DE3733096A1 - Datendemodulierschaltung fuer einen fm-multiplexrundfunkempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datendemodulierschaltung und insbesondere eine Datendemodulierschaltung in einem FM-Mul­ tiplexrundfunkempfänger, welcher eine FM-Rundfunkwelle empfangen kann, die ein die Klassifizierung von Inhalten eines Rundfunkprogramms angebendes Datensignal und ein Rundfunkdatensignal enthaltend einen Hilfsträger, welcher durch das Datensignal mit einer Amplitudenmodulation versehen ist, aufweist.

Bisher ist es bekannt, in einem Rundfunkdatensystem (RDS) eine Information, welche die Klassifikation von Inhalten eines Rundfunkprogramms angibt, als Daten durch Multiplexmodulation von einer Rundfunkstation zu übertragen, so daß auf der Basis der demodulierten Daten die Inhalte des Rundfunkprogramms in geeigneter Weise an einer Empfangsseite ausgewählt werden können.

Im Rundfunkdatensystem wird als Hilfsträger ein 57 kHz-Signal verwendet, welches die dritte harmonische Welle eines 19 kHz-Stereopilotsignals ist und außerhalb des Frequenzbandes der FM-Rundfunkwelle liegt. Der 57 kHz-Hilfsträger ist durch ein gefiltertes und zweiphasig kodiertes, die Inhalte des Rundfunkprogramms angebendes Datensignal amplitudenmoduliert und bildet ein Rundfunkdatensignal. Der amplitudenmodulierte Hilfsträger wird in einen Hauptträger frequenzmoduliert, zur Bildung der Rundfunkübertragung.

Ferner ist ein Verkehrsinformationsrundfunkübertragungs­ system bekannt, mit welchem Verkehrsinformationen im Time-scharing-Betrieb wähend der Rundfunkprogrammübertragung von einer Rundfunkstation aus übertragen werden, um die Autoradio und dergleichen hörende Hörerschaft zu versorgen. In diesem System wird ein 57 kHz-Hilfsträger als Ver­ kehrsinformation-Stationidentifizierungssignal (SK-Signal) verwendet, welches eine Verkehrsinformation einer Rundfunk­ übertragungsstation anzeigt. Wenn eine Verkehrsinformation im Rundfunkt übertragen wird, wird der 57 kHz-Hilfsträger sowohl durch ein Regionidentifizierungssignal (ein Signal im Bereich von 73,75 Hz bis 53,98 Hz) als auch durch ein Mitteilungsidentifizierungssignal (125 Hz - Einzelton) amplitudenmoduliert. Das Regionidentifizierungssignal zeigt die Region an, für welche die Verkehrsinformation gilt. Das Mitteilungsidentifizierungssignal gibt den Stand der Ver­ kehrsinformation an, welche gesendet wird. Der amplitudenmodulierte Hilfsträger wird zu einem Hauptträger frequenzmoduliert, wodurch die Rundfunkübertragung gebildet wird.

Da der 57 kHz-Hilfsträger sowohl für das Rundfunkdatenüber­ tragungssystem als auch für das Verkehrsinformationsrund­ funkübertragungssystem verwendet wird, muß der durch das Datensignal im Rundfunkdatenübertragungssystem amplitudenmodulierte Hilfsträger (Rundfunkdatensignal) unterschieden sein von dem Hilfsträger (SDK-Signal), welcher durch das Mitteilungsidentifizierungssignal (DK-Signal) im Verkehrsin­ formationsrundfunkübertragungssystem amplitudenmoduliert ist. Hierzug ist der Hilfsträger des Rundfunkdatenübertragungssystems so ausgebildet, daß er eine Phasendifferenz von etwa π/2 gegenüber der Phase des Verkehrsinformationsrundfunk­ übertragungssystem aufweist.

Ferner wird beispielsweise ein Phasenregelkreis PLL verwendet als Datendemodulierschaltung zur Demodulation eines Rundfunkdatensignals, das aus dem FM-Detektorausgangssignal in einem FM-Multiplexrundfunkempfänger, welcher eine FM- Multiplexrundfunkwelle mit einem Rundfunkdatensignal empfangen kann, ausgeblendet ist. Eine bekannte Datendemodulierschaltung mit einem derartigen Phasenregelkreis PLL ist in Fig. 1 dargestellt.

In der Fig. 1 vervielfacht eine erste Multiplizierschaltung 1 das Rundfunkdatensignal durch ein Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators VCO 3 und eine zweite Multiplizierschaltung 2 vervielfacht das Rundfunkdatensignal ebenfalls durch das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 3, welches durch eine Phasenschieberschaltung 4, in welcher eine Phasenverzögerung um π/2 erzeugt wird, hindurchgeleitet ist. Die Ausgangssginale der ersten und zweiten Multiplizierschaltungen 1 und 2 werden durch Tiefpaßfilter 5 und 6 hindurchgeleitet und in einer dritten Multiplizierschaltung 7 miteinander multipliziert. Ein Fehlersignal, welches das Ausgangssignal der dritten Multiplizierschaltung 7 darstellt, wird durch ein Regelkreisfilter 8 geleitet, so daß harmonische Komponenten entfernt werden. Das Ausgangssignal des Regelkreisfilters 8 wird als Steuerspannung verwendet, die an den spannungsgesteuerten Oszillator 3 angelegt wird. Das Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung 1 gelangt durch das Tiefpaßfilter 5 und wird für demodulierte Daten ausgegeben.

Wenn man annimmt, daß das Rundfunkdatensignal ein Zweiseiten­ band-Trägerunterdrückungssignal ist, läßt sich der Signalpegel V durch die Beziehung : V=A cos l t ausdrücken, wobei A die Datenkomponente und ω den Träger angeben. Wenn man ferner annimmt, daß die Phase des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 3 um Φ phasenverschoben ist, lassen sich das Ausgangssignal V₁ der ersten Multiplizierschaltung 1 und das Ausgangssignal V₂ der zweiten Multiplizierschaltung 2 durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) wiedergeben.

V₁=A cosω t×cos( ω t+Φ )=(A/2)cosΦ+(A/2)cos(2ω t+Φ ) (1)
V₂=A cosω t×sin( ω t+Φ )=(A/2)sinΦ+(A/2)sin(2ω t+Φ ) (2)

Die zweiten Glieder der Gleichungen (1) und (2) werden durch die Tiefpaßfilter 5 und 6 beseitigt. Die dritten Glieder dieser Gleichungen werden in der dritten Multiplizierschaltung 7 miteinander multipliziert. Das Ausgangssignal V₃ der dritten Multiplizierschaltung 7 kann daher durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden.

V₃=(A/2)cosΦ×(A/2)sinΦ=(A²/8)sin(2Φ ) (3)

Das Ausgangssignal V₃ gelangt durch das Regelkreisfilter 8 und erzeugt eine Steuerspannung, welche an den phasengesteuerten Oszillator 3 angelegt wird. Wenn die Phasendifferenz Φ des ersten Gliedes der Gleichung (1) Null ist, beträgt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 5 A/2 und kann für die demodulierten Daten ausgegeben werden.

In einer herkömmlichen Datendemodulierschaltung, wie sie oben beschrieben ist, beträgt die Phasendifferenz zwischen den Hilfsträgern für das Rundfunkdatensignal und das Mit­ teilungsidentifiziersignal im Verkehrsinformationsrundfunk­ übertragungssystem π/2, wenn die beiden Signale gleichzeitig empfangen werden. Ferner existiert der Hilfsträger im Mitteilungsidentifziersignal, da dieses Signal eine amplitudenmodulierte Welle ist. Die herkömmliche Schaltung besitzt daher einen Nachteil, daß der phasenstarre Regelkreis mit dem Mitteilungsidentifiziersignal sychronisiert ist, so daß es unmöglich ist, Daten zu demodulieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Datendemodulierschaltung in einem FM-Multiplexrundfunkempfänger zu schaffen, in welchem Daten exakt demoduliert werden können, selbst dann, wenn ein Rundfunkdatensignal in einem Rundfunkdaten­ übertragungssystem und ein Mitteilungsidentifiziersignal in einem Verkehrsinformationsrundfunkübertragungssystem gleichzeitig empfangen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Hierzu enthält die Datendemodulierschaltung in einem FM-Multiplexrundfunkempfänger gemäß der Erfindung Mittel zur gleichzeitigen Erfassung von Eingangssignalen eines Rundfunkdatensignals und eines Mitteilungsidentifiziersignals und zur Erzeugung eines Detektorsignals, wobei ein Ausgangssignal einer ersten Multiplizierschaltung einer phasenstarren Regelschleife als demodulierte Daten entnommen wird, wenn das Detektorsignal nicht vorhanden ist und ein Ausgangssignal einer zweiten Multiplizierschaltung als demodulierte Daten nur dann entnommen wird, wenn das Detektorsignal vorhanden ist.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Schaltung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Grundaufbaus eines FM- Multiplexrundfunkempfängers und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In der Fig. 2 ist der Grundaufbau eines FM-Multiplexrund­ funkempfängers dargestellt, in welchem eine mittels einer Antenne 10 empfangene FM-Multiplexrundfunkübertragungswelle in eine Zwischenfrequenz (10,7 MHz) nach Auswahl einer bestimmten Station in einem Eingangskreis 11 umgewandelt und dann über einen Zwischenfrequenzverstärker 12 einem FM-Detektor 13 zugeführt wird. Das Detektorausgangssignal des FM- Detektors 13 wird einer Multiplexdemodulierschaltung 14 zugeleitet, in welcher Linkskanal- und Rechtskanal- Tonsignale im Fall von Stereorundfunkübertragung getrennt werden.

Ferner wird das Detektorausgangssignal des FM-Detektors 13 durch ein Filter 15 geleitet, so daß ein 57 kHz-Hilfsträger, der durch ein zweiphasig kodiertes Datensignal, d. h. durch ein Rundfunkdatensignal amplitudenmoduliert ist, ausgeblendet wird. Das Rundfunkdatensignal wird in einer phasenstarren Regelschaltung 16 demoduliert. Das demodulierte Ausgangssignal wird einer digitalen phasenstarren Regelschaltung (DTLL) 17 sowie einem Dekodierer 18 zugeführt. Die digitale phasenstarre Regelschaltung 17 erzeugt ein Taktsignal für die Datendemodulation auf der Basis des demodulierten Ausgangssignals der phasenstarren Regelschaltung 16. Das so erzeugte Taktsignal wird einer Torschaltung 19 zugeführt. Eine Verrie­ gelungsdetektorschaltung 20 erfaßt den Zustand, bei welchem die digitale phasenstarre Regelschaltung 17 verriegelt ist und erzeugt ein Verriegelungsdetektorsignal, welches an die Torschaltung 19 angelegt wird, so daß diese geöffnet wird. Das zweiphasig kodierte Datensignal, welches das demodulierte Ausgangssignal der phasenstarren Regelschaltung 16 ist, wird durch den Dekodierer 18 synchron mit dem von der digitalen phasenstarren Regelschaltung 17 erzeugten Taktsignal dekodiert und wird ausgegeben als Daten für die Anzeige der Klassifikation der Inhalte des Rundfunkübertragungsprogramms.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel der phasenstarren Regelschaltung 16, welche eine Daten­ demodulierschaltung nach der Erfindung bildet. In der Fig. 3 sind die gleichwirkenden Bauteile der Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Figur zeigt, daß der Grundaufbau der phasenstarren Regelschaltung der gleiche ist wie der in der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß in der Schaltung der Fig. 3 ein Auswählschalter 21 zur Auswahl eines der Ausgangssignale der ersten und zweiten Multiplizierschaltungen 1 und 2 sowie eine SDK-Detektorschaltung 22 zur Erfassung einer Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung 1, welche durch das Tiefpaßfilter 5 gelangt ist, und zur Erzeugung eines Detektorsignals zur Schaltersteuerung des Auswählschalters 21. Der Auswählschalter 21 wählt normalerweise das Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung 1 aus. Nur wenn das Detektorsignal von der SDK-Detektorschaltung 22 erzeugt wird, wählt der Auswählschalter 21 das Ausgangssignal der zweiten Multiplizierschaltung 2 aus. Das von dem Auswählschalter 21 ausgewählte Ausgangssignal wird für die demodulierten Daten ausgegeben. Die SDK-Detektorschaltung 22 erfaßt die Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung 1 und erfaßt dabei den Zustand, bei welchem das Rundfunkdatensignal und das Mitteilungsidentifiziersignal gleichzeitig in den ersten und zweiten Multiplizierschaltungen 1 und 2 empfangen werden.

In dem Fall, in welchem das Rundfunkdatensignal einzeln empfangen wird, können demodulierte Daten an der ersten Multiplizierschaltung 1 erhalten werden, wie es zum Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert ist, so daß die demodulierten Daten durch das Tiefpaßfilter 5 und den Auswählschalter 21 entnommen werden können.

Wenn andererseits das Rundfunkdatensignal und das SDK-Signal durch das Mitteilungsidentifiziersignal amplitudenmodulierter Hilfsträger gleichzeitig empfangen werden, werden die beiden Signale so gemischt, daß der Eingangssignalpegel V in durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden kann.

Hieraus ergibt sich, daß die phasenstarre Regelschaltung mit cos ω t synchronisiert ist. In der Gleichung (4) stellt 1 die Verkehrsinformation-Stationsidentifziersignal (SK-Sig­ nal)-Komponente der Trägerwelle dar. B stellt die Region­ identifiziersignal (BK-Signal)-Komponente bzw. die Mittei­ lungsidentifiziersignal (DK-Signal)-Komponente dar. Das Rundfunkdatensignal ist in der Gleichung (4) durch sin ω t ausgedrückt, da das SDK-Signal mit der Frequenz um das Dreifache des 19 kHz-Stereopilotsignals synchronisiert ist, ungeachtet des Vorhandenseins des Rundfunkdatensignals, so daß die Phase des Rundfunkdatensignals um f/2 verschoben ist, wenn die beiden Signale zusammen auftreten. Wenn die harmonischen Anteile abgetrennt werden, können V₁ und V₂ wie folgt bestimmt werden.

V₁=V _in ×cosω t→(1+B)/2 (5)
V₂=V _in ×sinω t→A/2 (6)

Hieraus ergibt sich, daß die demodulierten Daten nicht von der ersten Multiplizierschaltung 1 abgegeben werden, sondern von der zweiten Multiplizierschaltung 2. Für den Fall, daß das Rundfunkdatensignal und das SDK-Signal gleichzeitig empfangen werden, ergibt sich aus Gleichung (5), daß die Gleichstromkomponente (1/2) von der ersten Multiplizierschaltung 1 abgegeben wird. Die SDK-Detektorschaltung 22 erfaßt die Gleichstromkomponente (1/2) und erzeugt dabei ein Detektorsignal, welches den Auswählschalter 21 auf die Seite der zweiten Multiplizierschaltung 2 umlegt. Demzufolge kann selbst für den Fall, daß das Rundfunkdatensignal und das SDK-Signal gleichzeitig empfangen werden, das Signal für die demodulierten Daten sicher herausgenommen werden. In diesem Fall kann das SK-Signal aus dem Ausgangssignal der SDK-Detektorschaltung 22 herausgenommen werden und das BK/DK- Signal kann aus der Seite der ersten Multiplizierschaltung 1 herausgenommen werden.

Für den Fall, daß das SDK-Signal einzeln empfangen wird, können das SV-Signal und das BK/DK-Signal synchron mit dem SDK-Signal erfaßt werden.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Fall dargestellt, bei welchem das Signal eine Phasenverschiebung um π/2 gegenüber dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 3 aufweist, welche unter Verwendung der Phasenschieberschaltung 4 erhalten wird. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle Ausführungsform eingeschränkt. Das Signal, welches eine Phasendifferenz von π/2 aufweist, kann auch durch Dividieren der Frequenz, welche vom spannungsgesteuerten Oszillator 3 erzeugt wird, erhalten werden, so daß ein Mehrfachverhältnis der Hilfsträgerfrequenz erhalten wird.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erfaßt die SDK- Detektorschaltung 22 die Gleichstromkomponente des SDK- Signals auf der Basis des SK-Signals (Verkehrsinformation- Stationidentifiziersignal). Es sind auch verschiedene andere Ausführungsformen möglich, beispielsweise kann das BK-Signal (Regionidentifiziersignal), welches gleichzeitig mit dem SK-Signal übertragen wird, immer überwacht werden zur Erfassung der Gleichstromkomponente, wobei dann die gleiche Wirkung erzielt wird.

Wie oben erläutert, kann im Normalfall bei der Datende­ modulierschaltung nach der Erfindung das Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung der phasenstarren Regelschaltung als Signal für die modulierten Daten ausgegeben werden. Für den Fall, bei welchem das Rundfunkdatensignal und das SDK- Signal gleichzeitig empfangen werden, kann das Ausgangssignal der zweiten Multiplizierschaltung für die Ausgabe der demodulierten Daten ausgegeben werden durch Erfassung des Betriebszustands, bei welchem die beiden Signale gleichzeitig empfangen werden. Demgemäß können selbst dann, wenn das Rundfunkdatensignal und das SDK-Signal gleichzeitig empfangen werden, die Daten, welche die Inhalte des Rundfunkübertragungsprogramms angeben, exakt dekodiert werden.

Claims (2)

1. Datendemodulierschaltung für einen FM-Multiplexrundfunkempfänger zum Empfangen einer FM-Rundfunkübertragungswelle enthaltend ein eine Einteilung von Inhalten eines Rundfunkprogramms angebendes Datensignal und ein Rundfunkdatensignal, das aus einem ersten durch das Datensignal amplitudenmodulierten Hilfsträger zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch

• einen spannungsgesteuerten Oszillator (3) zur Erzeugung eines Bezugssignals mit der gleichen Frequenz wie die Frequenz des ersten Hilfsträgers;
• eine erste Multiplizierschaltung (1) zum Multiplizieren des Rundfunkdatensignals mit dem Bezugssignal;
• eine zweite Multiplizierschaltung (2) zum Multiplizieren des Rundfunkdatensignals mit einem Signal, das eine Phasendifferenz von etwa π/2 zum Bezugssignal aufweist;
• eine dritte Multiplizierschaltung (7) zum Multiplizieren des Ausgangssignals der ersten Multiplizierschaltung (1) mit dem Ausgangssignal der zweiten Multiplizierschaltung (2);
• ein Regelkreisfilter (8) zur Beseitigung harmonischer Komponenten aus dem Ausgangssignal der dritten Multiplizierschaltung (7) zur Bildung einer Steuerspannung, welche an den spannungsgesteuerten Oszillator (3) angelegt ist.
• eine Detektorschaltung (22) zur Erfassung gleichzeitiger Eingänge des Rundfunkdatensignals und eines zweiten Hilfsträgers, der durch ein vorbestimmtes Signal amplitudenmoduliert ist und eine Phasendifferenz von etwa π/2 zum ersten Hilfsträger aufweist, in die erste Multiplizierschaltung (1) und die zweite Multiplizierschaltung (2), wobei dabei ein Detektorsignal erzeugt wird und
• einen Auswählschalter (21) mit zwei Eingangsklemmen zum Empfangen der entsprechenden Ausgangssignale der ersten Multiplizierschaltung (1) und der zweiten Multiplizierschaltung (2) derart, daß das Ausgangssignal der zweiten Multiplizierschaltung (2) nur dann ausgewählt wird, wenn das Detektorsignal erzeugt ist, wobei das Ausgangssignal des Auswählschalters (21) als Ausgabe für die demodulierten Daten dient.

2. Demodulierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (22) so ausgebildet ist, daß sie eine Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal der ersten Multiplizierschaltung (1) erfaßt und dabei das Detektorsignal erzeugt.