DE3131852C2

DE3131852C2 -

Info

Publication number: DE3131852C2
Application number: DE19813131852
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Ing. 7312 Kirchheim De Andretzky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-12
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1987-10-08
Also published as: DE3131852A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der heute immer mehr zunehmenden Kanalbelegung im Funkverkehr bereiten auch die Störpegel zunehmend Schwierigkeiten. So erschweren Misch produkte vieler Sender auf einem Kanal, Nachbarkanaldurchschläge, Industrie störungen über viele Kanäle, breitbandige KFZ-Störungen und nicht zuletzt atmosphärische Störungen den Funkverkehr beträchtlich. In vielen Fällen wird unter anderem auch deshalb mehr und mehr auf störmindernde Fre quenzmodulation übergegangen.

Die störmindernde Wirkung der Frequenzmodulation beschränkt sich nun allerdings nur auf den Zeitraum der Übertragung. Fehlt ein Nutzsignalträger, so wird entweder das Grundrauschen, oder bei Störungen eine Vielzahl scharfer Störimpulse mit hoher Amplitude demoduliert. Das Abhören gestörter Kanäle mit einem FM-Empfänger kann dadurch recht unangenehm werden.

Der übliche Notbehelf, der Störsender mit einem "Zudrehen" des Squelch- Reglers zu unterdrücken, beinhaltet immer zugleich einen unter Umständen beträchtlichen Verlust an Empfindlichkeit.

Aus der Schmalband-FM-Übertragungstechnik sind zur Rauschunterdrückung Schaltanordnungen bekannt, die im Prinzip so arbeiten, daß ein Hochpaß das niederfrequente Nutzsignalband unterdrückt und ein sich an den Hochpaß anschließender Rauschgleichrichter mit Schwellwertschalter einen im Signal weg liegenden Schalter öffnet, wenn das auch über dem Nutzsignalband noch vorhandene Grundrauschen eine bestimmte Amplitude erreicht. Eine Abfallverzögerung verhindert dabei ein Flattern des Schalters.

Gelangt auf den Eingang eines für eine bestimmte Modulationsart ausgelegten Empfängers ein fremdmoduliertes Signal, so wird diese je nach verwendeter Empfangstechnik mehr oder weniger gut unterdrückt. Es verbleibt jedoch immer noch ein störendes, verzerrtes NF-Signal.

Unter der Voraussetzung, daß das fremdmodulierte Signal am Demodulator zumindest noch einen geringeren Pegel erzeugt als das Nutzsignal, kann z. B. ein Schwellwertschalter das Vorhandensein der korrekten Modulationsart anhand der NF-Amplitude erfassen und auf den NF-Verstärker durchschalten.

Es sind eine Vielzahl Schaltanordnungen zur Nutzsignalverbesserung bekannt, welche durch geeignete Filter oder Störaustasteinrichtungen die Störanteile im empfangenen Signal weiter verringern. Die in das Nutzsignalband fallenden Anteile des fremdmodulierten Signals bleiben aber notwendigerweise bestehen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Anlagen und Geräten, bei denen mit FM-Übertragung gearbeitet wird, die Störsignalunterdrückung zu verbessern, indem durch Störungen beispielsweise in Form von Rauschen und/oder fremdmodulierten Störträgern am Demodulator vorhandene NF-Signale unterdrückt werden, und der NF-Ver stärker beim Empfang eines frequenzmodulierten Trägers durchgeschaltet wird, auch wenn diesem zugleich Störimpulse überlagert sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des An spruches 1 gelöst durch dessen Merkmale im kennzeichnenden Teil. Das bedeutet beim Empfang nicht frequenzmodulierter Fremdsignale eine Stör signalunterdrückung durch Stummschaltung.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der bistabile Schalter bei gleichzeitig mit einem Nutzsignal erfaßten Störsignal in die den Signalweg durchschaltende Lage gekippt, also dem Nutzsignal Vorrang eingeräumt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bleibt der bistabile Schalter, der nach einem erkannten Nutzsignal in die den Signalweg des Empfängers durch schaltende Lage gekippt ist, für eine begrenzte Zeit in dieser Lage ver riegelt. Dabei kann diese Zeit, die als t ₁ bezeichnet sei, in Abhängigkeit von den Eigenschaften des empfangenen Signales eingestellt werden.

In Verkollkommnung der Erfindung wird ferner die Nutzsignalerfassung unter drückt, wenn zugleich ein Störpegel erkannt wird (Die Verriegelung des bistabilen Schalter bleibt davon unberührt).

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sowie Ausführungsbeispiele werden im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer kombinierten Nutzsignalerken nung und Rauschsperre mit einem bistabilen Schalter in Blockdarstellung,

Fig. 2 das Blockschaltbild gemäß Fig. 1, jedoch erweitert durch eine Abfallverzögerung vor dem Setzeingang des bistabilen Schalters und durch eine Ansteuerlogik zwecks Vorrang für die Signaldurchschaltung (Nutzsignal erkennung),

Fig. 3 das Schaltungsprinzip zur Nutzsignalerkennung für FM- Empfang trotz hoher Störspitzen am Demodulator.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, umfaßt die Schaltungsanordnung für die Nutz signalerkennung einen dem Demodulator (1) nachgeschalteten, als Tiefpaß ausgebildeten frequenzselektierenden Detektor, eine Gleichrichterbrücke zur Abtastung des NF-Signales sowohl in der positiven als auch in der negativen Amplitude, ferner einen Impulsformer (4) (Schwellwertschalter), der an den Setzeingang (S) eines bistabilen Schalters (5) in Form eines RS-Flip flops angeschlossen ist.

Der Schaltkreis für die Störsignalerkennung besteht aus einem dem Demodula tor (1) nachgeschalteten frequenzselektierenden Detektor in Form eines Hochpasses (6) und einem auf diesen folgenden Schwellwertschalter, der an den Rücksetzeingang (R) des Flipflops geführt ist.

Beim Empfang eines frequenzmodulierten Trägers kippt der bistabile Schalter (5) in die den Signalweg des Empfängers durchschaltende Lage; das heißt, der Kontakt 5′ ist geschlossen. Bei erfaßtem bzw. erkanntem Störpegel wird der bistabile Schalter (5) hingegen in seine den Signalweg sperrende Lage geschaltet; das heißt, der Kontakt 5′ ist geöffnet.

Sind beim Empfang eines Nutzsignalträgers zusätzliche Störungen überlagert, so soll die NF deshalb in der Regel noch nicht gesperrt werden. Im Falle der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 können die überlagerten Störungen, sofern sie im Durchlaßbereich des Hochpaßfilters Anteile ausreichender Amplitude aufweisen, den Rücksetzeingang (R) des Flipflops aktivieren. Wenn nun zugleich die Nutzsignalamplitude den Schwellwert für den Setzein gang (S) des Flipflops für einen Augenblick unterschreitet, kippt das Flipflop in seine Ruhelage und der Signalfluß wird unterbrochen. Da nun das Signal bei jeder Unterbrechung erst von der nächsten ausreichend großen Nutzsignalamplitude wieder durchgeschaltet werden kann, entsteht der Ein druck einer "zerhackten" Information.

Diese Unzulänglichkeit läßt sich mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 vermeiden. Hier ist dem Schwellwertschalter eine Abfallverzögerungseinrichtung (8) nachgeschaltet, die ausgangsseitig vor dem Setzeingang (S) des Flipflops liegt. Diese Abfallverzögerung verhindert, daß die überlagerten Störungen den Signalfluß unterbrechen können. Bei entsprechend langer Haltezeit t ₁ lassen sich auch Pausen im Signalfluß überbrücken. Allerdings wird dann plötzlich einsetzendes Rauschen erst nach dieser Verzögerungszeit gesperrt.

Um sicherzustellen, daß bei gleichzeitiger Ansteuerung beider Flipflopein gänge der Signalweg in jedem Fall durchgeschaltet wird, wenn sich ein Nutzsignal allmählich aus einem vorhandenen Störsignal heraus hebt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dem Setzeingang (S) des Flipflops gegenüber dessen Rücksetzeingang (R) durch eine geeignete Ansteuerlogik (9) Vorrang zu geben.

Im Zweig für die Störsignalerkennung ist hier ebenfalls eine Gleichrichter brücke angeordnet, die zwischen dem Hochpaß (6) und dem Schwellwert schalter liegt.

Durch eine Austastung der Störimpulse in der Schaltungsanordnung zur Nutz signalerkennung kann der Störabstand noch verbessert bzw. vergrößert wer den. Damit läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich der entsprechenden Schaltungsanordnungen auch bei so ungünstigen Bedingungen, wie sie beispielsweise beim CB-Funk auftreten, zur FM-Empfangsselektion anwenden bzw. einsetzen.

Eine Schaltungsanordnung mit Austastung der Störimpulse in Prizipdarstellung zeigt Fig. 3.

Der Tiefpaß (2) läßt nur die im Nutzsignalband liegenden Anteile eines Störimpulses passieren. Während diese noch keine merkliche Amplitude er reicht haben, spricht die Störsignalerkennung (unterer Zweig) bereits auf die höherfrequenten Anteile des Störimpulses an und unterbricht über das Schaltglied (14) die Nutzsignalerkennung. Eine Abfallverzögerungseinrichtung (11) vor der Ansteuerung des Schaltgliedes (14) sorgt dafür, daß die Nutzsignalerkennung mindestens für den gesamten Störimpuls gesperrt bleibt, auch wenn im un günstigen Fall keine weiteren höherfrequenten Anteile mit ausreichender Amplitude im Störimpuls enthalten sein sollten.

Die Zeit, während welcher die Unterdrückung des NF-Signales nach erkanntem Störimpuls aufrechterhalten wird (t ₂), entspricht dem Kehrwert der unteren Grenzfrequenz der möglichen Störungen im demodulierten NF-Signal. Ein integrierendes RC-Glied (12) im Zweig für die Nutzsignalerkennung bewirkt, daß ein einzelner eventuell noch nicht ausgetasteter Störimpuls die Nutz signalerkennung nicht durchschalten kann. Dabei ist die Zeit T = R · C so zu wählen, daß bereits wenige Perioden eines Nutzsignales den Integrations kondensator aufladen.

Die bei empfangswürdigem Nutzsignal und zugleich einfallendem Störträger am Demodulator (1) entstehenden Störimpulse unterbrechen mit einer solchen Störaustastung zwischenzeitlich die Nutzsignalerkennung.

Die Abfallverzögerungseinrichtung (8), welche vor dem Setzeingang (S) des Flipflops vorgesehen ist, um Unterbrechungen im Signalfluß bei Störungen zu ver hindern (Vorrang für die Nutzsignalerkennung), überbrückt die entstehenden Austaststellen in der Nutzsignalerkennung für die gewählte Haltezeit t ₁. Dabei ist t ₁ größer als t ₂.

Dadurch, daß das Signal für den NF-Verstärker (13) nicht am Demodulator (1), sondern hinter dem Tiefpaß (2) abgegriffen wird, kann sich dessen störreduzierende Eigenschaft auch auf das gehörte Empfangssignal auswirken. Es ist grundsätzlich auch möglich, das Signal für den NF-Verstärker (13) hinter dem Schaltglied (14) abzugreifen. Ein besonderer Vorteil ist mit dieser Maßnahme jedoch nicht verbunden, weil je nach der Dauer der Stör impulse unschöne Zerhackereffekte auftreten können.

Wie praktische Versuche gezeigt haben, lassen sich mit den beschriebenen Maßnahmen die am Demodulator (1) entstehenden bzw. vorhandenen Stör spitzen so weit unterdrücken, daß eine für die Nutzsignalerkennung aus reichend empfindliche Schwelle von diesen Störungen nicht überschritten wird.

Die Integrationszeit der Integrationsstufe (12) ist dabei etwa gleich dem Kehrwert der oberen Grenzfrequenz des zu übertragenden Nutzsignales ge wählt.

Die Grenzfrequenz des Tiefpasses (2) entspricht jeweils etwa der oberen Grenzfrequenz des zu übertragenden Nutzsignalbandes. Hingegen liegt die Grenzfrequenz des Hochpasses (6) über der oberen Grenzfrequenz des über tragenen Nutzsignalbandes. Der erforderliche Sicherheitsabstand hängt von der Flankensteilheit der verwendeten Filter ab.

Sowohl der im Schalkreis für die Nutzsignalerfassung als auch der im Schalt kreis für die Störsignalerkennung liegende Impulsformer (4), (7) spricht infolge der jeweils vorgeschalteten Gleichrichter (3), (10) auf positive und negative Amplitudenspitzen an und weist eine definierte Ansprechschwelle auf. Eine hinreichende Funktion läßt sich gegebenenfalls auch ohne die Verwendung der Gleichrichterbrücken erreichen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in FM-Empfängern,

a) bei der das von einem Demodulator in ein Niederfrequenzsignal umge setzte Empfangssignal einem frequenzselektierenden Detektor für Nutzsignale und einem frequenzselektierenden Detektor für Störsignale zugeführt wird, dessen jeweiliges Ausgangssignal über Gleichrichter einen Schalter steuert,
b) bei der der Schalter beim Auftreten eines Nutzsignales den Signal weg vom Demodulator zum NF-Verstärker durchschaltet,
c) bei der der Schalter diesen Signalweg bei einem Rauschsignal und/ oder Störsignal unterbricht, wenn diesem keine Nutzsignale überlagert sind,
d) bei der dem Schalter mindestens eine Abfallverzögerungseinrich tung vorgeschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet,

e) daß die Ansteuerung des Schalters als bistabiler Schalter (5) ausge bildet ist, an dessen Setzeingang (S) der Ausgang des Schaltkreises für die Nutzsignalerfassung angeschlossen ist und dessen Rücksetzein gang (R) mit dem Ausgang des Schaltkreises für die Störsignalerfas sung verbunden ist,
f) daß dem Setzeingang (S) des bistabilen Schalters (5) durch eine Ansteuerlogik (9) gegenüber dessen Rücksetzeingang (R) Vorrang gegeben ist,
g) daß im Anschluß an einen im Nutzsignalkreis liegenden Tiefpaß (2) ein über den Störsignalkreis gesteuertes Schaltglied (14) angeordnet ist, welches das Niederfrequenzsignal für die Nutzsignalerfassung nach erkanntem Störimpuls für eine Zeit t ₂ unterdrückt,
h) und daß die Zeit t ₂ dem Kehrwert der unteren Grenzfrequenz der möglichen Störungen im demodulierten Niederfrequenzsignal entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit t ₁ der ersten Abfallverzögerungseinrichtung (8) in Abhängigkeit von den Eigenschaften des empfangenen Signales in Grenzen einstellbar, jedoch größer als t ₂ ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaltkreis für die Nutzsignalerfassung auf der Serien schaltung des Tiefpasses (2), des Schaltgliedes (14), eines ersten Gleichrichters (3), eines ersten Impulsformers (4) und der an den Setzeingang des bistabilen Schalters (5) gelegten ersten Abfallverzögerungseinrichtung (8) gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Impulsformer (4) und die erste Abfallverzögerungseinrichtung (8) eine Inte grationsstufe (12) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationszeit der Integrationsstufe (12) etwa gleich dem Kehrwert der oberen Grenzfrequenz des zu übertragenden Nutzsignales gewählt ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpasses (2) entsprechend der oberen Grenzfrequenz des zu übertragenden Nutzsignalbandes gewählt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Impulsformer (4) im Schaltkreis für die Nutzsignaler fassung auf positive und/oder negative Amplitudenspitzen anspricht und eine definierte Ansprechwelle aufweist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaltkreis für die Störsignalerfassung aus der Reihen schaltung eines Hochpasses (6), eines zweiten Gleichrichters (10), eines zweiten Impuls formers (7) und einer zweiten Abfallverzögerungseinrichtung (11) gebildet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Hochpasses (6) über der oberen Grenzfrequenz des zu übertragenden Nutzsignalbandes liegt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impulsformer (7) auf positive und/oder negative Störimpulse anspricht und eine definierte Ansprechschwelle aufweist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem NF-Verstärker (13) zugeführte Signal hinter dem Tiefpaß (2) und/oder dem Schaltglied (14) abgegriffen wird.