DE1955469C3

DE1955469C3 - Frequenzdiskriminator

Info

Publication number: DE1955469C3
Application number: DE19691955469
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Glatzmaier; Juergen Dipl.-Ing. Rabbow
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-11-04
Filing date: 1969-11-04
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE1955469B2; DE1955469A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzdiskriminator. Frequenzdiskriminatoren sind in verschiedenen Varianten bekannt, z. B. als Ratiodetektor, Zweikreisflankendiskriminator u. a. Bei allen Frequenzdiskriminatoren wird die Frequenzmodulation der Eingangsschwingung in eine Amplitudenmodulation umgewandelt, die anschließend in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitsprinzip des Frequenzdiskriminators demoduliert und mit einem Tiefpaß geglättet wird.

Nachteilig an den bekannten Frequenzdiskriminatoren — besonders an Frequenzdiskriminatoren mit hoher Steilheit ihrer Kennlinie — sind z.B. die häufig unzureichende Stabilität ihrer Mittenfrequenz (Nullpunkt), der große Aufwand an Schaltungsanordnungen zum Wechsel der Mittenfrequenz ohne Beeinflussung der Kennlinie sowie die Notwendigkeit Induktivitäten zu verwenden oder nachzubilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzdiskriminator anzugeben, der die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist

Die Erfindung besteht bei einem Frequenzdiskriminator darin, daß zur Umwandlung der Frequenzmodulation in die Amplitudenmodulation ein N-Pfad-Filter mit solchen Netzwerken in den N Pfaden vorgesehen ist die — ausgehend von der Frequenz Null — einen ansteigenden Amplitudenverlauf aufweisen und die bei der Mittenfrequenz des N-Pfad-Filters einen Phasensprung erzeugen, und daß die so entstehende Amplitudenmodulation durch Mischung mit den nach Maßgabe des N-Pfad-Filters phasenverschobenen Eingangssignal demoduliert wird.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines N-Pfad-Filters. Ein Eingangssignal Ujt) wird den N Eingangsmodulatoren Mu bis Mse parallel zugeführt Anschließend durchlaufen die Signale die N gleichen Netzwerke F und die Ausgangsmodulatoren M\, bis Mn* Nach der Summierung über all«; Kanäle N ergibt sich das Ausgangssignal Ujt). Die Steuersignale der Modulatoren liefert ein Taktgeber TG mit der Taktfrequenz G)₀. Anordnungen dieser Art transformieren das Übertragungsverhalten der Netzwerke F bei Sinusmodulation in den Bereich um die Taktfrequenz ω₀ und z. B. bei Rechteckmodulation in den Bereich sowohl um ωο als auch gleichzeitig um deren Vielfache; sind die Netzwerke F z.B. Tiefpässe, so ergibt sich um ωο bzw. Vielfache von ωο das Übertragungsverhalten eines Bandpasses, sind die Netzwerke Fz. B. Hochpässe, so ergibt sich um ωο bzw. Vielfache von ω₀ das Übertragungsverhalten einer Bandsperre (vgl. beispielsweise Bell System Technical Journal, September 1960).

Vorzugsweise sind als die Netzwerke des erfindungsgemäßen Frequenzdiskriminators an sich bekannte gleiche Bandpässe vorgesehen, deren ansteigende Flanken den linearen Bereich bestimmen. Besonders günstige Eigenschaften (z. B. Linearität der Kennlinie) ergeben sich bei Wahl solcher Bandpässe in den N Pfaden, deren ansteigende Flanken erster Ordnung sind entsprechend einem Hochpaß erster Ordnung mit einem Frequenzgang //nach folgender Gleichung:

H =

PT

i+pT

= komplexe Frequenz,
= Zeitkonstante.

Solche Bandpässe erzeugen dann bei der Mittenfrequenz des N-Pfad-Filters einen Phasensprung um 180°, mit anderen Worten: es ergibt sich wegen der Bandpässe eine Phasenverschiebung von ±90°. In diesem Fall wird die Demodulation zweckmäßig dadurch durchgeführt, daß an den Ausgang des (,5 N-Pfad-Filters der eine Eingang eines Mischers angeschlossen ist, dessen anderem Eingang das frequenzmodulierte Eingangssignal des Frequenzdiskriminators über einen 90°-Phasenschieber zugeführt wird.

Fig.2 zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Frequenzdiskriminators nach der Erfindung. Das Eingangssignal U/l) gelangt einmal über einen Phasenschieber Ph zu einem Eingang eines Mischers Mi und gleichzeitig über ein N-Pfad-Filter NPF zum anderen Eingang des Mischers. Das N-Pfad-Filter enthält die obenerwähnten Netzwerke in den N Pfaden und wird von einem Taktgeber TG mit der Taktfrequenz ωο gesteuert

Gemäß der Erkenntnis, die einer Weiterbildung der Erfindung zugrunde liegt, sind dieser Mischer und der erwähnte Phasenschieber einsparbar, sofern die Funktionen dieser beiden Bausteine vom N-Pfad-Filter zusätzlich übernommen werden.

Eine dem N-Pfad-Filter folgende Mischung ist bereits in den Ausgangsmodulatoren des N-Pfad-Füters durchführbar, wenn die Steuersignale der Ausgangsmodulatoren mit dem Trägersignal multipliziert sind. Die mu'tiplikative Einfügung eines solchen Trägersignals in die Steuersignale der Ausgangsmodulatorer hat für das Ausgangssignal eines N-Pfad-Filters die gleiche Wirkung, als ob hinter einem N-Pfad-Filter bekannter Art eine zusätzliche Mischung gerade mit diesem Trägersignal durchgeführt worden wäre (vgL die deutsche Patentanmeldung vom 4. November 1969 entsprechend der DE-OS 19 55 468).

F i g. 3 zeigt das Schaltbild eines Frequenzdiskriminators nach der Erfindung, in dem die erforderliche Mischung in den Ausgangsmodulatoren des N-Pfad-Filters durchgeführt wird. Die Steuersignale aus dem Taktgeber TG werden in UND-Schaltungen mit dem durch den Phasenschieber Ph phasenverschoben«» Eingangssignal U/t) multipliziert und die Produkte den Ausgangsmodulatoren (M\ „ bis Mm) zugeführt

Die Möglichkeit, den Phasenschieber einzusparen, wird dadurch geschaffen, daß die Steuersignale der Ausgangsmodulatoren gegenüber denen der Eingangsmodulatoren nach Maßgabe des sonst notwendigen Phasenschiebers phasenverschoben sind (vgl. die deutsche Patentanmeldung vom 4. November 1969 entsprechend der DE-OS 19 55 467).

In vorteilhafter Weise kann bei einem N-Pfad-Filter eine Phasenverschiebung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen dadurch erzielt werden, daß die Steuersignale der Eingangsmodulatoren zusätzlich als Steuersignale der Ausgangsmodulatoren, die sich jedoch in einem anderen der N Kanäle als die Eingangsmodulatoren befinden, ausgenutzt werden. Im Beispielsfall eines Vier-Pfad-Filters (F i g. 4) steuert ein Steuersignal sowohl den Eingangsmodulator des einen Kanals und gleichzeitig den Ausgangsmodulator des benachbarten Kanals und erzeugt dadurch eine zusätzliche Phasenverschiebung von 90°.

Eine Phasenverschiebung wird bei einer weiteren Ausführungsform, auf die sich die F i g. 5 und 6 beziehen, durch Änderung des Tastverhältnisses der Steuersignale die Eingangs- und Ausgangsmodulatoren erzielt wie es zu einem anderen Zweck beim Gegenstand beispielsweise der älteren deutschen Patentanmeldung entsprechend der nicht vorveröffentlichten DE-OS 17 66 425 erfolgt Diese Änderung des Tastverhältnisses ist in F i g. 6 demonstriert, wo mit φ_ν die gewünschte Phasenverschiebung bezeichnet ist

Werden nun beispielsweise bei einem Drei-Pfad-Filter Steuersignale der Eingangsmodulatoren mit einem Tastverhältnis 1 :2 und Steuersignale der Ausgangsmodulatoren mit einem Tastverhältnis 1 :3 (siehe F i g. 6) verwendet und werden die Steuersignale der Ausgangsmodulatoren gegenüber denen der Eingangsmodulatoren um einen Kanal versetzt, so tritt auch in diesem Drei-Pfad-FÜter eine zusätzliche Phasenverschiebung um 90° auf.

F i g. 7 zeigt das Schaltbild eines Frequenzdiskriminators nach der Erfindung, in dem wiederum die erforderliche Mischung mittels UND-Schaltungen in den Ausgangsmodulatoren des N-Pfad-Filters durchgeführt wird. Die Steuersignale aus dem Taktgeber TG werden in den UND-Schaltungen mit dem Eingangssignal Ue φ multipliziert und die Produkte den Ausgangsmodulatoren M\„ bis M_n, zugeführt Die Phasenverschiebung, welche in den Anordnungen nach F i g. 2 und 3 mittels des Phasenschiebers Ph durchgeführt wird, übernimmt jetzt das N-Pfad-Filter selbst, in der Weise, daß die gewünschte Phasenverschiebung der Steuersignale für die Eingangs- und Ausgangsmodulatoren aus dem Taktgeber gewonnen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzdiskriminator, in dem die Frequenzmodulation eines frequenzmodulierten Eingangssignals in eine Amplitudenmodulation umgewandelt wird, die anschließend demoduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung der Frequenzmodulation in die Amplitudenmodulation ein N-Pfad-Filter mit solchen Netzwerken in den N Pfaden vorgesehen ist, die — ausgehend von der Frequenz Null — einen ansteigenden Amplitudenverlauf aufweisen und die bei der Mittenfrequenz des N-Pfad-Filters einen Phasensprung erzeugen, und daß die so entstehende Amplitudenmodulation durch Mischung mit dem nach Maßgabe des N-Pfad-Filters phasenverschobenen Eingangssignal demoduliert wird (F i g. 2).

2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasensprung 180° beträgt

3. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasensprung zwischen +90° und -90° erfolgt

4. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit dem Eingangssignal hinter dem N-Pfad-Filter durchgeführt wird.

5. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mischung mit dem Eingangssignal N Multiplizierer vorgesehen sind, die die Steuersignale der Ausgangsmodulatoren zusätzlich mit dem Eingangssignal des Frequenzdiskriminators multiplizieren.

6. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 3 und nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit dem um 90° phasenverschobenen Eingangssignal durchgeführt wird (z.B. F ig. 2,3).

7. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 3 und nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung um 90° durch eine Phasenverschiebung der Steuersignale der Ausgangsmodulatoren gegenüber denen der zugehörigen Eingangsmodulatoren durchgeführt wird.

8. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung durch zyklisches Vertauschen der Steuersignale der Ausgangsmodulatoren gegenüber denen der zugehörigen Eingangsmodulatoren gewonnen wird.

9. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Phasenverschiebung durch Änderung des Tastverhältnisses der Steuersignale der Eingangsmodulatoren erzeugt wird (z.B. F ig. 7).