DE3212074A1 - Verfahren zur frequenzdemodulation und fm-demodulator - Google Patents

Description

• Verfahren zur Frequenzdemodulation und FM-Demodulator
• Stand der Technik Die Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.
• Es ist ein Zähldiskriminator zur Frequenzdemodulation bekannt (Limann, Funktechnik ohne Ballast, 1978, Franzis-Verlag, München, Seiten 185 und 186), bei dem eine in der Frequenz modulierte rechteckförmige Impuls folge in eine Impuls folge mit Impulsen konstanter Dauer umyeformt wird, um durch Mittelwertbildung die Modulation zu erhalten.
• Zähldiskriminatoren zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau aus; sie haben jedoch den Nachteil einer verhältnismäßig geringen Frequenzauflösung. Deshalb ist es in den meisten Fällen erforderlich, zur Erhöhung des relativen Frequenzhubes die Zwischenfrequenz in einen tieferen Frequenzbereich, beim FM-Rundfunk zum Beispiel in einen Frequenzbereich zwischen 200 und 300 kHz, umzusetzen. Hierfür ist ein höherer Schaltungsaufwand, insbesondere auch bezüglich der einen Abgleich erfordernden Selektionsmittel, nötig.
• Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Frequenzdemodulation ohne Selektionsmittel auskommt, die abgeglichen werden müßten. Ein nach diesem Verfahren arbeitender Frequenzdemodulator hat darüber hinaus den Vorteil, daß er als monolithisch integrierte Schaltung hergestellt werden kann, wodurch eine wirtschaft@@che Serienfertigung ermöglicht wird.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen zur Durchführung des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Frequenzdemodulators und Fig. 2 A bis F je einen Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit an verschiedenen Schaltungspunkten des Frequenzdemodulators nach Fi. 1.
• Beschreibung der Erfindung In Fig. 1 bezeichnet 10 einen erfindungsgemäßen Frequenzdemodulator mit einem Eingang 11, der erstens unmittelbar mit einem ersten Eingang 12 einer UND-Schaltung 13, zweitens über eine monostabile Kippschaltung 14 mit einem zweiten Eingang 15 der UND-Schaltung und drittens über einen Inverter 16 mit einem Löscheingang 17 eines Integrators 18 verbunden ist. Die monostabile Kippschaltung 14 hat einen dynamischen Eingang 19, der nur auf eine ansteigende Flanke der ihm zugeführten Spannung anspricht, und einen invertierenden-Ausgang 20.
• Der Integrator 18 hat außer dem Löscheingang 17 einen Steuereingang 21 und einen Ausgang 22, an den sich ein AM-Demodulator 23 anschließt, dessen Ausgang den Ausgang 24 des Frequenzdemodulators 10 bildet.
• Im folgenden wird die Funktion des Frequenzdemodulators nach Fig. 1 in Verbindung mit den Fig. 2A bis 2F erläutert.
• Eine am Eingang 11 liegende zu demodulierende frequenzmodulierte erste Impulsfolge I1 liegt an dem ersten Eingang 12 der UND-Schaltung 13 sowie an dem Eingang 19 der monostabilen Kippschaltung 14. Durch die ansteigende Flanke f des ersten Impulses i wird die monostabile Kippschaltung von ihrem stabilen Ausgangszustand, in welchem sie an ihrem Ausgang 20 ein H-(high)-Signal abgibt, in ihren quasistabilen Zustand gesteuert, in welchem sie an ihrem Ausgang ein L-(low)-Signal abgibt. In dem quasistabilen Zustand verharrt sie solange, bis eine vorgegebene Zeit t. (vgl. Fig. 2B) ic verstrichen ist. Dann fällt sie in ihren stabilen Zustand zurück. Die Zeit t. ist derart bemessen, daß sie etwas ic kürzer als die kürzeste Impulsdauer tik aller erwarteten Impulse der ersten Impuls-folge I1 ist. Das ist zum Beispiel bel dem Impuls ik der Fall. Die monostabile Kippschaltung gibt also an ihrem Ausgang 20 eine zweite Impuls folge I2 ab, die bei jedem Impuls der ersten Impulsfolge eine Impulspause P10, P11,--- der konstanten Dauer t. aufweist.
• ic Die UND-Schaltung 13 gibt nur dann an ihrem Ausgang ein H-Sianal ab, wenn an beiden Eingängen 12, 15 ein H-Signal vorhanden ist. Das ist zum Beispiel zu den Zeiten At1, ast2, ... der Fall. Auf diese Weise entsteht eine dritte Impulsfolge I3, deren Impulse i100, i1o1, ... jeweils der Differenz der Impulsdauer eines Impulses der ersten Impulsfolge und der Impulspausendauer t der zweiten Impulsfolge ic entspricht; vgl. Fig. 2C.
• Die Impulse 100 i101, ... steuern den Integrator 18 an, der linear ansteigende Impulse iD1, 1D2' .. der Dauer At1 Ast2, ... abgibt.
• Während der Beginn der etwa sägezahnförmigen Impulse iD1, iD2, ... durch die ansteigende Flanke der Impulse i100, i101, ... der dritten Impulsfolge bestimmt ist, ist das Ende der Impulse durch je einen Löschimpuls gegeben, der von einer durch Invertierung der ersten Impulsfolge I1 mittels des Inverters 16 erhaltenen fünften Impulsfolge I5 abgeleitet ist. Jede ansteigende Flanke f' der fünften Impulsfolge bewirkt ein Abbrechen des Integrationsvorganges; vgl. Impulsfolgen 14 und I5 in den Fig. 2D und 2E.
• Die Amplitudenwerte der Impulse iD1, iD2, ... der vierten Impulsfolge gehören zu einer Hüllkurve H, welche nach der AM-Demodulation durch den Demodulator 23 am Ausgang 24 des Frequenzdemodulators 10 als Modulationsspannung M (vgl.
• Fig. 2F) zur Verfügung steht.
• Der Integrator 18 kann im einfachsten Fall eine RC-Schaltung sein. Dann haben die Impulse iD1, iD2' ... der vierten Impuls folge keinen linearen, sondern einen exponentiellen Anstieg, und es kann auf eine Inverterstufe 16 und den Löscheingang 17 des Integrators verzichtet werden. Nach dem Erreichen des Amplitudenwertes eines jeden Impulses iD1, iD2, ... fällt dann die Spannung jeweils exponentiell ab.

Claims (6)

1. Ansprüche Verfahren zur Frequenzdemodulation einer ersten, rechteckförmigen frequenzmodulierten Impuls folge, dadurch gekennzeichnet, daß a) aus der ersten Impulsfolge (I1) eine zu der ersten Impuls folge inverse zweite Impulsfolge (I2) mit konstanten Impulspausen (p10, p11, ...) gebildet wird, die zumindest etwas kürzer sind als der kürzeste zu erwartende Impuls (ik) der ersten Impuls folge, b) aus der ersten und zweiten Impulsfolge eine dritte, rechteckförmige Impuls folge (I3) gebildet wird, deren Impulse (i100, i101, ...) eine Dauer haben, die der jeweiligen zeitlichen Differenz (#t1, #t2, ...) zwischen einem Impuls (i1, i2, ...) der ersten Impulsfolge und der zur gleichen Zeit beginnenden Impulspause (Pl0, Pll, ...) der zweiten Impuls folge entspricht, c) aus der dritten Impuls folge durch Integration eine vierte, dreieckförmige Impulsfolge (I4) gebildet wird, deren Impulse (iD1, iD2, ...) eine von der Impulsdauer (#t1, #t2, ...) der dritten Impulsfolge abhängige Amplitude aufweisen, und d) aus der Hüllkurve (H) der vierten Impuls folge die in der ersten Impuls folge enthaltene Modulation (M) durch Amplitudendemodulation erhalten wird.
2. 2. Frequenzdemodulator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine monostabile Kippschaltung (14) vorhanden ist, deren Eingang (19) die erste Impulsfolge (11) zugeführt wird und deren Ausgang (20) die zweite Impuls folge (I2) abgibt, wobei die Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung derart bemessen ist, daß sie sich für die konstanten Impulspausen (po0, P11, ...) in einem quasistabilen Zustand hält und danach in den stabilen Zustand zurückkippt.
3. 3. Frequenzdemodulator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine UND-Schaltung (13) vorgesehen ist, deren ersten Eingang (12) die erste Impulsfolge (I1) und deren zweiten Eingang (15) die zweite Impuls folge (I2) zugeführt und deren Ausgang die dritte Impuls folge (I3) abgibt.
4. 4. Frequenzdemodulator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator (18) vorgesehen ist, dessen Integrationseingang (21) die dritte Impulsfolge (I3) und dessen Löscheingang (17) die invertierte erste Impulsfolge (I1) zugeführt wird und an dessen Ausgang (22) die vierte Impuls folge (I4) abgegeben wird.
5. 5. Frequenzdemodulator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein AM-Demodulator (23) zur Amplitudendemodulation der vierten Impulsfolge (I4) vorhanden ist.
6. 6. Frequenzdemodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (18) als RC-Schaltung ohne Löscheingang (17) ausgebildet ist.