DE2112768B2

DE2112768B2 - Schaltungsanordnung zur genauen Wiedergabe von bei einem ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnis empfangenen Impulskodemodulationssignalen

Info

Publication number: DE2112768B2
Application number: DE2112768A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Johannes Van Elk; Jan Gijsbert Dirk Van Der Lee; Albertus Marinus Morrien; Jacob Frederik Raatgever
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-04-04
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1979-08-16
Also published as: SE360793B; DE2112768C3; DE2112768A1; US3716780A; GB1281664A; BE765247A; CH527520A; JPS5211553B1; CA923987A; FR2092571A5; NL7004875A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur genauen Wiedergabe von bei einem ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnis empfangenen Impulskodemodulatiorissignalcn (PCM-Signalen), die mit einem regelbaren Taktimpulsgenerator und einer Anzahl von Ausgangsimpulsen des erwähnten Taktimpulsgenerators gesteuerter Integratoren versehen ist, denen die empfangenen Signale zugeführt werden, während sich an diese Integratoren eine Detektionsvorrichtung anschließt, die unter Verwendung eines Bezugspegels das Auftreten von Nulldurchgängen detektiert, wobei die erwähnten Integratoren zusammen mit der Detektionsvorrichtung einen Teil einer Regelschleife zur Phasennachregelung des Taktimpulsgenerators bilden.

Bei Anordnungen der obenerwähnten Art weisen die eingehenden Impulse nur eine geringe Flankensteilheit und einen variierenden Grundpegel auf, was bekanntlich für Impulssignale kennzeichnend ist, deren Gleichstrom- und Niederfrequenzkomponenten infolge der Hochpaßkennlinie der mittels Transformatoren oder Kondensatoren miteinander gekoppelten Sendt.stufen und/oder infolge der Hochpaßkennlinic des Übertragungsweges unterdrückt wird. Infolge der variierenden Eigenschaften der eingehenden Impulse und insbesondere infolge der Änderungen des Grundpegels der Impulse werden an die Detektion und Regeneration besonders strenge Anforderungen gestellt. Die Anwendung der an sich zur Wiederherstellung eines Gleichstrompegels bekannten Klemmschaltungen und der gleichfalls für diesen Zweck bekannten Schaltungen mit Rückkopplungskreisen löst die Probleme nicht, weil diese bekannten Mittel ungenügend effektiv sind, sobald die Eigenschaften der Impulse von (Jen Eigenschaften der Impulse abweichen, für die diese Schaltungen entworfen sind.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die integrierten Signale nach Doppelweggleichrichtung einem Mittelwertdetektor zugeführt, wobei ein Bezugspegel erhalten wird, der dem variierenden Grundpegel der eingehenden Impulse folgt. Es stellt sich aber heraus, daß dieses Verfahren den großen Nachteil aufweist, daß das als ßezugspegel verwendete Ausgangssignal des Mittelwertdetektors sich verhältnismäßig stark mit dem empfangenen Geräusch ändert, wodurch eine genaue und zuverlässige Detektion und Regeneration bei ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnissen nicht erzielbar ist.

Die Erfindung bezw-ckt, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schäften, bei dem die obenerwähnten Schwierigkeiten mit dem Bezugspegel vermieden werden und außerdem das Phasenkorrektursignal gleichzeitig auf besonders zweckmäßige Weise erzeugt wird, so daß auch bei einem ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnis eine optimale Detektion und Regeneration erzielt wird.

Nach der Erfindung enthält eine derartige Anordnung weiter eine regelbare Gleichspannungsquelle, mit deren Hilfe der erwähnte Bezugspegel und der variierende Gleichspannungspegel des eingehenden Signals einander gleich gemacht werden, wobei die erwähnten Integratoren und die erwähnte Detektionsvorrichtung, die zusammen einen Teil der Phasenregelschleife bilden, zugleich einen Teil einer zweiten Regelschleife zur Nachregelung der regelbaren Gleichspannungsquelle bilden.

Bei Anwendung der Maßnahmen der Erfindung wird ein besonders günstiger Effekt erhalten, auch infolge der Tatsache, daß die etwa in den Korrektursignalen vorhandenen durch Geräusch herbeigeführten Fehler durch passende Bemessung der Regelschleifen auf einfache Weise beseitigt werden können.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein ausgesandtes und ein empfangenes PCM-V ideosignai,

Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform des Systems nach der Erfindung,

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform der in dem System verwendeten Detektionsvorrichtung, und

Fig. 4, 5 und 6 eine Anzahl von Diagrammen zur Erläuterung der Wirkungsweise des dargestellten Systems.

In Fig. 2 und 3 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Ein PCM-Videosignal enthält, wie in Fig. la dargestellt ist, mehrere Rechteckimpulse, deren An- oder Abwesenheit die Anzeige einer binären »1« oder »0« bewirkt. Das empfangsseitigeingehende Signa! ist, wie in Fig. Ib dargestellt ist, einer variierenden Menge Geräusch, einschließlich weißen Geräusches, und starken Niederfrequenzgeräuschkomponenten ausgesetzt.

Die in Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellte Anordnung bewirkt, daß auf Grund des eingehenden Signals (Fig. Ib) ein PCM-Signal regeneriert wird, das dem ursprünglichen PCM-Videosignal (Fig. la) genau entspricht. Das System nach Fig. 2 ist zu diesem Zweck mit einem regelbaren Taktimpulsgenerator 1 und mit zwei von Ausgangsimpulsen des erwähnten Taktimpulsgeneraturs gesteuerten schnellen Integratoren 2 und 3 versehen, denen das bei 4 eingehende PCM-Videosignal zugeführt wird. Die erwähnten Integratoren werden durch je einen Operationsverstärker 5 bzw. 6 mit einem Integrierungskondensator 7 bzw. 8 gebildet, wobei der betreffende Kondensator zwischen dem Eingang und dem Ausgang des betreffenden Verstärkers eingeschaltet ist. Das eingehende PCM-Videosignal 'vird dem Eingang eines der respektiven Verstärker 5, 6 über einen Reihenwiderstand 9 bzw. 10 zugeführt. Die Integrterungskondensatoren 7 und 8 sind dabei von je einem Schalter 5, bzw. S₂ überbrückt. In der Praxis bestehen diese Schalter aus sehr schnell wirkenden elektronischen Schaltern, weil Impilswiederholungsfrequenzen von 1000000 Bits pro Sekunde z. B. in den jetzigen Fernmeßsystemen nicht ungebräuchlich sind. Di". Schalter

S₁ und S₁ werden von Ausgangsimpulsen des Taktimpulsgenerators 1 betätigt, wobei die Integrationszeiten der Integratoren sich überlappen, während die Dauci dieser Integrationszeiten gleich der Dauer einer Bit-Periode ist, wie nachstehend noch näher erläutert wird.

Die dargestellte Anordnung enthält weiter eine mit den erwähnten Integratoren 2, 3 gekoppelte Detektionsvorrichtung 11, die unter Verwendung eines Bezugspegels Nulldurchgänge detektiert, wenn diese auftreten. Die erwähnten Integratoren 2, 3 bilden außerdem zusammen mit der erwähnten Detektionsvorrichtung 11 einen Teil einer Regelschleife 12 zur Phasennachregelung des Taktimpulsgenerators 1.

Nach der Erfindung wird eine besonders günstig wirkende und vorteilhafte Anordnung erhalten, wenn das System ferner eine regelbare Gleichspannungsquelle 14 enthält, mit deren Hilfe der erwähnte Be- dabei zwischen diesen verschiedenen Taktimpulsreihen eine feste Zeitbeziehung. So sind die Impulswiederholungsfrequenzen dieser Impulsreihen einander gleich und derart gewählt, daß eine Wiederholungspe-

' riode gleich einer Bit-Periode des eingehenden Datensignals ist. Der Taktimpulsgenerator wird nun derart in der Frequenz und in der Phase geregelt, daß die Impulse der in Fig. 4a dargestellten Impulsreihe genau mit den etwa auftretenden Nulldurchgängen

" des eingehenden Datensignals zusammenfallen, welches Datensignal in Fig. 4d in idealer Form dargestellt ist. Diese Impulse werden über die Leitung 37 dem Eingang T des Registers 23 und zugleich dem Integrator 2 zur Betätigung des Schalters S₁ zuge-

■ führt. Die Impulse der in Fig. 4b dargestellten Impulsreihe sind in bezug auf die in Fig. 4a dargestellte Impulsreihe über eine halbe Bit-Periode in der Phase verschoben, so daß diese Impulse mit der Mitte auf-

UIIU UCl Vai IH-I 1.1IUt-

£.u3ai in ι ici Hauen.

der empfangenen Signale einander gleich gemacht werden; und wenn die erwähnten Integratoren 2, 3 und die erwähnte Detektionsvorrichtung 11, die zusammen einen Teil der Phasenregelschleife 12 bilden, außerdem einen Teil einer zweiten Regelschleife 13 zur Nachregelung der regelbaren Gleichspannungsquelle 14 bilden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird der erwähnte Bezugspegel einer Quelle 15 festen Potentials (z. B. Erde) entnommen und enthält das System, um den variierenden Gleichspannungspegel des eingehenden Signals diesem Bezugspegel gleich machen zu können, eine Zusammenfügungsvorrichtung 16, die den Eingangskreis der erwähnten Integratoren 2, 3 bildet und in der das eingehende Signal mit der Ausgangsspannung der erwähnten regelbaren Gleichspannungsquelle 14 zusammengefügt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 enthält die Detektionsvorrichtung 11 zwei Vergleichsvorrichtungen 17 und 18 und einen Fehlerdiskriminator 19, der, wie in der Fig. 3 im Detail dargestellt ist, aus logischen Elementen aufgebaut ist. So enthält dieser Fehlerdiskriminator bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform vier Register 23-26, drei Exklusiv-Oder-Schaltungen 27, 28 und 29 und vier »Und«-Gatter 33 bis 36. Jedes der erwähnten Register wird durch ein bistabiles Element mit Eingängen T, J und K und Ausgängen Q₁ und Q, gebildet. Die Vergleichsvorrichtungen 17 und 18 sind an die respektiven Ausgänge der Integratoren 2 und 3 angeschlossen, während sie außerdem in der dargestellten Ausführungsform an die erwähnte Quelle festen Potentials 15, die den Bezugspegel liefert, angeschlossen sind. In diesen Vergleichsvorrichtungen wird der Pegel der integrierten Signale mit dem erwähnten Bezugspegel verglichen, wobei über die Leitungen 20 bzw. 30 eine Spannung am Eingang J der Register 23 bzw. 26 auftritt, wenn der Ausgangspegel des betreffenden Integrators 2 bzw. 3 höher als der Bezugspegel ist, während, wenn der Ausgangspegel des betreffenden Integrators 2 bzw. 3 niedriger als der Bezugspegel ist, über die Leitungen 21 bzw. 31 eine Spannung am Eingang K der Register 23 bzw. 26 auftritt. Die beiden Integratoren 2 bzw. 3 und die Register 23 bis 26 werden von Taktimpulsen gesteuert, die im Taktimpulsgenerator 1 erzeugt werden. Dieser Taktimpulsgeneraior ist zu diesem Zweck derart ausgebildet, daß er die in F i g. 4 a, 4 b und 4 c dargestellten Taktimpulsreihen liefern kann. Wie diese Figuren zeigen, besteht " Diese Impulse werden über die Leitung 38 dem Eingang Tder Register 25 und 26 und zugleich dem Integrator 3 zur Betätigung des Schalters S₁ zugeführt. Die Impulse der in Fig. 4c dargestellten Impulsreihe sind über einen kleinen Winkel Δ in bezug auf die

' in Fig. 4a dargestellte Impulsreihe in der Phase verschoben und werden über die Leitung 39 dem Eingang 7 des Registers 24 zugeführt.

Die Diagramme nach Fig. 4 illustrieren den verlangten Zustand, bei dem der Gleichspannungpegel

." dem festen Bezugspegel genau gleich ist und bei dem die Taktimpulse nach Fig. 4a genau mit den Nulldurchgängen des dem Integrator 2 zugeführten Datensignals nach Fig. 4d zusammenfallen. In der Detektionsvorrichtung werden diese Nulldurchgänge auf > Grund des am Ausgang des Integrators 2 auftretenden integrierten Signals nach Fig. 4e detektiert. Dieser Integrator ist jeweils während einer vollständigen Periode wirksam. Der integrierte Wert jeder Bit-Periode wird in der Vergleichsvorrichtung 17 mit dem festen

:■> Bezugspegel 15 verglichen, wobei entweder am Eingang J oder am Eingang K des Registers 23 eine Spannung auftritt, je nachdem der integrierte Wert höher oder niedriger als der in der Figur mit R bezeichnete Bezugspegel ist. Der mit dem Ende jeder

:. Periode zusammenfallende Taktimpuls wird über die Leitung 37 dem Eingang T des Registers 23 zugeführt und bewirkt, daß an den Ausgängen Q₁ und Q₁ des Registers 23 Spannungen auftreten, die einem infolge der an seinen Eingängen J und K auftretenden Span-

vi nungen aufgezeichneten »1«- bzw. »O«-Wert oder einem »0«- bzw. »1«-Wert entsprechen. Der Taktimpuls, der dieses Einschreiben in das Register 23 bewirkt, wird zugleich dem Integrator 2 zugeführt, wo er bewirkt, daß der Integrieningskondensator 7 sich

ü sofort nach dem Einschreiben über den von diesem Taktimpuls kurzzeitig geschlossenen Schalter S_x entlädt. Der Integrator 2 ist dann für die Integration der nächsten Bit-Periode bereit. Am Ausgang Q₁ des Registers 23 tritt nun das regenerierte ursprüngliche Da-

co tensignal auf. Dieses Signal und das am Ausgang Q₁ des Registers 23 auftretende Signal sind in den Fig. 4g bzw. 4 h dargestellt. Diese Figuren zeigen deutlich, •daß diese Ausgangssignale abwechselnd einem aufgezeichneten »1«- bzw. »O«-Wert entsprechen und daß

b5 eine solche Zustandsänderung stets erfolgt, wenn das Datensignal durch Null gegangen ist. Diese Nulldurchgänge werden nun von Nulldurchgangsimpulsen angezeigt, die, ausgehend von der Zustandsänderung

des Registers 23, mit Hilfe des Registers 24 und der Exklusiv-Oder-Schaltung 27 erzeugt werden, welche Schaltung einerseits an die Q.-Ausgänge und andererseits an die £₂-Ausgänge der Register 23 und 24 angeschlossen ist. Das Register 24 übernimmt ohne Änderung die in das Register 23 eingeschriebenen »1«- und »O«-Werte zu dem Zeitpunkt, zu dem über die Lotung 39 ein Taktimpuls der Taktimpulsreihe nach Fig. 4 am Eingang T des Registers 24 auftritt. Da diese Taktimpulse über einen Winkel Δ in bezug auf die dem Register 23 zugeführten Täktimpulse nach Fig. 4 a in er Phase verschoben sind, weisen auch die in Fig. 4j und Fig. 4k dargestellten Ausgangssignale an Q₁ und Q₂ des Registers 23 eine Phasenverschiebung Δ in bezug auf die Ausgangssignale an Q₁ und Q₂ des Registers 23 auf. Die Exklusiv-Oder-Schaltung 27 liefert daher die in Fig. 41 dargestellten Ausgangsimpulse, deren Dauer durch die Zeit Δ bestimmt ist während Her nur einer der erwähnten Q.-Ausgänge oder einer der erwähnten Q₂-Ausgänge eine Ausgangsspannung liefert. Jeder dieser Ausgangsimpulse entspricht einem Nulldurchgang und wird über die Ausgangsleitung 40 den »Und«-Gattern 33, 34, 35 und 36 zugeführt.

Diese »Und«-Gattcr werden in Abhängigkeit von einem etwa auftretenden Phasenfehler und/oder Gleichspannungspegelfehler gesteuert. Das Auftreten eines solchen Fehlers wird auf Grund des am Ausgang des Integrators 3 erscheinenden integrierten Signals nach Fig. 4f detektiert. Dieser Integrator wird von den i, Fig. 4 b dargestellten Taktimpulsen gesteuert, die jeweils mit der Mitte einer Bit-Periode zusammenfallen. Der integrierte Wert jeder Integrationsperiode wird in der Vergleichsvorrichtung 18 mit dem festen Bezugspegel 15 verglichen, wobei entweder am Eingang J oder am Eingang K des Registers 26 eine Spannung auftritt, je nachdem der integrierte Wert höher oder niedriger als der Bezugspegei ist. Der mit dem Ende jeder Integrationsperiode zusammenfallende Taktimpuls wird über die Leitung 38 dem Eingang T des Registers 26 zugeführt und bewirkt, daß die Spannungen an den Ausgängen Q_x und Q₂ des Registers 26, in Abhängigkeit von den zu diesem Zc'tpunkt an seinen Eingängen J und K auftretenden Spannungen, einem »1«- bzw. »O«-Wert oder einem »0«- bzw. »!«-Wert entsprechen werden. Der Taktimpuls, der dieses Einschreiben in das Register 26 bewirkt, wird zugleich dem Integrator 3 zugeführt und bewirkt dort, daß sich der Integrierungskondensator 8 sofort nach dem Einschreiben über den von diesem Taktimpuls kurzzeitig geschlossenen Schalter S₂ entlädt. Der Integrator 3 ist dann für die nächste Integrationsperiode bereit. Eine nähere Betrachtung des in Fig. 4f dargestellten integrierten Signals zeigt, daß der integrierte Wert zu den durch die Taktimpulse nach Fig. 4b bestimmten Zeitpunkten jeweils gleich dem Bezugspegel R ist, wenn in der Integrationsperiode ein Nulldurchgang stattgefunden hat und daß daher die Vergleichsvorrichtung jeweils zu den einem Nulldurchgang folgenden Einschreibzeitpunkten keine Ausgangsspannung liefert, was für den in Fig. 4 dargestellten Zustand richtig ist, weil dabei sowohl der Gleichstrompegel als auch die Phase richtig sind und sich daher die von dem Integrierungskondensator 8 während einer Integrationsperiode aufgenommenen positiven und negativen Ladunger, gerade ausgleichen. Die durch die Vergleichsvorrichtung zu den nicht einem Nulldurchgang folgenden Einschreibezeitpunkten gelieferte Ausgangsspannung ist nicht effektiv und kann hier außer Betracht gelassen werden, weil sie bei der Regelung der Phase und des Gleichspannungspegels keine Rolle spielt. Die Vergleichsvorrichtung liefert zu den einem Nulldurchgang folgenden Einschreibezeitpunkten wohl eine effektive Ausgangsspannung, wenn die Einstellung des Gleichspannungspegels und/oder der Phase falsch ist, weil die positiven und negativen Ladungen einander dann nicht mehr gleich sind.

Zur Illustrierung sei auf die Fig. 5 und 6 verwiesen, indenen die gleichen Diagramme wie in Fig. 4 dargestellt sind, mit dem Unterschied aber, daß Fig. 5 diese Diagramme bei einer falschen Einstellung des Gleichspannungspegels und Fig. 6 diese Diagramme bei einem auftretenden Phasenfehler zeigt. Wichtig sind dabei namentlich die Fig. 5 f und 6f, die den Verlauf des am Ausgang des Integrators 3 auftretenden integrierten Signals darstellen und die deutlich zeigen, daß die integrierten Werte zu den durch die Taktimpulse nach Fig. 5b bzw. 6b bestimmten Einschreibzeitpunkten sowohl beim Auftreten eines Gleichspannungspegelfehlers als auch beim Auftreten eines Phasenfehlers eine bestimmte Abweichung in bezug auf den Bezugspegel R aufweisen. Diese Abweichung wird in der Vergleichsvorrichtung 18 festgestellt und hat zur Folge, daß zu den Einschreibzeitpunkten das Einschreiben in das Register 26 stattfindet, wobei entweder Q₁ oder Q₂ des Registers je nach der Polarität der festgestellten Abweichung eine Ausgangsspannung liefert. Jede festgestellte Abweichung kann dabei auf einen Phasenfehler, einen Gleichspannungspegelfehler oder auf beide zurückzuführen sein und bildet an sich durchaus kein diskriminierendes Kriterium. Trotzdem wird bei dem System nach der Erfindung auf besonders zweckmäßige Weise erreicht, daß die beiden Regelkreise unabhängig voneinander gesteuert werden. Zu diesem Zweck wird als diskriminierendes Kriterium die Tatsache benutzt, daß die Polarität der festgestellten Abweichung beim Auftreten eines Gleichspannungspegelfehlers zu aufeinanderfolgenden Einschreibzeitpunkten gleich bleibt, während die festgestellte Abweichung beim Auftreten eines Phasenfehlers zu aufeinanderfolgenden Einschreibzeitpunkten ihre Polarität wechselt. Insbesondere zeigt Fig. 5f, daß bei einem zu hohen Gleichspannungspegel die Abweichung in bezug auf den Bezugspegel R zu den Einschreibzeitpunkten jeweils eine negative Polarität aufweist. Für den nicht dargestellten Fall, daß der Gleichspannungspegel zu niedrig ist, weist die Abweichung in bezug auf den Bezugspegel R jeweils eine positive Polarität auf.

Fig. 6f zeigt, daß, falls Taktimpulse gegenüber den Nulldurchgängen in der Phase nacheilen, die Abweichung in bezug auf den Bezugspegei R zu aufeinanderfolgenden Einschreibzeitpunkten jeweils ihre Polarität wechselt, und zwar derart, daß, wenn das eingehende Signal von Positiv zu Negativ durch null geht, die Abweichung positiv ist, während diese Abweichung für den folgenden von Negativ zu Positiv gehenden Nulldurchgang negativ ist. Für den nicht dargestellten Fall, daß die Taktimpulse gegenüber den Nulldurchgängen in der Phase voreilen, gilt dagegen das Umgekehrte, d. h., daß, wenn das eingehende Signal von Positiv zu Negativ durch null geht, die Abweichung negativ ist, während diese Abweichung für den folgenden von Negativ zu Positiv gehenden Nulldurchgang positiv ist.

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ίο

Wenn von den obenerwähnten Kriterien ausgegangen wird, werden bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die normalerweise geschlossenen Und-Gatter 36 und 35 unmittelbar von den an den Ausgängen Q₁ und Q₂ des Registers 26 auftretenden Signalen gesteuert, wobei das am Ausgang Q₁ auftretende Steuersignal für das »Und«Gatter 36 dieses Gatter öffnet, solange der Gleichspannungspegel zu niedrig ist, und wobei das am Ausgang Q₂ auftretende Steuersignal für das »Und«-Gatter 35 dieses Gatter öffnet, solange der Gleichspannungspegel zu hoch ist. Wenn der Gleichspannungspegel den verlangten Wert hat, aber die Phase noch nicht richtig ist, werden die »Und«-Gatter 35 und 36 abwechselnd geöffnet. Ausgehend von den genannten Kriterien werden weiter zur Steuerung der normalerweise geschlossenen »Und«-Gatter 33 und 34 zwei Steuersignale erzeugt. Zu diesem Zweck werden die in das Register 23 ein-

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zu dem gleichen Zeitpunkt übernommen, zu dem auch das Einschreiben in das Register 26 stattfindet, während die an den Ausgängen Q₁ und Q₂ der Register 25 und 26 auftretenden Signale mit Hilfe von Exklusiv-Oder-Schaltungen 28 und 29 derart selektiert werden, daß das am Ausgang der »exklusiven Oder«-Schaltung 29 auftretende Steuersignal für das »Und«-Gatter 34 dieses Gatter öffnet, solange die Taktimpulse in bezug auf die Nulldurchgänge in der Phase nacheilen, und daß das am Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 28 auftretende Steuersignal für das »Und«-Gatter 33 dieses Gatter öffnet, solange die Taktimpulse in bezug auf die Nulldurchgänge in der Phase voreilen. Falls die Phase richtig ist, aber der Gleichspannungspegel den verlangten Wert noch nicht aufweist, sind die Gatter 33 und 34 abwechselnd geöffnet.

Die »Und«-Gatter 33, 34 und 35, 36 bilden die Ausgänge des Fehlerdiskriminators und diese Gatter lassen die über die Leitung 40 ihnen zugeführien NuIidurchgangsimpulse je nach dem zu korrigierenden Fehler durch oder nicht durch. Jeder der von dem Gatter 33 durchgelasscnen Nulldurchgangsimpulse bewirkt dabei, daß die vom Taktimpulsgenerator gelieferten Taktimpulse in der Phase um einen Schritt rückwärts verschoben werden, während jeder der vom Gatter 34 durchgelassenen Nulldurchgangsimpulse bewirkt, daß die Taktimpulse um einen Schritt vorwärts in der Phase verschoben werden. Wenn die Gatter 33 und 34 abwechselnd einen NuIIdurchgangsimpuls durchlassen, bleibt die mittlere Phase konstant. Auf gleiche Weise bewirkt jeder der von den Gattern 35 und 36 durchgelassenen Nulldurchgangsimpulse, daß der Pegel der von der regelbaren Gleichspannungsquelle 14 gelieferten Gleichspannung um einen Schritt erhöht oder herabgesetzt wird. Die regelbare Gleichspannungsquelle 14 wird zu diesem Zweck vorzugsweise durch einen zweiseitig gerichteten Zähler gebildet, dessen Ausgang an einen Digital-Analog-Wandler angeschlossen ist.

Zur Illustrierung der obenbeschriebenen Wirkungsweise sei weiter auf Fig. 5 verwiesen, die sich auf den Fall bezieht, in dem der Gleichspannungspegel den verlangten Wert überschreitet, und auf Fig. 6, die sich auf den Fall bezieht, in dem die Taktimpulse in bezug auf die Nulldurchgänge in der Phase nacheilen. So sind in Fig. 5m bzw. 5n die an den Ausgängen Q₁ und Q₂ des Registers 25 auftretenden Signale und in Fig. 5ο bzw. Fig. 5p die an den Ausgängen Q₁ und Q₂ des Registers 26 auftretenden Signale dargestellt. Die letzteren Signale werden als Steuersignale den »Und«-Gattern 36 bzw. 35 zugeführt, was zur Folge hat, daß das Gatter 36 geschlossen bleibt, während das Gatter 35 geöffnet wird, so daß es die in Fig. 5u dargestellten Nulldurchgangsimpulse zur Korrektur des Gleichspannungspegels durchläßt.

Die in den Fig. 5m, 5n, 5ο und 5p dargestellten Signale bewirken außerdem, daß einerseits an dem Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 29 das in Fig. 5q dargestellte Steuersignal für das »Und«-Gatter 34 und andererseits am Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 28 das in Fig. 5 r dargestellte Steuersignal für das »Und«-Gatiei 33 auftritt, wobei das »Und«-Gatter 33 die in Fig. 5t dargestellten Nulldurchgangsimpulse und das »Und«-Gatter 34 die in Fig. 5s dargestellten Nulldurchgangsimpulse durchläßt. Wie in der Fi°ur dur°este!!t ist sind die Gatter 33 und 34 dabei abwechselnd geöffnet, so daß die Phasenregelung die wichtige Eigenschaft aufweist, daß sie stets geneigt ist, einen Phasenfehler 0 aufzuweisen. Falls die Taktimpulse in der Phase nacheilen, wie in Fig. 6 dargestellt ist, weisen die an den Ausgängen Q₁ und Q₂ der Register 25 und 26 auftretenden Signale die in den Fig. 6m, 6n, 6o bzw. 6p dargestellte Form auf, wodurch am Ausgang der »Exklusiv-Oder«-Schaltung 28 das in Fig. 6r dargestellte Steuersignal für das »Und«-Gatter 33 auftritt, welches Gatter daher die in Fig. 6t dargestellten Nulldurchgangsimpulse zur Korrektur des Phasenfehlers durchläßt. Die Exklusiv-Oder-Schaltung 29 liefert in diesem Fall das in Fig. 6q dargestellte zur inverse Steuersignal für das »Und«-Gatter 34, welches Gatter daher keine Nulldurchgangsimpulse durchläßt. Umgekehrt, falls die Taktimpulse in der Phase voreilen (nicht dargestellt) so wird das »Und«-Gatter 34 Nulldurchgangsimpulse durchlassen und wird das »onu^-vjmici Jj gestellt uiciucii. u/ic »uiiu^-uaiter 35 und 36 werden von den in den Fig. 6o und 6p dargestellten Ausgangssignalen gesteuert, wobei das »Und«-Gatter 35 die in Fig. 6u dargestellten Nuüdurchgangsimpulse und das »Und«-Gatter 36 die in Fig. 6v dargestellten Nulldurchgangsimpulse durchläßt. Es stellt sich heraus, daß die Gatter 35 und 36 dabei abwechelnd geöffnet sind, so daß auch für die Gleichspannungspegelregelung gilt, daß sie geneigt ist, einen Fehler 0 aufzuweisen.

Neben dieser wichtigen Eigenschaft der beiden Regelkreise und ihrer oben bereits erwähnten gegenseitigen Unabhängigkeit weist das System nach der Erfindung noch den wesentlichen Vorteil auf, daß die beiden Regelschleifen je für sich leicht derart bemessen werden können, daß das gegebenenfalls in den Regelsignalen vorhandene Geräusch unterdrückt wird, wodurch bei sehr ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnissen eine erhebliche Verbesserung erzielt wird.

Schließlich sei noch bemerkt, daß sich die Erfin-

i dung nicht auf die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsform beschränkt, bei der der den Vergleichsvorrichtungen 17 und 18 zugeführte Bezugspegel einer Quelle festen Potentials 15 entnommen wird, und bei der der Gleichspannungspegel des eingehen-

, den Signals mit Hilfe der regelbaren Gleichspannungsquelle 14 und der Zusammenfügungsvorrichtung 12 derart nachgeregelt wird, daß der Gleichspannungspegel des eingehenden Signals der.-, festen

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Bezugspegel entspricht. daß er dem variierenden Gleichspannungspegel des

Es ist auch möglich, den den Vergleichsvorrichtun- eingehenden Signals entspricht. Bei dieser möglichen

gen 17 und 18 zugeführten Bezugspegel der regelba- Ausführungsform sind die Zusammenfügungsvor-

ren Gleichspannungsquelle 14 zu entnehmen, wobei richtung 12 und die Quelle festen Potentials 15 über-

dann dieser Bezugspegel derart nachgeregelt wird, -, flüssig.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur genauen Wiedergabe von bei einem ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnis empfangenen Impulskodemodulationssignalen, die mit einem regelbaren Taktimpulsgenerator und einer Anzahl von Ausgangsimpulsen des erwähnten Taktimpulsgenerators gesteuerter Integratoren versehen ist, denen die empfangenen Signale zugeführt werden und an die sich eine Detektionsvorrichtung anschließt, die unter Verwendung eines Bezugspegels das Auftreten von Nulldurchgängen detektiert, wobei die erwähnten Integratoren mit der Detektionsvorrichtung einen Teil einer Regelschleife zur Phasennachregelung des Taktimpulsgenerators bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ferner mit einer regelbaren Gleichspannungsquelle versehen ist, mit deren Hilfe der erwähnte faezugspegel und der variierende Gleichspannungspegcl des eingehenden Signais einander gleich gemacht werden, und daß die erwähnten Integratoren und die erwähnte Detektionsvorrichtung, die zusammen einen Teil der Phasenregelschleife bilden, zugleich einen Teil einer zweiten Regelschleife zur Nachregelung der regelbaren Gleichspannungsquelle bilden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit zwei Integratoren, wobei der erste Integrator von vom Taktimpulsgenerator herrührenden Taktimpulsen derart sesteuert wird, daß seine Integrationsperiode jeweils nahezu mit einer Bit-Periode des eingehenden Signals zusammenfällt, und wobei der zweite Integrator von vom Taktimpulsgenerator herrührenden Taktimp-ulsen derart gesteuert wird, daß seine einer Bit-Periode gleiche Integrationsperiode in bezug auf die Integrationsperiode des ersten Integrators über eine halbe Bit-Periode verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis der erwähnten Integratoren durch eine Zusammenfügungsvorrichtung gebildet wird, in der die empfangenen Signale mit der Ausgangsspannung der erwähnten regelbaren Gleichspannungsquelle zusammengefügt werden, und daß die erwähnte Detektionsvorrichtung zwei Vergleichsvorrichtungen enthält, in denen die dem ersten und dem zweiten Integrator entnommenen integrierten Signale beide mit dem erwähnten Bezugspegel, der einer Quelle festen Potentials entnommen wird, verglichen werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Detektionsvorrichtung ein erstes und ein zweites Register enthält, welche Register an die respektiven Vergleichsvorrichtungen angeschlossen sind und von denen eines von dem ersten Integrator zugeführten Taktimpulsen und das andere von dem zweiten Integrator zugeführten Taktimpulsen gesteuert wird, wobei in diese Register »1«- und »0»- oder »0«- und »1 «-Werte eingeschrieben werden, je nach der Polarität des Differenzsignals, das zu den durch die Taktimpulse bestimmten Einschreibzeitpunkten an den Ausgängen der erwähnten Vergleichsvorrichtungen auftritt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Detektionsvorrichtung eine erste Exklusiv-Oder-Schal-

tung enthält, der die »1«- und »0»- oder »0«- und »1 «-Werte des ersten Registers einerseits über direkte Verbindungsleitungen und andererseits über eine feste Verzögerung A einführende Kreise zugeführt werden, wobei am Ausgang dieser Exklusiv-Oder-Schaltung Ausgangsimpulse auftreten, die einem Nulldurchgang entsprechen und deren Dauer gleich der eingeführten Verzögerung A ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte feste Verzögerung mit Hilfe eines dritten Registers eingeführt wird, in das die »1«- und »0«- oder die »0«- und »1«-Werte des ersten Registers zu dem Auftrittszeitpunkt der dem Taktimpulsgenerator entnommenen Taktimpulse eingeschrieben werden, welche Taktimpulse über einen Winkel A in bezug auf die dem ersten Integrator zugeführten Taktimpulse in der Phase verschoben sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Detektionsvorrichtung einen Fehlerdiskriminator enthält, der als Kriterium zum Diskriminieren von Phasenfehlern und Gleichspannungspegelfehlern die Tatsache benutzt, daß beim Auftreten eines Gleichspannungspegelfehlers die Polarität des am Ausgang der zweiten Vergleichsvorrichtung auftretenden Differenzsignals zu aufeinander folgenden Einschreibzeitpunkten gleich bleibt, während das Differenzsignal beim Auftreten eines Phasenfehlers zu aufeinander folgenden Einschreibzeitpunkten seine Polarität wechselt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Teil der erwähnten Detektionsvorrichtung bildende Fehlerdiskriminator vier Und-Gatter enthält, jedem von denen die Nulldurchgangsimpulse zugeführt werden und von denen zwei unmittelbar von den Ausgangssignalen des zweiten Registers gesteuert werden, während die beiden übrigen »Und«-Gatter von Steuersignalen gesteuert werden, die im Fehlerdiskriminator mit Hilfe zweier Exklusiv-Oder-Schaltungen erzeugt werden, denen einerseits über direkte Verbindungen die Ausgangsspannungen des zweiten Registers und andererseits über eine feste Verzögerung einer halben Bit-Periode einführende Kreise die Ausgangsspannungen des ersten Registers zugeführt werden, wobei die Steuersignale an der Ausgangsleitung jeder dieser »exklusiven Oder«-Schaltungen auftreten.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Verzögerung einer halben Bit-Periode mit Hilfe eines vierten Registers eingeführt wird, in das die »1«- und »0«- oder die »0«- und »1«-Werte des ersten Registers zu dem Auftrittszeitpunkt der dem Taktimpulsgenerator entnommenen Taktimpulse eingeschrieben werden, weiche Taktimpulse über eine halbe Bit-Periode in bezug auf die dem ersten Integrator zugeführten Taktimpulse in der Phase verschoben sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ausgängen der beiden ersteren Und-Gatter auftretenden Nulldurchgangsimpulse als Korrekturimpulse der regelbaren Gleichspannungsquelle zugeführt wer-

den, während die an den Ausgängen der beiden anderen Und-Gatter auftretenden Nulldurchgangsimpulse als Korrekturimpulse dem erwähnten Taktimpulsgenerator zugeführt werden.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Gleichspannungsquelle durch einen zweiseitig gerichteten Zähler gebildet wird, dessen Ausgang an einen Digital-Analog-Wandler angeschlossen ist.