DE1939067C2 - Schaltungsanordnung zur Kompensation der bei der Demodulation von frequenzumgetasteten binären Datenzeichen auftretenden Gleichspannungsstörkomponente - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Kompensation der bei der Demodulation von frequenzumgetasteten binären Datenzeichen auftretenden Gleichspannungsstörkomponente

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DE1939067C2 DE1939067*A DE1939067A DE1939067C2 DE 1939067 C2 DE1939067 C2 DE 1939067C2 DE 1939067 A DE1939067 A DE 1939067A DE 1939067 C2 DE1939067 C2 DE 1939067C2
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    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
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    • H04L27/142Compensating direct current components occurring during the demodulation and which are caused by mistuning

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Description

„„., j Danfihpreiches Der Aufwand für Gegenstand derErfindung ist eineSchaltungsanord- trägt etwa 90% des Kegeioereic nc . ^.^ ^^
nung zur Kompensation der bei der Demodulation die Anordnung ist sehr gering u wankunaen
von frequenzumgetasteten binären Datenzeichen in- große Stabilität gegenüber ^/"P^"^^^^^
folge einer Frequenzverstimmung auftretenden und Bauteilealterung, fcs nt'"Stärker verwende Gleichspannungsstörkomponente. 5 Schaltbaustufen, wie Operat-onsverstarker, verwenda
Bei der Übertragung von binären Datenzeichen werden. , ,. t^
(Fernschreibzeichen) mit Frequenzmodulation besteht Die Störspannung wirkt soion aui u w -
die Besonderheit, daß bei der Demodulation durch tionsschaltung, und es wird mem, wie uic: ίς·-
Frequenzfehler Verzerrungen auftreten. Unter Fre- schaltungen meistens der Fall ist, ^^ege's.Pd"""! = quenzfehler kann hierbei allgemein die Abweichung io erst nach dem Regelglied ;dbSe"0m.^;h ,^ech^i
der arithmetischen Mitte der empfangenen Träger- tung eignet sich nicht nur tür f 1^JV=" *■ 'V;'
frequenzen für den Trennstrom- und den Zeichen- stromtelegrafie mit Frequenzmodulation) sondern
stromzustand von der Mittenfrequenz des Diskrimi- auch für F6-Betrieb ^uoplexubertra^ng ""^-
nators verstanden werden. Die Frequenzfehler haben quenzmodulation). Die Schaltung laut sich mit Vt ι -
i il h dt wenden wo Dish^er aus mdngc
nators verstanden werden. Die Frequenzfehler haben quenzmodulation).
ihre Ursache meistens in Temperaturschwankungen, l5 teil auch dort anwenden, wo Dish^er aus mdngcin..-r
Alterung der verwendeten Bauteile und sonstige Be- TemperaturstabiiitiU die u Uemo£mau°n '37n~
einflussungen der frequenzbestimmenden Glieder. umgetasteter Daten von iioheren Frequenzen am e.ne
Tritt ein Frequenzfehler auf, so wird dies vom tiefere Frequenzlage verlegt wurde. Mit der ichaltung Demodulator als eine den binären Empfangsdaten können auch Temperaturabweichungen eines uisknüberlagerte Gleichspannung abgegeben, deren Größe ao minators kompensiert werben K».teM ^,
vom Abstand der empfangenen Frequenz von der Der Grundgedanke der Erfindung besteht dann, Eigenfrequenz des Demodulators abhängt. Bei einem daß als Kompensationsschaltung ein uinerenzversiar-Frequenzfehler bleibt die wechselspannungsmäßige ker verwendet wird, in dem die Kegelspannung .!US Form der Tastung innerhalb des linearen Teiles der der Differenz des unbegrenzten mit dem Degrenzten, Demodulationskennlinie erhalten. Eine Gleichspan- 25 demodulierten Signal erm.gt wird, in einem weiteien nungskomponente, die vom Frequenzfehler abhängig Differenzverstärker wiiJ dem demoaunenen signal ist, verschiebt jedoch als zusätzliche Spannung die die gewonnene Regehjv.nnung so zugesetzt, eau Ansprechschwelle der nachfolgenden Taststufe. Da durch S-ibtraktion der beiden Spannungen aer tredie demodulierten Signale einen annähernd trapez- quenzfehler kompensiert wird,
förmigen Verlauf haben, verursacht jede Abweichung 30 Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von vorder Signale von den richtigen Nulldurchgängen eine teilhaften Ausführungsbeispieien und Zeitdiagrammen, einseitige Verzerrung der binären Datenschritte. die in den Figuren dargestellt sind, aufgezeigt.
BekannteSchaltungsanordnungen(deutschePatent- Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild die neue Kompen-
schriften 1131260, 1218 494), die nach der De- sationsschaltung bei Fl-Betrieb;
modulation wirken, verändern diese Verzerrungen 35 Fig. 2 zeigt im Zeitdiagramm die Gewinnung der
entweder durch eine gleichstromfreie Kopplung vom Regelspannung zu F i g. 1;
Demodulator zur Taststufe oder durch eine Kompen- F i g. 3 zeigt im Blockschaltbild die neue Kompensation der auftretenden GleichsDannungskomponente sationsschaltung bei F6-Betrieb(Duoplexubertragung mit einer Regelspannung, die durch Gleichrichtung mit Frequenzmodulation);
und Siebung aus den Tastsignalen gewonnen wird. 40 F i g. 4 zeigt im Zeitdiagramm die Gewinnung der
Dabei bleibt jedoch die Schrittdauer nicht erhalten. Regelspannung zu F i g. 3;
Der Regelbereich der Schaltung entspricht ungefähr F i g. 5 zeigt die neue Schaltungsanordnung mit
dem Frequenzhub. Nach kurzzeitigen Unterbrechun- zusätzlicher Stabilisierung.
gen des Empfangssignals oder einem Kurzschluß des Am Eingang £ des Blockschaltbildes in Fig. 1
Empfangssignals sind die Schaltungen nicht mehr in 45 liegt die Diskriminatorausgangsspannung Ud an, die
der Lage, in den Regelbereich zurückzukehren. aus der Nachrichtenspannung Un und der Störgleich-
Aufgabe derErfindung ist es,eineSchaltungsanord- spannung Us zusammengesetzt ist. Am Ausgang A nung aufzuzeigen, die gegenüber den bekannten An- entsteht die Spannung Uv, die durch Begrenzen des Ordnungen verbesserte Eigenschaften bei der Korn- Ausgangssignals Un des ersten Differenzverstärkers pensation der auftretenden Gleichspannungsstörkom- 50 DVl entsteht. Die Spannung Uv wird in einer nachponente besitzt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, folgenden Abtaststufe in den Flanken versteuert, so daß das Gleichspannungssignal des Diskriminator daß die binären codierten Daten mit steilen Flanken an dem einen Eingang eines ersten Differenzverstär- ausgegeben werden. Mit Hilfe des zweiten Differenzkers und eines zweiten Differenzverstärkers anliegt, Verstärkers DF2 wird die Störgleichspannung Us vom daß dem ersten Differenzverstärker ein Begrenzer- 55 Diskriminatorausgangssigna! Ud abgespalten,
verstärker nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang das Die Differenzverstärker DKl und DVI sind als korrigierte Gleichspannungssignal entsteht, daß das Operationsverstärker ausgeführt, die im Handel erkorrigierte Gleichspannungssignal am anderen Ein- hältlich sind. Bei diesen Schaltungen liegen die beigang des zweiten Differenzverstärkers anliegt und den Spannungen in Phase und Amplitude zueinander daß der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 60 gleich. Einer der beiden Eingänge wird im Operaüber ein Zeitglied mit dem anderen Eingang des tionsverstärker negiert, so daß am Ausgang das Diffeersten Differenzverstärkers verbunden ist. renzsignal erscheint. In Fig. 1, 2 und 5 ist bei der
Die neue Schaltungsanordnung ist in der Lage, die Verwendung von Operationsverstärkern als Differenz-Dauerzustände zu erhalten und auszuregeln. Der verstärker derjenige Eingang, der das Signal negiert, Regelbereich der Schaltung beträgt ungefähr das 65 mit » — « bezeichnet. Zur richtigen Arbeitsweise der Zwanzigfache des Frequenzhubes. Innerhalb des Schaltung ist es dann erforderlich, daß die Ausgangs-Regelbereiches bleibt der Restfehler und die Verzer- spannung des Begrenzerverstärkers B1 zur Eingangsrung sehr klein. Der Fangbereich der Schaltung be- spannung um 180° in der Phase gedreht ist.
Die Spannung Us steuert gleichzeitig mit der Dis- mensignal wird dann wieder im zweiten Differenzkriminatorausgangsspannung Ud den Differenzver- verstärker DV 2 mit der Spannung Ud verglichen, stärker DVl an. Durch Subtraktion von Ud-Us er- Dabei ist zu beachten, daß die Spannungsamplitude gibt sich die Signalspannung Un am -Ausgang von von Uv gleich sein muß der von Ud, ebenso müssen DVl, die unabhängig von einer Frequenzverstini- 5 die beiden Spannungen gleichphasig wirken, da ein mung ist, d. h., der Gleichstrotnmittelwert der Span- Eingang im Differenzverstärker negiert wird. Am nung Un wird durch eine Frequenzverschiebung Ausgang des zweiten Differenzverstärkers DV 2 entinnerhalb des Regelbereiches der Schaltung nicht steht dann wieder die Regelsoannung Us, die der verschoben. Das Ausgangssignal Uv des Begrenzer- Störgleichspannung entspricht.
Verstärkers B1 liegt an einem Eingang des zweiten io F i g. 4 zeigt im Zeitdiagramm die Regelspan-Differenzverstärkers D V 2 an, und dem zweiten Ein- nungserzeugung. In Zeile 1 ist mit Ud die Diskriminagang wird das Diskriminatorausgangssignal Ud züge- torausgangsspannung bezeichnet. Durch einen Freführt. Als Differenzsignal am Ausgang des zweiten quenzfehler ist dabei die NullrLinie um den Gleich-Differenzverstärkers DV2 erscheint die Störgleich- spannungswert Us nach oben verschoben. Das Ausspannung Us. Zur Abstimmung der Regelzeit wird 15 gangssignal der Additionsschaltung A ist mit Uv beanschließend in einem Zeitglied G1, das im wesent- zeichnet. In Zeile 2 ist das Ausgangssignal des zweilichen als i?C-Glied aufgebaut ist, die Störgleichspan- ten Differenzverstärkers D V 2 eingezeichnet. Durch nung integriert. Das integrierte Signal liegt am ande- das nachgeschaltete Zeitglied G1 werden die Impulsren Eingang des ersten Differenzve.starkersDFl an. spitzen integriert, so daß eine konstante Gleichspan-
Die F i g. 2 zeigt im Zeitdiagramm die Erzeugung 20 nung Us entsteht, die der Störgleichspannung entder Regelspannung. Zeile 1 zeigt die Diskriminator- spricht und im Differenzverstärker DVl von der Disausgangsspannung Ud, die einen trapezförmigen Ver- kriminatorausgangsspannung subtrahiert wird,
lauf besitzt und deren Null-Linie um die Störgleich- Für die Schaltung in F i g. 3 ist es erforderlich, spannung Us durch einen Frequenzfehler verschoben daß in beiden Nachrichtenwegen vor der Additionsist. Der Spannungsverlauf Uv ergibt sich durch Ver- 25 schaltung keine Tiefpässe eingefügt sind. Die Tiefstärken und Begrenzen der Ausgangsspannung des passe zur Störimpulsbeseitigung werden erst nach der ersten Differenzverstärkers DVl. Diese beiden Span- Additionsschaltung in die beiden Nachrichtenwege nungen liegen an den beiden Eingängen des Differenz- Vl und V 2 eingeschaltet.
Verstärkers DV2. Das Differenzsignal ist in Zeile 2 Die Differenzverstärker sind, wie in Fig. 1, handargestellt. Das Zeitglied G1 regelt die austretenden 30 delsübliche Operationsverstärker mit einem negierten Spitzen aus, so daß eine konstante Gleichspannung Us Eingang. Für beide Schaltungen gilt, daß die Steuerentsteht, die der Störgleichspannung entspricht. Im signale an den Differenzverstärkern klein sind, damit ersten Differenzverstärker DVl wird diese von der eine gute Linearität und ein großer Regelbereich er-Diskriminatorausgangsspannung subtrahiert, so daß zielt wird. Für die Regelzeitkonstante und für die die durch den Frequenzfehler hervorgerufene Ver- 35 Stabilität der Schaltung ist das Zeitglied G1 wichtig, zerrung kompensiert wird. Die Zeitkonstante des Gliedes Gl soll viel größer
Die Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild bei F6-Be- sein als die Einschwingzeit eines einzelnen binären
trieb. Unter F6-Betrieb versteht man die gleichzeitige Schrittes der Nachricht, wobei hier immer die nied-
Übertragung von zwei voneinander unabhängigen rigste auftretende Übertragungsgeschwindigkeit zu-
binären codierten Nachrichten in einem einzigen 40 gründe gelegt wird.
Übertragungskanal, wobei jeweils eine von vier Um- Durch die Verwendung von Operationsverstärkern tastfrequenzen ausgesendet wird. Jede der vier Fre- als Differenzverstärker besitzt die Schaltung bereits quenzen kennzeichnet einen bestimmten Modula- eine gute Stabilität gegenüber Temperatur- und Bautionszustand der beiden Nachrichten. Auf der Emp- teileänderungen. Durch einen einfachen Zusatz bei fangsseite werden die beiden Nachrichten mit Hilfe 45 der neuen Schaltung ist es möglich, eine Anordnung einer Kanaltrennschaltung voneinander getrennt und mit sehr guter Stabilität hinsichtlich Temperaturstehen an verschiedenen Leitungen zur Verfügung. Schwankungen, Bauteilestreuungen, Gleichlauffehler
Das Blockschaltbild in F i g. 3 entspricht dem in und andere Einflüsse zu erreichen.
Fig. 1, nur ist beim ersteren die Spannung die In Fig. 5 ist das Blockschaltbild von Fig. 1 dar-Summe der begrenzten Spannungen Uv 1 und Uv 2. 50 gestellt. Die verbesserte Stabilität wird durch Einfü- UvI und Uv2 stellen die von der Störgleichspannung gen einer Gegenkopplung in den Regelkreis erreicht, befreiten binären Nachrichtensignale der Nachrichten Die Nachrichtenspannung Un setzt sich aus der Vl und V2 dar. Sowohl das Signal vor als auch nach eigentlichen Nachrichtenspannung und einer beidem Begrenzerverstärker B1 wird einer Kanaltrenn- spielsweise temperaturabhängigen Spannung Ut zuschaltung KT zugeführt. Nach dem Begrenzerverstär- 55 sammen. Durch eine Differenzbildung von Un und Uv ker B1 entsteht die eine Nachricht Vl, nach dem Be- ergibt sich die temperaturabhängige Spannung Ut. grenzerverstärker B 2, der der Kanaltrennschaltung Die Subtraktion wird über die beiden Widerstände nachgeschaltet ist, entsteht die andere Nachricht V 2. Rl und R 2 vorgenommen, an denen die beiden Bei der Addition der beiden Spannungen im Addi- Spannungen anliegen. Die Ausgangsspannung des tionsglied Λ werden die beiden Spannungen Uv 1 und 60 Begrenzerverstärkers B1 liegt zu seiner Eingangs-C/v2 mit einem bestimmten Verhältnis addiert und spannung gegenphasig. Die Widerstände müssen so zwar so, daß die Spannung UvI den halben Wert von bemessen sein, daß sich die gegenphasigen Tastsignale Uv 2 aufweist. Das Additionsglied besteht im einfach- in der Amplitude aufheben. Mit dem Zeitglied G2 sten Fall aus zwei Widerständen, denen die beiden wird die Spannung Ut integriert, wobei die Zeitkon-Spannungen phasen- und amplitudenrichtig zugeführt 65 stante des Zeitgliedes viel größer ist als die Einwerden. Durch diese Addition wird das Ausgangs- schwingzeit eines binären Datenschrittes. Die Spansignal des Diskriminators Ud nachgebildet, wobei es nung Ut steuert nun gleichzeitig mit der Nachrichtensich hier um das lineare F6-Signal handelt. Das Sum- spannung Uv den zweiten Differenzverstärker DV2.
Ut wirkt über den zweiten Differenzverstärker DF2, der für Ut bzw. Uv die Phase um 180" dreht, und über den ersten Differenzverstärker DV \ einer Änderung von Un entgegen. Der Widerstand R 3 dient zur Entkopplung des Ausganges des Begrenzerverstärker* ßl vom Ausgang des Zcitglicdes Cl. Nach dem Widerstand Ri wirkt die hochohmige Ausgangsspannung des Zeitgliedes Gl auf die mm ebenfalls hocholimige Ausgangsspannung de? Begrenzerverstärkers
ein. . , ίο

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Kompensation der bei der Demodulation von frcqucnzumgetastetcn binären Datenzeichen infolge einer Frequenzvcrstimmung auftretenden Gleichspannungsstörkinnponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichspannungssignal des Diskriminators an dem einen Hingang eines ersten DilTcrcnzvcrstärkcrs (DKI) und eines zweiten Differenzverstärkers (DV 2) anliegt, daß dem ersten Differcnzverstärker ein Begrenzerverstärker(R 1) nachgeschnltct ist, an dessen Ausgang das korrigierte Gleichspannungssignal entsteht, daß das korrigierte Gleichspanm1ngssign.1l am anderen Hingang des zweiten Differenzverstärkers (DVl) anliegt und daß der Ausgang des zweiten Differenzvcrsthrkers über ein Zeitglied (Cl) mit dem anderen Hingang des ersten Differenzverstärkers (DV 1) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Differenz Verstärkers (DFl) und der Aus gang des Bcgrcnzerverstärkcrs (ß 1) einem Diffc renzglicd zugeführt sind, daß der Ausgang de Differenzglicdes über ein weiteres Zcitglicd (C 2 an den Hingang des zweiten Differenzverstärker (DVl) geführt ist, an dem der Ausgang des Be grenzerverstärkcrs(/i I) über einen Entkopplungs widerstand (R 3) anliegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß das weitere Differenz glied aus zwei in Serie geschalteten Widerstände! (Rl, Rl) besteht, denen die beiden Spannungcr gegcnphasig und mit gleicher Amplitude zugefühii sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zcitglied ein ÄC-GIicd eingeschaltet ist, dessen Zeitkonstante viel größer ist als die EinschwingdaiKT eines übertragenen binären Schrittes bei der niedrigsten Übertragungsgeschwindigkeit.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Duonlexnadirichtenüberlragung in bekannter Weise nach dein Begrenzerverstärker (B 1) die eine Nachricht (I 1) entsteht, daß in bekannter Weise eine Kanal trcnnschaltung (KT) die andere Nachricht (I 'Z) abtrennt, daß die beiden Nachrichtensignale in einer Additionsschaltung (A) anliegen und ihü das Ausgangssignal der Additionsschalliing a<n entsprechenden Eingang des zweiten Difl'crcii.· Verstärkers (D V 2) anliegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE1939067*A 1969-07-31 1969-07-31 Schaltungsanordnung zur Kompensation der bei der Demodulation von frequenzumgetasteten binären Datenzeichen auftretenden Gleichspannungsstörkomponente Expired DE1939067C2 (de)

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