DE2611099A1

DE2611099A1 - Schaltungsanordnung zum demodulieren frequenzmodulierter schwingungen

Info

Publication number: DE2611099A1
Application number: DE19762611099
Authority: DE
Inventors: Nicola Dipl Ing Montefusco
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1975-03-18
Filing date: 1976-03-16
Publication date: 1976-10-07
Also published as: IT1037127B; CH608922A5; US4021744A

Description

9791-76/H/S

DB 344/BREV

IT.Anm. Nr. 21386 A/75

A.T. 18. März 1975

Societä Italiana Telecomunicazioni Siemens s.p.a., 20149 Milano, Piazzale Zavattari, 12

Schaltungsanordnung zum Demodulieren frequenzmodulierter Schwingungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es handelt sich um eine Modulatorschaltung für ein sogenanntes "Periodenmessungs"-System, wie es insbesondere in der Femsehreibtechnik und bei der Niedergeschwindigkeits-Datenübertragung verwendet wird. Bei derartigen IM-Systemen ordnet man den Polaritäten bzw. Binärwerten der Binärinformationen zwei sinusförmige Schwingungen unterschiedlicher Frequenz und gleicher Amplitude zu, die im Frequenzbereich des jeweiligen Übertragungskanals liegen und gewöhnlich als Kenn- oder Tastfrequenzen bezeichnet werden. Üblicherweise entspricht dem Binärwert "Null" der Binärinformationen die höhere Tastfrequenz und dem Binärwert "Eins" die tiefere Tastfrequenz. Die hier beschriebene Demodulatorschaltung

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eignet sich für eine Empfangsstation, die von einer Sendestation ein in der oben beschriebenen Weise moduliertes Signal empfängt.

Aus dem italienischen Patent 880 157 ist eine Demodulator schaltung für frequenzmodulierte Schwingungen bekannt, bei der die empfangenen Signale durch Begrenzung, Differenzierung und Gleichrichtung in eine Folge von relativ kurzen Impulsen umgewandelt werden, die den Nulldurchgängen der modulierten Schwingung entsprechen. Die Binärinformation wird mittels eines Zählers mit η Stufen gewonnen, an dessen Ausgang ein Tiefpaßfilter und eine diesem nachgeschaltete Schwellenschaltung angeschlossen sind. Der Zähler empfängt am Zähleingang eine Folge von Taktimpulsen mit der Taktfrequenz &.F., wobei F^ die höhere Tastfrequenz ist, und wird am Rückstelleingang durch die den Nulldurchgängen der modulierten Schwingung entsprechenden Impulse gesteuert. Am Ausgang der Schwellenschaltung ergibt sich beim Empfang der höheren Tastfasjuenz ein Signal vomWert Null, da die letzte Stufe des Zählers zurückgestellt wird, bevor er eine Umschaltung bewirkt. Beim Empfang der tieferen Tastfrequenz erzeugt die Schwellenschaltung dagegen ein Signal mit einem von Hull abweichenden Wert, weil der Zähler mit einer niedrigeren Frequenz (also jeweils später) zurückgestellt wird und der Signalpegel am Ausgang des Tiefpaßfilters der Anzahl von Taktimpulsen proportional ist, die im Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rucks tellimpulsen vom Zähler gezählt werden.

Die Verwendung der Taktimpulsfrequenz n.F/i schafft die günstigste Bedingung zur Diskriminierung der beiden am Ausgang des Tiefpaßfilters zur Verfügung stehenden Spannungswerte, da theoretisch bei Empfang der höheren Tastfrequenz die Spannung am Ausgang des Tiefpaßfilters den Wert Null hat. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß der am Zähleingang der letzten Zählerstufe vorliegende Impuls bisweilen dem am Rückstelleingang erscheinenden Impuls voreilt.

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Es ergibt sich also eine Unbestimmtheit beim Umschalten des Zählers, was zur Folgeßiat, daß zum Zeitpunkt des Empfangs der höheren Tastfrequenz am Ausgang des Tiefpaßfilters nicht mehr ein Signal vom Wert Null erzeugt wird, sondern ein Signal mit einem bestimmten Pegel, das die Diskriminierung der beiden Binärwerte erschweren kann. Dieser Nachteil bereitet besonders in solchen Fällen Schwierigkeiten, in denen die Tastfrequenzen, sehr nahe beieinander liegen, da bei Empfang der höheren Tastfrequenz am Tiefpaßfilterausgang das durch die genannte Unbestimmtheit verursachte Signal auftritt, während bei Empfang der tieferen Tastfrequenz der Zähler so zurückgestellt wird, daß der der Zählung entsprechende Signalpegel sich nur wenig von dem erstgenannten Pegel unterscheidet. In einem solchen Fall ist also die Unterscheidung der beiden Binärwerte besonders schwierig. Diese Demodulatorschaltung arbeitet im übrigen mit einer Frequenz, die ein Vielfaches einer der beiden Tastfrequenzen ist und, falls sie nicht örtlich verfügbar ist, erzeugt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für ein Mehrkanal-Übertragungssystem, insbesondere für ein Wechselstromtelegraphiesystem oder ein Datenübertragungssystem geeignete Demodulatorschaltung anzugeben, die die oben erläuter ten Nachteile und insbesondere eine Unbestimmtheit am Ausgang des Zählers vermeidet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung.

Neben der lösung der genannten Aufgabe hat die Erfindung den besonderen Vorteil, daß die Demodulatorschaltung vielseitig und einfach an die Bedingungen des jeweiligen Anwendungsfalls anpaßbar ist.

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 das Blockschaltbild der erfindungsgemäß realisierten Demodulatorschaltung, und

Mg. 2 Zeitdiagramme der in der Schaltung gemäß Pig.1 auftretenden Signale.

In Fig. 1 ist mit LM eine Begrenzerschaltung bezeichnet, die an ihrem Eingang ein sinusförmiges Signal a empfängt, das in Pig. 2a dargestellt ist, womit P. die höhere Kennoder Tastfrequenz und mit P₂ die tiefere Paßfrequenz bezeichnet ist. Am Ausgang der Begrenzerschaltung LM ergibt sich das in Pig. 2b dargestellte Signal b, das an den Eingang eines digitalen Differenzierkreises DP gelangt, an dessen Ausgang das in Pig. 2c dargestellte Signal c zur Verfügung steht. Das Signal c besteht aus einer Polge von sehr kurzen Impulsen, die den Nulldurchgängen der empfangenen Schwingung entsprechen. Diese Impulsfolge steuert den Rückstelleingang eines Zählers CN, der an seinem Zähleingang von einer Taktimpulsfolge Pc gespeist wird, die eine im Vergleich mit der Tastfrequenz F^ sehr hohe Taktfrequenz hat. Der Zähler CN wird jeweils zum Zeitpunkt des Empfangs der Tastfrequenz F^ zurückgestellt, nachdem er eine Anzahl K von Impulsen der Impulsfolge Pc gezählt hat. Jeweils zum Zeitpunkt des Empfangs der Tastfrequenz PZ wird er dagegen zurückgestellt, nachdem er eine Anzahl K+X von Impulsen der Taktimpulsfolge Pc (Fig. 2d) gezählt hat.

Die sich am Ausgang des Zählers CN ergebende binäre Konfiguration (Signal d) gelangt an den ersten Eingang einer Vergleichsschaltung CM, an deren zweitem Eingang eine Vergleichszahl A geschrieben ist. Die Vergleichsschaltung CM erzeugt kein Ausgangssignal, solange die Anzahl K dieBezugszahl A nicht überschreitet. Nimmt man den Pall A = K an, so erzeugt die Vergleichsschaltung CM während der gesamten Dauer der höheren Tastfrequenz F^ nicht ihr Ausgangssignal.

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Dagegen erzeugt sie periodisch bei Empfang der Tastfrequenz

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F_z ihr Ausgangssignal in den Zeitintervallen T = ψ^γ X, die von den K-ten Impulsen der !Frequenz Pc¹ der Taktimpulsfolge i*c und von den fiücksetzimpulsen am Ausgang des Differenzierkreises DP definiert sind. Unter diesen Umständen liegt am Ausgang der Vergleichsschaltung CM das In Pig. 2e dargestellte Signal e.

Die Wahl der Bezugszahl A=K ist am günstigsten für die Diskriminierung der beiden Werte der Binärinformationen, weil die Vergleichsschaltung CM ihren Ausgang nur beim Empfang der tieferen Tastfrequenz periodisch aktiviert, während sie beim Empfang der höheren Tastfrequenz im ständigen Ruhezustand ist. Dadurch wird die eingangs erläuterte Unbestimmtheit am Eingang des Tiefpaßfilters IiP vermieden und somit eine einfache, zuverlässige Diskriminierung der beiden Binärwerte auch dann ermöglicht, wenn die beiden Tastfrequenzen sehr nahe beieinander liegen. Die Diskriminierung ist bei den angegebenen Bedingungen um so günstiger, j e höher die Frequenz der Taktimpulsfolge Pc ist. Denn bei einer beliebigen Frequenz Fc¹ erreicht der Zähler CN beim Empfang der Frequenz F„ eine bestimmte Zahl Bf¹, während er bei einer angenommenen Frequenz Fc¹^Fc¹ eine Zahl N¹ · >N' erreicht, die eine bessere Diskriminierung ermöglicht.

An den Ausgang der Vergleichsschaltung CM ist ein Tiefpaßfilter LP geschaltet, an dessen Ausgang einfcinipolares veränderliches Signal f (das in Fig. 2f dargestellte veränderliche Gleichstromsignal) liegt, dessen Amplitude der Anzahl der vom Zähler CN im Zeitintervall T gezählten Impulse proportional ist. An den Ausgang des Tiefpaßfilters ist eine Schwellenschaltung CS angeschlossen, die an ihrem Ausgang (Signal g) die in der modulierten Schwingung enthaltene Binärinformation gemäß Fig. 2g zur Verfügung stellt.

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Die besondere Vielseitigkeit der hier beschriebenen Schaltungsanordnung ergibt sich aus der Überlegung, daß z.B. bei der Mehrkanal-Wechselstromtelegraphie etwa 50 Telegraphiekanäle und bei der Datenübertragung etwa 20 Kanäle zu unterscheiden sind, in denen normalerweise die Frequenzmodulation erfolgt. Den Binärwerten der auf einem beliebigen Telegraphiekanal 0. zu übertragenden Binärinformationen ordnet man hierbei zwei andere Tastfrequenzen zu als den auf einem anderen Telegraphiekanal Cj.-ι zu übertragenden Binärinformationen. Dank ihrer Vielseitigkeit kann die hier beschriebene Demodulatorschaltung einfach an jeden dieser Telegraphiekanäle angepaßt werden, indem man lediglich die dem Kanal G. entsprechende Vergleichzahl A. am zweiten Eingang der Vergleichsschaltung CM gegen die Zahl A. - für den Kanal C. - (i=1...5O) vertauscht. Entsprechendes gilt für die Uiedergeschwindigkeits-Datenübertragung. Ib Gegensatz hierzu müssen bei den bekannten Demodulatorschaltungen Signale benutzt werden, die eine festgelegte frequenz haben und, falls sie nicht örtlich verfügbar sind, besonders erzeugt werden müssen.

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Claims

- 7 Patentansprüche

\\) Schaltungsanordnung zum Demodulieren frequenzmodulierter Schwingungen für ein übertragungssystem binärer Informationen, in welchem ein Modulator bei dem einen Binärwert (Null) der Eingangsinformationen eine erste Tastfrequenz (Pa) "und bei dem anderen Binärwert (Eins) eine zweite Tastfrequenz (P^ erzeugt und das modulierte Signal des Modulators einer Begrenzerschaltung zugeführt wird, der ein Dj.fferenzierkreis nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang eine Polge von im Vergleich mit der Periode des modulierten Signals sehr kurzen, dessen Nulldurchgängen entsprechenden Impulsen zur Verfügung steht, mit einem Zähler, der an seinem Eückstelleingang durch diese Impulse gesteuert wird und an seinem Zähleingang eine Taktimpulsfolge empfängt, deren Taktfrequenz -wesentlich größer ist als die erste Tastfrequenz., und mit einem dem Zähler nachgeschalteten TiefpaJfilter, an dessen Ausgang eine Schwellenschaltung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang des Zählers (ON) erzeugten Binärsignale (d) an den ersten Eingang einer Vergleichsschaltung (CM) angelegt werden, an deren zweitem Eingang eine Vergleichszahl (A) geschrieben ist, und daß an den Ausgang der Vergleichsschaltung (GM) das Tiefpaßfilter (EP) angeschlossen ist«
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Vergleichs zahl A = K ist, -wobei K die Anzahl der Taktimpulse (Pc) ist, die in dem durch zwei aufeinanderfolgende Rücksetzimpulse definierten Zeitintervall vom Zähler (ON) gezählt werden, wenn am Eingang der Demodulatorschaltung die erste Tastfrequenz (P^) empfangen wird.

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