DE2129420A1

DE2129420A1 - FM-Nachlaufdiskriminator

Info

Publication number: DE2129420A1
Application number: DE19712129420
Authority: DE
Inventors: Jarger Harold French
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-06-14
Publication date: 1971-12-23
Also published as: BE768261A; NO137413C; CH537668A; FR2095285A1; NO137413B; GB1335142A; DE2129420C3; FR2095285B1; DE2129420B2; US3657661A

Description

Patentanwalt

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart 2129420

H.F.Jarger-4

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

PM-Nachlaufdiskriminator

Die Erfindung bezieht sich auf einen PM-Nachlaufdiskriminator, bei dem das zwischenfrequente, frequenzmodulierte Signal dem einen Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt wird, während an ihrem zweiten Eingang das Ausgangssignal eines in der Frequenz modulierten Oszillators liegt, der durch das am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung auftretende demodulierte Signal in der Frequenz moduliert wird.

Solche FM-Nachlaufdiskriminatoren sind an sich bekannt und z.B. in der GB-PS 821 873 beschrieben. Die US-PS 2 662 sowie die deutschen Auslege- bzw. Patentschriften 1 2^9 und 1 258 925 zeigen diese z.Teil in Verbindung mit über die einfache Demodulation eines frequenzmodulierten Signales hinausgehenden Aufgaben. Es ist bekannt, daß solche FM-Nachlaufdiskriminatoren gegenüber den herkömmlichen FM-Demodulatoren besonders geringe Demodulationsverzerrungen aufweisen. Für viele kommerzielle Anwendungsfälle wäre es nun wünschenswert, wenn die Ansprechschwelle solcher Nachlauf diskriminatoren zu niedrigeren Werten hin verschoben werden könnte, was bedingt, daß der Geräuscheinfluß bei diesen Nachlaufdiskriminatoren erheblich verringert werden könnte.

Die Erfindung stellt sich, daher zur Aufgabe, hierfür einen Lösungsweg anzugeben.

Dr.Le-An ./.

11.Juni I97I

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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe für einen obig beschriebenen FM-Nachlaufdiskriminator dadurch gelöst, daß diesem Nachlaufdiskriminator ein Filter mit Bandpaßverhalten vorgeschaltet wird. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dieses Filter als spulenloses N-Pfad-Filter ausgebildet und folgt in seiner Mittenfrequenz der Momentanfrequenz des zu demodulierenden frequenzmodulierten Signales.

Solche spulenlose N-Pfad-Filter sind z.B. im Heft "Spulenlose Filter" der Entwicklungsberichte der Siemens-Halske-Werke, 31. Jg., September 1968 in den Aufsätzen von W.Heinlein: "Grundlagen der Technik'spulenloser, integrierbarer Filter", S. 5...10 und von E.Langer und K.-H.Möhrmann: "Schalterfilter", S.31...36 und den in diesen Aufsätzen angeführten Literaturstellen beschrieben.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigen dabei:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen FM-Demodulators;

Fig. 2 Zeitdiagramme, die die Steuerung des N-Pfad-Filters" erläutern.

Fig. 1 zeigt nun einen erfindungsgemäßen FM-Demodulator, bei dem das frequenzmodulierte Signal in zwischenfrequenter Lage am Eingang eines Zwischenfrequenzverstärker 1 mit automatischer Verstärkungsregelung anliegt. Dem Ausgang dieses Verstärkers ist ein N-Pfad-Filter 2 nachgeschaltet, dem wiederum eine Phasensteuerungseinrichtung 3 folgt, in der das modulierende Basisband aus dem Signal in Zwischenfrequenzlage zurückgewonnen wird, das dann in dem folgenden, nicht mehr dargestellten Empfängerstreifen aufbereitet und ausge-_f wertet wird.

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Die Phasensteuerungsschaltung J5 besteht aus einer Phasenvergleichsschaltung 4, deren einer Eingang über einen Zwischenfrequenzverstärker 21 am Ausgang des N-Pfad-Pilters liegt und derem zweiten Eingang das Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators 5 nach Teilung mittels eines Frequenzteilers 6 auf den am Verstärker 1 anliegenden Zwischenfrequenzwert zugeführt wird. Wie dargestellt, erzeugt der Oszillator 5 eine Frequenz von N.F^_F/2, wobei F„, die Zwischenfrequenz des am Eingang des Verstärkers 1 in zwischenfrequenter Lage anliegenden Signales ist, die beispielsweise 10 MHz betragen möge. Das Ausgangssignal des Oszillators im dargestellten Beispiel, bei dem N = 4 gewählt ist, hat ^

also eine Frequenz von 20 MHz. Der Frequenzteiler 6 teilt diese Frequenz um N/2, also um den Faktor 2, so daß dem zxveiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung 4 eine Frequenz von 10 MHz zugeführt wird. Am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung 4 tritt das demodulierte·Basisband auf, das nach Durchlaufen eines Verstärkers und eines Tiefpasses, beide als 7 dargestellt, den spannungsgesteuerten Oszillator 5 so steuert, daß sein Ausgangssignal dem frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignal folgt. .Der Tiefpaß entfernt dabei außerhalb des Basisbandes liegende Geräusche. Am Ausgang des Tiefpaßfilters steht das demodulierte Basisband, wie dargestellt, zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Das N-Pfad Filter 2 besteht für den Fall N = 4 aus 4 spulenlosen Tiefpaßfiltern, gebildet aus dem Widerstände 8 im Längszweig und jeweils einem der Kondensatoren 9···12 im Querzv;ei,2, die in Art eines Zeitmultiplexes nacheinander zwischen Verstärker 1 und Phasensteuerung 3 eingeschaltet werden. Jeder der Kondensatoren wird dabei einmal nacheinander während einer Periode der Zwischenfrequenz angeschaltet. Die Werte der Komponenten der vier Tiefpässe sind untereinander identisch gleich und so gewählt, daß die Bandbreite des Filters 2 sich zu dem Zweifachen der des Basisbandes ergibt, mit dem das Eingangssignal FM moduliert ist.

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BAD ORIGINAL

Wenn die Schaltfolgefrequenz jedes Kondensators gleich der Frequenz des frequenzmodulierten Eingangssignales ist, so tritt eine "Befpaß-Bandpaß-Transformation auf, wobei die Polgefrequenz Mittenfrequenz des Bandpaßverhaltens ist.

In Fig. 1 ist nun als Beispiel N = 4 gewählt, es kann dabei aber für N jede ganze Zahl größer oder gleich 5 gewählt werden. Nur für Werte unter J tritt keine Tiefpaß-Bandpaß-Transformation mehr auf.

Erfindungsgemäß wird der Schalttakt, mit dem die Kondensatoren 9···12 des N-Pfad Filters angeschaltet werden, vom Oszillator 5 abgeleitet. Die Schalt-Folgefrequenz für jeden Kondensator muß dabei gleich sein der Frequenz des Eingangs-FM-Signales und dessen Frequenzänderungen folgen. Eine AusfUhrungsform einer Steuerschaltung IJ für die Kondensatoren 9...12 des N-Pfad Filters ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Steuerschaltung IJ besteht aus einem Sinus/Rechteckwandler 14, der vom Oszillator 5 gesteuert, eine Rechteckwelle mit der doppelten Folgefrequenz wie die Mittenfrequenz des FM Eingangssignales in zwischenfrequenter Frequenzlage liefert und dessen Folgefrequenz der den durch das modulierende Basisband bedingten Frequenzänderungen des FM Signales folgt. Das Ausgangssignal dieses Sinus/Rechteckwandlers 14 ist als Kurve "A" in der Fig. 2 dargestellt. Das Ausgangssignal des Wandlers 14 steuert einmal eine bistabile Schaltstufe 15 und ferner eine Inverterstufe 16. Das Ausgangssignal am "1" Ausgang der Schaltstufe 15 ist als Kurve ¹¹B" dargestellt. Am "O" Ausgang entsteht der komplementäre Kurvenzug zu "B" und am Ausgang der Inverterstufe 16 der komplementäre Kurvenzug zu "A".

Durch UND-Schaltungen 17, 18, 19 und 20 werden die Kondensatoren 12, 11, 10 und 9 iⁿ das N-Pfad Filter eingeschaltet, wenn diese durch die an ihren Eingängen anliegenden Steuersignale leitend werden. Bei der UND-Schaltung 17 wird

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BAD ORIGINAL

dies bewirkt durch die Steuersignale "A" und ^KB" und das Schaltverhalten dieser UND-Schaltung ist als Kurve "A.B" in Fig. 2 dargestellt. Die UND-Schaltung 18 wird durch das in der Inverterstufe 16 zu Ä~ invertierte A Signal und das B Signal der bistabilen Schaltstufe 15 gesteuert, so daß sich das als "Ä.B" Kurve in Fig. 2 dargestellte Schaltverhalten ergibt. Die UND-Schaltung 19 wird durch das A Signal des Wandlers 14 und das B Signal der .Schaltstufe 15 gesteuert, so daß man die "A.B^!lKurve der Fig. 2 erhält, während die UND-Schaltung 20 durch das zu A~ in der Inverterstufe 16 invertierte A Signal und das B Signal der Schaltstufe 15 gesteuert, die"A~.B^!l Kurve der Fig. 2 liefert. Wenn man die von den UND-Schaltungen I7...20 bewirkten Schaltfunktionen betrachtet, sieht man, daß jeder der Kondensatoren 9...12 nacheinander in das N-Pfad Filter 2 eingeschaltet wird mit einer Folgefrequenz, die gleich der Frequenz des frequenzmodulierten Signales in Zwischenfrequenzlage ist, daß diese Folgefrequenz der Frequenzänderung dieses Signales folgt, und daß die Frequenz des frequenzmodulierten Signales in Zwischenfrequenzlage dabei halb so hoch ist wie die Folgefrequenz der Rechteckwelle "A" der Fig. 2 .

Der in Fig. 1 dargestellte FM-Demodulator weist gegenüber den bekannten FM-Nachlaufdiskriminatoren durch die Verwendung des Filters 2 vor dem Nachlaufdiskriminatorteil eine höhere Empfindlichkeit auf, da hierdurch Geräuschanteile vor der Demodulation entfernt werden. Wenn dabei die Mittenfrequenz dieses Filters 2 bestimmt wird durch die Ausgangsfrequenz des Oszillators 5, die gleich der momentanen Frequenz des frequenzmodulierten Eingangssignales in zwischenfrequenter Lage ,ist, so kann das Filter 2 dabei die geringstmögliche Bandbreite aufweisen und dadurch eine optimale GeräuschunterdrUckung bewirken. Dieses läßt sich, wie beschrieben, mit einem vom Oszillator 5 gesteuerten N-Pfad Filter optimal realisieren.

2 Bl. Zeichnungen

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5 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

FM-Nachlaufdiskriminator, bei dem das zwischenfrequente, frequenzmodulierte Signal dem einen Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt wird, während an ihrem zweiten Eingang das Ausgangssignal eines in der Frequenz modu3jerfcaren Oszillators liegt, der durch das am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung auftretende, demodulierte Signal in der frequenz moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Nachlaufdiskriminator ein Filter (2) mit Bandpaßverhalten vorgeschaltet wird.

2. FM-Nachlaufdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Filter (2) als spulenloses N-Pfad Filter ausgebildetwird, und daß die Mittenfrequenz dieses N-Pfad Filters der Momentanfrequenz des zu demodulierenden frequenzmodulierten Signales folgt.

. FM-Nachlauf diskriminator nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß die für die einzelnen Pfade des Filters (2) benötigten Steuersignale von der Ausgangsfrequenz des in der Frequenz modulierbaren Oszillators (5) abgeleitet werden.

. FM-Nachlauf diskriminator nach Anspruch ~5, dadurch gekennzeichnet, daß bei N-Pfaden des Filters (2) die Schwingfrequenz des Oszillators (5) das N/2-fache der zu demodulierenden Frequenz beträgt und die Oszillatorfrequenz nach Teilung um den Faktor N/2 in einem Te.iler (6) dem zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung (4) zuge-. führt wird.

Dr.Le/An

11. Juni 1971

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5· PM-Nachlaufdiskriminator nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pfade des Filters (2) durch eine aus UND-Schaltungen (17...20), bistabilen Schaltstufen (15) und Inverterstufen (16) aufgebaute Steuerschaltung (13) angeschaltet werden, die durch das in einem Wandler (14) zu einer Rechteckwelle umgeformten Ausgangssignal des Oszillators (5) gesteuert wird.

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