DE1591011C - Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei welchem die zu demodulierende Schwingung einer Mehrzahl von Filtern zugeführt ist, deren Durchlaßbereiche nebeneinanderliegend das ganze Band erfassen, und denen Schaltungen nachgeschaltet sind, welche eine Gleichspannung erzeugen, wenn die Augenblicksfrequenz der Schwingung in dem Durchlaßbereich des zugeordneten Filters liegt, und deren Ausgangsspannungen im Sinn einer treppenförmigen Frequenzmodulationskennlinie zur Bildung einer Hilfsmodulationsspannung zusammengefaßt werden, die zur Frequenzmodulation eines Oszillators verwendet ist, dessen Mittenfrequenz entweder gleich der Mittenfrequenz der zu demodulierenden Schwingung ist oder gegen diese Mittenfrequenz um eine vorgegebene Zwischenfrequenz versetzt ist, und dessen Ausgang mit dem Eingang einer Mischstufe verbunden ist, deren anderem Eingang die zu demodulierende Schwingung über eine Verzögerungseinrichtung zugeführt ist, welche dieselbe Verzögerung aufweist wie der dazu parallele Kanal bis zum Ausgang des Oszillators, und bei welchem die von der Mischstufe gebildete Differenzfrequenz über ein schmalbandiges Filter, dessen Bandbreite wenigstens gleich der doppelten Bandbreite des Modulationssignals der zu demodulierenden frequenzmodulierten Schwingung ist, einer Schaltung zugeführt ist, an die außerdem die Hilfsmodulationsspannung oder die Ausgangsspannung des Oszillators angelegt ist, und an deren Ausgang das Demodulationsprodukt abgenommen ist, nach Patent 1 200 891.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des im Hauptpatent 1 200 891 beschriebenen Demodulators für frequenzmodulierte Signale und im besonderen des Teils dieses Demodulators, der einen angenäherten Wert des Modulationssignals abgibt.

Es wird daran erinnert, daß dieser Demodulator die folgenden Elemente aufweist:

1. Eine Schaltung zur angenäherten Abmessung der augenblicklichen Frequenz des zu demodulierenden Signals, welche »Kurzzeit-Spektralanalysator« genannt wird und selbst besteht aus:

1.1 Mehreren gedämpften Resonanzkreisen, deren Resonanzfrequenzen zu beiden Seiten der Trägerfrequenz des zu demodulierenden, frequenzmodulierten Signals verteilt sind, wobei die Verteilung mit einer bestimmten Abstufung bis zu den Grenzen des Frequenzhubs durchgeführt ist,

1.2 einer Einrichtung, welche in jedem Zeitpunkt die Amplituden der Signale an den Klemmen dieser Resonanzkreise vergleicht und denjenigen Resonanzkreis auswählt, welcher das Signal mit der größten Amplitude aufweist,

1.3 einer Einrichtung, welche eine Spannung abgibt, die der Ordnungszahl des gewählten Resonanzkreises entspricht, und an deren Klemmen ein Signal auftritt, welches aus aufeinanderfolgenden Stufen besteht, wobei jede Stufe einem Resonanzkreis entspricht,

1.4 einer Filter- oder Glättungseinrichtung, welche das aus aufeinanderfolgenden Stufen bestehende Signal in ein kontinuierliches Signal umwandelt, welches angenähertes Modulationssignal genannt wird, wobei dieses genau das gleiche Frequenzband einnimmt wie das Modulationssignal, 1.5 einem Überlagerungsoszillator mit von der . Trägerfrequenz des zu demodulierenden Signals unterschiedlicher Frequenz, welcher durch das angenäherte Modulationssignal frequenzmoduliert ist, wobei dieser Überlagerungsoszillator mit einem Eingang einer Mischstufe verbunden ist und ein Signal abgibt, welches »angenähertes Hochfrequenzsignal« genannt wird;

2. Eine Verzögerungsleitung, welche parallel zu der unter 1. genannten gesamten Schaltung geschaltet ist. Diese Leitung, welche gleichermaßen von dem zu demodulierenden Signal beaufschlagt wird, hat eine Verzögerung, welche genau gleich der Zeit ist, die zur Erzeugung des angenäherten Hochfrequenzsignals erforderlich ist. Der Ausgang dieser Verzögerungsleitung wird auf den Eingang der unter 1.5 genannten Mischstufe gegeben;

3. Eine bekannte Filter- und- Demodulatorkette, deren Mittenfrequenz gleich der Differenz zwischen der Trägerfrequenz des zu demodulierenden Signals und derjenigen des Überlagerungsoszillators ist. Diese Kette bewirkt lediglich bei Vorhandensein von Rauschen eine Demodulation der Differenz zwischen dem wahren Modulationssignal und seiner Schätzung;

4. Eine Einrichtung zur Wiederherstellung des wahren Modulationssignals bei Vorhandensein von Rauschen, indem nach den notwendigen Korrekturen der Amplitude und der Zeit das Modulationssignal zu der unter 3. genannten Differenz hinzugefügt wird.

Das angenäherte Modulationssignal, das im folgenden auch als Hilfsmodulationssignal oder -spannung bezeichnet wird, wird erhalten:

Indem entweder in bekannter Weise das angenäherte Hochfrequenzsignal, d. h. das den modulierten Überlagerungsoszillator verlassende Signal, demoduliert wird, was eine Durchführung der Zeitkorrekturen vor dieser Demodulierung ermöglicht,

oder indem das angenäherte Modulationssignal abgezweigt wird, bevor es den Überlagerungsoszillator moduliert.

Im Hauptpatent 1 200 891 werden drei mögliche Ausführungsformen der Annäherungsschaltung beschrieben, welche alle vom inkohärenten Typ sind, d. h., daß bei diesen Ausführungsformen der Vergleich des Ansprechens der Resonanzkreise untereinander nur bezüglich ihrer Amplituden durchgeführt wird.

Im Zusatzpatent 1257 889 wird eine Ausführungsform der Annäherungsschaltung (oder genauer gesagt desjenigen Teiles dieser Schaltung, welcher »Kurzzeit-Spektralanalysator« genannt wird) beschrieben, wobei der Vergleich des Ansprechens der Resonanzkreise bezüglich der gegenseitigen Phasenbeziehungen durchgeführt wird. Diese Ausführungsform ist daher vom kohärenten Typ.

Bei dieser letzteren Ausführungsform wird das

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Ansprechen des Resonanzkreises, für welchen der fernde Schaltung aufweist: einen Oszillator mit verVergleich durchgeführt wird, als Bezugswert ge- änderlicher Frequenz, einen Frequenzwandler, desnommen. Das Ansprechen aller anderen Resonanz- sen einem Eingang das zu demodulierende, frequenzkreise wird mit diesem Wert verglichen. Sobald für modulierte Signal und dessen anderem Eingang das einen dieser Ansprechwerte in seiner Reihenfolge 5 den Oszillator mit veränderlicher Frequenz verlasdieser Vergleich durchgeführt ist, wird er an die sende Signal zugeführt ist, zwei Resonanzkreise mit Stelle des ersten Bezugswertes gesetzt. Phasen- verschiedenen, in der Frequenzbandbreite des den Schieberschaltungen bringen das Ansprechen zweier Frequenzwandler verlassenden, frequenzmodulicrtcn beliebiger benachbarter Resonanzkreise in Phase, Signals liegenden Resonanzfrequenzen,, welche parwenn das Erregersignal eine Frequenz besitzt, welche io allel mit dem Ausgang des Frequenzwandlers veran der gemeinsamen Grenze ihrer Frequenzbänder bunden sind, Einrichtungen zum Vergleichen der liegt. Wenn sich daher die anfänglich im Frequenz- Amplitude und zum Bilden eines Differenzsignals band eines bestimmten Resonanzkreises gelegene des Ansprechens der beiden Resonanzkreise, Einaugenblickliche Frequenz des modulierten Signals richtungen zur Synchrondemodulation dieses Diffeändert und in das Frequenzband des benachbarten 15 renzsignals durch das Ansprechsignal eines der Resonanzkreises eintritt, so wird die Umschaltung, Resonanzkreise sowie Einrichtungen zur Steuerung welche als Bezugsschwingung das Ansprechen dieses der Frequenzänderung des Oszillators mit veränderbenachbarten Resonanzkreises an die Stelle des An- licher Frequenz durch das demodulierte Differenzsprechens des ursprünglichen Resonanzkreises setzt, signal,
ohne Phasendiskontinuität durchgeführt. 20 Die Anzahl der Resonanzkreise ist bei der ersten

Der Vergleich zwischen dem Ansprechen der ver- Ausführungsform auf drei und bei der zweiten Aüs-

schiedenen Resonanzkreise und der Bezugsschwin- führungsform auf zwei verringert, obwohl die durch-

gung kann daher ständig nach Amplitude und Phase geführte Annäherung eine größere Anzahl von

durchgeführt werden, da die Phase der Bezugs- Quantelungen mit sich bringt, was das Arbeiten des

schwingung dauernd veränderlich ist, obwohl sie 25 Demodulators bei einem beliebig großen Modu-

durch das abschnittsweise Nebeneinanderstellen des lationsindex trotz der Beschränkung auf drei oder

Ansprechens von nacheinander gewählten Resonanz- auf zwei Resonanzkreise ermöglicht. Es wird daran

kreisen erhalten wird. erinnert, daß man unter dem Modulationsindex das

Die vorliegende Erfindung betrifft zwei Ausfüh- Verhältnis des maximalen Frequenzhubes des mo-

rungsformen des Kurzzeit-Spektralanalysators der 30 dulierten Signals zur maximalen Frequenz, des

Annäherungsschaltung. Diese beiden Ausführungs- Modulationssignals versteht.

formen sind beide vom kohärenten Typ. Die erste Bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß werden die betreffenden Resonanzkreise parallel mit die die Hilfsmodulationsspannung liefernde Schal- dem Ergebnis der Mischung des ankommenden Situng aufweist: einen Oszillator mit veränderlicher 35 gnals und des vom Überlagerungsoszillator ausFrequenz, einen Frequenzwandler, dessen einem gegebenen Signals beaufschlagt. Der kohärente Ver-Eingang das zu demodulierende, frequenzmodulierte gleich zwischen dem Ansprechen dieser Resonanz-Signal und dessen anderem Eingang das den Oszil- kreise, welche gegenseitig phasenverschoben sind, lator mit veränderlicher Frequenz verlassende Signal wie es im genannten Zusatzpatent ausgeführt ist, zugeführt ist, drei Resonanzkreise, und zwar einen 40 liefert das Signal, welches die Frequenz des Übermittleren und zwei äußere, deren Resonanzfrequen- lagerungsoszillators steuert. Amplitude und Vorzen in der Frequenzbandbreite des den Frequenz- zeichen dieses Signals sind derart, daß die aus der wandler verlassenden frequenzmodulierten Signals augenblicklichen Frequenz des Überlagerungsoszilabgestuft sind, deren Frequenzbandbreiten sich lators hervorgehende Veränderung die augenblicküberschneiden und welche parallel zum Ausgang des 45 liehe Frequenz des Signals, welches sich aus der Frequenzwandlers geschaltet sind, Einrichtungen Mischung des ankommenden Signals und des vom zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des Überlagerungsoszillator abgegebenen Signals ergibt, Ansprechens der äußeren Resonanzkreise mit dem ins Innere eines Frequenzbandes zurückbringt, wel-Ansprechen des mittleren Resonanzkreises, Einrich- ches im Gesamtfrequenzband der Reihe von Resotungen zum Verändern der Frequenz des Oszillators 50 nanzkreisen enthalten ist, derart, daß der beschriemit veränderlicher Frequenz, jedesmal, wenn das bene kohärente Vergleich weitergeführt werden Ansprechen eines äußeren Resonanzkreises eine kann.

größere Amplitude aufweist als diejenige des An- Bei der ersten Ausführungsform, bei der drei Resprechens des mittleren Resonanzkreises, um die sonanzkreise vorgesehen sind, wird das Ansprechen augenblickliche Frequenz des den Frequenzwandler 55 der äußeren Resonanzkreise in Amplitude und Phase verlassenden Signals in das Frequenzband des mitt- mit demjenigen des mittleren Resonanzkreises verleren Resonanzkreises zurückzubringen, Einrichtun- glichen, welcher als Bezugskreis gewählt wird. Die gen zum Zählen der Anzahl der Fälle, in welchen Ausdrücke »mittlerer Resonanzkreis« und »äußere die augenblickliche Frequenz des den Frequenz- Resonanzkreise« sollen dabei so verstanden werden, wandler verlassenden Signals das Frequenzband des 60 daß die Resonanzkreise in der Reihenfolge ihrer mittleren Resonanzkreises verläßt, Einrichtungen zur Resonanzfrequenzen angeordnet sind.
Bildung eines gequantelten Signals, dessen Amplitude Wenn die (phasenverschobene) Komponente des in jedem Zeitpunkt von der genannten Anzahl von Ansprechens eines der äußeren Resonanzkreise, Fällen abhängt, sowie Einrichtungen zum Glätten welche mit der Bezugsschwingung (dem Ansprechen dieses gequantelten Signals, um die Hilfsmodulations- 65 des mittleren Resonanzkreises) in Phase ist, die Amspannung zu erhalten. plitude dieser Schwingung übersteigt, erfährt der Über-

Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekenn- lagerungsoszillator eine Frequenzänderung, welche zeichnet, daß die die Hilfsmodulationsspannung lie- genau gleich der Bandbreite des mittleren Resonanz-

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kreises ist, und zwar mit solchem Vorzeichen, daß während die Rauschleistung (welche den Vergleich

das Ergebnis der Mischung des ankommenden Si- stört, aus welchem sich die Auswahl ergibt) offen-

gnals und des Signals des Überlagerungsoszillators . sichtlich unverändert bleibt.

die augenblickliche Frequenz im Frequenzband des Bei der ersten Ausführungsform des erfindungsmittleren Resonanzkreises wiederherstellt. 5 gemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators würde eine

Die Phasenverschiebung des Überlagerungsoszil- Schwierigkeit der gleichen Größenordnung in dem

lators wird daher jedesmal gesteuert, wenn die Ver- Fall auftreten, daß man sich auf die Ausführung

änderung der augenblicklichen Frequenz im einen der beschriebenen Funktionen beschränken würde,

oder anderen Sinne eine Wertstufe überschritten hat, d.h. das Ansprechen der äußeren Resonanzkreise

die gleich der Bandbreite des mittleren Resonanz- io mit demjenigen des als Bezugsgröße genommenen

kreises ist. . mittleren Resonanzkreises zu vergleichen, um die

Die aufeinanderfolgenden Frequenzverschiebungen Frequenzverschiebung des Überlagerungsoszillators des Überlagerungsoszillators spielen daher die auszulösen. Tatsächlich verstreicht ein bestimmtes gleiche Rolle wie die aufeinanderfolgenden gegen- Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, in dem der •seitigen Substitutionen des Ansprechens der Reso- 15 Vergleich des Ansprechens des einen äußeren Resonanzkreise, welche bei der im genannten Zusatz- nanzkreises die genannte Verschiebung der augenpatent beschriebenen Vorrichtung die Bezugs- blicklichen Frequenz des Überlagerungsoszillators schwingung bilden. steuert, und dem Zeitpunkt, in dem diese Verschie-

Die algebraische Summe dieser Frequenzverschie- bung tatsächlich durchgeführt wird,
bungen des Überlagerungsoszillators liefert daher die 20 Im allgemeinen Fall wird diese Steuerung ausgleiche Aussage wie die Ordnungszahl des in Reso- gelöst, da die augenblickliche Frequenz von dem nanz schwingenden Resonanzkreises. Sie bildet daher Frequenzband des mittleren Resonanzkreises zu die gequantelte Änderung des Modulationssignals, demjenigen eines der äußeren Resonanzkreise überweiche man zu erhalten wünscht. Diese Schätzung ist geht. Während der Ansprechzeit des Systems ist das beinahe eine konstante, aber die kontinuierliche as Ansprechen des mittleren Resonanzkreises offen-Komponente der Modulationssignale muß im allge- sichtlich geschwächt, sobald die augenblickliche Fre-. meinen nicht übertragen werden. quenz nicht mehr gleich seiner Resonanzfrequenz

Die erste Ausführungsform des Kurzzeit-Spektral- ist. Daraus folgt, daß während dieser Ansprechzeit

analysators gemäß der Erfindung bildet daher eine die Gefahr eines Fehlers vorhanden sein kann, wenn

Vereinfachung der im genannten Zusatzpatent be- 30 man das gedämpfte Ansprechen des mittleren Reso-

schriebenen Ausführungsform, da sie nur drei Reso- nanzkreises mit dem Ansprechen des anderen äuße-

nanzkreise aufweist. ren Resonanzkreises vergleicht. Ein solcher Fehler

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird wird vermieden, wenn man das Ansprechen der

der Vergleich zwischen der Bezugsschwingung und äußeren Resonanzkreise vergleicht,

dem Ansprechen der anderen Resonanzkreise ständig 35 Die erste Ausführungsform der Erfindung weist

durchgeführt. Es ist daher keine Kommutierung daher außer den Einrichtungen zum Vergleichen des

erforderlich. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da Ansprechens der äußeren Resonanzkreise mit dem-

bekanntlich die Kommutierung einer Hochfrequenz- jenigen des mittleren Resonanzkreises Einrichtungen

schwingung schwierig ist, wenn sie schnell ausgeführt zum gegenseitigen Vergleichen des Ansprechens der

werden soll. 40 beiden äußeren Resonanzkreise und Einrichtungen

Außerdem ermöglicht die Verringerung auf drei zur Verhinderung eines eventuellen Fehlers der geResonanzkreise um den Preis einer geringen Korn- nannten Art auf, durch welche das Ergebnis dieses plizierung der Vorrichtung die Ausschaltung eines letzteren Vergleichs verwertet wird,
anderen Nachteils, welcher mit der Art der Er- Solange das Ansprechen eines der äußeren Rezielung der Bezugsschwingung verbunden ist, wie sie 45 sonanzkreise überwiegt, ist es klar, daß der Verin dem mehrfach genannten Zusatzpatent beschrie- gleich des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise ben ist. eine Aussage darüber ergibt. Dieselbe ist verwertbar,

Da die Kommutierungen das zweckmäßigerweise um zu unterbinden, daß der Vergleich zwischen dem phasenverschobene Ansprechen der einen Resonanz- Ansprechen des mittleren Resonanzkreises und demkreise durch dasjenige anderer Resonanzkreise er- 50 jenigen des anderen äußeren Resonanzkreises fälschsetzen, um als Bezugsgröße das phasenverschobene licherweise zu Gunsten dieses letzteren durchgeführt Ansprechen des Resonanzkreises zu erhalten, dessen wird. Mit anderen Worten, wenn der Vergleich zwi-Frequenzband am wahrscheinlichsten die äugen- sehen dem Ansprechen des mittleren Resonanzblickliche Frequenz des modulierten Signals enthält, kreises und demjenigen eines der äußeren Resonanz-, bringt ein ideales Arbeiten der Annäherungsschaltung 55 kreise die Auswahl des Ansprechens dieses äußeren mit sich, daß die zwischen dem Augenblick der Resonanzkreises mit sich bringt, so wird eine Steue-Wahl eines neuen Resonanzkreises und dem Augen- rung der Frequenzverschiebung des Überlagerungsblick der Substitution, die diese Wahl mit sich bringt, Oszillators nur zugelassen, wenn sie durch den Ververstreichende Zeit vernachlässigbar ist. gleich des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise

Wenn dies nicht der Fall wäre, so würde die Am- 60 bestätigt ist.

plitude der Bezugsschwingung im allgemeinen weiter Die zweite Ausführungsform des erfindungs-

abnehmen, nachdem diese Auswahl stattgefunden gemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators stellt eine

hat. Es steigt daher die Gefahr, daß eine neuerliche, noch radikalere Vereinfachung des im genannten

fehlerhafte Auswahl in dem Zeitintervall stattfindet, Zusatzpatent beschriebenen Kurzzeit-Spektralanaly-

welches die Auswahl der tatsächlichen Ausführung 65 sators dar. Sie verwendet lediglich zwei Resonanz-

von der dadurch ausgelösten Substitution trennt, und kreise. Sie weist auf:

dieses findet wohlgemerkt in dem Maße statt, in dem einen Überlagerungsoszillator, welcher durch die

die Amplitude der Bezugsschwingung abnimmt, Komponente des Ansprechens eines der Resonanz-

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kreise frequenzmoduliert ist, die in Phase mit dem Ansprechen des anderen Resonanzkreises ist;

eine Mischstufe, welche einerseits von der vom Überlagerungsoszillator gelieferten Schwingung und andererseits von der ankommenden Schwingung beaufschlagt wird, wobei Vorzeichen und Amplitude der Modulation dieses Überlagerungsoszillators so gewählt sind, daß' die augenblickliche Frequenz des von der Mischstufe abgegebenen und parallel auf die beiden Resonanzkreise gegebenen Signals nachgeführt wird, so daß sie in der Umgebung der gemeinsamen Grenze ihrer Frequenzbänder bleibt.

Das Signal, welches den Überlagerungsoszillator moduliert, stellt das angenäherte Signal oder die Hilfsmodulationsspannung dar.

Der Aufbau dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators nähert sich daher demjenigen von Demodulatoren mit Frequenzgegenkopplung, wie sie in dem Artikel von L. H. EnIoε, »Decreasing the threshold in F. M. by feedback«, erschienen in der amerikanischen Zeitschrift »Proceedings of the I.R.E.«, Januar 1962, Bd. 50, Nr. 1, S. 18 bis 30, beschrieben sind.

Er unterscheidet sich darin, daß das Signal, welches den Überlagerungsoszillator moduliert, durch synchrone Demodülierung des Ansprechens eines Resonanzkreises in bezug auf einen anderen erhalten wird (und nicht durch die bekannte Demodülierung) und gleichermaßen durch die Abwesenheit eines Begrenzers. Die synchrone Demodülierung ergibt keine Linearität, welche mit derjenigen der bekannten Frequenzdemodulierung vergleichbar ist, da sie aber kohärent ist, ergibt sie einen besseren Schutz gegen das Rauschen.

Die schlechtere Linearität und die Abwesenheit der Unterdrückung der Amplitudenmodulation (da die erfindungsgemäße Vorrichtung keinen Begrenzer aufweist) sind zulässig, da das angenäherte Signal (und nicht das tatsächlich demodulierte Signal) bei deren Betrieb erhalten wird. Tatsächlich wird gemäß der . im Hauptpatent beschriebenen Erfindung diese Verzerrung aus dem Ergebnis der Demodulation beseitigt, sobald diese ausgeführt ist.

Im übrigen kann ein Demodulator mit Frequenzgegenkopplung, da er die Empfangsschwelle verbessert, als Annäherungsschaltung in dem den Gegenstand des Hauptpatents darstellenden Demodulator verwendet werden. Da er in diesem Fall die Rolle einer Annäherungsschaltung und nicht diejenige eines Demodulators spielt, kann diese Vorrichtung mit einer schwachen »Rückkopplungsschleifen-Verstärkung« verwirklicht werden, eine Bedingung, welche gleichzeitig einen guten Schutz gegen das Rauschen und eine starke Verzerrung gewährleistet, welche bei einer Annäherungsschaltung, jedoch nicht bei einem Demodulator zulässig ist.

Jedoch ist die zweite Ausführungsform der Erfindung gleichzeitig einfacher und wirkungsvoller sowohl als Annäherungsschaltung als auch als derartiger Demodulator mit Frequenzhub-Gegenkopplung. Darüber hinaus teilt sie mit diesem gewisse Mängel, und zwar Stabilitätsprobleme und Schwierigkeiten der Regelung. Schließlich arbeitet sie nicht so, wie es mit der im genannten Zusatzpatent beschriebenen Vorrichtung und mit der ersten AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung möglich ist.

Die vorstehenden Überlegungen spielen keine Rolle bei der Verzögerung des Ansprechens der Resonanzkreis in bezug auf ihre Erregung. Man hat tatsächlich angenommen, daß die Änderungen eines Ansprechens unmittelbar und treu diejenigen der augenblicklichen Frequenz wiedergeben. In Wirklichkeit ist das nicht so.

Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung bringt einfach mit sich, daß die Steuerung der Frequenzänderung des Überlagerungsoszillators, wenn der Vergleich des Ansprechens eines der äußeren Resonanzkreise mit demjenigen des mittleren Resonanzkreises zugunsten des äußeren Resonators ausschlägt, am Ende eines Zeitintervalls bewirkt wird, welches kürzer ist als die Abtastzeit des Frequenzbandes eines Resonanzkreises, was-zur Verbreiterung dieses Frequenzbandes in bezug auf den für den Schutz gegen das Rauschen günstigsten Wert führt.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Arbeitsschema oder Blockschaltschema des Demodulators für frequenzmodulierte Signale gemäß dem Hauptpatent,

F i g. 2 ein Arbeitsschema oder Blockschaltschema der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators,

F i g. 3 als Funktion der Frequenz des ankommenden Signals die Amplitude und die Phasenverschiebung des Ansprechens der in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Resonanzkreise sowie andere Größen, welche bei deren Betrieb auftreten,

F i g. 4 ein Arbeitsschema oder Blockschaltschema der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators und

F i g. 5 als Funktion der Frequenz des ankommenden Signals die Amplitude und die Phasenverschiebung des Ansprechens der in der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Resonanzkreise sowie andere Größen, welche bei deren Betrieb auftreten.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltschema eines Demodulators für frequenzmodulierte Signale nach dem Hauptpatent. Der Demodulator ist insgesamt mit 100 bezeichnet, und sein Eingang ist mit 101 bezeichnet. Der Eingang 101 des Demodulators ist parallel mit dem Eingang 31 einer Abschätzschaltung 30 und mit dem Eingang 21 einer Verzögerungsleitung 20 verbunden. · '

Die Abschätzschaltung 30 weist drei in Kette geschaltete Kreise auf, und zwar:

einen Kurzzeit-Spektralanalysator 33, für welchen das genannte Zusatzpätent eine neue Ausführungsform angibt,

ein Tiefpaßfilter 34 zum Glätten des Ausgangssignals der Schaltung 33 und
einen Frequenzmodulator 35.

Die beiden von der Schaltung 30 und von der Verzögerungsleitung 20 abgegebenen Signale werden jeweils auf zwei Eingänge einer Mischstufe 43 gegeben, welche einen Teil des allgemein mit 40 bezeichneten Demodulators bildet. Sodann wird das Ausgangssignal der Mischstufe 43 auf ein Bandpaßfilter 45 gegeben, dessen Bandbreite genau gleich der zweifachen Breite des Grundfrequenzbandes des Modulationssignals ist.

Am Ausgang des Filters 45 wird die Schwingung durch einen Diskriminator 46 bekannter Bauart de-

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moduliert. Das Ergebnis dieser Demodulation ist lediglich die Differenz zwischen dem Modulationssignal selbst und seiner von der Schaltung 33 gegebenen Annäherungs- oder»Hilfsmodulationsspannung«.

Um das Signal selbst zu erhalten, muß man zu dieser Differenz die Annäherung des Modulationssignals hinzufügen, welche durch Demodulation des angenäherten frequenzmodulierten Signals erhalten wird. Zu diesem Zweck wird an den Ausgangsklemmen der Schaltung 30 das modulierte angenäherte Signal abgenommen, im Filter 47 gefiltert und im Diskriminator 48 demoduliert. Das angenäherte Modulationssignal oder Hilfsmodulationsspannung wird sodann auf die Additionsschaltung 49 in dem gleichen Zeitpunkt gegeben, in dem das Signal den Diskriminator 46 verläßt.

Die Ausgangsklemmen 102 dieser Additionsschaltung 49 sind gleichermaßen die Ausgangsklemmen des Teiles 40 des Demodulators 100.

Fig. 2 zeigt das .Blockschaltschema der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators 33.

Das frequenzmodulierte Signal wird auf den Eingang 31 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33 gegeben. Dieser Eingang ist auch derjenige einer Mischstufe

300, deren anderer Eingang 3000 das Signal des frequenzmodulierten Überlagerungsoszillators 310 er-, hält. Es werde angenommen, daß die Ausgangsfrequenz der Mischstufe 300 gleich der Differenz zwischen der Frequenz des auf ihren Eingang 31 gegebenen Signals und derjenigen des auf ihren anderen Eingang 3000 gegebenen und vom Überlagerungsoszillator 310 abgegebenen Signals ist.

Das die Mischstufe 300 verlassende Signal wird parallel auf die Trennverstärker 311, 312, 313 gegeben, deren Ausgänge jeweils mit Resonanzkreisen

301, 302, 303 verbunden sind. Die Mittenfrequenzen dieser Resonanzkreise weisen in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahlen gleiche Abstände auf und sind in steigender Reihenfolge angeordnet. Die Bandbreite bei halber Leistung der Resonanzkreise 301, 302, 303 ist gleich dem Abstand der Mittenfrequenzen von zwei benachbarten Resonanzkreisen.

Der Resonanzkreis 301 ist parallel mit dem Eingang von Phasenschieberschaltungen 3001 und 3004 verbunden. Der Resonanzkreis 302 ist direkt mit dem Eingang des Trennverstärkers 3202 verbunden. Der Resonanzkreis 303 ist "parallel mit dem Eingang von Phasenschieberschaltungen 3003, 3005 verbunden.

Die Phasenverschiebungen der Schaltungen 3001 und 3003 sind gleich — π/2 bzw. +π/2 im Bogenmaß. Die Phasenverschiebung der Schaltungen 3004 und 3005 sind — q>₀ bzw. + φ₀. Der Winkel ψ₀ ist gleich arc tg2 (ungefähr 63° 30 Minuten).

Der Wert dieses Winkels ψ₀ läßt sich folgendermaßen nachweisen: R, L, C seien die jeweiligen Werte des Widerstands, der Induktanz und der Kapazität, welche in Parallelschaltung einen Resonanzkreis bilden. Die Admittanz Y des Resonanzkreises kann ausgedrückt werden durch

^J2nF₀L

F₀F

wobei / die imaginäre Einheit und F₀ gleich '/2^ V4c ist.

Wenn man Q = R/2 π F₀L setzt, sieht man, daß die von einem Resonanzkreis erzeugte Phasenver-

Schiebung bis auf das Vorzeichen gegeben ist durch: „F_o*-F*

In der Umgebung der Frequenz F₀, welche genau die Resonanzfrequenz eines Resonanzkreises ist, kann man grob angenähert setzen:

ig 99 ^i 2 Q

UL

F₀

wobei gesetzt wird AF == F₀-F.

Es wird nun auf F i g. 3, a) Bezug genommen, in welcher die Kurven 1, 2, 3 das jeweilige Ansprechen bezüglich der Amplitude der Resonanzkreise 301, 302, 303 in Fig. 2 darstellen. Man sieht, daß die Kurven 1 und 3 der Resonanzkreise 301 und 303 sich im Punkte schneiden, dessen Abszisse gleich derjenigen der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 302 ist. Man kann als »Bandbreite« dieses Resonanzkreises 2 die Breite BCI2=B definieren, welche durch die durch A gehende Horizontale erhalten wird, welche die Kurve 2 in den Punkten B und C schneidet, deren Abszissen jeweils gleich den Resonanzfrequenzen der Kurven 1 und 3 sind.

In den Punkten M und N überschneiden sich die Resonanzkreise 302, 303 mit Phasenverschiebungen φ_ν die sich errechnen:

B/2 2nF_a

= Q

2π F₀

Im Punkt A überschneiden sich die Resonanzkreise 301, 303 mit der Phasenverschiebung <p₀, welche sich errechnet:

2nF_a

und infolgedessen:

Wenn man gemäß den Ausführungen im genannten Zusatzpatent beispielsweise annimmt, daß die Resonanzkreise 301, 302, 303 Resonanzkreise mit einer Bandbreite von 3 db und einer Dämpfung gleich dem Abstand der Resonanzfrequenzen von zwei benachbarten Resonanzkreisen sind, so ändert sich die Phasenverschiebung bezüglich des Erregersignals in dem genannten Frequenzband von —π/4 bis π/4 im Bogenmaß.

In diesem Fall ist tg φ₁ = 1 und infolgedessen:

o ⁼ 2, woraus folgt φ₀ « 63° 30 Minuten.

Die Ausgänge der Phasenschieber 3001 bis 3005 sind jeweils mit den Eingängen von Trennverstärkern 3201 bis 3205 verbunden.

Die Ausgänge der Trennverstärker 3201, 3203 sind mit den Eingängen 3310 bzw. 3320 von Subtraktionsschaltungen 331, 332 verbunden.

Der Ausgang des Trennverstärkers 3202 ist parallel einerseits mit dem Eingang des Verstärkers 330 und andererseits mit zweiten Eingängen 3311 und 3321 von Substraktionsschaltungen 331, 332 verbunden.

Der Ausgang des Trennverstärkers 3204 ist parallel mit dem Eingang 3330 der Subtraktionsschaltung 333

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und mit dem gemeinsamen Eingang 3341 der Sub- bunden, welcher das Signal erhält, das seine Fre-

traktionsschaltung 334 und des Verstärkers 3334 ver- quenz steuert.

bunden. Der Ausgang des Trennverstärkers 3205 ist Nunmehr wird die Arbeitsweise dieser ersten Ausparallel mit dem Eingang3340 der Subtraktions- führungsform der Erfindung an Hand der Fig. 3 schaltung 334 und mit dem gemeinsamen Eingang 5 erläutert.

3331 der Subtraktionsschaltung 333 und des Ver- Die graphischen Darstellungen geben verschiedene

stärkers 3333 verbunden. interessierende Größen wieder, wobei die Arbeits-

Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 331 ist mit weise der Vorrichtung als Funktion der Frequenz

dem Signaleingang des Synchronmodulators 3301 . des parallel auf die drei Resonanzkreise 301, 302,

verbunden..Der Ausgang der Subtraktionsschaltung io 303 gegebenen Signals betrachtet wird (Fig. 2).

332 ist mit dem Signaleingang des Synchrondemodu- Die Kurven 1, 2, 3 in F i g. 3, a) stellen, wie be-

lators 3302 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers reits ausgeführt, jeweils das Ansprechen bezüglich

330 ist parallel mit den Trägereingängen der Syn- der Amplitude der Resonanzkreise 301, 302, 303

chrondemodulatoren 3301,3302 verbunden. Die Aus- dar.

gänge der Subtraktionsschaltungen 333, 334 sind mit 15 Die Kurven 4, 5, 6 der F i g. 3, b) stellen die

den Signaleingängen der Synchrondemodulatoren Phasenverschiebung zwischen dem Ansprechen der

3303, 3304 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker Resonanzkreise 301, 302, 303 dar, wenn dieses

3333, 3334 sind mit den Trägereingängen der Syn- durch die Schaltungen 3001, 3002, 3003 bezüglich

chrondemodulatoren 3303, 3304 verbunden. des ankommenden Signals phasenverschoben ist, und

Es wird daran erinnert, daß man unter einem 20 die Kurven 7, 8 der F i g. 3, b) stellen die Phasen-

Synchrondemodulator eine Anordnung mit zwei Ein- verschiebung zwischen dem Ansprechen der Reso-

gängen, einem Signaleingang und einem Trägerein- nanzkreise 301, 303 dar, wenn dieses durch die

gang sowie einem Ausgang versteht, wobei die an Schaltungen 3004, 3005 bezüglich des ankommen-

ihrem Ausgang vorhandene Spannung proportional den Signals phasenverschoben ist.

zu der Komponente des auf den Signaleingang ge- 25 Die Kurven 9, 10, 11, 12 der F i g. 3, c) stellen die

gebenen Signals ist, welche mit dem auf den Träger- am Ausgang der Synchrondemodulatoren 3301,3302,

eingang gegebenen Signal in Phase ist. 3303 bzw. 3304 erhaltene Spannung dar.

Die Ausgänge der Synchrondemodulatoren 3301, Es werde angenommen, daß anfänglich die Fre-

3302 sind mit Vorzeichendiskriminatoren 341 bzw. quenz des von der Mischstufe 300 abgegebenen

342 verbunden. Diese geben einen Impuls, beispiels- _3o Signals (d. h. der Differenz zwischen der Frequenz

weise mit positiver Polarität, ab, sobald das Vor- des auf den Eingang 31 des Kurzzeit-Spektralanaly-

zeichen der auf ihre Eingangsklemmen gegebenen sators 33 gegebenen ankommenden Signals und der-

Spannung positiv wird. jenigen des Uberlagerungsoszillators 310) innerhalb

Die Ausgänge der Vorzeichendiskriminatoren 341 des Frequenzbandes des mittleren Resonanzkreises und 342 sind jeweils parallel einerseits mit einem der 35 302 liegt. Außerdem werde angenommen, daß sich Eingänge von Und-Schaltungen 361, 362 und die Frequenz des auf den Eingang 31 gegebenen anandererseits mit den Eingängen von Verzögerungs- kommenden Signals ändert, beispielsweise derart anschaltungen 351, 352 verbunden. Die Ausgänge der steigt, daß die Frequenz des von der Mischstufe 300 Verzögerungsschaltungen 351, 352 sind jeweils mit abgegebenen Signals die gemeinsame Grenze der Fre-Wiedereinschalteingängen 3411, 3412 der Vor- 40 quenzbänder der Resonanzkreise 302 und 303 erzeichendiskriminatoren 341, 342 verbunden. Wenn reicht und überschreitet und daher in das Frequenzein Vorzeichendiskriminator einen Impuls abgegeben band des Resonanzkreises 303 gelangt. Darüber hinhat, muß nämlich, um ihn wieder funktionsfähig zu aus werde angenommen, daß die genannte Frequenzmachen, ein Impuls auf seinen Wiedereinschaltein- änderung genügend langsam ist, damit das Angang gegeben werden. 45 sprechen der verschiedenen Kreise auf ein stationäres

Die Ausgänge der Synchrondemodulatoren 3303, Signal zuverlässig ihr Ansprechen auf das aufgege-

3304 sind jeweils mit umgekehrten Verstärkern 3401, bene Signal darstellt.

3402 verbunden, welche jeweils die Amplituden- Infolgedessen vermindert sich die Amplitude des

begrenzer 3501, 3502 speisen. Diese letzteren sind vom Trennverstärker 3202 abgegebenen Signals, und

mit dem anderen Eingang der Und-Schaltungen 50 die Amplitude des vom Trennverstärker 3203 abge-

361, 362 verbunden. Die Ausgänge der Und-Schal- gebenen Signals wächst (Kurven 2 und 3). Anderer-

tungen 361, 362 sind mit Eingängen 3601, 3602 eines seits ist, wie aus den Kurven 5 und 6 ersichtlich, die

Hinauf- und Herabzählers 360 verbunden, welcher gegenseitige Phasenverschiebung der von diesen

beispielsweise ein Schrittzähler sein kann, der so viel Trennverstärkern 3202, 3203 abgegebenen Signale Stufen aufweist, wie die Schätzung Quantelungsstufen 55 Null bei der Frequenz, welche der gemeinsamen

umfaßt. 3601 ist der Herabzähleingang, während Grenze der Frequenzbänder der Resonanzkreise 302,

3602 der Zähleingang ist. 303 entspricht (Punkt D). Diese Phasenverschiebung

Der Hinauf- und Herabzähler 360 ist Stufe für ist etwa Null in der Umgebung dieser Frequenz. Stufe mit dem Überlagerungsdetektor 370 verbun- Die Subtraktionsschaltung 332 bewirkt die Subden, welcher eine Spannung proportional zum In- 60 traktion der aus den Trennverstärkern 3202, 3203 halt dieses Zählers, d. h. proportional zur Anzahl austretenden Signale. Diese Differenz wird im Synder auf seinen Hinaufzähleingang 3602 gegebenen chrondemodulator 3302 in bezug auf das vom Trennimpulse abzüglich der Anzahl der auf seinen Her- verstärker 3202 abgegebene Signal kohärent demoabzähleingang 3601 gegebenen Impulse abgibt. duliert. Das Ergebnis der Demodulation am Ausgang

Der Ausgang des Überlagerungsdetektors 370 ist 65 des Demodulators 3302 wird als Funktion der Fre-

einerseits mit den Ausgangsklemmen 36 des Kurz- quenz des von der Mischstufe 300 abgegebenen Si-

zeit-Spektralanalysators 33 und andererseits mit dem gnals durch die Kurve 10 dargestellt.

Eingang 3101 des Überlagerungsoszillators 310 ver- Diese Kurve zeigt, daß, wenn die augenblickliche

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Frequenz des Erregersignals die obere Grenze des Frequenzbandes des mittleren Resonanzkreises 302 (Punkt N) erreicht, die Spannung an den Ausgangsklemmen des Synchrondemodulators 3302 positiv wird. Der Vorzeichendiskriminator 342 gibt daher einen Impuls, beispielsweise mit positiver Polarität, ab, welcher parallel einerseits auf einen der Eingänge der Und-Schaltung 362 und andererseits auf die Verzögerungsschaltung 352 gegeben wird. Der Aus-

Arbeitsweise der Anordnung unter entsprechender . Anpassung unmittelbar aus der vorangehenden Beschreibung ableiten.

Es wird nunmehr die Erzeugung des vom Demodulator 3303 abgegebenen Signals beschrieben.

Es wurde gezeigt, daß, wenn die augenblickliche Frequenz vom Frequenzband des Resonanzkreises in das Frequenzband des Resonanzkreises 303 übergeht, der Vorzeichendiskriminator 342 einen

gang derselben ist mit dem Wiedereinschalteingang io Impuls mit positiver Polarität auf einen der Ein-2312 des Diskriminators 342 verbunden und dadurch gänge der Und-Schaltung 362 gibt, wird dieser auf Null zurückgesetzt. Im Synchrondemodulator 3303 wird das An-

Der genannte Impuls trifft die Und-Schaltung 362 sprechen des Resonanzkreises 301 mit demjenigen auf Durchgang geschaltet an, da das auf den zweiten " des Resonanzkreises 303 als Bezugswert verglichen. .Eingang dieser Und-Schaltung gegebene Signal eine 15 Wenn die augenblickliche Frequenz sich im Frepositive Polarität besitzt, weil es durch Inversion im quenzband dieses Resonanzkreises 303 befindet, gibt umgekehrten Verstärker oder Inversionsverstärker der Synchrondemodulator 3303 eine Spannung mit 3401 und Begrenzung im Amplitudenbegrenzer 3501 negativer Polarität (Kurveil) ab, deren Polarität, des vom Synchrondemodulator 3303 abgegebenen Si- durch den umgekehrten Verstärker 3401 umgekehrt gnals gewonnen wurde. Dieses letztere Signal wird 20 wurde. Sodann wird sie durch den Amplitudenbedurch die Kurve 11 in Fig. 3, c) dargestellt. Es be- grenzer3501 begrenzt. Der zweite Eingang der Und-Schaltung 362 wird daher von einer Spannung mit positiver Polarität erregt, welche infolgedessen diese Und-Schaltung auf Durchgang schaltet.

Wenn eine Rauschspitze im Resonanzkreis 301 auftritt, bevor das aus der Und-Schaltung 362 austretende Signal durch Vermittlung des Hinauf- und Herabzählers 360 und der Dekoderschaltung 370 die Veränderung der Frequenz des Überlagerungsoszilla-

Resonanz- 30 tors 310 hervorgerufen hat, kann der Vorzeichendiskriminator 341 in Aktion treten und einen Impuls mit positiver Polarität auf einen der Eingänge der Und-Schaltung 361 geben.

Da die augenblickliche Frequenz im Frequenz

sitzt negative Polarität bei der interessierenden Frequenz. Die Erzeugung dieses Signals wird im einzelnen weiter unten beschrieben.

Es ist daher die Sperrwirkung durch den Vergleich des Ansprcchens der zwei äußeren Resonanzkreise 301, 303 bezüglich des vom Vorzeichendis-' kriminator 342 abgegebenen Impulses ersichtlich, welcher über den Vergleich zwischen dem äußeren Resonanzkreis 303 und dem mittleren kreis 302 informiert.

Wie bereits ausgeführt, ist der Ausgang der Und-Schaltung 362 mit dem Hinaufzähleingang 3602 des
Hinauf- und Herabzählers 3601 verbunden. Der Inhalt des Zählers wird durch die Dekoderschaltung 35 band des Resonanzkreises 303 verblieben ist, ver-370 spannungstransformiert, und die erhaltene Span- gleicht der Synchrondemodulator 3304 das Ansprechen dieses Resonanzkreises 303 mit demjenigen des als Bezugswert genommenen Resonanzkreises 301. Daraus ergibt sich, daß der Synchrondemodu-40 lator 3304 eine Spannung mit positiver Polarität abgibt (Kurve 12). Das Ansprechen des Resonanzkreises 303 auf die augenblickliche Frequenz liegt auf einem höheren Wert als dasjenige des Resonanzkreises 302, während das Ansprechen des Resonanz-Frequenz des Signals, welches durch Mischung des 45 kreises 301 auf die Rauschspitze auf der gleichen ankommenden, auf den Eingang 31 der Mischstufe Höhe liegt.

300 gegebenen Signals und des vom Überlagerungs- Es ist daher möglich, daß das Ansprechen des

oszillator 310 abgegebenen und auf den Eingang 3000 Resonanzkreises 301, verglichen mit demjenigen des der gleichen Mischstufe 300 gegebenen Signals er- Bezugsresonanzkreises 302, eine Spannung mit posihalten wurde, wieder in das Frequenzband des mitt- 50 tiver Polarität ist, während das Ansprechen des Releren Resonanzkreises 302 zurückkommt. sonanzkreises 303, verglichen mit demjenigen des Außerdem wird der vom Vorzeichendiskriminator Bezugsresonanzkreises 301, gleichermaßen eineSpan-342 abgegebene Impuls in der Verzögerungsschal- nung mit positiver Polarität ist. tung 352 einer Verzögerung unterworfen, deren Wenn der Synchrondemodulator 3304 eine Span-Dauer größer ist als die Zeit, welche erforderlich ist, 55 nung mit positiver Polarität abgibt, gibt der umgedamit die Veränderung der augenblicklichen Fre- kehrte Verstärker 3402 eine Spannung mit negativer quenz des Erregersignals der Resonanzkreise 301, Polarität ab, welche nach Begrenzung durch den 302, 303 infolge der Frequenzänderung des Über- Amplitudenbegrenzer 3502 auf einen der Eingänge lagerungsoszillators 310 stattfindet, nachdem das An- der Und-Schaltung 361 gegeben wird. Diese bleibt sprechen der Resonanzkreise 302, 303 auf diese Ver- 60 daher gesperrt, änderung die Spannung an den Ausgangsklemmen Der vom Vorzeichendiskriminator 341 infolge der

nung wird einerseits auf den Ausgang 36 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33 und andererseits auf den Modulationseingang 3101 des frequenzmodulierten Überlagerungsoszillators 310 gegeben.

Diese Spannung erhöht sich daher um eine Stufe, und daher ergibt sich für den Überlagerungsoszillator 310 eine schnelle Änderung der augenblicklichen Frequenz, deren Vorzeichen so gewählt ist, daß die

des Synchrondemodulators 3302 auf einen negativen Wert zurückgebracht hat. Wenn dies nicht stattfindet, werden mehrere aufeinanderfolgende Zählimpulse durch den Hinauf- und Herabzähler 360 registriert. ' ■ . .

Wenn die augenblickliche Frequenz des ankommenden Signals abnimmt statt zunimmt, läßt sich die

Anwesenheit eines Rauschens abgegebene Impuls kann daher nicht auf den Hinauf- und Herabzähler 360 gegeben werden.

F i g. 4 zeigt in Form eines Blockschaltschemas die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spcktralanalysators 33'.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das an-

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kommende, auf den Eingang des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' gegebene Signal zuerst einer Frequenzänderung mittels der Mischstufe 300 .unterzogen, mit welcher an ihrem Eingang 3000 der frequenzmodulierte Überlagerungsoszillator 310 verbunden ist.

Es werde wie im Fall der F i g. 2 angenommen, daß die Frequenz des von der Mischstufe 300 abgegebenen Signals gleich der Differenz zwischen der Frequenz des auf deren Eingang 31 gegebenen Signals und der Frequenz des Überlagerungsoszillators 310 ist.

Das von der Mischstufe 300 abgegebene Signal wird parallel auf Trennverstärker 311 und 312 gegeben, welche jeweils mit Resonanzkreisen 301 und 302 verbunden sind.

Das Ansprechen dieser Resonanzkreise 301 und 302 wird zunächst durch die Schaltungen 3001, 3002 phasenverschoben, wobei die Schaltung 3001 eine Phasenverschiebung um einen Winkel Null (direkte Verbindung) und die Schaltung 3002 eine Phasenverschiebung um einen Winkel .-r/2 im Bogenmaß ergibt. Diese Signale werden sodann auf Trennverstärker 3201, 3202 gegeben.

Die Subtraktionsschaltung 3310 erhält auf ihren beiden Eingängen jeweils die von den Trennverstärkern 3201, 3202 abgegebenen Signale. Sie bildet daher beispielsweise die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal. Diese Differenz wird auf den Signaleingang des Demodulators 3311 gegeben, welcher außerdem an seinem Trägereingang das vom Trennverstärker 3202 abgegebene und vom Verstärker 3300 verstärkte Signal erhält.

Das den Synchrondemodulator 3311 verlassende Signal wird einerseits auf die Ausgangsklemmen 36 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' und andererseits auf den Modulationseingang 3101 des Uberlagerungsoszillators 310 gegeben.

Es ist festzustellen, daß der Kurzzeit-Spektralanalysator 33' einen frequenzmodulierten Überlagerungsoszillator 310 aufweist und daß das von diesem abgegebene Signal nicht gequantelt ist und infolgedessen nicht geglättet werden muß. Es tritt daher am Ausgang 3102 des Überlagerungsoszillators 310 ein durch die Hilfsmodulationsspannung frequenzmoduliertes Signal auf.

Der Kurzzeit-Spektralanalysator 33', betrachtet zwischen seinen Eintrittsklemmen 31 und den Austrittsklemmen 3102 des Uberlagerungsoszillators 310, führt daher die gleichen Funktionen aus wie die in Fi g. 1 dargestellte Abschätzschaltung 30. Er kann daher die Schaltung 30 ersetzen. Die Klemmen 36 werden in diesem Fall überflüssig.

Die Kurven in F i g. 5 stellen als Funktion der Frequenz verschiedene Größen bezüglich der an Hand von F i g. 4 beschriebenen zweiten Ausführungsform des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' dar. Die Kurven 13 und 14 in Fi g. 5, a) stellen die Amplituden der Resonanzkreise 301, 302 dar.

Die Kurven 15 und 16 in Fig. 5, b) stellen die Phasenverschiebung zwischen dem Erregersignal der Resonanzkreise 301, 302 und deren Ansprechen nach Phasenverschiebung durch die Schaltungen 3001, 3002 dar.

Die Kurve 17 stellt das Ergebnis der Demodulation im Demodulator 3311 dar.

Die Form der Kurve 17 ist analog der Form der Ansprechkurve eines Frequenzdiskriminalors. Bei einer zweckmäßigen Wahl des Vorzeichens der Veränderung der augenblicklichen Frequenz des Überlagerungsoszillators 310 weist die an Hand von F i g. 4 beschriebene Anordnung eine Frequenzhub-Gegenkopplung auf. Es tritt daher am Ausgang 36 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' ein Signal auf, welches annähernd proportional zu dem Signal ist, das das ankommende Signal moduliert. Dieses Signal stellt das gesuchte geschätzte Signal dar.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei welchem die zu demodulierende Schwingung einer Mehrzahl von Filtern zugeführt ist, deren Durchlaßbereiche nebeneinanderliegend das ganze Band erfassen, und denen Schaltungen nachgeschaltet sind, welche eine Gleichspannung erzeugen, wenn die Augenblicksfrequenz der Schwingung in dem Durchlaßbereich des zugeordneten Filters liegt, und deren Ausgangsspannungen im Sinn einer treppenförmigen Frequenzmodulationskennlinie zur Bildung einer Hilfsmodulationsspannung zusammengefaßt werden, die zur Frequenzmodulation eines Oszillators verwendet ist, dessen Mittenfrequenz entweder gleich der Mittenfrequenz der zu demodulierenden Schwingung ist oder gegen diese Mittenfrequenz um eine vorgegebene Zwischenfrequenz versetzt ist, und dessen Ausgang mit dem einen Eingang einer Mischstufe verbunden ist, deren anderem Eingang die zu demodulierende Schwingung über eine Verzögerungseinrichtung zugeführt ist, welche dieselbe Verzögerung aufweist wie der dazu parallele Kanal bis zum Ausgang des Oszillators, und bei welchem die von der Mischstufe gebildete Differenzfrequenz über ein schmalbandiges Filter, dessen Bandbreite wenigstens gleich der doppelten Bandbreite des Modulationssignals der zu demodulierenden frequenzmodulierten Schwingung ist, einer Schaltung zugeführt ist, an die außerdem die Hilfsmodulationsspannung oder die Ausgangsspannung des Oszillators angelegt ist, und an deren Ausgang das Demodulationsprodukt abgenommen ist, nach Patent 1 200 891, dadurch gekennzelehnet, daß die die Hilfsmodulationsspannung liefernde Schaltung aufweist: einen Oszillator (310) mit veränderlicher Frequenz, einen Frequenzwandler (300), dessen einem Eingang (31) das zu demodulierende, frequenzmodulierte Signal und dessen anderem Eingang das den Oszillator mit veränderlicher Frequenz verlassende Signal zugeführt ist, drei Resonanzkreise (301, 302, 303), und zwar einen mittleren und zwei äußere, deren Resonanzfrequenzen in der Frequenzbandbreite des den Frequenzwandler verlassenden frequenzmodulierten Signals abgestuft sind, deren Frequenzbandbreiten sich überschneiden und welche parallel zum Ausgang des Frequenzwandlers geschaltet sind, Einrichtungen (331, 332, 333, 334) zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise mit dem Ansprechen des mittleren Resonanzkreises, Einrichtungen zum Verändern der Frequenz des Oszillators (310) mit

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veränderlicher Frequenz, jedesmal, wenn das Ansprechen eines äußeren Resonanzkreises eine größere Amplitude aufweist als diejenige des Ansprechens des mittleren Resonanzkreises (302), um die augenblickliche Frequenz des den Frequenzwandler (300) verlassenden Signals in das Frequenzband des mittleren Resonanzkreises zurückzubringen, Einrichtungen (3601, 3602) zum Zählen der Anzahl der Fälle, in welchen die augenblickliche Frequenz des den Frequenzwandler verlassenden Signals das Frequenzband des mittleren Resonanzkreises verläßt, Einrichtungen (370) zur Bildung eines gequantelten Signals, dessen Amplitude in jedem Zeitpunkt von der genannten Anzahl von Fällen abhängt, sowie Einrichtungen zum Glätten dieses gequantelten Signals, um die Hilfsmodulationsspannung zu erhalten.

.

2. Demodulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (3301 bis 3304) zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise mit dem Ansprechen des mittleren Resonanzkreises, wobei die die Hilfsmodulationsspannung liefernde Schaltung Einrichtungen (333, 334) zum Vergleichen des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise untereinander und Einrichtungen zur Steuerung der Einrichtungen zur Veränderung der Frequenz des Oszillators mit veränderlicher Frequenz und der Einrichtungen zum Zählen der Anzahl von Fällen, in welchen die augenblickliche Frequenz des den Frequenzwandler verlassenden Signals das Frequenzband des mittleren Resonanzkreises verläßt, gleichzeitig durch das Ergebnis des Vergleiches des Ansprechens des mittleren Resonanzkreises und des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise und durch das Ergebnis des Vergleiches des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise untereinander, aufweist.

3. Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzkreise eine Frequenzbandbreite gleich dem Abstand ihrer Resonanzfrequenzen aufweisen und daß zu dem Zweck, das Ansprechen des mittleren Resonanzkreises und dasjenige der äußeren Resonanzkreise kohärent zu machen, ein Phasenschieber (3001) mit einer Verschiebung um —n/2 im Bogenmaß an einem ersten Ausgang eines äußeren Resonanzkreises und ein Phasenschieber (3003) mit einer Verschiebung um +π/2 im Bogenmaß an einem ersten Ausgang des anderen äußeren Resonanzkreises angeordnet ist, wobei kein Phasenschieber am Ausgang des mittleren Resonanzkreises angeordnet ist, und daß zu dem Zweck, das Ansprechen der äußeren Resonanzkreise kohärent zu machen, ein Phasenschieber (3004) mit einer Verschiebung um etwa —63° am zweiten Ausgang eines äußeren Resonanzkreises und ein Phasenschieber (3005) mit einer Verschiebung um etwa +63° am zweiten Ausgang des anderen äußeren Resonanzkreises angeordnet ist.

4. Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei welchem die zu demodulierende Schwingung einer Mehrzahl von Filtern zugeführt ist, deren Durchlaßbereiche nebeneinanderliegend das ganze Band erfassen, und denen Schaltungen nachgeschaltet sind, welche eine Gleichspannung erzeugen, wenn die Augenblicksfrequenz der Schwingung in dem Durchlaßbereich des zugeordneten Filters liegt, und deren Ausgangsspannungen im Sinn einer treppenförmigen Frequenzmodulationskennlinie zur Bildung einer Hilfsmodulationsspannung zusammengefaßt werden, die zur Frequenzmodulation eines Oszillators verwendet ist, dessen Mittenfrequenz entweder gleich der Mittenfrequenz der zu demodulierenden Schwingung ist oder gegen diese Mittenfrequenz um eine vorgegebene Zwischenfrequenz versetzt ist, und dessen Ausgang mit dem einen Eingang einer Mischstufe verbunden ist, deren anderem Eingang die zu demodulierende Schwingung über eine Verzögerungseinrichtung zugeführt ist, welche dieselbe Verzögerung aufweist, wie der dazu parallele Kanal bis zum Ausgang des Oszillators, und bei welchem die von der Mischstufe gebildete Differenzfrequenz über ein schmalbandiges Filter, dessen Bandbreite wenigstens gleich der doppelten Bandbreite des Modulationssignals der zu demodulierenden frequenzmodulierten Schwingung ist, einer Schaltung zugeführt ist, an die außerdem die Hilfsmodulationsspannung oder die Ausgangsspannung des Oszillators angelegt ist, und an deren Ausgang das Demodulationsprodukt abgenommen ist, nach Patent 1 200 891, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hilfsmodulationsspannung liefernde Schaltung aufweist: einen Oszillator (310) mit veränderlicher Frequenz, einen Frequenzwandler (300), dessen einem Eingang das zu demodulierende, frequenzmodulierte Signal und dessen anderem Eingang das den Oszillator mit veränderlicher Frequenz . verlassende Signal zugeführt ist, zwei Resonanzkreise (311, 312) mit verschiedenen, in der Frequenzbandbreite des den Frequenzwandler verlassenden, frequenzmodulierten Signals liegenden Resonanzfrequenzen, welche parallel mit dem Ausgang des Frequenzwandlers verbunden sind, Einrichtungen (3310) zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des Ansprechens dieser Resonanzkreise und zum Bilden eines Differenzsignals des Ansprechens der beiden Resonanzkreise, Einrichtungen (3311) zur Synchrondemodulation dieses Differenzsignals durch das Ansprechsignal eines der Resonanzkreise sowie Einrichtungen zur Steuerung der Frequenzänderung des Oszillators (310) mit veränderlicher Frequenz durch das demodulierte Differenzsignal. *

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen