DE1616757B1

DE1616757B1 - Schaltungsanordnung zur Begrenzung frequenzmodulierter Schwingungen vor dem Demodulator

Info

Publication number: DE1616757B1
Application number: DE19631616757
Authority: DE
Inventors: Alfred Schulz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1963-10-31
Filing date: 1963-10-31
Publication date: 1970-02-19
Also published as: NL6412468A; AT265366B; BE655142A; SE338073B; DK114914B; US3373366A

Description

1 616..75Z

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- ,... . Der Dipdenbegrenzer mit dem .Kondensator bildet anordnung zur Begrenzung frequenzmodulierter ·-bei kleinen Eingangsamplituden," die das Rauschen

Schwingungen vor dem Demodulator, bei der bei nicht stark übersteigen^ den dynamischen Begrenzer,

großen Amplituden eine Konstantbegrenzung erfolgt Die Konstantbegrenzerwirkung kann dadurch erzielt

und zur Begrenzung bei niedrigen Amplituden ein 5 werden, daß dem Vorspannungskondensator von

Diodenbegrenzer mit einem Vorspannungsglied ver- außen eine bei größerer Signalamplitude auftretende

wendet wird, dessen Spannung von der Signalampli- und dann konstant bleibende Spannung zugeführt

tude abhängig ist. wird. Die gewünschte Anpassung der Vorspannung

Eine bekannte Schaltungsanordnung dieser Art bei schnell abfallender Signalamplitude kann dadurch enthält einen Verhältnisdetektor, dem ein Konstant- io erreicht werden, daß die Entladezeitkonstante des begrenzer vorgeschaltet ist. Der Verhältnisdetektor , Begrenzergliedes, zwar merklich kleiner ist als die arbeitet dabei als dynamischer Begrenzer, dessenVor-ί Periode der tiefsten Modulationsfrequenz,· jedoch spannung durch Gleichrichtung der Signalamplitude wesentlich größer als die Periode der höchsten Moduerzielt wird, derart, daß die Begrenzerschwelle sich lationsfrequenz. Dadurch ergibt sich, daß die Vorder Signalamplitude anpaßt, so daß auch bei erheb- 15 spannung in einem kleinen Bruchteil einer Sekunde liehen Unterschieden der Signalamplitude eine gute einer etwaigen Signalverminderung folgen kann, wo-Störbefreiung erreicht wird. Für große Signale wird bei zwar eine Amplitudenbegrenzung bei tiefen Freder vorgeschalteteJKonstantbegrenzer, z. B. die letzte quenzen nicht mehr und auch bei mittleren Frequen-Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers, wirksam der- zen nur vermindert eintritt, aber bei hohen Frequenart, daß alle Signale, die eine bestimmte Schwelle 20 zen die Störbefreiungswirkung ständig aufrechterhalübersteigen, abgeschnitten werden, so daß sich wei- ten bleibt; jedenfalls die ein sehr störendes Zischen tere Signalsteigerungen nicht mehr auswirken. Hier- hoher Frequenz bewirkenden Amplitudenschwankun- t bei sind also mehrere Stufen erforderlich. gen werden sicher beseitigt. ■"-'■· '

Ein üblicher dynamischer Begrenzer soll zwar bei Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform erfolgt Änderungen der Signalamplitude einen entsprechen- 25 der Übergang zur Konstantbegrenzerwirkung selbstden anderen Begrenzerpegel erreichen, für Schwan- tätig dadurch, daß das_: Vorspannungsglied ein die kungen der Signalamplitude im Bereich der Nutz- Spannung stabilisierendes Element, z. B. einen Selenschwingungen soll er aber eine praktisch konstante Stabilisator oder eine Diode mit Schwellwert, ent-Begrenzerwirkung aufweisen. Die Entladezeitkon- hält. . ;
stante des die Vorspannung liefernden Kondensators 30 Die Erfindung wird, nachstehend an Hand der soll daher groß sein gegenüber der Periode der tief- Zeichnung beispielsweise näher erläutert, die in
sten·Modulationsfrequenzen. Daraus folgt aber in der F i g. 1 einen FM-Demodulator nach-der Erfindung Regel, daß sich der Kondensator bei plötzlichen zeigt; ......

Signaleihbfüchen nur verhältnismäßig langsam ent- .Fig. 2 und 3 stellen Abwandlungen der Dioden-

lädt, derart, daß ein längeres Übergangsintervall auf- 35 Begrenzerschaltung nach der Erfindung dar.

tritt, in dem die Diodenvorspannung zunächst noch Vom Ausgang eines Transistors 1 werden in der

sehr viel größer ist als die neue, kleinere Signal- Frequenz modulierte Zwischenfrequenzschwingungen

amplitude; infolgedessen wird das Signal praktisch über einen Widerstand 2 einem zum Eingangsband-

nicht begrenzt, und Störungen treten als Rauschen filter eines Verhältnisdetektors'" gehörenden Reso-

oder Zischen stark in Erscheinung. Es ist bekannt, 40 nanzkreis 3 zugeführt, dessen anderes Ende mit der

diesen Nachteil dadurch zu vermindern oder zu be- Speisequelle verbunden ist. Mit diesem Resonanz-

seitigen, daß dem: Kondensator, an dem die Vorspan- kreis 3 ist ein Sekundär-Resönanzkreis 4 gekoppelt,

nung auftritt, ein die Entladung fördernder Hilfs- dessen Enden mit der Kathode bzw. Anode von

strom dauernd zugeführt wird. Im normalen Be- Dioden 5 und 6 in Verbindung stehen, deren andere

grenzerbetrieb wird dieser Hilfsstrom durch die 45 Elektroden über einen .Belastungswiderstand 9 und

Gleichrichtung des Signals kompensiert, wobei die einen parallelhegenden Ausgleichskondensator 7 mit-

gegenüber den Modulationssignalen große Zeitkon- einander verbunden sind. Die Kathode der Diode 6

stante erhalten bleibt. Bei Wegfall eines Signals ist geerdet. Einer Anzapfung des Kreises 4 wird über

jedoch wird durch den zugeführten.Hilfsstrom,der, - · eine .mit der. Primär₇lnduktivität gekoppelte HilfsKondensator schneU entfaden, und zWar annähernd 50'sp^^^^ die Niederfrequenz entnommen. Die bis

zeitproportional und unabhängig von der vorhande- hierher beschriebene Schaltung ist von bekannter Art.

nen Kondensatorspannung; der Hilfsstrom kann Parallel zum Primärkreis 3 ist die Reihenschal-

außerdem eine Dämpfung des Rauschens bei fehlen- rung eines Kondensators 10 von z.B. 150OpF und

dem Nutzsignal bewirken. , . . . Ψψ?^τ Anordnung wirksam,. die, aus zwei Dioden 11

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs er- 55 und 12'besteht die mit ihrer'Anode bzw. Kathode

wähnten Art können in einem einzigen,. Z. B-. eine miteinander und mit dem Kondensator 10 verbunden

oder zwei Dioden enthaltenden Begrenzer ohne Be- sind. Die Kathode der Diode U liegt an Erde, und

einträchtigungrdes Demodulators die obenerwähnten zwischen die Anode.der Diode 12 und Erde ist die

Wirkungen erhalten werden, wenn gemäß der Er- Parallelschaltung eines Widerstandes 13 von z. B.

findung die Vorspannung des Diodenbegrenzers einer- 60 10 kOhm und eines Kondensators 14 von z.B.

seits derart gesteuert wird, daß bei einer plötzlichen 0,1 mF gelegt. Dieser Kondensator soll vorzugsweise

Verminderung der Signalamplitude die Spannung am. '· einen niedrigen Verlustwiders'tand aufweisen, ζ. Β.

Vorspannungsglied höchstens während eines ver- als Papier- oder Lackfolienkondensator ausgebildet

nachlässigbar kurzen Intervalls wesentlich größer als sein.

die Spitzenamplitude des (verkleinerten) Signals 65 Die Anordnung mit den Schaltelementen 10 bis 14

bleibt, und wenn sie andererseits derart gesteuert ist bei niedrigen Signalamplituden als Begrenzer mit

wird, daß der Diodenbegrenzer bei größeren Signalen durch die Gleichrichterwirkung der Begrenzerdioden '

wie ein Konstantbegrenzer wirkt. 11,12 erzeugter Vorspannung (am Kondensator 14) ■

wirksam. Wenn die Entladezeitkonstante des RC-Gliedes 13,14 etwa 1 Millisekunde beträgt, werden Amplitudenschwankungen mit einer Frequenz wesentlich unter 1000 Hz praktisch nicht beeinflußt, während Amplitudenschwankungen mit einer Fre- S quenz über 1000 Hz weitgehend beseitigt werden. Gerade solche Störungen wären aber besonders unangenehm, da sie sich als ein scharfes Zischen bemerkbar machen würden.

Eine negative Vorspannung für die Dioden 11,12 wird dadurch zugeführt, daß der Widerstand 13 über einen Vorwiderstand 17 mit dem Verhältnisdetektor-Belastungswiderstand 9, z. B. einem Mittelabgriff, verbunden ist. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Nutzschwingungen vom Ausgang des Verstärkerelements 1 nicht für die Vorspannungserzeugung der Dioden 11 und 12 herangezogen, also weniger belastet werden, so daß sich eine bessere Empfindlichkeit ergeben kann, ohne daß die Begrenzung von die Nutzschwingung übersteigenden Störschwingungen vermindert ist. die Spannung am RC-Glied 9, 7 steht ohnehin zur Verfügung. So wird ein Teil der Spannung am Widerstand 13 vom Verhältnisdetektor und ein anderer Teil durch eine gewisse Gleichrichterwirkung über die Dioden 11 und 12 erzeugt.

Dem Vorspannungsglied 13, 14 kann gemäß F i g. 2 außerdem in an sich bekannter Weise über einen Vorwiderstand 16 von einer positiven Spannungsquelle eine Vorspannung, z. B. in der Größen-Ordnung von einigen zehntein Volt, zugeführt werden. Dadurch sind die Dioden 11 und 12 bei kleinen Eingangssignalen geöffnet und bewirken eine starke Dämpfung, so daß das in diesem Amplitudenbereich auftretende Rauschen unterdrückt wird. Erst wenn die Signalamplitude den Rauschpegel merklich überschreitet, wird durch die Gleichrichterwirkung eine negative Spannung am Kondensator 14 entwickelt, und die normale Begrenzerwirkung tritt ein. Durch diesen Hilfsstrom wird bei plötzlichem Abfall des Signals eine beschleunigte Entladung des Kondensators 14 bewirkt.

Wenn das Vorspannungsglied 13,14 ein die Spannung stabilisierendes Element 18, z. B. einen Selen-Stabilisator oder eine Diode mit Schwellwert, etwa eine Zenerdiode, enthält, ergibt sich auch ohne die Verbindung über den Widerstand 17 zum Belastungsglied 9. 7 oberhalb eines Grenzwertes der Spannung die Wirkung eines Konstantbegrenzers; eine plötzliche Verminderung der Signalamplitude, bei der dieser Grenzwert nicht unterschritten wird, bleibt dann im Bereich der Wirksamkeit dieses Konstantbegrenzers, so daß die Signaländerung nicht hörbar wird.

Bekanntlich wirkt eine Diodenschaltung mit von der (mittleren) Signalamplitude abhängiger Vorspannung nur für diejenigen Amplitudenschwankungen als guter Begrenzer, deren Periode (vorzugsweise bei sinusförmiger Gestalt) merklich kleiner ist als die Entladezeitkonstante des Vorspannungsgliedes. Wenn das die Spannung stabilisierende Element 18 in F i g. 3 die Entladezeitkonstante des Diodenbegrenzers bestimmt, wird diese Frequenzgrenze von der Spannung abhängig in dem Maße, wie der Spannungsabfall in den Sperrintervallen der vorgeschalteten Diode (12) flacher oder steiler verläuft; bei sehr kleinen Signalen und demzufolge kleinen Spannungen ist der Widerstandswert des Elements 18 sehr groß, und demzufolge erstreckt sich die Begrenzerwirkung auch auf Amplitudenschwankungen niedrigerer Frequenz. Bei größeren Signalen und größeren Spannungen ist der Widerstandswert des Elements 18 kleiner, so daß die Begrenzerwirkung erst bei höheren Frequenzen auftritt. Dies ist jedoch völlig ausreichend, da so jedenfalls ein etwaiges Zischen bei Signaleinbrüchen beseitigt wird.

Bei noch größeren Signalen, bei denen die Spannung am Kondensator 14 dem durch das Element 18 stabilisierten Wert entspricht, erstreckt sich die Begrenzerwirkung bis zu den tiefsten Frequenzen, solange im Sperrintervall die Spannung am Kondensator 14 nicht wesentlich vom stabilisierten Wert abweicht.

Es ist möglich, statt zweier Dioden 11, 12 nur eine Diode zu verwenden und die andere durch einen Widerstand zu ersetzen. Dann tritt jedoch keine zweiseitige Begrenzung ein, so daß Störungen weniger unterdrückt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung frequenzmodulierter Schwingungen vor dem Demodulator, bei der bei großen Amplituden eine Konstantbegrenzung erfolgt und zur Begrenzung bei niedrigen Amplituden ein Diodenbegrenzer mit einem Vorspannungsglied verwendet wird, dessen Spannung von der Signalamplitude abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Diodenbegrenzers einerseits derart gesteuert wird, daß bei einer plötzlichen Verminderung der Signalamplitude die Spannung am Vorspannungsglied (13, 14) höchstens während eines vernachlässigbar kurzen Intervalls wesentlich größer als die Spitzenampütude des (verkleinerten) Signals bleibt, und daß sie andererseits derart gesteuert wird, daß der Diodenbegrenzer bei größeren Signalen als Konstantbegrenzer wirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante des Vorspannungsgliedes merklich kleiner ist als die Periode der tiefsten Modulationsfrequenz, jedoch wesentlich größer ist als die Periode der höchsten Modulationsfrequenz, bei Ton-Niederfrequenz z. B. 0,1 bis 0,3, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 ms beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Vorspannungsgliedes von der Vorspannung abhängig ist.

4. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung wenigstens zum Teil vom Belastungsglied des Verhältnisdetektors geliefert wird.

5. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungsglied ein die Spannung stabilisierendes Element (18), z. B. einen Selen-Stabilisator oder eine Diode mit Schwellwert, enthält (Fi g. 3).

6. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diodenbegrenzer bei fehlendem Signal in Durchlaßrichtung vorgespannt ist (Fig. 2).

COPV

Hierzu I Blatt Zeichnungen