DE3024621C2 - Frequenzdemmodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzdemodulator laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es gibt verschiedene FM-Demodulatoren, bei denen am Ausgang eine der Trägerfrequenz proportionale Gleichspannung entsteht, der das eigentliche demodulierte NF-Signal überlagert ist. Ein typisches Beispiel hierfür ist beispielsweise der sogenannte Impulsdiskriminator, auch Nulldurchgangs-Diskriminator genannt (NTZ, Band 30, Jahrgang 1977, Heft 7, Aufsatz von Ruopp). Solche mit frequenzmodulierten Impulsen angesteuerte Impulsdiskriminatoren sprechen sehr schnell an, besitzen also minimales Einschwingverhalten, und besitzen außerdem eine sehr lineare Kennlinie. Sie bestehen meist aus einer monostabilen Kippstufe mit einer bestimmten Standzeit, auch Monoflop genannt, und einem nachgeschalteten Tiefpaß. Eine sprunghafte Änderung der Trägerfrequenz, beispielsweise beim Einschalten des Systems oder bei periodischer Trägerumschaltung, bedeutet einen entsprechenden Gleichspannungssprung am Demodulatorausgang. Diese Gleichspannungsänderung führt zu langen Eirischwingzeiten des nachgeschalteten Systems. Die Einschwingzeit ist abhängig von der unteren Grenzfrequenz des Systems, diese ist bestimmt durch die niedrigste zulässige Modulationsfrequenz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Frequenzdemodulator zu schaffen, bei dem der erwähnte Gleichspannungssprung bei sprunghafter Trägerfrequenzänderung

vermieden ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Frequenzdemodulator laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird durch den zweiten parallelgeschalteten Deniodulatorzweig eine der Trägerfrequenz entsprechende Gleichspannung gewonnen, mit welcher genauso schnell wie das Auftreten des Gleichspannungssprunges im Ausgangssignal des eigentlichen Demodulators bei einer Trägerfrequenzänderung eine entsprechende Kompensation dieses Gleichspannungssprunges erzeugt wird. Dies wird durch die Verwendung eines sehr schnell auf die Trägerfrequenzänderung ansprechenden Monoflops erreicht, das wie eine geschaltete Stromquelle wirkt und unmittelbar nach dem Auftreten eines Trägerfrequenzsprunges eine entsprechende Kompensationsspannung erzeugt und diese automatisch so lange aufrechterhält, wie die Trägerfrequenz vorhanden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer scheniitischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines Frequenzdemodulators 1, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Impulsdiskriminator bestehend aus einer monostabilen Kippstufe 2 und einem nachgeschalteten Tiefpaß 3 besteht. Ein solcher Demodulator besitzt die Eigenschaft, daß am Ausgang des Demodulators, also am Ausgang des Tiefpasses 3, eine Ausgangsspannung U entsteht, die einen der Trägerfrequenz f_e des modulierten Eingangssignales U_c proportionalen Gleichspannungsanteil U t enthält, dem also das demodulierte NF-Signal überlagert ist, wie dies in der Figur schematisch angedeutet ist. Diese der Trägerfrequenz proportionale Gleichspannung UI entsteht automatisch beim Einschalten oder Umschalten, beispielsweise im Einschaltpunkt ίο und bedeutet einen entsprechenden Gleichspannungssprung, der zu langen Einschwingzeiten des nachgeschalteten Systems angedeutet durch ein Niederfrequenzfilter4führt.

Gemäß der Erfindung ist dem eigentlichen Demodulatorzweig 1 ein zweiter Demodulatorzweig 5 parallelgeschaltet, der eine nachtriggerbare monostabile Kippstufe 6, auch retriggerbares Monoflop genannt, umfaßt. Ein solches retriggerbares Monoflop besitzt die Eigenschaft, bei jedem ankommenden Eingangsimpuls eine Ausgangsspannung U2 zu erzeugen. Die Dauer des mit der Spannung U 2 erzeugten Ausgangsimpulses hängt von der Zeitkonstante des Monoflops ab, das retriggerbare Monoflop kippt jedoch nicht zurück, wenn während dieser durch die Zeitkonstante vorbestimmten Zeitspanne erneut ein weiterer Eingangsimpuls auftritt. Auf diese Weise entsteht, wie in der Figur angedeutet ist, nach dem Einschaltzeilpunkt d. h. nach einer Änderung der Trägerfrequenz am Ausgang dieses retriggerbaren Monoflops 6 eine Ausgangsspannung L/2 ununterbrochen, solange auch der Gleichspannungssprung L/l im eigentlichen Demodulatorzweig 1 vorhanden ist. Diese Gleichspannung L/2 wird über eine Schaltung 7, die eine Einrichtung zum Einstellen der Amplitude dieser Spannung U2 und geeignete Zeitglieder (RC-G\\eder) zum Einstellen des Zeitverhaltens dieser Spannung L/2 enthält, dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 8 zugeführt, dessen anderem Eingang die Ausgangsspannung U des eigentlichen Demodulatorzweiges 1 zugeführt wird. Die Verstärkung

dieses Differenzverstärkers ist so eingestellt, daß sich die beiden Gleichspannungsanteile LJl und LJ 2 kompensieren, am Ausgang dieses Differenzverstärkers 8 also die deniodulierte NF ohne Gleichipannungsanteil entsteht. Auf diese Weise wird der das Einschwingverhalten des gesamten Systems störende Gleichspannungssprung in der Demodulatorausgangsspannung eliminiert. Die beiden Demodulatorzweige 1 und 5 zeigen bei sprunghaften Änderungen der Trägerfrequenz die gleiche Einschwingzeit. Durch die zusätzli- in chen Zeitglieder der Schaltung 7 können eventuelle Abweichungen entsprechend kompensiert werden.

Ein erfindungsgemäßer Demodulator eignet sich insbesondere für solche Nachrichten- bzw. Meßgeräte, die sehr schnell auf Modulationsfrequenzänderungen ; ansprechen müssen und bei denen eine häufige Trägerfrequenzänderung auftritt. Die erzeugte Kompensationsspannung kann natürlich nur immer für eine vorbestimmte Trägerfrequenz eingestellt werden, für unterschiedliche Trägerfrequenzen, beispielsweise in _m Zwischenfrequenzlage eines Nachrichtensystems, könnte natürlich eine entsprechende Umschaltung der entsprechenden Kompensationsspannung vorgesehen sein.

Die Zeitkonstante des retriggerbaren Monoflops 6 darf einerseits nicht zu groß sein, da sonst die Kompensationswirkung nicht optimal ist. Andererseits darf sie auch nicht zu klein sein, da sonst möglicherweise wieder entsprechende Spannungssprünge in der Kompensationsspannung LJ 2 auftreten würden. Aus diesem Grunde wird die Zeitkonstante dieses retriggerbaren Monoflops 6 daher so gewählt, daß für jeden Eingangsimpuls jeweils Ausgangsimpulse mit der Spannung L/2 der Länge /i entstehen, wobei diese Zeit fi so groß gewählt ist, daß für die kleinste Frequenz des Eingangssignales U₁-, also für den maximalen negativen Frequenzhub des Systems, noch eine Überlappung der vom Monoflop erzeugten Impulse auftritt, also auch für diese kleinste Eingangsfrequenz die in der Figur dargestellte Überiappung der Ausgangsimpulse des Monoflops 6 auftritt und eine konstante Ausgangsspannung LJ2 ohne zwischenzeitlichen Einbrüchen entsteht. Damit ist auch für alle anderen Modulationsfrequenzen gewährleiste!, daß die Kompensationsspannung stets ohne Einbrüche zur Verfügung steht. In der Figur ist noch sch ein ;,tisch das dem Modulator 1 angebotene frequen/modui'erte Inipuls-Eingangssignal dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. FM-Demodulator, insbesondere mit einem aus einem Monoflop und einem nachgeschalteter. Tiefpaß bestehenden Impulsdiskriminator, gekennzeichnet durch einen parallelgeschalteten zweiten Demodulatorkreis (5) mit einem retriggerbaren Monoflop (6), mit welchem eine der unmodulierten Trägerfrequenz entsprechende Gleichspannung (U 2) gewonnen wird, die dem Ausgangssignal (U) des eigentlichen Demodulatorzweiges (1) in einem dessen Gleichspannungsanteil (U I) kompensierenden Sinne zugeführt wird.

2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des retriggerbaren Monoflops (6) so gewählt ist, daß sich noch für eine maximalem Frequenzhub entsprechende kleinste Eingangsfrequenz des zu demodulierenden Eingangssignales überlappende Ausgangsimpulse ergeben.

3. Demodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem retriggerbaren Monoflop (6) eine Schaltung (7) zum Arpassen der Amplitude und/oder des Zeitverhaltens der Kompensationsspannung an den Gleichspannungsanteil des demodulierten Ausgangssignals des eigentlichen Demodulatorkreises (1) zugeordnet ist.

4. Demodulator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (U) des Demodulatorkreises (1) und das Ausgangssignal (U2) des parallelgeschalteten zweiten Demodulatorkreises (5) in einem Differenzverstärker (8) zusammengeführt werden, dessen Verstärkung so eingestellt ist, daß sich die Gleichspannungsanteile (Ui, U2) der beiden Ausgangssignale kompensieren.