DE2216259A1

DE2216259A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DERIVING THE CARRIER FREQUENCY FROM THE RECEIVED SIGNALS IN A FOUR-PHASE DEMODULATOR

Info

Publication number: DE2216259A1
Application number: DE19722216259
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Bitzer; Dieter Boeckeler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-04-05
Filing date: 1972-04-05
Publication date: 1973-10-18

Description

Schaltungsanordnung zum Ableiten der Trägerfrequenz aus den empfangenen Signalen in einem Vierphasen-Demodulator Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum bleiten der Trägerfrequenz aus dem Empfangssignal in einem Vierphasen Demodulator mittels eines passiven 8andfilters, bei der die im Zeitmultiplex-Verfahren impuisbündeiweise in vier diskreten Phasenlagen übertragenen digitalen Signale empfangsseitig parallel durch zwei gleiche, um 900 gegeneinander versetzte Trägerschwingungen umgesetzt werden, wodurch zwei Werte X und Y als Kennzeichen für die Phasenlage des empfangenen Signals gebildet werden, und bei der das Bandfilter auf die vierfache Trägerfrequenz abgestimmt ist und dem das Empfangssignal nach einer Frequenzvervierfachung zuführbar und die Trägerschwingung nach einer Frequenzteilung entnehmbar ist. Circuit arrangement for deriving the carrier frequency from the received Signals in a four-phase demodulator The invention relates to a circuit arrangement to derive the carrier frequency from the received signal in a four-phase demodulator by means of a passive 8and filter, in which the time-division multiplexing is carried out in bursts Digital signals transmitted in four discrete phase positions in parallel on the receiving side implemented by two identical carrier oscillations offset by 900 against each other are, whereby two values X and Y as an indicator for the phase position of the received Signal are formed, and in which the band filter to four times the carrier frequency is tuned and to which the received signal can be fed after a frequency quadrupling and the carrier oscillation can be extracted after frequency division.

Die im Zeitmultiplex-Verfahren über Satellitenstrecken impulsbündelweise zu übertragenden Digitalsignale werden auf der Sendeseite einer Trägerschwingung aufmoduliert und auf der Empfangsseite durch Mischung mit einer Bezugsträgerschwingung wieder demoduliert. Bei der geforderten hohen Übertragungsgeschwindigkeit zeichnet sich die Vierphasen-Umtastung der Trägerschwingung, bei der die Informationen durch vier diskrete, jeweils um 90 gegeneinander verschobene Phasenlagen übertragen werden, durch günstigen Signal-Geräuschabstand des empfangenen Signals bei geringer bentigter Übertragungsbandbreite aus.The time-division multiplex over satellite links in bursts of pulses to Transmitted digital signals are modulated on the transmission side of a carrier wave and again on the receiving side by mixing with a reference carrier oscillation demodulated. With the required high transmission speed the four-phase shift keying of the carrier oscillation, in which the information is passed through four discrete phase positions, each shifted by 90 relative to one another, are transmitted, due to the favorable signal-to-noise ratio of the received signal with less required Transmission bandwidth.

Zur kohärenten Demodulation des vierphasenumgetasteten Signals ist eine Bezugsträgerschwingung erforderlich, deren Phase bis auf ein Vielfaches von 90 mit der Phase des Smpfangssignals übereinstimmen muss. Da die Phase der Trägerfrequenzen aufeinanderfolgender Impulsbündel statistisch voneinander unabhängig sind, müssen die Bezugsträgerschwingungen und ihre Phasen zu Beginn jedes Bündels neu eingestellt werden.For coherent demodulation of the four-phase shift keyed signal is a reference carrier oscillation is required whose phase is up to a multiple of 90 must match the phase of the reception signal. Because the phase of the carrier frequencies successive bursts of pulses are statistically independent of one another the reference carrier oscillations and their phases are reset at the beginning of each bundle will.

Die dafür benötigte Einschwingzeit soll daher möglichst kurz sein.The settling time required for this should therefore be as short as possible.

Bei bekannten Anlagen wird die Bezugsträgerschwingung durch einen spannungsregelbaren Oszillator erzeugt und es wird für die Phasennachregelung Xine Phasenregelschleife benutzt, bei der das ankommende Signal und die in dem Oszillator erzeugte Bezugsträgerschwingung einem Gegentaktmischer zugeführt werden, dessen Ausgangssignal einen Tiefpass durchläuft und dann den Oszillator derart steuert, dass die Phasendifferenz zwischen dem Empfangssignal und der Bezugsträgerschwingung gegen Null geht.In known systems, the reference carrier oscillation is through a voltage-controllable oscillator is generated and it is used for phase adjustment Xine Phase locked loop used in the incoming signal and the one in the oscillator generated reference carrier oscillation are fed to a push-pull mixer whose Output signal passes through a low pass and then the oscillator controls such that the phase difference between the received signal and the reference carrier wave goes to zero.

In der Anmeldung P 20 01 804 ist ein Demodulator beschrieben, bei dem der die Bezugsträgerschwingung erzeugende Oszillator durch eine aus dem demodulierten Empfangssignal abgeleitete Spannung gesteuert wird. Hierbei regelt sich die Phasenlage selbsttätig auf einen optimalen Wert ein.In the application P 20 01 804 a demodulator is described at the oscillator generating the reference carrier oscillation through a demodulated from the Received signal derived voltage is controlled. The phase position is regulated here automatically adjusts to an optimal value.

Um bei dem bekannten Verwahren für jeden Phasenzustand des modulierten Signals gleiches Einsilwingverhalten zu erreichen, wird jeder Phasenquadrant durch Frequenzvervierfachung des Empfangssignals auf die ganze Phasenebene abgebildet. Die Phasenregelschleife arbeitet dabei bei der vierfachen Trägerfrequenz. Es kann jedoch beim Beginn jedes neuen Impulsbündels die Phasenregelschleife wahrend eLmer siner von der zufälligen Anfangsphasenlage abhängigen Zeitdauer in einem labilen Gleichgewichtszustand verharren. Diese "Hang-up-time" verlängert die Einschwingzeit der Trägerableitung. Es sind daher derartige Verfahren nicht brauchbar, sobald zur Vergrösserung des erreichbaren Datenflusses die Wortlänge des Synchronisierteiles zu Beginn jedes Impulsbündels verkleinert wird.In order to keep the known for each phase state of the modulated To achieve the same signal oscillation behavior, each phase quadrant is through Frequency quadrupling of the received signal mapped to the entire phase plane. The phase-locked loop works at four times the carrier frequency. It can however, at the beginning of each new burst, the phase-locked loop during eLmer siner in an unstable period of time, which depends on the random initial phase position Remain in equilibrium. This "hang-up time" increases the settling time the carrier discharge. There are therefore no such method useful once to Increasing the achievable data flow the word length of the synchronization part is reduced at the beginning of each burst.

Dagegen tritt bei der passiven Trägerableitung durch einen selektiven Bandpass, der aus einem Schwingkreis hoher Güte bestehen kann, ein labiler Gleichgewichtszustand nicht auf.On the other hand occurs with the passive carrier dissipation by a selective one Bandpass that is made from a high-quality resonant circuit can exist, a unstable equilibrium does not arise.

Es ist dabei ein schnelles Einschwingen am Bündelbeginn erreichbar, so dass Übertragungsfehler im Startcodewort vermieden werden können. Bei diesem bekannten Verfahren wird das vierphasenumgetastete Empfangssignal dem Eingang eines Frequenzvervierfachers zugeführt, durchläuft den selektiven Bandpass und anschliessend einen Frequenzteiler, der die Bezugsträgerschwingung herstellt.A fast settling at the beginning of the bundle can be achieved, so that transmission errors in the start code word can be avoided. With this one known method, the four-phase-shift keyed received signal is the input of a Frequency quadruple fed, passes through the selective band pass and then a frequency divider that produces the reference carrier wave.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass die Band grenzen des Filters für eine wirksame Geräuschunterdrückung sowie zur Fernhaltung der durch die Phasenumtastung entstandenen Spektrallinien in der Nachbarschaft der vierfachen Trägerfrequenz sehr steil verlaufen müssen. Infolgedessen verläuft die Phasenkennlinie des Filters als Funktion der Frequenz sehr steil, so dass Frequenzschwankungen des empfangenen Signals und Nichtlinearitäten in der Frequenzvervierfachung, in der Amplitudenbegrenzung sowie Temperaturänderungen einen nachteiligen Einfluss auf den Phasengleichlauf der Bezugaträgerschwingung ausüben.A disadvantage of this known method is that the tape limits of the filter for effective noise suppression and keeping away of the spectral lines created by the phase shift keying in the vicinity of the four times the carrier frequency must be very steep. As a result, the Phase characteristic of the filter as a function of the frequency is very steep, so that frequency fluctuations of the received signal and non-linearities in the frequency quadrupling, in the amplitude limitation and temperature changes have a negative influence exercise on the phase synchronization of the reference carrier oscillation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss der durch ein hochselektives Filter hervorgerufenen Phasenschwankungen auf die Erzeugung der Bezugsträgerschwingung zu beseitigen.The invention is based on the object of the influence of a highly selective filter caused phase fluctuations on the generation of the reference carrier oscillation to eliminate.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dassdem passiven Bandfilter ein spannungsregelbarer Phasenschieber zugeordnet ist, dem eine aus den Ausgangssignalen der Umsetzer des Demodulators abgeleitete Regelspannung zuführbar ist.The invention is characterized in that the passive Band filter a voltage-controllable phase shifter is assigned to which one of the output signals the converter of the demodulator can be supplied with the control voltage derived.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die Regelspannung proportional zur Differenz der Produkte aus jeweils dem einen Ausgangssignal mit dem Vorzeichen des anderen Ausgangssignals. Es ist als spannungsregelbarer Phasenschieber eine durch die Regelspannung beaufschlagte Sapazitätsvariationsdiode vorgesehen, durch die die Abstimmung des Bandfilters beeinflussbar ist.In a further development of the inventive concept, the control voltage is proportional to the difference between the products from the one output signal with the sign of the other output signal. It is used as a voltage controllable phase shifter a capacitance variation diode acted upon by the control voltage is provided, through which the tuning of the band filter can be influenced.

In einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist ein durch die Regelspannung abstimmbarer Oszillator vorgesehen, dessen SchwingunRe em in seiner Frequenz vervierfachten Empfangs signal vor und/oder hinter dem Bandfilter überlagerbar sind.In another development of the inventive concept, a is through the control voltage of a tunable oscillator is provided, the oscillation of which em in its Frequency quadrupled received signal before and / or after the band filter can be superimposed are.

Hierdurch werden die Vorteile erzielt, dass der für eine schnelle Synchronisation der Bezugsträgerfrequenz schädliche labile Zustand beseitigt ist. Es können dabei die mit einer hohen Selektivität des Bandfilters verbundenen Phasenverschiebungen keinen nachteiligen Einfluss ausüben, da die die Phasenkorrektur bewirkende Regelspannung innerhalb der ersten im Impulsbündel übertragenen Zeichen des Startcodeworts erzeugt wird.This has the advantages that for a fast Synchronization of the reference carrier frequency harmful unstable condition is eliminated. The phase shifts associated with a high selectivity of the band filter can be used exert no disadvantageous influence, since the control voltage causing the phase correction generated within the first characters of the start code word transmitted in the burst will.

Die Erfindung wird an Schaltbildern erklärt.The invention is explained using circuit diagrams.

In Fig. 1 ist das SchaltbiLd eines Vierphasen-Demodulators dargestellt.In Fig. 1, the circuit diagram of a four-phase demodulator is shown.

Fig. 2 zeigt die Anwendung einer Xapazitätsvariationsdiode als Phasenschieber.2 shows the use of a capacitance-varying diode as a phase shifter.

In Fig. 3 ist die Phasennachregelung durch einen getrennten spannungsregelbaren Oszillator dargestellt.In Fig. 3, the phase adjustment can be controlled by a separate voltage Oscillator shown.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung eines Ausführungsbeispiels eines Demodulators gelangt das Empfangssignal über den Eingang E parallel zu zwei Umsetzern Mi und M2. Jedem dieser Umsetzer wird eine in der Einrichtung T erzeugte Bezugsträgerfrequenz zugeführt, und zwar dem Umsetzer M2 direkt und dem Umsetzer M1 über einen die Phase um 900 drehenden Phasenschieber S1. Die Mischprodukte der Umsetzer M1 und M2 werden über die Tiefpässe TP1, TP2 sowie über hier nicht dargestellte Auswerteschaltungen geführt und stellen nach Betrag und Vorzeichen die Lage der übertragenen Signale in der Phasenebene dar.In the arrangement of an exemplary embodiment shown schematically in FIG. 1 of a demodulator, the received signal arrives at input E in parallel to two Converters Mi and M2. One is generated in the device T for each of these converters Reference carrier frequency fed to the converter M2 directly and the converter M1 via a phase shifter S1 that rotates the phase by 900. The mixed products of the Converters M1 and M2 are via the low-pass filters TP1, TP2 as well as via not shown here Evaluation circuits and set the position of the transmitted signals in the phase plane.

Die Einrichtung T enthält die Serienschaltung eines Frequenzvervierfachers V4, dem das Empfangssignal E zugeführt ist, sowie nachfolgend ein selektives Band filter BP, das auf die vierfache Trägerfrequenz abgestimmt ist, und eines Frequenzteilers W4, der die Frequenz des Ausgangssignals des Bandfilters BP auf die Frequenz der Trägerschwingung herunterteilt.The device T contains the series circuit of a frequency quadruple V4, to which the received signal E is fed, and subsequently a selective band filter BP, which is tuned to four times the carrier frequency, and a frequency divider W4, which is the frequency of the output signal from the bandpass filter BP on divides the frequency of the carrier wave down.

Es entspricht jedoch die erzeugte Trägerschwingung nach der an ihr vorgenommenen Frequenzvervierfachung, der Aussiebung und Frequenzteilung nicht mehr in ihrer Phase der für die-Mischer M1 und M2 erforderlichen Bezugsträgerschwingung. Es ist daher in der Einrichtung T eine Phasenkorrekturschaltung vorgesehen, die in Fig. 1 einen Phasenschieber S2 enthält.However, the generated carrier oscillation corresponds to that of it the frequency quadrupling performed, the screening and frequency division no longer in their phase of the reference carrier oscillation required for the mixers M1 and M2. It is therefore provided in the device T a phase correction circuit which in Fig. 1 contains a phase shifter S2.

Der Phasenschieber wird durch eine über das Tiefpassglied TP3 zugeführte Regelspannung Ur gesteuert. Diese Regelspannung Ur wird im Steuerglied ST aus den Ausgangssignalen der Mischer Ml, M2 derart gebildet, dass Ur = k ( IXI - IYI) ) signX ' signY bzw.The phase shifter is fed in via a low-pass filter TP3 Control voltage Ur controlled. This control voltage Ur is in the control element ST from the Output signals of the mixers Ml, M2 formed in such a way that Ur = k (IXI - IYI)) signX 'signY resp.

Ur = k (XsignY - TsignX) Es wird bei richtiger Phasenlage der erzeugten Trägerschwingung |X III - II = 0.Ur = k (XsignY - TsignX) If the phase position is correct, the generated Carrier oscillation | X III - II = 0.

Die Erzeugung der Regelspannung Ur kann beispielsweise in einer in der Anmeldung P 20 Ol 806.2 beschriebenen Weise in einem Steuerglied ST erfolgen.The control voltage Ur can be generated, for example, in an in the application P 20 Ol 806.2 described manner in a control member ST.

Das Steuerglied ST ist mit seinen Eingangen an die Ausgänge X, Y der Umsetzer M1, M2 angeschlossen. In hier nicht dargestellter Weise werden im Steuerglied ST die Signale X, Y jeweile ihre Polarität feststellenden Amplituden-Diskrisinatoren zugeführt, an deren Ausgängen die Werte signX und signY geliefert werden und es wird der jeweilige Wert des einen Signals X bzw. r je nach der jeweiligen Polarität des anderen Signals Y bzw. X umgepolt oder nicht umgepolt und dabei ein Wert für XsignY bzw. YsignX gewonnen. Ein Differenzverstärker bildet daraus die Differenz XsignY -YsignX, deren Grösse abhängig ist von dem Phasenfehler und die als Regelspannung Ur für die Berichtigung der Phase der Trägerschwingung ausgenutzt wird.The control member ST is with its inputs to the outputs X, Y of the Converter M1, M2 connected. In a manner not shown here, in the control member ST the signals X, Y respectively amplitude discriminators that determine their polarity at the outputs of which the values signX and signY are delivered and es becomes the respective value of a signal X or r depending on the respective polarity of the other signal Y or X reversed polarity or not reversed polarity and thereby a value for XsignY or YsignX won. A differential amplifier forms the difference from this XsignY -YsignX, the size of which depends on the phase error and is used as the control voltage Ur is used to correct the phase of the carrier oscillation.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung T ist die Regelspannung Ur unmittelbar für die Nachstimmung des Bandfilters BP ausgenutzt. Es kann hierfür beispielsweise eine durch die Regelspannung Ur beaufschlagte Kapazitätsvariationsdiode benutzt werden, durch die die Resonanzfrequenz des Band filters BP beeinflusst wird.In the device T shown in FIG. 2, the control voltage is Ur used immediately for the retuning of the band filter BP. It can do this for example a capacitance-varying diode to which the control voltage Ur acts are used, by which the resonance frequency of the band filter BP is influenced.

Es kann aber auch, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, die Regelapannung Ur für die Steuerung der Frequenz eines spannungsregelbaren Oszillators VCO eingesetzt werden, dessen Schwingspannung für eine Frequenzumsetzung der vervierfachten Trägerfrequenz vor und hinter dem selektiven Bandfilter BP ausgenutzt ist. Es ist mit der gezeigten Anordnung ebenfalls die für die Mischung in den Umsetzern Mi und M2 erforderliche Phasenlage der Bezugsträgerschwingung herbeiführbar.However, as shown schematically in FIG. 3, the control voltage can also be used Primarily used for controlling the frequency of a voltage-controllable oscillator VCO its oscillation voltage for a frequency conversion of the quadrupled carrier frequency is used before and after the selective band filter BP. It is with the one shown The arrangement is also the one required for mixing in the converters Mi and M2 Phase position of the reference carrier oscillation can be brought about.

Claims

Circuit arrangement for deriving the carrier frequency from the received signal in a four-phase demodulator by means of a passive band filter, in which the transmitted in bursts of pulses in four discrete phase positions using the time division multiplex method digital signals on the receiving side in parallel by two equal, 90 against each other offset carrier vibrations are implemented, whereby two values X and Y as characteristics for the phase position of the received signal are formed, and in which the band filter is tuned to four times the carrier frequency and according to the received signal can be fed to a frequency quadrupling and the carrier oscillation after frequency division can be removed, characterized in that the passive band filter (BP) is a voltage controllable Phase shifter (S2 or D or S3, S4) is assigned to which one from the output signals (X, Y) the converter (Mi, M2) of the demodulator derived control voltage (Ur) can be supplied is.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control voltage (Ur) proportional to the difference between the products of the one Output signal (X or Y) with the sign of the other output signal (signY, or.

signX) is.

3. Circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized marked, that as a voltage-controllable phase shifter (D) a control voltage (Ur) applied IaPätzsvariationsdiode is provided, through which the Absti ung of the band filter (BP) can be influenced.

4. Circuit arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that that an oscillator (VCO) that can be tuned by the control voltage (Ur) is provided, its oscillations in front of and in front of the quadrupled received signal can be superimposed behind the band filter (BP).