DE2005672C3 - Frequenzdemodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Weiterbildung eines Freqiicnzdemodulators nach Patent \9 19 545, der eine Schaltung zum linearen Umwandeln Jer Phasendifferenz /wischen der zur demodulierciiden Eingangsfrequenz und einer insbesondere der Miitenfrcquenz dieser Eingangsfrcqiienz entsprechenden Vergleichsfrequenz in eine Sägezahnspannung, eine anschließende Differenzierschaltung zum fortlaufenden Differenzieren dieser Sägezahnspannung sowie eine Schaltung zum Unterdrücken der beim Differenzieren entstehenden Spannungsspitzen umfaßt.

In dem Hauptpaient wurde als Schaltung zum Unterdrücken der Spannungsspitzen eine an sich bekannte Klipper-Schaltung zum Abschneiden der Spannungsspitzen oder eine in Abhängigkeit von den stellen Flanken der Sägezahnspannung gesteuerte elektronische Schaltung zum Ausblenden dieser Spannungsspitzen vorgeschlagen. Diese Maßnahmen zum Unterdrücken der beim Differenzieren entstehenden Spannungsäpitzen ist für verschiedene Zwecke nicht mehr ausreichend, da nach dem Vorschlag des Hdiiptpatcnts diese Störungen zwar mehr oder weniger gut eliminiert werden können, vom Prinzip her aber nach wie vor auch im Ausgangssignal enthalten sind, da das Eliminieren erst dann einsetzen kann, wenn die Spannuiigsspitzc selbst begonnen hat aufzutreten. Da außerdem während der Unterdrückungszeit die Nachricht unterbrochen ist, ist der Frequenzdemodulator nach dein Huuptpatcnt nur bedingt für Nachrichtenübertragungssysteme geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Frequenzdemodulator nach dem I lauptpatcnt so weiterzubilden und zu verbessern, daß in seinem Ausgangssignal keinerlei Störsignale mehr enthalten sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Frequenzdemodulator der eingangs erwähnten Art crfindungsgemiiß gelöst durch zwei parallclgeschaltctc Siigczahnumwandler- und Diffcrcnzicr-Zweige, denen jeweils die lüngangsfrequijii/ gleichphasig, du· VcrL'leiL-h'.frL-quenz jeilui-h ^..'!.Cji'iabi^ /in.'efiilin wird, sowie einen in Abhängigen von der iir-ln-soinL-iL· um ¹W phar.enversehobeiK'M Ver^leichsfrequen/. i'cstcuci ten Phascnberoichssch,liier, durch den wechselweise jeweils derjenige Zweit' J'¹ den Ausgang geschaltet ν ιπί. in welchem gerade der mittlere Abschni'.t der Sägezahnspannung differenziert wird.

Bei dem erfiiidungst-'cnuißen Frcquenzdcmoduliitur wird also jeweils nur die Aus«;ingsspannung desjenigen Zweiges an den eigentlichen Modulator.iusgang geschiiltet. der gerade denjenigen Abschnitt der .Sagezahnspannung differenziert, in welchem keine Unsteiigkeitsstelle vorhanden ist. !-s kann daher niemals ein durch die Differentiation einer Unstctigkuiisstelle der Sägezahnspannung auftretender Störimpnls am Ausgang des Modulators aufireten. Durch den Phasenbereichsschalter werden vielmehr stets nur immer diejenigen Ausgangsspannungen der beiden Zweige weitergeschaltet und lückenlos zu einem kontinuierlichen störungsfreien Ausgangssignal aneinandergereiht ausgegeben, die selbst keinerlei .Störungen in Form von Siörsp;tnnungssp\;/.en *'d. <'£!· einhalten. Durch die Überlappung der beiden nur im mittleren Abschnitt zur Bewertung herangezogenen Säge/ahnspannungsverlaufe können auch hochfrequenzmäßige Phascnscliwankungen der Eingangsfrequenzen (Phascn-)iiter) auftreten, ohne daß Beeinträchtigungen der Nachricht zu befürchten sind. Ein erfindungsgemäßer Demodulator eignet si.:h aus diesem Grunde besonders zur Verwendung bei Schmalband telegrafie-1 Jbert iMgu nj;ssy steinen, bei denen eine Nachrichteneinheit in Bruchteile;! einer Periode enthalten ist und es deshalb störend wäre, wenn auch nur ein kleiner Teil der Nachrichteneinheit im Demodulator durch Störimpulsc oder liiforinationslükken verzerrt würde.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Frequenzdemodulator;

F i g. 2 zeigt das zugehörige Impulsdiagramm.
Nach Fig. 1 wird dem Frequenzdemodulator, eier auch als Momentan-Differcnzfreqncnzmesser bezeichnet werden kann, einerseits von einem Frequenznormal od. dgl. die Vergleichsfrequenz Λ> und andererseits die zu demodulierende Eingangsfrequenz Λ zugeführt. Durch einen zwischengeschalteten Frcqucnzverdoppler 1 wird die doppelte Vergleichsfrequenz 2 A gebildet. Die doppelte Frequenz ist für den nachgeschalteten Phasenschieber 12 erforderlich. Über einen Frequenzteiler 2 werden aus 2 Λ die beiden gegenphasigen Frequenzen Λι und /02 gebildet, von denen die eine /bi dem einen Phasenmesser 3 und die andere A.> dem Phasenmesser 4 zugeführt wird. Diesen beiden Phasenmessern 3 und 4 wird gleichzeitig auch die Eingangsfrequenz Λ zugeführt. Die Phasenmesser 3 und 4 sind als bistabile Multivibratorcn ausgebildet, und jeder dieser Multivibrator,.·!! wird jeweils von der positiven Flanke der Frequenz Ai bzw. Aj eingeschaltet und von der positiven Flanke von Λ wieder ausgeschaltet. Dadurch entstehen am Ausgang dieser Phasenmesser 3 bzw. 4 die Rechteckschwingungen X\ bzw. Xl, und zwar mit einem Impulsverhälinis, das der Phase ψ 1 von Ai zu Λ bzw. φ 2 von A2 zu Λ entspricht. Die zeitlichen Zusammenhänge dieser Größen werden aus dem Impulsplan nach Fig. 2 deutlich. Durch die nachgesdialteten Tiefpässe 5 und 6 wird jeweils der Mittelwert

Φ 1 bzw. <[' 2 der It'.iijJs/'jgi· A' 1 bzw. Y 2 gebildet, der ein analoge*, M.ill fur die jevcciligi' Phase· darstellt. Die Tendenz der Phase ist die ^t.suchte Diffcrcn/frequen/. bzw. Modulations.!iislcnkun;; nämlich

Zur Eimittlung dieser Differcnzfrciiucn/größc ist jeweils die Differenzierschaltung 7 b/.w. 8 vorgesehen. Die Phascnir.esser 3 und 4 haben die liigcnseliafl, zwischen 0 und 2 :t jeweils lineal zu sein und Sägezahnspannungen 7ii erzeug·.·^ die sich im Abstand von 2 η jeweils periodisch wiederholen. Sofern die Unstetigkeitssiellcn der Sagezahnspnnnungcn unberücksichtigt bleiben, ergibt sich thcoicti.sch aus der Differentiation der Sagezahiispannungcii nach der Zeit direkt ein proportionales Maß für die momentane Differenzfrequenz. An den Spriingstellcn entstehen jedoch durch die Differentiation stets störende Impulsspitzen, die auch nicht dadurch beseitigt werden können, daß beispielsweise über Dcgrenzerdiodcii diese Stellen nicht voll bewertet weiden. Der Differeiuierkonderisator 9 bzw. 10 kann nämlich nicht in beliebig kurzer /eil entladen werden. Wahrend dieser Zeit ei folgt nicht nur eine Störung am Ausgang des Modulators, sondern es wird auch in gewissem Sinne der Infoimaiionsfluß unterbrochen, was vor allem bei Verwendung eines solchen Frequen/iiemodulators zur Demodulation von Schmalbandielegrafiesiprulen störend ist.

Durch die erlindungsgeniäße gegenphasige Ansteuerung der beiden Phasenmesser .3 und 4 v/inl erreicht, (!aß die Unstetigkeilen der Sägezalinspanniir,;*eii niemals zur gleichen Zeil aultreten. Ys braucht also nur noch dafür gesorgt werden, daß immer nur gerade derjenige Zweig mil dem Ausgang verbunden ist, dessen Störung mil Sicherheit abgeklungen bzw. gerade nicht vorhanden ist. Zu diesem Zweck ist noch der Phasenbereichsumschalter 11 vorgesehen, der eingangsseitig dutch die Frequenzen fm und /in angesteuert wird. Diese Frequenzen /Oi und in sind gegenüber den zugeordneten Frequenzen /in und fm durch ilen Phasenschieber 12 um einen vorbestimmten Betrag, vorzugsweise um 90°, phasenverschoben. Dadurch wird erreicht, daß /ut immer dann Null ist, wenn /b: die positive Flanke besitzt. Der Plur.eiibcrcicliNsdialler Ii bringt stets ilen Zustand von !■,ι ai'f t\cn Ausgang 13 b^w_ ;!<_■<> Zusfiiid von f · auf den Ausgang 14, der zum Zeitpunkt der positiven I lanke der Eingangsfrequenz Λ herrscht, die ebenfalls dem Phasen bereifhsschalter Il zugeführt wird. Wenn die positiven Flanken der Füngangsfrequcn/ Λ in den Bereich fm = 0 fallen, so gilt:

3.7

■>

⁵JL

Die kritische Stelle ψ ·■= 2 .τ --- 0 liegt in diesem Fall also im unteren Zweig mit dein Phasenmesser 4, der in dieser Zeit über den elektronischen Schalter 16, der gesteuert wird über den Ausgang 14 des Phasenbereichsschallers II, vom Ausgang 17 abgetrennt ist, während der obere Zweig mit dem Phasenmesser 3 über den elektronischen Schalter 15 auf den Ausgang 17 geschaltet ist. Wenn die positiven Flanken der Eing;ingsfrequenz A dagegen in den Hen-idi in; --■ 0 fallen, so wird analog der un'eie Zweig freigegeben und der obere Zweig gesperrt.

Die Differcnzicrschaltiingcn 7 bzw.8 bestehen je .-. (.ils aus einem Operationsverstäiker mit rückgeschalletem DiffercnziiTwidcistand und liegi enzerdioden. Dinch die Ucgrcn/.erdioilen wird nicht nur die Kennlinie nach oben bzw. unten beschränkt, sondern es wird auch cmc rasche F'ntladung des Dilicrenzierkondcnsaiors 9 bzw. 10 erreicht. Damit wird gewährleistet, daß auch bei höheren Differenzficqucnzen der F.ntladeiiiipuls abgeklungen ist, wenn der entsprechende Zweig auf den

j5 Ausgang 17 geschaltet wird. Der zusätzlich noch gestrichelt eingezeichnete parallelgeschaltete Kondensator mit dem ebenfalls gestrichelt vor dem Differenzierkondensator 9 bzw. 10 gezeichneten Widersland sorgt für eine zusätzliche Unterdrückung der Fingangsfrequenz.

Der Impulsplan nach Fig. 2 zeigt deutlich, wie die jeweils eingeschalteten Bereiche Λ 1 bzw. /1 2 uncinandergcreiht die kontinuierliche Ai!sr\ini::,spannung am Ausgang 17 ergeben, die der Diflerenzfrcquenz bzw.

4S Modulalionsfreqiicnz proportional ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 2 0

   672

   Patentanspruch:

   -Schaltung zur Demodulation einer frequcn/moduiierten elektrischen Schwingung, bei der die Verwendung eines an sich bekannten Phasenmessers zur Demodulation dadurch ermöglicht ist, daß die sügezahnförmige Ausgangsspannung des mit der zu deniodulierenden Schwingung und einer Bezugs schwingung gespeisten Phasenmessers einer Diffcrenzierschaltung zugeführt ist, die über eine nachgescbaltcte Schaltung /um Unterdrücken der beim Differenzieren entstehenden Spanmingsspitzen das Dcmodulationsprodukt liefert, nach Patent 19 !9 545, gekennzeichnet durch zwei par- ι s allelgeschaitcte Säge/ahnumwandler- und Differenzierzweige (3, 5, 9, 7; 4, 6, 10, 8), denen jeweils die Eingangsfrequenz (f\) gleichphasig, die Vergleiehsfrequenz (k) jedoch gegenphasig zugeführt wird, sowie einen in Abhängigkeit von der insbesondere ic um 90° phasenverschobenen Vcrgleichsfrequenz gesteuerten Phasenbercichsschalter (11), durch den wechselweise jeweils derjenige Zweig_# art den Ausgang (17) geschaltet wird, in welchem gerade eier mittlere Abschnitt der Sägezahnspannung differciV ziert wird.