NL7903099A

NL7903099A - Inrichting voor kloksignaalopwekking.

Info

Publication number: NL7903099A
Application number: NL7903099A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1980-10-22
Also published as: DE3015218C2; JPS6035859B2; GB2048017B; GB2048017A; DE3015218A1; FR2454729A1; JPS55141848A; US4313088A; CA1152607A; FR2454729B1

Description

** * Μ PEN ph2Ó N.V. Philips * Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting voor kloksignaalopwekking.

A. Achtergrond van de uitvinding.

A(i). Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting 5 voor het afleiden van een kloksignaal uit een in basisband gelegen ontvangen datasignaal, bevattende een nuldoor-gangdetector met een daarop aangesloten frequentie-selec-tieve inrichting, waaraan het kloksignaal wordt ontleend.

10 A(z). Beschrijving van de stand van de techniek.

Een algemeen bekende methode voor het overdragen van tweewaardige datasymbolen zonder gebruikmaking van gelijkstroom en met voldoende klokinformatie is bi-phase modulatie, met als draaggolffrequentie de bitfrequentie. Bij 15 deze methode is er midden in ieder symboolinterval een sig- naalovergang welke de klokinformatie bevat (Fig. 2). Andere, door de data bepaalde signaalovergangen treden op tussen de symboolintervallen. De signaalovergangen kunnen worden gedetecteerd door een nuldoorgangdetector en worden 20 toegevoerd aan een phasevergrendelde lus, welke wordt ge synchroniseerd op tweemaal de bitfrequentie. Door een twee-deler wordt hieruit een signaal met de bitfrequentie afgeleid.

Bij een andere bekende methode voor klokopwekking 25 wordt het datasignaal op niet-lineaire wijze voorbewerkt en daarna wordt uit het voorbewerkte datasignaal door filtering een signaal met de bitfrequentie afgeleid. Deze methode welke veelal wordt toegepast als het ontvangen data- 7903095 - 2 • Λ ΡΗΝ 9k26_______________________________________......___________________________________________________________ 0 signaal zelf geen met de bitfrequentie gekoppelde frequentiecomponenten bevat, vergt een middeling van de phase-fluctuaties over langere tijd.

Bij sommige methoden van codering van datasymbo-5 len voor het verkrijgen van een bepaald spectrum, treden storende signaalovergangen op, welke geen betrouwbare klok-informatie leveren. Deze ongewenste signaalovergangen kunnen door sleutelimpulsen gemaskeerd worden, wanneer ze op tijdstippen optreden welke duidelijk te onderscheiden zijn 10 van de gewenste signaalovergangen. In de praktijk is dit laatste, in het bijzonder bij transmissie over kabels, niet altijd het geval.

B. Samenvatting van de uitvinding.

15 De uitvinding beoogt storende signaalovergangen te onderdrukken en daardoor de gewenste signaalovergangen te bevoordelen. Hierdoor treedt een verhoging op van de verhouding tussen de gewenste betrouwbare klokinformatie en de onbetrouwbare klokinformatie, welke door de storende 20 signaalovergangen wordt overgedragen. Deze verhouding kan worden beschouwd als een soort signaal-ruisverhouding voor de klokopwekking. De normale ruis welke afkomstig is van de transmissieweg speelt als gevolg van de smalle frequentie-band van het klokopwekkingskanaal een veel kleinere rol.

25 Door de verhoogde kloksignaal-ruisverhouding kunnen snelle inregeltijden worden gerealiseerd.

De inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat tussen de ingang voor het ontvangen datasignaal en de nuldoorgangdetector middelen aanwezig zijn voor 30 het omzetten van het spectrum van het ontvangen datasig naal in het spectrum van een bi-phase gemoduleerd signaal met als draaggolffrequentie de bitfrequentie, en een draag-golf welke in-phase is met het datasignaal.

35 C_._Korte beschrijving van de figuren.

7903099 * « 3 ΡΗΝ 9^26________________________________________________________________ ___________________________ _ ......

€

Pig. 1 toont de codering van de datasymbolen volgens de "krukas"-code.

Fig. 2 illustreert de bi-phasemodulatie golfvor- men.

5 Fig. 3 is het blokschema van een ontvanger welke is voorzien van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 4a-d toont enkele oogpatronen.

Fig. 5 toont enkele filterkarakteristieken van het ontvangfilter van de ontvanger volgens fig. 3· 10 Fig. 6 is het blokschema van een tweede ontvan ger welke is voorzien van een inrichting volgens de uitvinding .

Fig. 7 toont de codering van de datasymbolen volgens de "tophat"-code.

15 Fig. 8 is het blokschema van een derde ontvanger welke is voorzien van een inrichting volgens de uitvinding.

In Fig. 1 zijn twee golfvormen weergegeven voor het overdragen van de datasymbolen "1” en ”0" in synchrone symbooltijdintervallen van T sec. Vanwege de typische golf-20 vormen wordt deze wijze van codering de "krukas"-code ge noemd.

Een netwerk welke een impulsresponsie heeft overeenkomende met de golfvormen van Fig. 1 heeft een overdrachtsfunctie welke, afgezien van een constante reële fac-25 tor, wordt gegeven door de uitdrukking: j sin (~) * sin ~s~ (1)

wT

8 30 Een optimale ontvanger voor signalen welke vol gens de "krukas"-code gecodeerd zijn is weergegeven in Fig. 3· Deze bevat een laagdoorlaatfilter 1, een bemonster-schakelaar 2 en een polariteitsdetector 3 in cascade. Het laagdoorlaatfilter heeft een grensfrequentie van tweemaal 35 de bitfrequentie 2/T Hz en een sinusvormig verloop van de 7903099 # *» - 4 - PHN 9k26_________________________________________________________________________________________________ « filterkarakteristiek. De overdrachtsfunctie van het optimale filter wordt gegeven door de uitdrukking: j sin (η^) (z) 5 Het signaalspectrum aan de uitgang van ontvang- filter 1 bij ontvangst van signalen welke volgens de ’’krukas’’-code zijn gecodeerd, wordt gegeven door de uitdrukking : · 2 /wT\ . wT /_\ 10 sin (-jj-; x sm (3)

wT

8

De tweede term, welke wordt veroorzaakt door de breedte van de bij de overdracht gebruikte impulsen, heeft 15 in het interval van 0 Hz tot 2/T Hz weinig invloed en kan in dit interval bij benadering gelijk aan 1 worden gesteld.

Het signaalspectrum aan de uitgang van het ont-vangfilter 1 wordt dan bij benadering gegeven door de uitdrukking : 20 sin2 (ψ) (4)

Opgemerkt wordt dat eenvoudigheidshalve constante reële factoren hier en in het navolgende uit de uitdrukkingen zijn weggelaten, omdat deze een voor alle frequen-25 ties gelijke demping (versterking) vertegenwoordigen, welke hier niet van belang is.

Het oogpatroon van een signaal met een spectrum van 0 Hz tot 2/T Hz, dat voldoet aan uitdrukking (4) is weergegeven in Fig. 4a. Bemonsterschakelaar 2 bemonstert 30 het uitgangssignaal van ontvangfilter 1 op de bemonster- tijdstippen t _+ nT. De figuren 4b en _c illustreren wat er met het oogpatroon gebeurt, wanneer een kabel met toenemende lengte tussen de zender en de ontvanger wordt gescha- 7903099 -5 - + « PHN 9k2ó ___________________ _______________________________ ________________________________ .

Λ keld. De signaalovergangen welke zijn aangeduid door a, b, c, d zijn de betrouwbare signaalovergangen. De signaal-overgangen welke zijn aangeduid door e en f zijn de storende signaalovergangen.

5 Het klokopwekkingskanaal van de ontvanger vol gens Fig. 3 bevat een nuldoorgangdetector 4, een phasever-grendelde lus 3 en een tweedeler 6 in cascade.

Tussen de uitgang van het ontvangfilter 1 en de nuldoorgangdetector 4 is een filterinrichting 7 geschakeld.

10 Deze filterinrichting heeft een zodanige filter- karakteristiek, dat de storende nuldoorgangen e en f geëlimineerd worden. In het geval van de "krukas"-code wordt filterinrichting 7 gevormd door een integrator. Het oog-patroon aan de uitgang van filterinrichting 7 is geïllu-15 streerd in Fig. 4d. Hieruit blijkt dat de gewenste sig- t naalovergangen a, b, c en d behouden zijn, terwijl de storende overgangen e en f onderdrukt zijn. Uit de signaalovergangen a, b, c, d wordt door de inrichtingen 4, 5 en 6 op bekende wijze een kloksignaal met de symboolfrequentie 20 1/T Hz afgeleid. De tweedeler 6 is hierbij voorzien van een stuuringang 6-1 voor het instellen van de juiste phase van de tweedeler. Dit stuursignaal kan in principe door bediening met de hand worden verkregen. Het afleiden van een stuursignaal uit het ontvangen datasignaal vormt niet het 25 onderwerp van deze aanvrage.

Het oogpatroon dat in Fig. 4d is geïllustreerd, is het oogpatroon van een bi-phase gemoduleerd signaal, waarvan de draaggolffrequentie gelijk is aan de bitfre-quentie en waarvan de draaggolf in-phase is met het data-30 signaal. De golfvormen die bij deze bi-phase modulatie op treden voor een symbool met de waarde "1" en "0" zijn weergegeven in Fig. 2.

De spectrumfunctie van een bi-phase gemoduleerd signaal wordt gegeven door de uitdrukking: 35 j sin (y) * sin (5) 79 0 30 9 9 - 6 - PHST .9.4.26 __________________________________________________________________________________________________________________ β

Deze uitdrukking verschilt, afgezien van het teken, door de factor 1/jw met de uitdrukking (4). De factor 1/jw is de overdrachtsfunctie van een integrator. De integrator 7 zet dus het spectrum aan de uitgang van filter 1, 5 dat voldoet aan uitdrukking (4), om in het spectrum van een bi-phase gemoduleerd signaal. Door deze spectrumtransforma-tie worden de storende nuldoorgangen geëlimineerd. Opgemerkt wordt, dat de signaalovergangen a en c in Fig. 4d optreden onafhankelijk van de data. Deze overgangen corres-10 ponderen met de overgangen midden in het symboolinterval, welke typisch zijn voor bi-phase modulatie (Fig. z).

Het filter 1 van Fig. 3 kan worden vervangen door de cascadeschakeling van twee filters 8 en 9, zoals weergegeven in Fig. 6.

15 De overdrachtsfunctie van laagdoorlaatfilter 8 wordt tussen 0 Hz en de grensfrequentie van tweemaal de bitfrequentie 2/T Hz gegeven door cos (wT/8). Het filter 9 is een differentiator met de overdrachtsfunctie jw. De overdrachtsfunctie van beide filters in cascade wordt gege-20 ven door: > jw cos (wT/8) (6)

Wanneer aan de ingang van de ontvanger een sig-25 naai wordt toegevoerd dat volgens de "krukas"-code is ge codeerd, dan heeft het signaal aan de uitgang van differentiator 9 het spectrum volgens uitdrukking (4). Dit kan gezien worden door uitdrukking (l) met uitdrukking (6) te vermenigvuldigen. De filterkarakteristieken van filter 1 en 30 van de filters 8 en 9 in cascade zijn in Fig. 5 door de krommen F(l) en F(8-9) geïllustreerd.

Het kloksignaalkanaal kan de beide filters 8 en 9 bevatten (verbinding 10) en komt dan uit in filter 7 van Fig. 3· Het is nu echter mogelijk de filters 7 en 9» waar-35 aan de ene een integrator en de andere een differentiator is-tegen elkaar te laten wegvallen. Het signaal voor klok- 7903099 -7 - PHN 9hz6_____________________________________________________________________________________________________ 4 opwekking verloopt dan, zoals in Pig. 6 is weergegeven, via het filter 8 direct naar nuldoorgangdetector 4. Het blijft gelden dat het spectrum van het signaal aan de ingang van nuldoorgangdetector 4 gelijk is aan het spectrum van een 5 bi-phase gemoduleerd signaal. Dit kan gezien worden door uitdrukking (l) met de overdrachtsfunctie cos (wT/8) van filter 8 te vermenigvuldigen, hetgeen resulteert in uitdrukking (5)» afgezien van een niet relevante constante reële factor.

10 Een andere methode van signaalcodering binnen een symboolinterval is in Fig. 7 weergegeven. Deze code staat bekend als de zogenaamde Mtophat”-code. Deze codering komt overeen met bi-phase modulatie op een draaggolf welke P0° in phase is verschoven ten opzichte van de symboolinterval-15 len. Deze code is beschreven in het U.S. octrooischrift 3.846.583·

Het spectrum van de ntophatn-code wordt gegeven door de uitdrukking: 20 sm \~ϊζ“) · sm [~q~J · sm -g- (7) w

De laatste term kan in het interval van 0 Hz tot tweemaal de bitfrequentie bij benadering gelijk aan een 25 constante gesteld worden, waardoor uitdrukking (7) overgaat in de uitdrukking:

Sin (4' * /wTn cos (-g-; 30 , afgezien van een niet relevante constante reële factor.

De ontvanger voor deze code, Fig. 8, bevat een laagdoorlaatfilter 10 met uniforme karakteristiek. Het kloksignaalkanaal bevat een filter 11, met de overdrachtsfunctie cos (wT/8), en de integrator 7 in cascade. De fil-35 ters 11 en 7 in cascade transformeren het spectrum van de 7903099

Claims

15 CONCLUSIES

1. Inrichting voor het afleiden van een kloksignaal uit een in basisband gelegen datasignaal, bevattende een nuldoorgangdetector met een daarop aangesloten frequentie-selectieve inrichting, waaraan het kloksignaal wordt ont- 20 leend, met het kenmerk, dat tussen de ingang voor het ontvangen datasignaal en de nuldoorgangdetector middelen aanwezig zijn voor het omzetten van het spectrum van het ontvangen datasignaal in het spectrum van een bi-phase gemoduleerd signaal met als draaggolffrequentie de bitfrequentie 25 en een draaggolf welke in-phase is met het datasignaal.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen worden gevormd door een laagdoorlaatfilter . met een grensfrequentie van tweemaal de bitfrequentie, waarvan de filterkarakteristiek nulpunten heeft bij 0 Hz 30 en de grensfrequentie en een sinusvormig verloop tussen deze nulpunten, en een integrator in cascade.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen worden gevormd door een laagdoorlaatfilter met een grensfrequentie van tweemaal de bitfrequentie, 35 waarvan de filterkarakteristiek een maximum heeft bij 0 Hz en een nulpunt bij de grensfrequentie en een cosinusvormig 7903099 - 9 - ΡΗΝ 9'426__________________________________________________________________________________________________________________ ________________ € verloop tussen 0 Hz en de grensfrequentie· 7903099