DE2933403C3 - Bit-Synchronisiersystem für Impulssignalübertragung - Google Patents
Bit-Synchronisiersystem für ImpulssignalübertragungInfo
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- DE2933403C3 DE2933403C3 DE2933403A DE2933403A DE2933403C3 DE 2933403 C3 DE2933403 C3 DE 2933403C3 DE 2933403 A DE2933403 A DE 2933403A DE 2933403 A DE2933403 A DE 2933403A DE 2933403 C3 DE2933403 C3 DE 2933403C3
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- H04L7/033—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bit-Synchronisiersystem und insbesondere ein Zeitsteuersignal-Extraktionssystem
für eine Impulssignalübertragung, d. h. ein System zum Extrahieren oder Ausblenden eines Zeitsteuersignales,
das zum Demodulieren oder Regenerieren bzw. Wiedergewinnen einer empfangenen Impulsfolge erforderlich
ist.
Ein Vorteil der Impulssignalübertragung liegt darin, daß eine empfangene Impulsfolge in einer Wiederholoder
Empfangsanlage in einer Signalform regeneriert werden kann, die nahezu gleich einer ursprünglichen
Signalform ist, ohne durch Rauschsignale oder Störungen beeinflußt zu werden. Es ist für die obige
Regenerierung erforderlich, ein Zeitsteuersignal zur erneuten Zeitsteuerung zu erzeugen, und es gibt zwei
Arten von Systemen, die Zeitsteuersignale erzeugen, wobei eine Art ein System ist, in dem eine übertragene
Impulsfolge ein Synchronisiersignal enthält, während die andere Art ein Selbst-Zeitsteuersystem ist, in dem
eine Grundfrequenz einer übertragenen Impulsfolge erfaßt wird, und ein Oszillator wird mit der erfaßten
Grundfrequenz angesteuert, um ein Zeitsteuersignal zu erzeugen. Obwohl das zuletzt genannte System oder das
Selbst-Zeitsteuersystem im allgemeinen im Vergleich mit dem zuerst genannten System einfach -»ufgebaut ist,
wird die Schwingungsfrequenz des Oszillators zum Erzeugen des Taktsignales zuvor so festgelegt, daß sie
mit der Grundfrequenz der übertragenen Impulsfolge übereinstimmt, und daher kann mit diesem System
lediglich eine Impulsfolge mit einer konstanten Bitgeschwindigkeit übertragen werden. Für einen Fall, in dem
die Bitgeschwindigkeit der übertragenen Impulsfolge verändert wird, oder für die ßreitband-Signalüberlra-
gung, wie ζ. B. der in jüngster Zeit entwickelte optische
Informationsaustausch, wird ein System untersucht, in dem lediglich das Entzerren und Regenerieren (Wiederformen)
während der Übertragung durchgeführt werden, wobei keine erneute Zeitsteuerung durchgeführt
wird. Jedoch kann ein derartiges System nicht das herkömmliche Selbst-Zeitsteuersys'em unverändert
verwenden, und es benötigt die manuelle Einstellung der Resonanzfrequenz auf der Empfängerseite, was zu
einem unbequemen Betrieb führt ι ο
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bit-Synchronisiersystem für eine Impulssignalübertragung anzugeben,
in dem die genaue oder richtige erneute Zeitsteuerung für ein übertragenes Impulssignal jeder
Periode (oder Bitgeschwindigkeit) durchführbar ist, nämlich ein Bit-Synchronisiersystem, in dem die
Zeitsteuerung eines in einem Empfänger enthaltenen Zeitsteuersignalgenerators automatisch der Periode des
übertragener Impulssignales für jede Änderung in der
Zeitsteuerung des Impulssignales folgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Selbst-Zeitsteuersystem zum Vergleichen der Frequenz
eines spannungsgeführten Taktgenerators mit der Frequenz eines eingespeisten Impulssignales vorgesehen,
um eine Differenzfrequenz zu erfassen und den ιί
Taktgenerator durch die erfaßte Differenzfrequenz so zu steuern, daß ein Zeitsteuersignal vom Taktgenerator
erhalten wird, wobei ein übertragenes Impulssignal in einen eingeschränkten Code umgesetzt wird, um danach
in eine Spannung oder eine Übergangszahl proportional zur Frequenz des eingeschränkten Code umgeset7' zu
werden, wobei die Spannung oder die Übergangszahl des eingeschränkten, umgesetzten Code mit dem Wert
eines Ausgangssignales des Taktgenerators verglichen wird, um ein Differenzsignal zu erzeugen, und wobei der J5
Taktgenerator mit dem Differenzsignal gesteuert wird, um dadurch das Ausgangs-Zeitsteuersignal zu erzeugen.
Das heißt, ein Code, der z. B. die größte Zahl von Zahlen festlegt, in denen der Pegel (oder die Polarität) von »1«
oder »0« nacheinander angenommen werden kann, ist für den eingeschränkten Code verwendbar. In diesem
Fall hat eine integrierte Signalform, die durch Integrieren des umgesetzten Signales (oder Code) für
eine Periode entsprechend der größten Zahl erhalten ist, in der der gleiche Pegel (oder Polarität) fortdauern
kann, eine konstante Beziehung zu der durch Integrieren des Taktsignales erhaltenen Signalform in deren
Spitzenwerten. Das heißt, wenn die Frequenz des umgesetzten Signales mit der Taktfrequenz zusammenfällt,
kann ein relativer Wert (oder eine Differenz) zwischen jeweiligen Spitzenwerten dieser integrierten
Signalformen konstant gemacht werden oder den Wert Null annehmen. In einem Fall, in dem die oben
erwähnten beiden Frequenzen verschieden von einander sind, kann eine Spannung (oder ein Strom) mit der
einen oder der anderen Polarität entsprechend danach demoduliert werden, daß eine dieser Frequenzen höher
oder tiefer als die andere Frequenz ist. Die Frequenz des Taktsignales kftnn gleich der Frequenz des eingespeisten
(oder übertragenen) Impulssignales gemacht bo
werden, indem ein spannungsgeführter Oszillator durch das oben erwähnte Differenzsignal gesteuert wird.
Wenn die Übereinstimmung zwischen der Frequenz des eingespeisten 'mpulssignales und der Frequenz des
Taktsignales e'halten wird, ist die Synchronisation b5
bezüglich der iMiase sofort mit einem herkömmlichen
Phasenregelkrcis erzielbar, der im Selbst-Zeitsteuersystem enthalten 1St. Auf diese Weise kann ein Taktsignal
erzeugt werden, das vollkommen mit der eingespeisten Impulsfolge, insbesondere dem gewünschten Zeitsteuersignal,
synchronisiert ist
Weiterhin kann ein Code mit einer Übergangszahl proportional zu einer lmpulsfülgefrequenz als der
eingeschränkte Code verwendet werden. In diesem Fall kann die Frequenz des Taktimpulses gesteuert werden,
indem lediglich die Anzahl der Übergänge in einer codierten Impulsfolge gezählt und die gezählte Anzahl
bzw. der Zählerstand mit der Frequenz des Taktsignalgenerators verglichen wird, und daher kan eine
vereinfachte Schaltung verwendet werden.
Die Erfindung sieht also ein Bit-Synchronisiersystem
zum Erzeugen eines Zeitsteuersignales entsprechend einem übertragenen Impulssignal vor, in dem das
übertragene Impulssignal in ein Signal umgesetzt wird, in dem die Anzahl der Impulse, die nacheinander die
gleiche Polarität annehmen, begrenzt ist, um eine Erfassung der Frequenz zu erlauben, in dem das
umgesetzte Signal integriert wird, in dem ein Spitzenwert der integrierten Werte erfaßt wird, in dem das
Ausgangssignal eines spannungsgeführten Taktgenerators zum Erzeugen des Zeitsteuersignales in einer
ähnlichen Weise verarbeitet wird, um einen Spitzenwert bezüglich des Ausgangssignales zu erfassen, und in dem
der Taktgenerator durch eine Spannung entsprechend einer Differenz zwischen diesen beiden Spitzenwerten
gesteuert wird, wodurch die Frequenz des Taktsignales mit der Bitgeschwindigkeit des übertragenen Impulssignals
übereinstimmt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1, 3 und 6 Blockschaltbilder mit jeweils Schaltungsanordnungen von drei verschiedenen Ausführungsbeispielen
des erfindungsgemäßen Bit-Synchronisiersystems,
F i g. 2 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels,
F i g. 4 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels,
F i g. 5 ein Schaltbild eines Scramblers, der in den in
Fig. 1, 3 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen verwendbar ist,
Fig. 7 und 10 Schaltbilder mit verschiedenen Schaltungsanordnungen, die für den Übergangsdetektor
32 oder 34 des in Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiels
verwendbar sind,
Fig. 8 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels,
F i g. 9 Signalverläufe zur Erläuterung eines Beispiels eingeschränkter Codes, und
F i g. 11 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs
der in F i g. 10 dargestellten Schaltungsanordnung.
F i g. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung
eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bit-Synchronisiersystems, und Fig. 2 zeigt
Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. In den F i g. 1
und 2 ist ein Eingangsanschluß 1 mit einem Eingangssignal ^beaufschlagt, das durch einen eingeschränkten
Code codiert ist. Das Eingangssignal, insbesondere das Signal (b), das bei diesem Ausführungsbeispiel übertragen
und erneut zeitgesteuert ist, ist ein NRZ-(Nicht-Rückkehr-nach-Null-)lmpulssignal,
wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Das heißt, die größte Zahl der Zahlen, in denen Eingangsinipulse nacheinander die gleiche
Polarität annehmen können, ist begrenzt (die größte Anzahl, in der Impulse nacheinander die Polarität »1«
annehmen können, beträgt 2 für das in F i g. 2 gezeigte Eingangssignal (b)), und der Mittelwert der Eingangsimpulse
beträgt wegen eines hervorragenden Gleichstrom-Abgleiches des Eingangssignales Null.
Das eingespeiste Impulssignal (b) wird durch einen Begrenzer 21 in ein Rechtecksignal geformt (das in
Fig.2 gezeig e Signal (b) wurde bereits in das
Rechtecksignal geformt). Das Ausgangssignal des Begrenzers 21 wird durch einen Integrierer 31
integriert, wie dies in F i g. 2 durch ein Signal (£>Vgezeigt
ist. Der Spitzenwert des integrierten Signals (b') wird konstant (d. h., er wird gleich 2 V), da das eingespeiste
Impulssignal durch den eingeschränkten Code codiert ist, d. h., die größte Anzahl, in der Impulse nacheinander
die gleiche Polarität von »1« oder »0« annehmen können, ist auf z. B. 2 im Signal (b) eingeschränkt, und da
das eingespeiste Impulssignal gut gleichstromabgeglichen ist. Das Ausgangssignal des Integrierers 31 liegt an
einem Spitzenwertdetektor 41, um dadurch in ein Signal entsprechend dem oben erwähnten Spitzenwert umgesetzt
zu werden. Weiterhin ist ein spannungsgeführter Multivibrator 5 vorgesehen, dessen Frequenz durch eine
anliegende Spannung gesteuert ist. Ein Teil des Ausgangssignales des Multivibrators 5 liegt an einem
Begrenzer 22, einem Integrierer 32 und einem Spitzenwertdetektor 42 in dieser Reihenfolge. Die
Bauteile 22, 32 und 42 haben jeweils die gleiche Kennlinie und den gleichen Betrieb wie die entsprechenden
Bauteile 21, 31 bzw. 41. Signalverläufe (a) und (a') in Fig. 2 zeigen jeweils das Ausgangssignal des
Begrenzers 22 und des Integrierers 32. Die Ausgangssignale der Spitzenwertdetektoren 41 und 42 liegen an
einem Vergleicher 6, dessen Ausgangssignal über ein Tiefpaßfilter 7 einem Addierer 8 zugeführt ist.
Wenn die Frequenz des eingespeisten Impulssignales gleich der Frequenz des Multivibrators 5 ist, wird die
Amplitude des Ausgangssignales des Spitzenwertdetektors 41 doppelt so groß wie die Amplitude des
Ausgangssignales des Spitzenwertdetektors 42 aufgrund des oben erwähnten Code für das eingespeiste
Impulssignal (b) (die obige Amplitude ist umgekehrt proportional zur Frequenz).
Entsprechend kann die Frequenz des Multivibrators 5 gleich der Frequenz des eingespeisten Impulssignales
gemacht werden, indem die oben erwähnten beiden Amplituden verglichen und die Frequenz des Multivibrators
5 so eingestellt wird, daß das Verhältnis dieser Amplituden den Wert 2 hat In dem Fall, in dem die
Frequenz des Multivibrators 5 von der Frequenz des eingespeisten Impulssignales abweicht, liegt eine Spannung
entsprechend der Differenz zwischen diesen Frequenzen am Multivibrator 5 über das Tiefpaßfilter 7
und dem Addierer 8, um dadurch die Frequenz des Multivibrators 5 zu steuern. Wenn diese Frequenzen
gleich miteinander werden, verschwindet das obige Steuersignal, das durch den Vergleicher 6, das Filter 7
und den Addierer 8 zum Multivibrator 5 geschickt wurde. Jedoch ist es in dem Fall, in dem das
Ausgangssignal des Multivibrators 5 lediglich in der Phase vom eingespeisten Impulssignal abweicht, unmöglich,
die Phase des Multivibrators 5 mit lediglich dem oben erwähnten Schaltungsaufbau zu steuern, und
daher ist eine verschiedene Schleife zur Phasenregelung vorgesehen. Das heißt, ein Teil des Ausgangssignales
des Multivibrators 5 und des eingespeisten Impulssignales liegen beide an einem Phasenvergleicher 9, der ein
Spannungssignal entsprechend der Phasendifferenz zwischen diesen eingespeisten Signalen abgibt Das
Spannungssignal liegt über den Addierer 8 am Multivibrator 5, um dadurch dessen Phase zu steuern.
Durch den Betrieb eines derartigen Phasenregelkreises und den Betrieb des oben erwähnten Frequenzregelkreises,
die miteinander gekoppelt sind, werden die Frequenz und die Phase des Multivibrators 5 mit der
Frequenz und der Phase des eingespeisten lmpulssignales synchronisiert. Das Ausgangssignal des Multivibrators
5 bildet in der Zeit, wenn eine Synchronisation in
to Frequenz und Phase erreicht ist, das Zeitsteuersignal und wird dem Anschluß 10 entnommen. Da der Aufbau
und der Betrieb eines herkömmlichen Phasenregelkreises, der in oben erläuterten Phasenregelkreis verwendbar
ist, bereits beschrieben wurde, kann von einer näheren Erläuterung abgesehen werden.
F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Bit-Synchronisiersystems nach der Erfindung, und
F i g. 4 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs dieses Ausführungsbeispiels. In den F i g. 3 und 4 ist ein
Eingangsanschluß 1 mit einem in F i g. 4 gezeigten Eingangssignal (b) beaufschlagt, das durch einen
eingeschränkten Code codiert ist. Das heißt, ein ursprüngliches Pulscodesignal (A), das in F i g. 4 gezeigt
ist, wird entsprechend der folgenden Regel in das Signal (^umgesetzt. Das heißt, ursprüngliche Impulse von »1«
werden abwechselnd in einen Impuls von »1« oder »0« umgesetzt, der die gleiche Zeitkanaldauer τ wie der
ursprüngliche Impuls besitzt, der ursprüngliche Impuls von »0« wird umgesetzt in eine Kombination eines
Impulses von »1« und eines Impulses von »0«, die jeweils eine Zeitkanaldauer von r/2 besitzen, oder in
eine Kombination von Impulsen »0« und »1« in dieser Reihenfolge, und das umgesetzte Impulssignal (b)
enthält abwechselnd einen Ipuls von »1« und einen Impuls von »0«.
Weiterhin ist in F i g. 3 ein Glied 11 zum Trennen von
Impulsen einer Polarität im eingespeisten Impulssignal b von Impulsen der anderen Polarität vorgesehen. Ein
Teil des eingespeisten Impulssignales (b), insbesondere die Impulse einer (oder positiven) Polarität werden
durch einen Integrierer aus einer Diode 121 und einem Kondensator 131 integriert wie dies durch ein Signal
(b") in F i g. 4 gezeigt ist Das heißt der Integrierer hat eine exponentielle Integrationskennlinie. Da jedoch die
obige exponentielle Kennlinie durch eine lineare Kennlinie angenähert werden kann, ist die Integrationskennlinie im Signal (b") zur Vereinfachung der
Darstellung durch eine Gerade angedeutet Wenn jeder der Impulse von »1« endet wird eine Entladung durch
so die Diode 121 durchgeführt um einen raschen Spannungsabfall zu erlauben, wie dies im Signal (b")
gezeigt ist Das Ausgangssignal des Integrierers liegt an einem Spitzenwertdetektor aus einer Diode 141 und
einem Kondensator 151, und das Potential des Kondensators 151 nimmt zu, um einen Spitzenwert zu
erreichen. Der Spitzenwert wird unverändert wahrend
einer vorbestimmten Zeitdauer beibehalten, da die Entladung des Kondensators 151 durch die Wirkung der
Diode 141 während einer Zeitdauer verhindert wird, wenn der Impuls von »1« nicht vorliegt Der so
beibehaltene Spitzenwert liegt über einen Transistor 161 am positiven Anschluß eines Differenzverstärkers 6,
der einen Vergleicher bildet
Dagegen liegt ein Teil des Ausgangssignales (c) des spannungsgeführten Multivibrators 5 an einem Verzögerungsflipflop
17, um dadurch in ein Signal (a) mit einer Frequenz gleich einer Hälfte der Frequenz des
Signales (c) umgesetzt zu werden. Das Ausgangssignal
(a) des Flipflops 17 liegt an einem negativen Anschluß des Differenzverstärkers 6 über einen Integrierer aus
einer Diode 122 und einem Kondensator 132, über einen
Spitzenwertdetektor aus einer Diode 142 und einem Kondensator 152 und über einen Transistor 162. Diese
Bauteile 122, 132,142, 152 und 162 haben den gleichen Aufbau und Betrieb wie die oben erwähnten Bauteile
121, 131, 141, 151 bzw. 161. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 6 (oder des Vergleichers) wird
durch einen Kondensator 18 gefiltert und dann an den Multivibrator 5 abgegeben. Eine Diode 20 und ein
Widerstand 21a bilden ein Glied zum Verschieben des Spannungspegels. Die oben erwähnte Schaltungsanordnung
führt den gleichen Betrieb durch, wie dies anhand der F i g. 1 erläutert wurde. Das heißt, wenn die Periode
einer vom Multivibrator 5 abgegebenen Impulsfolge gleich der Periode des eingespeisten Impulssignales ist,
nimmt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 6 (oder des Vergleichers) den Wert Null an. Wenn diese
beiden Perioden voneinander abweichen, liegt entweder eine positive oder eine negative Spannung am
Multivibrator 5, bis die Perioden miteinander übereinstimmen, entsprechend danach, daß eine der Perioden
größer oder kleiner als die andere Periode ist.
Weiterhin ist ein Phasenregelkreis (PLL) 9 vorgesehen, um die Phase der vom Multivibrator abgegebenen
Impulsfolge gleich der Phase des eingespeisten Impulssignales zu machen, da zahlreiche Fälle vorliegen, in
denen die Impulsfolge vom Multivibrator 5 in der Frequenz mit dem eingespeisten Impulssignal übereinstimmt,
jedoch in der Phase nicht kongruent ist. Im Phasenregelkreis 9 sind vorgesehen ein Null-Kreuzungs-Detektor
22a, der einen Impuls an dessen Ausgang (d) abgibt, so oft das eingespeiste Impulssignal
(b) in der Polarität umgekehrt wird, und ein Null-Kreuzungs-Detektor
23a, der einen Impuls in dessen Ausgang (e) abgibt, so oft das Ausgangssignal (c) des
Multivibrators 5 in der Polarität umgekehrt wird. Diese Ausgangssignale (d) und (e) dieser beiden Null-Kreuzungs-Detektoren
liegen so an einem Verzögerungsflipflop 24, daß das Signal (d) das Flipflop 24 voreinstellt
und das Signal feinen gesetzten Zustand umkehrt Das
Fiipflop 24 gibt ein in F i g. 4 gezeigtes Ausgangssignal
(f) ab. Im Ausgangssignal (T) tragen die Teile, die schraffiert angedeutet sind, zur Steuerung des Multivibrators
5 bei, und die übrigen Teile dienen lediglich dazu, um die Gleichstromkomponente des Ausgangssignales
wegen einer fehlenden Null-Kreuzung im eingespeisten Impulssignal gleich Null zu machen. Das Ausgangssignal
des Flipflops 24 liegt als ein Phasensteuersignal am spannungsgeführten Multivibrator 5 über ein Tiefpaßfilter
25, um dadurch den Multivibrator 5 zu steuern. Der Phasenregelkreis ist in üblicher Weise aufgebaut und
wird daher nicht näher erläutert Das Ausgangssignal (c) des Multivibrators 5, der durch den oben erläuterten
Betrieb gesteuert ist wird dem Anschluß 10 entnommen und dient als ein Zeitsteuersignal in einem (nicht
gezeigten) Regenerator des eingespeisten Impulssignales,
der mit einem herkömmlichen Schaltungsaufbau geformt werden kann.
In den obigen Ausführungsbeispielen wird ein eingespeistes Impulssignal einer eingeschränkten Codierung
unterworfen, so daß lediglich zwei Impulse nacheinander gleiche Polarität annehmen können. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Ausführungsbeispiele beschränkt
Wenn eine beträchtliche Anzahl von Impulsen nacheinander die Polarität von »0« im ursprünglichen
Impulssignal ("/^annimmt, treten nacheinander Spitzenwerte
eines niederen Wertes auf dem Ausgangssignal (b") des Spitzenwertdetektors auf, und es gibt einige
Beispiele, in denen der Detektor nicht genau die niederen Spitzenwerte erfaßt. In einem derartigen Fall
ist es wirksam, das ursprüngliche Signal (A) einem Scrambler zuzuführen bzw. zu verwürfein. Das heißt, ein
ursprüngliches Signal A liegt z.B. an einer in Fig.5
dargestellten Schaltung, die Addierer 28 und 31a und Verzögerungsglieder 29 und 30 mit jeweils einer
Verzögerungszeit r aufweist, und das Ausgangssignal der obigen Schaltung wird dann in das Signal (b)
umgesetzt. Wenn z. B. ein Signal »10000«, das ein Teil des ursprünglichen Signales A ist, an einem Eingangsanschluß
26 liegt, wird ein Signal »11100« als ein Ausgangssignal B von einem Ausgangsanschluß 27
abgegeben. Das heißt, es treten zahlreiche Spitzenwerte eines hohen Wertes auf dem Signnal (b") auf, und somit
kann das oben erwähnte Problem gelöst werden. Ein Verfahren zum Wiedergewinnen oder Wiederherstellen
eines verwürfelten Signales in ein ursprüngliches Signal auf der Empfängerseite wurde bereits beschrieben und
wird daher nicht näher erläutert.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen kann, wie beschrieben wurde, selbst wenn die Impuls-Folgeperiode
eines eingespeisten Impulssignales verändert wird, während die größte Zahl der Zahlen, in der Impulse
nacheinander die gleiche Polarität annehmen können, bekannt ist die Bit-Synchronisier-Steuerung im Operationsbereich
des gesteuerten Multivibrators bewirkt werden, indem zusätzlich eine Schaltung zum Erzeugen
der Impulsfolge mit einer Periode entsprechend der größten Zahl vorgesehen wird.
Weiterhin ist in einem Bit-Synchronisiersystem nach der Erfindung ein eingespeistes Impulssignal einer
eingeschränkten Codierung unterworfen, die einen hervorragenden Gleichstrom-Abgleich erzeugt, eine
Differenz zwischen zwei Frequenzen wird aufgrund des Gleichstrom-Abgleiches erfaßt, und daher kann jede
Frequenz in einem weiten Frequenzbereich in eine gewünschte Frequenz gezogen werden.
Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Bit-Synchronisiersystems. In F i g. 6 sind vorgesehen ein Eingangsanschluß 1, ein Ausgangsanschluß 10, ein Übergangsdetektor 32a für ein
Eingangssignal, ein Übergangsdetektor 33 für die Ausgangsimpulse eines spannungsgeführten Multivibrators
5 (oder eines Taktsignalgenerators), ein Zweirichtungszähler 34, der einen Vergleicher bildet und
entweder eine positive oder eine negative Spannung abgibt, wenn die Frequenz des eingespeisten Impulssignals
höher oder tiefer als die Frequenz der Ausgangsimpulse des Multivibrators 5 ist und ein
Tiefpaßfilter 7. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 7 liegt am spannungsgeführten Multivibrator 5 über einen
Addierer 8, um den Multivibrator 5 zu steuern. Wenn die Frequenz des Eingangssignales mit der Frequenz des
Multivibrators 5 zusammenfällt nimmt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 7 den Wert Null an, was anzeigt
daß eine Synchronisation erreicht wurde. Dann liegt das Ausgangssignal des Multivibrators 5 als ein Zeitsteuersignal
an einem (nicht gezeigten) Regenerator oder Rückgewinnungsglied des eingespeisten Impulssignales.
Weiterhin bilden in Fig.6 ein Flipfiop 35, ein
Phasenvergleicher 36 und ein Tiefpaßfilter 37 einen üblichen Phasenregelkreis (PLL) zum Steuern der
Phase.
Im folgenden wird der Fall näher erläutert in dem der
Eingangsanschluß 1 mit einem derartigen eingespeisten Impulssignal fty beaufschlagt ist, wie dieses in Fig. 8
gezeigt ist. Das eingespeiste Impulssignal (b) wird erhalten, indem ein derartiges Binär-Signal (a), wie
dieses in Fig.8 dargestellt ist, entsprechend einer vorbestimmten Regel umgesetzt wird. Das heißt,
Zustände von »1« im Binär-Signal (a) v/erden abwechselnd
in den Zustand von »1« oder »0« umgesetzt, Zustände von »0« im Signal (a) werden in eine
Kombination des Zustandes von »0« und des Zustandes von »1« oder in eine Kombination des Zustandes von
»1« und des Zustandes von »0« umgesetzt, die Zeitkanaldauer jedes Zustandes von »1« und »0«, in die
der Zustand von »0« im Signal (a) umgesetzt wird, wird gleich gemacht einer Hälfte der Zeitkanaldauer jedes
einzelnen Zustandes im Signal (a), und der Zustand von »1« sowie der Zustand von »0« werden abwechselnd im
Impulssignal (b) erzeugt.
F i g. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung jedes Übergangsdetektors 32a und 33. In den F i g. 7 und 8 wird das
am Eingangsanschluß 1 liegende eingespeiste Impulssignal (b) durch einen Integrierer integriert, der eine
Diode 138, eine Strom- bzw. Spannungsquelle £, einen Widerstand 140 und einen Kondensator 139 aufweist.
Das Ausgangssignal (c) des Integrierers liegt an den jeweiligen negativen Anschlüssen von Differenzverstärkern
143 und 144, um mit diesen Vorspannungen E\ und Fj verglichen zu werden, die den jeweiligen positiven
Anschlüssen der Differenzverstärker 143 und 144 zugeführt sind. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers
143 liegt direkt und über ein invertierendes Verzögerungsglied 145 an einem UND-Gatter 147, und
das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 144 ist direkt und über ein invertierendes Verzögerungsglied
146 einem UND-Gatter 148 zugeführt. Das UND-Gatter 147 gibt einen Impuls (d) ab, wenn die Spannung des
integrierten Signales (c) gleich der Vorspannung E\ wird, und das UND-Gatter 148 gibt einen Impuls (e) ab,
wenn das Signal (c) den Pegel der Vorspannung E2
erreicht. Diese Impulssignale (d) und (e) werden miteinander durch ein ODER-Gatter 149 gemischt, um
ein Signal f/?an einem Ausgangsanschluß 150 zu bilden.
Der Übergangsdetektor 33 ist ähnlich aufgebaut wie die in Fig.7 dargestellte Schaltung; er kann jedoch
auch einfacher aufgebaut sein. Der Detektor 33 gibt kontinuierliche Impulse mit einer konstanten Periode τ
ab, die dem Ausgangssignal (I) des Übergangsdetektors 32a entsprechen. Die Ausgangssignale der Übergangsdetektoren 32a und 33 liegen so am Zweirichtungszähler
34, daß der Ausgangsimpuls des Detektors 32a den Zählerstand des Zählers 34 erhöht und der Ausgangsimpuls
des Detektors 33 den Zählerstand des Zählers 34 vernngeri. Wenn die Frequenz des eingespeisten
Impulssignales gkich der Frequenz des Multivibrators 5
ist, wird der Zählerstand des Zweirichtungszählers 34
während einer vorbestimmten Zeitdauer konstant gehalten. Das heißt, der Ausgangsimpuls des Detektors
32a entsprechend dem »0«-Zustand des Signales (a) hat die gleiche Periode wie das Ausgangssignal des
Multivibrators 5, und die Anzahl der Impulse, die vom Detektor 32a entsprechend dem »1 «-Zustand des
Signales (a) abgegeben werden, beträgt Zwei oder Null in einer Zeitkanaldauer. Da der Fall, in dem zwei
Impulse abgegeben werden, und der Fall, in dem kein Impuls abgegeben wird, abwechselnd erzeugt werden,
haben die Augangsimpulse des Detektors 32a entsprechend dem »!«-Zustand des Signales (a) eine mittlere
Periode gleich der Periode des Multivibrators.
Der Zweirichtungszähler 34 gibt entweder eine positive oder eine negative Spannung ab, je nachdem,
ob die Anzahl der vom Detektor 32a abgegebenen Impulse größer oder kleiner als die Anzahl der vom
r> Detektor 33 abgegebenen Impulse ist. Das Ausgangssignal
des Zweirichtungszählers 34 liegt über das Tiefpaßfilter 7 am Multivibrator 5, um dadurch dessen
Schwingungsfrequenz zu steuern.
Fig.9 zeigt ein Beispiel verschiedener Impuls-Übertragungssignale,
wobei ein ursprüngliches Signal (a'^das ein Rückkehr-nach-Null-(RZ-)Signal ist, so in ein
eingespeistes Impulssignal (b') umgesetzt wird, daß der Übergang im Signal (b1) am Ende des Zeitkanales für
den »1 «-Zustand des ursprünglichen Signales (a')und in der Mitte des Zeitkanales für den »0«-Zustand auftritt.
Fig. 10 zeigt eine Schaltungsanordnung der Übergangsdetektoren 32a und 33 in dem Fall, in dem das in
F i g. 9 dargestellte eingespeiste Impulssignal (b1) an der
Schaltung der F i g. 6 liegt, und F i g. 11 zeigt den
Signalverlauf zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 10 dargestellten Schaltung. Das eingespeiste
Impulssignal (br) liegt an einem Glied 151a, das ein
Ausgangssignal (b") der gleichen Polarität wie das Eingangssignal (b')und ein anderes Ausgangssignal (b")
der umgekehrten Polarität abgeben kann. Das Signal (b") liegt direkt und über ein invertierendes Verzögerungsglied
154 mit einer Verzögerungszeit t an einem UND-Gatter 152a, und ein Impuls (h) mit einer
Impulsdauer t wird dadurch vom UND-Gatter 152a abgegeben. Auf ähnliche Weise liegt das Signal (b")
direkt und über ein ähnliches invertierendes Verzögerungsglied 155 an einem UND-Gatter 153, und ein
Impuls (h') mit einer Impulsdauer / wird vom UND-Gatter 153 abgegeben. Diese Ausgangsimpulse
(h) und (h') werden miteinander durch ein ODER-Gatter
156 gemischt, um ein Ausgangssignal (!) dadurch zu erzeugen. Wenn entsprechend das eingespeiste Impulssjgnal
(b') mit dem in Fig.9 gezeigten Verlauf am Übergangsdetektor 32a mit dem in Fig. 10 dargestellten
Schaltungsaufbau liegt, wird der Ausgangsimpuls (h) oder (h1) vom Detektor an jedem Übergangspunkt©,
©. Φ· ©■ ©und©des eingespeisten Impulssignales (b')
abgegeben, d. h., ein Ausgangsimpuls wird in einer Zeitkanaldauer abgegeben. Daher kann durch Zählen
der Anzahl der Ausgangsimpulse (h)und (h'), insbesondere
der Anzahl der auf dem Ausgangssignal (f) auftretenden Impulse, die Frequenz des eingespeisten
Impulssignales erfaßt werden. Der Übergangsdetektor 33 hat vollkommen den gleichen Aufbau wie der
Detektor 32a und gibt deshalb einen Impuls in jedem Zeitkanal eines Signales ab, das dem Detektor 33
zugeführt ist. Die Ausgangsimpulse des Detektors 32a und die Ausgangsiir.pulse des Detektors 33 liegen, am
Zähler 34, der einen Vergleicher bildet Wie oben
ss anhand der F i g. 6 erläutert wurde, liegt das Ausgangssignal
des Zählers 34 am Multivibrator 5, um dadurch die Schwingungsfrequenz des Multivibrators zu steuern und
damit die Schwingungsfrequenz des Multivibrators gleich der Frequenz des eingespeisten Impulssignales zu
machen, und das Ausgangssignal des M-iltivibrators
wird dem Ausgangsanschluß 10 entnommen, um als das Zeitsteuersignal verwendet zu werden. Der in Fig. 10
dargestellte Übergangsdetektor hat den Vorteil, daß der Detektor lediglich aus Digitai-Gliedern ohne Verwendung
von Integrierern aufgebaut werden kann, wenn er mit denvin F i g. 7 gezeigten Detektor verglichen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird,
wie oben erläutert wurde, ein eingespeistes Impulssignal
11 12
einer derartigen vorbestimmten Einschränkung oder um die Schwingungsfrequenz des Oszillators (insbeson-
Beschränkung unterworfen, daß ein Übergang in jedem dere die Frequenz eines Zeitsteuersignales) gleich der
Zeitkanal des eingespeisten Impulssignals sofort erfaß- Frequenz des eingespeisten Impulssignales zu machen,
bar ist, die Anzahl der Übergänge im eingespeisten Selbst wenn entsprechend die Frequenz des eingespei-
Impulssignal wird mit der Anzahl im Ausgangssignal r>
sten Impulssignales in einem großen Ausmaß verändert
eines spannungsgeführten Oszillators verglichen, und wird, kann ein gewünschtes Zeitsteuersignal ohne jede
das Vergleichsergebnis wird dem Oszillator zugeführt, manuelle Einstellung erzeugt werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Bit-Synchronisiersystem für Impulssignalübertragung, gekennzeichnetdurch
eine Umsetzereinrichtung (21) zum Umsetzen eines übertragenen Impulssignales in einen eingeschränkten
Code, dessen Frequenz erfaßbar ist,
einen Taktsignalgenerator (5), dessen Ausgangsfrequenz sich mit einer dort anliegenden Spannung ι ο
verändert,
einen ersten Umsetzer (31, 41) zum Umsetzen des Ausgangsimpulses der Umsetzereinrichtung (21) in
ein Signal entsprechend der Frequenz des Ausgangsimpulses der Umsetzereinrichtung (21),
einen zweiten Umsetzer (32,42) zum Umsetzen des Ausgangsimpulses des Taktsignalgencrators (5) in
e':n Signal entsprechend der Frequenz des Ausgangsimpulses des Taktsignalgenerators (5),
einen Vergleicher (6) zum Erzeugen eines Signales entsprechend einer Differenz zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Umsetzers,
einen Vergleicher (6) zum Erzeugen eines Signales entsprechend einer Differenz zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Umsetzers,
ein Steuerglied (8) zum Steuern der Frequenz des Taktsignalgenerators (5) durch das Ausgangssignal
des Vergleichers (6), und
ein Entnahmeglied (9) zum Entnehmen des Ausgangssignales
des Taktsignalgenerators (5) als ein Zeitsteuersignal.
2. Bit-Synchronisiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzereinrichtung (21) das übertragene Impulssignal in ein Signa! umsetzt, in dem die Anzahl
der Impulse, die nacheinander die gleiche Polarität annehmen, begrenzt ist, und daß der erste bzw. der zweite Umsetzer (31, 41; 32,
42) eine Schaltung ist, die einen Eingangsimpuls integriert und einen durch diese Integration
erhaltenen Höchstwert erfaßt.
3. Bit-Synchronisiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, in dem die
Anzahl der Impulse, die nacheinander die gleiche Polarität annehmen, begrenzt ist, ein gleichstromabgeglichenes
Signal ist.
4. Bit-Synchronisiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, in dem die
Anzahl der Impulse, die nacheinander die gleiche Polarität annehmen, begrenzt ist, folgenden Verlauf
besitzt: Ein Code-Impuls der Polarität von »1« oder »0« mit einer vorbestimmten Impulsbreite wird
erzeugt für jeden Zustand von »1« im übertragenen Impulssignal derart, daß der Code-Impuls der
Polarität von »1« und der Code-Impuls der Polarität von »0« abwechselnd erzeugt sind; eine Kombination
eines Code-Impulses der Polarität von »1« und eines Code-Impulses der Polarität von »0« mit
jeweils einer Impulsbreite gleich einer Hälfte der vorbestimmten Impulsbreite wird erzeugt für jeden
Zustand von »0« im übertragenen Impulssignal; und alle Cocie-impulse sind so angeordnet, daß ein
Code-Impuls der Polarität von »I« und ein Code-Impuls der Polarität von »0« abwechselnd
auftreten.
5. Bit-Synchronisiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, in dem die μ
Anzahl der Impulse, die nacheinander die gleiche Polarität annehmen, begrenzt ist, folgenden Verlauf
besitzt:
Ein Code-Impuls der Polarität von »1« oder »0« mit einer vorbestimmten Impulsbreite wird erzeugt für
jeden Zustand von »0« im übertragenen Impulssignal derart, daß der Code-Impuls der Polarität von
»1« und der Code-Impuls der Polarität von »0« abwechselnd erzeugt sind;
eine Kombination eines Code-Impulses der Polarität von »1« und eines Code-Impulses der Polarität von
»0« mit jeweils einer Impulsbreite gleich einer Hälfte der vorbestimmten impulsbreite wird erzeugt
für jeden Zustand von »1« im übertragenen Impulssignal; und
alle Code-Impulse sind derart angeordnet, daß ein Code-Impuls der Polarität von »1« und ein
Code-Impuls der Polarität von »0« abwechselnd auftreten.
6. Bit-Synchronisiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzereinrichtung (21) das übertragene Impulssignal in ein Signal mit Übergängen in einer
Anzahl proportional zur Impuls-Folgefrequenz des übertragenen Impulssignales umsetzt,
daß der erste und der zweite Umsetzer (31, 41; 32, 42) jeweils eine Schaltung zum Erfassen der in einem Eingangsimpuls enthaltenen Übergänge und einen Zähler zum Zählen der erfaßten Übergänge aufweisen, und
daß der erste und der zweite Umsetzer (31, 41; 32, 42) jeweils eine Schaltung zum Erfassen der in einem Eingangsimpuls enthaltenen Übergänge und einen Zähler zum Zählen der erfaßten Übergänge aufweisen, und
daß der Vergleicher (6) einen Zählerstand der vom ersten Umsetzer (31, 41) abgegebenen Übergänge
mit einem Zählerstand der vom zweiten Umsetzer (32,42) abgegebenen Übergänge vergleicht.
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