DE4016121A1 - Polarotar-impulsgeneratorschaltung fuer einen empfaenger fuer satellitenrundfunk - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für Satellitenrundfunk, insbesondere auf eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung, die einen Polarotar zum Ändern des Winkels einer Empfangsantennensonde für Satellitenrundfunk steuert. Um eine von einem Satelliten übertragene elektrische Mehrkanalwelle in einem Satellitenrundfunkempfänger zu empfangen, ist es erforderlich, den Winkel der mit der Antenne des Empfängers verbundenen Sonde entsprechend der Richtung der elektrischen Welle durch Verwendung eines Polarotars zu verändern.

Allgemein wird zur Steuerung des Polarotars in einem Satellitenrundfunkempfänger ein Impuls wie der in Fig. 5(a) dargestellte benötigt, der eine Periode T von 16-21 msec und eine Breite W von minimal 0.7 msec und maximal 2.3 msec besitzt.

Wenn der in Fig. 5(a) dargestellte Impuls angelegt wird, steuert der Polarotar den Winkel der mit der Antenne des Satellitenrundfunkempfängers verbundenen Sonde von 0 bis 180 Grad entsprechend der Veränderung der Impulsbreite. Es sei beispielsweise angenommen, daß eine minimale Impulsbreite W von 0.7 msec Null Grad entspricht, während eine maximale Impulsbreite W von 2.3 msec 180 Grad entspricht; die Impulsperiode T muß dann im Bereich von 16-23 msec liegen.

Das bedeutet, daß zur Steuerung einer Sonde der Antenne gemäß der Richtung der im Satellitenrundfunkempfänger empfangenen elektrischen Welle ein PWH-Signal (Impulsbreitenmodulation) benötigt wird, und daß die Energieversorgung sowie die Bodenhöhe ebenfalls an den Polarotar übermittelt werden müssen.

Die konventionelle Polarotar-Impulsgeneratorschaltung ist zur Erzeugung des PWH-Signals in der in Fig. 1 dargestellten Weise aufgebaut.

Gemäß Fig. 1 weist ein Steuerspannungseingangsteil 1 zum Umwandeln eines angelegten Rechteckwellensignals in eine lineare Steuerspannung die Widerstände R3, R4, R5 und die Kondensatoren C2 und C3 auf, welche eine angelegte Spannung entsprechend einer RC-Zeitkonstanten laden und entladen.

Ein Lade-/Entladeteil 2 steuert durch Empfang einer Gleichspannung einen Taktgeber IC, bei dem die Gleichspannung an einen Ladewiderstand R1 angeschaltet ist, während ein Entladewiderstand R2 und eine Diode D1 an den Ladewiderstand R1 und den Kondensator C1 angeschlossen sind. Dabei besitzt der Widerstand R1 einen wesentlich kleineren Wert als der Widerstand R2.

Der Taktgeber IC, der mit dem Steuerspannungseingangsteil 1 und dem Lade-/Entladeteil 2 zur Lieferung des rechteckigen Steuerausgabesignals an den Polarotar verbunden ist, ist in der in Fig. 2 dargestellten Weise aufgebaut.

In einem Vergleichsteil 3 ist ein Ausgang der Diode an eine nichtinvertierende Klemme (+) eines Komparators CP1 angeschlossen, während der Ausgang des Steuerspannungseingangsteils 1 an eine invertierende Klemme (-) des Komparators CP1 angeschlossen ist. Ferner ist eine Energieversorgungsspannung VCC an die invertierende Klemme (-) des Komparators CP1 angeschlossen, und zwar über einen Spannungsteilungswiderstand RA1 aus der Gruppe der Widerstände RA1, RA2 und RA3 mit dem gleichen Widerstandswert.

Wenn vom Steuerspannungseingangsteil 1 keine Spannung an die invertierende Klemme (-) des Komparators CP1 angelegt wird, liefert der Komparator CP1 ein hochpegeliges Ausgangssignal, falls die Ausgabe des Lade-/Entladeteils 2 mehr als 2/3 VCC beträgt.

Andererseits wird die Entladespannung des Kondensators C1 des Lade-/Entladeteils 2 an eine invertierende Klemme (-) eines Komparators CP2 angelegt, während die Energieversorgungsspannung VCC durch die Spannungsteilungswiderstände RA1 und RA2 an eine nichtinvertierende Klemme (+) des Komparators CP2 angelegt wird, so daß, wenn vom Steuerspannungseingangsteil 1 keine Spannung angelegt wird, der Komparator CP2 einen hochpegeligen Ausgang liefert, falls die Entladespannung des Kondensators C1 unter 1/3 VCC liegt.

Ein Ausgangsteil 4 zur Lieferung eines Rechteckwellensteuersignals an den Polarotar entsprechend den Ausgangssignalen des Vergleichsteils 3 weist einen RS-Flip-Flop, einen Schalttransistor Q1 und einen Inverter I1 auf. Die Ausgangssignale der Komparatoren CP1 und CP2 werden jeweils an die Rücksetz- bzw. Setzklemmen R bzw. S des RS-Flip-Flops angelegt. Die Ausgabe des RS-Flip-Flops wird an den Schalttransistor Q1 geliefert, wodurch das Laden und Entladen des Kondensators C1 entsprechend der Ansteuerung des Transistors Q1 gesteuert wird. Ferner wird die Ausgabe des RS-Flip-Flops durch den Inverter I1 umgekehrt und die invertierte Ausgabe dient zur Steuerung des Polarotars.

Bei dieser konventionellen Polarotar-Generatorschaltung wird, falls der Ausgang des Anschlußstiftes 3 des Taktgebers IC hochpegelig ist, zumal der Ausgang Q des RS-Flip-Flops ein hochpegeliges Signal liefert, der Transistor Q1 abgeschaltet. In diesem Falle wird über den Widerstand R1 und die Diode D1 eine Gleichspannung in den Kondensator C1 geladen, wodurch, falls die geladene Spannung des Kondensators C1 größer als 2/3 VCC ist, der Komparator CP1 hochpegelig wird und an die Rücksetzklemme R des RS-Flip-Flops angelegt wird. Dabei wird der RS-Flip-Flop rückgesetzt und die Ausgangsklemme Q des RS-Flip-Flops liefert ein niederpegeliges Signal, so daß der Transistor Q1 eingeschaltet wird und der Anschlußstift 3 ein niederpegeliges Signal abgibt.

Mit Einschalten des Transistors Q1 wird die im Kondensator C1 geladene Spannung über den Widerstand R2 entladen; und wenn die Spannung des Kondensators C1 kleiner als 1/3 VCC wird, liefert der Komparator CP2 ein hochpegeliges Signal an die Setzklemme S des RS-Flip-Flops. Damit wird der RS-Flip-Flop gesetzt und der Ausgang Q des RS-Flip-Flops liefert ein hochpegeliges Signal, wodurch der Transistor Q1 abgeschaltet wird. Mit Abschalten des Transistors Q1 liefert der Anschlußstift 3 ein hochpegeliges Signals, so daß die obige Operation von Anbeginn wiederholt wird.

Das bedeutet, daß die Impulsbreite W, gemäß Fig. 5(a) ein logischer Hochpegelstatus, durch eine Zeitdauer bestimmt ist, die für das Anwachsen der Spannung am Kondensator C1 unter Vermittlung der Diode D1 und des Ladewiderstandes R1 von 1/3 VCC bis 2/3 VCC benötigt wird. Der Unterschied der Impulsperiode und der Impulsbreite T-W in Fig. 5(a) wird durch die Zeit bestimmt, die vergeht, bis die Spannung am Kondensator C1 über den Entladungswiderstand R2 von 2/3 VCC auf 1/3 VCC abgefallen ist.

Da der Polarotarimpuls eine kleinere Impulsbreite W als die Impulsperiode T besitzt, arbeitet die Diode D1, wenn der Kondensator C1 lädt, parallel zu Widerstand R2, so daß der Widerstand R2 umgangen wird. Dabei ist der Widerstandswert von R1 wesentlich kleiner als der von R2, so daß die Ladezeit reduziert werden kann. Es wird somit der Impuls stets vom Anschlußstift 3 des Taktgebers IC geliefert.

Falls eine Steuerspannung zur Änderung der Anstiegsspannung des Kondensators um etwas mehr oder weniger als 2/3 VCC benutzt wird, wird die vom Kondensator C1 benötigte Dauer der Impulsbreite W für den Anstieg von 1/3 VCC auf die gesteuerte Anstiegsspannung entsprechend abgestimmt, wodurch eine gewünschte Impulsbreite erzielt wird.

Die Steuerspannung muß aber eine Gleichspannung sein, so daß der MICOM (Microcomputer) einen Digital/Analog-Umsetzer zur Änderung des Pegels der Gleichspannung im MICOM benötigt, wodurch die Schaltung komplexer wird.

Ohne Verwendung eines Digital/Analog-Umsetzers wird die Impulsbreite unter Heranziehung eines Impulsbreitenmodulationsports des MICOM verändert, und das impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal wird durch die Kondensatoren C2 und C3 in die Gleichstromsteuerspannung umgewandelt. Obwohl sich das impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal linear ändert, ändert sich die abgenommene Gleichspannung jedoch nicht linear.

Auch ändert sich die Impulsbreite W des Polarotarsignals nicht linear, so daß der Polarotar die Sonde der Antenne zunächst schnell, jedoch am Schluß langsam dreht. Infolgedessen ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Sonde nicht konstant.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Polarotar-Impulserzeugungsschaltung für einen Satellitenrundfunkempfänger zu schaffen, die die Impulsbreite durch Abzählen eines Hochfrequenztaktes linear steuert und die Sonde der Antenne von Anfang bis Ende mit konstanter Geschwindigkeit dreht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung geschaffen, die folgende Komponenten aufweist: einen Sinus/Rechteck-Umwandler zur Umwandlung eines Sinuswelle der Wechselstromenergieversorgung in eine Rechteckwelle, einen Taktsynchronisator zum Synchronisieren der Rechteckwelle des Sinus/Rechteck-Umwandlers mit einem Hochfrequenztaktgeber und zum Liefern eines Ladezeitpunktsteuersignals, einen Signalspeicher zum Liefern der Daten entsprechend der Impulsbreite für die Steuerung des Polarotars nach dem Synchronisieren mit dem angelegten Takt, einen Zähler zum Abzählen des Taktes, wobei der Anfangswert durch die vom Signalspeicher in Übereinstimmung mit dem angelegten Takt gelieferten und in Übereinstimmung mit dem Ladezeitpunktsteuersignal geladenen Daten bestimmt wird, und ein Zählersperrteil zum Stoppen der Zählung bis Eintritt des nächsten Ladesignals, wenn im Zähler ein Übertrag auftritt.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.

Fig. 1 stellt eine konventionelle Polarotar-Impulsgeneratorschaltung dar;

Fig. 2 stellt das interne Schaltbild des in der konventionellen Polarotar-Impulsgeneratorschaltung enthaltenen Taktgebers IC dar;

Fig. 3 stellt eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung eines Satellitenrundfunkempfängers gemäß der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 4 stellt das Diagramm der in jedem Teil der Polarotar-Impulsgeneratorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung auftretenden Wellenformen dar; und

Fig. 5 stellt ein Diagramm der Impulswellenformen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dar.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Polarotar-Impulsgeneratorschaltung für den Satellitenrundfunkempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 3 weist ein Sinus/Rechteck-Umwandler 5 zum Umwandeln der Sinuswelle der Energieversorgung VS in eine Rechteckwelle die Vorspannwiderstände R6 und R7, eine Schutzdiode D2 und einen Transistor Q2 auf.

Ein Taktsynchronisator 6 zum Einstellen der Ladedauer durch Synchronisation des Ausgabesignals des Sinus-/Rechteckwellenumwandlers 5 mit einem Hochfrequenztaktsignal CK1 umfaßt zwei D-Flip-Flops F1 und F2, wobei das Rechteckausgangssignal an eine Klemme D von F1 und das Hochfrequenztaktsignal CK1 an eine Klemme CK von F1, und ein Ausgangssignals von F1 an eine Klemme CK von F2 angelegt wird, während eine Klemme D von F2 stets auf hohen Pegel geschaltet ist, d. h., auf Logikpegel 1.

Im Taktsynchronisator 6 ist ein Integrator mit einem Widerstand R8 und einem Kondensator C4 an eine Klemme des D-Flip-Flops F2 und weiter an eine Rücksetzklemme von F2 im Taktsynchronisator 6 angeschlossen, so daß der D-Flip-Flop F2 entsprechend dem Laden und Entladen des Kondensators C4 rückgesetzt wird.

Ein Signalspeicher 7 zur Aufnahme der Daten entsprechend der Impulsbreite zur Steuerung des Polarotars durch einen MICOM und zur Lieferung der Daten an einen Zähler 8 fängt die vom MICOM (in Fig. 3 nicht dargestellt) kommenden Daten K0-K7 synchron mit dem Takt CK2 auf.

Der Zähler 8 zum Laden der Daten entsprechend der Ausgabe des Taktsynchronisators 6 und zum Zählen derselben, beginnend mit einem durch den Signalspeicher 7 entsprechend dem Taktsignal CK1 bestimmten Anfangswert, ist mit dem Taktsynchronisator 6 und dem Signalspeicher 7 verbunden.

Ein Zählersperrteil 9 zum Stoppen der Zählung, bis die nächsten Daten geladen werden, wenn ein Träger auftritt, umfaßt die Vorspannwiderstände R9 und R10 sowie einen Transistor Q3, der über die Widerstände R9 und R10 mit einer Klemme des Zählers 8 verbunden ist.

Der Kollektor von Q3 ist so geschaltet, daß er eine Klemme des Zählers 8 freigibt, so daß der Transistor Q3 den Zähler 8 zur Freigabe ansteuert.

In der Polarotar-Impulsgeneratorschaltung schaltet die VS-Energieversorgung, wenn die VS-Energieversorgung mit dem Sinus/Rechteck-Umwandler 5 verbunden ist, den Transistor Q2 über die Schutzdiode D2 ein, so daß die in Fig. 4(A) dargestellt Rechteckwelle an den Taktsynchronisator 6 angelegt wird.

Der Grund für das Anlegen des Rechteckwellenausgangssignals des Sinus/Rechteck-Umwandlers 5 an den Taktsynchronisators 6 besteht darin, daß es, weil die Rechteckwelle und das Taktsignal CK1 nicht miteinander synchronisiert sind, wenn die Daten entsprechend dem Rechteckwellenausgangssignal in den Zähler 8 geladen werden, verhindert werden muß, daß die zum Zählen eines Taktes benötigte Zeit im Ladezeitpunkt variiert.

Dies soll unter Bezugnahme auf die in Fig. 5(c) dargestellte verlängerte Wellenform erläutert werden.

Wenn das Taktsignal CK1 und das rechteckige Ausgangssignal zum Ladezeitpunkt nicht synchron sind, können die Daten zum Zeitpunkt a oder b, c, d . . . geladen werden, wie aus Fig. 5(c) hervorgeht, d. h., daß die Daten zu jedem beliebigen Zeitpunkt während eines Taktintervalls 1/fc geladen werden können, wobei fc die Taktfrequenz bezeichnet. Die Polarotar-Impulsbreite zählt jedoch den gleichen Wert, obwohl es im Ladezeitpunkt einen Zeitunterschied gibt, wobei der maximale Zeitunterschied den Wert 1/fc besitzt. Um dieses Problem zu vermeiden, setzt die vorliegende Erfindung den Taktsynchronisator 6 ein.

Der D-Flip-Flop F1, der den in Fig. 4(A) dargestellten Impuls empfängt, liefert den in Fig. 4(C) dargestellten Ausgangsimpuls synchron mit dem in Fig. 4(B) dargestellten Taktimpuls.

Der D-Flip-Flop F2 benutzt das Ausgangssignal von F1 als Takt, während die Klemme D immer auf hohen Pegel geschaltet ist, so daß die Ausgangsklemme von F2 das in Fig. 4(D) dargestellte invertierte Ausgangssignal von F1 liefert. Der an die Klemme von F2 angeschlossene Kondensator C4 gibt also die gespeicherte Ladung ab, die bereits über den Widerstand R8 mit einer RC-Zeitkonstanten von R8 × C4 in den Kondensator C4 geladen wird, wenn der Ausgang Q von F2 hochpegelig ist; vgl. Fig. 4(E).

Der D-Flip-Flop F2 wird mit anderen Worten rückgesetzt, und die Ausgangsklemme Q liefert ein niederpegeliges Signal, wenn die Spannung am Kondensator C4 abnimmt und einen niedrigen Pegel an die Rückstellklemme von F2 liefert. Anschließend liefert die Ausgangsklemme von F2 ein hochpegeliges Signal, woraufhin sich der Kondensator C4 über den Widerstand R8 erneut auflädt.

Der Zähler 8 lädt die Daten, während der Ausgang von F2 auf den niedrigen Pegel fällt, wie in Fig. 4(F) dargestellt ist, und der Zähler beginnt mit dem Zählen des Taktes ab dem nächsten Takt nach dem Laden der Daten, wie in Fig. 4(H) dargestellt ist. Daher werden die Daten, obwohl das Rechteckwellenausgangssignal des Sinus/Rechteck-Umwandlers 5 nicht mit dem Taktsignal CK1 synchronisiert ist, beim Auftreten der positiven Impulse des Taktsignals CK1 geladen, und der Zähler 8 beginnt mit dem Zählen des Taktes nach dem ersten Taktimpuls.

Andererseits wird durch den Signalspeicher 7 ein Anfangswert des Zählers geliefert. Das heißt, daß der Signalspeicher 7 die vom MICOM (nicht dargestellt) synchron mit dem Taktsignal CK2 gelieferten Daten auffängt. Dabei bestimmen die vom MICOM gelieferten Daten K0-K7 einen Anfangswert M. Nach Ablauf der Zählung vom Anfangswert M bis zum Endwert N liefert der Zähler über die Klemme ein niederpegeliges Signal.

Der das niederpegelige Signal empfangende Zählersperrteil 9 gibt ein hochpegeliges Signal an die Freigabeklemme , da der Transistor Q3 abgeschaltet ist, so daß der Zähler gesperrt wird.

Handelt es sich z. B. um einen 8-Bit-Zähler, liefert die Klemme solange ein hochpegeliges Signal, bis der Endwert 255 gezählt ist. Nach dem Laden des Anfangswertes M aus dem Signalspeicher 7 bleibt mit anderen Worten die Klemme des Zählers 8 auf hohem Pegel; wenn aber die Zählung den Endwert 255 erreicht, liefert die Klemme das niederpegeliges Signal.

Das bedeutet, daß gemäß Fig. 5(b) die Klemme den hochpegeligen Zustand vom Ausgangswert M bis zum Endwert N beibehält, daß aber mit dem Auftreten des Endwertes N, im vorliegenden Falle 255, die Klemme auf niedrigen Pegel geht. Die Zeitdauer, während der die Klemme des Zählers 8 auf hohem Pegel bleibt, entspricht der für das Zählen von M bis 255 benötigten Zeit, d. h., N=255-M+1.

Der Zähler 8 kann also bei Anpassung des vom MICOM gelieferten Anfangswertes die Zählzeit steuern, so daß die Klemme des Zählers 8 auf hohem Pegel bleibt. Unter der Bedingung, daß der Endwert N festgesetzt ist, steuert der Zähler 8 das Zeitintervall des Hochpegels der Klemme durch Anpassen des Anfangswertes M, wie in Fig. 5(b) dargestellt ist. Letztlich wird der Polarotar durch Verwendung des Hochpegelsignals der Klemme des Zählers 8 gesteuert.

Wie oben erwähnt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Sonde der Antenne linear gesteuert und rotiert von Anfang bis Ende mit konstanter Geschwindigkeit, indem der Polarotar während der gesteuerten Zählzeit entsprechend den vom MICOM gelieferten Datenwert angetrieben wird.

Die Erfindung ist in keiner Weise auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Abänderungen der offenbarten Ausführungsform sowie auch andere Ausführungsformen der Erfindung liegen für Fachleute unter Bezugnahme auf die Erfindungsbeschreibung nahe. Es wird daher davon ausgegangen, daß die beigefügten Patentansprüche alle diese Abänderungen der Ausführungsform abdecken.

Claims (4)

1. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Komponenten aufweist:

• - einen Sinus/Rechteck-Umwandler zur Umwandlung eines Sinuswelle der Wechselstromenergieversorgung in eine Rechteckwelle;
• - einen Taktsynchronisator zum Synchronisieren der Rechteckwelle des Sinus/Rechteck-Umwandlers mit einem Hochfrequenztaktgeber und zum Liefern eines Ladezeitpunktsteuersignals;
• - einen Signalspeicher zum Liefern der Daten entsprechend der Impulsbreite für die Steuerung des Polarotars nach dem Synchronisieren mit dem angelegten Takt;
• - einen Zähler zum Abzählen des Taktes, wobei der Anfangswert durch die vom Signalspeicher in Übereinstimmung mit dem angelegten Takt gelieferten und in Übereinstimmung mit dem Ladezeitpunktsteuersignal geladenen Daten bestimmt wird; und
• - ein Zählersperrteil zum Stoppen der Zählung bis Eintritt des nächsten Ladesignals, wenn im Zähler ein Übertrag auftritt.

2. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinus/Rechteck-Umwandler eine Diode zum Schutze der Schaltung gegen eine von der Wechselstromenergieversorgung verursachte Rückwärtsspannung sowie einen vom Ausgabesignal der Diode gesteuerten Transistor aufweist.

3. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktsynchronisator einen ersten D-Flip-Flop, wovon eine Eingangsklemme mit dem Sinus/Rechteck-Umwandler verbunden ist, und einen zweiten D-Flip-Flop aufweist, von dem eine Eingangsklemme auf hohen Pegel geschaltet und eine Taktklemme an die Ausgangsklemme des ersten D-Flip-Flops angeschlossen ist, und daß die Schaltung weiter einen Widerstand und einen Kondensator zum Laden und Entladen des Ausgangssignals des zweiten D-Flip-Flops und zum Liefern der Lade- und Entladespannung an eine Freigabeklemme des zweiten D-Flip-Flops aufweist.

4. Polarotar-Impulsgeneratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählersperrteil einen Transistor zum Steuern des Zählers aufweist, der durch die Ausgabe einer Trägerklemme des Zählers gesteuert wird.