DE69422883T2 - Teilchenanalysator - Google Patents

Description

• Bei digitalen FM-Funkempfängern entsteht ein Problem, wenn demodulierte Daten mit Gleichspannung überlagert werden, wobei diese Gleichspannung von dem Frequenzunterschied zwischen den Oszillatoren im Sender und Empfänger abhängt. Diese Gleichspannung wird sich mit der Zeit und Temperatur ändern. Wenn ein Komparator benutzt wird, um das demodulierte Datensignal, das bei höchsten Frequenzdatenvorlagen fast sinusförmig ist, zu schneiden, wird eine beachtliche Pulsdehnung vorkommen, weil die Überschneidungsstelle mit dem Gleichspannungspegel wandert. Es kann eine Wechselspannungskopplung mit Gleichspannungswiederherstellung benutzt werden, die aber niemals perfekt funktioniert und die zu willkürlichen, zeitlichen Verschiebungen der Signalflanken der wiedergewonnenen Daten führt. Dies geschieht vor allem dann, wenn die demodulierten Daten Variationen in der Amplitude aufweisen, die dann vorkommen, wenn die Datenrate sich dem maximal Erreichbarem, d. h. der Kanalbandbreite, annähert.
• In einem Funksystem, in dem eine Anzahl von Sendern und Empfängern in einem Netzwerk miteinander kommuniziert und das Frequenzsprungverfahren benutzt wird, wird ein schnelles Umschalten der Kanalfrequenz sowie ein schnelles Umschalten vom Sende- in den Empfangsbetrieb benötigt. Es ist schwierig unter diesen Umständen ein konventionelles AFC-System (Automatische Frequenzregelschaltung) zu benutzen, weil man immer auf das System warten müßte, bis es nach jeder Frequenzänderung oder Umschaltung auf Empfang wieder betriebsbereit ist. Es würde eine beträchtliche Zeitspanne verloren gehen. Jedes AFC- System, das mit digitaler Modulation arbeitet, kann auf die gemittelte Gleichspannung am Ausgang nicht einwirken; diese ändert sich mit dem Dateninhalt und würde dadurch eine Änderung der Überschneidungsspannung bewirken. Es wäre eine Spitzendetektion der Ausgangsdaten möglich, jedoch ist auch diese einer Änderung unterworfen, sobald die Kanalbandbreitengrenzen erreicht werden, wie im vorhergehenden Paragraph schon erwähnt wurde.
• Gleichspannungsregelanordnungen sind beispielsweise aus der US-A-4544894 bekannt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei einer Empfängeranordnung für ein frequenzmoduliertes Digitaldatenfunksendesystem, in welcher jede einzelne Datenübertragung mit einer vorher festgelegten Reihenfolge von digitalen Werten beginnt, eine Regelvorrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung aufweist, um einen Korrekturfaktor für Gleichspannungsverschiebungen herzuleiten, die sich am Ausgang eines Demodulators einer Empfängeranordnung ergeben, und zwar während einer bestimmten Folge, und Einrichtungen zum Speichern des Korrekturfaktors während des verbleibenden Teils der entsprechenden Datenübertragung in im wesentlichen unveränderter Form.
• Der Korrekturfaktor kann dazu verwendet werden, die Abstimmung des Demodulators der Empfängervorrichtung zu regeln, oder er kann schaltungstechnisch so angewendet werden, daß er den oben erwähnten Gleichspannungsverschiebungen entgegenwirkt. Die oben erwähnten Schaltungen können auch eine Gleichspannungsverschiebungsschaltung beinhalten. Die Vorrichtungen, die benötigt werden um den Korrekturfaktor herzuleiten, können eine Protokoll-Kontrolle in der Empfängervorrichtung enthalten.
• In einem System, in welchem alle Sender und Empfänger durch einen Schwingkristall gesteuert sind, ist eine kurzzeitige Drift vernachlässigbar, und es wäre nur eine Korrektur am Anfang einer Kommunikation zwischen einem Sender-Empfänger-Paar notwendig, wenn ein ausgeglichener Code, z. B. 101010-Daten gesendet werden kann, um die Probleme mit der Amplitude und dem mittleren Gleichspannungspegel am Ausgang des Demodulators zu beseitigen. Es kann eine Regelschleife so ausgebildet sein, daß sie einen Speicher aufweist in der Art, daß während des Vorlaufs am Beginn einer Kommunikation zwischen einem speziellen Sender-Empfänger-Paar ein Frequenzkorrekturfaktor ermittelt wird, der so wirkt, daß die Gleichspannungsverschiebung am Ausgang des Demodulators während der Sendedauer kompensiert werden kann. Der gleiche Frequenzkorrekturfaktor könnte weiterverwendet werden, selbst wenn sich die Richtung der Kommunikation zwischen einem Sender-Empfänger-Paar umkehrt.
• Regelvorrichtungen für frequenzmodulierte Digitaldaten- Funkempfänger werden jetzt an einem Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben:
• Fig. 1 und 2 zeigen jeweils Regelvorrichtungen, in denen ein Korrekturfaktor angewendet wird, um die Abstimmung des Demodulators eines Empfängers zu regeln, und
• Fig. 3, 4 und 5 zeigen Regelvorrichtungen, in denen ein Korrekturfaktor angewendet wird, um Gleichspannungsverschiebungen am Ausgang eines Demodulators eines Empfängers entgegenzuwirken.
• Nach den Zeichnungen ist bei der Regelvorrichtung nach Fig. 1 der Ausgang eines Demodulators 1 über einen Komparator 2 mit einer automatischen Frequenzregelschaltung 3 verbunden. Diese gibt über einen Digital-Analog-Wandler 4 ein frequenzregelndes Signal weiter, um die Frequenz eines quarzgesteuerten Überlagerungsoszillators 5 so nachzuregeln, daß diese Frequenz mit der Frequenz des empfangenen Hochfrequenzsignals übereinstimmt, welche an einem Mischer 6 anliegt. In der Anordnung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird eine ähnliche Regelschleife benutzt, um die Kapazität einer Kapazitätsdiode 7 in einer abstimmbaren Schaltung zu steuern, um quadratische Referenzsignale in dem Demodulator 1 zu bilden.
• In den Vorrichtungen, die die Fig. 3,4 und 5 zeigen, wird eine ähnliche Regelschleife benutzt, um einen Gleichspannungswert zu jedem Ausgang eines differentiell arbeitenden Demodulator 1 zu addieren. Dies geschieht mit Hilfe einer Pegelverschiebungsschaltung 8, um diese Ausgänge auf einen ähnlichen Gleichspannungswert zu bringen, ohne die Dateninformation zu beeinflußen. In der Vorrichtung, die Fig. 3 zeigt, werden die Werte der hinzu zu addierenden Gleichspannungsanteile durch den Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers 4 geregelt, wobei in der Vorrichtung, die in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, zwei Signalfolge- und Halteschaltungen benutzt werden, um die Potentiale an der jeweiligen Kapazität 10 (Fig. 5) aufzubauen, die den mittleren Spannungswerten am jeweiligen, differentiellen Ausgang eines Demodulators 1 entspricht. Die Signalfolge- und Halteschaltungen 9 werden mit Hilfe eines Steuersignals von einer Daten- und Taktwiederherstellungsschaltung 11 über die Datenleitung 12 so lange in den Signalfolgemodus voreingestellt, bis die Schaltung 11 eine passende Anzahl von Pulsflanken mit einem korrekten Timing anzeigt, was der Wiedererkennung einer gültigen Einleitsequenz gleichkommt. Das Steuersignal in der Datenleitung 12 schaltet dann die Schaltungen 9 in den Haltemodus, so daß die Potentiale an den Kondensatoren 10 praktisch unverändert bleiben.
• Die Potentiale an den Kondensatoren 10 werden jeweils mit Hilfe eines Trennstufe-Verstärkers 13 (Fig. 5) der differentiell arbeitenden Pegelverschiebungsschaltung 8 zugeführt, welche jede Gleichspannung wirksam von den Signalen subtrahiert, die an den Daten-Komparator 14 weitergeleitet werden. Weil diese Potentiale außer während der Übertragung der Einleitsequenz konstant gehalten werden, wird diese Regelvorrichtung daran gehindert, einer variablen Gleichspannung des Datenblocks zu antworten.

Claims (8)

1. Eine Empfängeranordnung für ein frequenzmoduliertes Digitaldaten-Sendesystem, in welchem jede einzelne Datenübertragung mit einer vorher festgelegten Reihenfolge von digilalen Werten beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängeranordnung eine Regelvorrichtung aufweist, die eine Einrichtung (2, 3, 11) aufweist, um einen Korrekturfaktor für Gleichspannungsverschiebungen herzuleiten, die sich am Ausgang des Demodulators (1) der Empfängeranordnung ergeben und zwar während einer vorbestimmten Folge und eine Einrichtung (3, 4, 9), die den Korrekturfaktor während des verbleibenden Teils der entsprechenden Datenübertragung in im wesentlichen ungeänderter Form beibehalten.

2. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Korrekturfaktor eine frequenzregelnde Spannung beinhaltet, welche so angeordnet und angewendet wird, daß sie die Abstimmung des Demodulators der Empfängeranordnung regelt.

3. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 2, wobei eine frequenzregelnde Spannung angewendet wird, um die Betriebsfrequenz eines lokalen Oszillators (5) zu regeln.

4. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 2, wobei eine frequenzregelnde Spannung angewendet wird um die Abstimmung (7) einer Phasen-Quadratur-Schaltung eines Demodulators zu regeln.

5. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 1, wobei erwähnter Korrekturfaktor ein Verschiebungs-Regelsignal (12) beinhaltet, welches so ausgebildet ist, daß es den Auswirkungen der Gleichspannungsverschiebungen der Datenwiederherstellungsschaltung (11) des Empfängers entgegenwirkt.

6. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 5, wobei das Verschiebungs-Regelsignal (12) einer Gleichspannungsverschiebungsschaltung (8) zugeführt wird, die zwischen dem Ausgang eines Demodulators (1) und der Datenwiederherstellungsschaltung (11) angeordnet ist.

7. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der Demodulator differentielle Ausgänge und Einrichtungen versorgt, um einen Korrekturfaktor abzuleiten, der jeweils Signalfolge- und Halteschaltungseinrichtungen (9) beinhaltet, die so angeordnet sind, daß jeweils Potentiale hergeleitet werden können, die den mittleren Gleichspannungswerten an den genannten differentiellen Ausgängen entsprechen.

8. Eine Empfängeranordnung nach Anspruch 7, wobei die Signalfolge- und Halteschaltungseinrichtungen (9) so ausgebildet sind, daß sie die jeweiligen Potentiale während des Empfangs der vorher festgelegten Reihenfolge von digitalen Werten ableiten und um die Potentiale während des nachfolgenden Empfangs von Datensignalen weitgehend konstant halten.