DK152635B - Fremgangsmaade til at bringe en oscillator i fase med et indkommende signal samt indretning til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til at bringe en oscillator i fase med et indkommende signal samt en indretning til udøvelse af fremgangsmåden.

For at bringe en oscillator i fase med et indkommende signal er det kendt, at anvende såkaldte faselåste sløjfer, som arbejder med analog signalbehandling. Sådanne sløjfer egner sig imidlertid ikke til anvendelse sammen med digitalt arbejdende kredse, der er udført i form af integrerede kredse.

Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor dels at tilvejebringe en fremgangsmåde til digitalt at bringe en oscillator i fase med et indkommende signal og dels tilvejebringe en indretning til udøvelse af fremgangsmåden, hvilken indretning egner sig til virkeliggørelse ved hjælp af integrerede kredse.

Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde, der er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger samt en indretning til udøvelse af fremgangsmåden, hvilken indretning udmærker sig ved de i krav 2's kendetegnende del angivne konstruktive og kredsløbsmæssige ejendommeligheder.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en udførelsesform af indretningen ifølge opfindelsen til at bringe en oscillator i fase med et indkommende signal, fig. 2 viser eksempleringen af det indkommende signal, når oscillatoren er bragt i fase med dette, fig. 3 viser eksempleringen af det indkommende signal, når oscillatoren er ude af fase med dette, fig. 4 viser oscillatorsignalets frekvens som funktion af tiden, når oscillatoren er bragt i fase med det indkommende signal, og fig. 5 viser den resulterende dirren i oscillatorens udgangssignal.

Fig. 1 viser en udførelsesform af en indretning ifølge opfindelsen til at bringe en oscillator 1 i fase med et indkommende signal, hvilket signal i den viste udføreIsesform antages at være et bifasemoduleret datasignal, af hvilket tre efter hinanden følgende databit med samme fortegn er vist i fig. 2. Det bifasemodulerede datasignal kommer ind over indgangen 2 på en eksempleringskreds 3, der styres af oscillatoren l's udgangssignal over udgangen la, og som i den viste udførelsesform er bestemt til at eksemplere det indkommende, bifasemodulerede datasignal fire gange pr. bitperiode T. Når oscillatoren l's udgangssignal er i fase med det indkommende signal fordeler eksempleringejrne sig på den i fig. 2 viste nåde, i hvilken de fire eksempleringer i de viste bitperioder er benævnt A',B',C' og D',A",B",C" og D" henholdsvis A"',B"',C"1 og D"'. Ifølge opfindelsen tilføres eksempleringerne til en kom-parator 4, der er indrettet til i afhængighed af om eksemple-ringernes polaritet er positive eller negative at afgive efter hinanden følgende høj- eller lavniveausignaler, dvs. binære ettaller eller nuller. Over komparatoren 4's udgang frembringes følgelig en rækkefølge af binære ettaller og nuller, hvor et ettal betyder, at den tilsvarende eksemplering har været positiv, medens et nul betyder, at den tilsvarende eksemplering har været negativ eller omvendt. Disse ettaller og nuller tilføres i rækkefølge til et skifteregister 5, som i den viste udførelsesform har tre trin I, II og III. Skifteregistertrinnets udgange er forbundet med en logikkreds 6, som er indrettet til på grundlag af indholdet i skifteregisteret 5 at fastlægge, hvorvidt faseforskellen mellem oscillatoren l's udgangssignal og det over indgangen 2 indkommende signal er positiv eller negativ og i afhængighed heraf at afgive et høj- eller lavniveausignal, dvs. et binært ettal eller nul. Ifølge opfindelsen er oscillatoren 1 indrettet til over sin udgang la at afgive et udgangssignal, som antager det ene af to frekvenser i afhængighed af udgangssignalet fra logikkredsen 6. Oscillatorudgangssignalets frekvenser er ifølge opfindelsen valgt således, at den ene frekvens er forudbestemt højere medens den anden frekvens er forudbestemt lavere end det over indgangen 2 indkommende signals frekvens. Oscillatoren 1 styres således binært fra logikkredsen 6 og bringes herved til over udgangen la at afgive et af sine to udgangssignalfrekvenser til eksem-pleringskredsen 3. Over sin udgang lb afgiver oscillatoren 1 til logikkredsen 6 et udgangssignal, hvis frekvens er det halve af det over udgangen la afgivne udgangssignals frekvens.

Logikkredsen 6 indbefatter i den i fig. 1 viste udførelsesform dels to ENTEN/ELLER porte 7 og 8 med hver to indgange og en udgang, dels en OG-port 9 med to indgange og en udgang og dels en flip-flop 10 med to indgange og en udgang.

ENTEN/ELLER-porten 7' s to indgange er forbundet med den pågældende udgang fra skifteregistertrinnet I og III, mens udgangen er forbundet med den ene indgang på OG-porten 9, hvis anden indgang er forbundet med oscillatoren l's udgang lb, og hvis udgang er forbundet med triggeindgangen på flip-flop'en 10, hvis udgang igen er forbundet med oscillatoren l's styreindgang.

ENTEN/ELLER-porten 8's to indgange er forbundet med den pågældende udgang fra skifteregistertrinnet I og II, mens udgangen er forbundet med flip-flop'en 10's dataindgang.

ENTEN/ELLER-portene 7 og 8 afgiver et binært ettal over udgangen kun når et binært ettal optræder over enten den ene eller den anden af indgangene. Det er disse ENTEN/ELLER-porte som på grundlag af det binære indhold i skifteregisteret 5's trin fastlægger, hvorvidt oscillatoren l's udgangssignal ligger før eller efter i fase i forhold til det indkommende signal.

Denne fasesammenligning er ifølge opfindelsen indrettet til kun at få nogen virkning ved hvertandet eksempleringstilfælde. Dette frembringes ved hjælp af OG-porten 9, som over sin ene indgang modtager oscillatoren l's udgangssignal over udgangen lb, hvilket udgangssignals frekvens er det halve af det over udgangen la afgivne udgangssignals frekvens således som omtalt ovenfor. Fasesammenligningen er i den viste udførelsesform indrettet til at finde sted på grundlag af tre eksempleringer, nemlig en B-eksemplering, en D-eksemplering og en mellemliggende eksemplering, dvs. en A- eller en C-eksemplering.

Det antages nu, at et bifasemoduleret signal af den i fig. 2 viste art kommer ind over indgangen 2 og eksempleres på den i fig. 3 viste måde. På grundlag af eksempelvis eksemple-ringerne Bl, Cl og Dl, som således giver den binære bitrækkefølge 1,0,0, fastslår logikkredsen 6, at oscillatoren l's udgangssignal over udgangen la ligger bagefter i fase i forhold til det bifasemodulerede signal. I skifteregistertrinnene I,II og III optræder således bittene 1,0 henholdsvis 0, som giver anledning til binære ettaller over udgangene fra ENTEN/ELLER portene 7 og 8. Eftersom et signal også optræder over oscillatoren l’s udgang Ib, vil OG-porten 9 afgive et binært ettal til flip-flop'en 10's triggeindgang, hvilket binære ettal overfører det over flip-flop'en 10's dataindgang fra ENTEN/ELLER--porten 8 indkommende binære ettal til flip-flop'en 10's udgang for at bringe oscillatoren 1 til at afgive sit udgangssignal med højere frekvens for derved at formindske faseforskellen mellem oscillatorudgangssignalet og det indkommende bifasemodulerede signal.

’ Ved det næste følgende eksempleringstilfælde vil den til eksempleringerne Cl, Dl og A2 svarende bitrækkefølge befinde sig i skifteregisteret 5. Eftersom der ikke optræder noget udgangssignal over oscillatorudgangen lb til dette tidspunkt, opnås ikke noget udgangssignal fra OG-porten 9.

Ved det derefter følgende eksempleringstilfælde befinder den til eksempleringerne Dl,A2 og B2 svarende bitrækkefølge sig i skifteregisteret 5. Skifteregistertrinnet I indeholder følgelig et binært nul, men binære ettaller findes i trinnene II og III. Også i dette tilfælde fås binære ettaller over ENTEN/ELLER-portene 7's og 8's udgange, og eftersom der forekommer et signal over oscillatorudgangen lb til OG-porten 9 fås et ettal også fra denne port, hvilket ettal udløser flip-flop'en 10 til at påtrykke det fra ENTEN/ELLER-porten 8 kommende ettal over oscillatoren 1 for derved i den fortsatte proces at få denne til at afgive udgangssignalet med højere frekvens, eftersom oscillatoren 1 stadigvæk ligger efter det indkommende bifasemodulerede signal i fase.

Oscillatoren 1 afgiver sin højere udgangssignalfrekvens sålænge eksempleringerne A og C i fig. 3 har positiv henholdsvis negativ polaritet, dvs. indtil eksempleringstidspunkterne er forskudt således, at enten en A-eksemplering har negativ polaritet eller en C-eksemplering har positiv polaritet. Som eksempel antages nu, at eksempleringen A' i fig. 2 har negativ polaritet. I dette tilfælde er eksempleringen B' positiv, mens dens foregående ikke viste D-eksemplering antages at være negativ. Disse eksempleringer medfører, at skifteregistertrin-nene I og II kommer til at indeholde hvert sit binære nul, mens trinnet III kommer til at indeholde et binært ettal.

Herved afgiver ENTEN/ELLER-porten 8 et binært nul til flip--flop’en 10, mens ENTEN/ELLER-porten 7 afgiver et binært ettal til OG-porten 9, hvilket ettal sammen med det binære ettal over oscillatorudgangen lb giver anledning til et binært ettal over OG-portens udgang, hvilket ettal atter udløser flip--flop'en til at påtrykke nullet fra ENTEN/ELLER-porten 8 over oscillatoren 1, som herved bringes til at afgive sit udgangssignal’ med lavere frekvens som tegn på, at oscillatoren nu ligger før det indkommende bifasemodulerede signal i fase.

Næste gang OG-porten 9 modtager et binært ettal over oscillatorudgangen lb, er når eksempleringerne B',C' og D' befinder sig i skifteregistertrinnene I,II henholdsvis III. I dette tilfælde er polariteten af eksempleringen C1 igen negativ, hvilket giver anledning til bitrækkefølgen 1,0,0 i skifteregistertrinnene I,II henholdsvis III. Dette fører til, at ENTEN/ELLER-portene 7 og 8 afgiver binære ettaller ligesom OG-porten 9, hvorfor et binært ettal påtrykkes oscillatoren l's styreindgang for derved at bringe oscillatoren til at afgive sin højere udgangssignalfrekvens, eftersom oscillatoren nu ligger efter det bifasemodulerede indgangssignal i fase.

Denne skiften mellem oscillatorudgangssignalets to frekvenser er tegn på, at oscillatoren nu er i fase med det bifasemodulerede indgangssignal. Dette er vist i fig. 4 som funktion af tiden. Det antages at oscillatorfrekvensen skifter mellem frekvenserne fl og f2, hvis middelværdi i den viste udførelsesform antages at være lig med det indkommende bifase- modulerede signals frekvens fi. Fig» 4 viser det ovenfor beskrevne tilfælde, hvor det antages, at eksempleringen A* i fig. 2 var negativ ligesom eksempler ingen C.

Den i fig. 4 viste situation giver anledning til en ændring af eksempleringstaktens faseleje i forhold til det indkommende signals faseleje som funktion af tiden, som vist i fig. 5. Denne tidsfunktions amplitude, dvs.

Γ\ \ Λ4; 1-ΛΦ 2, svarer herved til den resulterende, af oscillatoren 1 frembragte, højfrekvente dirren. Denne dirreamplitude kommer selvsagt til at afhænge af frekvensforskellen mellem oscillatorens udgangssignal og det indkommende signal. Ved at gøre denne frekvensforskel lille, kan vilkårlig lille dirreamplitude opnås, hvilket er meget ønskeligt ved visse anvendelser.

Det dermed øgede krav til frekvensnøjagtighed kan opfyldes ved eksempelvis at gøre oscillatoren 1 krystalstyret. Dette ændrer dog ikke opfindelsens grundprincip, som således uden ekstra filtrering tilvejebringer lille frembragt dirren. Dersom det antages, at oscillatorudgangssignalets to frekvenser fl og f2 adskiller sig +200 ppm henholdsvis -200 ppm fra det indkommende bifasemodulerede signals frekvens fi, bliver dirreamplituden 200 ppm. Ved at styresignalet fra logikredsen 6 til oscillatoren 1 endvidere kun består af et binært ettal eller et binært 0, dvs. af fortegnet for fasefejlen og ikke dens størrelse, vil dirren i det modtagne signal i form af eksempelvis intersymbolinterferens ikke påvirke størrelsen af styresignalet til oscillatoren 1. Herved opnås en effektiv filtrering af dirren i det modtagne signal. Foruden fordelene for så vidt angår dirren muliggøres en virkeliggørelse ved hjælp af integrerede kredse af indretningen ifølge opfindelsen, eftersom styresignalet fra logikkredsen 6 til oscillatoren 1 er digitalt.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til at bringe en oscillator (1) i fase med et indkommende signal, hvorved det fastslås, hvorvidt faseforskellen mellem oscillatoren's (1) udgangssignal og det indkommende signal er positiv eller negativ og i afhængighed heraf påvirkes oscillatoren (1) til at ændre sin udgangssignalfrekvens for herved at formindske faseforskellen, kendetegnet ved, at i afhængighed af om faseforskellen er positiv eller negativ bringes oscillatoren (1) til at afgive den ene eller den anden af to udgangssignalfrekvenser (fl,f2), af hvilken den ene (fl). er højere, hvorimod den anden (f2) er lavere end det indkommende signals frekvens, hvorved oscillatoren (1) bliver bragt i fase med det indkommende signal, når disse to udgangssignalfrekvenser afgives skiftevis, i lige lange tidsperioder.

2. Indretning til at bringe en oscillator (1) i fase med et indkommende signal, hvilken indretning indbefatter organer (3,4,5,6) til at fastslå, hvorvidt faseforskellen mellem oscillatorens (1) udgangssignal og det indkommende signal er positiv eller negativ og i afhængighed heraf påvirke oscillatoren (1) til at ændre sin udgangssignalfrekvens for herved at formindske faseforskellen, kendetegnet ved, at oscillatoren (1) er indrettet til i afhængighed af om faseforskellen er positiv eller negativ at afgive den ene eller den anden af to udgangssignalfrekvenser, af hvilke den ene er højere, hvorimod den anden er lavere end det indkommende signals frekvens, hvorved oscillatoren (1) bliver bragt i fase med det indkommende signal, når disse to udgangssignal-frekvenser afgives skiftevis, i lige lange tidsperioder.