DE2136018A1 - Fm-demodulator - Google Patents

Fm-demodulator

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DE2136018A1
DE2136018A1 DE19712136018 DE2136018A DE2136018A1 DE 2136018 A1 DE2136018 A1 DE 2136018A1 DE 19712136018 DE19712136018 DE 19712136018 DE 2136018 A DE2136018 A DE 2136018A DE 2136018 A1 DE2136018 A1 DE 2136018A1
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/02Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal
    • H03D3/06Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal by combining signals additively or in product demodulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • FM-Demodulator Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Demodulation frequenzmodulierter Signale in niederer Frequenzlage, insbe sondere des ZF-Bereichs.
  • Bei FM-Disriminatoren tritt stets das Problem von Verzerrungen auf. Die statischen wie dynamischen Verzerflingen wacll.sen hierbei mit dem Hub zu Trägerverhältnis # ###. Um insbesondere für kommerzielle Anwendungen ausreiche.ld kleine Verzerruxgen zu erhalten, L'ind bei der Demodulation nur Hub zu Trägerverhält nisse der Größe um 0,1 brauchbar. Bei Trägern mit absolut großen Hüben muß deshalb die Demodulation in entsprechend hohen Frequenzlagen erfolgen, wobei der Aufbau geeigneter Demodulatoren schwierig ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen FM-Deodulator zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Probleme in einS facher Weise gelöst werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Schaltung gelöst, die zwei parallele, an ihren beiderseitigen Enden mit einander verbundene Leitungszüge unterschiedlicher Übertragungscharakteristik enthält, denen je ein Signalteil des aufgespaltenen modulierten Signals zugeführt wird, wobei jeder Leitungszug ein Filterglied und ein nachgeschaltetes Gleichrichterelement und wenigstens der eine Leitungszug zusätzlich einen die Frequenz in einem tieferen Bereich herabsetzenden Frequenzumsetzer vor dem Filterglied in Serienschaltung mit diesem und dem Gleichrichterelement enthält und bei der beide Leitungszüge ausgangsseitig an ein Subtraktionsglied angeschaltet sind.
  • Der Vorteil dieser Schaltung gemäß der Erfindung besteht in einer verzerrungsfreien FM-Demodulation bei einem Hub zu Trägerverhältnis bis iii die Nähe von eins Dadurch sind auch Träger mit absolut großen Hüben in niedriger ZE«-Lage demodulierbar, beispielsweise ein Träger mit 50 IWIæ Hub bei einer Zwischenfrequenz von 70 Eine. Eine solche Schaltung ist ferner in ihrem Aufbau sehr einfach und auch voll integrierbar.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Filterglieder als EL-Schaltung mit einem Folgeverstärker ausgebildet, wobei die Filterglieder insbesondere in T-Schaltung aufgebaut sind, in deren Querzweig die Induktiv vität und in deren Längszweigen eingangsseitig der Widerstand und ausgangsseitig der Folgeverstärker angeordnet sind.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Filterglieder als induktiv rückgekoppelte Operationsverstärker realisiert.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Filterglieder aus einem rückgekoppelten Operationsverstärker bestehen, in des-sen Rückkopplungsleitung ein Integrator eingeschaltet ist.
  • Eine Verbesserung der Schaltung bezüglich von Verzerrungen, die auf der Auswirkung endlicher Balance des Frequenzumsetzers beruhen, wird dadurch erreicht, daß im zweiten Leitungszug ebenfalls ein Frequenzumsetzer vor dem Filterglied eingeschaltet ist, mit solcher Umsetzung, daß das Ausgangssignal dieses Umsetzers bei gleichem Frequenzbereich unterschiedliche Seitenbandlage zum Ausgangssignal des Frequenzumsetzers des ersten Leitungszuges aufweist.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 einen FM-Demodulator mit einem Frequenzumsetzer in einem Leitungszug, Fig. 2 die Demodulationskennlinie des FM-Demodulators, Fig. 3 - 5 verschiedene Ausführungsformen von Filtergliedern, Fig. 6 einen FM-Demodulator mit je einem Frequenzumsetzer in beiden Leitungszügen, Fig. 7 das Frequenzumsetzerschema des FM-Demedulators nach Fig. 6.
  • Anhand des in Fig. 1 dargestellten FM-Demodulators soll zugleich das Arbeitsprinzip des Fj-Demodulators erläutert tterden.
  • Das FM-modulierte ZF-Signal # # # ## (t) wird aufgespalten und zwei parallelen lweitungszügen zugeführt. In dem einen Leitungszug sind ein Frequenzumsetzer FU2, ein Filterglied F2 und ein Gleichrichterelement G2 in der aufgeführten Rei.henfolge eingeschaltet, im anderen Leitungszug sind ein Filter.-glied F1 und ein Gleichrichterelement Gl eingeschaltet. Das aufgespaltene FM-modulierte ZF-Signal wird also dem einen Filterglied F1 direkt und dem anderen Filterglied F2 über einen Frequenzumsetzer FU2 zugeführt. Die Umsetzer-Trägerfrequenz 4 ist z.B. doppelt so groß gewählt wie die nominelle ZF-Trägerfrequenz01( = 2 t). 2). Der Frequenzumsetzer ist mit einem Tiefpaß versehen, der nur das unter Modulationsprodukt durchläßt. Das unter Modulationsseitenband # - (###(t)) hat dann die gleiche Frequenzlage wie das ZF-Signal, ist aber zu diesem seitenverkehrt. Die beiden Filterglieder F1 und F2 haben im Frequenzbereich von w = O bis 2## gleiches Ubertragungsmaß der Funktion Ua/Ue = C w, wobei C eine Konstante ist.
  • An den Ausgängen der beiden Filterglieder F1 und F2 stehen danach folgende Signalgrößen an: U1 = U0 C (#0 # ##(t)) U2 = U0 C (#0 - (###(t))) Beide Signalgrößen werden in den nachfolgenden Gleichrichterelementen G1 bzw.G2 gleichgerichtet. Die Gleichrichtung erfolgt dabei unter der Annahme vernachlässigbarer Amplitudenfehler, z.B. unter der Bedingung daß die Signalamplituden groß gegen die Diodensciileusenspannung ist, oder bei Verwendung von 1 inearisierten Gleichrichterschaltungen. Die Ausgänge der Gleichrichtereleinente G1 und G2 sind an ein Subtraktionsglied geschaltet. Durch diese abschließende Subtraktion erhält man also das gewünschte Demodulationssignal UDemod = 2 UO C (+AJ?(t)). (3) Fig. 2 zeigt die Demodulationskennlinie des FM-Demodulators, wobei auf der Ordinate die Demodulationsspannung UDemod Und auf der Abszisse der Hub##(t) aufgetragen sind. Die Demodulationskennlinie hat im Bereich von wi bis w2 einen linearen Verlauf.
  • Die Fig. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Filtergliedern. Das Filterglied nach Fig. 3 besteht aus einer RL-Kombination mit einem Folgeverstärker V, wobei die Induktivität L im Querzweig und der Widerstand R und der Folgeverstärker V in den Längszweigen eingangs- bzw. ausgangsseitig einer T-Schaltung angeordnet sind. Das Filterglied nach Fig. 4 besteht aus einem induktiv rückgekoppelten Operationsverstärker OV. Von den beiden Eingangsklemmen des Operationsverstärkers ist die eine an Masse geführt, während die andere über einen Widerstand R an die Spannungsklemme der Eingangs spannung Ue angeschlossen ist. Vom Ausgang des Operationsverstärkers ist eine Rückkopplungsleitung mit der eingeschalteten Induktivität L an die auf Spannungspotential liegende Eingangsklemme geführt. Das Filterglied nach Fig. 5 ist durch eine Differenzierschaltung, nämlich einen Operationsverstärker OV mit einem Integrator 1 in der Rückkopplungsleitung realisiert. Bei dieser Schaltung sind an die beiden Eingänge des Operationsverstärkers die Spannungskleinme Ue der Eingangsspannung und die Rückkopplungsleitung angeschlossen. Alle drei Filterschaltungen besitzen dieselbe übertragungsfunktion Ua/Ue = C z. Für eine verzerrungsfreie Dcmodulation genügt es, diese Übertragungsfunktion im Frequenzbereich von bis #2 mit den Werten @1 = #0 - ## und #2 = #0+## zu erfüllen. Da die Übertragungsfunktion im Gegensatz zu denen der Filterglieder Ublicher EM-Demodulatoren keinen Anteil mit dem Frequenzgang W enthält, ist diese Art von FM-Demodulatoren vom Prinzip her verzerrungsfrei.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfinciungsgemäßen Schaltung, mit der auch auf der Auswirkung endlicher Balance des Frequenzumsetzers beruhende Verzerrungen vermie den werden. Frequenzumsetzer mit idealer Balance sind nämlich derzeit noch nicht gegeben. Bei der Schaltung nach Fig. 6 ist, unterschiedlich zur Demodulatorschaltung nach Fig. 1, auch im zweiten Leitungszug ein Frequenzumsetzer an gleicher Stelle wie im ersten Leitungszug eingefügt. Beide Frequenzumsetzer sind mit einem Tiefpaß versehen, der jeweils nur das untere Nodulationsprodukt - entsprechend Fig. 6 - durchläßt. Das zu demodulierende ZF-Signal #(t) = #0###(t) wird über zwei verschiedene Umsetzungen aus einer höheren Frequenzlage #e(t) = #e + ##(t) heruntergesetzt. Das dazugehörige Umsetzerschema ist in Fig. 7 dargestellt. Es entstehen, wie bei der Demodulationsschaltung nach Fig. 1, zwei ZF-Signale gleichen Frequenzbereiches, jedoch unterschiedlicher Seitenbandlage. Wie aus dem Umsetzerschema ersichtlich ist, hat die endliche Balance der beiden Frequenzumsetzer keinen Einfluß mehr auf die Linearität der Demodulation. Die weitere Signalverarbeitung in den nachfolgenden Filtergliedern Fl bzw. F2, den Gleichrichterelementen G1 -bzw. G2 und dem Subtraktionsglied S erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 1.
  • Anstelle von Filtergliedern mit der Übertragungsfunktion Ua/Ue Zt C # können auch solche mit der Funktion Ua/Ue C a e a e # benutzt werden. Die Demodulationskennlinie ist in diesem Falle dann nicht mehr linear proportional zu U und sie besitzt zwei Pole bei w = O und 2w .
  • 6 P a t e n t a n s p r ü c h e 7 Figuren

Claims (6)

  1. Patentansprüche Schaltung zur Demodulation frequenzmodulierter Signale in niederer Frequenzlage, insbesondere des ZF-Bereichs, d a d u r c 11 g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei parallele, aii ihren beiderseitigen Enden miteinander verbundene Leitungszüge unterschiedlicher Übertragungscharakteristik vorgesehen sind, denen je ein Signalteil des auf gespaltenen modulierten Signals zugeführt wird, daß jeder Leitungszug ein Filterglied und ein nachgeschaltetes Gleichrichterelement und wenigstens der eine Leitungszug zusätzlich einen die Frequenz in einen tieferen Bereich herab setzenden Frequenzumsetzer vor dem Fi.ilter.,lied in Serienschaltung mit diesem und dem Gleichrichterelement enthalt und daß beide Leitungszüge ausgangsseitig an ein Subtraktions glied angeschaltet sind.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Filterglieder als RL-Schaltung mit einem Folgeverstärker ausgebildet sind.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Filterglieder in T-Schaltung aufgebaut sind, in deren Querzweig die Insduktivität und in deren Längszweigen eingangsseitig der Widerstand und ausgangsseitig der Folgeverstärker angeordnet sind.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Filterglieder als inchiktiv rückgekoppelte Operationsverstärker realisiert sind.
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Filterglieder aus einem rückgekoppelten Operationsverstärker bestehen, in dessen Rückkopplungsleitung ein Integrator eingeschaltet ist.
  6. 6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im zweiten Übertragungsweg ebenfalls ein Frequenzumsetzer vor dem Filterglied eingeschaltet ist, mit solcher Umsetzung, daß das Ausgangssignal dieses Frequenzumsetzers bei gleichem Frequenzbereich unterschiedliche Seitenbandlage zum Ausgangssignal des Frequenzumsetzers des ersten Übertragungsweges aufweist.
    L e e r s e i t e
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