DE2129420B2 - Fm-demodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen FM-Demodulator, bei dem das zwischenfrequente Signal dem einen Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt ist, während an ihrem zweiten Eingang das Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillavors liegt, der über einen Tiefpaß durch das am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung auftretende demodulierte Signal gesteuertwird.

Solche FM-Demodulatoren sind an sich bekannt und z. B. in der GB-PS 8 21 873 beschrieben. Die US-PS 26 62 214 sowie die deutschen Auslege- bzw. Patent-Schriften 12 49 956 und 12 58 925 zeigen diese z. Teil in Verbindung mit über die einfache Demodulation eines frequenzmodulierten Signals hinausgehenden Aufgaben. Es ist bekannt, daß solche FM-Demodulatoren gegenüber den herkömmlichen FM-Demodulatoren besonders geringe Demodulationsverzerrungen aufweisen. Für viele kommerzielle Anwendungsfälle wäre es nun wünschenswert, wenn die Ansprechschwelle solcher Demodulatoren zu niedrigeren Werten hin verschoben werden könnte, was bedingt, daß der Geräuscheinfluß bei diesen Demodulatoren erheblich verringert werden könnte.

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

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. H e i η 1 e i η : »Grundlagen der Technik spulenloser, integrierbarer Filter«, S. 3 —10 und von E. L a η g e r 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 zeigt dabei

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen FM-Demodulators,

F i g. 2 Zeitdiagramme, die die Steuerung des N-Pfad-Filters erläutern.

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_h() Fi₂I zeigt nun einen erfindungsgemäßen FM-Demodulator bei dem das frequenzmodulierte Signal in Twischenfrequenter Lage am Eingang eines Zwischenf -enuenzverstärkers 1 mit automatischer Verstärkungsregelung anliegt. Dem Ausgang dieses Ve'stäikers ist ein N Pfad-Filter 2 nachgeschaltet, dem wiederum eine Phasensteuerungseinrichtung 3 folgt, in der das modulierende Basisband aus dem Signal in Zwischenfrenuenzlage zurückgewonnen wird, das dann in dem folgenden nicht mehr dargestellten Empfängerstreifen aufbereitet und ausgewertet wird.

Die Phasensteuerungsschaltung 3 besteht aus einer Phasenvergleichsschaltung 4, deren einer Eingang über einen Zwischenfrequenzverstärker 21 am Ausgang des N- Pfad- Filters 2 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 Oszillators eine Frequenz von N · Fy/V2, wobei F_;Fdie Zwischenfrequenz des am Eingang des Verstärkers 1 in zwischenfrequenter Lage anliegenden Signals ist, die beispielsweise 10 MHz betragen möge. Das Ausgangssignal des Oszillators 5 im dargestellten Beispiel, bei dem N = 4 gewähU 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 zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung 4 eine Frequenz von 10 MHz zugeführt wird. Am Ausgang der Phasenversleichsschaltung 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 Querzweig, 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.

Wenn die Schaltfolgefrequenz jedes Kondensators gleich der Frequenz des frequenzmodulierten Eingangssignals ist, so tritt eine Tiefpaß-Bandpaß-Transformation auf, wobei die Folgefrequenz Mittenfrequenz des Bandpaßverhaltens ist.

In Fi g. 1 ist nun als Beispiel N = 4 gewählt, es kann dabei aber für N jede ganze Zahl größer oder gleich gewählt werden. Nur für Werte unter 3 tritt keine Tiefpaß-Bandpaß-Transformation mehr auf.

Erfindungsgemäß wird der Schalttakt, mit dem die Kondensatoren 9... 12 des /V-Pfad-Filters angeschaltet werden, vom Oszillator 5 abgeleitet. Die Schalt-Folgefre~ucnz für jeden Kondensator muß dabei gleich sein der^Frequenz des Eingangs-FM-Signals und dessen Frequenzänderungen folgen. Eine Ausführungsform einer Steuerschaltung 13 für die Kondensatoren 9... des N-Pfad-Filters ist in Fig. 1 dargestellt. Diese

Steuerschaltung 13 besteht aus einem Sinus/Rechteckwandler 14, der vom Oszillator 5 gesteuert, eine Rechteckwelle mit der doppelten Folgef, equenz wie die Mittenfrequenz dcb FM-Eingangssignals in zwischenfrequenter Frequenzlage liefert und dessen Folgefrequenz der den durch das modulierende Basisband bedingten Frequenzänderungen des FM-Signal: folgt. Das Ausgangssignal dieses Sinus/Rechteckwandlers 14 ist als K-.Tve »A« in der F i g. 2 dargestellt. Das Ausgangssignal des Wandlers 14 steuert einmal eine bistabile Schaltstufe 15 und ferner eine Inverterstufe 16. Das Ausgangssignal am »!«-Ausgang der Schaltstufe 15 ist als Kurve »5« dargestellt. Am »O«-Ausgang entsteht der komplementäre Kurvenzug zu »5« und am Ausgang der Inverterstufe 16 der komplementäre Kurvenzug zu »A«.

Durch UN D-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 dies bewirkt durch die Steuersignale »A« und »B«, 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 A invertierende /4-Signal und das ß-Signal der bistabilen Schaltstufe 15 gesteuert, so daß sich das als »A ■ ß«-Kurve in Fig. 2 dargestellte Schaltverhalten ergibt. Die UND-Schaltung 19 wird durch das /4-Signal des Wandlers 14 und das B-Signa!

der Schaltstufe 35 gesteuert, so daß man die »A ■ fl«-Kurve der F i g. 2 erhall, während die UND-Schaltung 20 durch das zu .4 in der inverterstufe 16 invertierte /4-Signal und das ß-Signal der Schaltstufe 15 gesteuert, die »Ä ■ 5<r-Kurve der F i g. 2 liefert. Wenn man die von den UND-Schaltungen 17 ... 20 bewirkten Schaltfunktionen betrachtet, sieht man, daß jeder der Kondensatoren 9 ... 12 nacheinander in das /v'-Pfad Filter 2 eingeschaltet wird mit einer Folgefrequenz, die gleich der Frequenz des frequenzmodulierten Signals in Zwischenfrequenzlage ist, daß diese Folgefrequenz der Frequenzänderung dieses Signals folgt, und daß die Frequenz des frequenzmodulierten Signals in Zwischenfreauenzlage dabei halb so hoch ist wie die Folgefrequenz der Rechteckwelle »A« der F i g. 2.

Der in F i g. 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 Eingangssignals in zwischenfrequenter Lage ist, so kann das Filter 2 dabei die geringstmögliche Bandbreite aufweisen und dadurch eine optimale Geräuschunterdrückung bewirken. Dieses läßt sich, wie beschrieben, mit einem vom Oszillator 5 gesteuerten N-Pfad Filter optimal realisieren.

Hierzu 2 Biati Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. FM-Demodulator mit einer Phase:; !schleife, bei dem das zwischenfrequente Signai .jin einen "> Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt ist, während an ihrem zweiten Eingang das Ausgangssignal eines spannungsgesieuerten Oszillators liegt, der über einen Tiefpaß durch das am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung auftretende in demodulierte Signal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem FM-Demodulator ein spulenloses N- Pfad- Filter (2) vorgeschaltet ist, dessen Mittenfrequenz der Momentanfrequenz des zu demodulierenden Signals dadurch folgt, daß die r> für die einzelnen Pfade des Filters (2) benötigten Steuersignale von der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (5) abgeleitet sind.

2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei /V-Pfaden des Filters (2) die >o Schwingfrequenz des Oszillators (5) das ΛΖ/2-fache der zu demodulierenden Frequenz beträgt und die Oszillatorfrequenz nach Teilung um den Faktor N/2

in einem Teiler (6) dem zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung (4) zugeführt ist. >·'>