DE3345295A1

DE3345295A1 - Fm demodulatorschaltung

Info

Publication number: DE3345295A1
Application number: DE19833345295
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokorozawa Saitama Kuroda
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1984-06-20
Also published as: FR2538189A1; GB8333626D0; JPS59111408A; US4577158A; GB2133235B; DE3345295C2; JPH0534842B2; GB2133235A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine FM Signal-Demodulatorschaltung.

Eine bekannte Impulszähl -Demodulatorschaltung, die als ein Beispiel einer FM Signal-Demodulatorschaltung dient, ist in Fig.1 gezeigt. In dieser Schaltung gelangt ein FM Signal zu einem Begrenzer 1, dessen Ausgangsanschluß mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 2 verbunden ist. Der Multivibrator 2 erzeugt somit Impulse mit einer vorbestimmten Breite und zwar nach dem Auftreten der Abfallflanken der Ausgangsimpulse des Begrenzers 1. Ein Signalausfall-Kompensator 4 ist über ein Tiefpaßfilter (LPF): mit dem Ausgangsanschluß des monostabilen Multivibrators verbunder;. Das Ausgangssignal des Signalausfall-Kompensators 4 ist representativ für ein demoduliertes Audio-Signal des FM Signals.

Bei einer derart ausgeführten FM Signal-Demodulatorschaltung wird das zum Begrenzer 1 geleitete FM Signal einer Wellenformung unterworfen. Speziell werden Spannungen, die über einem ersten vorbestimmten Wert liegen und die unterhalb eines zwöiten vorbestimmten Wertes liegen, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Wert, festgeklemmt oder abgeschnitten, um dadurch rechteckförmige Impulse vorzusehen. Der monostabile Multivibrator 2 erzeugt Bezugsimpulse mit einer vorbestimmten Breite abhängig von den Abfallflanken

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der Rechteckimpulse, die von dem Begrenzer 1 erzeugt werden und die Bezugsimpulse werden durch das Tiefpaßfilter 3 integriert und zum Signalausfall-Kompensator 4 übertragen. Der Signalausfall-Kompensator 4 gibt das integrierte Signal des Tiefpaßfilters 3 aus und hält dieses Signal fest oder speichert es. Wenn ein Signalausfall oder Signalabfall auftritt, wird das integrierte Sig-nal unmittelbar vor dem Auftreten des Signalausfall als das demodulierte Audio-Signal von dem Signalausfall-Kompensator :4 ausgegeben.

Da bei einer derartigen bekannten FM Signal-Deitjodulatorschaltung die Bezugsimpulse nach der Integration in 'dem Tiefpaßfilter 3 ausgegeben werden, wird selbst für den Fall, bei dem die Signalausfallperiode des FM Signals kurz ist, eine Zeit langer als die Signalausfallperiode erforderlich sein bevcr das integrierte Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 3 auf einen geeigneten Pegel zurückkehrt. Als Folge muß der Signalausfall-Kompensator 4 seine Ausgangsgröße über eine Zeitperiode vorsehen, die langer dauert als diejenige, die tatsächlich für die Signalausfall-Kompensation'benötigt wird. Wenn jedoch die Periode für die kontinuierliche Ausgabe des integrierten Signals verlängert wird, entsteht ein Problem dahingehend, daß das reproduzierte demödulierte Audio-Signal einen unnatürlichen Klang hat. Wehn darüber hinaus die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters 3 klein gemacht wird, so können hochfrequente Störsignale hindurchgelangen, wodurch eine falsche Probeentnahme verursacht wird derart, daß ein genau demoduliertes Signal nicht erhalten werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine FM Signal-Demodulatorschaltung zu schaffen, mit der eine genaue Signalausfall-Kompensation realisiert werden kann, ohne daß

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dabei eine unnatürlich klingende Ausgangsgröße erzeugt wird.

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Die FM Signal-Demodulatorschaltung nach der vorliegenden Erfindung-' ist dadurch gekennzeichnet, daß die Periode eines FM Signaljs für jeden Zyklus desselben erfaßt wird, um ein periodisches Signal mit einem Pegel zu erzeugen, der der Periode des FM Signals entspricht, wobei dieser so lange gehalten "oder gespeichert wird, bis eine nachfolgende Erfassung auftritt, und daß das zu speichernde und auszugebende periodische Siggnal kontinuierlich während der Periode, während welcher ein Signalausfall oder", ein Signalabfall auftritt,; gehalten und ausgegeben wird·, und daß der Reziprokwert des »Pegels oder Wertes des periodischen Signals als ein demoduliertes Audio-Signal verwendet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels; unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeiger! :

Fig. 1 ' ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Beispiels • einer FM Signal-Demodulatorschaltung;

Fig. 2 * ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungs- i form einer FM Demodulatorschaltung nach der vor-■ liegenden Erfindung; und

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Figuren 3A bis 3H Wellenformdiagramme, welche die Operationen : der jeweiligen Blöcke der Schaltung von Fig. 2 _; veranschaulichen.

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Im folgenden soll nun ein bevorzugtes Außführuäigsbeispiel

nach der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Figuren 2 und 3A bis 3H beschrieben werden.

Bei der FM Signal-Demodulatorschaltung nach dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 2 gelangt das FM Signal wie bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1 zu einem Begrenzer 6, der rechteckförmige Impulse erzeugt. Der Ausgangsanschluß des Begrenzers 6 ist mit einem Triggerimpulsgenerator 7 verbunden, der Triggerimpulse mit einer vorbestimmten Breite abhängig von den Abfallflanken der Rechteckimpulse erzeugt. Der Ausgangsanschluß des Triggerimpulsgenerators 7 ist mit einem Dreieck-Wellenformregler 3 verbunden, mit dem der Ausgang des Begrenzers 6 ebenfalls verbunden ist. Der Dreieck-Wellenformregler 8 versorgt einen Dreieck-Wellenformgenerator 9 mit Steuerimpulsen, die zusammengesetzt sind aus den Rechteckimpulsen und den Triggerimpulsen. Der Ausgangsanschluß des Dreieck-Kellenformgenerators 9 ist mit einer Stichprobenentnahmeund-Speicherschaltung 10 verbunden, die einen Schalterkreis enthält, der einen bewegbaren Kontakt und einen Kompensator umfaßt, um die Spannung zu speichern und auszugeben, wenn der Schalter 11 eingeschaltet wird. Der Ausgangsanschluß der Stichprobenentnahme-und-Speicherschaltung 10 ist über einen Pufferverstärker 13 und ein Tiefpaßfilter 14 mit einem Reziprokwert-Verstärker 15 verbunden, dessen Ausgangsspannung als das demodulierte Audio-Signal des FM Signals verwendet wird.

Weiter erzeugt ein Pegeldetektor 16 pegelmäßig erfaßte Impulse mit einem hochliegenden Wert, wenn die Ausgangsspannung des Dreieckwellengenerators 9, nämlich die Dreieckwellenformspannung innerhalb eines Spannungsbereiches von + V gegen-

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über der Ausgangsspannung der Stichprobenentnahme-und-Speicherschaltung 10 liegt, d.h. eine Halte-oder Speicherspannung V, . Das FM Signal gelangt weiter zu einem Signalausfall-Detektor 17, der Signalausfall-Detektorimpulse mit einem niedrigen Pegel nur dann erzeugt, wenn ein Signalausfall oder Signalabfall des FM Signals auftritt. Die jeweiligen Ausgangsanschlüsse des Triggerimpulsgenerators 7, des Pegeldetektors 16 und des Signalausfall-Detektor 17 sind über ein NAND Glied 18 und eine Inverterstufe 19 mit dem bewegbaren Kontakt des Schalters 11 der StichprObenentnahmeund-Speicherschaltung 10 verbunden.

Wenn bei der so aufgebauten FM Signal-Demodulatorschaltung das FM Signal zum Begrenzer 6 übertragen wird, so wird das FM Signal einer Wellenformung unterworfen, wobei die Hochpegel-und Niederpegel-Abschnitte desselben festgeklemmt werden, um Rechteckimpulse zu erzeugen, wie dies in Fig. 3A veranschaulicht ist. Abhängig von den Abfallflanken der erfaßten Impulse erzeugt der Triggerimpulsgenerator 7 Triggerimpulse, wie diese in Fig. 3 B veranschaulicht sind. Der Dreieck-Wellenformregler 8 überträgt diese Steuerimpulse zu dem Dreieck-Wellenformgenerator 9 und zwar abhängig von den Rechteckimpulsen und den Triggerimpulsen, wie diese in Fig. 3C veranschaulicht sind.

Die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9 steigt mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von einem Bezugspegel V aus an und zwar während der Periode, während der Steuerimpulse zugeführt werden, und sie fällt dann plötzlich auf den Bezugswert V nach dem Verschwinden der Steuerimpulse ab, wie dies in Fig.3D gezeigt ist;damit ist die Wellenform dreieckförmig. Unmittelbar nach dem Empfang

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FM Signals erzeugt der Pegeldetektor 16 die pegelmäßig erfaßten Impulse wähend die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9 ansteigt, so daß die Stichprobenimpulse, die mit den Triggerimpulsen synchronisiert sind, von der Inverterstufe 19 zum Schalter 11 übertragen werden, wobei die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9, wenn die Stichprobenimpulse zugeführt werden, in dem Kondensator 12 gespeichert wird und als Speicheroder Haltespannung V, der Stichprobenentnahme-und-Speicherschaltung 10 ausgegeben werden (wie in Fig. 3E veranschaulicht ist). Danach erzeugt der Pegeldetektor 16 solche pegelmäßig erfaßtei Impulse, wie sie in Fig. 3F veranschaulicht sind nur dann, wenn die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9 innerhalb des Spannungsbereiches der Speicherspannung V, + V liegt. Wenn diese pegelmäßig er-

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faßten Impulse vorhanden sind, jedoch keine Signalausfall-Erfassungsimpulse vorhanden sind, so gelangen die Stichproben-Impulse, die mit den Triggerimpulsen gemäß der Darstellung nach Fig. 3G synchronisiert sind, zum Schalter 11, so daß die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9 bei Vorhandensein der Stichprobenimpulse in Form der Speicherspannung V, der Stichprobenentnahme-und-Speicherschaltung ausgegeben werden, ähnlich der zuvor erläuterten Operation.

Die Speicher-oder Haltespannung V, wird von dem Tiefpaßfilter integriert, um dadurch eine kontinuierliche Spannung vorzusehen, die zu dem Reziprokwert-Verstärker 15 übertragen wird. Da sich die festgehaltene Spannung V, proportional zur Periode des FM Signals ändert, wird eine Spannung proprotional zu den Frequenzänderungen des demodulierten FM Signals durch den Reziprokwert-Verstärker 15 erzeugt.

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Wenn ein Signalausfall oder ein Signaläbfall in dem FM Signal auftritt, fallen die Rechteckimpulse der Ausgangsgröße des Begrenzers 6, wie dies durch*A in Fig. 3A gezeigt ist, so daß deren Flanken verschwinden. Wenn darüber hinaus ein Signalausfall auftritt, so können die Werte der Rechteckimpulse abgesenkt werden und die Breite der Rechteckimpulse wird kürzer als diejenige der früheren Rechteckimpulse, wie dies durch B in Fig. 3A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Signalausfall-Detektor 17 die Signalausfall-Detektorimpulse mit [niedrigem Pegel, wie in Fig. 3H veranschaulicht ist. Da die Triggerimpulse selbst dann nicht erscheinen, wenn die, pegelmäßig erfaßten Impulse vorhanden sind, wie dies durch C in Fig. 3F veranschaulicht ist, erscheinen die Stichproben-Impulse als Ergebnis nicht, woraufhin die Stichprdbenentnahme-und-Spe icher schaltung 10 fortwährend den Pegel der früher crespeicherten Spannung V, ausgibt. Im Falle der Rechteckimpulse A fällt die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenforrgenerators 9 ab, wenn die Triggerimpulse abhängig von den Abfallflanken der Rechteckimpulse erscheinen, so daß die Steuerimpulse verschwinden. Da die Stichprobenimpulse abhängig von einem nachfolgenden Rechteckimpuls erscheinen (wie dies durch D in Fig.3A veranschaulicht ist), wird die Ausgangsspannung des Dreieck-Wellenformgenerators 9 erneut einer Stichprobenentnahme-Operation und Speicherung unterworfen. ■;

Bei der FM Signal-Demodulatorschaltung nach der vorliegenden Erfindung ist die Reziprokwert-bzw. arithmetische Vorrichtung nicht auf einen Reζiprokwert-Verstärker begrenzt, wie bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, sondern kann auch

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mit einem VCO (spannungsgesteuertem Oszillator) realisiert werden. Andererseits kann in dem Fall, bei welchem der Signalausfall-Detektor 17 in Form einer externen Schaltung einer Demodulatorschaltung in einer FM Signalverarbeitungsvorrichtung wie einem Tuner vorgesehen ist, der Pegeldetektor entfallen, wenn der Signalausfall-Detektor 17 alle Signalausfälle des FM Signals erfassen kann. Alternativ kann ein Signalausfall nur unter Verwendung der jeweiligen Ausganossignale des Pegeldetektors 13 und des Triggerimpulsgenerators 7 ohne die Verwendung des Signalausfall-Detektors festgestellt werden.

Nach der FM Signal-Demodulatorschaltung nach der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurde, wird ein periodisches Signal mit einem Pegel, welcher der Periode des FK Signals entspricht, periodisch einer Stichprobenentnahme-Operation unterzogen und gespeichert und der Reziprokwert des Viertes des periodischen Signals wird als das demodulierte Sicr.al des FM Signals auf solche Weise ausgegeben, daß das festgehaltene periodische Signal fortwährend festgehalten wird, wenn ein Signalausfall des FM Signals auftritt. Als Ergebnis kann eine Kompensation während des Auftretens des Signalausfalls in einer kürzeren Zeit als im Falle des bekannten Lösungsversuches erzielt werden, so daß ein unnatürlicher Ausgangsklang verhindert wird.

Darüber hinaus kann bei der FM Signal-Demodulatorschaltung nach der vorliegenden Erfindung der Reziprokwert-Verstärker mit einem logarithmischen Verstärker und mit einem invertierenden logarithmischen Verstärker ausgeführt werden, die beide gut bekannt sind, oder er kann mit einem Operationsverstärker ausgeführt werden, der mit einem Multiplizierer

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in einem Gegenkopplungskreis verbunden ist. Der Reziprokwert-Verstärker kann eine Schaltung enthalten, um dreieckförmige Wellen mit einer konstanten Steigung, jedoch mit einer Amplitude, zu erzeugen, die abhängig vom Pegel eines Ausgangssignals variiert, kann ferner eine Wellenformerschaltung enthalten, um die dreieckförmigen Wellen auszugeben, während deren Amplitude auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, und kann schließlich einen Integrator zum integrieren der geformten Ausgangsgröße enthalten.

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

A GRUNECKER. or. ing

DR H KINKELDEY oipl <ng

DR W STOCKMAIR. OPi. iNGAE

DR K. SCHUMANN, dcp. -phys

P. H JAKOB, obi. ing

DR G BEZOLD. DR- chem

W MEISTER. OPl -IMG

H HILGERS. dipl "NG

DR H. MEYER-PLATH opi .ng

PIONEER ELECTRONIC CORPORATION No. 4-1, Meguro 1-chome Iieguro-ku,
Tokyo, Japan

8000 MÜNCHEN 22

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FM Demodulatorschaltuno

PATENTANSPRÜCHE

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{ !'s FM Signal-Demodulator schaltung, gekennzeichnet durch eine Signalausfall-Detektoreinrich.tung (17) zum Erzeugen eines Ausfall-Signals, wenn ein FM Eingangssignal ausfällt oder abfällt, durch eine Periodendetektoreinrichtung (Fig.2) zum Erfassen der

Periode des FM Signals bei Abwesenheit des Ausfallsignals, um ein periodisches Signal mit einem Pegel zu erzeugen, der der Periode entspricht, wobei ein Pegel des periodischen Signals zwischen den Signalerfassungen festgehalten bzw. gespeichert wird, und um das periodische Signal bei Vorhandensein des Ausfallsignals kontinuierlich festzuhalten und auszugeben, und durch eine arithmetische Einrichtung (15) für einen Reziprokwert, um ein Signal zu erzeugen, welches den Reziprokwert des Pegels des periodischen Signals wiedergibt.
2. Demodulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perioden-Detektoreinrichtung einen Begrenzer (6) umfaßt, der an einem Eingang das FM Signal empfängt, einen Triggerimpulsgenerator (7) umfaßt, um Triggerimpulse mit einer vorbestimmten Breite abhängig von einer Anstiegsflanke eines Ausgangssignals des Begrenzers (6) zu erzeugen, weiter einen Dreieckwellen-Regler (8) umfaßt, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches an c^n Anstiegsflanken des Ausgangssignals des Begrenzers (6) ansteigt, und welches bei einer nachfolgenden Flanke einer Aasgangsgröße des Triggerimpulsgenerators (7) abfällt, einen Dreieckwellen-Generator (9) umfaßt, um ein Dreieckwellenform-Signal abhängig von dem Steuersignal zu erzeugen, wobei das Dreieckwellenform-Signal in einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit oder Folge an den Anstiegsflanken des Steuersignals ansteigt und mit einer zweiten vorbestimmten Folge oder Geschwindigkeit an den Abfallflanken des Steuersignals abfällt, eine Stichprobenentnahme- und Speichereinrichtung (10) mit einem Probeentnahme-Eingang, der an einen Ausgang des Dreieckwellen-Generators (9) gekoppelt ist, einen Pegeldetektor (16)

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mit einem Komparator umfaßt, dessen erster Eingang mit einem Ausgang der Stichprobenentnahme- und-Speichereinrichtung (10) gekoppelt ist und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Dreieckwellengenerators (9) gekoppelt ist, weiter eine UND Gattereinrichtung (18) mit einem ersten bis dritten Eingang, die jeweils zum Empfangen des Ausfallsignals von der Signalausfall-Detektoreinrichtung (17), des Ausgangssignals vom Triggerimpulsgenerator (7) und einer Ausgangsgröße des Pegeldetektors (16) geschaltet bzw. gekoppelt sind, wobei ein Ausgang der UND Gattereinrichtung (18) mit einem Probeentnahme-Signaleingang der Stichprobenentnahme-und-Speichereinrichtung (10) gekoppelt ist, und einen Reziprokwert-Verstärker (15) umfaßt, dessen Eingang mit dem Ausgang der Stichprobenentnahme-und- Speichereinrichtung (10) gekoppelt ist, wobei ein demoduliertes Audio-Signal an einem Ausgang des Reziprokwert-Verstärkers (15) erzeugt wird. .
3. Demodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Pufferstufe (13) und ein Tiefpaßfilter (14) enthält, die zwischen den Ausgang der Stichprobenentnahme-und-Speichereinrichtung

(10) und den Reziprokwert-Verstärker (15) gekoppelt sind.
4. Demodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reziprokwert-Verstärker (15) einen logarithmischen Verstärker und einen invertierenden logarithmischen Verstärker umfaßt.
5. Demodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reζiprokwert-Verstärker (15)

einen Operationsverstärker und eine Multiplizierschaltung umfaßt, die in einem Gegenkopplungskreis des Operationsverstärkers eingeschaltet ist.
6. Demodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reziprokwert-Verstärker (15) eine Schaltung umfaßt, um dreieckförmige Wellen mit einer konstanten Steigung und einer Amplitude zu erzeugen, die abhängig von einem am Ausgang der Stichprobenentnahme-und -Speichereinrichtung (10) vorhandenen Signal bestimmbar bzw. fesfagbar ist, weiter eine Begrenzerschaltung (6) umfaßt, deren Eiligang mit einem Ausgang der Dreieckwellen-Generatorschaltung (9) gekoppelt ist, und einen Integrator (14) umfaßt, um ein an einem Ausgang des Begrenzers (6) vorhandenes Ausgangssignal zu integrieren.