FI59518C - Kopplingsanordning foer demodulation av en frekvensdifferentiell fasmodulerad signalblandning - Google Patents

Description

|*^»·| [Β] (11)ICUULUTUSjULKAISU ςος1β ffiTjB 1 J 1} UTLÄOGNINGSSKRIFT 070 10 C (45) Patentti oiy :ηηοtty 10 03 1031 Patent seddelat T (51) Kv.ik?/iiM.ci.3 H 04- L 27/22 SUOMI —FINLAND (it) taMdlM^-NwinitMiii 3313/71* (22) Hkkamlipilvt — An*6kning*d«g 15 .11

(23) Alkupthr·—Glkixh«t»daf i5.ll.7U

(41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offentHf 2q q5 75

Patentti- J· rekisterihallitus NM*te· i. kuulju.·-*™ „m._ ’ '

Patent· och ragisterstyralsan Ansaksn utiifd och utl^krtfMn pubikend 3u.04.0i (32)(33)(31) ’Vriatty Mue<k«M—a«tSrd prioritM 19-11.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken

Tyskland(DE) P 2357655-8 (71) Siemens Aktiengesellschaft, Berlin/Miinchen, DE; Wittelsbacherplatz 2, D-8OOO Mvinchen 2, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Erich Burger, Unterpfaffenhofen, Saksan Liittotasavalta-Föbundsrepubliken Tyskland(DE) (7U) Berggren Oy Ab ¢51+) Kytkentälaite taajuusdifferentiaalisen vaihemoduloidun signaalisekoituksen demoduloimiseksi - Kopplingsanordning för demodulation av en frekvensdif-ferentiell, fasmodulerad signalblandning

Keksintö kohdistuu kytkentälaitteeseen taajuusdifferentiaalisen vaihemoduloidun signaalisekoituksen demoduloimiseksi, joka muodostuu useasta moduloidusta kantoaallosta ja vastaanottopuolella johdetaan useaan korrelaattoriin, joiden tasajännitteet signaloivat kantoaaltojen vaiheasennot. Korrelaattorien antamista tasajännitteistä johdetaan vaiheasentoa signaloivia binäärisanoja, jotka varastoidaan ajallisesti peräkkäin binäärimuisteihin ja niiden eroista saadaan siirretyt datat.

Taajuusdifferentiaalisella vaihemoduloinnilla siirretään siirrettävät datat kahden taajuuden suhteen vierekkäisen kantoaallon vaihe-eron avulla. Datojen takaisinsaantia varten moduloidusta signaalisekoi-tuksesta mitataan kantoaaltojen vaiheasento korrelaattoreiden avulla. Jos siirretty signaalisekoitus muodostuu n kantoaallosta, on tunnettuihin kytkentälaitteisiin varattu 2n korrelaattoria, n vaihemodulaa-toria ja n-1 analogia-digitaali-muuttajaa, joiden avulla moduloitujen kantoaaltojen vaiheet tulkitaan. Jos esimerkiksi luku n = 16, tarvitaan suhteellisen suuri tekninen laitemäärä 16 vaihemodulaatto- 5951 8 ria ja 15 analogia-digitaali-muuttajaa varten.

Keksinnön tehtävänä on esittää demodulaattori taajuusdifferentiaalisen vaihemoduloidun signaalisekoituksen demoduloimista varten, jolle on ominaista, että se vaatii suhteellisen vähän teknillisiä laitteita.

Keksinnön mukaisesti on alussa mainitun tapaisessa kytkentälaitteessa korrehattcrien ulostulot liitetty aikamultiplekserin sisäänmenoihin, joka ajallisesti peräkkäin yhdistää kulloinkin kahden korr&aattcrin ulostulot aikamultiplekserin kahteen ulostuloon. Tällöin ovat aikamultiplekserin ulosulot yhdistetyt vaihemodulaattoriin, joka riippuen aikamultiplekserin kautta annetuista signaaleista antaa vaihemoduloidun signaalin, jonka nollaläpimenot signaloivat kantoaaltojen vaihe-asennot ja vaihemoduloitu signaali johdetaan vaiheenmukaisesti työskentelevään analogi-digitaalimuuttajaan, joka analogisesti annettujen vaihemoduloitujen signaalien nollaläpimenoista kehittää binääri-sanat, jotka signaloivat kantoaaltojen vaiheet.

Keksinnön mukaiselle kytkentälaitteelle on tunnusomaista pienet tekniset laitemäärät, koska kantoaaltojen lukumäärän ollessa n ja korre-laattorien lukumäärä 2n tarvitaan vain yksi ainoa vaihemodulaattori ja yksi ainoa analogi-digitaalimuuttaja ja aikamultiplekseri on toteutettavissa suhteellisen yksinkertaisella tavalla integroiduilla rakenneosilla.

On käytännöllistä käyttää vaihemodulaattoria, joka muodostuu kahdesta vaiheasteesta, yhdestä yhteenlaskijasta, yhdestä kaistanpäästö-suodattimesta ja yhdestä nollanläpimenodetektorista. Riippuen aikamultiplekserin antamista ..signaaleista päästetään kulloinkin kahdesta vastakkaisnapaisesta vaihemittasignaalista toinen yhteenlaskijaan, joka muodostaa summasignaalin. Summasignaali johdetaan kaistanpäästö-suodattimeen, joka antaa saman jaksokestoisen sinimuotoisen signaalin nollanläpimenodetektorille kuin vaihemoduloitu signaali antaa.

Seuraavassa selitetään keksinnön suoritusesimerkkejä viitaten kuvioihin 1-5, jolloin useassa kuviossa esitetyt samat esineet merkitään samoilla viitemerkeillä.

Niissä esittää: 3 59518

Kuvio 1 järjestelmän datojen siirtämiseksi taäjuusdifferentiaalisella vaihemodulaatiolla.

Kuvio 2 demodulaattorin taajuusdifferentiaalisen vaihemoduloidun signaalisekoituksen demoduloimiseksi.

Kuvio 3 signaaleja, jotka ovat tunnusomaisia aikamultiplekserin toimintatavalle.

Kuvio 4 vaihemodulaattorin suoritusesimerkin ja kuvio 5 signaaleja, joiden avulla demodulaattorin toimintatapa taajuusdifferentiaalisen vaihemoduloidun signaalisekoituksen demoduloimiseksi selitetään.

Kuvion 1 mukaan annetaan datalähteestä DQ datoja lähettimelle S. Lähettimessä synnytetään sinimuotoisia kantoaaltoja, joiden vaiheet muuttuvat modulaatiovälin perusteella ajallisesti. Sinimuotoisten kantoaaltojen taajuudet ovat perustaaj uuden kerrannaisia. Taajuusdifferentiaa-linen vaihemoduloitu signaalisekoitus näistä sinimuotoisista vaihe-moduloiduista kantoaalloista johdetaan vastaanottimeen EM. Esimerkiksi voi vaihemoduloitu signaalisekoitus olla syntynyt 16 kantoaallon modulaatiosta. Demodulaattorille DEM johdetaan vastaanottimen kautta myös vaihemoduloitu signaalisekoitus. Generaattorissa GEN1 kehitetään vastaanottopuolella kantoaallot Tl, T2, T3, T4 ja johdetaan demodulaattoriin DEM. Demodulaattorista annetaan demoduloitu signaali G datapäätelaitteelle DS, esim. kaukokirjoittimelle, data-näyttöpäätteelle tai tietojenkäsittelylaitteelle.

Kuvio 2 esittää seikkaperäisemmin kuviossa 1 kaaviollisesti esitetyn demodulaattorin DEM, muodostuen vaihekiertoasteista Pl, P2, P3, P**, korrelaattoreista Kl, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, aikamultiplekseri-asteesta ZM, vaihemodulaattorista PM, analogi-digitaalimuuttajasta AD, kytkimestä SW, muisteista SP1, SP2, vähennysasteesta SB.

Modulaatiojärjestelmissä, joissa käytetään taajuusdifferentiaalista vaihemodulaa-tiota, informaatio sisältyy, samanaikaisesti siirrettävien moduloituj en kantoaaltojen vaihe-eroihin. Informaation takaisinsaantia varten moduloidusta signaalisekoituksesta A mitataan jokaisen yksittäisen kantoaallon vaihe korrelaattorienK1-K8 avulla. Yksinkertaisempaa esitystä varten oletetaan vain neljä kantoaaltoa T1-T4 ja korre-laattoria K1-K8. Vaiheenkiertoelimet P1-P4 aikaansaavat kulloinkin 90° vaihekiertymän. Korrelaattorien ulostuloista saadut tasajännit- ί 59518 teet ovat samalla tavoin tunnusomaisia kantoaaltojen vaiheille. Esitetyn demodulaattorin DEM tehtävänä on muotoilla korrelaattorien ana-logi-tasajännitteet siten, että modulaattorin ulostulosignaali G ajallisesti peräkkäin signaloi kulloinkin kahden vierekkäisen kantoaallon vaihe-eron.

Aikamultiplekserin ZM muodostaa generaattori GEN2 ja analogiakytkimet SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8.

Kuvio 3 esittää signaalit Hl, H2, H3, H4, jotka kehitetään kuviossa 2 esitetyllä generaattorilla GEN2. Ylhäällä on esitetty kaaviolli-esti kaksi kantoaallon Tl modulaatioväliä tl. Ensimmäinen modulaatio-väli alkaa ajankohdassa t4 ja päättyy ajankohdassa tl2 ja toinen mo-dulaatioväli alkaa ajankohdassa tl2 ja päättyy ajankohdassa tl3. Jokaiselle modulaatiovälille kuuluu yksi vaihe moduloidusta kantoaallosta. Ajan t3 kuluessa vaiheet varastoidaan korrelaattoreihin K1-K8 analogisella tavalla korrelaattoreissa K1-K8 ja signaloidaan niiden ulostulojen kautta annetuilla tasajännitteillä. Aikoina t2 tapahtuu korrelaattcreissa varattujen analogijännitteiden purkaminen. Generaattorissa GEN2 kehitetyt signaalit H1-H4 muodostuvat niistä impulsseista, jotka ajallisesti siirtyneinä esiintyvät ajan t3 murto-osassa. Signaalien H1-H4 1-arvojen aikana tulevat kuviossa 2 esitetyt kytkimet S1-S8 johtaviksi. Tällä tavoin tulevat ajallisesti peräkkäin kahden korrelaattorin ulosmenot vaiheasteiden PHI, vast. PH2 kanssa yhdistetyiksi. Esimerkiksi tulee signaalilla Hl = 1 korrelaattorin K1 ulostulo yhdistetyksi vaiheasteen PH1 sisäänmenoon ja korrelaattorin K2 ulostulo vaiheasteen PH2 sisäänmenoon.

Vaihemodulaattori PM muodostuu generaattorista GEN3, vaiheasteista PHI, PH2, yhteenlaskuasteesta SU, kaistanpäästösuodattimesta BP ja nollanläpimenodetektorista DT. Vaihemodulaattoriin PM johdetaan näin ollen aluksi signaalit B1 ja B2, joiden amplitudit signaloivat moduloitujen kantoaaltojen T1-T4 vaiheasennot ja vaihemodulaattorin PM ulostulon kautta annetaan signaali D, jonka nollaläpimeno signaloi kantoaallon. Signaali D on analogisignaali ja johdetaan analogi-digitaali-muuttajaan, joka riippuen analogisesti annetuista,signaalin D nollanläpimenoista antaa binäärisignaalit El, E2, E3, E4, E5, jotka esittävät vaiheasennot digitaalitavalla.

5 59518

Signaalit E1-E5 johdetaan kuviossa 2 esitetyn kytkimen SW kautta ajallisesti peräkkäin binäärimuisteihin SP1 ja SP2. Erilliset piirretyt kytkimet SW asettuvat tällöin ajanjaksoina t7-t5, tl0-t9 katkoviivoilla esitettyihin asentoihin ja ajanjaksoina t9-t7, tll-tlO yhtenäisin viivoin esitettyihin asentoihin. Muisteilla SP1 ja SP2 varastoidaan näin ollen ajallisesti toisiaan seuraavat binäärisanat ja vaiheet digitaalitavalla varastoituina ja vähennyskytkennällä SB muodostetaan binäärisanojen erotus ja niiden ulostulon kautta annetaan ajallisesti peräkkäin joku 32:sta sanoista G, joiden avulla siirrettävä tieto esitetään.

Kuvio 4 esittää yksityiskohtaisemmin kuviossa 2 kaaviollisesti esitetyn vaihemodulaattorin PM ja analogi-digitaali-muuttajan AD. Vaihe-asteet PHI, vast. PH2 muodostuvat diodeista Dll, D12, vast. D21, D22 transistoreista Til, T12, vast. T21, T22. Yhteenlaskija SU muodostuu vastuksista Rll, R12, R21, R22. Analogi-digitaali-muuttaja AD muodostuu taajuusjakajista FTl, FT2, FT3, FT4, jotka aikaansaavat taa-juusjaon suhteessa 2:1 ja JA-porteista Gl, G2, G3, G4, G5.

Seuraavassa selitetään kuvioissa 2 ja 4 esitettyjen modulaattorien toimintatapa kuviossa 5 esitetyillä signaaleilla. Signaalit Cll, C12, C21, C22 kehitetään generaattorissa GEN3. Signaalit B1 ja B2 esittävät amplitudeillaan kahden kantoaallon vaiheasentoja. Katkoviivoilla esitetyt signaalit Bl, B2, FI, F2, L, M esittävät jännitettä 0 V. Signaalien Bl suhteen on sitä paitsi piirretty jännitteet +0,7 V ja -0,7 V. Verrattuna kuvioon 3 ovat signaalit kuviossa 5 piirretyt suuremmassa aikamittakaavassa. Tämä selviää selvästi kuviossa 5 esitetystä signaalista Hl, joka ajankohdasta t5 ajankohtaan t7 omaa arvon 1. Kyselyaikana tai johdetaan ajankohdasta t5 lähtien ajankohtaan t7 kuviossa 2 esitetyistä korrelaattoreista K1 ja K2 saadut lähtösignaalit signaalien Bl, vast. B2 osina vaiheasteisiin PHI, vast. PH2. Seuraavan kyselyajan ta2 aikana annetaan ajankohdasta t7 ajankohtaan t9 korrelaattorien K3, vast. K4 signaalit signaalien Bl, vast. B2 osina vaiheasteisiin PHI, vast. PH2. Vaiheasteel-la PH1 saadaan signaali Fl, joka kyselyajan tai, vast. ta2 aikana esittää signaalin Cll, vast. C12 amplitudin ja signaalin Bl tuloa. Tällöin lähdetään siitä, että jännite +0,7 V vastaa kerrointa yksi, niin että signaali Fl kyselyaikana tai, vast. ta2 on signaalin Cll, vast, signaalin C12 mukainen. Tällöin toimii vaiheaste PH1 6 59518 kuten kytkin, joka molempien konplementääristen transistorien Tll ja T12 avulla ja riippuen signaalin B1 napaisuudesta päästät! joko signaalin Cll tai signaalin Cl2 lävitse. Vaiheaste PH2 on samalla tavoin rakennettu ja esitetyssä tapauksessa signaalin B2 negatiivisella napaisuudella signaali C22 kytketään läpi ja annetaan signaalina F2. Koska signaalien Cll ja C21, vast. C12 ja C22 välillä on 90° vaihe-ero, ovat signaalien F1 ja F2 impulssisivut kulloisenkin kyselyäjän tai, vast. ta2 aikana myös 90° vaiheen suhteen siirtyneet. Molemmat signaalit F1 ja F2 lasketaan yhteen yhteenlaskijassa SU, niin että saadaan signaali L.

Kaistanpäästösuodattimen BP tehtävänä on tukahduttaa signaalin L harmooniset yliaallot. Kaistanpäästösuodattimen BP läpäisyalue on valittu siten, että yksi taajuus läpäisee, nimittäin se, joka on sama kuin signaalin L impulssitoistotaajuus. Tällä tavoin saadaan signaali M, jolla on sama jaksonpituus p kuin signaalilla L. Nollanläpäisydetektori DT antaa signaalin D, joka on ominainen signaalin M nollanläpimenolle.

Analogi-digitaali-muuttaja AD saa sisääntulona analogisignaalin D, jonka nollaläpimenot analogisesti ovat tunnusomaisia kantoaaltojen vaiheille. Signaalista N1 saadaan taajuusjakajan FT1-FT4 avulla signaalit N2, N3, N4, N5, jotka kyselyaikojen tai, vast. ta2 kestäessä joka hetkellä esittävät yhden 32:sta mahdollisesta sanasta, joissa kussakin on viisi bittiä. Kaksi toisiaan seuraavaa sanaa vastaavat vaiheita, jotka eroavat toisistaan 360/32 = 11,25°. Signaalilla D ja porteilla G1-G5 valitaan yksi näistä sanoista ja tunnistetaan rinnakkain annetulla signaalilla E1-E5. Esimerkiksi ovat ajankohtina t6, vast. t8 portit G3 ja G5, vast. G3j G4 ja G5 avattuina, niin että sanat E1E2E3E4E5 = 00101, vast. E1E2E3E4E5 = 00111 annetaan, jotka ovat tunnusomaista kahdelle määrätylle vaiheelle. 1 t

Claims (6)

7 5951 8

1. Kytkentälaite taajuusdifferentiaalinen vaihemoduloidun signaali-sekoituksen demoduloimiseksi, joka muodostuu useammasta moduloidusta kantoaallosta ja joka johdetaan vastaanottopuolella usealle korre-laattorille, joiden tasajännitteet signaloivat kantoaaltojen vaihe-asennot, jolloin tasajännitteistä johdetaan vaiheita signaloivia binäärisanoja, jotka varastoidaan ajallisesti peräkkäin binäärimuis-teihin ja joiden eroista siirretyt datat saadaan, tunnettu siitä, että korrelaattoreiden (K1-K8) ulostulot on liitetty aikamul-tiplekserin (ZM) sisäänmenoihin, joka ajallisesti peräkkäin yhdistää kulloinkin kahden korrelaattorin (K1/K2, K3/K4, K5/K6, K7/K8) ulostulot aikamultiplekserin (ZM) kahteen ulostuloon, että aikamultiplek-serin ulostulot on yhdistetty vaihemodulaattoriin CPM), joka riippuen aikamultiplekserin ulostulojen kautta annetuista signaaleista (Bl, B2) antaa vaihemoduloidun signaalin (M), jonka nollaläpimenot signaloivat kantoaaltojen vaiheet ja että vaihemoduloitu signaali (M) viedään vaiheenmukaisesti työskentelevään analogi-digitaali-muuttajaan (AD), joka vaihemoduloidun signaalin (M) analogisesti annettujen nollaläpimenojen perusteella kehittää binäärisanat (E1E2E3E4E5), jotka signaloivat kantoaaltojen (Tl, T2, T3, TiJ) vaiheet (kuvio 2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että korrelaattorien (K1-K8) tasajännitteet varastoidaan ennen seuraavaa modulaatioväliä (tl) vastaaviin analogimuisteihin edeltäpäin määrätyn varastoimisajan (t3) kuluessa ja tämän jälkeen seu-raavan modulaatiovälin (tl) alkaessa poistetaan varastoidut arvot ja että varastoimisajan (13) murto-osan kuluessa aikamultiplekserin (ZM) avulla on ajallisesti peräkkäin kulloinkin kahden korrelaation (K1-K8) ulostulot kytkettynä aikamultiplekserin ulostuloihin (kuviot 2, 3).

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että jokaiselle kantoaallolle (Tl, vast. T2, vast. T3, vast. T4) kulloinkin kuuluu kaksi korrelaattoria (K1/K2, vast. K3/K4, vast. K5/K6, vast. K7/K8) ja kulloinkin kaksi analogi-kytkintä (S1/S2, vast. S3/S^, vast. S5/S6, vast. S7/S8), että korrelaattorien (K1-K8) ulostulot on liitetty kulloinkin vastaavien analogikytkimien (S1-S8) sisäänmenoihin, että on varattu generaattori (GEN2), joka kehittää ohjausimpulsseja (Hl-H1!), jotka esiip- , tyvät ajallisesti peräkkäin varastoajan (13) murto-osan kuluessa 8 5951 8 ja jotka johdetaan kulloinkin kahteen analogimuistiin (S1-S8) ja jotka aikaansaavat johtavan yhteyden ko. analogikytkimen sisään-menon ja ulostulon välillä (kuviot 2, 3).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että vaihemodulaattori (PM) muodostuu kahdesta vaiheastees-ta (PHI, PH2), yhdestä yhteenlaskijasta (SU), yhdestä kaistanpäästö-suodattimesta (BP) ja yhdestä nollanläpimenodetektorista (DT), että on varattu toinen generaattori (GEN3), joka kehittää vaihemittaus-impulsseja (Cll, C12, C21, C22), jotka ovat vaiheen suhteen 90° toisistaan siirtyneitä ja jotka riippuen aikamultiplekserin ulostuloista saaduista signaaleista (Bl, vast. B2) joko päästetään vaiheas-teiden (PHI, vast. PH2) lävitse tai estetään, että vaiheasteiden (PHI, vast. PH2) antamat signaalit (FI, vast. F2) johdetaan yhteen-laskijaan (SU), joka antaa summasignaalin (L), joka on yhtä suuri kuin sisääntuotujen signaalien summa, että yhteenlaskijasta annettu summasignaali (L) viedään kaistanpäästösuodattimeen (BP), joka antaa nollanläpimenodetektorille (DT) sinimuotoisen signaalin (M), jonka jakson kesto on yhtä suuri kuin summasignaalin (L) jakson kesto (p) ja että nollanläpimenodetektorin (DT) ulostulosta saadaan vaihemoduloitu signaali (D) (kuviot 4, 5).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että vaiheasteet (PHI, vast. PH2) muodostuvat kulloinkin kahdesta komplementäärisestä transistorista (Til, T12, vast. T21, T22) ja kulloinkin kahdesta diodista (Dll, D12, vast. D21, D22), että komplementääristen transistorien kollektorit ovat kulloinkin yhdistetyt toisiinsa ja liitetyt aikamultiplekserin (ZM) ulosmenoihin, että komplementääristen transistorien emitterit kulloinkin ovat liitetyt yhteenlaskijan (SU) sisäänmenoihin ja että transistorien kan-taelektrodit ovat yhdistetyt kulloinkin yhden diodin kautta toiseen generaattoriin (GEN3) ja että näiden diodien kautta saadaan vaihe-mittaussignaalit (Cll, C12, C21, C22) (kuvio 4).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että vaihemittaussignaalien (Cll, C12, C21, C22) jakson kesto on yhtä pitkä kuin ohjausimpulssien (H1-H4) kesto (kuvio 5). 9 59518