DE69429476T2

DE69429476T2 - System zur automatischen Frequenzregelung

Info

Publication number: DE69429476T2
Application number: DE69429476T
Authority: DE
Inventors: David Bernard Maplestone
Original assignee: Mitel Semiconductor Ltd
Current assignee: Microchip Technology Caldicot Ltd
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2014-07-06
Also published as: EP0637882B1; US5530723A; JPH07170302A; GB2280801B; DE69429476D1; GB9316363D0; GB2280801A; EP0637882A1; JP3493458B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Frequenzregelung und insbesondere eine Anordnung zur automatischen Frequenzregelung zur Verwendung in einem homodynen FSK(Frequenzumtast)-Empfänger oder -Transceiver.
Es sind Kommunikationssysteme bekannt, welche arbeiten, indem eine Trägerschwingung entsprechend des Binärzustands eines zu übertragenden Datensignals moduliert wird. Bei solchen Systemen bewirkt eine binäre "1", dass die Trägerfrequenz um einen bestimmten Betrag in einer Richtung verschoben wird, während eine binäre "0" normalerweise eine gleiche Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung bewirkt. Aus diesem Grund ist das Verfahren als Frequenzverschiebungsmodulation (FSK), die auch als "Frequenzumtastung" bezeichnet wird, und, wenn die Verschiebung in beiden Richtungen dieselbe ist, als "symmetrische Frequenzumtastung" bekannt.
Der lokale Oszillator eines Empfängers in einem solchen FSK- System, der auch als Empfangsoszillator bezeichnet wird, arbeitet normalerweise auf derselben Frequenz wie die Trägerschwingung des Senders, mit dem Ergebnis, dass das Signal am Ausgang des Empfängermischers auf der Basisband-IF- Frequenz liegt. Dieses Verfahren ist als "direkte Umsetzung" oder "homodyne Umsetzung" bekannt. Bei einem idealen System, wo die Frequenzen des Empfangsoszillators und des Sendeoszillators dieselben sind und die Trägerschwingung symmetrisch moduliert wird, d.h. für die beiden Datenzustände um plus bzw. minus dieselben Beträge moduliert wird, sollte der Ausgang des Mischers immer auf derselben Frequenz, der Basisbandfrequenz, liegen, ungeachtet, ob eine "1" oder eine "0" empfangen wird. Aufgrund der entgegengesetzten Vorzeichen der Modulationsfrequenzen für die beiden Datenzustände wird es jedoch eine Phasendifferenz zwischen den Kanälen I und Q geben, und diese Phasendifferenz ist es, die in dem Vierphasen-Detektor 44 verarbeitet wird, um die gesendeten Daten zu rekonstituieren.
In einem realen System kann aufgrund der Drift in einem oder beiden Oszillatoren sehr wohl eine Differenz zwischen den Frequenzen der Trägerschwingung und des Empfangsoszillators vorhanden sein. Diese Drift kann sich aufgrund verschiedener Faktoren ergeben, beispielsweise Temperaturschwankungen, Alterung, usw. Wenn dies auftritt, wird sich die empfangene IF-Frequenz für einen Zustand "1" von der für einen Zustand "0" unterscheiden, und als Folge kann möglicherweise der Vierphasen-Detektor nicht in der Lage sein, die gesendeten Daten zuverlässig zu extrahieren; tatsächlich können, wenn eine übermäßige Drift auftritt, Daten komplett verloren gehen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Anordnung zur automatischen Frequenzregelung zur Verfügung zu stellen, die den vorstehenden Nachteil überwindet.
GB-A-2137836 offenbart einen FM-Demodulator mit automatischer Frequenzregelung.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Anordnung zur automatischen Frequenzregelung zur Verwendung in einem homodynen Frequenzumtast(FSK)-Empfänger zur Verfügung gestellt, welche folgendes umfasst: Einrichtungen zum Eingeben eines Basisbandsignals von dem Empfänger; und Einrichtungen zum Eingeben eines Datensignals von dem Empfänger; gekennzeichnet durch: Einrichtungen zum Bilden erster und zweiter Werte, welche die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand bzw. für einen zweiten Datenzustand repräsentieren; Einrichtungen, welche auf die Datensignal-Eingabeeinrichtungen ansprechen, um die Differenz der ersten und zweiten Werte zu bilden, um ein Differenzsignal zur Verfügung zu stellen; und Einrichtungen zum Anlegen des Differenzsignals an einen Empfangsoszillator in dem homodynen FSK-Empfänger, um die Frequenz des Oszillators zu regeln.
Durch die Erfindung ergeben sich, wenn diese in einem symmetrischen, homodynen FSK-Empfänger verwendet wird, verschiedene Vorteile: prinzipiell, dass alle Driftquellen, z.B. Temperatur, durch die geschlossene Schleife der Schaltung zur automatischen Frequenzregelung (AFC) kompensiert werden; und auch, dass, wenn die AFC-Schaltung auf Niederfrequenzen (üblicherweise 4,5 kHz) arbeitet, sie unter Verwendung nichtkritischer Komponenten und eines nichtkritischen Layouts sehr billig gebaut werden kann.
Die Schaltung kann entweder in einem Einquadranten- oder einem Mehrquadranten-FSK-Empfänger verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht nur zur Korrektur der Drift in dem Empfangsoszillator eines Empfängers nutzbar, sondern auch zur Korrektur der Drift in einem Sendeoszillator, der in einem Transceiver verwendet wird.
Die Schaltung kann entweder in analoger oder digitaler Form realisiert werden. Im analogen Fall wird die Basisbandfrequenz für jeden der ersten und zweiten Datenzustände durch eine Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtung in einen entsprechenden Wert umgesetzt, und dieser Wert wird, wenn das Datensignal den Zustand ändert, in einer zugeordneten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung, auch als Sample-and-Hold- Schaltung bezeichnet, einer pro Datenzustand, festgehalten. Die Ausgänge der beiden Abtast- und Halteschaltungseinrichtungen werden auf eine Differenzbildungseinrichtung geführt, und der Ausgang der Differenzbildungseinrichtung wird verwendet, um die Frequenz des Oszillators zu korrigieren.
Es kann entweder eine Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtung verwendet werden, auf welche das Basisbandsignal direkt geführt wird, wobei die Umsetzeinrichtung entsprechend des Zustands des Datensignals auf die eine oder die andere der beiden Abtast- und Halteschaltungseinrichtungen geschaltet wird, oder es können zwei Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtungen verwendet werden, eine pro Abtast- und Halteschaltungseinrichtung, wobei das Basisbandsignal entsprechend des Zustands des Datensignals auf die eine oder die andere der Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtungen geschaltet wird.
Bei einer digitalen Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung werden Zähleinrichtungen und Signalspeichereinrichtungen, die auch als Latch bezeichnet werden, anstatt von Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtungen und Abtast- und Halteschaltungseinrichtungen verwendet, um einen Wert zu bilden und zu speichern, der die Basisbandfrequenz jedes der ersten und zweiten Datenzustände repräsentiert. Anstatt eines Differenzverstärkers besteht die Differenzbildungseinrichtung aus einer digitalen Subtraktionseinrichtung, welche die Differenz zwischen dem Inhalt der beiden Signalspeichereinrichtungen abnimmt und diese an den Steuereingang des Empfangsoszillators weitergibt. Wenn der Oszillator eine digitale Steuereingabe direkt akzeptiert, wie beispielsweise bei einem digital gesteuerten Frequenzsynthetisierer, kann der Ausgang der digitalen Subtraktionseinrichtung verwendet werden, um ohne weitere Verarbeitung die Regelung auszuführen; wenn der Oszillator jedoch eine analoge Steuereingabe benötigt, ist es notwendig, zwischen die digitale Subtraktionseinrichtung und den Oszillator einen Digital/Analog- Umsetzer einzuschalten.
Als Alternative zur analogen oder digitalen Ausführung kann die Erfindung unter Verwendung von Softwareverfahren realisiert werden.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein homodyner FSK-Empfänger oder -Transceiver zur Verfügung gestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Anordnung zur automatischen Frequenzregelung wie vorstehend beschrieben umfasst.
Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren der Frequenzregelung in einem homodynen FSK-Empfänger oder -Transceiver zur Verfügung gestellt, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Bilden eines Wertes, der die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand repräsentiert; Bilden eines Wertes, der die Frequenz des Basisbandsignals für einen zweiten Datenzustand repräsentiert; Bilden der Differenz der beiden Werte, um ein Differenzsignal zur Verfügung zu stellen; und Anlegen des Diffetenzsignals an einen Empfangsoszillator in dem Empfänger, um die Frequenz des Oszillators zu regeln.
Das Verfahren kann folgende Schritte ausführen: Umsetzen der Basisbandfrequenz, die den ersten Datenzustand repräsentiert, in ein entsprechendes erstes Spannungssignal, während ein zweites Spannungssignal, das der Basisbandfrequenz entspricht, die einen vorhergehenden, zweiten Datenzustand repräsentiert, gespeichert wird; Umsetzen der Basisbandfrequenz, die einen nachfolgenden, zweiten Datenzustand repräsentiert, in ein entsprechendes zweites Spannungssignal, während das erste Spannungssignal, das der Basisbandfrequenz entspricht, die den ersten Datenzustand repräsentiert, gespeichert wird; Bilden der Differenz der beiden gespeicherten Spannungen; und Anlegen des Differenzsignals an den Empfangsoszillator in dem Empfänger, um die Frequenz des Oszillators zu regeln.
Die Basisbandfrequenz kann in erste und zweite analoge Spannungssignale oder alternativ in erste und zweite digitale Spannungssignale umgesetzt werden.
Die Erfindung wird nun, lediglich beispielshalber, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen FSK-Empfänger- und -Demodulatorschaltung ist;
Fig. 2 ein Diagramm ist, das die Änderung in der Frequenz des Basisbandsignals für eine Zustandsänderung des Datenausgangssignals in einem nichtidealen FSK- Empfänger zeigt;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Anordnung zur automatischen Frequenzregelung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist; und
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer Anordnung zur automatischen Frequenzregelung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.
Eine AFC-Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 1 gezeigt. Eine Empfänger- und Demodulatorschaltung 10 aus Fig. 1 umfasst eine Antenne 20, einen RF-Verstärker 22, einen synchronen Demodulator 30, Filter 36, 37, 40, 41, und weitere Verstärker 38, 39, Begrenzer 42, 43 und einen Vierphasen- Detektor 44. Ein gesendetes FSK-Signal, in dem ein Datenzustand "1" durch eine um, sagen wir, +fm modulierte Trägerfrequenz und ein Datenzustand "0" durch eine um -fm modulierte Trägerfrequenz repräsentiert sind, wird von der Antenne 20 empfangen, in dem RF-Verstärker 22 verstärkt und auf den synchronen Detektor 30 geführt. Der synchrone Detektor 30 umfasst einen Empfangsoszillator 32 und einen 90º-Phasenschieber 33, die jeweils auf die Mischer 35 und 34 geführt werden. Das RF-Signal von dem Verstärker 22 wird auf den anderen Eingang beider Mischer 34, 35 geführt, und die Mischerausgänge, die um 90º phasenverschoben zueinander sind, werden auf die Filter 36, 37, die Verstärker 38, 39 und weitere Filter 40, 41 geführt, bevor sie in den Begrenzern 42 und 43 amplitudenbegrenzt werden. Die begrenzten synchronen und phasenverschobenen Signale werden dann in dem Vierphasen- Detektor 44 verarbeitet, wo die ursprünglich gesendete Dateninformation extrahiert und entlang der Leitung 45 ausgegeben wird.
Die Filter 36, 37, 40 und 41 sind alles Tiefpassfilter. Das letztere Paar kann in der Praxis die Form von Gyratoren annehmen.
Eine AFC-Schaltung 50 (siehe Fig. 3) ist an einem Punkt B aus Fig. 1 und an der Datenausgangsleitung 45 angeschlossen. Obwohl das Basisbandsignal an einem beliebigen der Punkte A bis F abgenommen werden kann, ist in diesem Fall der Punkt B gewählt, um einen breiten Auffangbereich zu erhalten, obwohl dies zu Lasten eines schmalen Aussteuerbereichs geht, da Punkt B stromauf der Begrenzerstufen 42, 43 liegt. Das Basisbandsignal auf Leitung 51 (siehe Fig. 3) wird auf den gemeinsamen Pol C eines Umschalters 52 geführt, der in der Praxis ein analoger MOSFET-Schalter ist. Die Umschaltpole 1, 2 des Schalters 52 sind mit den Eingängen der Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzer 54, 56 verbunden, deren Ausgänge jeweils auf eine Abtast- und Halteschaltung 58, 60 geführt sind. Die Ausgänge der Abtast- und Halteschaltungen sind auf einen Differenzverstärker 64 gelegt, der auf Leitung 66 ein AFC- Signal zum Anlegen an den zu regelnden Oszillator 32 liefert.
Der Datenausgang von dem FSK-Demodulator (Leitung 45 aus Fig. 1) wird entlang Leitung 53 auf den Steuereingang des Schalters 52 geführt, und entlang Leitung 55 auf die Steuereingänge der Abtast- und Halteschaltungen 58, 60. In die Steuerleitung zu einem der beiden Abtast- und Halteschaltungen ist ein Inverter 62 eingefügt, sodass diese gegenphasig angesteuert werden können.
In der Praxis wird die Frequenz des Empfangsoszillators 32 nicht absolut konstant bleiben, sondern eine Drift erfahren. Die Auswirkung einer solchen Drift ist in Fig. 2 zu sehen, wo die obere Linie die gesendeten Daten zeigt, welche aus Binärzuständen "1" und "0" bestehen, und die untere Linie das Basisbandsignal an einem beliebigen der Punkte A bis F zeigt. Es ist zu sehen, dass sich die Frequenz dieses Basisbandsignals in Abhängigkeit von dem Datenzustand, der übertragen wird, ändert. Um ein konkretes Beispiel zu geben, wird unter der Annahme, dass die Modulationsfrequenz fm für jeden der beiden Datenzustände 4,5 kHz beträgt und der Empfangsoszillator beispielsweise um 1 kHz hochgedriftet ist, die Basisbandfrequenz für, sagen wir, eine "1" 4,5 kHz - 1 kHz = 3,5 kHz betragen, während sie für eine "0" 4,5 kHz + 1 kHz = 5,5 kHz betragen wird.
Der Vorgang der Frequenzregelung erfolgt bei dieser ersten Ausführungsform folgendermaßen:
Nehmen wir erstens an, dass der Empfangsoszillator 32 in dem Demodulator 10 nach oben gedriftet ist, was zu dem in Fig. 2 gezeigten Basisbandsignal führt; zweitens, dass dem Frequenzzu-Spannungs-Umsetzer 54 der Datenzustand "1" zugeteilt ist, während dem Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzer 56 der Datenzustand "0" zugeteilt ist; drittens, dass der Demodulator 10 begonnen hat, einen Datenzustand "1" zu registrieren, wobei er zuvor einen Datenzustand "0" empfangen rat. Beim Wechsel des Datenzustands von "0" zu "1" schaltet der analoge Schalter 52 auf Pol 1 und überträgt das Basisbandsignal von Leitung 51 auf den Umsetzer 54. Der Umsetzer 54 setzt nun die Basisbandfrequenz, die tiefer als normal ist, in eine entsprechende Spannung um, welche in der Abtast- und Halteschaltung 58 abgetastet wird und auf den Differenzverstärker 64 geführt wird. Währenddessen hat derselbe Zustandswechsel des Datensignals die Abtast- und Halteschaltung 60 angewiesen, die Spannung, welche der Basisbandfrequenz für den vorhergehenden Datenzustand "0" entspricht, die höher als normal ist, festzuhalten, und diese Spannung wird ebenfalls auf den Differenzverstärker 64 geführt. Der Differenzverstärker 64 subtrahiert dann die Spannung für den Datenzustand "1" von der Spannung für den Datenzustand "0", um eine AFC- Ausgangsspannung auf Leitung 66 zu bilden, die in einem solchen Richtungssinn auf den gedrifteten Oszillator 32 rückgekoppelt wird, dass die Differenz zwischen den Basisbandfrequenzen für den Datenzustand "1" und den Datenzustand "0" reduziert wird.
In ähnlicher Weise schaltet, wenn der Datenausgang von einem Zustand "1" zu einem Zustand "0" wechselt, der Schalter 52 auf Pol 2, wodurch das Basisbandsignal auf Leitung 51 an den Umsetzer 56 übertragen wird, wo dessen Frequenz in eine Spannung umgesetzt wird, die von der Abtast- und Halteschaltung 60 abgetastet wird und auf den Verstärker 64 geführt wird. Gleichzeitig wird die Abtast- und Halteschaltung 58 in ihren "Halte"-Modus gezwungen, sodass die Ausgangsspannung des Umsetzers 54 für den Zustand "1" in der Abtast- und Halteschaltung 58 festgehalten wird und gleicherweise auf den Verstärker 64 geführt wird. Der Verstärker 64 bildet die Differenz zwischen den beiden Spannungen und sendet diese wie zuvor als ein Korrektursignal zurück auf den Oszillator 32.
Natürlich ist es möglich, anstatt zweier Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzer nur einen zu verwenden, der stromauf des analogen Schalters 52 angeordnet ist. Die Pole 1 und 2 des Schalters 52 würden dann direkt auf die Eingänge der Abtast- und Halteschaltungen 58, 60 gelegt. Obgleich dies hinsichtlich der Bauteile unzweifelhaft ökonomischer wäre, könnte sehr wohl ein Risiko von Problemen durch Ladungsinjektion vom Umschalten des Datensignalzustands bestehen, da der Schalter 52 keine alternierenden Signale behandeln würde, bei welchen die Frequenz, nicht der Gleichspannungspegel, wichtig wäre, sondern Gleichspannungssignale vom Ausgang des Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzers.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 1 dargestellt ist, verwendet digitale Techniken anstatt analoger. In dieser Ausführungsform ist der Empfänger und Demodulator 10 mit einer digitalen Version 100 der erfindungsgemäßen AFC-Schaltung verbunden, wobei die Schnittstelle diesmal so angeordnet ist, dass auf Kosten des Auffangbereichs ein breiter Aussteuerbereich möglich ist. Dies wird erreicht, indem das Basisbandsignal von einem Punkt E der Empfängerschaltung in Fig. 1 abgenommen wird. Da dieser Punkt stromab des Begrenzers 42 liegt, wird die AFC- Schaltung mit einem erhöhten Aussteuerbereich gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Anordnung arbeiten.
Bei der AFC-Anordnung 100 aus Fig. 4 wird das Basisbandsignal auf Leitung 51 auf die Takteingänge 75, 76 der beiden Zähler 80, 82, welche bei dieser Ausführungsform den Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzern der vorhergehenden Ausführungsform entsprechen, geführt. Jeder Zähler speist einen Signalspeicher 84, 86, dessen Ausgang auf einen digitalen Subtrahierer 88 geführt wird. Das Datenausgangssignal von Leitung 45 aus Fig. 1 wird direkt auf den torgesteuerten, oder Auftasteingang 83 des Zählers 82 und auf den Speicherbefehlseingang 85 des Signalspeichers 84 geführt; analog wird aufgrund des Inverters 92 eine invertierte Version des Datenausgangssignals auf den Auftasteingang 81 des Zählers 80 und auf den Speicherbefehlseingang 87 des Signalspeichers 86 geführt. Der Ausgang des digitalen Subtrahierers wird auf einen D/A-Umsetzer 90 geführt, dessen Ausgang entlang Leitung 94 auf den Oszillator 32 rückgekoppelt wird, dessen Frequenz korrigiert werden soll.
Schauen wir uns nun die Funktionsweise dieser Ausführungsform an, so wird wiederum angenommen, dass erstens der Empfangsoszillator in dem Demodulator 10 nach oben gedriftet ist, was zu dem in Fig. 2 gezeigten Basisbandsignal führt; zweitens, dass der Zähler 80 dem Datenzustand "1" zugeordnet ist, während der Zähler 82 dem Datenzustand "0" zugeordnet ist; drittens, dass der Demodulator 10 begonnen hat, einen Datenzustand "1" zu registrieren, während er zuvor einen Datenzustand "0" empfangen hat. Beim Wechsel des Datenzustands von "0" zu "1" läuft die Leitung 77 hoch, und, angenommen, die Auftasteingänge 81, 83 und die Speicherbefehlseingänge 85, 87 sind tiefaktiv, wird das Zählen an Zähler 82 gesperrt, während aufgrund des in der Steuerleitung 78 zu dem Zähler 80 und dem Signalspeicher 86 vorgesehenen Inverters 92 der Zähler 80 beginnt, mit einer Rate zu zählen, die der Frequenz des Basisbands für den Datenzustand "1" entspricht. Gleichzeitig speichert der Signalspeicher 86 aufgrund des Tiefzustands auf Leitung 78 den Zählwert für den Zustand "0", der in dem Zähler 82 beim Übergang vom Datenzustand "0" zum Datenzustand "1" vorhanden ist, während der Hochzustand auf Leitung 77 den Speichervorgang des Signalspeichers 84 verhindert.
Derselbe Vorgang läuft beim Übergang vom Datenzustand "1" zum Datenzustand "0" mit umgekehrten Zählern als auch umgekehrten Signalspeichern ab.
Man beachte, dass der auf Leitung 77 aus Fig. 4 erscheinende Datenstrom in der Praxis nicht ausschließlich aus wechselnden "1"en und "0"en, sondern gelegentlich aus zwei oder mehr aufeinanderfolgenden, ähnlichen Zuständen bestehen wird. In diesem Fall, bei welchem die Auftastdauer der Zähler 80 und 82 buchstäblich den Zeitschlitzen für die Datenzustände "1" oder "0" entsprechen würden, würden sich für die beiden Zähler ungleiche Auftastdauern ergeben, was zu einer falschen Angabe der Basisbandfrequenz für den einen oder anderen der beiden Datenzustände führen würde. Um dies zu beheben, sind die Zähler 80, 82 in der Praxis mit einer Art von monostabilem Auftasteingang ausgestattet, sodass sie auf das Signal an ihren Eingängen 81, 83 ansprechen, indem eine Auftastung nur über eine feststehende Dauer erlaubt wird, die durch das monostabile Glied festgesetzt ist.
Wie bei der analogen Ausführungsform von Fig. 3 kann es bei dieser Ausführungsform auch möglich sein, auf einen der Zähler zu verzichten, indem der Ausgang eines einzigen Zählers bei jedem Datenwechsel zwischen den Signalspeichern 84, 86 umgeschaltet wird, was so abläuft, dass der vorhergehende Zählwert gespeichert wird, bevor die Zählung neu gestartet wird. Natürlich wird jedoch jede bei Zähler- Bauteilen erfolgte Einsparung zumindest teilweise durch die Notwendigkeit digitaler Umschalt-Bauteile aufgehoben.
Obgleich die Erfindung in Bezug auf die Ableitung eines AFC- Signals von einem wechselnden Datenausgang beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, nur ein AFC- Signal bereitzustellen, wenn Daten an dem Ausgang anliegen. Somit wird die erfindungsgemäße Anordnung, selbst wenn aufgrund übermäßiger Drift Daten verloren gehen, immer noch ein AFC-Richtungssignal bereitstellen. Dies beruht hauptsächlich auf der Tatsache, dass das Ausgangsdatensignal entweder in dem hohen oder dem niedrigen Zustand verbleiben wird, wenn übermäßige Frequenzfehler auftreten.
Es wird außerdem betont, dass, obgleich die erste und zweite Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich des Abgriffs ihrer Basisbandsignale an den Punkten B bzw. E aus Fig. 1 beschrieben worden sind, der Abgriffpunkt für das Basisband an einem beliebigen der Punkte A bis F liegen kann, d.h. entweder vor oder nach den Filtern 40, 41, oder natürlich nach den Begrenzern 42, 43.

Claims

1. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung zur Verwendung in einem homodynen Frequenzumtast(FSK)-Empfänger, umfassend:

Einrichtungen (51, 52) zum Eingeben eines Basisbandsignals von dem Empfänger; und Einrichtungen (53, 55; 77, 78, 92) zum Eingeben eines Datensignals von dem Empfänger;

gekennzeichnet durch:

Einrichtungen (54, 56; 80, 82) zum Bilden erster und zweiter Werte, welche die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand bzw. für einen zweiten Datenzustand repräsentieren; Einrichtungen (58, 60, 64; 84, 86, 88), welche auf die Datensignal-Eingabeeinrichtungen (53, 55; 77, 78, 92) ansprechen, um die Differenz der ersten und zweiten Werte zu bilden, um ein Differenzsignal zur Verfügung zu stellen; und Einrichtungen (66; 90) zum Anlegen des Differenzsignals an einen Empfangsoszillator (32) in dem homodynen FSK-Empfänger, um die Frequenz des Oszillators (32) zu regeln.

2. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Bilden erster und zweiter Werte, welche die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand und für einen zweiten Datenzustand repräsentieren, eine erste bzw. eine zweite Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzeinrichtung (54, 56) umfassen; und dass die Einrichtungen für die Differenzbildung eine erste und zweite Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58, 60) umfassen, welche von der ersten bzw. zweiten Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzeinrichtung (54, 56) gespeist werden, und einen Differenzverstärker (64) mit einem ersten Eingang, auf den ein Ausgang der ersten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58) geführt wird, und einem zweiten Eingang, auf den ein Ausgang der zweiten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (60) geführt wird.

3. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Eingeben eines Basisbandsignals aus dem Empfänger eine Umschaltungseinrichtung (52) umfassen, wobei die Umschaltungseinrichtung (52) einen gemeinsamen Anschluss (C) aufweist, welcher dazu dient, das Basisbandsignal zu empfangen, und einen ersten und zweiten Umschaltanschluss (1, 2), die mit jeweiligen Eingängen der ersten und zweiten Frequenz-zu-Spannungs- Umsetzeinrichtung (54, 56) verbunden sind.

4. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Eingeben eines Datensignals (53, 55; 77, 78, 92) dafür vorgesehen sind, wenn das Datensignal in seinem ersten Zustand vorliegt, die Umschaltungseinrichtung (52) so zu steuern, dass das Basisbandsignal an der ersten Frequenz-zu-Spannungs- Umsetzeinrichtung (54) bereitgestellt wird, die erste Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58) so zu steuern, dass der erste Wert abgetastet wird, und die zweite Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (60) so zu steuern, dass der zweite Wert gehalten wird.

5. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Bilden erster und zweiter Werte, welche die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand und für einen zweiten Datenzustand repräsentieren, eine Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtung umfassen; und dass die Einrichtungen für die Differenzbildung eine Umschaltungseinrichtung, eine erste und zweite Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58, 60) und einen Differenzverstärker (64) umfassen, wobei ein Eingang der Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtung dazu dient, das Basisbandsignal zu empfangen; dass die Umschaltungseinrichtung einen gemeinsamen Anschluss (C) aufweist, welcher mit einem Ausgang der Frequenz-zu- Spannungs-Umsetzeinrichtung verbunden ist, und einen ersten und zweiten Umschaltanschluss (1, 2), die mit jeweiligen Signaleingängen der ersten und zweiten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58, 60) verbunden sind; und dass der Differenzverstärker (64) einen ersten Eingang aufweist, auf den ein Ausgang der ersten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58) geführt wird, und einen zweiten Eingang, auf den ein Ausgang der zweiten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (60) geführt wird.

6. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Eingeben eines Datensignals (53, 55; 77, 78; 92) dafür vorgesehen sind, wenn das Datensignal in seinem ersten Zustand vorliegt, die Umschaltungseinrichtung (52) so zu steuern, dass der Ausgang der Frequenz-zu-Spannungs-Umsetzeinrichtung mit dem Eingang der ersten Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58) verbunden wird, die erste Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (58) so zu steuern, dass der erste Wert abgetastet wird, und die zweite Abtast- und Halteschaltungseinrichtung (60) so zu steuern, dass der zweite Wert gehalten wird.

7. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Bilden erster und zweiter Werte, welche die Frequenz des Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand und für einen zweiten Datenzustand repräsentieren, eine erste bzw. zweite Zähleinrichtung (80, 82) umfassen; und dass die Einrichtungen für die Differenzbildung eine erste und zweite Signalspeichereinrichtung (84, 86) umfassen, die von der ersten bzw. zweiten Zähleinrichtung (80, 82) gespeist werden, und eine digitale Subtraktionseinrichtung (88) mit einem ersten Eingang, auf den ein Ausgang der ersten Signalspeichereinrichtung (84) geführt wird, und einem zweiten Eingang, auf den ein Ausgang der zweiten Signalspeichereinrichtung (86) geführt wird.

8. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste und zweite Zähleinrichtung jeweilige getaktete Eingänge (75, 76) aufweisen, welche dafür vorgesehen sind, das Basisbandsignal zu empfangen; und dass die Einrichtungen zum Eingeben eines Datensignals dafür vorgesehen sind, wenn das Datensignal von seinem zweiten Zustand in seinen ersten Zustand wechselt, die erste Zähleinrichtung (80) so zu steuern, dass sie zu zählen beginnt, die zweite Zähleinrichtung so zu steuern, dass sie zu zählen aufhört, und die zweite Signalspeichereinrichtung (86) so zu steuern, dass sie den Inhalt der zweiten Zähleinrichtung (82) speichert; und, wenn das Datensignal von seinem ersten in seinen zweiten Zustand wechselt, die zweite Zähleinrichtung (82) so zu steuern, dass sie zu zählen beginnt, die erste Zähleinrichtung (80) so zu steuern, dass sie zu zählen aufhört, und die erste Signalspeichereinrichtung (84) so zu steuern, dass sie den Inhalt der ersten Zähleinrichtung (80) speichert.

9. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuerung der ersten und zweiten Zähleinrichtung (80, 82) und der ersten und zweiten Signalspeichereinrichtung (84, 86) mittels erster und zweiter torgesteuerter Eingänge bzw. erster und zweiter Speicherbefehlseingänge erfolgt, die an den Zähleinrichtungen und den Signalspeichereinrichtungen bereitgestellt werden.

10. Anordnung zur automatischen Frequenzregelung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einrichtungen zum Anlegen des Differenzsignals an den Empfangsoszillator einen Digital/Analog-Umsetzer (90) umfassen, auf den der Ausgang der digitalen Subtraktionseinrichtung (88) geführt wird.

11. Homodyner FSK-Empfänger oder -Transceiver,

dadurch gekennzeichnet,

dass er eine Anordnung zur automatischen Freqenzregelung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.

12. Verfahren der Frequenzregelung in einem homodynen FSK- Empfänger,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bilden eines Wertes, der die Frequenz eines Basisbandsignals für einen ersten Datenzustand repräsentiert;

Bilden eines Wertes, der die Frequenz des Basisbandsignals für einen zweiten Datenzustand repräsentiert;

Bilden der Differenz der beiden Werte, um ein Differenzsignal zur Verfügung zu stellen; und

Anlegen des Differenzsignals an einen Empfangsoszillator in dem Empfänger, um die Frequenz des Oszillators zu regeln.

13. Verfahren der Frequenzregelung in einem homodynen FSK- Empfänger nach Anspruch 12,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Umsetzen der Basisbandfrequenz, die den ersten Datenzustand repräsentiert, in ein entsprechendes erstes Spannungssignal, während ein zweites Spannungssignal, das der Basisbandfrequenz entspricht, die einen vorhergehenden, zweiten Datenzustand repräsentiert, gespeichert wird;

Umsetzen der Basisbandfrequenz, die einen nachfolgenden, zweiten Datenzustand repräsentiert, in ein entsprechendes zweites Spannungssignal, während das erste Spannungssignal, das der Basisbandfrequenz entspricht, die den ersten Datenzustand repräsentiert, gespeichert wird;

Bilden der Differenz der beiden gespeicherten Spannungen; und

Anlegen des Differenzsignals an den Empfangsoszillator (32) in dem Empfänger, um die Frequenz des Oszillators (32) zu regeln.

14. Verfahren der Frequenzregelung in einem homodynen FSK- Empfänger nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Basisbandfrequenz in erste und zweite analoge Spannungssignale umgesetzt wird.

15. Verfahren der Frequenzregelung in einem homodynen FSK- Empfänger nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Basisbandfrequenz in erste und zweite digitale Spannungssignale umgesetzt wird.