DE102004041558A1

DE102004041558A1 - Synchronerfassungsverfahren und -Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004041558A1
Application number: DE102004041558A
Authority: DE
Inventors: Takamoto Kariya Watanabe; Tetsuya Kariya Nakamura; Sumio Gyoda Masuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2024-08-28
Also published as: US20050047526A1; JP4306515B2; JP2005102129A; US7545887B2; CN100379147C; DE102004041558B4; CN1604461A

Abstract

In einem Synchronerfassungsverfahren wird ein Eingangssignal über mindestens erste und zweite Phasenbereiche einer Soll-Trägerwelle innerhalb jeder Periode von dieser gemittelt, um erste und zweite Gleitmittelwerte des Eingangssignals innerhalb der mindestens ersten und zweiten Phasenbereiche zu erzielen. Der erste Phasenbereich entspricht einem positiv schwingenden Phasenbereich der Soll-Trägerwelle und der zweite Phasenbereich entspricht einem negativ schwingenden Phasenbereich von dieser. Eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten wird als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle berechnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Querverweis auf eine verwandte Anmeldung Diese Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung 2003-307328, eingereicht am 29. August 2003, und der früheren japanischen Patentanmeldung 2004-105391, eingereicht am 31. März 2004, und beansprucht den Vorzug der Priorität von diesen, so dass die Beschreibungen von diesen hierin durch Verweis eingeschlossen sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Synchronerfassungsverfahren und eine Synchronerfassungsvorrichtung, welche zum Erfassen von Signalkomponenten verwendet werden, die auf eine Soll-Trägerwelle moduliert sind, die in einem Eingangssignal enthalten ist.

Beschreibung des verwandten Stands der Technik

Wenn erwünschte Signalkomponenten von einem Eingangssignal mit einem niedrigen Signal/Rauschverhältnis (S/N-Verhältnis) getrennt werden oder eine Soll-Trägerwelle mit einer erwünschten Frequenz von einem Eingangsignal extrahiert wird, das eine Mehrzahl von Trägerwellen enthält, die voneinander unterschiedliche Frequenzen aufweisen, sind verschiedene Typen von Synchronerfassungsvorrichtungen verwendet worden. Eine von diesen ist in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift H6-269060 offenbart und eine andere von diesen ist in der US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003/0039325A1 offenbart, die der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift 2003-65768 entspricht.

Ein Beispiel von herkömmlichen Synchronerfassungsvorrichtungen ist in den 19A und 19B dargestellt. Die herkömmliche Synchronerfassungsvorrichtung wird zum Verringern mindestens einer Trägerwelle und einer Gleichstrom-(DC)-Komponente, welche die zu beseitigenden Kompo nenten sind, aus einem Eingangssignal Vsa verwendet, die eine Soll-Trägerwelle beinhaltet. Insbesondere weist die Synchronerfassungsvorrichtung eine analoge Synchronerfassungsschaltung 50 auf.

In der Synchronerfassungsschaltung 50 wird das Eingangssignal Vsa in zwei Signale Vsa getrennt. Eines der getrennten Signale Vsa wird einem Spannungsfolger zugeführt, der aus einem Operationsverstärker OP1 besteht, welcher als eine Pufferschaltung dient. Das eine der getrennten Eingangssignale Vsa wird durch den Spannungsfolger in ein erstes Ausgangssignal getrennt, dessen Signalpegel durch Multiplizieren des Signalpegels von einem der getrennten Eingangssignale Vsa mit den Verstärkunsfaktor von "+1" erzielt wird.

Das andere der getrennten Eingangssignale Vsa wird einem invertierenden Verstärker zugeführt, der aus einem Operationsverstärker OP2 und Widerständen R1 und R2 besteht (siehe 19B). Der invertierende Verstärker multipliziert den Signalpegel des anderen der getrennten Einganssignale Vsa um den Verstärkungsfaktor "–(R2/R1)", um es zu einem zweiten Ausgangssignal zu wandeln.

Unter der Annahme, dass die Widerstandswerte R1 und R2 in 19B als gleich zueinander festgelegt sind, wird der Signalpegel des zweiten Ausgangssignals durch Multiplizieren des Signalpegels des anderen der getrennten Eingangssignale Vsa mit dem Verstärkungsfaktor von "–1 " erzielt.

Die Schalter SW1 und SW2 sind mit den Ausganspfaden der Operationsverstärker OP1 bzw. OP2 verbunden. Die Schalter SW1 und SW2 werden synchron zu einem Taktsignal CK mit der gleichen Frequenz (Taktpulsfrequenz) wie die Soll-Trägerwelle abwechselnd eingeschaltet.

Das abwechselnde Einschalten der Schalter SW1 und SW2 läßt zu, dass die ersten und zweiten Ausgangssignale abwechselnd als ein Ausgangssignal Vo1 ausgegeben werden. Das heißt, das Eingangssignal Vsa wird in den halben Perioden (halben Pulsperioden) des Taktsignals CK abwechselnd invertiert und nicht invertiert, um als das Ausgangssignal Vo1 ausgegeben zu werden.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, verwendet die herkömmliche Synchronerfassungsvorrichtung die analoge Sychronerfassungsschaltung 50, wenn das Eingangssignal Vsa ausgenommen der Soll-Trägerwelle und der DC-Komponente, welche zu beseitigen sind, zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle einer Erfassung eine Trägerwelle beinhaltet.

Die analoge Synchronerfassungsschaltung 50 beseitigt die mindestens eine Trägerwelle und die DC-Komponente. Das heißt, die analoge Synchronerfassungsschaltung 50, die in 19B gezeigt ist, richtet sowohl positive als auch negative Halbwellen des Eingangssignals Vsa synchron zu den Taktsignalen CK gleich, um die negative Halbwelle des Eingangssignals Vsa in eine positive Halbwelle zu wandeln, um dadurch die mindestens eine Trägerwelle und die DC-Komponente zu beseitigen.

Das Ausgangssignal Vo1, das aus der Synchronerfassungsschaltung 50 ausgegeben wird, wird durch Gleichrichten von sowohl positiven als auch negativen Halbwellen des Eingangssignals Vsa erzielt, das die Soll-Trägerwelle beinhaltet.

Dies führt dazu, dass Hochfrequenz-Rauschkomponenten, die Schwankungen der Soll-Trägerwelle selbst enthalten, und/oder Rauschen, das nicht durch die Synchronerfassungsschaltung 50 beseitigt wird, in der Ausgangsspannung Vo1 bleiben.

Zum Beseitigen der Hochfrequenz-Rauschkomponenten aus dem Ausgangssignal Vo1, ist, wie es in 19B gezeigt ist, die herkömmliche Synchronerfassungsvorrichtung an der Ausgangsseite der Synchronerfassungsschaltung 50 mit einem analogen Tiefpaßfilter versehen. Das heißt, das analoge Tiefpaßfilter 52 beseitigt die Hochfrequenz-Rauschkomponenten aus dem Ausgangssignal Vo1, um dadurch ein Ausgangssignal Vo2 auszugeben, während es stabilisiert wird.

Die herkömmliche Synchronerfassungsvorrichtung verwendet die analoge Synchronerfassungsschaltung 50, die analoge Verstärkerschaltungen, wie zum Beispiel die Operationsverstärker OP1 und OP2 aufweist, um so wohl positive als auch negative Halbwellen des Eingangssignals Vsa gleich zu richten. Dies kann dazu führen, dass Rauschkomponenten, die durch die Funktionen der analogen Verstärkerschaltungen (die Operationsverstärker OP1 und OP2) erzeugt werden, von der Synchronerfassungsschaltung 50 auf das Ausgangssignal Vo1 überlagert werden. Die Rauschkomponenten können durch das Tiefpaßfilter 52 nicht ausreichend beseitigt werden, so dass die Rauschkomponenten in dem Ausgangssignal Vo2 bleiben, was zu der Schwierigkeit der Signalerfassung, anders ausgedrückt der Synchronerfassung, mit einer hohen Genauigkeit beitragen kann.

Wenn die Synchronerfassungsvorrichtung 2 in einem Chip realisiert wird, müssen zwei unterschiedliche analoge Verstärkerschaltungen, wie zum Beispiel der Operationsverstärker OP1 und OP2, in dem Chip realisiert werden, was es schwierig machen kann, die Abmessung und die Kosten der Synchronerfassungsvorrichtung zu verringern. Genauer gesagt muss zum Aufrechterhalten des Signalpegels von jeder Rauschkomponente, die aus jeder analogen Verstärkerschaltung mit einem vorbestimmten Sollpegel ausgegeben wird, eine Stellfläche von jeder analogen Verstärkerschaltung auf den Chip erhöht werden. Die Erhöhung der Stellfläche von jeder analogen Verstärkerschaltung kann ebenso zu der Schwierigkeit der Verringerung der Abmessung und der Kosten der Synchronerfassungsvorrichtung beitragen.

Eine analoge Verstärkerschaltung, wie zum Beispiel ein Operationsverstärker, weist Charakteristiken auf, die abhängig von den Schwankungen der Teilecharakteristiken der Schaltung, wie zum Beispiel der Charakteristiken von Transistoren, den Widerstandswerten von Widerständen und den Kapazitäten von Kondensatoren, stark schwanken. Diese Teilecharakteristiken der Schaltung der analogen Verstärkerschaltung sind anfällig gegen Umgebungsänderungen um die Schaltung, wie zum Beispiel Temperaturänderungen. Ein Verwenden von derartigen analogen Verstärkerschaltungen an der Synchronerfassungsvorrichtung kann es schwierig machen, den Umgebungswiderstand der Synchronerfassungsvorrichtung zu verbessern und die Zuverlässigkeit von dieser sicherzustellen.

Weiterhin besteht das analoge Tiefpaßfilter 52 aus einem Operationsverstärker, Widerständen, Kondensatoren und anderen Komponenten und insbesondere sind die Widerstände und die Kondensatoren externe Komponenten. Die Charakteristiken des Operationsverstärkers, der Widerstände und der Kondensatoren des analogen Tiefpaßfilters 52 sind ebenso gegen Umgebungsänderungen um die Schaltung anfällig, was verursachen kann, dass die Zuverlässigkeit der Synchronerfassungsvorrichtung verschlechtert wird.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich des Hintergrunds gemacht worden, um den Umgebungswiderstand und die Zuverlässigkeit einer Synchronerfassungsvorrichtung zu verbessern.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Die Soll-Trägerwelle schwingt in Übereinstimmung mit einer konstanten Frequenz und einer Periode zeitlich periodisch positiv und negativ. Das Verfahren weist auf: Mitteln des Eingangssignals über mindestens erste und zweite Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle innerhalb jeder Periode von diesem, um mindestens erste und zweite Gleitmittelwerte des Eingangssignals innerhalb den mindestens ersten bzw. zweiten Phasenbereichen zu erzielen, wobei der erste Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle positiv schwingt, wobei der zweite Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle negativ schwingt; und Berechnen einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Das Verfahren weist ein Mitteln des Eingangssignals jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle auf, um einen ersten Gleitmittelwert, einen zweiten Gleitmittelwert, einen dritten Gleitmittelwert und einen vierten Gleitmittelwert zu erzielen. Der erste Gleitmittelwert des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle (p + 180) Grad von dieser. Der zweite Gleitmittelwert des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 360) Grad von dieser. Der dritte Gleitmittelwert des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad, der Soll-Trägerwelle und (p + 270 Grad) von dieser. Der Gleitmittelwert des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 450) Grad. Das Verfahren weist ein Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem ersten Gleitmittelwert und dem zweiten Gleitmittelwert und einer zweiten Differenz zwischen dem dritten Gleitmittelwert und dem vierten Gleitmittelwert als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Das Verfahren weist ein Mitteln des Eingangssignals jedes Viertel jeder Periode der Soll-Trägerwelle auf, um einen ersten Gleitmittelwert (S1), einen zweiten Gleitmittelwert (S2), einen dritten Gleitmittelwert (S3) und einen vierten Gleitmittelwert (S4) zu erzielen. Der erste Gleitmittelwert S1 des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 90) Grad von dieser. Der zweite Gleitmittelwert S2 des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser. Der dritte Gleitmittelwert S3 des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser. Der vierte Gleitmittelwert S4 des Eingangssignals ist innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 360) Grad. Das Verfahren weist ein Berechnen von I und Q, die ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle darstellen, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen auf: I = S1 + S2 – S3 – S4 Q = S1 – S2 – S3 + S4

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode (Tc) aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Das Verfahren weist ein Mitteln des Eingangssignals jedes Viertel jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle auf, um einen ersten Gleitmittelwert (Sk), einen zweiten Gleitmittelwert (Sk + 1), einen dritten Gleitmittelwert (Sk + 2) und einen vierten Gleitmittelwert (Sk + 3) zu erzielen. Der erste Gleitmittelwert Sk des Eingangssignals ist innerhalb eines Bereichs zwischen (k – 1)Tc/4 und kTc/4. Der zweite Gleitmittelwert Sk + 1 des Eingangssignals ist innerhalb eines Bereichs zwischen (k)Tc/4 und (k + 1)Tc/4. Der dritte Gleitmittelwert Sk + 2 des Eingangssignals ist innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 1)Tc/4 und (k + 2)Tc/4. Der vierte Gleitmittelwert Sk + 3 des Eingangssignals ist innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 2)Tc/4 und (k + 3)Tc/4, wobei k 1, 2, ..., n (eine positive Ganzzahl) ist. Das Verfahren weist ein Berechnen von I_k und Q_k in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen auf: Ik = Sk + Sk + 1 – Sk + 2 – Sk + 3 Qk = Sk – Sk + 1 – Sk + 2 + Sk + 3

Das Verfahren weist ein Berechnen einer Amplitude (A_k) der Soll-Trägerwelle und der Phase p_k von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen auf: Ak = √I² + Q² p k = arg(Ik + jQk) – 90·k (Grad)

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren geschaffen, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N) enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ...,CN (N ist eine positive Ganzzahl) ausgewählt sind, und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ...,CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ...,fcN gleich fc0/2^N aufweisen. Das Verfahren weist ein Mitteln des Eingangssignals über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2+m, ..., S_2N+2+m (m = 0, 1, 2, ..., N) zu erzielen, wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; eines Berechnens von I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:

und
eines Berechnens einer Amplitude (A_n) aus den Trägerwellen Cn und der Phase p_n in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen auf:

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Synchronerfassungsverfahren geschaffen, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N), die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN (N ist eine positive Ganzzahl) ausgewählt sind und darin moduliert sind und eine Mehrzahl von Cn' enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' ausgewählt sind und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1 , C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ..., fcN gleich fc0/2^N aufweisen, wobei jede der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN eine Phasendifferenz von 90 Grad von jeder der Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' bei einer gleichen Frequenz aufweisen. Das Verfahren weist ein Mitteln des Eingangssignals über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90)Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2+m, ..., S_2N+2+m (m = 0, 1, 2,) zu erzielen, wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; eines Berechnens von l_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen auf:

Das Verfahren weist ein Ausgeben der berechneten I_n,m und Q_n,m als Erfassungsergebnisse auf, die die Amplituden der Trägerwellen Cn und Cn' darstellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei die Soll-Trägerwelle zeitlich periodisch positiv und negativ in Übereinstimmung mit einer konstanten Frequenz und einer Periode schwingt. Die Vorrichtung weist auf: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, den Mittelwert des Eingangssignals über mindestens erste und zweite Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle innerhalb jeder Periode von dieser zu mitteln, um mindestens erste und zweite Gleitmittelwerte des Eingangssignals innerhalb der mindestens ersten bzw. zweiten Phasenbereiche zu erzielen, wobei der erste Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle positiv schwingt, wobei der zweite Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle negativ schwingt; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle zu berechnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Die Vorrichtung weist eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert, einen zweiten Gleitmittelwert, einen dritten Gleitmittelwert und einen vierten Gleitmittelwert zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser ist, der zweite Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 360) Grad von dieser ist, der dritte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, der vierte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 450) Grad ist; und eine Berechnungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, eine erste Differenz zwischen dem ersten Gleitmittelwert und dem zweiten Gleitmittelwert und eine zweite Differenz zwischen dem dritten Gleitmittelwert und dem vierten Gleitmittelwert als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle zu berechnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enhält. Die Vorrichtung weist auf: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jedes Viertel jeder Periode der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert (S1), einen zweiten Gleitmittelwert (S2), einen dritten Gleitmittelwert (S3) und einen vierten Gleitmittelwert (S4) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert S1 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 90) von dieser ist, der zweite Gleitmittelwert S2 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) der Soll-Trägerwelle und (p + 180) von dieser ist, der dritte Gleitmittelwert S3 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, der vierte Gleitmittelwert S4 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) und (p + 360) ist; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, I und Q, die ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle darstellen, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: I = S1 + S2 – S3 – S4 Q = S1 – S2 – S3 + S4

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode (Tc) aus einem Eingangssignal geschaffen, das die Soll-Trägerwelle enthält. Die Vorrichtung weist eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jedes Viertel jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert (Sk), einen zweiten Gleitmittelwert (Sk + 2), einen dritten Gleitmittelwert (Sk + 2) und einen vierten Gleitmittelwert (Sk + 3) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert Sk des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k – 1)Tc/4 und kTc/4 ist, der zweite Gleitmittelwert Sk + 1 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k)Tc/4 und (k + 1)Tc/4 ist, der dritte Gleitmittelwert Sk + 2 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 1)Tc/4 und (k + 2)Tc/4 ist, der vierte Gleitmittelwert Sk + 3 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 2)Tc/4 und (k + 3)Tc/4 ist, wobei k 1, 2, ...,n (eine positive Ganzzahl) ist; eine Berechnungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist I_k und Q_k in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: Ik = Sk + Sk + 1 – Sk + 2 – Sk + 3 Qk = Sk – Sk + 1 – Sk + 2 + Sk + 3und dazu ausgelegt ist, eine Amplitude (A_k) der Soll-Trägerwelle und die Phase p_k von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: Ak = √I² + Q² pk = arg(Ik + jQk) – 90·k (Grad)

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung geschaffen, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N) enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN (N ist eine positive Ganzzahl) ausgewählt sind und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ... bzw. fcN gleich fc0/2^N aufweisen. Die Vorrichtung weist eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad zu mitteln, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2+m, ..., S_2N+2+m (m = 0, 1, 2,) zu erzielen, wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; und eine Berechnungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:

und dazu ausgelegt sind, eine Amplitude (A_n) der Trägerwellen Cn und der Phase p_n von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Synchronerfassungsvorrichtung geschaffen, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N), die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN (N ist eine positive Ganzzahl) ausgewählt sind und darin moduliert sind, und eine Mehrzahl von Cn' enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' ausgewählt sind und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ..., bzw. fcN gleich fc0/2^N aufweisen, wobei jede der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN eine Phasendifferenz von 90 Grad von jeder der Trägerwellen C0, C1, C2, ... bei einer gleichen Frequenz aufweist. Die Vorrichtung weist eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal über jedem Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad einzugeben, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2+m, ..., S_2N+2+m (m = 0, 1, 2,) zu erzielen, wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; eine Berechnungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:

dazu ausgelegt ist, die berechneten I_n,m und Q_n,m als Erfassungsergebnisse auszugeben, die Amplituden der Trägerwellen Cn bzw. Cn' darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in welchen:

1A ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangs- und Ausgangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

1B ein Blockschaltbild zum Erläutern des Struktur der Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangs- und Ausgangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung im Detail gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

2A ein Blockschaltbild zum Erläutern der Struktur der Gleitmittelungsschaltung, die in 1B gezeigt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

2B ein Wellenformdiagramm, das eine Wellenform eines Eingangssignals zeigt, das eine Soll-Trägerwelle enthält, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

2C ein Wellenformdiagramm, das eine Wellenform eines Eingangssignals zeigt, das eine Soll-Trägerwelle und eine DC-Komponente enthält, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

3 ein Wellenformdiagramm von Wellenformen von Eingangssignalen, die eine Synchronerfassungsschaltung, die in 1B gezeigt ist, erfassen kann, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

4 ein Wellenformdiagramm, das Welleformen von Eingangssignalen zeigt, die die Synchronerfassungsschaltung erfassen kann, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

5 ein Blockschaltbild ist, das eine Ausgestaltung der Gleitmittelungsschaltung zeigt, die in 2A gezeigt ist;

6 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

7 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Signalkomponenten zeigt, deren Frequenzen 12 gesamte Teile der Frequenz der Soll-Trägerwelle sind, wenn die Phase von diesen 45 Grad ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

8 Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Signalkomponenten zeigt, deren Frequenzen 12 gesamte Teile der Frequenz der Soll-Trägerwelle sind, wenn die Phase von diesen 45 ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

9 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Signalkomponenten zeigt, deren Frequenzen 12 gesamte Teile der Frequenz der Soll-Trägerwelle sind, wenn die Phase von diesen 90 Grad ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

10A ein Wellenformdiagramm, das eine der Wellenformen der Signalkomponenten, die in 8 gezeigt sind, zum Erläutern von Funktionen der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel der Erfindung zeigt;

10B ein Wellenformdiagramm von einer der Wellenformen der Signalkomponenten, die in 8 gezeigt sind, zum Erläutern von Funktionen der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

11 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

12 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

13 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

14 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Trägerwellen zeigt, die eine Soll-Trägerwelle beinhalten, deren Frequenz fc0 ist, wenn eine Phase davon 45 Grad ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

15 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen der Trägerwellen, die eine Soll-Trägerwelle beinhalten, deren Frequenz fc1 ist, wenn die Phase davon 45 Grad ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

16 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen der Trägerwellen zeigt, die eine Soll-Trägerwelle beinhalten, deren Frequenz fc2 ist, wenn die Phase davon 45 Grad ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

17 ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen der Trägerwellen zeigt, die eine Soll-Trägerwelle beinhalten, deren Frequenz fc3 ist, wenn die Phase davon 45 Grad ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

18 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer Synchronerfassungsvorrichtung und von Eingangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

19A ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Struktur einer herkömmlichen Synchronerfassungsvorrichtung ist; und

19B ein Blockschaltbild zum Erläutern der Struktur der Synchronerfassungsvorrichtung ist, die in 19A dargestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Die 1A und 1B sind Blockschaltbilder zum Erläutern der Struktur der Synchronerfassungsvorrichtung 1 und von Eingangs- und Ausgangssignalen bezüglich der Synchronerfassungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Synchronerfassungsvorrichtung 1 wird zum Verringern mindestens einer Trägerwelle und einer DC-Komponente, welche die zu beseitigenden Komponenten sind, von einem Eingangssignal Vs verwendet, das eine Soll-Trägerwelle, wie zum Beispiel eine periodische Welle Wt, beinhaltet, die zeitlich periodisch positiv und negativ bezüglich einer ungestörten Position (Achse) Dc schwingt. Die ungestörte Position wird als "Mittenachse" be zeichnet. Eine derartige Trägerwelle ausgenommen der Soll-Welle, welche zu beseitigen ist, wird im weiteren Verlauf als "eine unerwünschte Trägerwelle" bezeichnet.
Wie es in den 1A und 1B gezeigt ist, weist die Synchronerfassungsvorrichtung 1 eine Synchronisationserfassungsschaltung 10 auf.
Die Synchronisationserfassungsschaltung 10 ist mit einer Multiplikationsschaltung 22 versehen. Die Multiplikationsschaltung 22 arbeitet derart, dass sie aus einen Taktsignal CK mit einer konstanten Frequenz, die die gleiche wie eine konstante Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, ein Abtastsignal CKS erzeugt. Das Abtastsignal CKS weist eine Frequenz auf, die das Doppelte der Frequenz fc des Taktsignals CK ist, welche als (2 × fc) dargestellt ist.
Die Synchronerfassungsvorrichtung 1 ist ebenso mit einer Gleitmittelungsschaltung 24 versehen, welche einer Gleitmittelungseinheit entspricht, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht. Im Übrigen wird das Taktsignal CK zu anderen Komponenten der Synchronerfassungsschaltung 10 gesendet, um diese anzusteuern.
Die Gleitmittelungsschaltung 24 arbeitet derart, dass sie einen Gleitmittelwert DT eines Eingangssignals Vs über jede Periode Tc, welche gleich (1/fc) ist, des Abtastsignals CKS, anders ausgedrückt, jede halbe Periode (Tc/2) der Soll-Trägerwelle Wt erzielt. Die Gleitmittelungsschaltung 24 arbeitet ebenso derart, dass sie aufeinanderfolgend die Gleitmittelwerte DT ausgibt, die über jede Periode des Abtastsignals CKS erzeugt werden.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 ist mit einem ersten Register 26 versehen, das arbeitet, um die Gleitmittelwerte DT aufeinanderfolgend zu verriegeln, die aus der Gleitmittelungsschaltung 24 ausgegeben werden, um einen vorhergehend verriegelten Gleitmittelwert DT auszugeben.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 ist mit einem zweiten Register versehen, das arbeitet, um die Gleitmittelwerte DT aufeinanderfolgend zu verriegeln, die aus dem ersten Register 26 ausgegeben werden, um einen zuvor verriegelten Gleitmittelwert DT auszugeben.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 ist mit einer Subtrahierschaltung 30 versehen, die arbeitet, um einen Differenzwert zwischen dem Gleitmittelwert, der derzeit in dem ersten Register 26 verriegelt ist, und dem Gleitmittelwert zu berechnen, der derzeit in dem zweiten Register 28 verriegelt ist und vorhergehend in dem ersten Register 26 verriegelt worden ist, synchron zu dem Taktsignal CK zu berechnen.
Der Gleitmittelwert, der derzeit in dem ersten Register 26 verriegelt ist, wird als "zweiter Gleitmittelwert D2" bezeichnet und der Gleitmittelwert, der vorhergehend in dem zweiten Register 28 verriegelt worden ist, wird als "erster Gleitmittelwert D1" bezeichnet. In diesem Fall berechnet die Subtrahierschaltung 30 den Differenzwert (D1 – D2) zwischen dem ersten Gleitmittelwert D1 und dem zweiten Gleitmittelwert D2.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 ist mit einem dritten Register 32 versehen, das arbeitet, um die berechneten Werte der Subtrahierschaltung 30 aufeinanderfolgend zu verriegeln, um einen vorhergehend verriegelten berechneten Wert als digitale Daten Do1 auszugeben, die ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle Wt darstellen.
Die Gleitmittelungsschaltung 24 besteht aus dem, was ein Zeit-Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler (TAD) genannt wird.
Genauer gesagt ist, wie es in 2A gezeigt ist, die Gleitmittelungsschaltung 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Pulsverzögerungsschaltung 4 versehen. Die Pulsverzögerungsschaltung 4 weist eine Mehrzahl von Verzögerungseinheiten 2 auf, die einer Mehrzahl von Stufen einer Verzögerung entsprechen. Die Verzögerungseinheiten 2 sind zueinander in einer Kaskade in Reihe geschaltet. Wenn ein Pulssignal Pin in die Pulsverzögerungsschaltung 4 eingegeben wird, arbeitet jede der Verzögerungseinheiten 2, um das Pulssignal Pin mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit zu verzögern, um das verzögerte Pulssignal Pin auszugeben.
Die Gleitmittelungsschaltung 4 besteht ebenso aus einem Verriege lungskodierer 6, der arbeitet, um eine Position, an welcher das eingegebene Pulssignal Pin in die Pulsverzögerungsschaltung 4 gelangt ist, an jeder ansteigenden Flanke (oder abfallenden Flanke) des Abtastsignals CKS zu erfassen, um es zu verriegeln.
Der Verriegelungskodierer 6 arbeitet ebenso, um jede der verriegelten Positionen des Pulssignals P an jeder der ansteigenden Flanken des Abtastsignals CKS in vorbestimmte Bits von digitalen Daten Dt zu wandeln, um sie auszugeben.
Die digitalen Daten Dt stellen dar, durch welche Anzahl einer Stufe (Verzögerungseinheit 2) das Pulssignal Pin, das sich an allen der verriegelten Positionen befindet, letztlich von dem Kopf der Stufen (Verzögerungseinheiten 2) geht.
Die Gleitmittelungsschaltung 24 besteht ebenso aus einem Subtrahierer 7, der arbeitet, um aufeinanderfolgend Stücke der digitalen Daten Dt, welche aus dem Verriegelungscodierer 6 ausgegeben werden, an jeweiligen ansteigenden Flanken des Abtastsignals CKS zu empfangen und diese zu verriegeln.
Der Subtrahierer 7 arbeitet ebenso, um einen Differenzwert zwischen einem Stück der digitalen Daten Dt, der derzeit in dem Subtrahierer 7 verriegelt wird, und einem anderen Stück von diesen zu berechnen, der vorhergehend im Subtrahierer 7 verriegelt worden ist. Der Subtrahierer arbeitet ebenso, um in Übereinstimmung mit dem Differenzwert digitale Daten Dt zu berechnen, die eine relative Differenz der Anzahl der Verzögerungseinheiten 7 darstellen, durch welche das Pulssignal Pin über jede Periode des Abtastsignals CKS geht.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen der Verriegelungskodierer und der Subtrahierer 7 einer Zähleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Jede der Verzögerungseinheiten 2, die die Pulsverzögerungsschaltung 4 bilden, ist mit einer Gatterschaltung versehen, die zum Beispiel aus einem Inverter besteht. Die Gleitmittelungsschaltung 24 weist einen Puffer 8 auf, in welchen ein Eingangssignal, wie zum Beispiel ein Spannungssignal Vs mit einem vorbestimmten Spannungspegel, eingegeben wird. Das Eingangssignal Vs wird durch den Puffer 8 als eine Ansteuerspannung an jede der Verzögerungseinheiten 2 angelegt.
Im Übrigen lehrt das US-Patent Nr. 6 771 202 B2 als einige Beispiele von jeder der Verzögerungseinheiten 2 zwei Stufen von CMOS-Invertern und so weiter, wobei die Offenbarung von diesen vollständig hierin durch Verweis eingeschlossen ist.
Als Nächstes werden Gesamtfunktionen der Synchronerfassungsvorrichtung 2 hier im weiteren Verlauf erläutert.
Das Eingangssignal Vs, das die Soll-Trägerwelle Wt beinhaltet, wird in die Gleitmittelungsschaltung 24 der Synchronerfassungsschaltung 10 eingegeben.
Jede der Verzögerungseinheiten (Gatterschaltungen) 2 der Gleitmittelungsschaltung 24 verzögert das Pulssignal Pin um eine vorbestimmte Verzögerungszeit und der Spannungspegel des Eingangssignals Vs ändert die Verzögerungszeit von jeder der Verzögerungseinheiten 2. Anders ausgedrückt entspricht die Verzögerungszeit von jeder der Verzögerungseinheiten 2 dem Spannungspegel des Eingangssignals Vs.
Dieses Merkmal sieht vor, dass die relative Änderung der Anzahl der Verzögerungseinheiten 2, durch welche das Pulssignal Pin innerhalb jeder Periode des Abtastsignals CKS läuft, welches als die digitalen Daten DT berechnet wird, das aus der Gleitmittelungsschaltung 24 ausgegeben wird, einen Mittelwert des Spannungspegels des Eingangssignals Vs über jede Periode des Abtastsignals CKS darstellt.
Der Spannungspegel des Eingangssignals Vs wird über jede Periode des Abtastsignals CKS in der Pulsverzögerungsschaltung 4 gemittelt, so dass der Mittelwert erzielt wird. Jede Periode des Abtastsignals CKS entspricht jeder halben Periode (Tc/2) des Taktsignals CK, das jeder halben Periode (Tc/2) der Soll-Trägerwelle Wt entspricht.
Die Stücke der digitalen Daten DT, welche aus der Gleitmittelungsschaltung 24 über jede Periode des Taktsignals CK ausgegeben werden, werden aufeinanderfolgend in den ersten und zweiten Registern 28 und 26 als erste digitale Daten, die dem ersten Gleitmittelwert D1 entsprechen, bzw. zweite digitale Daten verriegelt, die dem zweiten Gleitmittelwert D2 entsprechen.
Genauer gesagt wird es angenommen, dass die Soll-Trägerwelle Wt, welche periodisch positiv und negativ bezüglich der Mittenachse Dc schwingt, lediglich in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, auf welches keine DC-Komponenten überlagert sind, so dass der Wert der Mittenachse Dc auf "0" festgelegt ist.
Wie es in 2B gezeigt ist, stellen die ersten digitalen Daten D1, die vorhergehend in dem zweiten Register 28 gespeichert worden sind, den ersten Gleitmittelwert dar, der durch Mitteln des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 0 Grad (0 Radiant) und 180 Grad (π Radiant) erzielt wird, der der halben Periode (Tc/2) der Soll-Trägerwelle Wt entspricht. Anders ausgedrückt ist der erste Gleitmittelwert als eine erste Fläche Sa dargestellt, die durch Integrieren des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad erzielt wird. Die halbe Periode (Tc/2) der Soll-Trägerwelle Wt wird als eine "Gleitmittelwertperiode Ts" bezeichnet.
Auf eine ähnliche Weise stellen die zweiten digitalen Daten D2, die derzeit in dem ersten Register 26 gespeichert sind, den zweiten Gleitmittelwert dar, der durch Mitteln des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 180 Grad (π Radiant) und 360 Grad (2π Radiant) erzielt wird, der der halben Periode (Tc/2) der Soll-Trägerwelle Wt (Gleitmittelwertperiode Ts) entspricht. Anders ausgedrückt ist der zweite Gleitmittelwert als eine zweite Fläche Sb dargestellt, die durch Integrieren des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad erzielt wird.
Der Differenzwert (D1 – D2) zwischen den ersten digitalen Daten D1 und den zweiten digitalen Daten D2 wird durch die Subtrahierschaltung 30 be rechnet, so dass die digitalen Daten Do1, die den Differenzwert (D1 – D2) anzeigen, aus der Synchronerfassungsschaltung 10 ausgegeben werden.
Wie es in 2B gezeigt ist, ist die erste Fläche Sa durch die positiven Spannungspegel (Amplituden) der Soll-Trägerwelle Wt bezüglich der Mittenachse Dc innerhalb des Phasenbereichs zwischen 0 Grad und 180 Grad ausgebildet. Auf eine ähnliche Weise ist die zweite Fläche Sb durch die negativen Spannungspegel (Amplituden) der Soll-Trägerwelle Wt bezüglich der Mittenachse Dc innerhalb des Phasenbereichs zwischen 180 Grad und 360 Grad ausgebildet.
In diesem Fall werden die ersten digitalen Daten D1, die der ersten Fläche Sa der Eingangsspannung Vs über dem Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, als positiver Wert (+) erzielt, um zu der Subtrahierschaltung 30 gesendet zu werden. Andererseits werden die digitalen Daten D2, die der zweiten Fläche Sb der Eingangsspannung Vs über dem Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, als negativer Wert (–) erzielt, um zu der Subtrahierschaltung 30 gesendet zu werden.
Die digitalen Daten Do1, die dem Differenzwert zwischen dem ersten positiven Gleitmittelwert +D1 (positive erste Fläche +Sa) und dem zweiten negativen Gleitmittelwert –D2 (negative zweite Fläche –Sb) entsprechen, welcher als "+D1 – (–D2) = D1 + D2" dargestellt ist, wird von der Subtrahierschaltung 30 berechnet. Die digitalen Daten Do1, die als der Wert "D1 + D2" berechnet werden, entsprechen der Summe der positiven und negativen Spannungspegel (Amplituden) der Soll-Trägerwelle Wt, was es ermöglicht, die Soll-Trägerwelle Wt synchron mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Anders ausgedrückt werden die digitalen Daten Do1, die dem Differenzwert zwischen der positiven ersten Fläche +Sa und der negativen zweiten Fläche –Sb entsprechen, welcher als "+Sa – (–Sb) = Sa + Sb" entsprechen, von der Subtrahierschaltung 30 berechnet. Die digitalen Daten Do1, die als der Wert "Sa + Sb" berechnet werden, entsprechen der gesamten Fläche der Soll-Trägerwelle Wt über jeder Periode Tc, was es ermöglicht, die Soll-Trägerwelle Wt synchron mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Weiterhin lässt in dem ersten Ausführungsbeispiel die Synchronerfassungsschaltung 10 auch dann, wenn die Soll-Trägerwelle Wt in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, auf welche eine DC-Komponente überlagert ist, zu, dass die digitalen Daten Do1, die der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, unabhängig von der überlagerten DC-Komponente synchron erfasst werden.
Das heißt, die Mittenachse ist, wie es in 2C gezeigt ist, um die DC-Komponente versetzt, die auf die Eingangsspannung Vs überlagert ist, so das die Soll-Trägerwelle. Wt bezüglich der versetzten Mittenachse, die den Versatzpegel aufweist, periodisch schwingt. Der erste Gleitmittelwert ist als eine erste Fläche Sc dargestellt, die durch Integrieren des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad erzielt wird. Die dritte Fläche Sc besteht aus einer Fläche Sc1, die zwischen dem Eingangssignal Vs und der versetzten Mittenachse Dc ausgebildet ist, und einer Fläche Sc2, die zwischen der versetzten Mittenachse Dc und einer Achse ausgebildet ist, die einem "0"-Wert entspricht. Auf eine ähnliche Weise ist der zweite Gleitmittelwert als eine vierte Fläche Sd dargestellt, die durch Integrieren des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad erzielt wird.
In diesem Fall werden die ersten digitalen Daten D1, die der dritten Fläche Sc der Eingangsspannung Vs über dem Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, als positiver Wert (+) erzielt, der zu der Subtrahierschaltung 30 zu senden ist. Auf eine ähnliche Weise werden die zweiten digitalen Daten D2, die der vierten Fläche Sd der Eingangsspannung Vs über dem Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, als positiver Wert (+) erzielt, der zu der Subtrahierschaltung 30 zu senden ist.
Die digitalen Daten Do1, die dem Differenzwert zwischen dem positiven Gleitmittelwert +D1, der die versetzte DC-Komponente beinhaltet, und dem positiven Gleitmittelwert +D2 entsprechen, der die versetzte DC-Komponente beinhaltet, welche als "+D1 – (+D2) = D1 – D2" dargestellt sind, werden von der Subtrahierschaltung 30 berechnet. Das heißt, die Subtraktion zwischen den Gleitmittelwerten D1 und D2 lässt zu, dass die DC-Versatzkomponente auf dem Gleitmittelwert D1 und die auf dem Gleitmittelwert D2 einander auslöschen.
Die digitalen Daten Do1, die als der Wert "D1 – D2" berechnet werden, entsprechen daher der Spitze-zu-Spitze-Amplitude der Soll-Trägerwelle Wt, was es ermöglicht, die Soll-Trägerwelle Wt synchron mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Andererseits werden die digitalen Daten Do1, die dem Differenzwert zwischen der dritten Fläche Sc und der vierten Fläche Sd entsprechen, welche als "Sc – (Sd) = Sc1 + (Sc2 – Sd) = Sc1 + Se" dargestellt ist, von der Subtrahierschaltung 30 berechnet. Das Bezugszeichen Se stellt eine Fläche dar, die zwischen der Eingangsspannung Vs und der Mittenachse Dc innerhalb des Phasenbereichs zwischen 180 Grad und 360 Grad der Soll-Trägerwelle Wt ausgebildet ist. Die digitalen Daten Do1, die als der Wert "Sc1 + Se" berechnet werden, entsprechen der gesamten Fläche der Soll-Trägerwelle Wt innerhalb jeder Periode Tc, was es ermöglicht, die Soll-Trägerwelle Wt unabhängig von dem Versatz der Mittenachse Tc synchron mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Wenn eine unerwünschte Trägerwelle, die ausgenommen für die Soll-Trägerwelle Wt zu beseitigen ist, zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle Wt in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, kann ein digitales Filter 12 an der Ausgangsseite der Synchronerfassungsschaltung 10 vorgesehen sein (siehe die gestrichelte Linie in 1A). Das digitale Filter 12 arbeitet, um Schwankungen der digitalen Daten Do1 zu absorbieren, welche von der unerwünschten Störwelle herrühren. Genauer gesagt arbeitet das digitale Filter 12, um Integrationsverfahren bezüglich der digitalen Daten Do1 oder Mittelungsverfahren mit diesen auszuführen, um allgemeine digitale Daten Do2 zu erzeugen, um dadurch die digitalen Daten Do2 als Daten auszugeben, die das Ergebnis der Erfassung der Synchronerfassungsvorrichtung 1 anzeigen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel läßt die Synchronerfassungsschaltung jedoch, wenn die unerwünschte Störwelle zum Beispiel eine Frequenz aufweist, die das Doppelte der Frequenz fc der Sollwelle wt ist, welche in 1B als "Wc" dargestellt ist, zu, dass die Signalkomponenten der uner wünschten Trägerwelle Wc automatisch als Rauschkomponenten beseitigt werden.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 lässt zu, dass die unerwünschte Trägerwelle Wc, welche eine von vorbestimmten Frequenzen aufweist, die sich auf die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt bezieht, durch das Gleitmittelungsverfahren der Gleitmittelungsschaltung 24 und die Subtrahierverfahren der Subtrahierschaltung 30 automatisch beseitigt wird. Die Synchronerfassungsvorrichtung 1 kann deshalb eine synchrone Erfassung des Eingangssignals Vs mit einer hohen Genauigkeit ausführen.
Zum Beispiel wird das Eingangssignal Vs, das die unerwünschte Trägerwelle Wc und die DC-Komponente enthält, welche zu beseitigen sind, in die Synchronerfassungsschaltung 10 eingegeben. Die Rauschkomponenten, die der unerwünschten Trägerwelle Wc und der DC-Komponente entsprechen, werden von der Synchronerfassungsschaltung 10 automatisch beseitigt, so dass die digitalen Daten Do1, die der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, als Reaktion auf das Taktsignal CK, das zu der Soll-Trägerwelle Wt synchronisiert ist (siehe 1B) erfasst wird.
Genauer gesagt wird es, wie es in 3 gezeigt ist, angenommen, dass die unerwünscht Trägerwelle Wc, die ausgenommen für die Soll-Trägerwelle Wt in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, eine Frequenz aufweist, die ein gerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt, wie zum Beispiel "fc/2", "fc/4", fc/6" oder dergleichen, ist. Wie es in 3 gezeigt ist, wird jeder der positiven Spannungsbereiche der unerwünschten Trägerwelle Wc, die die Frequenz aufweist, die der gerade Teil der Frequenz fc ist, bei jeder Gleitmittelwertperiode Ts in mindestens ein symmetrisches Paar von Flächen geteilt. Gepaarte Zeichen "+" und "–" werden jeweils den mindestens einen symmetrisch gepaarten Flächen zugewiesen. Die mindestens einen symmetrisch gepaarten Flächen, welche durch einen Pfeil AR1 miteinander verbunden sind, können einander auslöschen.
Auf eine ähnliche Weise wird jeder der negativen Spannungsbereiche der unerwünschten Trägerwelle Wc, die die Frequenz aufweist, die der gerade Teil der Frequenz fc ist, an jeder der Gleitmittelwertperioden Ts in min destens ein symmetrisches Paar von Flächen geteilt. Gepaarte Zeichen "+" und "–" sind den jeweiligen mindestens einen symmetrischen gepaarten Flächen zugewiesen. Die mindestens einen symmetrischen gepaarten Flächen, welche durch einen Pfeil AR2 miteinander verbunden sind, können einander auslöschen.
Wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc, die die Frequenz aufweist, die der gerade Teil der Frequenz fc ist, in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, berechnet die Subtrahierschaltung 30 die Differenz zwischen der Summe der Gleitmittelwerte D1 und der der Gleitmittelwerte D2. Die Gleitmittelwerte D1 und die Gleitmittelwerte D2 werden durch die Gleitmittelungsschaltung 24 über eine vorbestimmte Subtrahierperiode erzielt, die mindestens einer Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt entspricht, und die vorbestimmte Subtrahierperiode wird in Übereinstimmung mit der Frequenz der unerwünschten Trägerwelle Wc von der Subtrahierschaltung 30 bestimmt.
Das heißt, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc2, die die Frequenz (fc/2) aufweist, die die Hälfte der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, in dem Eingangssignal Vs enthalten ist (siehe 3), wird die Subtrahierperiode bestimmt, um jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt zu entsprechen. Der Gleitmittelwert D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc2, der über die Subtrahierperiode von "Tc" erzielt wird, wird von dem Gleitmittelwert D1 von dieser subtrahiert, die über die Subtrahierperiode von "Tc" erzielt wird, so dass die Gleitmittelwerte D1 und D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc2, welche den symmetrischen gepaarten Flächen ("+" und "–") entsprechen, einander auslöschen.
Im Gegensatz dazu wird es angenommen, dass die unerwünschte Störwelle Wc4, die die Frequenz (fc/4), die gleich einem Viertel der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, oder die Frequenz (fc/6) aufweist, die ein Sechstel davon ist, in dem Eingangssignal Vs enthalten ist (siehe 3). Unter dieser Annahme werden, wenn die Subtrahierperiode bestimmt wird, um jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt zu entsprechen, einige Komponenten der unerwünschten Trägerwelle Wc4 oder Wc6 in dem Eingangssignal Vd verbleiben.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc4 die Frequenz (fc/4) aufweist, die ein Viertel der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, die Subtrahierperiode bestimmt, um dem Doppelten der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt zu entsprechen, wie es als "2Tc" dargestellt ist. Die Summe der Gleitmittelwerte D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc4, die über die Subtrahierperiode von "2Tc" enthalten ist, wird von der Summe der Gleitmittelwerte D1 von dieser subtrahiert, die über die Subtrahierperiode von "2Tc" enthalten ist, so dass die Gleitmittelwerte D1 und D2 der unerwünschten Trägerwelle Wt4 einander auslöschen.
Auf eine ähnliche Weise wird, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc6, die die Frequenz (fc/6) aufweist, die ein Sechstel der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, in dem Eingangssignal Vs enthalten ist, die Subtrahierperiode bestimmt, um dem Dreifachen der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt zu entsprechen, wie es als "3Tc" dargestellt ist. Die Summe der Gleitmittelwerte D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc6, die über die Subtrahierperiode von "3Tc" erzielt wird, wird von der Summe der Gleitmittelwerte D1 von dieser subtrahiert, die über die Subtrahierperiode von "3Tc" erzielt wird, so dass die Gleitmittelwerte D1 und D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc6 einander auslöschen.
Wenn die unerwünschte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerader Teil "n" der Frequenz fc ist, ist es bevorzugt, die Subtrahierperiode auf "n/2"-mal der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt festzulegen.
Weiterhin wird es angenommen, dass die unerwünschte Trägerwelle Wc eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt, wie zum Beispiel "Fc/3", ist (siehe 3). Unter dieser Annahme weist, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc, die die Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, die als "Wc3" bezeichnet ist, eine Phasendifferenz von 90 Grad bei der unerwünschten Trägerwellenfrequenz bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist (siehe die unerwünschte Trägerwelle Wc3 in 3), wobei sich die symmetrisch gepaarten Flächen ("+" und "–"), welche durch Pfeile AR3 der unerwünschten Trägerwelle Wc3 verbunden sind, einander auslöschen werden.
Das heißt, wenn die unerwünschte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil "m" der Frequenz fc ist, und eine Phasendifferenz von 90 Grad bei der unerwünschten Trägerwellenfrequenz bezüglich der Soll-Trägerwelle Wt aufweist, ist es bevorzugt, die Subtrahierperiode auf "m"-mal der Periode tc der Soll-Trägerwelle Wt festzulegen. Zum Beispiel wird, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil "3" der Frequenz fc ist, welche als "Wc3" bezeichnet wird, und eine Phasendifferenz von 90 Grad bei der unerwünschten Trägerwellenfrequenz bezüglich der Soll-Trägerwelle Wt aufweist, die Subtrahierperiode auf "3"-mal der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt festgelegt. In diesem Beispiel wird die Summe der Gleitmittelwerte D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc3, die für die Subtrahierperiode von "3Tc" erzielt wird, von der Summe der Gleitmittelwerte D1 von dieser subtrahiert, die über die Subtrahierperiode "3Tc" erzielt wird. Dies lässt zu, dass die Gleitmittelwerte D1 und D2 der unerwünschten Trägerwelle Wc3 einander auslöschen.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn die unerwünschte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerades Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt, wie zum Beispiel 2×fc, 4×fc, ist, jeder der positiven Spannungsbereiche der unerwünschten Trägerwelle an jeder Gleitmittelwertperiode Ts in symmetrische Paare geteilt. Jede Gleitmittelwertperiode entspricht einer Periode, die die Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt ist. Auf eine ähnliche Weise wird jeder der negativen Spannungsbereiche der unerwünschten Trägerwelle an jeder Gleitmittelwertperiode Ts, die der Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt entspricht, in symmetrische Paare von Flächen geteilt.
Gepaarte Zeichen "+" und "–" sind den jeweiligen symmetrisch gepaarten Flächen zugewiesen. Die symmetrischen gepaarten Flächen, welche durch jeweilige Pfeile AR3 miteinander verbunden sind, können alle Gleitmittelwertperioden Ts, die der Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen, einander auslöschen. Ein Erzielen der Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten D1 und D2, die über jede Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt erfasst werden, lässt zu, dass die unerwünschten Trägerwellen Wc ausgelöscht werden und die Soll-Trägerwelle Wt erfasst wird.
Weiterhin wird es, wie es in 4 gezeigt ist, angenommen, dass die unerwünschte Trägerwelle Wc eine Frequenz aufweist, die gleich der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, oder die ein ungerades Vielfaches der Frequenz fc, wie zum Beispiel fc, 3fc, ..., ist. In diesem Fall löschen, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc eine Phasendifferenz von 90 Grad bei der unerwünschten Trägerwellenfrequenz bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist (siehe 4), die symmetrischen gepaarten Flächen ("+" und "–"), welche durch Pfeile AR3 der unerwünschten Trägerwelle Wc3 verbunden sind, alle Gleitmittelwertperioden Ts einander aus, die der Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt entsprechen.
Das heißt, wenn die unerwünschte Trägerwelle Wc eine Frequenz aufweist, die eine ungerade Zahl mal der Frequenz fc ist, und eine Phasendifferenz von 90 Grad bei der unerwünschten Trägerwellenfrequenz bezüglich der Soll-Trägerwelle Wt ist, lässt ein Erzielen der Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten D1 und D2, die über jede Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt erfasst werden, zu, dass unerwünschten Trägerwellen Wc ausgelöscht werden und die Soll-Trägerwelle Wt erfasst wird.
Es wird angenommen, dass die Frequenz der unerwünschten Trägerwelle Wc ein ganzes Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist. Unter dieser Annahme lässt eine Subtraktion der Summe der Gleitmittelwerte D1, die über zwei oder mehrere Perioden der Soll-Trägerwelle Wt erzielt werden, von denen der Gleitmittelwerte D2, die darüber erzielt werden, zu, dass die unerwünschte Trägerwelle Wc ausgelöscht wird und ein Vergleichsergebnis erzielt wird, das der Soll-Trägerwelle Wt entspricht.
Ein Verwenden der Synchronerfassungsschaltung 10, um den Differenzwert zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten des Eingangssignals Vs zu erzielen, lässt zu, dass die Signalkomponenten der Soll-Trägerwelle Wt in Fällen von irgendeiner von unerwünschten Trägerwellen oder einer Kombination von diesen, die als die folgenden (1) bis (6) dargestellt sind, mit einer hohen Genauigkeit extrahiert werden:

(1) eine unerwünschte Trägerwelle, die eine Frequenz, die gleich der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der unerwünschten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist;
(2) eine unerwünschte Trägerwelle, deren Frequenz ein gerades Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist;
(3) eine unerwünschte Trägerwelle, deren Frequenz ein gerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist;
(4) eine unerwünschte Trägerwelle, die eine Frequenz aufweist, die ein ungerades Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der unerwünschten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle Wt aufweist;
(5) eine unerwünschte Trägerwelle, die eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad an der Frequenz der unerwünschten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist;
(6) eine unerwünschte Trägerwelle, die eine Frequenz aufweist, die durch Multiplizieren der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt mit einer Drehzahl ausgenommen für ungerade Zahlen, erzielt wird.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, bildet in der Synchronerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Zeit-A/D-Wandler (TAD), der die Pulsverzögerungsschaltung 4 aufweist, die Gleitmittelungsschaltung 24 als eine Gleitmittelungseinheit. Die Gleitmittelungsschaltung 24 berechnet den Gleitmittelwert D1 des Eingangssignals Vs über den Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad und den Gleitmittelwert D2 von diesem über den Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad. Die Subtrahierschaltung 30 berechnet den Differenzwert zwischen den Gleitmittelwerten D1 und D2, um dadurch die digitalen Daten Do1 zu berechnen, die das Ergebnis der Erfassung auf der Grundlage des Differenzwerts anzeigen.
Diese Struktur weist den Vorteil auf, dass es keine Notwendigkeit gibt, das Eingangssignal Vs unter Verwendung eines analogen Verstärkers zu verstärken, was es ermöglicht, zu verhindern, dass Rauschkomponenten, die über Verstärkungsvorgänge des analogen Verstärkers verursacht werden, auf das Ergebnis der Erfassung überlagert werden. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit des synchronen Erfassens der Synchronerfassungsvorrichtung 1 verglichen mit herkömmlichen Synchronerfassungsvorrichtungen.
Weiterhin lassen verschiedene Typen von Gatterschaltungen zu, dass die Synchronerfassungsschaltung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vollständig digitalisiert ist, was zulässt, wenn die Synchronerfassungsschaltung 10 in einem Chip realisiert ist, dass die Stellfläche der Synchronerfassungsschaltung 10 in dem Chip verringert wird, um dadurch die Abmessung und die Kosten der Synchronerfassungsvorrichtung 1 zu verringern.
Die Synchronerfassungsschaltung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist keine analogen Verstärkungsschaltungen auf, deren Teile bezüglich Umgebungsänderungen um die Schaltung 10 anfällig sind, was zulässt, dass der Umgebungswiderstand der Synchronerfassungsschaltung 10 verbessert wird. Dieser Vorteil lässt weiter zu, dass die Synchronerfassungsschaltung 10 stabil das Eingangssignal Vs synchron zu der Soll-Trägerwelle Wt erfasst, was es ermöglicht, die Zuverlässigkeit der Synchronerfassungsvorrichtung 1 zu verbessern.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Pulsverzögerungsschaltung 4, die die Gleitmittelungsschaltung 24 bildet, in einer Kaskade in Reihe zu einer anderen geschaltet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur beschränkt.
Das heißt, wie es in 5 gezeigt ist, eine Pulsverzögerungsschaltung 4A als eine Ausgestaltung der Pulsverzögerungsschaltung 4, die in 2 gezeigt ist, besteht aus einem UND-Gatter 2a anstelle der ersten Stufe der Verzögerungseinheiten 2 der Pulsverzögerungsschaltung 4A. Das UND- Gatter weist einen und den anderen Eingangsanschluss auf, wobei der eine Eingangsanschluss als ein Startanschluss dient, in welchen ein Startpulssignal eingegeben wird. Der andere Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss einer letzten Stufe 2b der Verzögerungseinheiten 2 sind miteinander verbunden, so dass die Verzögerungseinheiten 2 in Reihe geschaltet sind, um eine ringähnliche Struktur aufzuweisen, um dadurch die Pulsverzögerungsschaltung 4A als eine Ringverzögerungsleitung RDL zu bilden.
Die Gleitmittelungsschaltung 24 weist ebenso einen Zähler 16 auf, der mit dem Ausgangsanschluss der letzten Stufe 2b verbunden ist und arbeitet, um die zeitliche Anzahl eines Umlaufs des Pulssignals Pin durch die kreisförmig verbundenen Verzögerungseinheiten 2 zu zählen. Die Gleitmittelungsschaltung 24 weist weiterhin eine Verriegelungsschaltung 18 auf, die arbeitet, um einen Zählwert von dem Zähler 16 an jeder ansteigenden Flanke (oder abfallenden Flanke) des Abtastsignals CKS zu erfassen, um ihn zu verriegeln.
Bei dieser Ausgestaltung wandelt ein Verriegelungskodierer 6a jede der verriegelten Positionen des Pulssignals P an jeder der ansteigenden Flanken des Abtastsignals CKS in vorbestimmte Bits niedrigerer Ordnung von digitalen Daten "a", um sie zu dem Subtrahierer 7a auszugeben.
Der Verriegelungsspeicher 18 wandelt den verriegelten Zählwert in vorbestimmte Bits höherer Ordnung von digitalen Daten "b", um dadurch diese zu dem Subtrahierer 7a auszugeben. Die Bits niedrigerer Ordnung der digitalen Daten "a" und die Bits höherer Ordnung der digitalen Daten "b" werden kombiniert, um als die digitalen Daten Dt in den Subtrahierer eingegeben zu werden.
Die Struktur der Gleitmittelungsschaltung 24 lässt zu, dass das Pulssignal Pin durch die kreisförmig verbundenen Verzögerungseinheiten 2 in der Pulsverzögerungsschaltung 4a umläuft, so dass die Stücke von digitalen Daten Dt aufeinanderfolgend wiederholt erzeugt werden, um zu dem Subtrahierer 7 gesendet zu werden. Dieses Merkmal der Gleitmittelungsschaltung 24A lässt zu, dass sich die Anzahl der Verzögerungseinheiten 2, die die Pulsverzögerungsschaltung 4A bilden, verglichen mit der Gleitmittelungs schaltung 24, die in 2A gezeigt ist, verringert.
In dem ersten Ausführungsbeispiel bildet der Zeit-A/D-Wandler (TAD), der die Pulsverzögerungsschaltung 4 aufweist, die Gleitmittelungsschaltung 24. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Struktur beschränkt. Eine Gleitmittelungsschaltung als ein anderes Beispiel der Gleitmittelungsschaltung 24 kann arbeiten, um das Eingangssignal Vs an einer vorbestimmten Abtastfrequenz, die ausreichend größer als die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle Wt ist, zu den digitalen Daten zu wandeln, um die gewandelten digitalen Daten zu verriegeln. Wenn die vorbestimmte Anzahl von Stücken der digitalen Daten verriegelt worden ist, kann die Gleitmittelungsschaltung als ein weiteres Beispiel der Gleitmittelungsschaltung 24 arbeiten, um die vorbestimmte Anzahl von Stücken der digitalen Daten zu mitteln, um die ersten digitalen Daten (ersten Gleitmittelwert) D1 und die zweiten digitalen Daten (zweiten Gleitmittelwert) D2 zu erzielen.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Wie es in 6 gezeigt ist, ist eine Synchronerfassungsvorrichtung 1A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Synchronerfassungsschaltung 40 versehen, die als Reaktion auf erste und zweite Taktsignale CK1 und CK2 arbeitet. Jedes der ersten und zweiten Taktsignale CK1 und CK2 weist eine Frequenz (2×fc) auf, die das Doppelte einer Frequenz fc einer Soll-Trägerwelle S(t), wie zum Beispiel einer periodischen Welle S(t) ist, die zeitlich periodisch positiv und negativ bezüglich einer Mittenachse Dc schwingt. Die ersten und zweiten Taktsignale CK1 und CK2 weisen ebenso eine Phasendifferenz von ungefähr 180 Grad auf. Die Synchronerfassungsschaltung 40 weist eine erste und zweite Gleitmittelungsschaltung 24a und 24b, von denen jede aus einem Zeit-A/D-Wandler besteht, sowie die Gleitmittelungsschaltung 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Die ersten und zweiten Gleitmittelungsschaltungen 24a und 24b werden hier im weiteren Verlauf als "erste und zweite TADs 24a und 24b" bezeichnet.
Die erste TAD 24a arbeitet, um ein Eingangssignal über jede erste Periode (Gleitmittelungsperiode) Tp1 des ersten Taktsignals CK1 zu mitteln, die der ersten Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle S(t) entspricht, um einen ersten Gleitmittelwert DT1 zu erzeugen. Auf eine ähnliche Weise arbeitet die zweite TAD 24b, um das Eingangssignal über jede zweite Periode (Gleitmittelungsperiode) Tp2 des zweiten Taktsignals CK2 zu mitteln, die der Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle Wt2 entspricht, um einen zweiten Gleitmittelwert DT2 zu erzeugen.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 weist ebenso erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Register 26a, 26b, 28a, 28b, 32a bzw. 32b auf.
Die ersten und vierten Register 26a und 26b arbeiten, um aufeinanderfolgend die ersten und zweiten Gleitmittelwerte DT1 und DT2 zu verriegeln, die synchron zu den ersten und zweiten Taktsignalen CK1 bzw. CK2 aus dem ersten und zweiten TAD 24a und 24b ausgegeben werden. Die ersten und vierten Register 26a und 26b arbeiten, um vorhergehend verriegelte erste bzw. zweite Gleitmittelwerte DT1 und DT2 auszugeben. Die zweiten und fünften Register 28a und 28b arbeiten, um aufeinanderfolgend die ersten und zweiten Gleitmittelwerte DT1 und DT2 auszugeben, die synchron zu den ersten bzw. zweiten Taktsignalen CK1 und CK2 aus den ersten und vierten Registern 26a und 26b ausgegeben werden, um vorhergehend verriegelte erste bzw. zweite Gleitmittelwerte DT1 und DT2 auszugeben.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 ist mit ersten und zweiten Subtrahierschaltungen 30a und 30b versehen. In 6 ist die erste Subtrahierschaltung 30a als "erste Sub 30a" dargestellt und ist die zweite Subtrahierschaltung 30b als "zweite Sub 30b" dargestellt.
Die erste Subtrahierschaltung 30a arbeitet, um einen ersten Differenzwert Do1 zwischen dem Gleitmittelwert, der derzeit in dem ersten Register 26a verriegelt ist, und dem Gleitmittelwert, der derzeit in dem zweiten Register 28a verriegelt ist und vorhergehend in dem ersten Register 26a verriegelt worden ist, synchron zu dem ersten Taktsignal CK1 zu berechnen. Auf eine ähnliche Weise arbeitet die zweite Subtrahierschaltung 30b, um einen zweiten Differenzwert Do2 zwischen dem Gleitmittelwert, der derzeit in dem vierten Register 26b verriegelt ist, und dem Gleitmittelwert, der derzeit in dem fünften Register 28b verriegelt ist und vorhergehend in dem vierten Register 26b verriegelt worden ist, synchron zu dem zweiten Taktsignal CK2 zu berechnen.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 ist mit dritten und sechsten Registern 32a und 32b versehen, die arbeiten, um aufeinanderfolgend die berechneten ersten und zweiten Differenzwerte Do1 bzw. Do2 zu verriegeln.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 ist mit einer Verarbeitungsschaltung 34 versehen. Die dritten und sechsten Register 32a und 32b arbeiten, um die ersten und zweiten verriegelten Differenzwerte Do1 und Do2 zu der Verarbeitungsschaltung 34 auszugeben. Die erste Subtrahierschaltung 30a und das dritte Register 32a arbeiten synchron zu dem ersten Taktsignal CK1 und die zweite Subtrahierschaltung 30b und das sechste Register 32b arbeiten synchron zu dem zweiten Taktsignal CK2.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 ist mit einem Frequenzteiler 21 versehen, der arbeitet, um die Frequenz des ersten Taktsignals CK1 durch 2 zu teilen, um ein drittes Taktsignal CK3 zu erzeugen, das eine Frequenz aufweist, die die gleiche wie die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle S(t) ist. Die Verarbeitungsschaltung 34 arbeitet synchron zu dem dritten Taktsignal CK3, um eine Amplitude und eine Phase der Soll-Trägerwelle S(t) zu berechnen, um dadurch das Berechnen der Ergebnisse als ein Erfassungsergebnis auszugeben.
Als Nächstes werden Gesamtunktionen der Synchronerfassungsvorrichtung 1A im weiteren Verlauf erläutert.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle S(t) enthält, von dem ersten TAD 24a über jede erste Periode Tp1 gemittelt, die die Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle S(t) ist.
Auf eine ähnliche Weise wird das Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle S(t) enthält, von dem zweiten TAD 24b über jede zweite Periode Tp2 gemittelt, die die Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle S(t) ist. Die erste Periode wird als eine "erste Gleitmittelwertperiode" bezeichnet und die zweite Periode wird als eine "zweite Gleitmittelwertperiode" bezeichnet. Die erste Gleitmittelwertperiode Tp1 weist eine Zeitdifferenz bezüglich der zweiten Gleitmittelwertperiode Tp2 auf, welche der Phasendifferenz von 90 Grad entspricht.
Es wird angenommen, dass der erste Differenzwert Do1 zwischen den Gleitmittelwerten, die zeitlich einander benachbart sind, und die von dem ersten TAD 24a erzielt werden, als "I" dargestellt ist, und der zweite Differenzwert Do2 zwischen den Gleitmittelwerten, die zeitlich einander benachbart sind, und die von der zweiten TAD 24b erzielt werden, als "Q" dargestellt ist. Unter dieser Annahme wird die Soll-Trägerwelle S(t) als die folgende Gleichung dargestellt: S(t) = A sin{(2πfc)t + p} [Gleichung 1]
Hierbei bezeichnet "A" die Amplitude der Soll-Trägerwelle S(t), bezeichnet "p" die Phase (Phasendifferenz) der Soll-Trägerwelle S(t) bezüglich des ersten Taktsignals CK1, bezeichnet "t" eine Zeit.
Die Gleichung 1 lässt zu, dass die I und Q als die folgenden Gleichungen dargestellt werden:
Wenn das Bezugszeichen "j" die imaginäre Einheit darstellt, lassen die Gleichungen 2 und 3 zu, dass die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung unter Verwendung der I und Q als Parameter erzielt werden.
p = arg(I + jQ) [Gleichung 5]
Hierbei stellt "arg(I + jQ)" das Argument der komplexen Zahl "I + jQ" dar.
Das heißt, auch dann, wenn die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) unbekannt ist, lassen die Berechnungen auf der Grundlage der Gleichungen 4 und 5 zu, dass die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) erzielt werden.
Daher werden in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Berechnungen auf der Grundlage der Gleichungen 4 und 5 durch die Verarbeitungsschaltung 34 ausgeführt, um die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) zu erzielen.
Die Synchronerfassungsschaltung 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dazu ausgelegt, die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle ohne Verwenden eines Taktsignals zu erzielen, dessen Phase gleich der Phase der Soll-Trägerwelle ist, wie es in den ersten Ausführungsbeispielen erläutert ist.
Wenn erwünschte Signalkomponenten phasenmoduliert und/oder amplitudenmoduliert auf die Soll-Trägerwelle sind, lässt die Synchronerfassungsschaltung zu, dass die Signalkomponenten von der modulierten Soll-Trägerwelle erfasst werden.
Als Nächstes können unerwünschte Signalkomponenten, die die Synchronerfassungsschaltung 40 beseitigen kann, erläutert.
Wenn die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) auf "0 Grad" festgelegt wird, anders ausgedrückt, die Phase p ist gleich "0°", sind die I, Q und die Amplitude A als "I = 2A/(πfc)", "Q = 0" und "A = πfcl/2" dargestellt.
Wenn die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) auf "90 Grad" festgelegt ist, anders ausgedrückt die Phase p ist gleich "±90°", werden die I, Q und die Amplitude A als "I = 0", "Q = ±2A/(πfc)" und "A = πfcQ/2" dargestellt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird das I unter der Annahme erzielt, dass die Phase p der Soll-Trägerwelle gleich null ist. Dieses Ergebnis in dem Fall, in dem die Phase p gleich ±90 Grad ist, stimmt deshalb mit dem in dem ersten Ausführungsbeispiel überein, wobei die Trägerwellenkomponenten (unerwünschte Signalkomponenten), die die Phasendifferenz von 90 Grad bezüglich dem Taktsignal CK aufweisen, beseitigt werden können, um die Amplitude der Soll-Trägerwelle in Phase zu dem Taktsignal CK zu erzielen.
In Signalkomponenten S(t), die alle eine beliebige Frequenz f aufweisen und als "S(t) = Asin {(2πf)t + p}" dargestellt sind, sind, wenn der Wert (f/fc), der durch Teilen der beliebigen Frequenz f durch die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle erzielt wird, eine Ganzzahl ist, die I und Q durch die folgenden Gleichungen dargestellt:
Das heißt, wenn das Eingangssignal, deren Frequenz ein gerades Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, in die Synchronerfassungsschaltung 40 eingegeben wird, ergeben sich die I und Q zu null. Diese Ergebnisse sind aus einem Grund einfach zu verstehen, dass jede der ersten und zweiten Gleitmittelwertperioden Tp1 und Tp2 des Eingangssignals, welches eine Hälfte der Periode Tc der Soll-Trägerwelle ist, die als "TC/2" dargestellt ist, ein ganzes Vielfaches der Frequenz f des Eingangssignals ist. Ein anderer Grund ist, dass ein Integrieren einer Sinuswelle über eine Periode null ergibt.
Im Gegensatz dazu ergeben sich, wenn der Wert (f/fc) keine Ganzzahl ist, die I und Q zu Werten ausgenommen null. Ein Addieren von N Stücken der I, die andauernd jede Periode Tc erzielt wird, ergibt I_N und ein Addieren von N Stücken der Q, das andauernd jede Periode Tc erzielt wird, ergibt Q_N, welche als die folgenden Gleichungen dargestellt sind:
Ein Auswählen einer positiven Ganzzahl als das N, so dass das N·f/fc eine positive Ganzzahl wird, lässt zu, dass das I_N bzw. das Q_N gleich null werden. Zum Beispiel lässt, wenn das f/fc 1/2 ist, ein Auswählen von einem von 2, 4, 6, ... als das N zu, dass das N·f/fc eine positive Ganzzahl wird, und lässt, wenn das f/fc 1/3 ist, ein Auswählen von einem von 3, 6, 9, ... als das N zu, dass das N·f/fc eine positive Ganzzahl wird. Weiterhin lässt, wenn das f/fc 1/3,5 ist, ein Auswählen von einem von 7, 14, 21, ... als das N zu, dass das N·f/fc eine positive Ganzzahl wird. Ein Festlegen der I_N und der Q_N, dass diese gleich null sind, lässt zu, dass die Signalkomponenten, die jeweils die Frequenz f aufweisen, beseitigt werden.
Weiterhin lässt ein Einstellen von "12" als das N zu, dass die Signalkomponenten, deren Frequenzen 12 gerade Teile der Frequenz fc sind, wie zum Beispiel fc/2, fc/3, fc/4, fc/6 und fc/12, beseitigt werden.
Beispiele von Wellenformen dieser Signalkomponenten, deren Frequenzen fc/2, fc/3, fc/4, fc/6 und fc/12 sind, sind in 7, 8 und 9 dargestellt, wenn die Phasen der Soll-Trägerwellen 0 Grad, 45 Grad bzw. 90 Grad sind.
In den 7 bis 9 stellen die Bezugszeichen α und β die ersten und zweiten Gleitmittelwertperioden Tp1 und Tp2 auf der Grundlage der ersten bzw. zweiten Taktsignale CK1 und CK2 dar. Die Bezugszeichen α und β bezeichnen ebenso Additions- bzw. Subtraktionsperioden.
Zum Beispiel entsprechen die Perioden, in welchen das α "+1 " ist, Phasenbereichen der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 0 Grad) und (–p + 180 Grad). Die Gleitmittelwerte Tp1, die aus dem ersten TAD 24a synchron zu dem ersten Taktsignal CK1 während den Perioden ausgegeben werden, in welchen das α "+1" ist, werden addiert. Insbesondere werden die Gleitmittelwerte Tp1 addiert, nachdem "+1" mit ihnen multipliziert worden ist.
Die Perioden, in welchen das α "–1 " ist, entsprechen Phasenbereichen der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 180 Grad) und (–p + 360 Grad). Die Gleitmittelwerte DT1, die aus dem ersten TAD 24a synchron zu dem ersten Taktsignal CK1 während den Perioden ausgegeben werden, in welchen das α "–1" ist, werden subtrahiert. Insbesondere werden die Gleitmittelwerte DT1 addiert, nachdem "–1" mit ihnen multipliziert worden ist.
Auf eine ähnliche Weise entsprechen die Perioden, in welchen β "+1" ist, einem Phasenbereich der Soll-Trägerwelle zwischen (–p – 90 Grad) und (–p + 90 Grad). Die Gleitmittelwerte DT2, die aus dem zweiten TAD 24b synchron zu dem zweiten Taktsignal CK2 während den Perioden ausgegeben werden, in welchen β "+1" ist, werden addiert. Insbesondere werden die Gleitmittelwerte DT2 addiert, nachdem "+1" mit ihnen multipliziert worden ist.
Die Perioden, in welchen β "–1 " ist, entsprechen einem Phasenbereich der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 90 Grad) und (–p + 270 Grad). Die Gleitmittelwerte DT2, die aus dem zweiten TAD 24b synchron zu dem zweiten Taktsignal CK2 während den Perioden ausgegeben werden, in welchen β "–1" ist, werden subtrahiert. Insbesondere werden die Gleitmittelwerte DT2 addiert, nachdem "–1" mit ihnen multipliziert worden ist.
In den 7 bis 9 sind zwei Wellenformen der Soll-Trägerwelle mit der Frequenz fc und zwei Wellenformen von allen von unerwünschten Signalkomponenten, die Frequenzen aufweisen, die 12 gemeinsame Teile der Frequenz fc, wie zum Beispiel fc/2, fc/3, fc/4, fc/6 bzw. fc/12, sind, von oben nach unten von jeder Figur dargestellt.
Das heißt, die Wellenformen Wfa1 und Wfa2 der Soll-Trägerwelle, deren Phase gleich null ist, die Wellenformen WFb1 und WFb2 der unerwünschten Signalkomponente, der Frequenz von (fc/2) und die Wellenformen WFc1 und WFc2 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/3) sind in 7 dargestellt. Die Wellenformen WFd1 und WFd2 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/4), die Wellenformen Wfe1 und Wfe2 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/6) und die Wellenformen WFf1 und WFf2 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/12) sind in 7 dargestellt.
Auf eine ähnliche Weise sind die Wellenformen Wfa3 und Wfa4 der Soll-Trägerwelle, deren Phase gleich 45 Grad ist, die Wellenformen WFb3, WFb4 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/2) und die Wellenformen WFc3 und WFc4 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/3) in 8 dargestellt. Die Wellenformen WFd3 und WFd4 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/4), die Wellenformen WFe3 und Wfe4 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/6) und die Wellenformen WFf3 und WFf4 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/12) sind in 8 dargestellt.
Die Wellenformen Wfa5 und Wfa6 der Soll-Trägerwelle, deren Phase gleich 90 Grad ist, die Wellenformen WFb5 und WFb6 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/2) und die Wellenformen WFc5 und WFc6 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/3) sind in 9 dargestellt. Die Wellenformen WF/d5 und WFd6 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/4), die Wellenformen Wfe5 und Wfe6 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/6) und die Wellenformen WFf5 und WFf6 der unerwünschten Signalkomponente der Frequenz von (fc/12) sind in 9 dargestellt.
In den 7 bis 9 stellt jede der Wellenformen Wfa1 bis WFf1, Wfa3 bis WFf3 und WFa5 bis WFf5 die Additionsvorgänge der Gleitmittelwerte DT1 synchron zu dem ersten Taktsignal CK1 dar. Auf eine ähnliche Weise stellt jede der Wellenformen Wfa2 bis WFf2, WFa4 bis WFf4 und Wfa6 bis WFf6 die Additionsvorgänge der Gleitmittelwerte DT2 synchron zu dem zweiten Taktsignal dar.
Zum Beispiel wird, wie es in 10A gezeigt ist, eine Integration der Ausgangswerte DI des unerwünschten Signals der Frequenzen von (fc/2) innerhalb seiner Periode (2Tc), welche der Gleichung "IN = {(Sk1 + Sk4) + (–(Sk2 + Sk3))}" entspricht, nahezu null.
Wie es in 10A gezeigt ist, wird der Gleitmittelwert DT1 innerhalb der Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 180 Grad) und (–p + 360 Grad) mit dem α von "–1 " multipliziert. Dies führt dazu, dass die Teile einer Wellenform des Gleitmittelwerts DT1 bezüglich der Mittenachse Dc innerhalb der Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 180 Grad) und (–p + 360 Grad) umgedreht werden. Als ein Ergebnis ist eine Wellenform, die das Ergebnis eines Addierens der Gleitmittelwerte DT1 innerhalb der Periode von 2Tc darstellt, als "WFb1" durch durchgezogene Linien dargestellt.
Das heißt, die positiven Flächen Sk1 und SK4, die zwischen den positiven Abschnitten der Wellenform WFb1 und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, die negativen Flächen Sk2 und Sk3, die zwischen negativen Abschnitten der Wellenform WFb1 und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, entsprechen den Daten Ider Gleichung 6, welche von dem dritten Register 32a als Ausgangsdaten DI ausgegeben werden. Diese Flächen Sk1 bis Sk4 sind in 10A schraffiert.
Auf eine ähnliche Weise wird, wie es in 10B gezeigt ist, der Gleitmittelwert DT2 innerhalb der Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 90 Grad) und (–p + 270 Grad) mit dem β von "–1" multipliziert. Dies führt dazu, dass die Teile der Wellenform des Gleitmittelwerts DT2 bezüglich der Mittenachse Dc innerhalb den Phasenbereichen der Soll-Trägerwelle zwischen (–p + 90 Grad) und (–p + 270 Grad) umgekehrt werden. Als ein Ergebnis ist die Wellenform, die das Ergebnis eines Addierens der Gleitmittelwerte DT2 innerhalb der Periode von 2Tc darstellt, als "WFb2" durch durchgezogene Linien dargestellt.
Das heißt, die positiven Flächen Sm1, Sm3 und Sm5, die zwischen den positiven Abschnitten der Wellenform WFb2 und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, und die negativen Flächen Sm2, Sm4 und Sm6, die zwischen negativen Abschnitten der Wellenform WFb2 und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, entsprechen Daten Q der Gleichung 7, welche als Ausgangsdaten DQ aus dem sechsten Register 32b ausgegeben werden. Diese Flächen Sm1 bis Sm6 sind in 10B schraffiert.
Auf eine ähnliche Weise wird jede Wellenform, die das Ergebnis eines Addierens der Gleitmittelwerte DT1 innerhalb jeder der Perioden (Tc), (2Tc), (3Tc), (4Tc), (6Tc) und (12Tc) der unerwünschten Signale darstellt, welche den Frequenzen (fc), (fc/2), (fc/3), (fc/4), (fc/6) und (fc/12) entsprechen, durch durchgezogene Linien dargestellt.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, zeigen die positiven Flächen, die zwischen den positiven Abschnitten jeder Wellenform und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, die in den 7 bis 9 teilweise schraffiert sind, das I an, das als die Ausgangsdaten DI aus dem dritten Register 32a ausgegeben wird. Die negativen Flächen, die zwischen den negativen Abschnitten jeder Wellenform und der Mittenachse Dc ausgebildet sind, die in den 7 bis 9 mindestens teilweise schraffiert sind, zeigen das Q an, das als die Ausgangsdaten QI aus dem sechsten Register 32b ausgegeben wird.
Wie es optisch in den 7 bis 9 dargestellt ist, nimmt die Ausgabe DI der Soll-Trägerwelle aus dem dritten Register 32a einen Maximalwert an, wenn die Phase p gleich null ist, null an, wenn die Phase p gleich 90 Grad ist, und dazwischen den Zwischenwert an. Die Ausgabe DQ der Soll-Trägerwelle aus dem sechsten Register 32b nimmt null an, wenn die Phase p gleich null ist, den Maximalwert an, wenn die Phase p gleich 90 Grad ist, und dazwischen den Zwischenwert an. Der Maximalwert der Ausgabe D1 der Soll-Trägerwelle aus dem dritten Register 32a und die Ausgabe DQ aus dem sechsten Register 32b sind zueinander gleich. Die Gleitmittelwerte D1 und die Gleitmittelwerte der Soll-Trägerwelle sind, wenn die Phase p gleich 45 Grad ist, zueinander gleich.
Diese Ergebnisse, die optisch in den 7 bis 9 dargestellt sind, stimmen mit den Ergebnissen überein, die in Übereinstimmung mit den Glei chungen 6 und 7 erzielt werden, wenn das "f/fc" gleich 1 ist.
Weiterhin wird eine Integration aller der Ausgangswerte DI von jedem des unerwünschten Signals der Frequenzen von (fc/2), (fc/3), (fc/4), (fc/6) und (fc/12) innerhalb ihrer jeweiligen Perioden (2Tc), (3Tc), (4Tc), (6Tc) und (12Tc), welche der IN der Gleichung 8 entsprechen, nahezu null. Diese Merkmale werden optisch aus der Symmetrie von jeder Wellenform von jedem unerwünschten Signal bezüglich der Mittenachse in den 7 bis 9, insbesondere in den 10A und 10B, erkannt.
Zum Beispiel werden bei einem Integrieren aller der Ausgangswerte DI des unerwünschten Signals der Frequenz von (fc/2) innerhalb seiner Periode (2Tc), welches einem Integrieren von allen Flächen Sk1 bis Sk4 entspricht, die positiven Flächen (Sk1 + Sk4) durch die negativen Flächen (Sm1 + Sm2) ausgelöscht, um null zu werden.
Auf eine ähnliche Weise werden, wie es in 10B gezeigt ist, bei einem Integrieren aller der Ausgangswerte DQ des unerwünschten Signals der Frequenz von (fc/2) innerhalb seiner Periode (2Tc), welches einem Integrieren von allen Flächen Sm1 bis Sm6 entspricht, die positiven Flächen (Sm1 + Sm3 + Sm5) durch die negativen Flächen (Sm2 + Sm4 + Sm6) ausgelöscht, um null zu werden.
Im Übrigen sind Flächen eines unerwünschten Signals mit einer Frequenz, das ein ungerader Teil der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, nicht symmetrisch bezüglich der Mittenachse, zum Beispiel den positiven und negativen Flächen der Wellenform WFc1, so dass es schwierig wird, optisch die Summe der Ausgangswerte DI von einem derartigen unerwünschten Signal zu erkennen.
In diesem Fall ist es jedoch möglich, die Summe der Ausgangswerte DI von einem derartigen unerwünschten Signal in Übereinstimmung mit den Gleichungen 8 und 9 zu erkennen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden unerwünschte Signale, deren Frequenzen niedriger als die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle sind, als Beispiele in Übereinstimmung mit den 7 bis 9 erläutert. Ein Addieren der Ausgangswerte DI und DQ, die jedem von unerwünschten Signalen entsprechen, deren Frequenzen gerade Vielfache der Trägerwelle sind, wird null (siehe die Gleichungen 6 und 7).
In der Synchronerfassungsvorrichtung 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch dann, wenn mindestens eines von unerwünschten Signalen, das als (1) bis (6) in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert ist, in der Soll-Trägerwelle enthalten ist, möglich, die Differenzwerte zwischen den Differenzwerten zwischen den Gleitmittelwerten des Eingangssignals Vs zu erzielen. Dieses Merkmal lässt zu, dass die Signalkomponenten der Soll-Trägerwelle mit einer hohen Genauigkeit extrahiert werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle durch die Verarbeitungsschaltung 34 berechnet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur beschränkt. Die Ergebnisse der Daten DI und DQ, die von den ersten und zweiten Subtrahierschaltungen 30a und 30b erzielt werden, können als zwei Vektorkomponenten der I und Q ausgegeben werden. Bei dieser Ausgestaltung können der Frequenzteiler 21 und die Verarbeitungsschaltung 34 von der Synchronerfassungsschaltung 40 weggelassen werden, was es ermöglicht, die Abmessung und Kosten der Synchronerfassungsvorrichtung weiter zu verringern.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hier im weiteren Verlauf beschrieben. Im Übrigen sind Elemente in dem dritten Ausführungsbeispiel, welche im Wesentlichen identisch zu denen in dem zweiten Ausführungsbeispiel sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet, so dass Detailerläuterungen über diese weggelassen werden.
Wie es in 11 gezeigt ist, ist eine Synchronerfassungsvorrichtung 1B gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einer Synchronerfassungs schaltung 41 versehen, die als Reaktion auf ein Taktsignal CK10 arbeitet, welches eine Frequenz (4 × fc) aufweist, die ein Vierfaches einer Frequenz fc einer Soll-Trägerwelle S(t) ist. Die Soll-Trägerwelle S(t) ist eine periodische Welle S(t), die zeitlich periodisch positiv und negativ bezüglich einer Mittenachse Dc schwingt. Die Synchronerfassungsschaltung 41 weist eine Gleitmittelungsschaltung 24, welche aus einem Zeit-A/D-Wandler besteht, sowie eine Gleitmittelungsschaltung 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Der TAD 24 arbeitet, um ein Eingangssignal über jede Periode (Gleitmittelwertperiode) Tp des Taktsignals CK10 zu mitteln, die dem Viertel der Periode Tc der Soll-Trägerwelle S(t) entspricht, um einen Gleitmittelwert DT zu erzeugen. Das heißt, die Gleitmittelwertperiode Tp ist gleich (Tc/4).
Die Synchronerfassungsschaltung 41 weist erste, zweite, dritte und vierte Register 26, 28, 32 bzw. 33 auf.
Die ersten, zweiten, dritten und vierten Register 26, 28, 32 und 33 arbeiten, um aufeinanderfolgend den Gleitmittelwert Dt zu verriegeln, der synchron zu dem Taktsignal CK10 aus dem TAD 24 ausgegeben wird.
Die Synchronerfassungsschaltung 41 ist mit einem Frequenzteiler 23 versehen, der arbeitet, um die Frequenz des Taktsignals CK10 durch vier zu teilen, um ein Taktsignal CK11 zu erzeugen, das eine Frequenz aufweist, die die gleiche wie die Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist.
Die Synchronerfassungsschaltung 41 ist mit einem Addierer/Subtrahierer 35 versehen. In 11 ist der Addierer/Subtrahierer 35 als "Add-Sub 35" dargestellt.
Der Addierer/Subtrahierer 35 arbeitet synchron zu dem Taktsignal CK10, um die vier Gleitmittelwerte S1 bis S4 zu erfassen, die aufeinanderfolgend von den ersten bis vierten Registern 26, 28, 32 und 33 verriegelt werden, und um Additions- und Subtraktionsvorgänge der vier erfassten Gleitmittelwerte S1 bis S4 durchzuführen.
Die Synchronerfassungsschaltung 41 ist mit einer Verarbeitungsschaltung (PC) 36 versehen. Die Verarbeitungsschaltung 36 arbeitet synchron zu dem Taktsignal CK10, um eine Amplitude und eine Phase der Soll-Trägerwelle S(t) auf der Grundlage von Daten DI und Daten DQ zu berechnen, die aus dem Addierer/Subtrahierer 35 ausgegeben werden.
Der Addierer/Subtrahierer 35 führt Additions- und Subtraktionsvorgänge der vier aufeinanderfolgenden Gleitmittelwerte S1 bis S4 in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen durch, um I und Q zu erzielen, und gibt die erzielten I und Q als die Daten DI und DQ zu der Verarbeitungsschaltung 36 aus.
Das heißt, die Synchronerfassungsvorrichtung 1B in dem dritten Ausführungsbeispiel realisiert auch dann, wenn die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) unbekannt ist, die Funktionen, die zulassen, dass die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle S(t) aus dem Eingangssignal durch die einzelne Gleitmittelungsschaltung 24 erzielt wird, ohne die ersten und zweiten TADs 24a und 24b zu verwenden.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird das Eingangssignal von der Gleitmittelungsschaltung 24 über jede Periode (Tc/4) wiederholt gemittelt, die ein Viertel der Periode Tc der Soll-Trägerwelle ist. Die Daten I und Q werden in Übereinstimmung mit den Gleichungen 10 und 11 auf der Grundlage von vier aufeinanderfolgenden Gleitmittelwerten erzielt, die von der Gleitmittelungsschaltung 24 erzielt werden. Die erzielten Daten I und Q werden als die Daten DI und DQ zu der Verarbeitungsschaltung 36 ausgegeben, so dass die Amplitude A und die Phase p der Soll-Trägerwelle durch die Verarbeitungsschaltung 36 auf die gleiche Weise wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielt wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel lässt daher zu, dass die Struktur der Synchronerfassungsvorrichtung 41, die die gleichen Effekte wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielen kann, vereinfacht wird.
Weiterhin stimmen in dem dritten Ausführungsbeispiel die Gleitmittelwertperioden der Gleitmittelwerte S1 bis S4, die zum Erzielen des I und des Q in dem Addierer/Subtrahierer 35 verwendet werden, wie die Gleitmittelwertperiode von Tp vollständig miteinander überein. Die Gleitmittelwerte S1 bis S4 weisen daher keine Differenzen der Periode voneinander auf, was verhindert, dass Erfassungsfehler aufgrund der Differenzen der Periode zwischen den Gleitmittelwerten S1 bis S4 auftreten. Dieser Vorteil ermöglicht es, die Erfassungsgenauigkeit der Soll-Trägerwelle zu verbessern.
In dem dritten Ausführungsbeispiel sowie dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Ergebnisse der Daten DI und DQ, die von dem Addierer/Subtrahierer 35 erzielt werden, als zwei Vektorkomponenten des I und Q ausgegeben werden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Verarbeitungsschaltung 36 aus der Synchronerfassungsschaltung 41 weggelassen werden, was es ermöglicht, die Abmessung und Kosten der Synchronerfassungsvorrichtung weiter zu verringern.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hier im weiteren Verlauf beschrieben. Im Übrigen sind Elemente in dem vierten Ausführungsbeispiel, welche im Wesentlichen identisch zu denjenigen in dem zweiten Ausführungsbeispiel oder dritten Ausführungsbeispiel sind, mit den gleich Bezugszeichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel oder dem dritten Ausführungsbeispiel bezeichnet, so dass Detailerläuterungen über diese weggelassen werden.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung 1C in einem vierten Ausführungsbeispiel realisiert die gleichen Funktionen wie die Synchronerfassungsschaltung 40 oder die Synchronerfassungsschaltung 41 und lässt zu, dass Synchronerfassungsvorgänge eines Eingangssignals beschleunigt werden.
Das heißt, jede der Synchronerfassungsschaltungen 40 und 41 erzielt das Erfassungsergebnis bei jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle.
Im Gegensatz dazu aktualisiert eine Synchronerfassungsschaltung 42 des vierten Ausführungsbeispiels das Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle viermal pro jeder Periode Tc.
Zum Realisieren dieser Funktion ist die Synchronerfassungsschaltung 42 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wie sie in 12 gezeigt ist, derart aufgebaut, dass ein Teil der Synchronerfassungsschaltung 41, die in 11 gezeigt ist, auf die folgenden Weisen ausgestaltet ist.
In der Synchronerfassungsschaltung 42 ist ein unterschiedlicher Punkt von der Struktur der Synchronerfassungsschaltung 41, dass der Addierer/Subtrahierer 35 und die Verarbeitungsschaltung PC synchron zu einem Taktsignal 12 mit einer Periode (Tc/4) arbeiten, die ein Viertel der Periode Tc der Soll-Trägerwelle ist. Ein anderer unterschiedlicher Punkt von der Struktur der Synchronerfassungsschaltung 41 ist, dass die Synchronerfassungsschaltung 42 einen Zwei-Bit-Zähler 37 und eine Phasenkorrekturschaltung 38 anstelle des Teilers 21 oder 23 aufweist. Der Zwei-Bit-Zähler 37 und die Phasenkorrekturschaltung (CC) 38 sind dazu ausgelegt, die Phase zu korrigieren, die während den vierfachen Vorgängen der Verarbeitungsschaltung 36 pro jeder Periode Tc erzielt wird. Das heißt, der Zwei-Bit-Zähler 37 arbeitet, um die Anzahl von Taktpulsen des Taktsignals CK12 zu zählen. Die Phasenkorrekturschaltung 38 arbeitet, um die Phase p der Soll-Trägerwelle auf der Grundlage des Zählwerts (2-Bits) zu korrigieren, welcher Betriebszyklen der Verarbeitungsschaltung 37 pro jeder Periode Tc anzeigt, die von dem Zwei-Bit-Zähler 37 gezählt wird.
In dem vierten Ausführungsbeispiel sind I_k und Q_k, die wiederholt von dem Addierer/Subtrahierer 35 berechnet werden, als die folgenden Gleichungen dargestellt:
Hierbei ist k gleich 1, 2, ..., n (positive Ganzzahl), entspricht die Periode von kTc/4 einer Phase von (k·90 Grad).
Die Amplitude A und die Phase p, die durch die Verarbeitungsschaltung 36 erzielt werden, und die Phase p sind als die folgenden Gleichungen unter Verwendung der I_k und der Q_k als Parameter dargestellt:
Das heißt, die Gleichung zum Berechnen der Amplitude A_k in Übereinstimmung mit dem vierten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie diejenige der zweiten und dritten Ausführungsbeispiele. Im Gegensatz dazu weist die Phase P_k einen Korrekturausdruck von "(k – 1)·π/2[rad]" auf, welcher "(k – 1]" 90·(k) Grad entspricht, so dass die Phasenkorrekturschaltung CC 38 ar beitet, um den Korrekturausdruck zu erzeugen. Der Korrekturausdruck nimmt irgendeinen Wert von 0[rad], π/4[rad], π/2[rad] und 3π/4[rad] an, und der Wert, der von dem Korrekturausdruck angenommen wird, wird in Übereinstimmung mit dem Zählwert (2-Bit) des Zählers 37 bestimmt.
Andere Strukturen und Funktionen des vierten Ausführungsbeispiels sind im Wesentlichen identisch zu denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels oder des dritten Ausführungsbeispiels. In diesem vierten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Synchronerfassungsvorgänge des Eingangssignals zu beschleunigen.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hier im weiteren Verlauf beschrieben.
In den zweiten bis vierten Ausführungsbeispielen wird das Eingangssignal über jede Periode, die eine Hälfte oder ein Viertel der Periode Tc der Soll-Trägerwelle ist, synchron zu dem Taktsignal gemittelt, dessen Frequenz das Doppelte oder Vierfache der Frequenz fc von diesem ist, so dass die Gleitmittelwerte zeitlich aufeinanderfolgend erzielt werden. Die Amplitude und die Phase der Soll-Trägerwelle werden durch Additions- und/oder Subtraktionsvorgänge der zeitlich aufeinanderfolgend erzielten Gleitmittelwerte berechnet.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, lässt in den vorhergehenden Strukturen ein Addieren und/oder Subtrahieren der zeitlich aufeinanderfolgend erzielten Gleitmittelwerte über jede Periode Tc oder jede Periode, die ein ganzes Vielfaches der Periode Tc ist, zu, dass die Werte I und Q erzielt werden.
Die Werte I und Q lassen zu, dass die unerwünschten Signalkomponenten, die alle eine Frequenz aufweisen, die ein gerades Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, vollständig beseitigt werden.
Weiterhin ist das I_N die Summe der Werte I, die alle durch die Additi ons- und/oder Subtraktionsvorgänge der zeitlich aufeinanderfolgend erzielten Gleitmittelwerte über jede Periode Tc erzielt werden. Das Q_N ist die Summe der Werte I, die alle durch die Additions- und/oder Subtraktionsvorgänge der zeitlich aufeinanderfolgend erzielten Gleitmittelwerte über jede Periode Tc erzielt werden. Die I_N und Q_N lassen zu, dass die unerwünschten Signalkomponenten, die alle eine Frequenz aufweisen, die ein nicht ganzes Vielfaches der Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, vollständig beseitigt werden.
Deshalb lässt ein Kombinieren der Erfindungen gemäß den zweiten bis vierten Ausführungsbeispielen zu, dass eine Amplitude A und eine Phase p einer bestimmten Trägerwelle aus einem Eingangssignal extrahiert werden, in welchem eine Mehrzahl von Trägerwellen gemultiplext sind.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches unter dem vorhergehend dargelegten Hintergrund gemacht worden ist, wird hier im weiteren Verlauf beschrieben. Im übrigen sind Elemente in dem fünften Ausführungsbeispiel, welche im Wesentlichen identisch zu denjenigen in mindestens einem der zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele sind, die gleichen Bezugszeichen wie mindestens einem der zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele zugewiesen, so dass Detailerläuterungen über diese weggelassen sind.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung 1D gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel arbeitet, um eine bestimmte Soll-Trägerwelle aus einem Eingangssignal zu extrahieren, in welchem eine Mehrzahl von Trägerwellen, die die Soll-Trägerwelle beinhalten, gemultiplext sind, um eine Amplitude der Soll-Trägerwelle und eine Phase von dieser zu erfassen.
In dem fünften Ausführungsbeispiel werden (N + 1) Typen von Sinuswellen C0, C1, C2, ..., CN, welche Frequenzen von fc0, fc1 gleich der "fc0/2", f2 gleich der "fc0/4", fc3 gleich der "fc0/8", ..., fcN gleich der "fc0/2^N" vorbereitet. Die Sinuswellen weisen Phasen von Tc0 gleich der "1/fc0", Tc1 gleich der "2Tc0", Tc2 gleich der "4Tc0", Tc2 gleich der "8Tc0", ..., bzw. TcN gleich der "2^N·Tc0" auf. Eine beliebige Anzahl der Sinuswellen, die entweder die Sinuswelle C0, die die höchste Frequenz aufweist, oder die Sinus welle CN beinhaltet, die die niedrigste Frequenz aufweist, werden als eine Mehrzahl von Trägerwellen ausgewählt. Die Amplitude und/oder Phase der ausgewählten Trägerwellen werden einzeln moduliert, um ein Signal zu tragen. Die modulierten Wellen werden gemultiplext, so dass ein Eingangssignal (Multiplexsignal) erzeugt wird. In diesem fünften Ausführungsbeispiel ist das N auf "3" festgelegt.
Wenn irgendwelche zwei der Frequenzen der Mehrzahl von Trägerwellen ausgewählt werden, ist eine der Frequenzen ein ganzes Vielfaches der anderen von diesen und ist die höchste Periode TcN ein ganzes (gerade) Vielfaches vonirgend einer der Frequenzen der Trägerwellen ausgenommen für die höchste Frequenz.
Wie es in 13 gezeigt ist, ist eine Synchronerfassungsvorrichtung 1D gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel mit einer Synchronerfassungsschaltung 43 versehen, die als Reaktion auf ein Taktsignal CK20 arbeitet, welches eine Periode Ts aufweist, die ein Viertel der Periode Tc0 der Trägerwelle C0 ist, die die höchste Frequenz aufweist.
Die Synchronerfassungsschaltung 43 weist eine Gleitmittelungsschaltung 24, welche aus einem A/D-Wandler besteht, sowie die Gleitmittelungsschaltung 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Der TAD 24 arbeitet, um ein Eingangssignal über jede Periode (Gleitmittelwertperiode) Tp des Taktsignals CK20 zu mitteln, um einen Gleitmittelwert zu erzeugen.
Die Synchronerfassungsschaltung 43 weist ein erstes bis ein 2^N+2-tes Register 26a1 bis 26a2^N+2 auf. Wenn das N auf "3" festgelegt ist, ist das 2^N+2-te Register 26a2^N+2 das 32ste Register 26a32.
Die ersten bis die 32sten Register 26a1 bis 26a32 arbeiten, um den Gleitmittelwert, der aus dem TAD 24 synchron zu dem Taktsignal CK20 ausgegeben wird, aufeinanderfolgend zu verriegeln.
Die Synchronerfassungsschaltung 43 ist mit dem 2-Bit-Zähler 37 ver sehen, der arbeitet, um die Anzahl von Taktpulsen des Taktsignals CK20 aufwärts zu zählen. Die Synchronerfassungsschaltung 43 weist eine Phasenkorrekturschaltung 38 auf, die arbeitet, um die Phase p der Soll-Trägerwelle auf der Grundlage des Zählwerts (2-Bits) zu korrigieren. Die Synchronerfassungsschaltung 43 ist mit einem Addierer/Subtrahierer 45 versehen.
Der Addierer/Subtrahierer 45 arbeitet synchron zu dem Taktsignal CK20, um die Gleitmittelwerte S1, S2, ..., S32 zu erfassen, die aufeinanderfolgend von den ersten bis zu den 32sten Registern 26a1, ..., 26a32 verriegelt werden, und um Additions- und Subtraktionsvorgänge der ersten bis 32sten Gleitmittelwerte S1 bis S32 durchzuführen.
Die Synchronerfassungsschaltung 43 ist mit einer Verarbeitungsschaltung (PC) 46 versehen. Die Verarbeitungsschaltung 46 arbeitet synchron zu dem Taktsignal CK20, um Amplituden A0 bis A3 und Phasen p0 bis p3 der Trägerwellen, die das Eingangssignal bilden, gemäß Werten DI0, DQ0, DI1, DQ1, DI2, DQ2, DI3 und DQ3 zu berechnen, die aus dem Addierer/Subtrahierer 45 ausgegeben werden.
In der Synchronerfassungsschaltung 43 bewirkt ein Betrieb des TAD 24, dass die Gleitmittelwerte S1, S2, ..., welche als die folgende Gleichung dargestellt sind, innerhalb jeder Periode (Gleitmittelwertperiode) Ts ausgegeben werden, die ein Viertel der Periode Tc0 der Trägerwelle C0 ist, die die höchste Frequenz aufweist. Das heißt, der Gleitmittelwertperiode Ts, die einem Phasenbereich zwischen der Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad entspricht, die als (p + 90·k) Grad dargestellt ist, und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad, die als {p + 90(k + 1) ·90} Grad dargestellt ist. Das "k" ist gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1.
Die zeitlich aufeinanderfolgenden ersten bis 32sten Gleitmittelwerte, welche bei jedem Phasenbereich ausgegeben werden, wie er vorhergehend dargelegt worden ist, werden in den ersten bis den 32sten Registern 26a1 bis 26a32 verriegelt.
In dem fünften Ausführungsbeispiel führt, da das N auf 3 festgelegt ist, der Addierer/Subtrahierer 45 Additions- und Subtraktionsvorgänge der ersten bis zu dem 32sten zeitlich aufeinanderfolgenden Gleitmittelwerten S1 bis S2^N+2(=32), welche eine Periode der Trägerwelle CN (=C3) bedecken, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen durch, um I0, Q0, I1, Q1, I2, Q2, I3 und Q3 der Trägerwellen C0, C1, C2 und C3 zu erzielen.
Der Addierer/Subtrahierer 45 gibt die erzielten I0, Q0, I1, Q1, I2, Q2, I3 und Q3 als die Daten DI0, DQ0, DI1, DQ1, DI2, DQ2, DI3 und DQ3 zu der Verarbeitungsschaltung 46 aus.
Wobei n(n = 0, 1, 2, ..., N) die ausgewählte Trägerwelle darstellt und m (m = 0, 1, 2, ..., N) eine zeitlich aufeinanderfolgende Anzahl von jeden der In und Qn darstellt, die über jede Gleitmittelwertperiode Ts gemittelt sind.
In dem fünften Ausführungsbeispiel wird das N auf 3 festgelegt, so dass das Eingangssignal ein vielfaches Signal ist, bei welchem die vierten Trägerwellen C0 bis C3, deren Amplitude und/oder Phase moduliert sind, um einzelne Signale zu tragen, gemultiplext werden. Wenn das m gleich null ist, werden I und Q, die von dem Addierer/Subtrahierer 45 berechnet werden, wie folgt dargestellt. I0,0=[+S1+S2-S3-S4]+[+S5+S6-S7-S8]+[+S9+S10-S11-S12]+[+S13+S14-S15-S16]+[+S17+S18-S19-S20]+[+S21+S22-S23-S24]+[+S25+S26-S27-S28]+[+S29+S30-S31-S32] Q0,0=[+S1-S2-S3+S4]+[+S5-S6-S7+S8]+[+S9-S10-S11+S12]+[+S13-S14-S15+S16]+[+S17-S18-S19+S20]+[+S21-S22-S23+S24]+[+S25-S26-S27+S28]+[+S29-S30-S31+S32] I1,0=[+(S1+S2)+(S3+S4)-(S5+S6)-(S7+S8)]+[+(S9+S10)+(S11+S12)-(S13+S14)-(S15+S16)]+[+(S17+S18)+(S19+S20)-(S21+S22)-(S23+S24)]+[+(S25+S26)-(S27+S28)]-(+S29+S30)+(S31+S32)]? Q1,0=[+[S1+S2)-(S3+S4)-(S5+S6)+(S7+S8)]+[+(S9+S10)-(S10+S12)-(S13+S14)+(S15+S16)]+[+(S17+S18)-(S19+S20)-(S21+S22)+(S23+S24)]+[+(S25+S25)-(S27+S28)]-(+S29+S30)+(S31+S32)]? I2,0=[+(S1+S2+S3+S4)+(S5+S6+S7+S8)-(S9+S10+S11+S12)-(S13+S14+S15+S16)]+[+(S17+S18+S19+S20)+(S21+S22+S23+S24)-(S25+S26+S27+S28)-(S29+S30+S31+S32)] Q2,0=[+(S1+S2+S3+S4)-(S5+S6+S7+S8)-(S9+S10+S11+S12)+(S13+S14+S15+S16)]+[+(S17+S18+S19+S20)-(S21+S22+S23+S24)-(S25+S26+S27+S28)+(S29+S30+S31+S32)] I3,0=+(S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8)+(S9+S10+S11+S12+S13+S14+S15+S16)-(S17+S18+S19+S20+S21+S22+S23+S24)-(S25+S26+S27+S28+S29+S30+S31+S32) Q3,0=+(S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8)-(S9+S10+S11+S12+S13+S14+S15+S16)-(S17+S18+S19+S20+S21+S22+S23+S24)+(S25+S26+S27+S28+S29+S30+S31+S32)
Das I_n,m und das Q_n,m von jeder Trägerwelle werden als lediglich die folgenden Gleichungen dargestellt, wenn die Frequenz f von jeder Trägerwelle gleich fcn ist:
Wenn das I_n,m und das Q_n,m einer Trägerwelle sind, deren Frequenz f nicht gleich fcn ist, sind das I_n,m und das Q_n,m gleich null.
Wenn eine Trägerwelle, deren Frequenz f gleich der Frequenz fn ist, sind die Amplitude A und die Phase p der Trägerwelle als die folgenden Gleichungen dargestellt:
Das I_n,m und das Q_n,m sind jeweils als Erfassungsausgaben auf einer komplexen Ebene in 12 dargestellt.
Das heißt, das I_n,m und das Q_n,m liefern die Amplitude Cn und die Phase pn der Trägerwelle Cn, deren Frequenz f gleich der Frequenz fn ist, so dass eine Information, die sich auf andere Trägerwellen bezieht, nicht in dem I_n,m und das Q_n,m enthalten ist.
Zum Beispiel stellt 14 eine Wellenform der Trägerwelle C0, welche das Ziel einer Synchronerfassung ist, und andere Wellenformen von anderen Trägerwellen C1, C2 und C3 dar, wenn die Phase jeder Trägerwelle C0 bis C3 auf zum Beispiel 45 Grad festgelegt ist. Die Frequenzen der Trägerwellen C0, C1, C2 und C3 sind auf fc0, fc1, fc2 bzw. fc3 festgelegt.
Wie es in 14 und der vorhergehend erläuterten 8 dargelegt ist, wird eine Integration der Gleitmittelwerte S1 bis S32 der Trägerwellen C1, C2 und C3 ausgenommen für die Soll-Trägerwelle C0 innerhalb ihrer jewei ligen Perioden (2Tc0), (4Tc0) und (8Tc0) nahezu null. Diese Merkmale werden aus der Symmetrie von jeder Wellenform von jeder der Trägerwellen C1, C2 und C3 bezüglich der Mittenachse Dc (siehe die schraffierten Flächen der Trägerwellen C1, C2 und C3) optisch erkannt. Dieses Merkmal lässt zu, dass die Soll-Trägerwelle C0, deren Frequenz fcn = fc0 ist, erfasst wird, was es ermöglicht, die Amplitude An (n = 0) und die Phase pn (n = 0) der Soll-Trägerwelle C0 zu erzielen.
Auf eine ähnliche Weise wird in den 15 bis 17 eine Integration von anderen Trägerwellen ausgenommen für die Soll-Trägerwelle C1 bis C3 innerhalb ihrer jeweiligen Perioden nahezu null. Dies lässt zu, dass jede der Soll-Trägerwellen C1, C2 und C3, die eine Frequenzen fcn = fc1, fc2 und fc3 sind, erfasst werden, was es ermöglicht, jede der Amplituden An (n = 1, 2 und 3) und der Phasen pn (n = 1, 2 und 3) der Soll-Trägerwellen C1, C2 und C3 zu erzielen.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist die Synchronerfassungsschaltung 43 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel an Multiplexkommunikationen anwendbar, die eine Mehrzahl von Trägerwellen verwenden. Das heißt, die Synchronerfassungsschaltung 43 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel lässt ein Erfassen von mindestens einer Trägerwelle zu, die moduliert ist, um ein Signal zu übertragen, um dadurch die mindestens eine Trägerwelle zu modulieren, um das Signal zu erfassen.
In diesem fünften Ausführungsbeispiel führt wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Phasenkorrekturschaltung 38 der Synchronerfassungsschaltung 43 eine Kompensation der Phase der Soll-Trägerwelle durch, welche während mehreren Zeiten der Verarbeitungsschaltung 46 pro jede Periode Tc erzielt wird. Die Phasenkorrekturschaltung 38 gibt ein Ergebnis der Phasenkompensation der Phase der Soll-Trägerwelle synchron zu dem Taktsignal CK20 aus. Als eine Ausgestaltung der Synchronerfassungsschaltung 43 können der Addierer/Subtrahierer 45 und die Verarbeitungsschaltung 46 für jede Periode arbeiten, die ein Vierfaches der Periode des Taktsignals CK20 ist, anders ausgedrückt, die eine Periode der Trägerwelle C0 ist, deren Frequenz die höchste in den Trägerwellen ist.
Die Synchronerfassungsschaltung 43 gemäß der Ausgestaltung lässt zu, dass die Phasenkorrekturschaltung 38 weggelassen wird.
[Sechstes Ausführungsbeispiel]
Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hier im weiteren Verlauf beschrieben. Im Übrigen sind Elemente in dem sechsten Ausführungsbeispiel, welche im Wesentlichen identisch zu denjenigen in den zweiten bis fünften Ausführungsbeispielen sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie bei den zweiten bis fünften Ausführungsbeispielen bezeichnet, so dass Detailerläuterungen über diese weggelassen werden.
Die Synchronerfassungsvorrichtung 1E gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist mit einer Synchronerfassungsschaltung 47 versehen, die als Reaktion auf das Taktsignal CK20 arbeitet, welches eine Periode Ts aufweist, die ein Viertel der Periode Tc0 der Trägerwelle C0 ist, die die höchste Frequenz aufweist. Die Synchronerfassungsschaltung 47 weist eine Phaseneinstellschaltung (PAC) 48 auf, in welche ein Synchronisationssignal SZ eingegeben wird. Die Synchronerfassungsschaltung 47 weist verglichen mit der Struktur der Synchronerfassungsschaltung 43 keinen 2-Bit-Zähler 37, keine Verarbeitungsschaltung 46 und keine Phasenkorrekturschaltung 38 auf, welche von dieser weggelassen sind.
Die Synchronerfassungsschaltung 47 weist einen Addierer/Subtrahierer 49 auf. Der Addierer/Subtrahierer 49 arbeitet synchron zu dem Taktsignal CK20, um die Gleitmittelwerte S1, S2, ..., S32 zu erfassen, die aufeinanderfolgend von den ersten bis zu den 32sten Registern 26a1, ..., 26a32 verriegelt werden, und um Additions- und Subtraktionsvorgänge der ersten bis 32sten Gleitmittelwerte S1 bis S32 durchzuführen. Der Addierer/Subtrahierer 49 arbeitet, um direkt die Werte DI0, DQ0, DI1, DQ1, DI2, DQ2, DI3, und DQ3 auszugeben.
Das heißt, in dem fünften Ausführungsbeispiel ist, wenn die Phasen der Mehrzahl von Trägerwellen, die das Eingangssignal bilden, unbekannt sind, die Synchronerfassungsschaltung 43 aufgebaut, um einzeln die Amplitude und die Phase von allen der Trägerwellen zu erzielen.
Im Gegensatz dazu wird es in dem sechsten Ausführungsbeispiel angenommen, dass die Phasen der Trägerwellen erkannt werden. Unter dieser Annahme werden die Trägerwellen (Sinuswellen) C0, C0', C1, C1', C2, C2', ..., CN, CN' vorbereitet. Die Paare von Trägerwellen (C0, C0'), (C1, C1'), (C2, C2'), ..., (CN, CN') weisen die Frequenzen von fc0, fc1, fc2, ..., bzw. fcN auf. Jede der gepaarten Trägerwellen (C0, C0'), (C1, C1'), (C2, C2'), ..., (CN, CN') weist eine Phasendifferenz von 90 Grad zueinander auf.
Die gepaarten Trägerwellen (C0, Co'), (C1, C1'), (C2, C2'), ..., (CN, CN') werden einzeln in der Amplitude moduliert, um ein Signal zu übertragen. Die modulierten Wellen werden gemultiplext, so dass ein Eingangssignal (Multiplexsignal) erzeugt wird. In diesem sechsten Ausführungsbeispiel ist das N auf "3" festgelegt.
In diesem Fall ist unter der Annahme, dass die Phase pn gleich null ist, das Eingangssignal S(t) als die folgende Gleichung dargestellt: S(t) = Asin2πft + Bcos2πft = Asin2πft + Bsin(2πft + π/2) [Gleichung 23]wobei das f fc0, fc1, fc2, ... fcN darstellt, das A A0, A1, A2, ..., AN darstellt, welches Amplituden der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., bzw. CN sind, und das B B0, B1, B2, ..., BN darstellt, welches Amplituden der Trägerwellen C0', C1', C2', ... bzw. CN' sind.
Das heißt, das Eingangssignal S(t) besteht aus einer ersten Gruppe der amplitudenmodulierten Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN, welche als "Asin2 π ft" dargestellt sind, und einer zweiten Gruppe der amplitudenmodulierten Trägerwellen C0', C1', C2', ... CN', welche als "Bsin(2πft + π/2)" dargestellt sind. Die Asin2πft und die Bsin(2πft + π/2) weisen die Phasendifferenz von 90 Grad zueinander auf.
Der Addierer/Subtrahierer 45 berechnet die I_n,m und die Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen
Wie es deutlich in den Gleichungen 24 und 25 gezeigt ist, ist I_n,m proportional zu der Amplitude An und unabhängig von der Amplitude Bn und ist Q_n,m proportional zu der Amplitude Bn und unabhängig von der Amplitude An.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel ist N auf "3" festgelegt, so dass die erste Gruppe der amplitudenmodulierten Trägerwellen C0 bis C3 und der zweiten Gruppe von amplitudenmodulierten Trägerwellen C0' bis C3' in dem Eingangssignal S(t) multipliziert sind.
Das heißt, in der Synchronerfassungsschaltung 47 werden die Amplituden A0 bis A3 der ersten Gruppe der amplitudenmodulierten Trägerwellen C0 bis C3 und die Amplituden B0 bis B3 der zweiten Gruppe der amplitudenmodulierten Trägerwellen C0' bis C3' als die Ausgaben DI0 bis DI3 bzw. DQ0 bis DQ3 erzielt. Diese erzielten Amplituden A0 bis A3 und die B0 bis B3 werden aus dem Addierer/Subtrahierer 49 ausgegeben.
In diesem sechsten Ausführungsbeispiel wird die Phase des Taktsignals CK20 durch die Phaseneinstellschaltung 48 derart eingestellt, dass die Phase des Taktsignals CK20 und die der Trägerwelle C0 miteinander übereinstimmen.
Als ein Ergebnis ist es möglich, die ausgegebenen Werte DI0 bis DI3 und DQ0 bis DQ3 als die Amplituden A0 bis A3 und B0 bis B3 der Trägerwellen C0 bis C3 bzw. C0' bis C3' zu verwenden. Diese Struktur lässt zu, dass die Verarbeitungsschaltung 34 von ihr weggelassen wird, was es ermöglicht, weiter die Abmessung und die Kosten der Synchronerfassungsschaltung 1E zu verringern.
Die I_n,m und die Q_n,m sind in 18 als Erfassungsausgaben, die der jeweiligen Trägerwelle Cn entsprechen, auf einer komplexen Ebene dargestellt.
Während das beschrieben worden ist, was derzeit als die Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung erachtet wird, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen, welche noch nicht beschrieben worden sind, darin durchgeführt werden können, und es ist beabsichtigt, in den beiliegenden Ansprüchen alle derartigen Änderungen als innerhalb des wahren Geists und Umfangs der Erfindung fallend abzudecken.

Claims

Ein Synchronerfassensverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle aus einem Eingangssignal, das eine Soll-Trägerwelle enthält, wobei die Soll-Trägerwelle zeitlich periodisch in Übereinstimmung mit einer konstanten Frequenz und einer Periode positiv und negativ schwingt, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals über mindestens erste und zweite Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle innerhalb jeder Periode von diesen, um mindestens erste und zweite Gleitmittelwerte des Eingangssignals innerhalb der mindestens ersten bzw. zweiten Phasenbereiche zu erzielen, wobei der erste Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle positiv schwingt, wobei der zweite Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, in welchem die Soll-Trägerwelle negativ schwingt, und Berechnen einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle.
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Mittelungsschritt das Eingangssignal jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle mittelt, wobei der erste Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad ist und der zweite Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad ist.
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Eingangssignal lediglich eine Soll-Trägerwelle oder mindestens eine von ersten bis sechsten Trägerwellen zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle enthält, die erste Trägerwelle eine Frequenz, die gleich der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der ersten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die zweite Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ganzes Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die dritte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ganzer Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die vierte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerades Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der vierten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die fünfte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der fünften Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die sechste Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die durch Multiplizieren der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle mit einer Drehzahl ausgenommen für ungerade Zahlen erzielt wird.
Ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle, um einen ersten Gleitmittelwert, einen zweiten Gleitmittelwert, einen dritten Gleitmittelwert und einen vierten Gleitmittelwert zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser ist, wobei der zweite Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 360) Grad von dieser ist, wobei der dritte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, wobei der vierte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 450) Grad ist; und Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem ersten Gleitmittelwert und dem zweiten Gleitmittelwert und einer zweiten Differenz zwischen dem dritten Gleitmittelwert und dem vierten Gleitmittelwert als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle.
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 4, wobei das Eingangssignal lediglich die Soll-Trägerwelle oder mindestens eine von ersten bis sechsten Trägerwellen zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle enthält, die erste Trägerwelle eine Frequenz, die gleich der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der ersten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die zweite Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerades Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die dritte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerader Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die vierte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerades Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad an der Frequenz der vierten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die fünfte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der fünften Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die sechste Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die durch Multiplizieren der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle mit einer Drehzahl ausgenommen für ungerade Zahlen erzielt wird.
Ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals jedes Viertels jeder Periode der Soll-Trägerwelle, um einen ersten Gleitmittelwert (S1), einen zweiten Gleitmittelwert (S2), einen dritten Gleitmittelwert (S3) und einen vierten Gleitmittelwert (S4) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert S1 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 90) Grad von dieser ist, der zweite Gleitmittelwert S2 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser ist, der dritte Gleitmittelwert S3 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, der vierte Gleitmittelwert S4 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 360) Grad ist; und Berechnen von I und Q, die ein Erfassungsergebnis der Soll-Träger welle darstellen, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen: I = S1 + S2 – S3 – S4 Q = S1 – S2 – S3 + S4
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 6, das weiterhin ein Berechnen einer Amplitude (A) der Soll-Trägerwelle und der Phase p von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen aufweist: A = √I² + Q² p = arg(I + jQ)
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das Eingangssignal lediglich die Soll-Trägerwelle oder mindestens eine von ersten bis sechsten Trägerwellen zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle enthält, die erste Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die gleich der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der ersten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die zweite Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerades Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die dritte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ganzer Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, die vierte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Vielfaches der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der vierten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist; die fünfte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle ist, und eine Frequenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der fünften Trägerwelle bezüglich der Trägerwelle der Soll-Trägerwelle aufweist; die sechste Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die durch Multiplizieren der konstanten Frequenz der Soll-Trägerwelle mit einer Drehzahl ausgenommen für ungerade Zahlen erzielt wird.
Ein Synchronerfassungsverfahren eines Erfassens einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode (Tc) aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals jedes Viertel jeder Periode (Tc) der Soll-Trägerwelle, um einen ersten Gleitmittelwert (Sk), einen zweiten Gleitmittelwert (Sk + 1), einen dritten Gleitmittelwert (Sk + 2) und einen vierten Gleitmittelwert (Sk + 3) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert Sk des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k – 1)Tc/4 und kTc/4 ist, der zweite Gleitmittelwert Sk + 1 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k)Tc/4 und (k + 1)Tc/4 ist, der dritte Gleitmittelwert Sk + 2 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 1)Tc/4 und (k + 2)Tc/4 ist, der vierte Gleitmittelwert Sk + 3 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs (k + 2)Tc/4 und (k + 3)Tc/4 ist, wobei k 1, 2, ..., n (eine positive Ganzzahl) ist; Berechnen von I_k und Q_k in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen: Ik = Sk + Sk + 1 – Sk + 2 – Sk + 3 Qk = Sk – Sk + 1 – Sk + 2 + Sk + 3; undBerechnen einer Amplitude (A_k) der Soll-Trägerwelle und der Phase von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen: Ak = √I² + Q² pk = arg(Ik + jQk) – 90·k (Grad)
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Eingangssignal lediglich die Soll-Trägerwelle oder mindestens eine von ersten bis sechsten Trägerwellen zusätzlich zu der Soll-Trägerwelle enthält, die erste Trägerwelle eine Frequenz, die gleich der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der ersten Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die zweite Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerades Vielfaches der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, die dritte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein gerader Teil der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, die vierte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der vierten Trägerwelle bezüg lich der Soll-Trägerwelle aufweist, die fünfte Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die ein ungerader Teil der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle ist, und eine Phasendifferenz von ungefähr 90 Grad bei der Frequenz der fünften Trägerwelle bezüglich der Soll-Trägerwelle aufweist, die sechste Trägerwelle eine Frequenz aufweist, die durch Multiplizieren der konstanten Frequenz fc der Soll-Trägerwelle mit einer Drehzahl ausgenommen für ungerade Zahlen erzielt wird.
Ein Synchronerfassungsverfahren, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N) enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN ausgewählt sind (N ist eine positive Ganzzahl) und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich zu fc0/2, fc2 gleich zu fc0/4, ... bzw. fcN gleich zu fc0/2^N aufweisen, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2-m, ..., S_2N-2-m zu erzielen (m = 0, 1, 2, ..., N), wobei k 0,1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; Berechnen von I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:
Berechnen einer Amplitude (A_n) der Trägerwellen Cn und der Phase p_n von diesen in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:
Ein Synchronerfassungsverfahren, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N), die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN ausgewählt sind (N ist eine positive Ganz zahl) und darin moduliert sind, und eine Mehrzahl von Cn' enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' ausgewählt sind und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich zu fc0/2, fc2 gleich zu fc0/4, ... bzw. fcN gleich fc0/2^N aufweisen, wobei jede der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN eine Phasendifferenz von 90 Grad von jeder der Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' bei einer gleichen Frequenz aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Mitteln des Eingangssignals über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2-m, ..., S_2N+2+m erzielen (m = 0, 1, 2, ..., N), wobei k gleich zu 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; Berechnen von I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:
und Ausgeben der berechneten I_n,m und Q_n,m als Erfassungsergebnisse, die Amplituden der Trägerwelle Cn bzw. Cn' darstellen.
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin ein Integrieren oder Mitteln des Erfassungsergebnisses aufweist, um einen Erfassungsfehler zu absorbieren, der in dem Erfassungsergebnis enthalten ist.
Ein Synchronerfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Mittelungsschritt weiterhin beinhaltet: jeweiliges Eingeben eines Pulssignals und des Eingangssignals in eine Pulsverzögerungsschaltung, wobei die Pulsverzögerungsschaltung eine Mehrzahl von Verzögerungseinheiten aufweist, die in einer Kaskade zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei ein Pegel des Eingangssignals zulässt, dass eine Verzögerungszeit von jeder der Pulsverzögerungseinheiten gesteuert wird, wobei das Pulssignal durch die Verzögerungseinheiten geht, während es verzögert wird; und Zählen einer Anzahl der Verzögerungseinheiten, durch welche das Pulssignal innerhalb jeder Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle geht, um mindestens erste und zweit Gleitmittelwerte zu erzielen.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei eine Soll-Trägerwelle zeitlich in Übereinstimmung mit einer konstanten Frequenz und einer Periode periodisch positiv und negativ schwingt, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal über mindestens erste und zweite Phasenbereiche der Soll-Trägerwelle innerhalb jeder Periode von dieser zu mitteln, um mindestens erste und zweite Gleitmittelwerte des Eingangssignals innerhalb der ersten bzw. zweiten Phasenbereiche zu erzielen, wobei der erste Phasenbereich einem Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle positiv schwingt, wobei der zweite Phasenbereich ein Phasenbereich entspricht, innerhalb welchem die Soll-Trägerwelle negativ schwingt; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Gleitmittelwerten als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle zu berechnen.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Gleitmittelungseinheit dazu ausgelegt ist, das erste Eingangssignal jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle zu mitteln, wobei der erste Phasenbereich zwischen 0 Grad und 180 Grad ist und der zweite Phasenbereich zwischen 180 Grad und 360 Grad ist.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jede Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert, einen zweiten Gleitmittelwert, einen dritten Gleitmittelwert und einen vierten Gleitmittelwert zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser ist, der zweite Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 360) Grad von dieser ist, der dritte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, der vierte Gleitmittelwert des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 450) Grad ist; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine erste Differenz zwischen dem ersten Gleitmittelwert und dem zweiten Gleitmittelwert und eine zweite Differenz zwischen dem dritten Gleitmittelwert und dem vierten Gleitmittelwert als ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle zu berechnen.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jedes Viertel jeder Periode der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert (S1), einen zweiten Gleitmittelwert (S2), einen dritten Gleitmittelwert (S3) und einen vierten Gleitmittelwert (S4) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert S1 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen einer beliebigen Phase (p) in Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 90) Grad von dieser ist, der zweite Gleitmittelwert S2 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs (p + 90) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 180) Grad von dieser ist, der dritte Gleitmittelwert S3 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 180) Grad der Soll-Trägerwelle und (p + 270) Grad von dieser ist, der vierte Gleitmittelwert S4 des Eingangssignals innerhalb eines Phasenbereichs zwischen (p + 270) Grad und (p + 360) Grad ist; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, I und Q, die ein Erfassungsergebnis der Soll-Trägerwelle darstellen, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: I = S1 + S2 – S3 – S4 Q = S1 – S2 – S3 + S4
Eine Synchronerfassungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Berechnungseinheit eine Amplitude (A) der Soll-Trägerwelle und der Phase p von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen berechnet: A = √I² + Q² p = arg(I + jQ)
Eine Synchronerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Soll-Trägerwelle mit einer konstanten Frequenz und einer Periode (Tc) aus einem Eingangssignal, das die Soll-Trägerwelle enthält, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal jedes Viertel jeder Periode Tc der Soll-Trägerwelle zu mitteln, um einen ersten Gleitmittelwert (Sk), einen zweiten Gleitmittelwert (Sk + 1), einen dritten Gleitmittelwert (Sk + 2), und einen vierten Gleitmittelwert (Sk + 3) zu erzielen, wobei der erste Gleitmittelwert Sk des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k – 1)Tc/4 und kTc/4 ist, der zweite Gleitmittelwert Sk + 1 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k)Tc/4 und (k + 1)Tc/4 ist, der dritte Gleitmittelwert Sk + 2 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 1)Tc/4 und (k + 2)Tc/4 ist, der vierte Gleitmittelwert Sk + 3 des Eingangssignals innerhalb eines Bereichs zwischen (k + 2)Tc/4 und (k + 3)Tc/4 ist, wobei k 1, 2, ..., n (eine positive Ganzzahl) ist; eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, I_k und Q_k in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: Ik = Sk + Sk + 1 – Sk + 2 – Sk + 3 Qk = Sk – Sk + 1 – Sk + 2 + Sk + 3und dazu ausgelegt ist, eine Amplitude (A_k) der Soll-Trägerwelle und die Phase p_k von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen: Ak = √I² + Q² pk = arg(Ik + jQk) – 90·k (Grad)
Eine Synchronerfassungsvorrichtung, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N) enthält, die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN ausgewählt sind (N ist eine positive Ganzzahl) und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ... bzw. fcN gleich fc0/2^N aufweisen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1)·90 Grad zu mitteln, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_1+m, ..., S_2N+2+m zu erzielen (m = 0, 1, 2,), wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; und eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:
und dazu ausgelegt ist, eine Amplitude (A_n) der Trägerwellen Cn und der Phase p_n von dieser in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:
Eine Synchronerfassungsvorrichtung, wobei ein Eingangssignal eine Mehrzahl von Trägerwellen Cn (n = 0, 1, 2, ..., N), die aus (N + 1) Typen von Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN ausgewählt sind (N ist eine positive Ganzzahl) und darin moduliert sind, und eine Mehrzahl von Cn' aufweist, die aus (n + 1) Typen von Trägerwellen C0', C1', C2', ..., CN' ausgewählt sind und darin moduliert sind, wobei die Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN Frequenzen von fc0, fc1 gleich fc0/2, fc2 gleich fc0/4, ... bzw. fcN gleich fc0/2^N aufweisen, wobei jede der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., CN eine Phasendifferenz von 90 Grad von jeder der Trägerwellen C0, C1, C2, ..., bei einer gleichen Frequenz aufweisen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gleitmittelungseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Signal über jeden Phasenbereich zwischen einer Summe einer Phase p der Trägerwelle C0 und (k·90) Grad und der der Phase p der Trägerwelle C0 und (k + 1·90 Grad einzugeben, um Gleitmittelwerte S_1+m, S_2+m, ..., S_2N+2+m zu erzielen (m = 0, 1, 2, ...), wobei k gleich 0, 1, 2, ..., 2^N+2 – 1 ist; eine Berechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, I_n,m und Q_n,m in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen zu berechnen:
und dazu ausgelegt ist, die berechneten I_n,m und Q_n,m als Erfassungsergebnisse auszugeben, die Amplituden der Trägerwellen Cn bzw. Cn' darstellen.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin ein Filter aufweist, das dazu ausgelegt ist, das Erfassungsergebnis zu integrieren oder zu mitteln, um einen Erfassungsfehler zu absorbieren, der in dem Erfassungsergebnis enthalten ist.
Eine Synchronerfassungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Gleitmittelungseinheit weiterhin aufweist: eine Pulsverzögerungseinheit, die eine Mehrzahl von Verzögerungseinheiten aufweist, die in einer Kaskade zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei jede der Verzögerungseinheiten dazu ausgelegt ist, eine Verzögerung des eingegebenen Pulssignals um eine Verzögerungszeit zu verzögern, wenn ein Pulssignal und das Eingangssignal darin eingegeben werden, wobei ein Pegel des Eingangssignals zulässt, dass die Verzögerungszeit von jeder der Pulsverzögerungseinheiten gesteuert wird; und eine Zähleinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Anzahl der Verzögerungseinheiten zu zählen, durch welche das Pulssignal innerhalb jeder Hälfte jeder Periode der Soll-Trägerwelle geht, um die mindestens ersten und zweiten Gleitmittelwerte zu erzielen.