DE2207781A1

DE2207781A1 - Breitbanddiskriminator mit linearveränderlicher Ausgangsspannung

Info

Publication number: DE2207781A1
Application number: DE19722207781
Authority: DE
Inventors: Yves Boulogne; Pincemin Marcel Ris-Orangis; Salle (Frankreich)
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1972-08-31
Also published as: GB1314659A; LU64814A1; BE779472A; FR2126090B1; FR2126090A1; IT949184B; NL7202352A

Description

DR. MOLLEFl-CO?.*: ■ CFi. ΊϊΧιΠΖ · DR. DEUFSL

DIPL-iNG. FiWcsTERWALD ■ Di^-ireS. GHÄMKOW

8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1

TELEFON 225110

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL
12, rue de la Baume, PARIS (8), Prankreich

BREITBANDDISKRIMINATOR MIT LINEARVERÄNDERLICHER

AUSGANGSSPANNUNG

Die Erfindung betrifft einen Frequenzdiskriminator der eine in Abhängigkeit von der Frequenz linearveränderlicher Ausgangsgleichspannung abgibt. Dieser Diskriminator hat in einem Bereich von mehreren Oktaven einen sehr geradlinigen Frequenzgang, insbesondere im unteren Teil des Spektrums. Er wird vor allem im Tonfrequenzbereich für Einrichtungen zur Sprachanalyse verwendet, mit denen das Vorliegen einer Schwingung ermittelt wird, welche die Grundfrequenz eines Formanten ist.

Auf bestimmten Gebieten der Technik wird eine Vorrichtung benötigt, die eine in Abhängigkeit von der Eingangssignalfrequenz, jedoch unabhängig vom Signalpegel, linearveränderliche Gleichspannung liefert.

In den bekannten Analogfrequenzdiskriminatoren werden in der Regel Bandfilter mit versetztem Abgleich und eine

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Differentialgleichrichtung verwendet. Dabei entsteht eine Ausgangskennlinie, welche vom Höchstwert einer Polarität bei einer Frequenz f1 bis zu einem anderen Höchstwert der entgegengesetaten Polarität einer Frequenz f2 reicht, wobei der Nulldurchgang bei einer Zwischenfrequenz fO erfolgt. Zu beiden Seiten der Frequenz f1 bzw. der Frequenz f2 fällt die Kennlinie steil auf Null ab. Auf einem Abschnitt, der beispielsweise 60 bis 70 io des Intervalls zwischen f 1 und f2 beträgt, ist die Kennlinie einwandfrei linear,nämlich beim Intervall um fO, das einige Prozente von fO nicht übersteigt.

Ein Schaltungssystem mit versetztem Abgleich, das in einem schmalen Band bei Mittel- bzw. Hochfrequenz gut arbeitet, ist auf niedrigere Frequenzen nur schwer anzuwenden, da die Induktanz- und Kapazitätswerte zu hoch werden.

Die Erfindung löst das Problem eines Breitband-Diskriminators, der eine Linearität hoher Güte aufweist; dieser eignet sich nicht nur für Hochfrequenz, so ndern ebenfalls für niedrige und sogar sehr niedrige Frequenzen.

In diesem Frequenz-Diskriminator wird ein sym-T!;-■■■*::' ν-(.hes aktives Bandfilter zweiter Ordnung verwendet, bei dem sich die Resonanzfrequenz, der Überspannungs-Koeffizient und der bei der Abstimmfrequenz ausgesandte Pegel unabhängig regeln lassen. Insbesondere wird die Abstimmfrequenz von einer Gleichspannung linear gesteuert. Dieses Filter ist Gegenstand der französischen Patentanmeldung 70 12 625 vom 8.4,1970 und

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deren ersten Zusatzanmeldung 71 06 124 vom 23. Februar 1971.

In der erfindungsgemässen Vorrichtung wird ferner ein durch die Patentanmeldung 71 06 310 vom 24. Februar 1971 bekannter Phasenmesser verwendet, der eine Ausgangsgleichspannung liefert, die von +M bei L 0 - 0 bis -M bei A 0 = 360° linear veränderlich ist und bei 6 0= 18O° durch 0 geht.

Erfindungsgemäss ist ein derartiges Filter und ein derartiger Phasenmesser in einer Steuerschleife untergebracht, an die die Ausgangsspannung des Phasenmessers nach Durchgang durch einen isolierenden Verstärker zur Steuerung der Abstimmfrequenz des aktiven Filters angelegt wird.

Der Phasenmesser empfängt einerseits unmittelbar die Spannung mit der zu modulierenden Frequenz, und andererseits nach !Durchgang durch ein derartiges Filter.

Bei diesem handelt es sich um ein symmetrisches Bandfilter zweiter Ordnung deren übertragungsfunktion gegeben ist durch:

_P(p)

V + (Oo/Q) ρ
in derU)O die Resonanzfrequenz, K die Dämpfung bei der Resonanzfrequenz und Q der Uberspannungs-Koeffizient sind.

Bekanntlich bewirkt ein derartiges Filter eine Phasendrehung des Eingangs signals um 18O°, wenn es auf dieses Signal abgestimmt ist. Bei einer solchen Abstimmung ist die Ausgangsspannung des verwendeten Phasenmessers gleich Null.

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Infolge der Steuerung empfängt das Filter eine Korrektur-Gleichspannung, durch die sie bis fast auf die gewünschte Resonanzfrequenz gebracht wird, vorausgesetzt dass die Verstärkung der Schleife genügend erh'öht wird. Die Steuerspannung des aktiven Filters, die das verstärkte und integrierte Fehler-Signal darstellt, ändert sich linear mit der Frequenz des angelegten Signals; es handelt sich dabei um die Ausgangsspannung des von der Schaltung gebildeten Frequenz-Diskriminators.

Ein AusfUhrungsbeispiel der erfindungsgemäßsen Vorrichtung ist an Hand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Prinzipschaltbild eines erfindungsgemässen Frequenz-Diskriminators;

Fig. 2 stellt die Kennlinie dar, die bei einer bestimmten Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielt wurde.

In Fig. 1 wird das Eingangssignal auf eine Klemme 1 gegeben, der ein Begrenzer 2 nachgeschaltet ist. Fach der Begrenzung wird das Signal Über die Leitung 3 unmittelbar an die Klemme A eines Phasenmessers 6 und ebenfalls an ein aktives Filter 4 angelegt, dessen Resonanz-Frequenz durch die angelegte Spannung linear gesteuert wird. Der Ausgang des Filters 4 liegt über einen zweiten Begrenzer 5 am Eingang B des Phasenmessers 6. Über eine Klemme 7 wird das Ausgangssignal des Phasenmessers auf den Eingang eines integrierten Verstärkers 8 gegeben, der aus einem Vorwiderstand 10 und einem über

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einen Kondensator 11 rückgekoppelten Operationsverstärker 9 besteht. Die Ausgangsklemme 12 des integrierten Verstärkers ist mit dem Eingang eines Steuerorgans 13 des Äktivfiiters verbunden. Die Zeitkonstante der Integrationsschal tüng wird derart geregelt, dass sie etwa das zwei- bis dreifache der Periode des Signals der niedrigsten an das Gerät angelegten Spannung beträgt.

Der Punkt 12 ist mit einer Ausgangsklemme 14 verbunden, von der eine Gleichspannung abgegeben wird, die sich mit der Eingangssignalfrequenz linear verändert, oder aber ein in Abhängigkeit von den FrequenzMnderungeh sich änderndes Signal, wenn das angelegte Signal frequenzmoduliert ist»

Fig« 2 stellt die Kennlinie der Frequenz der Modulation dar, die mit einer entsprechend Fig. i ausgebildeten erfindungsgemässen Vorrichtung erzielt wurde»

Wie daraus ersichtlich, weist die Kennlinie eine !linearität zwischen 90 und 450 Hz auf, was mehr als zwei Oktaven entspricht.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Schaltung liegen in der grossen linearität in einem sehr breiten frequenzbereiche in dem grossen zulässigen Dynamikbereibh von beispielsweise 40 dB und in der vollständigen Unabhängigkeit in bezug auf die zweite Oberwelle in der Eingangs-FröqUenz» Wenn die Schaltung in Verbindung mit einem als Frequenzmesser arbeitenden !Tiefpass zur Sprachanalyse verwendet wird* ist mit

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ihr die Bestimmung der Grundfrequnez eines Formanten möglich.

Die erfindungsgemässe Schaltung eignet sich nicht nur zur Verwendung bei Sprachfrequenzen, sondern auch bei hohen Frequenzen.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Frequenzdiskriminator-Schaltung, dadurch. gekennzeichne t, dass sie im wesentlichen eine Steuerschleife enthält, "bestehend aus einem durch eine Steuerspannung linear steuerbaren symmetrischen Filter (4) zweiter Ordnung, aus einem im Bereich von O bis 360° linearen Phasenmessers (6), der an einer Eingangsklemme (A) das direkte Eingangssignal und an einem zweiten Eingang (B) das durch das Filter (4) geleitete Signal empfangt, sowie aus einem zwischen dem Ausgang (7) des Phasenmessers (6) und einem Frequenz-Steuerorgan (13) des Filters (4) angeordnet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (4) ein aktives Filter ist.

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