DE3109129A1 - Schaltungsanordnung zum detektieren jeweils eines von zwei kennsignalen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum detektieren jeweils eines von zwei kennsignalen

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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/15Indicating that frequency of pulses is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values, by making use of non-linear or digital elements (indicating that pulse width is above or below a certain limit)

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Description

  • Schaltungsanordnung zum Detektieren jeweils eines von zwei
  • Kennsignalen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Detektieren jeweils eines von zwei Kennsignalen mit vorgegebenen Frequenzen mit einem aus einer Anzahl bistabiler Kippstufen bestehenden Frequenzteiler, dem ein Taktsignal mit definierter Frequenz zugeführt wird.
  • Eine solche Schaltungsanordnung ist im wesentlichen aus der JA-PS 55-110 480 bekannt. Bei der bekannten Schaltung ist dem Frequenzteiler ein Umsetzer - offenbar ein D-Flip-Flop - nachgeschaltet, dessen Eingängen das Ausgangssignal des Frequenzteilers und das Kennsignal zugeführt werden und der ein Signal mit der Differenzfrequenz bildet, das einem Zähler zugeführt wird, der mit einer Aneeigeeinrichtung gekoppelt ist.
  • Weiterhin ist aus der DE-AS 25 18 102 eine Schaltungsanordnung zum Detektieren von Bereichs-Kennsignalen bekannt, von denen bei Verkehrsfunksendungen jeweils eine auf ein Verkehrsfunksender-Kennsignal aufmoduliert ist. Dabei wird das Verkehrsfunk-Kennsignal einem Zähler zugeführt, der die Nulldurchgänge des Signals während einer durch die Periodendauer des Bereichs-Kennsignals - bzw. einen Bruchteil der Periodendauer - gegebenen Zeitspanne zählt.
  • Der Ausgang des Zählers ist mit einem Kodewandler verbunden, der in Abhängigkeit vom Zählerstand und damit in Abhängigkeit von der jeweiligen Bereichs-Kennfrequenz eine Anzeigeeinrichtung steuert.
  • Künftig werden in der Bundesrepublik Deutschland bei Fernsehsendungen Stereo- bzw. Zweiton-Übertragungen möglich sein, die durch verschiedene Kennsignale gekennzeichnet sind. Diese Kennsignale könnten grundsätzlich bei entsprechender Ausgestaltung auch mit den bekannten Schaltungen detektiert werden, doch ist der Aufwand dafür relativ groß.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine insbesondere leicht in integrierter Schaltungstechnik ausführbare, einfache Schaltung zum Detektieren bzw. Identifizieren der Kennsignale zu schaffen. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Mittel zum Blockieren und Freigeben des Frequenzteilers im Takte des Kennsignals vorgegeben sind, daß die Frequenz des Taktsignals und die Zahl der bistabilen Kippstufen so gewählt sind, daß die Frequenz des Ausgangssignals wenigstens einer Stufe zwischen der Frequenz der beiden Kennsignale liegt, und daß der Ausgang dieser Stufe mit einem Speicher gekoppelt ist, der das am Ende des Freigabezeitraums an seinem Eingang anliegende Signal speichert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung, die davon ausgeht, daß jeweils eines der beiden Kennsignale auf einen Träger moduliert ist - wie es bei der geplanten Stereo/Zweiton-Ubertragung der Fall ist - sieht vor, daß der Träger als Taktsignal dem Eingang des Frequenzteilers zugeführt wird. Ein besonderer Taktgenerator zur Erzeugung eines Taktsignals ist hierbei nicht mehr erforderlich.
  • Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Kennsignal den Rücksetzeingängen der bistabilen Kippstufen zugeführt wird. Das Blockieren bzw. Freigeben des Frequenzteilers erfolgt hierdurch also durch die den Rücksetzeingängen der bistabilen Kippstufen des Frequenzteilers zugeführten Kennsignale.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Speicher als D-Flip-Flop ausgebildet ist, dessen Takteingang das Kennsignal zugeführt wird und dessen Dateneingang mit dem Ausgang derjenigen bistabilen Kippstufe verbunden ist, deren Ausgangssignal eine zwischen den Frequenzen der Kennsignale liegende Frequenz hat. Auch die bistabilen Kippstufen des Frequenzteilers können als D-Flip-Flops ausgebildet sein, so daß insgesamt nur eine bestimmte Anzahl bistabiler Kippschaltungen erforderlich sind, die sich leicht in integrierter Schaltungstechnik, insbesondere in I2L-Technik, realisieren lassen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Fernsehempfänger mit einer erfindungsgemäßen Schaltung, Fig. 2a die erfindungsgemäße Schaltung, Fig. 2b die Anschlüsse der dabei verwendeten bistabilen Kippstufen, und Fig. 3a bis 3f den zeitlichen Verlauf verschiedener dabei auftretender Signale.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Fernsehempfänger wird das von einer Antenne 1 empfangene hochfrequente Signal im Hochfrequenzteil 2 verstärkt und mit einer Oszillatorfrequenz gemischt. Die dabei gebildete Zwischenfrequenz wird in einem Zwischenfrequenzteil 3 verstärkt und demoduliert. Das entstehende Videosignal wird in der Schaltung 4 weiter aufbereitet und der Bildröhre 5 zugeführt.
  • Eine mit der Zwischenfrequenzstufe gekoppelte Tonfrequenzstufe 6 filtert das Tonfrequenzsignal aus, das in einem Demodulatorteil 7 demoduliert wird. Aus dem Demodulator-Ausgangssignal wird mittels eines Bandpasses 8 das sogenannte Pilotsignal" ausgefiltert, auf das jeweils eine der beiden Kennfrequenzen mit einem Modulationsgrad von 0,5 amplitudenmoduliert ist. Das Ausgangssignal dieses Bandpasses wird über einen Impulsformer 9, der z.B. einen Komparator enthalten kann, einem Frequenzteiler 10 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Speicher 11, vorzugsweise in Form einer bistabilen Kippstufe verbunden ist, dessen binäres Ausgangssignal K signalisiert, welches der beiden Kennsignale jeweils auf den Pilotton moduliert ist. Das Ausgangssignal des Bandpasses 8 wird außerdem einem Demodulator 12 zugeführt, der das Kennsignal demoduliert und einem Rechteckformer 13 zuführt, der aus dem sinusförmigen Ausgangssignal des Demodulators 12 ein rechteckiges Signal mit einem Tastverhältnis von 1 : 2 erzeugt. Dieses Signal S2 gibt den Frequenzteiler 10 frei bzw. blockiert ihn und steuert den Speichervorgang im Speicher 11.
  • Das das jeweils empfangene Kennsignal kennzeichnende binäre Ausgangssignal K des Speichers 11 steuert neben anderen z.T. vom Benutzer vorgebbaren digitalen Signalen eine Koppel- und Umschalteinheit 14, über die die auf den Leitungen 71 und 72 anliegenden Tonsignale den beiden Lautsprechern 15 und 16 zugeführt wird. Weitere Angaben über die Koppel- und Steuereinheit 14 finden sich in der älteren deutschen Anmeldung P 30 36 973 und den darauf basierenden Nachanmeldungen.
  • Bei den Zweiton/Stereo-Sendungen enthält das Signal im Tonkanal nach der hierfür vorgesehenen deutschen Übertragungsnorm neben den Nutzsignalen auf den Leitungen 71 und 72 das Pilotsignal mit 54,6875 kHz (dem 3,5-fachen der Zeilenfrequenz). Auf das Pilotsignal ist bei Stereo-Sendungen ein Kennsignal von 117,5 Hz (1/133 der Zeilenfrequenz) moduliert und bei Zweiton-Sendungen (bei denen beispielsweise zwei verschiedene Sprachen übertragen werden) ein Kennsignal mit einer Frequenz von 274,1 Hz (1/57 der Zeilenfrequenz).
  • Der Frequenzteiler 10 und der Speicher 11 sind in Fig. 2a näher dargestellt. Der Frequenzteiler 10 besteht aus acht in Kette geschalteten und als D-Flip-Flop ausgebildeten bistabilen blppstufen 101, 102 ... 107 und 108. Jedes dieser D-Flip-Flops besitzt einen Setzeingang S (Fig. 2b), der mit Masse verbunden ist, einen Rückstelleingang R, dem das Kennsignal zugeführt wird, einen Dateneingang 112, der mit einem der komplementären Ausgänge Q desselben Flip-Flops verbunden ist und einen Takteingang 111, der mit einem der Ausgänge Q des vorhergehenden Flip-Flops verbunden ist. Dem Takteingang des ersten D-Flip-Flops 101 wird das Rechtecksignal S1 zugeführt, das von dem Rechteckformer 9 geliefert und die Frequenz des Pilotsignales hat. Die D-Flip-Flops werden durch die negative Flanke (d.h. den 1-0-Ubergang) des Rechtecksignals an ihrem Takteingang gekippt und durch die positive Flanke (0-1-Übergang) des Signals an ihrem Rücksetzeingang zurückgesetzt.
  • Durch die acht in Kette geschalteten D-Flip-Flops wird die Frequenz des Signals S1 um den Faktor 28 = 256 herabgesetzt, so daß die Frequenz des Rechtecksignals an einem der Ausgänge des Flip-Flops 108 ungefähr 213,6 Hz beträgt, also zwischen den Frequenzen (117,4 und 274,1 Hz) der beiden Kennsignale liegt. Der komplementäre Ausgang des achten Flip-Flops 108 ist mit einem weiteren Q-Ausgang des Flip-Flops 107 verbunden. Da diese Flip-Flops in I2L-Technik hergestellt sind (open-collector-logic), entspricht diese Verbindung einer logischen "Und"-Verknüpfung.
  • Der Speicher 11 ist ebenfalls als D-Flip-Flop ausgebildet, dessen Dateneingang an dem erwähnten Verbindungspunkt der Ausgänge der Flip-Flops 107 und 108 liegt. Der Dateneingang dieses Flip-Flops ist also immer nur dann 1, wenn am Ausgang des Flip-Flops 107 und am komplementären Ausgang des Flip-Flops 108 eine 1 anliegt. Dem Takteingang des den Speicher 11 bildenden Flip-Flops wird über eine Negationsstufe 17 das Rechtecksignal S2 zugeführt, so daß immer bei positiven Flanken (d.h. bei einem 0-1-Übergang) des Signals S2 das am Dateneingang dieses D-Flip-Flops anliegende Signal in den Speicher übernommen wird.
  • In Fig. 3a ist der zeitliche Verlauf des Signals S7 am Ausgang des Flip-Flops 107 dargestellt, wobei mit t = 0 der Zeitpunkt bezeichnet ist, in dem das Signal S2 seine negative Flanke hat, und wobei vorausgesetzt ist, daß die Rücksetzeingänge der Flip-Flops 101...108 unwirksam sind (ausgezogene Linien). In Fig. 3b ist entsprechend der zeitliche Verlauf des Signals S8 am komplementären Ausgang des D-Flip-Flops 108 dargestellt, und zwar in ausgezogenen Linien für den Fall, daß der Rückstelleingang inaktiv wäre. Daraus ergibt sich, daß nach etwa 2,34 ms (das ist die Hälfte der mit 256 multiplizierten Periodendauer des Signals S1) das achte D-Flip-Flop 108 kippt.
  • In Fig. 3c ist der zeitliche Verlauf des Kennsignals S2 im Falle einer Stereo-Sendung dargestellt. Etwa 4,26 ms (das ist die halbe Periodendauer einer 117,5 Hz-Schwingung) nach der negativen Flanke hat dieses Signal wieder eine positive Flanke, durch die zweierlei bewirkt wird: a) Das in diesem Augenblick am Dateneingang des als Speicher 11 ausgebildeten D-Flip-Flops anliegende binäre Signal wird in den Speicher 11 übernommen. Da in diesem Augenblick der Pegel des Signals S7 (Eins) komplementär zum Signal S8 (Null) ist, ist das Signal am Dateneingang des D-Flip-Flops 11 Null, so daß das Signal Null in den Speicher übernommen wird und auch am Ausgang erscheint. Somit ist das Ausgangssignal KS des Speichers bei Stereo-Betrieb Null. Da sich der beschriebene Vorgang nach einem Zeitraum von abermals 4,26ms wiederholt, bleibt das Ausgangssignal K5 des Speichers 11 bei Stereo-Betrieb auch weiterhin Null (Fig. 3f).
  • b) Die bistabilen Kippstufen 101 bis 108 werden rückgesetzt, d.h. der Frequenzteiler wird für die Rechtecksignale blockiert. Auch diese Rücksetzung bzw. Blockierung, die praktisch unmittelbar nach der Datenübernahme des Speichers 11 erfolgt, wird nach weiteren 4,26 ms wieder aufgehoben. Dadurch wird augenblicklich S7= 0 und S8 = 1 (gestrichelte Linien).
  • In Fig. 3d ist der zeitliche Verlauf des Kennsignals 52Z bei Zweiton-Sendungen dargestellt. Man erkennt, daß nach 1,82 ms (der Hälfte der Periodendauer eines 274,1 Hz-Signals) wieder eine positive Flanke auftritt, die wiederum die schon vorstehend erläuterten Wirkungen hat, nämlich die Übernahme des dann am Dateneingang des Speichers 11 anliegenden Datenwortes und das Rücksetzen der bistabilen Kippstufen. Da in diesem Zeitpunkt jedoch die beiden Signale S7, S8 = 1 sind, liegt am Dateneingang vom Speicher 11 auch 1 an, so daß auch das Signal KZ = 1 ist (Fig. 3e). Durch das Rücksetzen hat das Signal S7 am Ausgang des Flip-Flops 107 schon nach 1,82 ms eine negative Flanke, wie in Fig. 3a durch die punktierte Linie angedeutet, und nicht erst nach 2,34 ms, was ohne den Rücksetzimpuls der Fall wäre. Da in diesem Fall die Rücksetzung schon erfolgt, bevor die letzte Kippstufe gekippt ist und sich dieser Vorgang bei Zweiton-Sendungen periodisch wiederholt, bleibt das Signal S8 bei Zweiton-Betrieb stets 1, wie durch die punktierte Linie in Fig. 3b angedeutet.
  • Bei Stereo-Betrieb gilt also für das Ausgangssignal K des Speichers stets K = 0, und bei Zweiton-Betrieb ist KZ = 1.
  • Wie die Fig. 3a bis 3d zeigen, ist das Signal S8 beim Auftreten der positiven Flanke des Kennsignals bei Stereo-Betrieb 0 und bei Zweiton-Betrieb 1, während drs Signal S7 in beiden Fällen gleich 1 ist. Es würde daher genügen, wenn zur Auswertung bzw. Iclentifikation des Kennsignals allein das Ausgangssignal der letzten bistabilen Kippstufe herangezogen wird. Diese Maßnahme könnte jedoch zu unterschiedlichen Auswirkungen von Rauschen auf die Identifizierung der Kennsignale führen.
  • Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß dem Frequenzteiler 10 als Taktsignal S1 die Pilotfrequenz zugeführt wird. Es kann auch im Empfänger selbst ein frequenzkonstantes Taktsignal erzeugt werden. Wenn dieses Signal genügend niedrig ist, kann die Zahl der bistabilen Kippstufen herabgesetzt werden. Die Frequenz dieses Taktsignals sollte dabei so gewählt sein, daß die Hälfte der Periodendauer der letzten bistabilen Kippstufe etwa in der Mitte der halben Periodendauer der Stereo- bzw. Zweiton-Kennfrequenz liegen, weil sich dann die größte Auswertesicherheit ergibt. Bei stark gestörtem Empfang schwanken nämlich die Nulldurchgänge des Kennsignals durch das überlagerte Rauschen, so daß es zu einer Fehlidentifikation kommen kann, wenn einmal die positive Flanke des Kennsignals bei Stereobetrieb wesentlich zu früh oder bei Zweiton-Betrieb wesentlich zu spät auftritt. - Die Verwendung des Pilotsignals als Taktsignal hat den Vorteil, daß im Empfänger kein gesonderter Taktfrequenz generator erforderlich ist.
  • Leerseite

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Detektieren jeweils eines von zwei Kennsignalen mit vorgegebener Frequenz mit einem aus einer Anzahl bistabiler Kippstufen bestehenden Frequenzteiler, dem ein Taktsignal mit definierter Frequenz zugeführt wird, dadurch gakennzeichnet, daß Mittel (13) zum Blockieren und Freigeben des Frequenzteilers (10) im Takte des Kennsignals (S2) vorgegeben sind, daß die Frequenz des Taktsignals (S1) und die Zahl der bistabilen Kippstufen (101...108) gewählt sind, daß die Frequenz des Ausgangssignals wenigstens einer Stufe (108) zwischen der Frequenz der beiden Kennsignale liegt, und daß der Ausgang dieser Stufe mit einem Speicher (11) gekoppelt ist, der das am Ende des Freigabezeitraums an seinem Eingang anliegende Signal speichert.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei jeweils eines der beiden Kennsignale auf einen Träger moduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Taktsignal dem Eingang des Frequenzteilers (10) zugeführt wird.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennsignal aus einem Demodulator (12) abgeleitet wird, dessen Eingang der modulierte Träger zugeführt wird.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Demodulator (12) ein Rechteckformer (13) nachgeschaltet ist, der das sinusförmige Demodulator- Ausgangssignal in ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von 1 : 2 umsetzt.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz der beiden Kennsignale ungefähr 274,1 Hz bzw. 117,5 Hz beträgt und jeweils eines der Kennsignale auf eine Frequenz von 54,68 kHz aufmoduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (10) aus acht bistabilen Kippstufen (101...108) besteht und daß der Ausgang der achten Kippstufe (108) mit dem Speicher (11) gekoppelt ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennsignal (S2) den Rücksetzeingängen (R) der bistabilen Kippstufen (101 ...
    108) zugeführt wird.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher als D-Flip-Flop (11) ausgebildet ist, dessen Takteingang das Kennsignal (S2) zugeführt wird und dessen Dateneingang mit dem Ausgang derjenigen bistabilen Kippstufe (108) verbunden ist, deren Ausgangssignal eine zwischen den Frequenzen der Kennsignale liegende Frequenz hat.
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