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Einrichtung zur Störminderung bei zweitonfrequenzmodulierten
Signalen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Störminderung bei zweitonfrequenzmodulierten Signalen, bei der zwei erste bistabile Multivibratoren durch die durch zwei auf die Modulation abgestimmte Frequenzdiskriminatoren erhaltenen, zeitlich ungenauen Umschlagimpulse in die eine Lage und durch mit dem nächstfolgenden Nulldurchgang jeder Modulationsschwingung erzeugte Impulse in die andere Lage kippen. Die Ausgangsimpulse dieser Multivibratoren steuern als zeitlich genaue Umschlagïmpulse einen zweiten bistabilen Multivibrator, dessen Ausgangsimpulse die Doppelstromzeichen darstellen.
Bei Telegraphiesystemen, die mit Frequenzmodulation arbeiten, werden die empfangenen Telegraphiesignale, gegebenenfalls nach Verstärkung und Amplitudenbegrenzung, einem Diskriminatornetzwerk zugeführt, das an zwei Ausgängen zwei komplementäre Wechselstromzeichen abgibt. Diese Wechselstromzeichen werden nach ihrer Gleichrichtung einem weiteren Netzwerk zugeführt, das durch Differenzbildung zwischen den beiden Einfachstromzeichen Doppelstromzeichen erzeugt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich ungenauen Umschlagimpulse zwei monostabile Multivibratoren in die unstabile Lage kippen, deren Rückkippimpulse neben den zeitlich genauen Umschlagimpulsen zur Steuerung des zweiten bistabilen Multivibrators benutzt werden.
An Hand der Zeichnungen wird im folgenden die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschema einerbekanntenDemodulatorschaltung, Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines bekannten Demodulators mit dem erfindungsgemässen Zusatz und Fig. 3 zeigt ein Impulsschema für die Spannungen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele eignen sich besonders für Infrarot-Vermessungs- geräte, die die Aufgabe haben, einen Infrarot-Strahler mit kartesischen Koordinaten zu vermessen.
In Fig. 1 ist eine bekannte Schaltungsanordnung eines Demodulators zur Gleichrichtung von zweitonfrequenzmodulierten Signalen dargestellt. Vom Begrenzer 11 werden die Signale auf Bandpassfilter 12 und 13 und von dort auf Gleichrichter 14 und 15 geführt. Die gleichgerichteten Signale werden in einem Addiemetzwerk 17 addiert und über ein Tiefpassfilter 16 auf einen Nullindikator 24 geführt. Die Ausgangsspannung des Nullindikators 24 steuert zwei bistabile Multivibratoren 26 und 27.
Nach dem Begrenzer 11 werden zwei weitere Ströme abgezweigt, die auf je ein Bandpassfilter 21,22 geleitet sind. Beide Spannungen aus diesen Bandpassfiltern 21 und 22 werden auf Nullindikatoren 23 und 25 geführt. Die Ausgangsspannungen dieser beiden Nullindikatoren werden ebenfalls zur Steuerung der bistabilen Schaltungen 26 und 27 benutzt. Die Ausgangssignale dieser beiden bistabilen Schaltungen 26 und 27 steuern eine weitere bistabile Schaltung 28.
Die Wirkungsweise bei einem Umschlag ist die folgende : Das Signal schwingt mit der Frequenz fl, die beispielsweise durch das Bandpassfilter 12 geleitet wird. Nach dem Gleichrichter 14 entsteht damit eine positive Gleichspannung. Die Spannung nach dem Gleichrichter 15 ist Null Volt. Beim Umschlag auf die Schwingung mit der Frequenz f2 schwingt das Bandpassfilter 13 ein. Hinter dem Gleichrichter 15 baut sich eine negative Spannung auf. Das Bandpassfilter 12 schwingt aus und die
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positive Gleichspannung nach dem Gleichrichter 14 baut sich ab. Da die Gleichrichter 14 und 15 in Serie geschaltet sind, kann am Ausgang des Addiernetzwerkes 17 die Summenspannung abgenommen werden, die von einer positiven Spannung auf eine negative Spannung umschlägt. Das Tiefpassfilter 16 wirkt als Siebschaltung für den Gleichstrom.
Der Nullindikator 24 ist eine bistabile Schaltung, beispielsweise ein Schmitt-Trigger, der bei positiver Steuerspannung in der einen Stellung und bei negativer Steuerspannung in der andern Stellung verharrt. Beim Nulldurchgang der Summenspannung im Punkt A kippt der Schmitt-Trigger.
Die Spannung im Punkt A (116 in Fig. 3) wird dazu verwendet, denjenigen der Nulldurchgänge des ursprünglichen Signals auszuwählen, der als erster am Punkt B oder C nach dem Nulldurchgang im Punkt A erscheint. Dieser aus einer Impulsreihe ausgewählte Nulldurchgang bestimmt dann den Nulldurchgang des gleichgerichteten Signals. Wenn der Frequenzumschlag im Punkt A angezeigt wird, ist das Bandpassfilter für die zugehörige Frequenz im ausschwingenden Zustand und hat ein beträchtliches Mass seiner Signalenergie verloren. Damit ist die Unsicherheit der Nulldurchgänge der Impulsreihe grösser geworden als im eingeschwungenen Zustand des Bandpassfilters.
Die Laufzeit der Verzögerungsleitungen 21 und 22 wird derart gewählt, dass die Nulldurchgänge, die zur Bestimmung des Frequenzumschlages verwendet werden, vom Frequenzumschlag nicht beeinträchtigt sind.
Die Wirkungsweise ist wie folgt : Auf die Bandpassfilter 21 und 22 folgen Nullindikatoren 23 und 25, die imAufbau gleich sind wie der Nullindikator 24. Der Nullindikator 24 gibt bei jedem Nulldurchgang abwechselnd an jedeu Ausgang einen Impuls. Bei eingeschwungenem Zustand auf der Frequenz fl liefert der Nullindikator 23 angenähert periodische Impulse. Die bistabile Schaltung 26 ist dadurch immer in einem bestimmtenSchaltungszustand. der beispielsweise mit geschlossen bezeichnet wird. Beim Frequenzumschlag von fl nach f2 erhält die bistabile Schaltung 26 einen Impuls vom Nullindikator 24 und öffnet damit. Beim nächsten Impuls aus dem Nullindikator 23 kippt die bistabile Schaltung 26 wieder in den geschlossenen Zustand.
Die bistabile Schaltung 28 schaltet mit Impulsen aus der bistabilen Schaltung 26 in den einen Zustand. Dieser Zustand sei im folgenden mit geschlossen bezeichnet.
Die bistabile Schaltung 27 arbeitet in der entsprechenden Weise wie die bistabile Schaltung 26 und liefert einen Ausgangsimpuls bei jedem Frequenzumschlag von f2 nach fl. Ein solcher Impuls bewirkt das Umschalten der bistabilen Schaltung 28. Im folgenden sei dieser Zustand als offen bezeichnet.
Wenn das zu demodulierende Signal sehr stark verrauscht ist, kann es vorkommen, dass die bistabilen Schaltungen 26 bzw. 27 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig von Impulsen aus den Nullindikatoren 23 und 24 bzw. 25 und 24 angesteuert werden. Dies ergibt sich widersprechende Kippbefehle, und die bistabile Schaltung 26 reagiert weder auf den einen noch auf den andern Befehl. Dadurch geht ein Umschaltbefehl verloren, der auf die bistabile Schaltung 28 wirken sollte, was zur Folge hat, dass jeweils zwei sich folgende Frequenzumschläge vom Demodulator überhaupt nicht erkannt werden.
Mit der Erfindung soll dieser Nachteil des Demodulators beseitigt werden. Die Behebung gemäss der Erfindung wird an Hand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Anordnung in Fig. 2 entspricht genau derjenigen in Fig. l, nur dass die Bandpassfilter 21 und 22 wegfallen. Die Impulsreihen zur Festlegung des Frei quenzumschlages werden dabei aus dem gerade eingeschwungenen Signal entnommen. Damit dies mög-
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ist, muss der Nulldurchgang im PunktDie beiden Ausgänge 124a und 124b des Impulsformers 24 werden auf je eine Impulsverzögerungsschaltung (monostabiler Multivibrator) 30 und 31 geführt.
Diese Impulsverzögerungsschaltungen 30, 31 geben nach einer Verzögerungszeit t1 bzw. t2 einen Impuls ab (130,131 in Fig. 3), dessen Endflankenimpuls über ein ODER-Tor 32,33 mit dem Ausgang der bistabilen Schaltungen 26 bzw. 27 gekoppelt wird, so dass an den Stellen 132 und 133 zwei Impulse aufeinanderfolgen. Die bistabile Schaltung 28 wird durch den ersten dieser Impulse 132,133 gesteuert. Im Normalfall gelangt nun zuerst der Impuls 126 bzw. 127 von den bistabilen Multivibratoren 26 bzw. 27 auf den bistabilen Multivibrator 28 und kippt diesen. Kurz danach gelangt ein Impuls 130,131 aus einer der beiden Impulsverzögerungsschaltungen 30, 31 auf den bistabilen Multivibrator 28 und will diesen in die gleiche Lage kippen. Daher bleiben diese Impulsverzögerungsschaltungen 30, 31 völlig wirkungslos.
Fällt einmal ein Impuls von einer der bistabilen Schaltungen 26 bzw. 27 aus, dann kommt mit einer kleinen Verzögerungsschaltung der Impuls 130,131 aus einer der Verzögerungsschaltungen 30, 31. zum Einsatz. Dieser Impuls ist zwar zeitlich etwas falsch, doch wird der so entstandene Fehler unbedeutend im Vergleich mit dem Fehler, der entsteht, wenn die bistabile Schaltung 28 ein-
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mal überhaupt nicht kippt. Der schaltungsmässige Aufwand, verglichen mit der Wirkung der Schaltung, ist sehr klein. Eine Impulsverzögerungsschaltung besteht aus einem monostabilen Multivibrator, der in üblicher Weise über einen Differenzierkondensator und über eine Diode ausgekoppelt wird. Das ODER-Tor ist in der ohnehin benötigten Kondensator-Dioden-Auskopplung ohne Aufwendung eines zusätzlichen Schaltelementes vorhanden.
Für die Dimensionierung der Verzögerungszeiten t, bzw. t kann folgende Faustformel angenommen werden :
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fl und f2 sind die beiden stationären Frequenzen, zwischen denen die Frequenzumtastung hin-und herschwingt.
Die nun im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Verbesserung kann selbstverständlich mit demselben Aufwand und mit derselben Wirkung in einem Diskriminator gemäss Fig. l eingebaut werden.
Mit dieser Verbesserung kann weiter bei Inbetriebnahme, bei Kontrollarbeiten und Instandsetzungsarbeiten durch einfaches Ablöten einer der beiden Anschlüsse an den ODER-Toren 32,33 die Diskriminatoren an sich und die Schaltungsanordnungen zur Verbesserung der Umschlagzeiten einzeln überprüft werden.