CH491549A - Frequenzdiskriminator für impulsförmige Signale - Google Patents

Frequenzdiskriminator für impulsförmige Signale

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CH491549A
CH491549A CH718569A CH718569A CH491549A CH 491549 A CH491549 A CH 491549A CH 718569 A CH718569 A CH 718569A CH 718569 A CH718569 A CH 718569A CH 491549 A CH491549 A CH 491549A
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CH
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pulse
frequency
discriminator
semiconductor element
delay time
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Application number
CH718569A
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Inventor
Gassmann Gerhard-Guenter
Original Assignee
Int Standard Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K9/00Demodulating pulses which have been modulated with a continuously-variable signal
    • H03K9/06Demodulating pulses which have been modulated with a continuously-variable signal of frequency- or rate-modulated pulses

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description


      Frequenzdiskriminator   <B>für</B>     impulsförmige        Signale       Im Hauptpatent ist     ein        Frequenzdiskriminator    für       impulsförmige    Signale mit hoher Flankensteilheit, der  zwischen der Frequenz     fror"    und der Frequenz     fmaa    lie  genden     Diskriminatorkennlinie    beschrieben, bei dem die       impulsförmigen    Signale einem Halbleiterelement (Tran  sistor oder Diode)     zugeführt    werden,

   dessen Speicher  verzögerungszeit     r    (im folgenden     Sperrverzögerungszeit     genannt) etwa so gross ist wie der zeitliche Abstand der  Impulse bei der Frequenz     fmaY,    und die von dem Halb  leiterelement abgegebenen Impulse gleichgerichtet wer  den, und die     gleichgerichtete    Spannung als     Diskrimina-          torausgangsspannung    dient.  



  Der     Frequenzdiskriminator    gemäss dem Haupt  patent ist besonders geeignet zur     Demodulation        impuls-          förmiger,        frequenzmodulierter    Signale, bei denen keine       Störmodulation    der Impulsdauer auftritt.  



  Die Erfindung stellt die Aufgabe, den     Diskriminator     nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, dass eine zu  sätzliche zur     Frequenzmodulation    auftretende     Stör-Im-          pulsbreitenmodulation    nicht     demoduliert    wird.  



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass  dem Halbleiterelement     impulsförmige    Signale einer       UND-Schaltung,    die sowohl durch die     impulsförmigen          Eingangssignale    als auch die     impulsförmigen    Ausgangs  signale eines weiteren Halbleiterelementes mit der     Sperr-          verzögerungszeit        r,    gespeist wird, mit einer solchen Po  larität zugeführt werden,

   dass die     Sperrverzögerungszeit          r    des ersten     Halbleitelementes    erst nach Ablauf der       Sperrverzögerungszeit        r,    des weiteren Halbleiterelemen  tes beginnt, und die     Summe    der beiden Verzögerungs  zeiten     r    und     r,    gleich der der genannten Frequenz     f..=     entsprechenden Periodendauer ist.  



  Dabei wird es als     vorteilhaft        angesehen,        dass    die  beiden Halbleiterelemente 3 und 13 entgegengesetzte  Dotierung aufweisen.  



  Die     erfindungsgemässe    Schaltung hat den Vorteil,  dass     tatsächlich    nur die     Frequenzmodulation    der     impuls-          förmigen    Signale, nicht aber deren     zusätzliche    Stör  modulation der     Impulsbreite        demoduliert    wird. Dies  kann     vorteilhafterweise    bei     Empfängern    zur Anwen-         dung    kommen, in denen ein     sinusförmiges    Empfangs  signal durch Begrenzung in impulsförmige Signale um  gewandelt wird.

   Tritt nämlich     eine    unerwünschte Am  plitudenstörmodulation der     sinusförmigen    Signale auf,  so wird in den meisten Fällen bei der Begrenzung die       Amplitudenstörmodulation    in eine     Störimpulsbreiten-          modulation    der begrenzten Impulse verwandelt.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun  anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:  Die     Fig.l    ein Schema eines erfindungsgemässen       Frequenzdiskriminators;     die     Fig.        2a-2d    Impulsdiagramme zur Beschreibung  der Arbeitsweise der Schaltung nach     Fig.    1;  die     Fig.        3a-3c    und     Fig.4    Teile der Kennlinie des       Diskriminators    nach     Fig.    1; und  die     Fig.    5 ein Schema einer weitem Ausführungs  form des     Diskriminators.     



  In     Fig.    1 ist 1 die Eingangsklemme, der die     frequenz-          modulierten    impulsförmigen Signale, die gleichzeitig  eine     Störimpulsbreitenmodulation    haben und     frequenz-          demoduliert    werden sollen, zugeführt werden. Von der  Klemme 1 gelangt dieses     impulsförmige    Signal über  einen Koppelwiderstand 2 zur Basis des     pnp-Transistors     3 mit der     Sperrverzögerungszeit        r,    4 ist der     Kollektor-          widerstand    dieses Transistors.

   Sowohl die Eingangs  spannung als auch die am Kollektor stehende Ausgangs  spannung wird einer UND-Schaltung 5 zugeführt, die  im vorliegenden Beispiel aus den zwei Dioden 7, 8 und  dem Widerstand 9 besteht. Mit dem Widerstand 2 in  Verbindung mit der der Klemme 10 zugeführten Hilfs  spannung, die über den Widerstand 6 mit der Basis ver  bunden ist, wird die     Sperrverzögerungszeit        r,    des Tran  sistors 3 festgelegt.  



  Die aus den Elementen 1 bis 11 bestehende Schal  tung hat die Aufgabe, durch     Impulsbreitenbegrenzung     die     Störimpulsbreitenmodulation    völlig zu unterdrücken.<B>,</B>  Am Ausgang 11 erscheint somit ein Impulssignal,     dessen     Frequenz     moduliert    ist, dessen Impulsbreite     r,    jedoch . .

    konstant ist; es ist also frei von der     ursprünglichen    Stör-'       impulsbreitenmodulation.    Im Anschluss an die Klemme      11 folgt der im Hauptpatent beschriebene     Diskrimina-          tor.    Dabei ist 12 der     Koppelwiderstand    zur Basis des  Transistors 13 (erstes Halbleiterelement).  



  14 ist der     Kollektorwiderstand    dieses Transistors 13,  dessen     Sperrverzögerungszeit        a    ist. 15 ist eine Gleich  richterdiode; 16 und 17 ist ein     RC-Glied,    mit dem in  Verbindung mit der Diode 15 eine     Spitzengleichrichtung     erzielt wird. Am     RC-Glied    16, 17 kann das     demodu-          lierte        Modulationssignal    abgenommen werden. Anstelle  der Verwendung verschieden dotierter Halbleiterele  mente ist es auch möglich, gleichartig dotierte Halbleiter  zu verwenden, wenn zwischen dem Halbleiterelement 3  und dem Halbleiterelement 13 z.

   B. innerhalb der     UND-          Schaltung    5 durch Anwendung eines Transistors     eine     Polaritätsumkehr erfolgt, und dessen     Sperrverzögerungs-          zeit    entsprechend berücksichtigt wird.  



  Zur     Erläuterung    der Arbeitsweise der Schaltung  nach     Fig.    1 dienen die     Fig.        2a-2d.    In     Fig.    2a werden  einige Perioden der der Klemme 1 zugeführten Impuls  spannung gezeigt.     Fig.    2b zeigt die Impulsspannung am  Kollektor des Transistors 3.

   Dabei ist     r,    die     Sperrver-          zögerungszeit    dieses Transistors.     Fig.    2c zeigt die Aus  gangsspannung der UND-Schaltung 5 an der Klemme  11     mit    der Impulsdauer     r,    Bei Schwankungen der Im  pulsbreite des Eingangssignals     (Fig.2a)    schwankt die  Impulsbreite     r,    dieses Signals nicht mehr. Schwankt die  Frequenz des Eingangssignals, so schwanken die Im  pulspausen T, im gleichen Sinne wie die     Frequenzmodu-          lation.        Fig.    2d zeigt die Impulsspannung am Kollektor  des Transistors 13.

   Dabei ist     a    die     Sperrverzögerungs-          zeit    dieses Transistors. In dieser Figur sind die Impulse  idealisiert dargestellt.  



  In     Fig.2d    wird die Spannung am Kollektor des  Transistors 13 bei einer Frequenz, die kleiner als     fmin     ist, gezeigt. Dabei ist in     idealisierter    Weise die Flanken  steilheit der     verzögerten        Abschaltflanke    23 und der Ein  schaltflanke 24 dargestellt. Bei der Frequenz     fmas    ist die       Periodendauer    so     klein,    dass die Impulse       Fig.    2d gerade
EMI0002.0047  
   verschwinden.

   Es ist dann T =     Tmin    =       r3    +     r.    In den     Fig.    3a bis 3c werden die Impulse am  Kollektor des Transistors 13 in stark gedehnter Form  und mit den     tatsächlich    auftretenden     Flankensteilheiten     wiedergegeben. Die Flanke 23 ist dabei analog zu der  Flanke 23 in     Fg.    2d die     verzögerte        Abschaltflanke.    24  ist die Einschaltflanke.

   In     Fig.    4 ist die den     Fig.        3a-3c     zugeordnete     Diskriminatorkurve    dargestellt.     Fig.    3a zeigt  die Impulse am Kollektor des Transistors 13 bei der  Frequenz     f"    die sehr nahe an der Frequenz     fmio    liegt  (s.     Fig.    4).

   Es entsteht durch     Gleichrichtung    dieser in       Fig.    3a gezeigten Impulse eine Gleichspannung     U,.    Bei  der höheren Frequenz     f=    ist der Abstand zwischen der  verzögerten     Abschaltflanke    23 und der folgenden Ein  schaltflanke 24 noch kleiner, so dass gemäss     Fig.    3b bei  der Frequenz     f2    eine Spannung     U,    entsteht.     Fig.    3c zeigt  schliesslich den Impulsverlauf für die Frequenz     fs,    bei  der die Gleichspannung     U3    entsteht.

   Wie man aus den       Fig.    3a, b, c und der     Fig.    4 erkennt, ist die Form der       Diskriminatorflanke    25, die eine Funktion der     Frequenz     ist, identisch mit der     Abschaltflanke    23, die eine Zeit  funktion ist. Die     Sperrverzögerungszeit    ist so gross, dass  sie für die     vorbestimmte    Frequenz     fmaa    gleich dem zeit  lichen Abstand der Impulse bei der Frequenz     fm"    ist.

   In  diesem Fall fällt der Beginn der     verzögerten        Abschalt-          flanke    23 und der Beginn der Einschaltflanke 24 zu  sammen, so dass die Ausgangsspannung des Diskrimi-         nators    Null ist. Die Steilheit der verzögerten Flanke 23  ist so gross, dass bei der vorbestimmten Frequenz     fmin     die volle Amplitude der     verzögerten    Impulse erreicht  wird. Bei der Frequenz     fmia        beginnt    die Einschaltflanke  24 erst, wenn die     Sperrverzögerungsflanke    23 ihren  maximal möglichen Wert erreicht hat.  



  Die Neigung der verzögerten Sperrflanke kann     mit     an sich bekannten Mitteln variiert werden. Eine Ver  ringerung der Neigung ist z. B. durch Erhöhung der  Kapazität zwischen dem     Kollektorpotential    des Tran  sistors 13 und Masse möglich. Eine Verringerung der  Neigung kann z. B. durch Verkleinerung des Kollektor  widerstandes 14 erzielt werden. Schliesslich kann man  in ebenfalls bekannter Weise zur Erzielung extrem hoher  Flankensteilheit zwischen dem Kollektor des Transistors  13 und dem Gleichrichter 15 eine weitere Verstärker  stufe vorsehen, die nur den steilen Bereich der Sperr  verzögerungsflanke weiterleitet.  



  In     Fig.    5 wird ein weiteres     Ausführungsbeispiel    ge  zeigt, bei dem eine bereits im Hauptpatent erläuterte       Rückführung    zur selbsttätigen     Abstimmung    des     Diskri-          minators    zur Anwendung kommt. Für gleiche     Teile    sind  die gleichen Bezugszeichen wie in     Fig.    1 verwendet.  Auch die Arbeitsweise der Elemente 1 bis 17 ist die  gleiche. 18 ist ein     Emitterfolger,    dessen Basis mit dem       RC-Glied    16, 17 verbunden ist, dessen Kollektor an der  allgemeinen     Speisespannung    liegt.

   Vom     Emitter    wird  das     demodulierte    Signal abgegeben. Das     RC-Glied    19,  20 bildet den Mittelwert aus dem     demodulierten        Modu-          lationssignal.    Dieser Mittelwert wird über den Wider  stand 21 der Basis des Transistors 13 zugeführt. Zur  Erzielung des gewünschten Arbeitspunktes wird eine  feste     Vorspannung    über den Widerstand 22 ebenfalls an  die Basis des Transistors 13 gelegt.     Ändert    sich (z. B.

    infolge     Temperaturänderung)    die     Sperrverzögerungszeit          r    zu     grösseren        Werten,    so sinkt der     Mittelwert    der Aus  gangsspannung des     Diskriminators    in negativer Rich  tung, dadurch sinkt auch die gesiebte Regelspannung  am Kondensator 20 in negativer Richtung und damit  schliesslich die     Basisvorspannung    des Transistors 13.  Auf diese Weise wird die     Sperrverzögerungszeit    zurück  geregelt.

   Auch bei Schwankungen der     Mittenfrequenz     des Eingangssignals stellt sich somit selbsttätig der     Dis-          kriminator    so ein, dass die     Diskriminatorflanke    bei der  Frequenz des Eingangssignals liegt. Bei einer Versuchs  schaltung folgte der     Diskriminator    selbsttätig der Mit  tenfrequenz in einem     Frequenzvariationsbereich    von  ca. 1:10.  



  In Sonderfällen, bei denen ein flacher Verlauf der       Diskriminatorkennlinie    erwünscht oder zulässig ist, kann  eine     Linearisierung    der     Kennlinie    dadurch erreicht wer  den, dass ein     bestimmter    Teil der     demodulierten        NF-          Spannung    zur     Steuerung    der     Sperrverzögerungszeit    zur  Basis des Transistors 13 zugeführt wird. Dies kann z. B.  dadurch erfolgen, dass in der Schaltung der     Fig.    5 in       Serie        mit    dem Kondensator 20 ein Widerstand liegt.

   In       vorteilhafter    Weise kann die     NF-Spannung    dem Aus  gang eines nachfolgenden     NF-Verstärkers    entnommen  werden, wodurch     zusätzlich    auch dieser     NF-Verstärker          linearisiert    wird und damit der     Klirrfaktor    gesenkt wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Frequenzdiskriminator für impulsförmige Signale nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, wobei die Sperrverzögerungszeit r des Halbleiterelementes etwa so gross ist wie der zeitliche Abstand T, der Impulse bei der Frequenz f.". des Diskriminatorbereiches, und die von dem Halbleiterelement abgegebenen Impulse gleich gerichtet werden, und die gleichgerichtete Spannung als Diskriminatorausgangsspannung dient, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Halbleiterelement (13)
    impulsför- mige Signale einer UND-Schaltung (5), die sowohl durch die impulsförmigen Eingangssignale als auch die impulsförmigen Ausgangssignale eines weiteren Halb leiterelementes (3) mit der Sperrverzögerungszeit z, ge sperrt wird, mit einer solchen Polarität zugeführt wer den, dass die Sperrverzögerungszeit r des ersten Halb- leiterelementes (13) erst nach Ablauf der Sperrverzöge- rungszeit a,
    des weiteren Halbleiterelementes beginnt, und die Summe der beiden Verzögerungszeiten = und gleich der der genannten Frequenz fmaa entsprechenden Periodendauer ist. UNTERANSPRUCH Frequenzdiskriminator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Halbleiterele mente (3 und 13) entgegengesetzte Dotierung aufweisen.
CH718569A 1968-03-22 1969-05-12 Frequenzdiskriminator für impulsförmige Signale CH491549A (de)

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CH432168A CH471504A (de) 1967-03-22 1968-03-22 Frequenzdiskriminator für impulsförmige Signale
DE19681766415 DE1766415A1 (de) 1968-05-18 1968-05-18 Frequenzdiskriminator fuer impulsfoermige Signale

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