DE2358681A1 - Spaltphasensignaldetektor - Google Patents

Description

. 6653

BEEN/EVE, 3.9.1973,

PHN- 6653

Mm*ldutvB«mt. 23. NOV.

Spaltphasensignaldetektor

Die Erfindung betrifft einen Spaltphasensignaldetektor mit einer Signaleingangsklemine zum Zuführen eines zu detektierenden Manchester-kodierten Spaltphasen-Binärsignals, mit einer Takt impuls eingangskl emme zum Zuführen, eines mit dem zu detektierenden Spaltphasensignal synchronen Taktirapulssignals der gleichen Frequenz, mit einem mit der Signaleingangsklemme gekoppelten Verstärker, an dessen einen Eingang ein Kontakt angeschlossen ist, der mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossenen Steuereingang, um pro Taktimpuls den Verstärker derart schalten zu lassen, dass er ein vom Vorzeichen der Differenz zweier aufeinanderfolgender in jedem Bit des Spaltphasensignals auftretender Signalwerte abhängiges Ausgangssignal abgibt, und mit einem an den Verstärker angeschlossenen bistabilen Element mit einem an die Taktimpuls-

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eingangsklemme angeschlossenen Triggerelngäng versehen ist, um das bistabile Element in Abhängigkeit von dem vom Verstärker abgegebenen Ausgangssignal pro Taktimpuls setzen bzw. rückstellen zu lassen.

Ein derartiger Detektor, bei dem der Verstärker ein Differenzverstärker ist, bei dem die Signaleingangsklemme einerseits über den Kontakt mit einem Eingang des Verstärkers und andererseits direkt mit dem anderen Eingang des Verstärkers verbunden ist, und bei dem zwischen den mit dem Kontakt verbundenen Verstärkereingang und eine gemeinsame Leitung (Erde) ein Kondensator angeschlossen ist, wird in einem im Handel erhältlichen-Empfänger angewandt. Um'auch schwache Signale noch fehlerfrei detektieren zu können, werden derartigen Spaltphasendetektoren hohe Anforderungen gestellt. Su muss unter anderen die Ausgangs spannung des Verstärkers in einem weiten Bereich von den Amplituden der beiden Eingängen zugeftthrten identischen Signale unabhängig.sein. Weiter darf ein derartiger Verstärker keine Drift aufweisen. Der bekannte Detektor kann nur in beschränktem Ausmass diese Anforderungen erfüllen. Die Erfindung bezweckt,- einen einfachen Spaltphasendetektor zu schaffen, der vorgenannten Anforderungen völlig entspricht.

Der erfindungsgemässe Detektor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleingangsklerame über einen Kondensator mit dem Verstärkereingarig verbunden und der Kontakt zwischen den Eingang und den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist.

Die Erfindung beruht unter anderen auf der Erkenntnis,

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dass bei dem bekannten Detektor der Verstärker als Folge der Art des zu detektierenden Spaltphasensignals.von zwei Anfangseinsteirungen aus arbeitet, von denen nur eine für Drift kompensiert werden könnte.

An dieser Stelle sei bemerkt, dass aus der U.S.-Patentschrift 3 586 989 ein geschalteter Verstärker bekannt ist, der teilweise im erfindungsgemässen Detektor angewandt wird. Im Gegensatz zum erfindungsgemässen Detektor wird diesem bekannten Verstärker eine feste Referenzspannung im geschlossenen Zustand des Kontaktes zugeführt. . . "

Die Erfindung wird nachstehend an. Hand der Figuren näher erörtert, wobei die mit gleichen Bezugsziffern in den Figuren angedeuteten Teile identisch sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen bekannten Spaltphasendetektor, Fig. 2 einen erfindungsgemässen Spaltphasendetektor.

Die Fig. 3a und 3b zeigen Signale, die den in den Fig. t und 2 dargestellten Spaltphasendetektoren zugeführt werden.

Die Fig. 3°» d und e zeigen Signale, die im Spaltphasendetektor nach Fig. 2 auftreten können. In Fig. 1 ist ein bekannter Spaltphaseiidetektor wiedergegeben,- der u.a. in Empfängern von Personenruf anlagen Verwendung findet, In solchen Systemen ist es möglich, jeden Empfänger mit Hilfe einer ihm eigens zugeordneten Adresse anzurufen. Die Adresse wird dabei in Form eines ManchesUer-kodierten Spaltphasen— Binärsignales mit Hilfe eines frequenzmodulierten Trägers übertragen. Unter einem Manchester-kodierten Spaltphasensignal wird ein Signal verstanden, das durch ein Bitsignal, dessen

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Spannung während der ersten halben Bitzeit hoch und während der anderen halben Bitzeit niedrig ist, ein logisches "1"-Signal darstellt, und das durch ein Bitsignal, dessen Spannung während der ersten halben Bitzeit niedrig und während der anderen halben Bitzeit hoch ist, oder durch zu diesen definier— ten Signalen inverse Signale, ein logisches "O"-Signal darstellt.

An der Empfangsseite wird auf bekannte Weise ein ankommendes Signal auf eine Zwischenfrequenz gemischt, verstärkt und demoduliert. Nach der Demodulation wird das Signal über ein Filter zur Unterdrückung von Störsignalen geleitet. Das vom Filter abgegebene Spaltphasensignal ist in Fig. 3a wiedergegeben. Aus diesem Signal wird mit Hilfe einer Phasenschleife ein mit dem Spaltphasensignal synchrones Taktsignal abgeleitet, das die gleiche Frequenz hat wie die des Spaltphasensignals und in Fig. 3b wiedergegeben ist.

Das in Fig, 3a dargestellte Spaltphasensignal wird der Signaleingangsklemme 1 und das in Fig. 3b dargestellte Taktsignal wird der Taktimpulseingangsklemme 2 der in den Pig. 1 und 2 dargestellten Detektoren zugeführt. Weiter sind die in diesen Figuren dargestellten Detektoren mit einem Verstärker 3 versehen, von dem ein Eingang 4 mit der Signal— eingaiigsklemme 1 gekoppelt ist, und es ist ein mit der Eingangsklemme 1 verbundener Kontakt 6 angeordnet, der mit einem an die Taktimpulseingangsklemme Z angeschlossenen Steuereingang ausgerüstet ist.

In dem in Fig. 1 dargestellten bekannten Detektor ist der Verstarker 3 ein Differenzverstärker, bei dem die Signal-

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eingangsklemme 1 einerseits über den Kontakt 6 mxt dem Eingang des Verstärkers 3 und andererseits direkt mit dem Eingang 5 des Ve'rstärkers 3 verbunden ist, und bei dem zwischen den Eingang h und eine gemeinsame Leitung (Erde) ein Kondensator angeschlossen ist«

Das der Taktimpulseingangsklemme 2 zugeführte Taktsignal steuert den Kontakt 6 derart, dass, wenn das Taktsignal hoch ist, also während jeder ersten halben Bitzeit des Spaltphasensignals (siehe Fig. 3a ,und 3b), der Kontakt geschlossen, und wenn das Taktsignal niedrig ist, also während jeder zweiten halben Bitzeit des Spaltphasensignals (siehe Fig. 3& und 3b), der Kontakt geöffnet ist. Hierdurch wird eine während einer ersten halben Bitzeit an der Signaleingangskiemme 1 auftretende Signalspannung beiden Eingängen h und 5 des Verstärkers 3 zugeführt, welche Signalspannung den Kondensator 8 auflädt. Eine während der zweiten halben Bitzeit an der Signaleingangsklemme 1 auftretende Signalspannung wird durch.den geöffneten Zustand des Kontaktes 6 nur dem Eingang 5 des Verstärkers 3 zugeführt, während dem Eingang 4 die im Kondensator 8 gespeicherte Signalspannung zugeführt wird, so dass die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 3 in Abhängigkeit von den Werten der nacheinander im Bit des Spaltphasensignals auftretenden Signalspannungen niedrig oder hoch ist. Diese Ausgangsspannung wird dem D-Eingang eines bistabilen Elementes 9 zugeführt. Dieses bistabile Element ist mit einem Triggereingang T versehen, der an die Taktiinpulseingangsklemme 2 angeschlossen ist. Die vom Verstärker 3 abgegebenen Signalspannungen bringen.

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unter der Steuerung des Takt signals das bistabile Element 9 pro Taktimpuls in die Setz- bzw. Rückstellposition. Das bistabile Element 9 liefert dann ein pro Bitzeit niciit nach Null rttckkehrendes Binärsignal (ein sogenanntes NRZ~Signal) an den Signalausgang Q. Wie oben erwähnt, wird bei diesem Detektor während der ersten halben Bitzeit der Arbeitspunkt des Differenzverstärkers 3 auf eine hohe oder eine niedrige Signalspannung eingestellt. Dies bedingt beim Verstärker in einem weiten Eingangs Spannungsbereich eine unendlich hohe Unterdrückung für beiden Eingängen h und 5 zugeführte identische Signale. In der Praxis hat der Verstärker 3 jedoch eine Off set—Spannung, die die Detektion schwacher zu detektierender Spaltphasensignale ausschliesst. Das gleiche gilt für. im Verstärker 3 auftretende Drift.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist, wie in Fig. 2 wiedergegeben, erfindangsgemäss die Signaleingangsklemme 1 über einen Kondensator 11 an den Eingang h des Verstärkers angeschlossen, ist der Kontakt 6 zwischen den Eingang und den Ausgang 12 des Verstärkers 3 angeschlossen und ist der Eingang 5 des Verstärkers 3 niit Erde verbunden.

Die Wirkungsweise des Detektors wird, nachstellend, an Hand der in den Pig. 3a bis 3e wiedergegebenen Signale näher erläutert.

Das vom Nachmodulationsfilter abgegebene in Pig. 3a wiedergegebene, der Signaleingancsklerame 1 zugeführte Spaltphasensignal ist aus zwischen den Zeitpunkten t., » t„, t , t^, ... usw. liegenden Bits aufgebaut, die je durch ein Signal

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mit einem hohen und ein Signal mit einem niedrigen Signalwert vertreten werden.

JÜhter der Steuerung des in Fig. 3b wiedergegebenen Taktsignals, das der Taktimpulseingangsklemme 2 zugeführt wird, bestimmt der Detektor pro Bit, in welcher Reihenfolge diese Signalwerte auftreten, und werden jeder der zwei möglichen Reihenfolgen entsprechend« Signalspannungen abgegeben.

Das Taktsignal, das während jeder ersten halben Bitzeit eine hohe Signalspannung aufweist und während jeder zweiten halben Bitzeit eine niedrige Signalspannung hat, hält den Kontakt 6 während jeder ersten halben Bitzeit in geschlossenem Zustand. Während des geschlossenen Zustandes des Kontaktes 6 ist der Ausgang 1.2 des Verstärkers ,3 mit dem Eingang h verbunden. Der Verstärker stellt sich dann auf jenen.Punkt seiner Kennlinie ein, für den die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung ist. ·

Diese Eingangsspannung bzw. Ausgangsspannung des Verstärkers 3 ist zwischen den Zeitpunkten t» , t"? t*, tUj ti, t"; ti j tj| usw. in Fig. Jc bzw. 3d wiedergegeben, .

Der Verstärker braucht eine gewisse Zeit zum Einstellen. Wegen dieser Verzögerungszeit sind die Zeitintervalle tJ - ti¹, ti — ΐΰ usw. in bezug auf die Zeitintervalle, in denen das Taktsignal hoch ist (Fig. 3b), verschoben. Die Spannung am Eingang h des Verstärkers 3 wird somit während jeder ersten halben Bitzeit festgehalten» Eine während der ersten halben Bitzeit der Signaleingangsklemme 1 zugeführte Signa!spannung wird deshalb den Kondensator 11 auf den mit

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dem Unterschied zwischen der Signal spannung und der Spannung am Eingang 4 entsprechenden Wert aufladen. Hierdurch wird erzielt, dass der Verstärker 3 unabhängig vom Wert der in der ersten halben Bitzeit auftretenden Signalspannung des Spaltphasensignals in ein und denselben Arbeitspunkt eingestellt wird.

Ein möglicherweise bei offenem Kontakt 6 am Ausgang des Verstärkers 3 auftretendes Driftsignal wird beim Schliessen des Kontakts 6 gleichfalls dem Eingang 4 zugeführt. Dieses· Driftsignal verursacht eine derartige Ladungsänderung des Kondensators 11, dass es kompensiert wird, so dass nach dem Oeffnen des Kontaktes 6 keine Drift' mehr auftritt. Eine Voraussetzung ist dabei, dass der Eingangswiderstand des Verstärkers sehr hoch ist, um schnelles ¥egfliessen der Ladung des Kondensators 11 nach dem Oeffnen eines Kontaktes 6 zu vermeiden.

Es sei bemerkt, dass der. Verstärker 3 derart geschaltet ist, dass mit Differenzverstärkung zusammenhängende Probleme nicht eintreten. -

Durch die Aenderung des Takt signals ,von einer hohen nach einer niedrigen Spannung wird der Kontakt 6 geöffnet« Der Eingang 4 des Verstärkers 3 kann während ,der Zeit, in der das Taktsignal niedrig ist, den an der Signaleingangsklemme auftretenden Spannungsänderungen folgen. Diese Eingangsspannungssignale sind in Fig. Jc wiedergegeben, wobei sie sich hintereinander zwischen den Zeitpunkten ti· und ti vom Einstellpegel nach einer hohen Signalspannung, zwischen t" und tX vom Einstellpegel nach einer niedrigen Signalspannung, zwischen den Zeitpunkten t" und ti vom Einstellpegel nach

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einer niedrigen Signalspannung ändern, usw. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 ist sehr gross gewählt, so dass nach einer geringen Aenderung der Eingangs spannung der Verstärker bereits völlig ausgesteuert ist» Dies "bedeutet, dass im Zeitpunkt t^· der Verstärker völlig positiv, im Zeitpunkt tjj völlig negativ, im Zeitpunkt tu völlig positiv ausgesteuert ist usw, wie in der Fig, 3d wiedergegeben.

Diese Ausgangsspannung wird dem D-Eingang des bistabilen

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Elementes 9 zugeführt, von der. dem Triggereingang T das in Fig. 3b dargestellte Taktsignal zugeführt wird. Das bistabile Element 9 ist derart ausgeführt, dass es im Zeitpunkt des Auftretens einer positiven Spannungsänderung am Triggereingang T durch den dem Eingang D zugeführten Signalwert gesetzt bzw. rückgestellt wird, wodurch der Signalausgang Q ein Signal entsprechend einem dem Eingang D zugeführten Signal abgibt. Die in den Zeitpunkten t.. , t_, t« usw,, auftretenden positiven Flanken im Taktsignal bewirken mit den in diesen Augenblicken dem D-Eingang zugeführten Signalen hintereinander das Rückstellen j Setzen, Rückstellen, Rückstellen usw. des bistabilen Elementes 9. Der Signalausgang 10'des Detektors ist an den •inversen Signalausgang Q des bistabilen Elementes 9 angeschlossen. An diesen Ausgang 10 gelangt dieses vom bistabilen Element 9 abgegebene und in Fig. 3e dargestellte Signal, das das im empfangenen Spaltphasensignal zu detektierende nicht—pro Bit nach Null rückkehrende Binärsignal vertritt.

Es sei bemerkt j dass, wenn ein Spaltphasensignal angewandt wird₉ in dem die Signalwerte der Bits zu den vorgenannten Signalwerten invers. sind₈ das Ausgangssignal des Detektors vom Signalausgang Q des bistabilen Elementes 9 bezogen "werden muss. ; ' ^λ

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Claims (3)

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   PATENTANSPRUCHι

   Spaltphasensignaldetektor mit einer Signaleingängsklemme zum .Zuführen eines zu detektierenden Manchester-kodierten Spaltphasen-Binärsignals, mit einer Taktimpulseingangskieinnie zum Zuführen eines mit dem zu detektierenden Spaltphasensignal synchronen Taktimpulssignals der gleichen Frequenz, mit einem mit der Signaleingangskiemme gekoppelten Verstärker,an dessen einen Eingang ein Kontakt angeschlossen ist, der mit einem an die Taktimpulseingangskleimne angeschlossenen Steuereingang, um pro Taktimpuls den Verstärker derart schalten zu lassen, dass er ein vom Vorzeichen der Differenz zweier aufeinanderfolgender in jedem Bit des Spaltphasensignals auftretender Signalwerte abhängiges Ausgangssignal abgibt, und mit einem an dem Verstärker angeschlossenen bistabilen Element mit einem an die Taktimpulseingangsklemme angeschlossenen Triggereingang · verbunden ist, um das bistabile Element in Abhängigkeit von dem vom Verstärker abgegebenen Λnsgangssignal pro Taktimpuls setzen bzw, rückstellen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleingangsklemme (i) über einen Kondensator (ii) mit dem Verstärkereingang verbunden und der Kontakt (6) zwischen den Eingang (k) und den Ausgang (l2) des Verstärkers angeschlossen ist«

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   ORfGfNAL INSPECTED