DE3125825C2 - Schaltungsanordnung zur Demodulation von FM-Signalen - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung zum Demodulieren von FM-Signalen, bestehend aus einer Begrenzerschaltung zum Entfernen der Rauschkomponenten aus dem FM-Signal, aus einem Verzögerungskreis und aus einer Vervielfachschaltung von der ein Eingangsanschluß mit dem Verzögerungskreis verbunden ist. Dem zweiten Eingangsanschluß der Vervielfachschaltung wird entweder ein FM-Signal oder ein Bezugspotential als Eingangssignal aufgeschaltet. In der Vervielfachschaltung wird das FM-Signal demoduliert und dann einem Tiefpaßfilter aufgeschaltet. Im Tiefpaßfilter wird das zuvor demodulierte Singal in ein Analogsignal umgewandelt, welches dem Signal-Ausgangsanschluß zugeführt wird.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

zwischen Begrenzerschaltung (102) und Verzögerungskreis (R\o5, Cioi) bzw. Multiplizierer eine Schaltung (103) vorgesehen ist, die mit ihren beiden Eingängen mit den Ausgängen der Begrenzerschaltung (102) verbunden ist, an deren einem Ausgang ein aus den beiden gegenphasigen und im Potential verschobenen FM-Signalen erzeugtes Bezugspotential anliegt, das den Basen des dritten und sechsten Transistors zugeführt ist, und an deren anderem Ausgang ein gegenüber dem der Begrenzerschaltung (102) im Potential verschobenes FM-Signal anliegt, das dem Verzögerungskreis (R\os, C101) zugeführt ist und

zwei antiparallel zueinander geschaltete Dioden (D\ou O102) vorgesehen sind, die zwischen dem einen Ausgang der Schaltung (103) und dem Ausgang des Verzögerungskreises (R\_Os, Cioi) geschaltet sind.

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Demodulation von frequenzmodulierten Signalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Schaltung ist aus der US-PS 40 07 426 bekannt, bei der ein sogenannter Vierquadratenmultiplizierer verwendet wird, dem zwei begrenzte gegenphasige Signale sowie ein aus diesen abgeleitetes Signal zugeführt wird. Die für die Verzögerung maßgebende Spannung wird am Mittelpunkt zweier Arbeitswiderstände abgegriffen, die ihrerseits durch die Spannung eines Spannungsteilers bestimmt wird. Die Ansteuerung des Multiplizierers erfolgt also über einen Spannungsteiler von außen und ist damit unabhängig von den zugeführten FM-Signalen. Die Verzögerung ist somit von den Temperaturkonstanten der verwendeten Transistoren bzw. Dioden der dem Multiplizierer vorgeschalteten Verschiebeschaltung anhängig.

Da einerseits der Multiplizierer von außen angesteuert wird und andererseits die beiden Eingangssignale in ihren Amplituden kaum übereinstimmen, wird der Multiplizierer unsymmetrisch angesteuert Eine solche Unsymmetrie ist an sich nicht schädlich, solange die Phasenverschiebung in relativ kleinen Grenzen bleibt Da aber die Größe des Ausgangssignals proportional von der Größe dieser Phasenverschiebung abhängig ist, kann bei einer geringen Phasenverschiebung auch nur ein relativ schwaches Ausgangssignal abgenommen werden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 29 03 042 eine Demodulationsschaltung bekannt, in der der Begrenzerschaltung eine Differenzierschaltung nachgeordnei ist, die ein UND-Glied und einen Verzögerungskreis enthält Diese Differenzierschaltung wirkt auf einen nachgeordneten Vibrator, der ein Signal erzeugt, dessen Tastverhältnis entsprechend der Frequenz des Triggerimpulses veränderbar ist Entsprechend diesem Tastverhältnis wird dann in einer Integrationsschaltung ein analoges Ausgangssignal erzeugt

Diese Demodulationsschaltung weist Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß es beim demodulierten Ausgangssignal infolge der speziellen Anordnung des Tiefpaßfilters innerhalb des Regelkreises zu Laufzeitverzögerungen kommt, so daß besondere Korrekturschaltungen erforderlich werden. Weiterhin wird das Ausgangssignal stark durch die Temperaturcharakteristiken der verwendeten Bauelemente beeinflußt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach dem Zählerdiskriminatorverfahren arbeitende Demodulationsschaltung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß der Vierquadrantenmultiplizierer von den gegenphasigen FM-Signalen symmetrisch angesteuert wird und daß der Verzögerungskreis beliebig bemessen sein kann, ohne daß deren Dimensionierung auf die symmetrische Ansteuerung Einfluß hat

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruches gelöst
Wesentlich dabei ist, daß die Verzögerungsschaltung aus der Verschiebeschaltung herausgenommen und in dieser zusätzlich ein Referenzsignal aus den beiden begrenzten und gegenphasigen Signalen erzeugt wird, daß dann zur symmetrischen Ansteuerung des Multiplizierers genutzt wird. Dieses Referenzsignal ist lediglich abhängig von der Pegelverschiebung. Dies bedeutet, daß eine Veränderung der Pegelverschiebung durch Veränderung der Transistoreigenschaften sich auf das Referenzsignal und das pegelverschobene Nutzsignal gleichermaßen auswirkt.

Weiterhin enthält die Demodulationsschaltung nach der Erfindung eine Verzögerungsschaltung, die außerhalb der Pegelverschiebeschaltung angeordnet ist Da somit die Verzögerung erst nach der Pegelverschiebung

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unabhängig von dieser erfolgt, kann die Verzögerung toranschluß aus auf den BasisanschluS eines als Emittergroß gewählt und dem gewünschten Ausgangssignal an- folgers angeordneten Transistors Qh» übertragen. Mit jepaßt werdea Es können daher auch Bauelement- und seinem Kollektoranschluß ist der Transistor Qm auf die Signaltoleranzen gut ausgeglichen werden. Stromversorgungsleitung Ljoi geführt and mit seinem Ferner werden durch die Bildung eines Äeferenzsi- 5 Emitteranschluß über eine Stromquelle /102 auf die Mas-JH gnals die Dioden von diesem und von einer Phase der seleitung Lh» Das in Fig.2c wiedergegebene Bezugs-M gegenphasigen Signale symmetrisch beaufschlagt, da potential wird an Verknüpfungspunkt zwischen den Will beide Signale von der gleichen Schaltung abgegriffen derständen J?io3 und Ä104 erzeugt und dem Basisanschluß Ä werden. eines Transistors 0j_M aufgeschaltet, der ii. der Art eines ρ Die Erfindung wird im folgenden anhand emes in der 10 Emitterfolgers schaltungsmäßig angeordnet ist Der [| Zeichnung abgestellten Beispieles näher erläutert Es Kollektoranschluß des Transistors <?io4 ist mit der yf zeigt Stromversorgungsleitung Lioi verbunden, wohingegen t F i g. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen De- der Emitteranschhiß dieses Transistors Qk* über eine V[ modulatorschaltung für FM-Signale und Stromquelle /103 mit der Masseleitung L_ioa in Verbin- Ψ. Fig. 2 einen Signal-Zeit-Plan der Signale an jedem 15 dung steht Emitterseitig ist der Transistor Q103 mit ei- || Punkt der Schaltung nach F i g. 1. nem Verzögerungskreis verbunden, der wie eine Inte-ί ί Bei der mit F i g. 1 dargestellten Demodulatorschal- gratorschaltung funktioniert, d. h. mit einer Reihen- ;*\ tung für frequenzmodulierte Signale (FM-Signale), han- schaltung, die aus einem Widerstand Λ105 und aus einem '; delt es sich um eine mit Impulszählung arbeitende De- Kondensator C101 besteht Einer der beiden Anschlüsse I modulatorschaltung. Mit Fi g. 2 ist der Signa/-Zeit-Plan 20 des Kondensators C101 ist über einen äußeren Verbin- ?-f der Signale an jedem Punkt der Schaltung nach F i g. 1 dungsstift /Ί01 mit dem Widerstand Äios verbunden, \i wiedergegeben. während der andere Anschluß des Kondensators C101 an H Über einen Eingangsanschluß 101 wird ein frequenz- Masse liegt Die Verzögerungszeit wird von der Zeitig moduliertes Signal aufgeschaltet und einer Begrenzer- konstanten der Integratorschaltung bestimmt
§1 schaltung 102 zugeführt In dieser Begrenzerschaltung 25 Das verzögerte frequenzmodulierte Signal wird von f | 102 werden in einem Begrenzungsvorgang alle Rausch- den Dioden D101 und Di02 begrenzt Die Diode Dioi ist '■: anteile aus dem frequenzmodulierten Signal entfernt schaltungsmäßig derart angeordnet, daß sie anodensei-& die in diesem Signal enthalten sein können. Ein erstes tig mit dem Emitteranschluß des Transistors Qi04 ver-ί i begrenztes FM-Signal wird an einem der beiden Aus- bunden ist und kathodenseitig mit einem der Anschlüsse P gangsanschlüsse der Begrsnzerschaltung 102 erzeugt. 30 des Kondensators Cloi. Die Diode D102 ist nun schal- y_:\ Dieses Signal hat die mit F i g. 2a wiedergegebene tungsmäßig derart angeordnet, daß sie kathodenseitig Xi Form. An dem anderen der beiden Ausgangsanschlüssc mit dem Emitteranschluß des Transistors Q-,oi yerbun-Kder Begrenzerschaltung 102 wird ein zweites begrenz- den ist und anodenseitig mit einem der Anschlüsse, die Pl tes FM-Signal erzeugt, das eine dem ersten frequenz- zum Kondensator C101 gehören. In den Dioden D101 und ;■/; modulierten Signal entgegengesetzte Phasenlage hat 35 D102 wird das verzögerte FM-Signal auf die Durchlaß- U Ein jedes der vorerwähnten begrenzten FM-Signale spannung dieser Dioden begrenzt. Das verzögerte und ; wird sodann in eine Schaltung 103 übertragen. begrenzte FM-Signal (dargestellt in Fig. 2d) und das ' ν Die für das Verschieben des Signalpegels und für die Bezugspotential werden den beiden Eingangsanschlüs- ;■ Erzeugung der Bezugsspannung bestimmte Schaltung sen eines Multiplizierers 104 auf geschaltet.

ist wie folgt ausgeführt Ein Transistor Q101 ist über sei- 40 Der Multiplizierer 104 weist einen doppeltsymmetri-. nen Basisanschluß mit dem einen Ausgangsanschluß der sehen Differenzverstärker auf. Die Basisanschlüsse der ■ Begrenzerschaltung 102 verbunden, während dieser Transistoren Qua und Qm sind auf den Kathodenan- ',!■ Transistor Qm mit seinem Kollektoranschluß über ei- Schluß der Diode A02 geführt, während die Basisannen Widerstand Rm auf eine Stromversorgungsleitung Schlüsse der Transistoren Qi₀₆ und Qt_O7 mit dem An-• Lioi geführt ist Ein weiterer Transistor Q102 steht über 45 odenanschluß der Diode D102 verbunden sind. Die KoI-seinen Basisanschluß mit dem anderen Ausgangsan- lektoranschlüsse der Transistoren Q105 und Q107 sind mit Schluß der Begrenzerschaltung 102 in Verbindung, wäh- der Stromversorgungsleitung L101 verbunden, während rend er mit seinem Kollektoranschluß über einen Wi- die Kollektoranschlüsse der Transistoren Qi₀₆ und Qm derstand Λ102 auf die Stromversorgungsleitung Lioi ge- über einen Widerstand Ä106 auf die Stromversorgungsführt ist. Die Emitteranschlüsse der beiden Transistoren 50 leitung Lioi geführt sind. Die Kollektoranschlüsse der sind über eine ihnen gemeinsame Stromquelle /101 mit Transistoren Qioe und pioe stehen aber ebenfalls auch einer Masseleitung Lioo verbunden. Schaltungsmäßig noch mit einer Impulsverstärkerschaltung 105 in Verzwischen den Kollektoranschlüssen der Transistoren bindung. Zum Multiplizierer 104 gehört aber auch noch Qioi und Q102 angeordnet sind die in Reihe geschalteten ein weiterer Differenzverstärker, der aus den Transisto-Widerstände Ä103 und Ä104. Die vorerwähnten T.ansisto- 55 ren Qm und Qi 10 besteht Der Basisanschluß des Transi-. ? ren weisen die gleichen Eigenschaften auf. Die zuvor stors Q109 ist mit dem anderen Ausgangsanschluß der angeführten Widerstände Ä101 und Ä102 sind für den glei- Begrenzerschaltung 102 verbunden, während der Kolchen Widerstandswert ausgelegt Auch die beiden Wi- lektoranschluß dieses Transistors Q109 auf die Emitterderstände R\o3 und ftio4 haben den gleichen Wider- anschlüsse geführt ist, die zu den Transistoren Qi05 und standswert Von den Transistoren Q101 und Q102 wird der 60 Q106 gehören. Über seinen Basisanschluß ist der Transi-Signalpegel des Ausgangssignales der Begrenzerschal- stör Quo mit dem einen Ausgangsanschluß der Begrentung verschoben. zerschaltung 102 verbunden, und der Kollektoranschluß Das aber bedeutet, daß an dem Verknüpfungspunkt dieses Transistors Quo ist auf die Emitteranschlüsse der zwischen dem Widerstand /?io3 und dem Widerstand Transistoren Q107 und Q₎₀8 geführt. Die Emitteranschlüs-7?io4 liegende Potential immer konstant ist. Das aus dem 65 se der Transistoren Qi₀₉ und Q_no stehen über eine ge-Signalpegelverschiebungsvorgang resultierende und meinsame Stromquelle /104 mit der Masseleitung 100 in mit F i g. 2b wiedergegebene frequenzmodulierte Signal Verbindung. Von den frequenzmodulierten Signalen aus wird von dem zum Transistor Q102 gehörenden Kollek- der Begrenzerschaltung 102 werden die Transistoren

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<?io9 und Q_uo derart angesteuert, daß sie abwechselnd
eingeschaltet und in den Durchlaßzustand gebracht

werden. Von dem Multiplizierer 104 wird ein impulsför- i.:,

miges und demoduliertes Signal erzeugt (nach F i g. 2e) ;

und dies entsprechend der Verzögerungszeit des verzö- 5 ^; ■ gerten FM-Signals. Von den Kollektoranschlüssen der " · Transistoren Qioe und (?ioe aus wird das demodulierte

Signal einer Impulsverstärkerschaltung 105 übergeben. >.

Das von der Impulsverstärkerschaltung 105 verstärkte '■;

und mit Fig.2f wiedergegebene demodulierte Signal 10 ·§

wird über einen äußeren Verbindungsstift P102 dann ei- S

nem Tiefpaßfilter 106 aufgeschaltet. i;

Im Tiefpaßfilter 106 wird das zuvor verstärkte Signal w in ein analoges Tonfrequenzsignal (nach F i g. 2g) umgewandelt, welches dann einem Signalausgangsanschluß 15
107 zugeführt wird. Der Pegel des Tonfrequenzsignales
kann durch eine entsprechende Einstellung des Verzögerungskreises geregelt werden. ■ <

Weil die zuvor beschriebene Schaltung mit Impulszählung arbeitet, hat sie auch ein ausgezeichnetes De- 20 I modulationsverhalten. Das demodulierte Tonfrequenz- ρ signal besitzt das Charakteristikum großer Klangtreue. ff Diese Schaltung besteht zudem im wesentlichen aus % Transistoren und Widerständen und eignet sich deshalb " i auch für die Ausführung als integrierte Halbieiterschal- 25

tung. Sie kann auf einfache Weise gefertigt werden und i >

hat nur eine kleine Anzahl von Schaltungselementen is

aufzuweisen. Damit ist ihr Leistungsbedarf auch nur ge- :;

ring. ^

Die Demodulatorschaltung nach F i g. 1 hat den be- 30 ü sonderen Vorteil, daß die Dioden D_iOi ond D102 dem ;; Verzögerungskreis Äio5,.Cioi nachgeschahst sind. Da- fi durch kann die Zeitkonstante dieses Verzögerungskreises ohne weiteres auch über seinen Normalwert hinaus |ΐ ansteigen, ohne dadurch das Ausgangssignal negativ zu 35 Ä beeinflussen. W-

Das wiederum bedeutet auch, daß die Demodula- P_:

tionsleistung dadurch verbessert werden kann. Darüber ;

hinaus gilt, daß das Ausgangssignal der Schaltung 104 :-_:

deswegen nicht dem Temperaturverhalten der Dioden 40 ;

Ad und D102 und der Transistoren (?₁₀5 bis Q\os unter- 'L

worfen ist, weil es sich bei einem der Eingangssignale >.

des Multiplizierers 104 und das Bezugspotential handelt ■:..

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 45

50

60

65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Demodulation von FM-Signalen mit

   a) einem EingangsanschluB (101) für den Empfang der FM-Signale,

   b) einer Begrenzerschaltung (102), deren Eingang mit dem EingangsanschluB (101) verbunden ist und an deren einen Ausgang ein erstes begrenztes FM-Signal anliegt, während an deren anderen Ausgang ein zweites begrenztes FM-Signal anliegt, das dem ersten begrenzten FM-Signal gegenphasigist,

   c) einem Verzögerungskreis (R\os, Cioi), der mit der Begrenzerschaltung gekoppelt ist,

   d) einem Multiplizierer mit sechs Transistoren, wobei die Basen des ersten und zweiten Transistors (QtOi, Quo) mit den Ausgängen der Begrenzerschaltung (102) und beide Emitter dieser Transistoren miteinander mit einer Konstantstromquelle verbunden sind, während der Kollektor des ersten Transistors (Qm) mit den beiden Emittern des dritten und vierten Transistors (Qios, Qxot) und der Kollektor des zweiten Transistors (Qm) mit den beiden Emittern des fünften und sechsten Transistors (Qw, Qm) verbunden sind, die Basen des dritten und sechsten Transistors (Qios, Qm) bzw. des vierten und fünften Transistors (Qu*, Qm) jeweils miteinander verbunden sind, die Basen.des vierten und fünften Transistors (Qttx, O107) mit dem Ausgang des Verzögerungskreises (R₁₀S, C101) verbunden sind, die Kollektoren des dritten und fünften Transistors (Q105, Qm) mit der Versorgungsspannung verbunden sind und die Kollektoren des vierten und sechsten Transistors (Qios, Qios) miteinander verbunden sind und über

   e) ein Tiefpaßfilter (106) das demodulierte Signal liefern,