DE2050706C3 - Circuit for demodulating frequency-modulated carrier waves - Google Patents

Circuit for demodulating frequency-modulated carrier waves

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DE2050706C3
DE2050706C3 DE19702050706 DE2050706A DE2050706C3 DE 2050706 C3 DE2050706 C3 DE 2050706C3 DE 19702050706 DE19702050706 DE 19702050706 DE 2050706 A DE2050706 A DE 2050706A DE 2050706 C3 DE2050706 C3 DE 2050706C3
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Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung zur Demodulation von frequenzmodulierten Trägerschwingungen, bei der die frequenzmodulierten Trägerschwingungen und die verzögerten frequenzmodulierten Trägerschwingungem einem Phasenvergleicher zugeführt sind, dem ein Mittelwertbildner nachgeschaltet ist.The invention relates to a circuit for demodulating frequency-modulated carrier waves, where the frequency-modulated carrier waves and the delayed frequency-modulated Carrier oscillations are fed to a phase comparator, which is followed by an averaging unit.

Ein Empfänger für den Empfang von frequenzmodulierten Signalen, beispielsweise der Empfänger eines Wechselstromtelegrafiesystems, das mit frequenzmodulierten Trägerschwingungen arbeitet, besteht im wesentlichen aus den vier Baugruppen: Begrenzer, Diskriminator, Gleichrichter und Tiefpaß.A receiver for receiving frequency-modulated signals, for example the receiver of a An alternating current telegraph system that works with frequency-modulated carrier waves essentially consists from the four assemblies: limiter, discriminator, rectifier and low-pass filter.

Die überwiegend angewendeten Demodulationsprinzipien verwenden bei einer Umtastung zwischen zwei Frequenzen, wie dies beispielsweise bei einem Wechselstromtelegrafiesystem der Fall ist, im Diskriminator zwei Schwingkreise, die im Gegentakt auf einer Zweiweggleichrichter arbeiten. Die Schwingkreise und der Tiefpaß enthalten Spulen, die als Folge der dabei im niederfrequenten Bereich liegenden Betriebsfrequenzer großs geometrische Abmessungen, hohes Gewicht und hohe Herstellungskosten aufweisen. Es sind bereits Schaltungen bekannt, die eine Erstellung von spulenlosen Empfängern erlauben.The predominantly applied demodulation principles use when keying between two Frequencies such as that used in an AC telegraphy system is the case, two resonant circuits in the discriminator, which work in push-pull on a full-wave rectifier. The oscillating circles and the low-pass filter contain coils which, as a result of the im Operating frequencies lying in the low-frequency range have large geometric dimensions, heavy weight and have high manufacturing costs. There are already circuits known that a creation of coilless Allow recipients.

Aus der US-PS 28 35 802 ist eine weitere Schaltung ίο zur Demodulation von frequenzmodulierten Trägerschwingungen bekannt Bei dieser Schaltung werden mit Hilfe von linearen Phasennetzwerken gegenüber den frequenzmodulierten Trägerschwingungen verzögerte frequenzmodulierte Trägerschwingungen erzeugt DieFrom US-PS 28 35 802 is another circuit ίο for demodulating frequency-modulated carrier waves known In this circuit are with the help of linear phase networks compared to the frequency-modulated carrier waves delayed frequency-modulated carrier waves generated by the

beiden Trägerschwingungen werden in ihrer Amplitude begrenzt und anschließend einem Phasenvergleicher zugeführt Dem Phasenvergleicher ist ein Tiefpaß nachgeschaltet an dessen Ausgang eine demodulierte Schwingung abgegeben wird. Diese bekannte Schaltungboth carrier waves are limited in their amplitude and then a phase comparator The phase comparator is followed by a low-pass filter, a demodulated one at its output Vibration is emitted. This known circuit

enthält jedoch ebenfalls Spulen und Kondensatoren und sie eignet sich daher nicht für den Aufbau aus integrierten Schaltkreisen. Außerdem müssen bei einer Umstellung der Schaltung auf andere Frequenzen der Trägerschwingungen die linearen Phasennetzwerke undhowever, it also contains coils and capacitors and is therefore not suitable for building out integrated circuits. In addition, if the circuit is switched to other frequencies, the Carrier waves the linear phase networks and

der Tiefpaß jeweils neu abgestimmt werden.the low-pass filter must be retuned each time.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Demodulation von frequenzmodulierten Trägerschwingungen aufzuzeigen, die die Anwendung von digitalen Bausteinen erlaubt und gegenüber denThe object of the invention is to provide a circuit arrangement for demodulating frequency-modulated To show carrier vibrations that allow the use of digital modules and compared to the

bekannten Schaltungen verbesserte Eigenschaften besitzt known circuits has improved properties

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Verzögerung ein Schieberegister verwendet ist das in Abhängigkeit von der Anzahl seiner Stufen und derThe object is achieved in that a shift register is used for the delay Depending on the number of its levels and the

Periodendauer der steuernden Taktimpulse eine entsprechend verzögerte und mit den Taktimpulsen modulierte Schwingung abgibt derart daß die Anzahl der in der Zeiteinheit am Ausgang des Phasenvergleichers abgegeDenen Impulse ein Maß für die Momentan-Period duration of the controlling clock pulses a correspondingly delayed and with the clock pulses modulated oscillation emits such that the number of times in the unit of time at the output of the phase comparator given impulses a measure for the momentary

frequenz der frequenzmodulierten Trägerschwingung darstelltrepresents the frequency of the frequency-modulated carrier wave

Die neue Schaltung benutzt das Prinzip des Polaritätskorrelators. Darunter wird ein modifizierter Autokorrelator verstanden, der nur die Nulldurchgänge der Trägerschwingungen, nicht aber deren Amplitude auswertet Ein solcher Korrelator wird als digital arbeitendes System realisiert Als Bausteine werden dabei ein Begrenzerverstärker, Schieberegister und Gatteranordnungen verwendet. Als einziger frequenz-The new circuit uses the principle of the polarity correlator. Underneath is a modified one Autocorrelator understood that only the zero crossings of the carrier oscillations, but not their amplitude evaluates Such a correlator is implemented as a digitally working system a limiter amplifier, shift register and gate arrangements are used. As the only frequency

jo bestimmender Bestandteil des Demodulators tritt hier ein Taktoszillator auf. Die Genauigkeit des Demodulators hängt ausschließlich von der Frequenzkonstanz des Oszillators ab. Bei der Digitalisierung des Polaritätskorrelators als Demodulator kann aus praktischen Gründen der Demodulationstiefpaß durch aktive RC- Filter ebenfalls auf einfache Weise in spulenfreier Technik realisiert werden. Grundsätzlich kann jedoch auch der Demodulationstiefpaß durch eine digitale Schaltung ersetzt werden. Dies erfolgt mit Hilfe von digitalen Zählstufen. So entscheidet beispielsweise eine Anordnung von Zählern bei einem Wechselstromtelegrafieempfänger zwischen den beiden Signalzuständen (Zeichenstromzustand bzw. Trennstromzustand).A clock oscillator occurs here as a determining component of the demodulator. The accuracy of the demodulator depends exclusively on the frequency constancy of the oscillator. When the polarity correlator is digitized as a demodulator, the demodulation low-pass filter can also be implemented in a simple manner using coil-free technology using active RC filters for practical reasons. In principle, however, the demodulation low-pass filter can also be replaced by a digital circuit. This is done with the help of digital counting levels. For example, an arrangement of counters in an AC telegraphy receiver decides between the two signal states (character stream state and separating current state).

Der digitale Demodulator ergibt bei Verwendung von integrierten Digitalbausteinen, die im Handel kostengünstig erhältlich sind, eine wesentliche Verringerung des Volumens und des Gewichts. Der Demodulator besitzt eine sehr große Genauigkeit. Bei einer VielzahlThe digital demodulator results in the use of integrated digital components, which are inexpensive in the trade obtain a substantial reduction in volume and weight. The demodulator has a very high level of accuracy. With a large number

Mg-Empfangskanälen, wie dies beispielsweise bei einem Tdegraßesystem mit Frequenzmultiplex der Fall ist, das 24 Kanäle besitzt, wird lediglich ein gemeinsamer Oszillator benötigt Durch Wahl der Stufenzahl der Schieberegister werden die jeweiligen Diskriminatoren jjj dje dem jeweiligen Kanal zugeordnete Frequenzla-•e eingestelltMg -Empfangskanälen, as for example in a Tdegraßesystem frequency division of the case has the 24 channels, only one common oscillator is needed By selecting the number of stages of the shift register, the respective discriminators jjj DJE the respective channel associated Frequenzla- • e set

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von figuren erläutert, in denen das Prinzip des Autokorrelators, des Polaritätskorrelators und vorteilhafte Ausführungsbeispjtle dargestellt sind.Details of the invention are explained with reference to figures in which the principle of the autocorrelator, the polarity correlator and advantageous exemplary embodiments are shown.

F i g. 1 zeigt das Prinzip des Autokorrelators;F i g. 1 shows the principle of the autocorrelator;

F i g. 2 zeigt die Autokorrelationsfunktion;F i g. 2 shows the autocorrelation function;

Fig.3 zeigt d?e Diskriminatorfunktion eines Polaritätskorrelators; Fig. 3 shows the discriminator function of a polarity correlator;

ρ ig. 4 zeigt im Blockschaltbild einen digitalen Demodulator;ρ ig. 4 shows a digital one in the block diagram Demodulator;

F i g. 5 zeigt ein Zeitdiagramm zu Fig. 4;F i g. 5 shows a timing diagram for FIG. 4;

Fig.6 zeigt einen digitalen Demodulator mit Zweiweggleichrichtung;Fig.6 shows a digital demodulator with Full wave rectification;

F i g. 7 zeigt ein Zeitdiagramm zu F i g. 6; undF i g. 7 shows a timing diagram for FIG. 6; and

Fig.8 zeigt einen besonders vorteilhaften Aufbau eines digitalen Demodulators.8 shows a particularly advantageous structure of a digital demodulator.

An Hand der F i g. 1 wird das Prinzip des Autokorrelators erläutert. Am Eingang E liegt die Zeitfunktion χ (t). Nach dem Verzögerungsglied V, das eine Verzögerungszeit τ besitzt, entsteht die Funktion χ (t—τ). Uie verzögerte und die unverzögerte Zeitfunktion werden einem Multiplikator P zugeführt. Die Ausgangsfunktion des Multiplikators χ (t) ■ x(t—^)\\egt tn einem Mittelwertbildner M an. Am Ausgang A des Mittelwertbildners, der eine Mittlungszeit T besitzt, entsteht die Autokorrelationsfunktion R (τ)-. On the basis of FIG. 1 the principle of the autocorrelator is explained. The time function χ (t) is at input E. After the delay element V, which has a delay time τ, the function χ (t-τ) arises. Uie delayed and undelayed time functions are fed to a multiplier P. The output function of the multiplier χ (t) ■ x (t - ^) \\ egt tn an averaging M to. The autocorrelation function R (τ) - arises at the output A of the averaging unit, which has an averaging time T.

Für die Autokorrelaticnsfunktion ergibt sich dann:The following then results for the autocorrelation function:

T1,T 1 ,

R (τ) = —j sin (f.fc ι + fi) sin [><, (f — r) + ti] dt R (τ) = —j sin (f.fc ι + fi) sin [><, (f - r) + ti] dt

Iq JIq J

= — COS OJ0T = R (τ, OJ0) . = - COS OJ 0 T = R (τ, OJ 0 ).

R(t) ist eine gerade Funktion in τ, unabhängig von der Phase β und periodisch mit To. Bei dieser Betrachtungsweise ist ωό als fest und r als variabel angesehen. R (t) is an even function in τ, independent of the phase β and periodic with To. With this approach, ωό is seen as fixed and r as variable.

Da in das Argument der Cosinusfunktion aber das Produkt ωοτ, d. h. die Größen ωο und τ symmetrisch eingehen, kann man genauso τ=το als fest und ωο=ω als variabel ansehen:However, since the product ωοτ, i.e. the quantities ωο and τ symmetrically enters into the argument of the cosine function, τ = το can be seen as fixed and ωο = ω as variable:

·>. T0 f =·>. T 0 f =

COS Γ., οιCOS Γ., Οι

R(r)R (r)

X (t)- X(I-T)UlX (t) - X (I-T) Ul

Die mathematische Definition der Autokorrelationsfunktion R (τ) umfaßt noch einen Grenzübergang mit T-* oo. Die Mittlungszeit T, die ein technisch realisierbares System aufweist, muß aber endlich bleiben, will man zu endlicher Zeit den Wert der Korrelationsfunktion zur Verfügung haben. Ist die Eingangsfunktion χ (t) periodisch mit der Zeitdauer To, so ist auch die Autokorrelationsfunktion periodisch mit Ta, so daß sich ergibt:The mathematical definition of the autocorrelation function R (τ) also includes a limit crossing with T- * oo. However, the averaging time T, which a technically feasible system has, must remain finite if one wants to have the value of the correlation function available at a finite time. If the input function χ (t) is periodic with the duration To, then the autocorrelation function is also periodic with Ta, so that we get:

ToTo

R (r) = -L f X (0 · X (t - t) dt = R(T+T0). 'o J R ( r ) = -L f X (0 · X (t - t) dt = R (T + T 0 ). 'O J

Das Integral und damit die Mittelwertbildung sind jetzt nur über eine Periode zu erstrecken.The integral and thus the averaging are now only to be extended over one period.

Nachfolgend wird gezeigt, daß sich ein Autokorrelator als Frequenzdemodulator verwenden läßt. Dabei wird die Zeitfunktion x(t) als harmonische Funktion angenommen:It is shown below that an autocorrelator can be used as a frequency demodulator. The time function x (t) is assumed to be a harmonic function:

χ (t) = sin (ο*, ι f- ß), χ (t) = sin (ο *, ι f- ß),

2 Zl2 Zl

T0 T 0

0 ^ (i < 2 .τ .0 ^ (i <2 .τ.

Dies ist eine gerade Funktion in ω, die mit ro periodisch ist. Die Fig.2 zeigt den Verlauf der Funktion R (ω, to). Greift man etwa den Verlauf der Autokorrelationsfunktion zwischen zwei Extrema heraus (on, α» in Fi g. 2), so entspricht dieser für den Frequenzbereich ωι Ξω<&)2 mit der Mittenfrequenz ωο genau der statischen Kennlinie eines Diskriminators für frequenzmodulierte Trägerschwingungen. Es besteht somit die Möglichkeit, mit Hilfe eines Autokorrelators mit einem fest eingestellten Verzögerungsparameter το für eine bandbegrenzte, frequenzmodulierte Trägerschwingung einen vollständigen Diskriminator zu bilden, da nach dem Mittelwertbildner, der beispielsweise durch einen Tiefpaß realisiert wird, das gleichspannungsförmige Datensignal entstehtThis is an even function in ω that is periodic with ro. 2 shows the course of the function R (ω, to). If one takes the course of the autocorrelation function between two extremes (on, α »in Fig. 2), this corresponds exactly to the static characteristic of a discriminator for frequency-modulated carrier oscillations for the frequency range ωι Ξω <&) 2 with the center frequency ωο. There is thus the possibility of using an autocorrelator with a fixed delay parameter το to form a complete discriminator for a band-limited, frequency-modulated carrier oscillation, since the data signal in the form of DC voltage is created after the averaging, which is implemented, for example, by a low-pass filter

Durchläuft das Eingangssignal x(t), im Falle der Wechselstromtelegrafie eine b i.dbegrenzte, frequenzmodulierte Trägerschwingung, einen symmetrischen Amplitudenbegrenzer, dann erhält ein nachfolgender Autokorrelator im wesentlichen eine Zeitfunktion, die rechteckförmig verläuft Die Information über das Basisbandsignal steckt ausschließlich in den Abständen der Nulldurchgänge des rechteckförmigen Signals. Da die frequenzmodulierte Trägerschwingung begrenzt wurde, ist dies die vollständige Information. Ein Autokorrelator, der mit vorgeschaltetem Begrenzer versehen ist, heißt ein Polaritätskorrelator. Da jetzt die Amplitude der begrenzten Trägerschwingung keine Rolle mehr spielt, können das Verzögerungsglied und der Multiplikator wesentlich einfacher aufgebaut werden als beim eigentlichen Autokorrelator. Lediglich der Mittelwertbildner, d.h. der Tiefpaß, behält seine Funktion und damit seinen Aufbau bei.If the input signal x (t) runs through a symmetrical amplitude limiter, in the case of alternating current telegraphy, a b id limited, frequency-modulated carrier oscillation, then a subsequent autocorrelator essentially receives a time function that is rectangular.The information about the baseband signal is only contained in the intervals between the zero crossings of the square wave signal. Since the frequency-modulated carrier wave was limited, this is the complete information. An autocorrelator that is provided with an upstream limiter is called a polarity correlator. Since the amplitude of the limited carrier oscillation no longer plays a role, the delay element and the multiplier can be constructed much more simply than with the actual autocorrelator. Only the averaging device, ie the low-pass filter, retains its function and thus its structure.

Um zu einer binären Digitalverarbeitung deiIn order to convert the binary digital processing

frequenzmodulierten Trägerschwingung zu gelangento arrive frequency-modulated carrier oscillation

wird diese Trägerschwingung einem Begrenzerverstärthis carrier oscillation is amplified by a limiter

ker beaufschlagt, der an seinem Ausgang bei jedenker acted upon, at his exit with everyone

Nulldurchgang der Trägerschwingung von der logiZero crossing of the carrier oscillation from the logi

sehen »1« in die logische »0« umschlägt und umgekehrtseeing "1" changes to the logical "0" and vice versa

Die Polaritätskorrelationsfunktion einer periodischeiThe polarity correlation function of a periodic i

Trägerschwingung der Grundfrequenz / verläuft iiCarrier oscillation of the fundamental frequency / runs ii

Abhängigkeit von dieser Frequenz stückweise geradli nig und periodisch mit der Frequenz — wenn to diiDependence on this frequency piece by piece rectilinearly and periodically with the frequency - if to dii

festvorgegebene Verzögerungszeit des Korrelator islfixed delay time of the correlator isl

Jedes dieser Geradenstücke ist ails statische Diskriminatorkennlinie wählbar. Da die GiEradenstücke nur einen endlichen Frequenzbereich überdecken, kann nun eine bandbegrenzte frequenzmodulierte Trägerschwingung eindeutig in eine entsprechende: amplitudenmodulierte Schwingung umgewandelt werden.Each of these straight lines is a static discriminator characteristic selectable. Since the GiEraden pieces only cover a finite frequency range, a band-limited frequency-modulated carrier oscillation clearly into a corresponding one: amplitude-modulated Vibration can be converted.

In F i g. 3 ist die n-te Periode der Diskriminatorfunktion R (f, to) dargestellt Aus der F i g. 3 ergeben sich die nachfolgenden Zusammenhänge zwischen der Mittenfrequenz A bzw. der möglichen Bandbreite B der modulierten Trägerschwingung einerseits und Verzögerungszeit το bzw. Peridennumme«· η andererseits:In Fig. 3 the n-th period of the discriminator function R (f, to) is shown from FIG. 3 there are the following relationships between the center frequency A or the possible bandwidth B of the modulated carrier oscillation on the one hand and the delay time το or period number «· η on the other hand:

2η - 1 12η - 1 1

/ο' fo / ο ' fo

2 T0 2 T 0

lo

η 1,2,4.η 1,2,4.

Dabei wurde zwischen der steigenden und der fallenden Kennlinie kein Unterschied gemacht, da dieser für die Anwendung unerheblich ist Je nach der relativenNo distinction was made between the rising and falling characteristic because this for the application is insignificant Depending on the relative

Bandbreite -7- der frequenzmodulierten Trägerschwin-Bandwidth -7- of the frequency-modulated carrier wave-

JOJO

gung ergibt sich die ganze ZahlThe result is the whole number

\ Jo JoJ\ Jo JoJ

Damit ist nach Maßgabe der Mittenfrequenz A die einzustellende Verzögerungszeit ro festgelegt. Als Beispiel seien die Verhältnisse bei einem binären frequenzmodulierten Wechselstromtelegrafiekanal für 1200 Bd mit der Mittenfrequenz A= 1900 Hz und dem Modulationsindex 0,4 betrachtet Die Hubfrequenz beträgt 240 Hz; bei der schwachen Modulation erhält man für die Bandbreite 5» 4240 Hz. Es ergibt sich auf Grund der oben angeführten Zusammenhänge:The delay time ro to be set is thus determined in accordance with the center frequency A. As an example, consider the relationships in a binary frequency-modulated alternating current telegraphy channel for 1200 Bd with the center frequency A = 1900 Hz and the modulation index 0.4 . The stroke frequency is 240 Hz; with the weak modulation, the bandwidth 5 »4240 Hz is obtained. Based on the above-mentioned relationships, this results in:

ToTo

960
1900
960
1900

= 0.505 < -^-= 0.505 <- ^ -

Daraus ergibt sich:This results in:

Nach der Mittelwertbildung am Tiefpaß entsteht am Ausgang die Diskriminatorfunktion R (f, to). Die Diskriminatorfunktion stellt das Basisbandsignal, das der Momentanfrequenz der Trägerschwingung proportional ist dar. Beim Polaritätskorrelator wird das Verzögerungsglied und der Multiplikator durch ein digitales Schieberegister SR mit einem Taktgenerator TG und durch ein digitales Koinzidenzglied KG, beispielsweise ein UND-Gatter, ersetzt Die Verzögerungszeit ergibt sich zu:After averaging at the low-pass filter, the discriminator function R (f, to) arises at the output. The discriminator function represents the baseband signal, which is proportional to the instantaneous frequency of the carrier oscillation. In the polarity correlator, the delay element and the multiplier are replaced by a digital shift register SR with a clock generator TG and by a digital coincidence element KG, for example an AND gate to:

TO=Jt- ft;*=l,2,3,4....TO = Jt- ft; * = l, 2,3,4 ....

Mit k ist die Stufenzahl des Schieberegisters und mit to die Taktperiode bezeichnetThe number of stages of the shift register is denoted by k and the clock period by to

In Fig.5 sind die Signalverläufe für drei stationär angebotene Frequenzen dargestellt Die Zeile 1 zeigt die vom Taktgenerator TlG abgegebenen Taktimpulse mit der Taktperiode ft. Es wird eine MittenfrequenzIn Figure 5, the waveforms for three are stationary offered frequencies shown. Line 1 shows the clock pulses emitted by the clock generator TlG with the clock period ft. It becomes a center frequency

eine oberhalb der Mittenfrequenz liegende Frequenza frequency above the center frequency

25 Λ = Ί5·7Ο" 25 Λ = Ί5 · 7 Ο "

und eine unterhalb der Mittenfrequenz liegende Frequenzand a frequency below the center frequency

h - w\ h - w \

30.30th

3535

4545

T0 = T-j = 395T 0 = T-j = 395

"* Ja B = 1267Hz."* Yes B = 1267Hz.

Die Fig.4 zeigt ein Blockschaltbild eines digitalen Demodulators nach dem Prinzip des Polaritätskorrelators. In einem Zweitdiagramm in Fig.5 sind die Signalverläufe an den Ausgängen der einzelnen Stufen dargestellt4 shows a block diagram of a digital Demodulator based on the principle of the polarity correlator. In a second diagram in FIG Signal curves shown at the outputs of the individual stages

Am Eingang fliegt die frequenzmodulierte TrSgerschwingung s(t) an. Am Ausgang des Begrenzers B entsteht das rechteckförmige Signal x(t). Der Ausgang des Begrenzers Hegt am Schieberegister SR an, dessen Ausgangssignal x* (t—vo) an dem einen Eingang des Koinzidenzgiiedes KG anliegt ir fr/ bedeutet eine mit def Taktperiode ft abgetastete Funktion. The frequency-modulated TrSgswing s (t) flies at the input. The square-wave signal x (t) is produced at the output of the limiter B. The output of the limiter is present at the shift register SR , the output signal x * (t-vo) of which is present at one input of the coincidence element KG ir fr / means a function sampled with def clock period ft.

Am anderen Eingang des Koinzidenzgliedes liegt das Ausgangssignal x(t) des Begrenzers. Das Koinzidenzglied gibt an den nachgeschalteten Tiefpaß TP das 6s Signal The output signal x (t) of the limiter is at the other input of the coincidence element. The coincidence element sends the 6s signal to the downstream low-pass filter TP

xfü- x*ft-ro).xfü- x * ft-ro).

angenommen. Mit <ο = 45μ$εΰ ergeben sich damit die Verhältnisse eines Wechselsitromtelegrafiesystems für 1200Bd mit der Mittenfrequenz 1850Hz und der Hubfrequenz 370Hz (Modalationsindex etwa 0,6). Weiterhin wird ein S-Bit-Schieberegister (k=9) angenommen. Mit /;=2 erhält man:accepted. With <ο = 45μ $ εΰ, the conditions of an alternating SITROM telegraph system for 1200Bd with a center frequency of 1850Hz and a stroke frequency of 370Hz (modalation index about 0.6) result. An S-bit shift register (k = 9) is also assumed. With /; = 2 we get:

3
4
3
4th

./0./0

= 9-r0 = 9-r 0

Der Signal verlauf x* (t—το, f) am Ausgang des Schieberegisters SR kommt dann zustande, wenn am Eingang oder am Ausgang des Schieberegisters ein Gatter vorhanden ist das auf einem Eingang mit dem Signal und auf einem anderen Eingang mit dem Takl beaufschlagt wird. Ein Schieberegister ohne Gattei würde x(t— το, f) abgeben, also eine nicht getastete Funktion. Die getastete Funktion ermöglicht den Ersat2 des Mittelwertbildners durch eine Zählanordnung. E: läßt sich aber auch eine Variante der beschriebener Schaltung angeben, die mit nicht getasteten Funktioner arbeitet wenn man annimmt daß das Schieberegistei das Signal x(t-To, f) abgibt Die Anwendung vor Zfihlern an Stelle des mittelwertbildenden Tiefpass« zur Auswertung des Signals erfordert dann die Zwischenschaltung eines mit dem Takt betriebener Gatters nach dem Koinzidenzglied. The signal course x * (t-το, f) at the output of the shift register SR comes about when a gate is present at the input or at the output of the shift register which is acted upon by the signal on one input and the Takl on another input . A shift register without a gate would output x (t - το, f) , that is, a function that has not been keyed. The keyed function enables the averaging unit to be replaced by a counting arrangement. E: but can also indicate a variant of the described circuit which operates with non-sampled funktioner assuming that the Schieberegistei the signal x (t-To, f) delivering the application before Zfihlern in place of the averaging low pass "for evaluating the signal then requires the interposition of a gate operated with the clock after the coincidence element.

In Fig.5 ist die Funktion des Tiefpasses nichi berücksichtigt Es ist aber die Zahl der Taktimpulse prc Periode des Eingangssignais beiden Funktionen In Fig.5, the function of the low-pass filter is not taken into account . However, the number of clock pulses prc period of the input signal is the two functions

x(t)· χ* ff— to) x (t) * ff— to)

der entstehenden, vom Tiefpaß herausgesiebten Gleich spannung proportionalthe resulting equal, screened out by the low pass voltage proportional

Di? Zeile 2 zeigt das Ausgangssigna] des Begrenzen beim Anlegen von A. Die Zeilen 5 und 8 zeigen jeweil; das begrenzte Ausgangssignal bei den Empfangsfre quenzen Λ und k. Die jeweiligen Ausgangssignale den Di? Line 2 shows the output signal of limiting when applying A. Lines 5 and 8 respectively show; the limited output signal at the receiving frequencies Λ and k. The respective output signals den

Schieberegisters und des Koinzidenzgatters zeigen die Zeilen 3 und 4, 6 und 7 sowie 9 und 10. Die Zahl der Impulse pro Periode des Eingangssignals ist ein Maß für die Frequenz des Signals. Das Ausgangssignal in Zeile 4 enthält bei der Frequenz ft drei Impulse pro Periode. Bei der Frequenz Λ entstehen im Ausgangssignal zwei Impulse pro Periode (Zeile 7), während bei der Frequenz h im Aus^angssignal 4 Impulse (Zeile 10) pro Periode auftreten. Damit kann aus der Anzahl der Impulse auf die Frequenz der Trägerschwingung zurückgeschlossen werden. Bei der Einschaltung des Tiefpasses zur Mittelwertbildung entstehen für die verschiedenen Eingangsfrequenzen unterschiedliche Gleichspannungen. Es wird ein mittlerer Gleichspanriiungswert aus den Impulsen gebildet, so daß aus der Größe der Gleichspannung die Frequenz der Trägerschwingung bestimmt werden kann.Lines 3 and 4, 6 and 7 as well as 9 and 10 show the shift register and the coincidence gate. The number of pulses per period of the input signal is a measure of the frequency of the signal. The output signal in line 4 contains three pulses per period at the frequency ft. At frequency Λ there are two pulses per period in the output signal (line 7), while at frequency h in the output signal there are 4 pulses (line 10) per period. This allows conclusions to be drawn about the frequency of the carrier oscillation from the number of pulses. When the low-pass filter is switched on for averaging, different DC voltages are generated for the various input frequencies. An average DC voltage value is formed from the pulses so that the frequency of the carrier oscillation can be determined from the magnitude of the DC voltage.

Die Schaltung nach Fig.4 gibt nur einmal pro Periode der Trägerschwingung eine Impulsfolge ab, das entspricht einer Einweggleichrichtung beim bisher bekannten Diskriminator. In Fig.6 ist eine Schaltung für einer digitalen Diskriminator gezeigt, die in ihrer Wirkung- als Zweiweggleichrichterschaltung arbeitet. * (t)btat utet eine negierte Funktion χ (t). The circuit according to FIG. 4 emits a pulse train only once per period of the carrier wave, which corresponds to a one-way rectification in the previously known discriminator. FIG. 6 shows a circuit for a digital discriminator which operates as a full-wave rectifier circuit. * (t) btat implies a negated function χ (t).

Die Schaltung enthält einen Begrenzer B, dem das Schieberegister ST? mit einer Verzögerungszeit von το = Ic · ίο nachgeschaltet ist Der Taktgenerator 7TG gibt die Taktimpulse zum Durchschieben der Eingangssignalfolße an das Schieberegister. Am Ausgang des Schieberegisters entsteht der Signalverlauf x* (t—το), aus dem über das Gatter Gt die negierte Funktion x* (t— η) gebildet wird, die über das Gatter G2 am Koinzidcnzglied KG anliegt Die begrenzte Trägerschwingi ing χ (t) wird einerseits direkt und andererseits über das, Gatter G 3 negiert an das Koinzidenzglied geführt Das Koinzidenzglied KG (strichliert umrandet) besteht aus der. Gattern G4, GS, Gh und stellt ein Exklusiv -Oder-Gatter dar. Am Ausgang A entsteht der Signalvf rlaufThe circuit contains a limiter B to which the shift register ST? is connected downstream with a delay time of το = Ic · ίο The clock generator 7TG gives the clock pulses for shifting the input signal sequences to the shift register. At the output of the shift register, the signal curve x * (t — το) arises, from which the negated function x * (t— η) is formed via the gate Gt, which is applied to the coincidence KG via the gate G 2 The limited carrier oscillation χ ( t) is passed to the coincidence element directly on the one hand and via the gate G 3 negated on the other. The coincidence element KG (outlined in dashed lines) consists of the. Gates G4, GS, Gh, and provides an exclusive -or gate is at the output of the A Signalvf arises rlauf.

x(0- x**(t-το)+ x(t)- x*n ■ (t-To).x (0- x ** (t-το) + x (t) - x * n ■ (t-To).

In F g. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Schaltung nach Fig.6 dargestellt. Zeile 1 zeigt die Trägerschwingung nach dem Begrenzer Ä In Zeile 2 ist die Taktimpulsfolge des Taktgenerators TG angegeber. Die Zeile 3 zeigt den Signalverlauf am Ausgang des Slchieberegisters S/t Der ne{rierte Signalverlauf am Ausgang des Gatters G1 ist in Zeile 4 wiedergegeben. Die Verzögerungszeit im Schieberegister beträgt τα In F g. 7 shows a timing diagram for the circuit according to FIG. Line 1 shows the carrier oscillation after the limiter. In line 2, the clock pulse sequence of the clock generator TG is indicated. Line 3 shows the signal curve at the output of the shift register S / t. The ne {ured signal curve at the output of gate G 1 is shown in line 4. The delay time in the shift register is τα

Die Zeile 5 zeigt noch einmal die ^aktimpulsi'olge. Die Zeile 6 zeigt das Ausgangssignal des Gatters G 2, das «us den Signalen in den Zeilen 4 und S gebildet wird. Die Zeile 7 stellt das negierte Eingangssignal am Ausgang des Getters G3 dar. Die Zeilen 8 und 9 zeigen den Signalverlauf an den Ausgängen der Gatter GA und G5. Das Ausgangssignal des Gatters G6 ist in Zeile 10 abgebildet Dabei wird während einer TrägerperiodeLine 5 shows the sequence of active pulses again. Line 6 shows the output signal of gate G 2, which is formed from the signals in lines 4 and 5. Line 7 represents the negated input signal at the output of getter G3. Lines 8 and 9 show the signal profile at the outputs of gates GA and G5. The output signal of the gate G6 is shown in line 10. During a carrier period

-^sowohl vom Gatter GA als auch vom Gatter GS eine Impulsfolge an den Ausgang A gegeben. Damit entsteht die doppelte Anzahl von Impulsen oder die doppelte Größe der gemittelten Gleichspannung.- ^ given a pulse train to the output A both from the gate GA and from the gate GS. This results in twice the number of pulses or twice the size of the averaged DC voltage.

F i g. 8 zeigt einen besonders vorteilhaften digitalen Demodulator mit Zweiweggleichrichtung. Diese Schaltung ist besonders vorteilhaft, da nur ein Begrenzer, ein Schieberegister, ein Taktgenerator und NAND-Gatter erforderlich sind. Das Koinzidenzglied KG ist wieder in Form eines Exklusiv-Oder-Gatters aufgebaut. In gleicher Weise gelten die Signalverläufe im Zeitdiagramm in Fig.7.F i g. 8 shows a particularly advantageous digital demodulator with full-wave rectification. This circuit is particularly advantageous since only one limiter, one shift register, one clock generator and NAND gate are required. The coincidence element KG is again built up in the form of an exclusive-or gate. The signal curves in the timing diagram in FIG. 7 apply in the same way.

Das Ausgangssignal der Exklusiv-Oder-Gatter in den F i g. 5 und 7 besteht aus einer Anzahl von Impulsen von der Länge to/2. Die Zahl der Impulse pro Periode der Trägerschwingung χ ft) ist ein Maß für die Frequenz der Trägerschwingung. Bei den beschriebenen Schaltungen wird diese Zahl dadurch bestimmt, daß die proportionale Gleichspannung mit Hilfe des Tiefpasses herausgesiebt wird. Die weitere Signalverarbeitung im Wechselstromtelegrafieempfänger basiert auf der Größe dieser Gleichspannung, die im dynamischen Betrieb zum niederfrequenten Basisbandsignal wird.The output of the exclusive-or gate in FIG. 5 and 7 consists of a number of pulses of length to / 2. The number of pulses per period of the carrier wave χ ft) is a measure of the frequency of the carrier wave. In the circuits described, this number is determined by filtering out the proportional DC voltage with the aid of the low-pass filter. Further signal processing in the AC telegraph receiver is based on the magnitude of this DC voltage, which becomes a low-frequency baseband signal in dynamic operation.

Nun ist es s*ber bei der Wechselstromtelegrafie Aufgabe des Empfängers zu entscheiden, welches von nur zwei möglichen Sendesignalen (Trennstromzustand oder Zeichenstromzustand) das Eingangssignal x(t) hervorgerufen hat Die durch den Wechsel zwischen den beiden Sendesignalen entstehenden Zwischenwerte brauchen also nicht bestimmt zu werden. Nur der Zeitpunkt des Wechsels ist festzustellen. Diese binäre Entscheidung läßt sich auf Grund des Signals x(t,Q- x** Cf-ro, f) mit seiner der Eingangsfrequenz proportionalen Impulszahl pro Periode einfach durchführen. Die Impulsfolgen werden auf zwei Ringzähler gegeben, die auf die beiden interessierenden Impulszahlen abgestimmt sind und die zu Beginn in jeder Periode durch die Vorderflanke des Signals Jf (t) zurückgestellt werden. Je nach Eingangsfrequenz erscheint dann am Ausgang des einen oder des anderen Ringzählers ein Signal. Die Entscheidung zwischen den beiden möglichen Sendesignalen ist damit gefällt.With AC telegraphy it is now up to the recipient to decide which of only two possible transmission signals (separating current state or character current state ) caused the input signal x (t) .The intermediate values resulting from the change between the two transmission signals do not need to be determined . Only the point in time of the change can be determined. This binary decision can easily be carried out on the basis of the signal x (t, Q-x ** Cf-ro, f) with its number of pulses per period proportional to the input frequency. The pulse trains are sent to two ring counters which are matched to the two pulse numbers of interest and which are reset at the beginning of each period by the leading edge of the signal Jf (t) . Depending on the input frequency, a signal then appears at the output of one or the other ring counter. The decision between the two possible transmit signals has thus been made.

Mit einer solchen Zähleranordnung kann der Demodulationstiefpaß ersetzt werden. Eine Realisierung dieses Zählerverfahrens muß aber in Rechnung ziehen, daß infolge der digitalen Verzögerung die Impulszahlen um ±1 um die eigentlichen Werte schwanken können. Weiterhin ist die Bestimmung des Zeitpunktes des Signalumschlages ebenfalls mit einem Fehler behaftet der in der Größenordnung der Taktfrequenzperiode liegt Die zuerst genannte Fehler-The demodulation low-pass filter can be replaced with such a counter arrangement. A realization this counter method must take into account that as a result of the digital delay Pulse numbers can fluctuate by ± 1 around the actual values. Furthermore, the determination of the The time of the signal change is also subject to an error of the order of magnitude of the Clock frequency period lies The first mentioned error

so quelle macht eine aufwendigere Zähleranordnung notwendig, die zweite läßt sich durch Erhöhung der so source makes a more complex counter arrangement necessary, the second can be increased by increasing the

Taktfrequenz, die sich in einer Stufenvervielfachung desClock frequency, which is a step multiplication of the Schieberegisters auswirkt, in ihrer Wirkung verringern.Shift register affects, decrease in their effect. Es ist besonders vorteilhaft, daß ein Wechselstromte-It is particularly advantageous that an alternating current

legrafieempfänger mit digital arbeitendem Polaritätskorrelator und einer Zahleranordnung als Entscheidungssystem auch durch Programmieren einer Datenverarbeitungsanlage realisiert werden kann. Diese Möglichkeit ist besonders dann vorteilhaft, wenn über Wechselstromtelegrafiesysteme Daten an eine digitale RecTienanlage übertragen werden. Legrafieempfänger with digitally working polarity correlator and a counter arrangement as a decision system can also be implemented by programming a data processing system. This option is particularly advantageous when data is transmitted to a digital record system via AC telegraphy systems.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

609 647/160609 647/160

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltung zur Demodulation von frequenzmodulierten Trägerschwingungen, bei der die frequenzmodulierten Trägerschwingungen und die verzögerten frequenzmodulierten Trägerschwingungen einem Phasenvergleicher zugeführt sind, dem ein Mittelwertbildner nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verzögerung ein Schieberegister fS/y verwendet ist, das in Abhängigkeit von der Anzahl (k) seiner Stufen und der Periodendauer/to) der steuernden Taktimpulse eine entsprechend verzögerte und mit den Taktimpulsen modulierte Schwingung abgibt, derart, daß die Anzahl der in der Zeiteinheit am Ausgang des Phasenvergleichers (KG) abgegebenen Impulse ein Maß für die Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Trägerschwingung darstellt1. A circuit for the demodulation of frequency-modulated carrier waves, in which the frequency-modulated carrier waves and the delayed frequency-modulated carrier waves are fed to a phase comparator, which is followed by an averaging device, characterized in that a shift register fS / y is used for the delay, depending on the number (k) its stages and the period duration / to) of the controlling clock pulses emits a correspondingly delayed and with the clock pulses modulated oscillation, such that the number of pulses emitted in the time unit at the output of the phase comparator (KG) is a measure of the instantaneous frequency of the frequency-modulated Represents carrier oscillation 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittelwertbildner (TP) mehrere auf jeweils einen bestimmten Endwert eingestellte Zähler verwendet sind, derart, daß beim Erreichen des eingestellten Endwertes der jeweilige Zähler ein der empfangenen Momentanfrequenz zugeordneten Nachrichtensignal abgibt2. A circuit according to claim 1, characterized in that a plurality of counters each set to a specific end value are used as averaging device (TP) , in such a way that when the set end value is reached, the respective counter emits a message signal assigned to the received instantaneous frequency 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zähler mit unterschiedlichem Endwert verwendet sind, derart, daß beim Ansprechen des einen Zählers der Trennstromzustand und daß beim Ansprechen des anderen Zählers der Zeichenstromzuiitand gesteuert wird.3. A circuit according to claim 2, characterized in that two counters with different End value are used in such a way that when one counter responds, the isolating current status and that when the other counter responds, the character stream condition is controlled. 4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasenvergleicher (KG) ein Exklusiv-ODER-Gatter verwendet ist, daß der Ausgang des Schieberegisters (SR) und der Ausgang eines Begrenzerverstärkers (B) an den Eingängen des ersten UND-Gatters (G 4) des Exklusiv-ODER-Gatters angeschaltet sind, daß der Ausgang des Schieberegisters (SR) über eine erste Negationsstufe (Ci) und der Ausgang des Taktgenerators (TG) unmittelbar an die Eingänge eines weiteren Gatters (G 2) angeschaltet sind und daß der Ausgang des weiteren Gatters (G 2) unmittelbar und der Ausgang des Begrenzerverstärkers (B) über eine zweite Negationsstufe (G 3) am zweiten UND-Gatter (GS) des Exklusiv-ODER-Gatters (KD) angeschaltet ist.4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that an exclusive OR gate is used as the phase comparator (KG) , that the output of the shift register (SR) and the output of a limiter amplifier (B) at the inputs of the first AND gate (G 4) of the exclusive OR gate are switched on so that the output of the shift register (SR) via a first negation stage (Ci) and the output of the clock generator (TG) directly to the inputs of a further gate (G 2) are switched on and that the output of the further gate (G 2) is connected directly and the output of the limiter amplifier (B) via a second negation stage (G 3) on the second AND gate (GS) of the exclusive OR gate (KD) .
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