DE2800242A1 - Verfahren und vorrichtung zum empfang und zur herstellung frequenzmodulierter signale - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum empfang und zur herstellung frequenzmodulierter signale

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DE2800242A1
DE2800242A1 DE19782800242 DE2800242A DE2800242A1 DE 2800242 A1 DE2800242 A1 DE 2800242A1 DE 19782800242 DE19782800242 DE 19782800242 DE 2800242 A DE2800242 A DE 2800242A DE 2800242 A1 DE2800242 A1 DE 2800242A1
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Gabor Dipl Phys Dalnoki
Rudolf Dr Ing Foeldvari
Aurel Sonkoly
Ferenc Szilagyi
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HIRADASTECH IPARI KUTATO
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HIRADASTECH IPARI KUTATO
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    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
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    • H04L27/144Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements
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    • HELECTRICITY
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    • H03C3/38Angle modulation by converting amplitude modulation to angle modulation
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    • HELECTRICITY
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    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16Multiple-frequency-changing
    • H03D7/165Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Empfang
  • und zur ilerstellung frequenzmodulierter Signale Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Signale, eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein Verfahren zur Erzeugung frequenzmodulierter Signale.
  • Beim Empfang frequenzmodulierter Signale werden in der Fernmeldetechnik zumeist selektive Empfänger und zum Empfang frequenzmodulierter Signale geeignete FM-Gleichrichter angewandt.
  • Der selektive Empfänger hat die Aufgabe, aus den Eingangssignalen das zu demodulierende frequenzmodulierte Signal auszuwählen. Dieses ausgewählte frequenzmodulierte Signal wird dem FM-Gleichrichter zugeführt und hier demoduliert.
  • Die Fachliteratur geht auf die Demodulation frequenzmodulierter Signale ausführlich ein. Danach können im wesentlichen die FM-Gleichrichter wie folgt eingeteilt werden: a) Verhältnisdetektoren; b) Demodulatoren vom Typ eines Zählers; c) Nultiplikations- oder Koinzidenzdetektoren.
  • Diese FM-Demodulatoren arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipen und können die Demodulation bei verschiedener Qualität durchführen. Mangels Selektivität haben sie die gemeinsame Eigenschaft, nur das dem Eingang zugeführte einzige frequenzmodulierte Signal demodulieren zu können. Die Frequenz des frequenzmodulierten Signals muß einen Wert bestimmter Höhe haben, damit es vom demodulierten Signal durch Filtration abgesondert werden kann. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß diese bekannten. Schaltungen auch LC-Schwingkreise enthalten, mit der IC-Technik sehr schwierig zu realisieren sind.
  • Die Selektivität der EN-Empfänger wird durch eine oder mehrere Transpositionen mit Nittelfrequenz-Filtern sichergestellt. Als Mittelfrequenz kann kein beliebig niedriger Wert gewählt werden, denn die Spektren des transponierten FM-Signals und des demodulierten Nutzsignals dürfen einander nicht überlappen. Der schaltungstechnische Aufbau mit Filtern ist platz- und kostenaufwendig und er macht ferner die Ausführung mit IC-Schaltungen sehr problematisch.
  • Bei der Herstellung frequenzmodulierter Signale gibt es auch Schwierigkeiten, wenn man die Bandbreite des hergestellten Signals innerhalb der angegebenen Grenzwerte halten will. Bel der Frequenzmodulation ergeben sich bekanntlich Spektrumskomponenten mit grundsätzlich unendlicher Anzahl. Hier kann die Bandbegrenzung nur mit einer entsprechenden Filtration erreicht werden. Die Realisierung der erforderlichen Filter ist kostenaufwendig und die technologisch gegebenen ldöglichkeiten der IC-Schaltungen sind ausgeschlossen.
  • Eine spezielle Kategorie der Signale sind die FSE-Signale (Frequency Shift Keying). Nach diesem Verfahren wird je ein Signal unterhalb und oberhalb einer fiktiven Trägerfrequenz ausgestrahlt, wobei die Signale einander nach einem angegebenen Kode folgen. Eine weitere spezielle Frequenzmodulation wird bei den FM-Wechselspannungstelegraphen angewandt. Diese Modulationsart kann auch als eine spezielle FSf-#odulation betrachtet werden. Diese FN-Spezialmodulationen spielen eine bedeutende Rolle bei der Datenübertragung und der Fernmeldetechnik.
  • Zum Empfang der herkömmlichen FSK-Systeme hat man Filterschaltungen eingesetzt, jedoch hat diese Methode eine einheitliche Fertigungstechnik mit IC-Schaltungen nicht ermöglicht.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Verfahrens zum Empfang frequenzmodulierter Signale, das die Selektivitäts- und Demodulationsprobleme gleichzeitig beseitigt und das mit Hilfe der IC-Technik realisiert werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Frequenzmodulation anzugeben, wonach bandbegrenzte i'Ivl-Signale mit Verzicht auf abgetrennte Filter hergestellt werden können und dessen praktische Ausführung ebenfalls mit integrierten Schaltungen möglich ist. Dabei soll sich ergeben, daß der Empfang sowie die Herstellung frequenzmdulierter Signale invers durchgeführt werden können.
  • Nach der Erfindung ist die Aufgabe verfahrensmäßig für den Empfang frequenzmodulierter Signale dadurch gelöst, daß das frequenzmodulierte Signal mit zwei orthogonalen Signalen, deren Frequenz in angegebener (vorgeschriebener) Nähe der Trägerfrequenz des Ffl-Signals liegt, einzeln multipliziert, von den Produkten die Komponenten mit Differenzfrequenz ausgewählt, die zeitlich differenzierten Signale der Differenzsignalkomponenten hergestellt und mit Hilfe der Komponenten-und Differentialquotientensignale das auf das Modulationssignal des FN-Signals charakteristische Ausgangssignal erzeugt wird.
  • Unter dem Begriff der orthogonalen Signale werden periodische elektrische Signale gleicher Frequenz verstanden, deren Phasen voneinander um 900 abweichen.
  • Anders ausgedrückt ist das Integral des Multiplikationsproduktes der orthogonalen Signale null.
  • Die sich aus der Iviultiplikation mit orthogonalen Signalen ergebenden Komponentensignale können als in der Nähe der Frequenz null transponierte orthogonale Signale betrachtet werden, die einen drehenden elektrischen Vektor bestimmen. Die Drehrichtung des Vektors ist davon abhängig, ob es sich um eine obere oder untere Transposition handelt. Die in die Nähe der Nullfrequenz transponierten Signale können aus den anderen transponierten Signalkomponenten mit Tiefpaßfiltern ausgewählt werden. Die ausgewählten Signale enthalten Informationen über die Nodulationssignale.
  • Die in der Nähe der Nullfrequenz arbeitenden Tiefpaß-oder Bandfilter repräsentieren im Prinzip Filter mit möglichst reduzierten Ansprüchen, die bei IC-Ausführung sogar durch RC-Elemente dargestellt werden können.
  • Bei einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Erzeugung des Ausgangssignals daas erste komponentensignal mit dem Differentialquotienten des zweiten Komponentensignals und das zweite Kompnentensignal mit dem Differentialquotienten des ersten Komponentensignals multipliziert und es werden dann diese Produkte addiert.
  • Wenn es anstelle der Wiederherstellung des odulationssignals genügt, eine dafür charakteristische Menge zu erzeugen (z. B. bei der Demodulation der FSK-Signale das Vorzeichen), kann erfindungsgemäß das Ausgangssignal durch Vergleich des Produktes irgendeines omponentensignals und des aus dem anderen Signal gebildeten Derivatsignals hergestellt werden Zur Wiederherstellung des I:ddulationssignals ist also die Verwendung eines mit Speichern ausgerüsteten Netzes nicht erforderlich.
  • Bei einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß ihr Eingang mit den ersten Eingängen von zwei tTultiplikationseinheiten, die zweiten Eingänge der Nultiplikationseinheiten mit Ausgängen eines orthogonale Signale liefernden elektrischen Signalgenerators, die Ausgänge der Multiplikationseinheiten mit Ausgangsfiltern, die für Gleichstrom und oberhalb des Frequenzbereiches der Differenzsignale blockieren, ferner die Ausgänge der Bandfilter mit Eingängen einer analog-arithmetischen Einheit einerseits und mit differenzierenden Einheiten andererseits und die Ausgänge der differenzierenden Einheiten mit weiteren Eingängen der analog-arithmetischen Einheit verbunden sind.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prequenzmodulation werden Komponentensignale erzeugt, die den zwei orthogonalen Komponenten eines entsprechend mit dem Modulationssignal drehenden Vektors entsprechen, die zwei Komponentensignale werden mit zwei orthogonalen Signalen, deren Frequenz mit der Trägerfrequenz des zu erzeugenden FM-Signals gleich ist, einzeln multipliziert und das FM-Signal wird durch Addition der erhaltenen Multiplikationssignale hergestellt.
  • Die Bandbegrenzung der FM-Signale ist laut der Erfindung durch die Bandbegrenzung der Komponentensignale (in der Nähe der Nullfrequenz) zu erzielen. Die Bandbegrenzung kann in der Nähe der Nullfrequenz wesentlich einfacher durchgeführt werden, als im Bereich der Trägerfrequenz.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich also die Selektivität, die Demodulation und die Modulation gleichzeitig verwirklichen unter Anwendung von IC-Schaltungen.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnungen. in den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 das Frequenzspektrum der bei der Transponierung entstehenden Spektrumskomponenten; Fig. 2 die Zeitdiagramme der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Nähe der Nullfrequenz transponierten Signalkomponenten und des durch diese Komponenten bestimmten Vektors; Fig. 3 das Blockschema einer ersten husführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 4 das Blockschema einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.
  • Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf Fig. 1 die bekannten Transpositionsverhältnisse vorgeführt. Wenn ein Signal Um durch einen Träger Uc mit einer Frequenz von#o (die Frequenz des Signals Um ist# #o +#) transponiert wird, werden als Ergebnis ein 0 transponiertes Differenzsignal Ut mit einer Frequenz von # und ein Summensignal mit einer Frequenz von 2£1 + zerhalten. Wenn aber dieses Trägersignal Uc ein 0 Signal Um transponiert, dessen Frequenz um eine Prem quenz von#niedriger ist als die des Trägers, gewinnt ein transponiertes Differenzsignal Ut ebenfalls mit der Frequenz von # und ein Summensignal mit der Frequenz von 2 #o -#.
  • Betrachtet man die Summensignale nicht, so ist einzusehen, daß beide Transpositionen gleichmäßig die (transponierten) Differenzsignale Ut oder Ut mit der Frequenz von # ergeben, wobei diese Signale keine Auskunft darüber geben, ob das transponierte Signal aus dem Signal Um oder Um resultiert.
  • m Wenn Um = sin (# +k>) t, U# = sin (g - S) t und Uc = cos #o t sind, so ergibt sich: Ut = sinkt und Ut = sin (- #) t.
  • Nun ist mit einem Träger U# zu transponieren, dessen Phase im Verhältnis zum Träger Uc um 90° versetzt ist.
  • Die Funktion des Signals U# sei: U# = cos (#o t + #/2).
  • Bei den Phasenverhältnissen dieses Beispiels wird jetzt der Wert der transponierten Funktion: Ut = Ut = - cos Bt, wobei es keine Bedeutung mehr hat, ob die Transpositionen mit dem Signal Um oder Um durchgeführt wurden.
  • m Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Demodulation des zu demodulierenden Signals Um auf zwei Transpositionen zurückgeführt. Wird das Signal Um mit den orthogonalen Trägern Uc und U' gleichzeitig e aber voneinander getrennt transponiert, so sind auch die dabei erhaltenen Signale im orthogonalen Verhältnis zueinander (hier werden nur die Differenzsignale berücksichtigt). Das Transpositionssignal des Trägers Uc sei mit Uy und das Transpositionssignal des Trägers U# mit Ux bezeichnet. Dann ist es im Sinne des Vorstehenden richtig, daß Uy = A sinkt und (1) Ux = - A cos gt (2) ist, wobei A die Amplitude des Signals ist. Diese beiden Signale können auch zwei Komponenten eines mit einer Drehgeschwindigkeit von W positiv drehenden Vektors A sein (Fig. 2). Die mit der positiven Drehrichtung des Vektors zusammenhängenden Verhältnisse sind in Fig. 2 in ausgezogener, die mit der negativen Drehrichtung zusammenhängenden Verhältnisse in gestrichelter Linienführung dargestellt. Wird nun das Signal Um in transponiert, dessen Frequenz um # niedriger ist als die des Trägersignals, erhält man für die transpoflierten Signale: Uy =- A sinkt und y U# = - A cos #t.
  • Diese beiden Signale können als Komponenten eines mit einer Frequnz von L3 negativ drehenden Vektors A angesehen werden.
  • Da die Signaltransposition statt der Anwendung eines einzigen Trägers erfindungsgemäß mit zwei orthogonalen Trägern einzelweise vorgenommen wird, werden transponierte Vektorkomponenten erhalten, die den Vektor A bestimmen. Die Drehrichtung dieses Vektors verfügt über die bei der Einfrequenz-Transposition verlorengegangenen Informationen, weshalb folglich zwischen den Signalen Um und Um unterschieden werden kann.
  • m Um aus den Komponenten des Vektors A die Modulationsfunktion wieder herstellen zu können, werden die Differentialquotienten der Komponentensignale gebildet: dUx/dt = Au) sin L3 t (3) du ddt = A @ cos t (4).
  • y Die durch die Gleichungen (1), (2), (3) und (4) definierten Signale werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt; indem man das Signal Um mit den beiden zueinander ein orthogonales System bildenden Trägersignalen einzeln multipliziert. Wird aus den Produkten die Differenzfrequenz abgewählt, werden die Komponentensignale Ux und Uy erhalten, die dann einzeln differenziert werden.
  • Es sei vorausgesetzt, daß das Signal Um die Momentanfrequenz eines FM-Signals mit der Trägerfrequenz von repräsentiert, wobei hier 2 den Momentanwert des Frequenzhubes bedeutet. Aus dem Summensignal kann das Differenzsignal bei der Transposition mit einem Tiefpaßfilter ausgewählt werden. Dabei muß man den Durchlaßbereich des Filters oberhalb des zulässigen Maximalfrequenzhubes Lo festsetzen.
  • Aus den vier Signalen läßt sich das demodulierte Signal auf verschiedene Weise reproduzieren. Hierzu verwendet man zweckmäßig analog-arithmetische Operationen. Eine der möglichen Lösungen ist nachstehend anhand eines Beispieles erläutert.
  • Das Produkt der Gleichungen (2) und (4) ist U#dUy/dt = - A²#cos²#)t (5) Das Produkt der Gleichungen (1) und (3) ist U#dUx/dt = A²#sin²#t (6).
  • Nach Addition der Gleichungen (5) und (6) ist das demodulierte Signal zu erhalten als: Udem =k)A2 ~(sin2#Jt + cos2qt) = A2# (7).
  • Sei die Amplitude A des empfangenen Signales konstant, so ergibt sich: Udem = konst 0 So entsteht auf sehr einfache Weise das mit dem Modulationssignal proportionale Demodulationssignal. Hierzu ist nur die Durchführung linear-analoger Operationen erforderlich mit Hilfe der elektrischen Signale der Gleichungen (1) bis (4).
  • Ist bei bestimmten Anwendungen der Frequenzhub konstant und beinhaltet mit seiner Größe keine Informationen, so ist nur die Ermittlung des Hubvorzeichens erforderlich. Dies ist z. B. bei der Demodulation der FSK-Signale der Fall. Benötigt man nur das Vorzeichen, so ist es ausreichend, irgendwelche Gleichungen entsprechend (5) oder (6) herzustellen, denn diese Signale verfügen dann bereits über das Vorzeichen. Aus dem Produkt läßt sich dann das deModulierte PSK-Signal z. B. mittels Nullkomparation erhalten. Die Funktion bedingt, daß die orthogonalen Trigersignale zwischen den zwei frequenzen der FSk-Signale liegen.
  • Es ist nicht erforderlich, da die orthogonalen Tragerfrequenzsignale der Demodulation mit der Trägerfrequenz des FM-Signals übereinstimmen. Auch ihr Sinus-Charakter ist nicht unbedingt erforderlich.
  • Aufgrund der vorstehend erlauterten Prinzipien ist deutlich, daß die Erfindung nicht nur zur Demodulation von FN-Signalen, sondern auch zu ihrer Erzeugung herangezogen werden kann. Die Frequenzmodulation ist zu erreichen, wenn man den Vektor A (bzw. die Komponenten Ux und U ) erzeugt, dessen Drehgeschwindigkeit mit y dem odulationssignal zeichenrichtig proportional ist.
  • Diese beiden Komponentensignale werden mit zwei zueinander in orthogonaler Beziehung stehenden Signalen einzeln multipliziert, deren Frequenz mit der erforderlichen Trägerfrequenz gleich ist, und es werden dann die Produkte linear addiert. Daraus ergibt sich ein regelmäßiges FM-Signal.
  • Die Frequenzmodulation läßt sich mathematisch wie folgt ausdrücken: Wenn Ux = Atsin Umodit und Uy = Acos U Umod#t# wobei Umod die Zeitfunktion des oduationssignals ist, ergeben sich nach Transposition der orthogonalen Signale die Produkte U#cos#ot und U#~sint#ot.
  • y o Nach Addition dieser Produkte und Einsetzen der vorstehenden Beziehung ergibt sich das Signal Ufm = Asin (# + Umod) t, das die Zeitfunktion des Ff Signals mit der Trägerfrequenz 20 ist.
  • Eine weitere Verdeutlichung der Bedeutung der Erfindung ergibt sich daraus, daß das erforderliche Signal der Demodulation von mehreren Signalen unterschiedlicher Frequenz mittels eines einfachen Tiefpaßfilters ausgewählt werden kann. Wenn der Tiefpaß oberhalb des zulässigen Maximalfrequenzhubes blockiert, ist das System für Signale unempfindlich, die von der Trägerfrequenz um einen größeren Wert abweichen als der Naximalfrequenzhub. Dies heißt mit anderen Worten, daß das System nur auf die Signale des die Trägerfrequenz umfassenden, festgelegten Frequenzbandes reagiert.
  • Durch die Bandbegre#nzung der Signale Ux und Uy wird das FM-Signal bei Modulation in der Nähe der Trägerfrequenz gleichmäßig bandbegrenzt. Auf diese Weise läßt sich das Sendespektrum leicht kontrollieren.
  • Fig. 3 zeigt das Blockschema der zum Empfang der FSK-Signale geeigneten erfindungsgemäßen Einrichtung. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht die Einrichtung aus zwei Zweigen: Der erste besteht aus der Multiplikationseinheit 1, dem Bandfilter 2 und der differenzierenden Einheit 3. Die kennziffern der entsprechenden parallelen Einheiten des zweiten Zweiges sind 1', 2' und 3'.
  • Die Ausgänge der Bandfilter 2 und 2' sowie der differenzierenden Einheit 3 und 3' sind mit dem Eingang der analog-arithmetischen Einheit 4 verbunden, deren Ausgang das demodulierte FSK-Signal liefert. In Fig. 1 ist das Spektrum der modulierten FSK-Signale angegeben.
  • Hier wird die Momentanposition des modulierten FSK-Signals durch die Signale Um oder Um bestimmt und es m ist die Frequenz dieser Signale um die Frequenz 2 größer oder kleiner als die fiktive Trägerfrequenz Die FSK-Signale werden in ersten Multiplikationseingängen der Multiplikationseinheiten 1 und 1' zugeführt und es sind die zweiten Hultiplikationseingänge dieser Einheiten mit einem internen (auf der Zeichnung nicht dargestellten) Generator verbunden, der die Multiplikationseinheit 1 mit sinQOt t und 1' mit cos R t versorgt. Entsprechend dem Vorstehenden führen die Multiplikationseinheiten die erforderlichen Operationen durch und es scheiden die Bandfilter 2 und 2' aus den sich dabei ergebenden Produkten die der Differenzfrequenz entsprechenden Komponenten Ux und U ab.
  • y Aufgrund des Vorstehenden hat es den Eindruck, daß das Bandfilter wegen des Tiefpasses überflüssig ist. Anhand der Fig. 1 sei jedoch erläutert, daß die Anwendung der Bandfilter 2 und 2' wohlbegründet ist.
  • Bei der Demodulation der FSK-Signale hat man mit einer ständigen Frequenzdifferenz k> zu rechnen, weshalb die transponierten Signale Ut und Ut die Frequenz # haben.
  • Die erforderliche Signalkomponente kann auch durch ein Tiefpaßfilter ausgewählt werden, dieser läßt jedoch auch die Gleichstromkomyonen-te durch. Am Ausgang der praktisch realisierbaren l'ultiplikationseinheiten muß jedoch mit einer nicht vernachlässigbaren Gleichspannungsdrift, d. h. einen Gleichstromfehler gerechnet werden. Diese Gleichspannung ist jedoch zur weiteren Signalverarbeitung nicht erforderlich. Die Bandfilter 2 und 2' lassen die Prequenz a bzw. die ihr nahestehenden frequenzen durch, was eine Selektivitätssteigerung und Störungsunempfindlichkeit ermöglicht.
  • Die analog-arithmetische Einheit 4 hat zweckmäßig einen Aufbau, der die Durchführung der Zusammenhänge gemäß den Gleichungen (5) oder (6)-zuläßt. Dabei entsprechen die beiden möglichen Positionen des am Ausgang auftretenden demodulierten Antwortsignals der omentanmodulation der FSK-Modulation.
  • Fig. 4 zeigt eine zum Empfang von F14-Signalen geeignete Ausführung. Entsprechend dem Beispiel gemäß Fig. 3 gibt es auch hier zwei Signalverarbeitungszweige, die mit den zwei aus den beiden orthogonalen Signalen resultierenden Produkten arbeiten Dabei sind jedoch die Bandfilter 5 gemäß Fig. 4 von den Bandfiltern 2 gemäß Fig. 3 verschieden, denn die Bandfilter 5 und 5' lassen unten nur die Gleichspannung nicht durch, haben also eine sehr niedrige Grenzfrequenz (sogar auch bei 0,1 fiz). Der Übertragungsbereich der Bandfilter 5 und 5' steht im Einklang mit dem Maximalfrequenzhub, wobei sie den Naximalfrequenzhub noch ohne Dämpfung durchlassen.
  • Die Bandfilter 5 und 5' sind an die Regelungsverstärker 6 und 6' angeschlossen, die die Ausgleichung der Amplitudenschwankungen zur Aufgabe haben. Die Ausgleichung wird durch die aus der Operationseinheit 1 und dem Fehlersignalverstärker 8 zusammengesetzte Schaltung durchgeführt.
  • Nach Quadrierung und Addition ergibt sich aus den Gleichungen t1j und (2): A2;(sin2Ut + cos2Xot) = A2.
  • Die Operationseinheit 7 erzeugt aus den ihrem Eingang zugeführten Signalen mit der Signalamplitude proportionale Regelungssignale, die für die Regelungsverstärker 6 und 6' mittels des Fehlersignalverstärkers 8 die Regelungsspannung bedeuten. Nach dem Regelungsverstärker finden sich schon Signale mit gleichem Niveau.
  • Die analog-arithmetische Einheit 4 ist durch ihre Struktur zur Durchführung der Operation gemäß Gleichung (7), d. h. zur Erzeugung des demodulierten Signals in der Lage.
  • Beim Empfang von FM-Signalen werden oft Trägersignale ohne Modulation ausgestrahlt. wäre die Frequenz der den zweiten Eingängen der R.ultiplikationseinheiten 1 und 1' zugeführten orthogonalen Signale mit dieser Trägerwelle identisch, könnten die Filter 5 und 5' die Gleichkomponenten unterdrücken, was während der weiteren Signalverarbeitung erhebliche Schwierigkeiten verursachen würde.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird die Frequenz der zur llultiplikation nötigen orthogonalen Signale von der Trägerwelle um ja verstimmt, wobei diese konstante Prequenzabweichunga mit Hilfe eines separaten Regelungskreises beibehalten wird. Der die orthogonalen Signale erzeugende spannungsgesteuerte Oszillator 9, der sich über den 9O0-Thasenverschiebungskreis an die Nultiplikationseinheit 1 und 1' anschließt, erhält die Steuerungs-, d. h. AFC-Spannung (Automatic Frequency Control) vom Fehlersignalgenerator 12. Der Fehlersignalgenerator wird vom Ausgang der analog-arithmetischen Einheit 4 durch den Tiefpaß 11 mit einer dem Gleichniveau des demodulierten Signals entsprechenden Spannung und durch seinen Referenzeingang mit der die Standardfeh'erabweichungj Q bestimmenden Referenzspannung gespeist. Einfachste Form des Fehlersignalgenerators 12 ist der ifferentialverstärker.
  • Hier sei darauf hingewiesen, daß die geschilderte Regelung die Demodulation nicht stört, jedoch die mit der Ausstrahlung der nicht modulierten Regelsignale zusammenhängenden Frobleme beseitigt.
  • Wenn die Einrichtung nicht modulierte Trägersignale empfängt, wird die Frequenz der Signale Ux und Uy mit der Standardfrequenzabweichungu @ identisch, was sich für die analog-arithmetische Einheit 4 als eine mit der eingestellten Frequenzabweichung proportionale Gleichspannung darstellt. Der Kondensator 13 trennt diese Gleichspannung vom Ausgang ab, so daß sie nur die einzige Aufgabe hat, das Regelsignal für das AFC-System zu bilden.
  • Aus den jomentanwerten des Frequenzhubes fehlt bei der Trägermodulation die durch die Frequenzabweichungd bestimmte Spektrumskomponente (diese diskrete Frequenz wird durch die Bandfilter 5 und 5' abgeschnitten), was aber, wie sich gezeigt hat, bei der Demodulation keine spürbare Verzerrung verursacht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der entsprechenden Einrichtung können, wie vorstehend dargetan, Signale empfangen und hergestellt werden. 15wieder frequenzfilter garantieren eine hohe Empfangsselektivität. Die Ausgestaltung geeigneter Filter ist mit Hilfe von IC-Schaltungen möglich, was die Abmessungen und den reis wesentlich herabsetzt.
  • Bei dem geschilderten Verfahren ist mit Verzerrungen der selektiven Elemente nicht zu rechnen, was sich in einer Qualitätsverbesserung ausdrückt. Leerseite

Claims (10)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Empfang elektrischer SM-Signale, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzmodulierte Signal mit zwei orthogonalen Signalen, deren Frequenz in angegebener Nähe der Trägerfrequenz des BM-Signals liegt, einzeln multipliziert, von den Produkten die Komponenten mit Differenzfrequenz ausgewählt, die zeitlich differenzierten Signale der Differenzsignalkomponenten hergestellt und mit Hilfe der Komponenten-und Differentialquotientensignale das auf das Modulationssignal des FM-Signals charakteristische Ausgangssignal erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Multiplikation durch Filtration die Differenzsignalkomponenten ausgewählt werden und hierzu ein im Einklang mit dem Frequenzband der Differenzsig nale ausgewählter Bandfilter verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Ausgangssignals das erste Komponentensignal mit dem Differentialquotienten des zweiten Komponentensignals und das zweite Komponentensignal mit dem Differentialquotienten des ersten Komponentensignals multipliziert und die Produkte addiert werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal durch Vergleich des Produktes irgendeines Komponentensignals und des aus dem anderen Signal gebildeten erivatsignals hergestellt wird.
  5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Eingang mit den ersten Eingängen von zwei Nultiplikationseinheiten (1, 1'), die zweiten Eingänge der Multiplikationseinheiten mit Ausgängen eines orthogonale Signale liefernden elektrischen Signalgenerators, die Ausgänge der Nultiplikationseinheiten mit Ausgangsfiltern (2, 2'; 5, 5'), die für Gleichstrom und oberhalb des Frequenzbereiches der Differenzsignale blockieren, ferner die Ausgänge der Bandfilter (2, 2'; 5, 5') mit Eingängen einer analog-arithmetischen Einheit (4) einerseits und mit differenzierenden Einheiten (3, 3') andererseits und die Ausgänge der differenzierenden Einheiten mit weiteren Eingängen einer analog-arithmetischen Einheit (4) verbunden sind.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Bandfilter (5, 5') über Regelungsverstärker#(6, 6') mit den Eingängen der analogarithmetischen Einheit (4) und der differenzierenden Einheit (3, 3'), die Ausgänge der zwei Regelungsverstärker (6, 6') mit den Eingängen einer die Quadratsummen der Ausgangs signale bildenden Operationseinheit (7) und der Ausgang dieser letzteren Einheit durch einen Fehlersignalverstärker (8)- oder direkt mit den Regelungseingängen der Regelungsverstärker (6, 6') in Verbindung stehen.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator ein spannungsgesteuerter Oszillator (9) ist, dessen Ausgang mit einer der Multiplikationseinheiten (1) direkt und mit der anderen Multiplikationseinheit (1') durch einen 9O0-Fhasenverschiebungskreis (10) verbunden ist und dessen Steuerungseingang an den Ausgang eines zwischen den orthogonalen Signalen und dem Träger der FM-Signale eine ständige Frequenzdifferenz aufrecht erhaltenden ehlersignalgenerators (12) angeschlossen ist, dessen Signaleingang durch einen Tiefpaßfilter (11) mit dem Ausgang der analog-arithmetischen Einheit (4) und der Referenzeingang mit der Referenzspannungsquelle verbunden ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 5, insbesondere für den Empfang von FSK-Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsband der Bandfilter (2, 2') in angegebener Nähe der zwischen der Frequenz des Signalgenerators und der der FSI(-Signale#bestehenden Frequenzdifferenz ist.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung von Fh-Signa1en, dadurch gekennzeichnet, daß den zwei orthogonalen Komponenten des mit dem Nodulationssignal proportional drehenden Vektors entsprechende Komponentensignale hergestellt, diese Signale mit zwei orthogonalen Signalen, deren Frequenz mit der Trägerfrequenz des zu erzeugenden FN-Signals gleich ist, einzeln multipliziert und durch Addition der Signalprodukte das Fit Signal hergestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzspektrum der omponentensignale durch Filtration bandbegrenzt wird.
DE19782800242 1977-01-10 1978-01-04 Verfahren und vorrichtung zum empfang und zur herstellung frequenzmodulierter signale Withdrawn DE2800242A1 (de)

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