HK187596A - Direct phase digitization - Google Patents

Direct phase digitization

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HK187596A
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HK
Hong Kong
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trigger
signal
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HK187596A
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Wilkinson Dent Paul
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Telefonaktiebolaget L M Ericsson
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    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
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    • H—ELECTRICITY
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Claims (24)

  1. Eine elektrische Schaltung, um bei bestimmten Abtastmomenten einen numerischen Wert zu bestimmen, der als ein digitaler Code eine Momentanphase eines elektrischen Signals (18) mit einer Mittenfrequenz relativ zu einem Referenzfrequenzsignal (10) darstellt, wobei die Schaltung umfaßt:
    - eine Zählereinrichtung (12) zum kontinuierlichen Erzeugen eines gespeicherten Zählwerts, der einen Wert darstellt, der das Ergebnis eines Teilens des Referenzfrequenzsignals (10) durch eine sich wiederholende Zählzyklusfrequenz ist, wobei die Zählzyklus-Wiederholungsfrequenz in der gleichen Größenordnung wie die Mittenfrequenz des elektrischen Signals ist;
    - eine Triggereinrichtung (14) zum Erzeugen eines Triggerimpulses im Ansprechen auf einen Empfang eines Abtastimpulses (16) und eines Übergangs des elektrischen Signals; und
    - eine erste Registereinrichtung (22) zum Speichern eines momentanen Zustands der Zählereinrichung (12), wobei der momentane Zustand der Zählereinrichtung im Ansprechen auf die den Triggerimpuls empfangende erste Registereinrichtung an die erste Registereinrichtung (22) transferiert wird, und der momentane Zustand einem Momentanphasenwert des elektrischen Signals entspricht;
    gekennzeichnet durch
    - eine Korrektureinrichtung (23, 25) zum Korrigieren eines sich ergebenden numerischen Werts in der ersten Registereinrichtung (22) durch Entfernen eines sich akkumulierenden Phasenverschiebungswertes, wobei der Phasenverschiebungswert ein Produkt einer vorgegebenen Zeitperiode zwischen Abtastimpulsen und einer vorgegebenen Frequenzdifferenz zwischen der Zählzyklus-Wiederholungsfrequenz und der Mittenfrequenz des elektrischen Signals ist.
  2. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Registereinrichtung (24) zum Speichern des korrigierten, sich ergebenden numerischen Werts der Zählereinrichtung (12), der von der ersten Registereinrichtung (22) im Ansprechen auf ein Auftreten eines nächsten Abtastimpulses (16) transferiert wird, wobei das Auftreten des nächsten Abtastimpulses eine Speicherung eines nächsten momentanen Zustands der Zählereinrichtung (12) in die erste Registereinrichtung (22) bewirkt.
  3. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggereinrichtung (14) umfaßt:
    - eine erste übergangsgetriggerte Einrichtung (26, Fig. 2), die im Ansprechen auf einen Empfang des Abtastimpulses und einer Erzeugung eines Setzsignales gesetzt wird; und
    - eine zweite übergangsgetriggerte Einrichtung (28), die im Ansprechen auf einen Empfang des Übergangs des elektrischen Signals gesetzt wird, und daß der Triggerimpuls durch die zweite übergangsgetriggerte Einrichtung im Ansprechen auf die sowohl das Setzsignal von der ersten übergangsgetriggerten Einrichtung als auch den Übergang des elektrischen Signal empfangende zweite übergangsgetriggerte Einrichtung erzeugt wird, wobei der Triggerimpuls eine Rücksetzung der ersten und zweiten übergangsgetriggerten Einrichtungen bewirkt.
  4. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten übergangsgetriggerten Einrichtungen (26, 28) Flip-Flops umfassen.
  5. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (23, 25) einen digitalen Akkumulator (23) mit Inhalten umfaßt, die zwischen Abtastimpulsen durch einen Wert inkrementiert werden, der proportional zu dem Produkt der vorgegebenen Zeitperiode und der vorgegebenen Frequenzdifferenz ist, wobei die Akkumulatorinhalte zu dem gemessenen Phasenwert hinzuaddiert oder von dem gemessenen Phasenwert subtrahiert werden, um die sich akkumulierende Phasenverschiebung zu entfernen.
  6. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung (52, Fig. 5A; 56, Fig. 5B) zum Erzeugen eines digitalen Codes umfaßt, der eine Momentanfrequenz des elektrischen Signals darstellt, wobei die Einrichtung zum Erzeugen zur Subtraktion von zwei aufeinanderfolgenden Momentanphasenwerten unter Verwendung einer Modulo-2Pi-Arithmetik betreibbar ist.
  7. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggereinrichtung (14) umfaßt:
    - eine erste Triggerschaltung (30) zum Erzeugen eines ersten Teiltriggerimpulses im Ansprechen auf einen Empfang des Abtastimpulses und eines positiv gehenden Übergangs des elektrischen Signals;
    - eine zweite Triggerschaltung (32) zum Erzeugen eines zweiten Teiltriggerimpulses im Ansprechen auf einen Empfang des Abtastimpulses und eines negativ gehenden Übergangs des elektrischen Signals;
    - eine ODER-Schaltung (36) zum Weiterleiten entweder des ersten oder des zweiten Teiltriggerimpulses als den Triggerimpuls; und
    - ein Flip-Flop (34), welches ein Korrektursignal im Ansprechen auf die Erzeugung des Triggerimpulses gemäß der den negativ gehenden Übergang des elektrischen Signals empfangenden zweiten Triggerschaltung erzeugt.
  8. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist: eine Korrektureinrichtung (38) zum Korrigieren des momentanen Zustands der Zählereinrichtung (12), der in der ersten Registereinrichtung (22) gespeichert ist um 180°, im Ansprechen auf einen Empfang des Korrektursignals.
  9. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (38) eine XODER-Schaltung umfaßt, um das höchstwertige Bit des momentanen Zustands zu invertieren.
  10. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt: eine mit der zweiten Registereinrichtung (24) gekoppelte zweite Korrektureinrichtung (40, Fig. 4) zum Korrigieren des sich ergebenden numerischen Werts für einen Zeitgabenfehler, der durch Veränderungen in dem Triggerimpuls relativ zu dem Abtastimpuls eingeführt wird, mit einem Korrekturfaktor, der proportional zu einem Produkt des Zeitgabenfehlers und einer Abschätzung eines Momentanfrequenzwerts, der zu dem sich ergebenden numerischen Wert gehört, proportional ist.
  11. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine mit der Korrektureinrichtung (40) gekoppelte Frequenz-Abschätzungseinrichtung (46, Fig. 4) zum Erzeugen des Momentanfrequenzwerts, der zu dem sich ergebenden numerischen Wert gehört, umfaßt.
  12. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Abschätzungseinrichtung (46) eine digitale Phasenregelschleifenschaltung (47, 48, 49) umfaßt.
  13. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Abschätzungseinrichtung (46) eine Subtraktionseinrichtung (52, Fig. 5A) zum Erzeugen einer Differenz zwischen Phasenwerten, die im Abstand einer vorgegebenen Anzahl von Abtastperioden umfaßt.
  14. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählereinrichtung (12) eine Grey-kodierte Zählersequenz erzeugt.
  15. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Grey-zu-Binär-Wandler umfaßt, der zwischen die erste Registereinrichtung (22) und die zweite Registereinrichtung (24) gekoppelt ist.
  16. Ein Verfahren zum Erzeugen eines digitalen Werts, der eine Darstellung einer Momentanphase eines Eingangssignals mit einer Mittenfrequenz relativ zu einer Referenzfrequenz ist, umfassend die folgenden Schritte:
    - kontinuierliches Erzeugen eines gespeicherten Zählwerts, der einen Wert darstellt, der das Ergebnis eines Teilens der Referenzfrequenz durch eine sich wiederholende Zählzyklusfrequenz ist;
    - Erzeugen eines Triggerimpulses im Ansprechen auf ein Auftreten eines Abtastimpulses und eines Nulldurchgangs-Übergangs des Eingangssignals;
    - Speichern des im Ansprechen auf einen Empfang des Triggerimpulses erzeugten Werts, wobei der gespeicherte Wert einem Momentanphasenwert des Eingangssignals entspricht;
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte:
    - Inkrementieren eines digitalen Akkumulators (23) bei jedem Auftreten des Abtastimpulses um einen vorgegebenen Phasenfehlerwert, wobei der Phasenfehlerwert ein Produkt einer vorgegebenen Zeitperiode zwischen Abtastimpulsen und einer vorgegebenen Frequenzdifferenz zwischen der sich wiederholenden Zählzyklusfrequenz und der Mittenfrequenz des Eingangssignals (18) ist; und
    - Entfernen des Phasenfehlerwerts aus dem gespeicherten Wert und Erzeugen eines korrigierten Phasenwerts.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Speichern des korrigierten Phasenwerts im Ansprechen auf ein Auftreten eines nächsten Abtastimpulses.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt eines Aufzeichnens umfaßt, ob die Referenzfrequenz auf einem negativen oder positiven Halbzyklus war, wenn der Triggerimpuls erzeugt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden weiteren Schritte umfaßt:
    - Erzeugen eines zweiten Triggerimpulses im Ansprechen auf einen Empfang des Abtastimpulses und eines anderen Nulldurchgangs-Übergangs des Eingangssignals, wobei der andere Nulldurchgangs-Übergang von einer entgegengesetzten Polarität zu dem Nulldurchgangs-Übergang des Eingangssignals ist;
    - Speichern eines anderen Werts, der im Ansprechen auf einen Empfang des zweiten Triggerimpulses erzeugt wird; und
    - Kombinieren von Inhalten, die gespeichert werden, um einen Phasendarstellungswert zu erzeugen.
  20. Eine elektrische Schaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Kombinierens der Inhalte, die gespeichert werden, ferner den Schritt einer Bildung der folgenden Gleichung umfaßt: PRV = MOD2n (2A + MODn(B-A)). wobei n eine ganze Zahl ist, A der im Ansprechen auf den Triggerimpuls gespeicherte Wert ist, B der im Ansprechen auf den zweiten Triggerimpuls gespeicherte Wert ist und PRV der erzeugte Phasendarstellungswert ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt eines Erzeugens eines digitalen Codes umfaßt, der eine Momentanfrequenz des Eingangssignals darstellt, wobei der Erzeugungsschritt ein Subtrahieren von zwei aufeinanderfolgenden Momentanphasenwerten des Eingangssignals unter Verwendung einer Modulo-2Pi-Arithmetik umfaßt.
  22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den folgenden Schritt umfaßt: Korrigieren des Phasenwerts für einen Zeitgabenfehler, der durch Veränderungen in dem Triggerimpuls relativ zu dem Abtastimpuls eingeführt wird, mit einem Korrekturfaktor, wobei der Korrekturfaktor proportional zu einem Produkt des Zeitgabenfehlers und einer Abschätzung eines Momentanfrequenzwerts, der zu dem Phasenwert gehört, ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt eines Erzeugens einer Abschätzung des Momentanfrequenzwerts, der zu dem Phasenwert gehört, umfaßt.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeugungsschritt ferner den Schritt eines Erzeugens einer Differenz zwischen Phasenwerten, die im Abstand einer vorgegebenen Anzahl von Abtastperioden auftreten, umfaßt.
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