindern.
Die Erfindung schlägt ein dafür bemerkenswertes Verfahren vor, dass man die Modulationssignale einer Ausgleichsschaltung zuführt, welche die Phasenregelung während den Frequenzumtastungsperioden mindert.
Die Idee der Erfindung beruht auf der Tatsache, dass man die zu bewirkende Frequenzmodulation als eine Störung der Frequenz des Oszillators betrachtet und man einen Ausgleich vorsieht, um sich dieser Störung zumindest teilweise zu entledigen oder ihr entgegenzuwirken, um den Verriegelungseffekt der Schleife zu vermeiden.
Die folgende Beschreibung wird hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen als nicht erschöpfendes Beispiel gut verständlich machen, wie die Erfindung verwirklicht werden kann.
1 zeigt eine der Erfindung entsprechende Vorrichtung.
2 zeigt einen Kurvenverlauf einer Phasenverriegelungsschaltung.
1 zeigt schematisch ein elektronisches Gerät, und genauer ein Mobilfunktelefon zur Verwendung in einem Zellularnetz wie von den vorgenannten Normen NAMPS definiert. Dieses Gerät enthält ein Funkübertragungsteil 10, mit dem die Wellen über eine Antenne 12 gesendet und empfangen werden. Dieses Funkteil 10 wird von den Ausgangssignalen eines in der Frequenz regelbaren Oszillators 15 gesteuert, bekannt unter dem Namen VCO. Dieser Oszillator wird von einer Regelschleife, die folgende Elemente enthält, in der Phase geregelt:

– einen Frequenzteiler 17 zum Teilen der Frequenz der Ausgangssignale des Oszillators durch einen Divisionswert N, der unter Berücksichtigung der Anwendungsbedürfnisse variiert,
– einen Referenzoszillator 19, den üblichen Technologien zufolge aus einem Quarz gebildet,
– einen Phasendetektor 21, dessen Ausgangssignale über einen Schleifenfilter 23 an die Frequenzsteuerung des regelbaren Oszillators geleitet werden. Dieser Schleifenfilter wird einerseits aus einem Kondensator C1 gebildet, der parallel zum Ausgang des Phasendetektors 21 angeordnet ist, und andererseits aus einer Schaltung, die ebenfalls parallel zum Ausgang des Phasendetektors angeordnet ist und in Serie einen Widerstand R2 und einen Kondensator C2 aufweist.

Um Daten mit geringerer Leistung senden zu können muss die Frequenz des Oszillators 15 geändert werden, z. B. für die Übertragung von digitalen Signalen wird diese Frequenz einer Größe von 700 Hz bei einem Ruhewert der Größe von 900 MHz auf einen Takt von ca. 100 Hz umgewandelt werden. Diese Modulationssignale kommen aus einer Modulationsquelle 28, die ihre Signale der Modulations-Eingangsklemme 30 zuführt. Diese Signale werden über einen Signaladdierer 32 der Frequenzsteuerung des Oszillators 15 zugeführt.
Auf 2 wurde der Kurvenverlauf solch einer Phasenverriegelungsschleife dargestellt. Die Ordinate zeigt die Leistung A der Schleife und die Abszisse die betrachtete Frequenz f. Anhand dieser Kurve stellt man fest, dass die Leistung bei niedrigen Frequenzen höher ist und dass die Schleife sich dem Frequenzwechsel dieses Oszillators 15 widersetzen wird.
Um diesen Frequenzwechsel dennoch zu ermöglichen wurde der Erfindung zufolge eine Ausgleichsschaltung 35 vorgesehen.
Diese Schaltung 35 wird aus einer Integratorschaltung mit Umkehreffekt gebildet. Dieser Integrator wird aus einem Verstärker 41 heraus gebildet. Diesem Verstärker hat man zwischen seinem Ausgang und seinem Umkehreingang eine Gegenreaktion hinzugefügt, die aus einem in Serie geschalteten Widerstand R3 und C3 gebildet wird. Diese Gegenreaktion wird von einem Widerstand R4 in Serie mit einem Kondensator C4 für den Erhalt der Modulation ergänzt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist über einen Widerstand R5 in Serie mit einem Kondensator C5 mit dem Ausgang des Phasendetektors 21 verbunden. Die Kondensatoren C4 und C5 sind Kondensatoren eines relativ hohen Wertes und dienen unter anderem der Entkopplung. Der Wert von R5 ist relativ hoch und ist für die Integratorfunktion der Schaltung 35 nicht störend.
Wenn man somit eine solche Modulation an Klemme 30 anwendet, wird sie zuerst an Oszillator 15 angewendet. Dieser wird folglich zum Abweichen neigen, was die Schleife korrigieren wird, indem sie ein Korrektursignal abgibt, dessen Form vom Integral des Störsignals gegeben wird, welches die Modulation bildet.
Dank der Erfindung wird die Schaltung 35 eine antagonistische Spannung bilden, die sich der von der Schleife gemachten Korrektur widersetzen wird. Wegen dieser Tatsache erreicht man, dass die Frequenz des Oszillators sich ändert, da der Störeffekt auf gewisse Weise zunichte gemacht wurde. Selbstverständlich hängt die Übertragungsfunktion der Schaltung 35 von den Charakteristika der Redaktionsfunktion der Phasenverriegelungschleife ab.
Man bemerkte, dass der Kondensator C5 eine zu lange Verlängerungen der Effekte der Ausgleichsschaltung vermeidet und dass der Widerstand R4 die Nebeneinanderstellung der Signale an den Ausgängen der Phasendetektoren 21 und der Schaltung 35 ohne negative Effekte ermöglicht.
Außerdem wurde, da sich der Phasendetektor wie eine Stromquelle verhält, mit dem Kondensator C1 eine Integrationsfunktion geschaffen.
Der von Schaltung 35 gebildete Integrator ist optimiert, um bei den gewünschten niedrigen Frequenzen maximale Kompensation zu erhalten. Somit sind die in das Lautspektrum eingebrachten Effekte, welches die eigentlichen Sprachsignale enthält, so gering, dass die mit der Erfindung ergriffenen Maßnahmen das Lautspektrum in keiner Weise beeinträchtigen.

Claims

Vorrichtung zur Modulation mit Frequenzumtastung mit einem Eingang für die Frequenzumtastung (30) und einer Verriegelungsschaltung mit Phasenregelung, insbesondere bestehend aus: – einem Referenzoszillator (19), – einem in der Frequenz regelbaren Oszillator (15), ausgestattet mit einem Frequenzsteuereingang (32), – einem Phasendetektor (21) für den Vergleich in Phase der Ausgangssignale des besagten regelbaren Oszillators mit denen des Ausgangs des Bezugsoszillatos, – einer Ausgangsschaltung (35) – einer direkten Verbindung zwischen dem besagten Eingang für die Frequenzumtastung (30) und dem Frequenzsteuereingang (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschaltung zumindest vorgesehen ist, um die Phasenregelung während den Frequenzumtastungsperioden zu mindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschaltung aus einem Integrator (41; C3; R3) gebildet wird, um die dem besagten Oszillator zugeführte Modulationsstörung zu kompensieren.
Mobilfunktelefon mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2.
Verfahren zur Frequenzmodulation eines Oszillators (15) mit Modulationssignalen, der mit einer Spannungsfrequenzsteuerung ausgerüstet und mit einer Phasenverriegelungsschleife ausgestattet ist, wobei man nach diesem Verfahren die Modulationssignale direkt an den Frequenzsteuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators führt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Modulationssignale einer Ausgleichsschaltung (35) zuführt, welche die Phasenregelung während den Frequenzumtastungsperioden mindert.