DE2527578C3 - Signalempfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Signalempfänger für mit Hilfe einer elektrischen Schwingung bestimmter Frequenz übertragene Signale, bei dem wenigstens ein durch die empfangene Signalschwingung beeinflußbar ausgebildeter Gleichstromkreis vorgesehen ist.

Derartige Signalempfänger sind allgemein bekannt. Sie werden benötigt, um durch Tastung eines Wechselstromes bestimmter Frequenz über Nachrichtenübertragungssystem^ gesendete Signale empfangsseitig auswerten zu können. Hierzu erfolgt nach entsprechender empfangsseitiger Verstärkung eine Gleichrichtung des Signalwechselstromes, worauf die auf diese Weise erhaltenen Impulse mit Hilfe elektronischer oder elektromechanischer Schaltmittel durch die Signalgabe beabsichtigte Schaltvorgänge auslösen können.

Infolge der rationellen Ausnutzung der zur Nachrichtenübertragung zur Verfügung stehenden Frequenzbänder sind den Signalwechselströmen zur Übertragung anderer Nachrichten vorgesehene Wechselströme frequenzmäßig meist unmittelbar benachbart. Zum Ab- bzw. Heraustrennen der Signalfrequenz aus einem solchen Frequenzband werden daher relativ steilflankige Filter benötigt. Solche Filter enthalten Spulen, die kaum in sog. integrierter Schaltungstechnik realisiert werden können.

Im Zuge der immer mehr zunehmenden Miniaturisierung der elektrischen Schaltungen ist man daher bestrebt, durch entsprechende Auslegung der Schaltungen, solche Bauteile nach Möglichkeit zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Signalempfänger der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei diesem auf die Verwendung von den Signaiwechselstrom aussiebenden Filtern, die Spulen enthalten, verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe durch die Verwendung eines durch den Signalwechselstrom synchronisierbaren phasengeregelten Oszillators, dessen Fangbereich dem frequenzgemäßen Abstand der Signalschwingung von nicht zur

Schwingungen entsprechend gewählt ist und eines mit einem den Gleichstromkreis beeinflussenden Schalter verbundenen Synchrondetektors zur Feststellung, ob zwischen einer durch den Signalempfänger empfangenen Schwingung und der vom Oszillator abgegebenen Schwingung ein phasensynchroner Zustand bestellt.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß die zur Aussiebung der Signalfrequer. erforderliche Filterwirkung vom Fangbereich des durch die Signalfrequenz synchronisierbaren Oszilla.ors gebildet werden kann, da frequenzgemäß außerhalb des Fangbereicnes liegende Wechselströme den Oszillator nicnt synchronisieren könne.'! und somi; durch den Synchrondetektor beim Empfang solcher Wechselströme kein phasensynchroner Zustand zwischen diesen und der Oszillatorschwingung festgestellt werden kann.

Eine Einrichtung, bei der ebenfalls eine Phasensynehronilät zweier Wechselspannungen erforderlich ist, um eine ausgangsseitige Wirkung zu erhalten ist zwar bereits aus »BBC-Nachrichten«, Juli 1963, Seiten 390/391 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gleichspannungswandler nach dem Umsetzerprinzip wird es einer Eingangsgleichspannung U_c, bei der es sich auch um eine langsam sich ändernde Spannung handeln kann, ermöglicht, einen zur potentialmäßigen Abriegelung einas Übertragungsabschnittes vorgesehenen Übertrager zu überwinden. Die Gleichspannung U₁. wird dazu mit Hilfe eines Schalters, der z. B. mit einer Schaltfrequenz von 1OkHz betätigt wird, mit abwechselnd vertauschter Polung an die Eingangsklemmen des Übertragers angelegt. Die auf diese Weise in eine Wechselspannung umgewandelte Gleichspannung wird dann jenseits des Übertragers durch ein mit der Schaltfrequenz des Schalters phasensynchrones Herausschneiden der jeweils gleichphasigen »Halbwellen« dieser Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung umgeformt, die dann durch einen Tiefpaß geglättet am Ausgang der Einrichtung die Eingangsspannung U_e nachbildet. Die Größe der Frequenz der den Schalter (Modulator) betätigenden Spannung steht aber bei dieser Einrichtung in keiner wesentlichen Beziehung zu der Eingangsspannung U_e, dient also keinesfalls zu deren Identifikation, wie dies bei der Erfindung der Fall ist.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Signalempfängers nach der Erfindung anhand eines schematischen Prinzipschaltbildes (Fig. 1) und einiger Diagramme (F i g. 2 bis 4) noch näher erläutert.

Der Schaltungspunkt 1 in Fig. 1 stellt den Eingang des Signalempfängers dar und ist an das empfangsseitige Ende eines Nachrichtenübertragungssystems, z. B. an den Ausgang eines Kanaldemodulators eines Mehrkanalträgerfrequenzsystems, angeschlossen zu denken. Die über diesen Kanal übertragenen Schwingungen gelangen daher ohne Rücksicht darauf, ob sie die Frequenz der Signalschwingung haben oder nicht, über einen Verstärker 2 und eine Schwellwertstufe 3, sofern ihre Amplitude groß genug ist, um die zur Abhaltung von Störungen mit relativ kleiner Amplitude vorgesehene Schwelle überwinden zu können, an den Eingang eines Phasendiskriminators D, der Bestandteil eines phasengeregelten Oszillators ist, wie er hinsichtlich seiner Wirkungsweise z. B. in dem Aufsatz »Theory of AFC Synchronization«, von Wolf J. Gruen, in Proceedings of the I.R.E., 1953, Seiten 1043 bis 1048 eingehend beschrieben ist.

Der Phasendiskrtminator eines solchen phasengere-

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zwischen einer Eingangswechselspannung el und der von einem auf einer bestimmten Frequenz freischwingenden Oszillator 4 abgegebenen Wechselspannung ei bei geeigneter Bemessung des Diskriminators und

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geeigneter Wah! des AnipliiudcnverhiilinissL-s zwischen den Spannungen e\ und e_> eine Steüspannung l .!!<.-über einen Tiefpaß 5 v.ur Verbesserung des iivnan::· ,.-hei. Verhallens d;., phaxengeregelten O'zillators gefi>h>■'. ul-Spannuiig e_t dn frequen/.bestimrnenijes Bauden:,:;;! des :" Oszillators 4 so beeinfluß!, daß die von dem O ,iüai^r -: !!l^'-gebene Wechselspannung e? phasensUii ι· au:' du· Wechsel; pjnriurig f, »einrastc-i'·:, wenn die F. -quer::/ de: Wechsel' puwiuny ei voti eier Frequenz der .·>ί ti'.-r. Os/iliator 4 abgegebenen Wechselspannung c_: eine: ,,■ bestimmten m^xiiiiaien Abstand vor der Synchronisierung" nicht überschreitet. Dieser Abstand definier! /u beiden Seiten der Frequenz /ö der von dem Oszillator <? im freisehwingenden Zustand des Oszillators abget>eb'..·· nen Wechselspannung er, einen FVeujucnv-btreieii F den ■ ; sog. »Fangbereich«.

Aus Γ i g. 3 ist zu ersehen, daß der Phasendiskrmnnator D in Abhängigkeil von der Fhasendifi ;cnx /wischen der Spannung ή und der Spannung i~. tine etwa den; Sinus des Diffcrcnzwinkels proportionale ic Spannung abgibt. Diese Spannung bewirkt als Spannung e,, vgl. insbesondere das rechte Diagramm in F i g. 3, in Abhängigkeit von Größe und Vorzeichen eine Verstimmung des Oszillators 4 derart, daß sich die Frequenz der von diesem abgegebenen Wechselspannung ί?2 etwa proportional zur Spannung e_c ändert.

Das Ausmaß der möglichen Frequenzänderung der von dein Oszillator 4 abgegebenen Wechselspannung kann entweder durch eine entsprechende Ausi.'gung des Oszillators 4 oder durch eine Begrenzung der Spannung e_c eingestellt werden.

Der auf diese Weise bestimmbare Fangbereich F, der z. B. auf 200 Hz eingestellt werden kann, ermöglicht es also, den phasengeregelten Oszillator so auszulegen, daß er nur von der Signalwechselspannung synchronisiert werdei, kann.

Zur Feststellung des phasensynchronen Zustandes zwischen einer am Eingang 1 des Signalempfängers stehenden Wechselspannung (Spannung ei) und der von dem Oszillator 4 abgegebenen Wechselspannung <?2 ist ein Synchrondetektor S vorgesehen, der mit dem Ausgang des Oszillators 4 und über den Verstärker 2 und die Schwellwertstufe 3 mit dem Eingang 1 des Signalempfängers verbunden ist.

Zweckmäßigerweise werden die Sinusschwingungen der Wechselspannung e\ mit Hilfe einer Impulsformerstufe 9 vor der Koinzidenzprüfung noch in Rechteckimpulse umgewandelt, da die Wechselspannung Oi des Oszillators 4 ebenfalls als Rechteckspannung vorliegt, wenn man als Oszillator 4 z. B. einen Multivibrator verwendet.

Bei vereinfachter Betrachtung kann dann der Synchrondetektor 6 etwa nach Art einer Und-Schaltung ausgelegt sein. In F i g. 2 ist jeweils in der obersten Zeile •μι ■ !!Uisiünnigtri" Wellenzug der Hirigarigswechseisp^r:- !·■.:;,;.■. ι·, des Signalempiiinger.s, in der zweiten Zeil*"· von ■.»!'>·.i, e:r. jeweils beim i-ui!durchg;irig der Wf-chselspan-1 "!Uii:;, C] ati.i dieser mit Hilfe der Impulsiormerstufe 9 ·.-;■/i:iigter RechteckinKMii.s, in der dritten Zeile von oben die Aas^nrii.s.spaririLii:·' des Oszillators 4 und in de;" uiiU-rsicn Zeile du.¹. Ausa-.ingssigriül des Synchrondetekt;;:¹. (■ dargestellt. R, ist unschwer y,u erkennen, daß ausg;;r;gs:,eitig dt-s Synchrondetektors 6 Signale nur ■.[ji"m aultreifc-n können, wenn zwischen den Spannungen ei und c> im wesentiieneri ein phasensyrichroner Zustand bevtcht vgl. hierzu auch die linksseitigen Diagramme der '' i g. 2 Sind die Spannungen ei und e? nichi !.ihasensynchron, so gibt der Synchrondetektor 6 keine auswertbare Ausgangsspannung ab, vgl. hierzu die rechu-seitigen Diagramme in F i g. 2.

An den Synchrondetektor 6 ist ein von den Ausgangssignaien des Synchrondetektors steuerbarer Schalter 7 angeschlossen, mit dem ein durch den Schaltungspunkt 8 symbolisierter Gleichstromausgang des Siganlempfangers hoch- oder niederohmig geschattet werden kann.

Durch eine entsprechende Bemessung des Schalters 7 kann diesem eine bezüglich der Ausgangssignale des Synchrondetektors 6 integrierende Wirkung verliehen werden, so daß also der Schalter 7 bei entsprechender Signaldichte der von dem Synchrondetektor 6 abgegebenen Signale den einen Schaltzustand annimmt und im anderen Falle den anderen Schaltzustand.

Somit ergibt sich aber, daß der Signalempfänger so ausgelegt werden kann, daß nur beim Empfang der Signalwechselspanrtung der Schalter 7 von der einen Schaltstelliing in die andere Schaltstellung umschaltet, während von der Signalwechselspannung frequenzmäßig abweichende Wechselspannungen den Schalter 7 nicht beeinflussen können.

Bei der Bemessung des Signalempfängers muß in Bei rächt gezogen werden, daß die Frequenz der Wechselspannung ft des Oszillators 4 im freischwingenden Zustand des Oszillators nicht konstant ist. Der Fangbereich F des phasengeregelten Oszillators kann sich daher in Abhängigkeit von der Frequenzwanderung der nicht synchronisierten Spannung C2 verschieben (vgl. hierzu F i g. 4), ·η der mit k-f_o die Schwankungsbreite der Oszillatorfrequenz im nichlsynchronisierten Zustand angedeutet ist.

Infolgedessen muß bei der Bemessung des Signalempfängers berücksichtigt werden, daß der Fangbereich F durch eine Frequenzwanderung der Ausgangswechselspannung des Oszillators 4 keinesfalls so verschoben werden darf, daß sich die Signalwechselspannung mit der Frequenz L frequenzmäßig außerhalb des Fangbereiches Fbefindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Signalempfänger für mit Hilfe einer elektrischen Schwingung bestimmter Frequenz agenc-

   Signale, bei dem wenigstens ein durch di jiangene Signalschwingung beeinflußbar au gebildeter Gleichstromkreis vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Verwendung eines durch den Signalwechselstrom synchroriisierbaren phasenge· regelten Oszillators, dessen Fangbereich dem frequenzrnäßigen Abstand der Signalschwingung von nicht zur Auswertung durch den Signalempfänger bestimmten Schwingungen entsprechend gewählt iss und eines mit einem den Gleichstrom- '5 kreis beeinflussenden Schalter verbundenen Synchrondetektors zur Feststellung, ob zwischen einer durch den Signalempfänger empfangenen Schwingung und und der vom Oszillator abgegebenen Schwingung ein phasensynchroner Zustand besteht.