DE2606515B1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur demodulation eines frequenzmodulierten signals - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur demodulation eines frequenzmodulierten signals

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DE2606515B1 DE19762606515 DE2606515A DE2606515B1 DE 2606515 B1 DE2606515 B1 DE 2606515B1 DE 19762606515 DE19762606515 DE 19762606515 DE 2606515 A DE2606515 A DE 2606515A DE 2606515 B1 DE2606515 B1 DE 2606515B1
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    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/14Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/156Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width
    • H04L27/1563Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width using transition or level detection

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Description

  • schmäleren Rechteckimpulse ist und daß sowohl die Vorderflanke als auch die Rückflanke der Impulse des
  • Meßsignals mit einzelnen Impulsen des Oszillators koinzidieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert zu seiner Realisierung einen vergleichsweise geringen technischen Aufwand, weil die Dauer des Vergleichssignals derart festgelegt ist, daß die Abweichungen dieses Vergleichssignals von der Periodendauer der Rechteckimpulse alle die gleiche Polarität besitzen. Es sind somit keine Schaltungsanordnungen erforderlich, die sowohl die positiven Abweichungen als auch die negativen Abweichungen verarbeiten, sondern es sind nur Schaltungsanordnungen erforderlich, die Abweichungen einer einzigen Polarität verarbeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das Meßsignal nur mit digitalen aber nicht mit analogen Rastfehlern behaftet ist, weil sowohl die Vorderflanken als auch die Rückflanken des Meßsignals mit einzelnen Impulsen des Oszillators koinzidieren.
  • Derartige digitale Rastfehler wirken sich im Tiefpaß bei der Bildung des demodulierten Signals wesentlich weniger störend aus als analoge Rastfehler, so daß durch die digitalen Rastfehler geringere Signalverzerrungen verursacht werden. Ein weiterer Vorteil bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Impulsfolgefrequenz der Oszillatorimpulse wegen der geringeren Schädlichkeit der digitalen Rastfehler vergleichsweise niedriger sein darf als bei bekannten Verfahren.
  • Es ist zweckmäßig, daß der Zähler ein Binärsignal abgibt, das einen ersten Binärwert annimmt, wenn der Zähler ab einem ersten Zählimpuls die Zählung beginnt und bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes mit einem letzten Zählimpuls die Zählung beendet und das Binärsignal während der übrigen Dauer einen zweiten Binärwert annimmt, daß nach dem Auftreten einer Flanke der Rechteckimpulse dem Zähler ein Impuls des Oszillators als erster Zählimpuls zugeführt wird und daß aus dem Binärsignal des Zählers unter Verwendung des Tiefpasses und der Schwellwertstufe das demodulierte Signal erzeugt wird. Dabei wird das vom Zähler abgegebene binäre Signal als Meßsignal verwendet. Durch diese Maßnahmen wird mit geringem technischen Aufwand erreicht, daß die Flanken des Meßsignals tatsächlich genau mit den einzelnen Impulsen des Oszillators koinzidieren.
  • Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich durch besonders geringen technischen Aufwand auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler einen Zähleingang, einen Rücksetzeingang und einen Ausgang besitzt, daß eine bistabile Kippstufe vorgesehen ist, die einen Setzeingang, einen Rücksetzeingang und einen Ausgang besitzt und die mit einem Signal am Setzeingang in ihren Arbeitszustand und mit einem Signal am Rücksetzeingang in ihren Ruhezustand versetzt wird, daß eine Differenzierstufe vorgesehen ist, der eingangs die Rechteckimpulse zugeführt werden und über deren Ausgang Impulse abgegeben werden, die mit den Flanken der Rechteckimpulse koinzidieren, daß über den Ausgang des Oszillators die Impulse des Oszillators an den Zähleingang des Zählers gegeben werden, daß über den Ausgang des Zählers das binäre Signal einerseits an den Tiefpaß und andererseits an den Setzeingang der Kippstufe abgegeben wird, daß der Ausgang der Kippstufe an den Rücksetzeingang des Zählers angeschlossen ist, daß der Ausgang des Tiefpasses an den Eingang der Schwellwertstufe angeschlossen Ist und über den Ausgang dieser Schwellwertstufe das demodulierte Signal abgegeben wird und daß der Ausgang der Differenzierstufe an den Rücksetzeingang der Kippstufe angeschlossen ist.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 6 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems, Fig. 2 eine Darstellung der gemäß F i g. 1 übertragenen Frequenzen, Fig.3 ein Blockschaltbild eines Demodulators zur Demodulation von frequenzmodulierten Signalen, F i g. 4 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des in F i g. 3 dargestellten Demodulators und Fig. 5 und 6 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise von Rastfehlern.
  • Bei dem in F i g. 1 dargestellten Datenübertragungssystem werden die Daten von der Datenquelle DQ mit Hilfe eines Binärsignals ausgegeben, dessen Amplituden die beiden Binärwerte darstellen. Dieses Binärsignal wird dem Sender SE zugeführt, und es wird ein binäres frequenzmoduliertes Signal erzeugt, dessen Binärwerte durch zwei Kennfrequenzen gegeben sind.
  • In F i g. 2 sind in Richtung der Abszissenachse Einheiten der Frequenz faufgetragen, und in Ordinatenrichtung sind Einheiten der Dämpfung aufgetragen. Die Binärwerte der vom Sender SE abgegebenen frequenzmodulierten Signale A sind durch die beiden Kennfrequenzen f1 und f2 gegeben. Beispielsweise können die Frequenzen f 1 und f2 3030 Hz bzw. 3090 Hz betragen.
  • Die Mittenfrequenz fm beträgt dann 3060 Hz. Das Frequenzband wird durch eine untere Grenzfrequenz fu und durch eine obere Grenzfrequenz fo begrenzt. Im vorliegenden Fall beträgt die untere Grenzfrequenz fu 3000 Hz und die obere Grenzfrequenz fo beträgt 3120 Hz.
  • Das binäre frequenzmodulierte Signal A wird vom Sender SE aus über eine Übertragungsstrecke übertragen und im Amplitudenbegrenzer AB amplitudenmäßig begrenzt, so daß sich ein steilflankiges rechteckförmiges Signal B ergibt, dessen Nulldurchgänge die Informationen bezüglich der Kennfrequenzen fl und f2 enthalten.
  • Das rechteckförmige Signal Bwird dem Demodulator DEM zugeführt, der in Abhängigkeit vom Signal B den Kennfrequenzen fl und f2 entsprechende Spannungen C erzeugt, die der Datensenke DS zugeführt werden.
  • Als Datensenke DS kann beispielsweise ein Fernschreiber, eine Datenverarbeitungsanlage oder ein Datensichtgerät vorgesehen sein.
  • Fig. 3 zeigt den Demodulator DEM 1, der als Ausführungsbeispiel des in F i g. 1 dargestellten Demodulators DEM verwendbar ist. Dieser Demodulator DEM1 besteht aus dem Oszillator GEN, dem Zähler Z, dem Tiefpaß TP, der Schwellwertstufe SCH. der bistabilen Kippstufe K, der Differenzierstufe DlFFund aus der Diode D. In Fig. 3 sind auch Bezugszeichen von Signalen eingetragen, die in F i g. 4 dargestellt sind. Der Oszillator GEN erzeugt das Signal H, das aus einer Folge von einzelnen Impulsen gebildet wird. Der Zähler Zhat einen Zähleingang z, einen Rücksetzeingang rund einen Ausgang d. Wenn der Zähler durch einen Impuls am Rücksetzeingang r zurückgesetzt und durch ein 0-Signal am Rücksetzeingang rfreigegeben wurde, dann beginnt er die Zählung mit dem ersten Impuls, der über den Zähleingang z zugeführt wird. Wenn der Zähler 2 einen vorgegebenen Zählerstand erreicht hat, dann gibt er über den Ausgang deines der Signale Z 1=1, Z2 1 ab.
  • Die Kippstufe K kann zwei stabile Zustände einnehmen und hat einen Setzeingang a, einen Rücksetzeingang b und einen Ausgang c. Wenn die Kippstufe K über ihren Ausgang c ein 1-Signal bzw.
  • 0-Signal abgibt, dann ist sie in ihrem Ruhezustand bzw.
  • in ihrem Arbeitszustand. Ein Übergang vom Ruhezustand zum Arbeitszustand erfolgt mit einer positiven Flanke am Setzeingang a. Ein Übergang vom Arbeitszustand zum Ruhezustand erfolgt mit einer positiven Flanke am Rücksetzeingang b.
  • Die Differenzierstufe DlFFerhält eingangs entweder das Signal B1 oder das Signal B 2 und differenziert dieses Signal, so daß über den Ausgang entweder das Signal El oder das Signal E2 abgegeben wird, dessen Impulse mit den Impulsflanken des eingangs zugeführten Signals B 1 bzw. B 2 koinzidieren. Es wird angenommen, daß die Differenzierstufe DIFF ein differenziertes Signal abgibt, das sowohl Impulse positiver Polarität als auch Impulse negativer Polarität enthält. Mit Hilfe der Diode D werden die Impulse negativer Polarität niederohmig an Masse abgeleitet, so daß nur die Impulse positiver Polarität dem Rücksetzeingang b der Kippstufe K zugeführt werden.
  • Anhand der in Fig.4 dargestellten Zeitdiagramme wird nun die Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Demodulators DEM 1 erläutert. Die Binärwerte der einzelnen in F i g. 4 dargestellten Signale sind mit den Bezugszeichen 0 bzw. 1 bezeichnet. Die Abszissenrichtung bezieht sich auf die Zeit t Fig. 4 zeigt oben das Signal H, dessen einzelne Impulse zwecks einfacherer Darstellung nur als Strich eingezeichnet sind. Auch wurde zwecks einfacherer Darstellung eine relativ geringe Impulsfolgefrequenz des Signals H angenommen, um die prinzipielle Lage der einzelnen Impulsflanken besser erläutern zu können. Es wurde bereits erwähnt, daß das sinusförmige Signal A, das gemäß F i g. 1 vom Sender SE abgegeben wird, zeitlich nacheinander entsprechend den zu übertragenden Binärwerten die Kennfrequenzen fl und f2 hat Durch amplitudenmäßige Begrenzung mit Hilfe des in F i g. 1 dargestellten Amplitudenbegrenzers AB entsteht das Signal B, wobei sich gemäß F i g. 4 in Abhängigkeit von der jeweiligen Kennfrequenz fl bzw. f2 das Signal B 1 bzw. B 2 ergibt. Die Kennfrequenzen fl bzw. f2 werden somit durch die Nulldurchgänge der Signale B 1 bzw.
  • B 2 und insbesondere durch die Periodendauer pl bzw.
  • p2 signalisiert.
  • Unter Verwendung der in Fig.3 dargestellten Differenzierstufe DIFF und der Diode D werden aus den Signalen B 1, B 2 die Signale El, E2 abgeleitet, die mit den positiven Impulsflanken der Signale B I bzw.
  • B 2 koinzidieren. Insbesondere wird zum Zeitpunkt t 1 ein Impuls des Signals E2 erzeugt, der dem Rücksetzeingang b der Kippstufe K zugeführt wird, so daß die Kippstufe Kvon ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand überführt wird. Damit wird über den Ausgang c der Kippstufe K das Signal K2=0 abgegeben, und damit wird der Zählvorgang des Zählers Zfreigegeben.
  • Das Signal Z 2 am Ausgang d des Zählers Z ändert sich aber nicht zum Zeitpunkt t 1, sondern erst zum Zeitpunkt t 2, zu dem ein Impuls des Signals Hals erster Zählimpuls im Zähler Z wirksam ist. Der Zähler Z beginnt somit ab dem Zeitpunkt t2 die Zählung und zählt eine vorgegebene Anzahl der Impulse des Signals H, wobei angenommen wird, daß der Zähler zum Zeitpunkt t3 seinen maximalen Zählerstand erreicht und mit dem Signal Z2 =1 signalisiert. Das Signal Z2 wird zum Zeitpunkt t3 dem Setzeingang a der Kippstufe K zugeführt, und damit wird die Kippstufe K in den Ruhezustand überführt, wie das Signal K 2=1 zeigt. Zum Zeitpunkt t 4 wird mit der positiven Flanke des Signals B 2 und mit dem entsprechenden Impuls des Signals E2 über den Rücksetzeingang b die Kippstufe K wieder in ihren Arbeitszustand versetzt, wie es bereits zum Zeitpunkt tl geschehen ist. Mit dem Signal K2 wird wieder der Zählerstand des Zählers Z zurückgestellt, und mit dem ersten darauffolgenden Impuls des Signals H wird zum Zeitpunkt t5 erneut ein Zählvorgang begonnen. Abgeschlossen wird dieser Zählvorgang mit Erreichung des maximalen Zählerstandes zum Zeitpunkt t 8, wobei mit dem Signal Z2 erneut die Kippstufe K in ihren Ruhezustand versetzt wird.
  • Zum Zeitpunkt t 9 erscheint wieder eine positive Flanke des Signals B2, die wieder den Arbeitszustand der Kippstufe K 2 bewirkt. Ab dem Zeitpunkt t 9 beginnt ein neuer Zählvorgang.
  • Mit Hilfe des Zählers Z wird die Dauer e 1 ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 festgelegt. Das Signal Z2 erfüllt somit die Funktion eines Vergleichssignals, dessen Dauer e 1 ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 und ab dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t 8 konstant ist.
  • Wenn der in F i g. 1 dargestellte Amplitudenbegrenzer AB anstelle des Signals B 2 das Signal B 1 abgibt an die in F i g. 3 dargestellte Differenzierstufe DIFF, dann ergibt sich zum Zeitpunkt t 1 ein Impuls des Signals El, und es ergeben sich in weiterer Folge Impulsflanken der Signale K 1 und Z1 in gleicher Weise wie im Fall der Impulsflanken der Signale K 2 bzw. Z2. Auch das Signal Z1 erfüllt die Funktion eines Vergleichssignals, weil es ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 wieder die Dauer e 1 signalisiert. Der Zähler Z erreicht somit zum Zeitpunkt t3 seinen maximalen Zählerstand, wodurch ähnlich wie im Fall des Signals Z2 die Kippstufe K in ihren Ruhezustand versetzt wird. Anders als im Fall des Signals K2 dauert nun aber, wie das Signal K 1 zeigt, der Ruhezustand der Kippstufe K wesentlich länger an, weil erst zum Zeitpunkt t6 eine positive Impulsflanke des Signals B 1 auftritt, wodurch in weiterer Folge der Arbeitszustand der Kippstufe K eingeleitet wird. Ab dem Zeitpunkt t 7 beginnt ein neuer Zählzyklus, der mit Erreichen des maximalen Zählerstandes nach der konstanten Dauer e 1 zum Zeitpunkt t 11 beendet wird.
  • Die Vorgänge zu den Zeitpunkten t 11 bzw. t 12 bzw.
  • t 13 gleichen den Vorgängen zu den Zeitpunkten t 3 bzw. t 6 bzw. t 7.
  • Die Impulse Z 11 des Signals Z1 signalisieren die Periodendauer Pl der Rechteckimpulse B 1 und damit einen ersten Binärwert des übertragenen Signals, wogegen die Impulse Z22 des Signals Z2 die Periodendauer p2 der Rechteckimpulse B2 und einen zweiten Binärwert des übertragenen Signals signalisieren. Die Signale Z 1 bzw. Z2 werden daher dem Tiefpaß TP zugeführt, von dessen Ausgang eine geglättete Spannung abgegeben wird, die bei mehreren aufeinanderfolgenden Impulsen Z 11 einen anderen Betrag annimmt als bei mehreren aufeinanderfolgenden Impulsen Z22. Diese geglättete Spannung wird der Schwellwertstufe SCH zugeführt, und über deren Ausgang wird das demodulierte Signal C abgegeben, das die Binärwerte des übertragenen Datensignals signalisiert.
  • Bei der Gewinnung der Impulse Zll bzw. Z22 wird bei überschlägiger Betrachtung die Abweichung der Periodendauer pl von der Dauer e 1 bzw. die Abweichung der Periodendauer p2 von der Dauer el ermittelt. Die Dauer e 1 ist sowohl kleiner als die Periodendauer p 1 als auch kleiner als die Periodendauer p2, weshalb die Abweichungen alle die gleiche Polarität haben. Wenn die Dauer el kleiner als die Periodendauer p 1 aber größer als die Periodendauer p2 wäre, dann würden sich sowohl positive als auch negative Abweichungen ergeben, und zur Erfassung dieser Abweichungen wäre ein erheblich größerer technischer Aufwand erforderlich als im vorliegenden Fall des in F i g. 3 dargestellten Demodulators DEM 1.
  • Die Dauer el soll höchstens um die Dauer p 2-p 1/2 kleiner sein als das n-fache der Periodendauer p 2.
  • Dabei bedeutet das Symbol n eine beliebige ganze Zahl.
  • Im vorliegenden Fall der Fig. 4 ist mit n= 1 die Dauer e 1 etwas kleiner als die Periodendauer p 2. Der maximale Zählerstand des Zählers Z könnte aber auch derart eingestellt werden, daß sich eine Dauer e2 und das Signal Z23 anstelle des Signals Z2 bzw. das Signal Z 13 anstelle des Signals Z1 ergibt. In diesem Fall ist mit n=2 die Dauer e2 kleiner als das 2fache der Periodendauer p 2. Je größer die Zahl n gewählt wird, desto größer ist die Dauer des Vergleichssignals und desto weniger wirken sich Rastfehler auf die Dauer der erzeugten Impulse Z 11 bzw. Z22 aus. Der vom Signal H abhängige Rastfehler ändert sich nicht mit n, wogegen die Differenz der Impulsbreiten der Impulse Z25, Z26 mit wachsendem n größer wird.
  • Die Dauer der Impulse Z 11 bzw. Z22 ist eine digitale Größe, weil die Impulsflanken der Impulse Zoll, Z22 mit Impulsen des Signals H koinzidieren. Beispielsweise wird zum Zeitpunkt t3 die Vorderflanke des Impulses Z22 durch den gleichzeitig auftretenden Impuls des Signals H festgelegt, der als letzter Zählimpuls dem Zähler Z zugeführt wird. Die Rückflanke des Impulses Z22 wird durch den gleichzeitig zum Zeitpunkt t5 auftretenden Impuls des Signals H festgelegt, der als erster Zählimpuls am Zähler wirksam wird. Dieser Sachverhalt ist wesentlich im Zusammenhang mit Rastfehlern und wird anhand der F i g. 5 erläutert.
  • F i g. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab die Impulse des Signals H. Es wird davon ausgegangen, daß sich die Rechteckimpulse B I und B2 phasenmäßig gegenüber den Impulsen des Signals Hverschieben, weil das Signal H auf der Empfangsseite erzeugt wird, wogegen die Rechteckimpulse B 1 und B2, wie bereits erwähnt, aus dem Signal A gewonnen werden, das über die in F i g. 1 dargestellte Übertragungsstrecke übertragen wird. Das Signal H einerseits und die Signale B 1, B 2 andererseits sind somit nicht phasenmäßig miteinander verkettet, weshalb die erwähnte phasenmäßige Verschiebung der Signale B 1, B 2 auftritt In F i g. 5 sind drei Phasenlagen des Signals B2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen B2/l, B 2/2, B 2/3 bezeichnet Unter der Voraussetzung des Signals B2/1 gibt die Kippstufe K das Signal K2/l ab, und der Zähler Zgibt das Signal Z2/1 ab. Mit dem Impuls Z22/1 wird der Rechteckimpuls B2/1 signalisiert. Dieser Impuls Z22/1 entspricht somit dem in F i g. 4 dargestellten Impuls Z22.
  • In ähnlicher Weise werden unter Voraussetzung des Signals B2/2 die Signale K 2/2 und Z2/2 erzeugt, so daß nunmehr mit dem Impuls Z22/2 der Rechteckimpuls B 2/2 signalisiert wird.
  • Im Falle des Signals B2/3 werden die Signale K2/3 und Z2/3 erzeugt, wobei mit dem Impuls Z22/3 der Rechteckimpuls B2/3 signalisiert wird. Je nach der Phasenlage des Signals B2 ergeben sich einerseits die gleich langen Impulse Z22/1 und Z22/3 und anderer- seits der Impuls Z22/2, der um eine Periodendauer des Signals H länger ist als die übrigen Impulse Z22/1 und Z22/3. Die Impulse, welche das Signal B 2 signalisieren, sind somit entweder mit keinem Rastfehler behaftet, wie, beispielsweise die Impulse Z22/1 und 222/3, oder sie haben wie der Impuls Z22/2 einen Rastfehler, der genau gleich der Periodendauer des Signals H ist Es handelt sich somit um einen digitalen, insbesondere um einen binären Rastfehler, der entweder die Werte 0 oder die Periodendauer des Signals Hannimmt.
  • Wenn die Impulse Z22/1, Z22/2 und Z22/3 direkt von einer Impulsflanke der entsprechenden Signale B2/1 bzw. B2/2 bzw. B2/3 abhängen würden, dann ergäbe sich beispielsweise unter Bezugnahme auf den Impuls h des Signals H ein analoger voreilender Rastfehler F1 bzw. die nacheilenden Rastfehler F2 bzw.
  • F3. Es würden also bei verschiedenen Phasenlagen der Rechteckimpulse B 2 und auch der Rechteckimpulse B 1 bei jeder Phasenlage im allgemeinen verschieden große analoge Rastfehler entstehen. Derartige analoge Rastfehler wären nicht vorteilhaft, wie anhand der folgenden F i g. 6 erläutert wird.
  • F i g. 6 zeigt oben das Signal Z2, wie es beispielsweise von dem ìn F i g. 3 dargestellten Zähler Z abgegeben wird. Es wird wieder angenommen, wie gemäß F i g. 5, daß die Rechteckimpulse B 2 verschiedene Phasenlagen einnehmen, so daß sich die auch in F i g. 5 dargestellten Impulse Z22/1, Z22/2, Z22/3 ergeben, von denen die Impulse Z22/1 und Z22/3 mit keinem Rastfehler behaftet sind, wogegen der Impuls Z22/2 den Rastfehler F6 aufweist. Durch die Wirkung des in F i g. 3 dargestellten Tiefpasses TP ergibt sich an dessen Ausgang das Signal L 2. Es wird angenommen, daß ab dem Zeitpunkt t 15 bis zum Zeitpunkt t 16 gleich lange Impulse, ähnlich wie die Impulse Z22/1 und Z22/3 auftreten und daß die Grenzfrequenz des Tiefpasses TP derart klein ist, daß der Gleichspannungsmittelwert der Rechteckimpulse gebildet wird. Das Signal L 2 verläuft daher ab dem Zeitpunkt t 15 bis zum Zeitpunkt t 16 geradlinig. Durch den digitalen Fehler F6 des Impulses Z22/2 wird der Gleichspannungsmittelwert zum Zeitpunkt t 17 kurzzeitig angehoben. Diese kurzzeitige Vergrößerung der Amplitude des Signals L 2 zum Zeitpunkt t 17 wirkt sich bei Gewinnung des demodulierten Signals C kaum störend aus. Insbesondere werden keine nennenswerten Signalverzerrungen und keine falschen Datenbits des Signals Cbewirkt.
  • Falls dem in Fig.3 dargestellten Tiefpaß TP ein Signal Z24 zugeleitet würde, das mit analogen Rastfehlern F1, F2, F3, F4, F5 behaftet ist, dann ergäbe sich anstelle des Signals L 2 das Signal L 24 am Ausgang des Tiefpasses. Wenn die Impulsfolgefrequenz des Impulses Z22/2 und damit die Wiederholungsfrequenz des digitalen Rastfehlers F6 im oberen Teil des Durchlaßbereiches des Tiefpasses TP liegt, dann läßt dieser die dem Impuls Z22/2 entsprechende Grundwelle mit einer bestimmten Amplitude hindurch. Da sich im Fall des Signals L 2 der digitale Rastfehler F6 sprunghaft ändert, wogegen sich im Fall des Signals L 24 die analogen Fehler F1 bis F5 kontinuierlich ändern, ist die Amplitude der Grundwelle des Signals L2 kleiner als die Amplitude der Grundwelle des Signals L 24. Es werden somit im Fall des Signals L 24 beide Kennfrequenzen des gemäß F i g. 1 übertragenen Signals A durch stark wellige Signale nach Art des Signals L 24 signalisiert, woraus im Zuge der Schwellwertbildung ein stark verzerrtes, demoduliertes Signal abgeleitet wird. Die Signalverzerrungen eines derartigen demodulierten Signals sind wesentlich größer als eventuell Signalverzerrungen des demodulierten Signals C das unter Voraussetzung des Signals L 2 gewonnen wird.
  • Hinsichtlich der Signale B 1 und C1 gelten die gleichen Ausführungen, wie sie anhand der F i g. 5 und 6 hinsichtlich der Signale B2 und C2 gemacht wurden.
  • Die relativ selten auftretenden digitalen Rastfehler der Signale Zund Z2 wirken sich somit weniger störend aus als analoge Rastfehler nach Art der Rastfehler Pl bis F5 von Signalen, die anstelle der Signale Z1, Z2 dem Tiefpaß TPzugeführt werden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Demodulation eines frequenzmodulierten Signals, das in schmälere bzw. breitere Rechteckimpulse umgeformt wird, wobei die Periodendauer der Rechteckimpulse eine höhere bzw.
    niedrigere Kennfrequenz signalisiert, wobei mit Hilfe eines Oszillators und mit Hilfe eines Zählers ein rechteckförmiges Vergleichssignal abgeleitet wird, dessen Dauer konstant ist, wobei mit Hilfe der Rechteckimpulse und mit Hilfe des Vergleichssignals ein Meßsignal abgeleitet wird, das die beiden Binärwerte des demodulierten Signals kennzeichnet und mit Hilfe dessen unter Verwendung eines Tiefpasses und einer Schwellwertstufe das demodulierte Signal abgeleitet wird, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Dauer (e 1) des Vergleichssignals höchstens um die Dauer p 2-p1/2 kleiner ist als das n-fache der Periodendauer (p 2) der schmäleren Rechteckimpulse (B2), wobei das Symbol n eine ganze Zahl bedeutet, wobei p 1 bzw. p2 die Periodendauer der breiteren bzw. schmäleren Rechteckimpulse (B 1 bzw. B2) ist, und daß sowohl die Vorderflanke als auch die Rückflanke der Impulse des Meßsignals (Z1, Z2) mit einzelnen Impulsen (H) des Oszillators (GEN) koinzidieren (Fig.3und4).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (Z) ein Binärsignal (Z 1, Z 2) abgibt, das einen ersten Binärwert (0) annimmt, wenn der Zähler ab einem ersten Zählimpuls die Zählung beginnt und bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes mit einem letzten Zählimpuls die Zählung beendet und das Binärsignal (Z 1, Z2) während der übrigen Dauer einen zweiten Binärwert (1) annimmt, daß nach dem Auftreten einer Flanke der Rechteckimpulse (B 1, B2) dem Zähler (Z) ein Impuls (H) des Oszillators (GEN) als erster Zählimpuls zugeführt wird und daß aus dem Binärsignal (Z1, Z2) des Zählers (Z) unter Verwendung des Tiefpasses (TP) und der Schwellwertstufe (SCH) das demodulierte Signal (C) erzeugt wird.
  3. 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (Z) einen Zähleingang (z), einen Rücksetzeingang (r) und einen Ausgang (d) besitzt, daß eine bistabile Kippstufe (K) vorgesehen ist, die einen Setzeingang (a), einen Rücksetzeingang (b) und einen Ausgang (c) besitzt und die mit einem Signal am Setzeingang (a) in ihren Ruhezustand und mit einem Signal am Rücksetzeingang (b) in ihren Arbeitszustand versetzt wird, daß eine Differenzierstufe (DIFF) vorgesehen ist, der eingangs die Rechteckimpulse (B1, B2) zugeführt werden und über deren Ausgang Impulse (El, E2) abgegeben werden, die mit den Flanken der Rechteckimpulse (B 1, B2) koinzidieren, daß über den Ausgang des Oszillators (GEN) die Impulse (H)des Oszillators an den Zähleingang (z)des Zählers (Z)gegeben werden, daß über den Ausgang (d) des Zählers (Z) das binäre Signal (Z 1, Z2) einerseits an den Tiefpaß (TP) und andererseits an den Setzeingang (a) der Kippstufe (K) abgegeben wird, daß der Ausgang (c) der Kippstufe (K) an den Rücksetzeingang (r) des Zählers (Z) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Tiefpasses (TP) an den Eingang der Schwellwertstu- fe (SCH) angeschlossen ist und über den Ausgang dieser Schwellwertstufe (SCH) das demodulierte Signal (C) abgegeben wird und daß der Ausgang der Differenzierstufe (DIFF) an den Rücksetzeingang (b) der Kippstufe (K) angeschlossen ist (F i g. 3).
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzmodulierten Signals, das in schmälere bzw.
    breitere Rechteckimpulse umgeformt wird, wobei die Periodendauer der Rechteckimpulse eine höhere bzw.
    eine niedrigere Kennfrequenz signalisiert. Dabei wird mit Hilfe eines Oszillators und mit Hilfe eines Zählers ein rechteckförmiges Vergleichssignal abgeleitet, dessen Dauer konstant ist und mit Hilfe der Rechteckimpulse und mit Hilfe des Vergleichssignals wird ein Meßsignal abgeleitet, das die beiden Binärwerte des demodulierten Signals kennzeichnet und mit Hilfe dessen unter Verwendung eines Tiefpasses und einer Schwellwertstufe das demodulierte Signal abgeleitet wird.
    Gemäß der britischen Patentschrift 12 28 993 und gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 23 21 888 sind Verfahren der eingangs genannten Gattung bekannt, wobei ein rechteckförmiges Vergleichssignal verwendet wird, dessen Dauer ungefähr der halben Periodendauer der Mittenfrequenz gleicht, so daß bei der Gewinnung eines Meßsignals sowohl positive als auch negative Abweichungen der Dauer der Rechteckimpulse von der Dauer des Vergleichssignals berücksichtigt werden müssen, wozu ein relativ großer technischer Aufwand erforderlich ist.
    Gemäß der bereits erwähnten britischen Patentschrift 12 28 993, gemäß der ebenfalls bereits erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 23 21 888 und gemäß der weiteren deutschen Offenlegungsschrift 22 38 117 werden Meßsignale abgeleitet, die aus einzelnen rechteckförmigen Impulsen bestehen und mit deren Hilfe unter Verwendung eines Tiefpasses und einer Schwellwertstufe das demodulierte Signal erzeugt wird. Die einzelnen Rechteckimpulse des Meßsignals sind mit Rastfehlern behaftet, weil es unwahrscheinlich ist, daß eine Flanke der Rechteckimpulse genau zur gleichen Zeit auftritt wie einer der Impulse des Oszillators, mit deren Hilfe die Dauer der Vergleichssignale festgelegt wird. Im allgemeinen haben alle einzelnen Rechteckimpulse des Meßsignals mehr oder weniger große Rastfehler, wobei es sich hier um analoge Größen handelt, die sich bei der Bildung des demodulierten Signals im nachfolgenden Tiefpaß summieren und Telegrafieverzerrungen verursachen können.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Demodulation eines frequenzmodulierten Signals anzugeben, das mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand realisierbar ist und bei dessen Anwendung sich die Rastfehler weniger störend hinsichtlich der Telegrafieverzerrungen auswirken.
    Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dauer des Vergleichssignals höchstens um die Dauer p 2-pl/2 kleiner ist als das n-fache der Periodendauer der schmäleren Rechteckimpulse, wobei das Symbol n eine ganze Zahl bedeutet, wobei p 1 bzw. p2 die Periodendauer der breiteren bzw.
DE19762606515 1976-02-18 1976-02-18 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzmodulierten Signals Expired DE2606515C2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0016256A1 (de) * 1978-12-19 1980-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zum Korrigieren von Schrittverzerrungen bei einer Übertragung von Daten mit Frequenzmodulation

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