DD248684A1

DD248684A1 - Schaltungsanordnung zur binaeren frequenzmodulation

Info

Publication number: DD248684A1
Application number: DD28980786A
Authority: DD
Inventors: Rainer Engel; Ruediger Baatz
Original assignee: Geraete & Regler Werke Veb
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur binaeren Frequenzmodulation mit sinusfoermigem Traegersignal. Die Schaltungsanordnung soll mit einem geringen Bauelementeaufwand herstellbar sein. Die Aufgabe besteht darin, die Amplitude des Ausgangssignals fuer schnelle Frequenzumtastung stabil zu machen. Die erfindungsgemaesse Schaltungsanordnung besteht aus einer modifizierten WIEN-ROBINSON-Bruecke, die eine stationaer wirkende Regelung und eine dynamische Regelung enthaelt. Anwendungsgebiet ist z. B. die Uebertragung von seriellen digitalen Signalen auf analogen Uebertragungskanaelen, z. B. dem Fernsprechkanal. Figur

Description

- 2 - Z4Ö bö4

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, eine modifizierte WIEN-ROBINSON-Brücke für die Frequenzumtastung einzusetzen, wobei es insbesondere darum geht, die Amplitude des Ausgangssignal für schnelle Frequenzumtastung stabil zu machen. Bedingt durch die Toleranzen der Bauelementeparameter macht sich zur Gewährleistung eines sicheren Anschwingens sowie einer stabilen Schwingungsamplitude die Verwendung einer Schaltungsanordnung zur Amplitudenstabilisierung erforderlich. Eine weitere, bei der Frequenzumschaltung dynamisch wirkende Störgröße macht darüber hinaus den Einsatz einer dynamisch schnellen Einrichtung zur Amplitudenregelung notwendig.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält eine stationär wirkende Regelung und eine dynamische Regelung. Die stationär wirkende Regelung besteht aus einem Meßglied, einem Regler mit I-Anteil und einem als elektronisch steuerbaren Widerstand ausgeführten Stellglied. Das Stellglied ist Bestandteil der modifizierten WIEN-ROBINSON-Brücke und ist im positiven Rückkopplungszweig in Reihe mit dem ersten Widerstand angeordnet. Das Meßglied ist derart gestaltet, daß seine Zeitkonstante mindestens eine Größenordnung größer als die maximale Periodendauer der Oszillatorschwingung ist. Die dynamisch wirkende Regelung besteht aus einer nichtlinearen Widerstandskombination.

Diese Widerstandskombination besteht aus zwei antiparallel geschalteten Dioden, die in Reihe mit einem Widerstand geschaltet sind. Diese Reihenschaltung ist parallel zum ersten Widerstand irri positiven Rückkopplungszweig angeordnet, womit dieser erste Widerstand Bestandteil der nichtlinearen Widerstandskombination ist. Die Funktionen einer genauen, dynamisch jedoch langsamen (stationären) Regelung und einer dynamisch schnellen Regelung der Schwingungsamplitude werden durch die o. g. Merkmale realisiert. Zum sicheren Anschwingen und zur stationären Stabilisierung der Schwingungsamplitude dient die stationär wirkende Regelung. Mit Hilfe des Meßgliedes wird eine der Schwingungsamplitude proportionale Regelgleichspannung gewonnen, die als Spektralanteile nur die Änderungen der Schwingungsamplitude enthält. Im Amplitudenregler mit I-Anteil wird diese Istwertspannung mit der Amplitudensollwertspannung verglichen und ein Regelsignal gebildet. Diese Ausgangsspannung des Reglers bewirkt eine Änderung des Widerstandes des Stellgliedes und damit eine Änderung des Übertragungsfaktors der modifizierten WIEN-ROBINSON-Brücke. Somit wird durch diese stationär wirkende Regelung eine zielgerichtete Beeinflussung der Schwingungsamplitude realisiert. Bedingt durch die Zeitkonstante kann der Regelkreis eine Amplitudenstörung erst nach mehr als 10 Schwingungen des Oszillators ausregeln. Für eine Ausregelung von Amplitudenstörungen, verursacht durch die binäre Frequenzmodulation innerhalb weniger bzw. einer Schwingungsperiode ist die dynamisch wirkende Regelung vorgesehen. Der wirksame Widerstand der nichtlinearen Widerstandskombination wird durch die Werte der Flußspannung der Dioden, der Widerstände sowie dem jeweiligen Momentanwert der Signalamplitude bestimmt. Die regelnde Wirkung beruht auf der nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie. Im Zusammenwirken dieser nichtlinearen dynamisch wirkenden Regeleinwirkung mit der stationär wirkenden Regelung wird erreicht, daß der Oszillator langzeitstabil mit konstanter Amplitude schwingt und daß die durch die binäre Frequenzmodulation verursachten Amplitudenstörungen innerhalb einer Schwingungsperiode ausgeregelt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Schaltungsanordnung zur binären Frequenzmodulation wird im Ausführungsbeispiel anhand einer Figur verdeutlicht. Die modifizierte WIEN-ROBINSON-Brücke enthält den Operationsverstärker 3 als Brückenverstärker, den positiven Rückkopplungszweig bestehend aus dem ersten Widerstand 1 und der Parallelschaltung von frequenzbestimmenden Bauelementen 4, 5 und den negativen Rückkopplungszweig bestehend aus dem zweiten Widerstand 2 und der Reihenschaltung von frequenzbestimmenden Bauelementen 6, 7. Die frequenzbestimmenden Widerstände 5, 7 sind mit einem Anschluß mit Masse verbunden. Parallel zu diesen Widerständen sind die Mittel zur Frequenzumschaltung angeordnet. Diese bestehen aus den Schaltern (Transistoren) 8, 9, die jeweils einen Widerstand 10, 11 parallel zu den Widerständen 5,'7 schalten können. Die Ansteuerung der Schalter 8, 9 durch die Steuerspannung U_st erfolgt über die Widerstände 12, 13. Am Ausgang des Brückenverstärkers 3 liegt die sinusförmige Ausgangsspannung an.

Die stationär wirkende Regelung enthält als Meßglied die Dioden 14, 15 sowie den Tiefpaß mit dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17. Über die Wahl der Zeitkonstante ist im Wesen ausgeführt. Der Regler mit I-Anteil wird aus dem Operationsverstärker 18, den Widerständen 19, 20 21 und dem Kondensator 22 gebildet. Die vom Meßglied erzeugte, der Schwingungsamplitude proportionale Istwertspannung wird mit der Amplitudensollwertspannung U_w verglichen und ein Regelsignal wird gebildet. Diese Spannung wirkt auf das als steuerbarer Widerstand (Feldeffekttransistor) 23 ausgebildete Stellglied im positiven Rückkopplungszweig. Die dynamisch wirkende Regelung besteht aus der nichtlinearen Widerstandskombination, die von den antiparallel geschalteten Dioden 24, 25, dem Widerstand 26 und dem ersten Widerstand 1 gebildet wird. Die Funktion der Schaltungsanordnung ist bereits im Wesen der Erfindung beschrieben.

Claims

Schaltungsanordnung zur binären Frequenzmodulation unter Verwendung einer modifizierten WIEN-ROBINSON-Brücke, wobei de- Brückenverstärker einen positiven Rückkopplungszweig, bestehend aus einem ersten Widerstand und der Parallelschaltung vom frequenzbestimmenden Bauelementen und einen negativen Rückkopplungszweig, bestehend aus einem zweiten Widerstand und der Reihenschaltung von frequenzbestirrmenden Bauelementen, enthält und wobei zur Umschaltung der frequenzbestimmenden Bauelementen elektronische Schalter verwendet werden, gekennzeichnet durch eine stationär wirkende Regelung, bestehend aus einem Meßglied (14,15,16, 17) dessen Zeitkonstante mindestens eine Größenordnung größer als die maximale Periodendauer der Osziilatorschwingung ist, einem Regler mit I-Anteil (18,19, 20, 21, 22) und einem Stellglied (23), das als elektronisch steuerbarer Widerstand im positiven Rückkopplungszweig in Reihe mit dem ersten Widerstand (1) angeordnet ist, und eine dynamisch wirkende Regelung, bestehend aus einer nichtlinearen Widerstandskombination, die eine Reihenschaltung von zwei antiparallel geschalteten Dioden (24, 25) und einen Widerstand (26) enthält, die parallel zum ersten Widerstand (1) im positiven Rückkopplungszweig angeordnet ist, womit dieser erst Widerstand (1) Bestandteil der Widerstandskombination ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur binären Frequenzmodulation mit sinusförmigem Trägersignal. Derartige Schaltungsanordnungen dienen zur Übertragung von seriellen digitalen Signalen auf analogen Übertragungskanälen, z. B. dem Fernsprechkanal bzw. zu deren Speicherung auf Analogmagnetbandspeichern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Erzeugung von Tragerschwingungen einen harmonischen Oszillator mit WIEN-ROBINSON-Brücke zu verwenden. Bedingt durch die Anordnung der zum Zwecke der Frequenzumtastung veränderbaren frequenzbestimmenden Bauelemente (Widerstände und Kondensatoren) in der Schaltungsanordnung, wird eine relativ aufwendige Ansteuerschaltung für die beiden zur Umschaltung der frequenzbestimmenden Bauelemente verwendeten elektronischen Schalter (Transistoren) erforderlich. Dieser Schaltungsaufwand resultiert funktionsbedingt aus den unterschiedlichen Bezugspotentialen,für die elektronische Verstellung der beiden frequenzbestimmenden Bauelemente in der WIEN-ROBINSON-Brücke.

In der DE-OS 2455 949 ist eine modifizierte WIEN-ROBINSON-Brücke beschrieben, in der gleiche frequenzbestimmende Bauelemente mit einem gemeinsamen Bezugspotential verbunden sind. Der Brückenverstärker besitzt einen positiven Rückkopplungszweig, bestehend aus einem ersten Widerstand und der Parallelschaltung von frequenzbestimmenden Bauelementen und einem negativen Rückkopplungszweig, bestehend aus einem zweiten Widerstand und der Reihenschaltung von frequenzbestimmenden Bauelementen. Zur Aufrechterhaltung der Schwingbedingung ist eine Regelung vorgesehen. Eingangsgröße der Regelung ist die erzeugte Wechselspannung, Stellglied ist ein elektronisch veränderbarer Widerstand innerhalb der Brücke.

Diese modifizierte WIEN-ROBINSON-Brücke eignet sich prinzipiell für die binäre Frequenzmodulation, da die zur elektronischen Umschaltung notwendigen Schalter auf gleichem Bezugspotential liegen. Die Ausführung der Regelung zur Aufrechterhaltung der Schwingbedingung für unterschiedliche Frequenzen erweist sich aber bedingt durch die Dynamik der Regeleinrichtung bei einer hohen Übertragungsrate, bei der ein Zeichen mitunter nur drei bis fünf Schwingungen des Trägersignals entspricht, als unzureichend. Diese Dynamikeinschränkung resultiert insbesondere aus dem notwendigen Tiefpaßverhalten des für die Gewinnung einer zur Schwingungsamplitude proportionalen Istwertspannung erforderlichen Siebgliedes im Gleichrichterteil der Regeleinrichtung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur binären Frequenzmodulation, bei der die sinusförmige Trägerschwingung mit kurzen Signalen (z. B. entspricht Signallänge drei bis fünf Trägerschwingungen) moduliert wird. Die Schaltungsanordnung soll mit einem geringen Bauelementeaufwand herstellbar sein.