DE3733967A1 - Quadrature superposition method for demodulating the carrier-frequency received signal in radio clock receivers - Google Patents
Quadrature superposition method for demodulating the carrier-frequency received signal in radio clock receiversInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Empfang von AM-modulierten Zeitzeichensignalen wie z. B. des DCF-77-Signals. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein besonderes Mischverfahren verwendet wird.The present invention relates to an arrangement for reception of AM-modulated time signal signals such. B. of DCF-77 signal. It is characterized in that a special mixing process is used.
Bisher bekannte Empfängerschaltungen (Überlagerungsempfänger) benutzen zumeist eine oder mehrere hintereinander angeordnete Mischstufen, um das Eingangssignal auf entsprechenden Zwischenfrequenzen rückkopplungsfrei verstärken und filtern zu können. Anschließend wird dann z. B. durch Gleichrichtung demoduliert.Previously known receiver circuits (superimposed receivers) mostly use one or more in a row arranged mixer stages to match the input signal to corresponding Amplify intermediate frequencies without feedback and to be able to filter. Then z. B. by Rectification demodulated.
Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das der Synchrondemodulation. Dieses mischt das Eingangssignal mit einer Mischfrequenz, die exakt der Trägerfrequenz des zu demodulierenden Signals entspricht. Diese Methode hat gegenüber der ersten den Vorteil, daß mit sehr einfachen Filtern hohe Filterwirkung erzielt werden kann und bereits durch das Mischen demoduliert wird. Zudem kann die Überlagerung des Nutzsignals durch Spiegelfrequenzen mit Hilfe einfachster Filter ausgeschlossen werden. Von Nachteil ist allerdings der Aufwand (PLL), der zur Erzeugung der exakt verkoppelten Mischfrequenz erforderlich ist. Insbesondere die Absenkungen in dem Trägersignal erschweren den Aufbau einer stabilen PLL-Schaltung.Another known method is that of synchronous demodulation. This mixes the input signal with a mixing frequency, which is exactly the carrier frequency of the one to be demodulated Signal corresponds. This method has over the first the advantage that high with very simple filters Filter effect can be achieved and already through that Mixing is demodulated. In addition, the overlay of the Useful signal through mirror frequencies using the simplest Filters are excluded. A disadvantage, however the effort (PLL) required to generate the exactly coupled Mixing frequency is required. In particular the reductions in the carrier signal complicate the establishment of a stable PLL circuit.
Demgegenüber können in der erfindungsgemäßen Anordnung durch die Verwendung eines Quadraturüberlagerungsverfahrens [4] die Vorteile des Herabmischens auf niedrigste Frequenzen beibehalten werden, ohne daß ein besonderer Aufwand für die Mischtakterzeugung erforderlich wäre. Durch verschiedene Wahl der Mischfrequenzen können die verschiedenen verfügbaren Zeitzeichensender selektiert werden, womit ein universeller Zeitzeichenempfänger realisierbar wird (Anspruch 6) [5].In contrast, in the arrangement according to the invention the use of a quadrature overlay method [4] the benefits of mixing down to the lowest frequencies be maintained without any special effort for the Mixed clock generation would be required. Through different Choice of mixing frequencies can be the different available time signal transmitter are selected, with which universal time signal receiver can be realized (Claim 6) [5].
Grundlegendes Prinzip der Quadraturüberlagerung ist die Mischung des Eingangssignals mit zwei Mischfrequenzsignalen, die dieselbe Frequenz, aber eine Phasenverschiebung von 90° zueinander besitzen.The basic principle of quadrature overlay is Mixing the input signal with two mixed frequency signals, the same frequency, but a phase shift of 90 ° to each other.
Dieses Verfahren wird in der Literatur der Übertragungstechnik [4] als ein komfortables, aber schwierig zu realisierendes Verfahren beschrieben, so daß die weniger komplizierten Geradeaus- und die Überlagerungsempfänger vorgezogen werden.This technique is used in the literature of transmission technology [4] as a comfortable but difficult to implement Process described so that the less complicated Straight ahead and the overlay receiver preferred will.
Der Aufwand für die rein analoge Quadraturüberlagerung einerseits entsteht aus den hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Multiplizierer, eine Quadraturüberlagerung in digitaler Darstellung würde andererseits unrealistisch hohe Verarbeitungsraten in den Signalauswertungsschaltungen erfordern.The effort for the purely analog quadrature overlay on the one hand arises from the high demands on accuracy the multiplier, a quadrature overlay in digital representation, on the other hand, would be unrealistically high Require processing rates in the signal evaluation circuits.
Daher wurde die Quadraturüberlagerung bisher auch noch nicht in Zeitzeichenempfängern eingesetzt, bei denen man sich keinen großen apparativen Aufwand leisten kann.Therefore, the quadrature overlay has so far also been used not used in time signal receivers where one can not afford a lot of equipment.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und insbesondere mit Hilfe von Abtastmischern gelangt man jedoch zu einem Empfänger, der gerade für sehr schmale Empfangsbänder sehr einfach zu realisieren ist und trotzdem alle Vorteile des bekannten analogen Verfahrens aufweist.With the arrangement according to the invention and in particular with With the help of scanning mixers one arrives at one Receiver that is very suitable for very narrow reception bands is easy to implement and still has all the advantages of known known method.
Im folgenden wird nun zunächst beschrieben, wie durch das Prinzip der Quadraturüberlagerung AM-modulierte, trägerfrequente Signale herabgemischt und zugleich demoduliert werden. Die der Berechnung zugrunde liegende Anordnung entspricht dabei dem Anspruch 1. Die Beschreibung erfolgt im Zeitbereich, in dem sich die Berechnung einfach gestalten läßt. Anschließend wird die Berechnung der Quadraturabtastung vorgestellt, die in der Anordnung den Ansprüchen 2, 3, 4 und 5 entspricht.In the following, it is first described how the Principle of quadrature overlay AM-modulated, carrier frequencies Signals mixed down and demodulated at the same time will. The arrangement on which the calculation is based corresponds the claim 1. The description is given in Time range in which the calculation is easy leaves. Then the calculation of the quadrature scan presented in the arrangement of claims 2, 3, 4 and 5 corresponds.
Im folgenden wird die Quadraturüberlagerung gleich in der Anwendung auf das Zeitzeichensignal betrachtet.In the following, the quadrature overlay is the same in the Application considered on the time signal.
Wenn das Nutzsignal y (t) auf einen Sinusträger der Frequenz f₀ aufmoduliert wird, ergibt sich die Funktion h (t), siehe Bild 1If the useful signal y (t) is modulated onto a sine carrier of frequency f ₀, the function h (t) results, see Figure 1
h (t) = y (t) · cos (2π f₀t). (1) h (t) = y (t) · cos (2 π f ₀ t) . (1)
Dieses trägerfrequente Signal h (t) wird nun nicht in bekannter Weise mit einer einzigen Frequenz gemischt, sondern es wird zum einen mit einem Signal sin (2π f mt) und zum anderen mit einem dazu um 90° phasenverschobenen Signal cos (2π f mt) multipliziert. Die Frequenz f m kann dabei beliebig gewählt werden. Die entstehenden Signale seien x₁(t) x₂(t) genannt. Zunächst wird x₁(t) berechnetThis carrier-frequency signal h (t) is now not mixed in a known manner with a single frequency, but it is combined on the one hand with a signal sin (2 π f m t) and on the other hand with a signal cos (2 π f m t) multiplied. The frequency f m can be chosen arbitrarily. The resulting signals are called x ₁ (t) x ₂ (t) . First, x ₁ (t) is calculated
x₁(t) = h (t) · sin (2π f mt)
= y (t) · cos (2π f₀t) · sin (2π f mt)
= y (t) · (sin (2π(f m - f₀)t) + sin (2π(f m + f₀)t))/2 (2) x ₁ (t) = h (t) sin (2 π f m t)
= y (t) cos (2 π f ₀ t ) sin (2 π f m t)
= y (t) · (sin (2 π ( f m - f₀) t ) + sin (2 π ( f m + f₀) t )) / 2 (2)
Der Summand der Frequenz f m + f₀ kann durch eine Filterung mit einfachsten Filtern eliminiert werden, besonders dann, wenn entsprechend dem Anspruch 2 die Mischfrequenz f m in der Größenordnung von f₀ gewählt wurde. Diese besondere Wahl der Mischfrequenz ermöglicht es zudem, die beim Herabmischen auftretenden Spiegelfrequenzen so nahe an die Nutzsignalfrequenz zu legen, daß sie unschädlich werden. Das gefilterte Restsignal sei x 1r (t) genannt. Die Durchlaßverstärkung der Filterfunktion sei hier, wie auch im folgenden, der Einfachheit halber stets so gewählt, daß sich eventuelle Vorfaktoren des gefilterten Signals zu Eins kürzen lassen:The summand of the frequency f m + f₀ can be eliminated by filtering with the simplest filters, especially if the mixed frequency f m in the order of f ₀ has been chosen in accordance with claim 2. This particular choice of the mixing frequency also makes it possible to place the image frequencies occurring during the mixing down so close to the useful signal frequency that they become harmless. The filtered residual signal is called x 1 r (t). For the sake of simplicity, the forward gain of the filter function should always be chosen so that any pre-factors of the filtered signal can be shortened to one:
x 1r (t) = y (t) · sin (2π(f m-f₀)t). (3) x 1 r (t) = y (t) sin (2 π ( f m -f₀) t ). (3)
Die gleiche Berechnung für x₂(t) ergibt:The same calculation for x ₂ (t) gives:
x₂(t) = h (t) · cos (2π f m)
= y (t) · cos (2π f₀t) · cos (2π f mt)
= y (t) · (cos (2π(f m-f₀)t) + cos (2π(f m+f₀)t))/2 (4) x ₂ (t) = h (t) cos (2 π f m )
= y (t) cos (2 π f ₀ t ) cos (2 π f m t)
= y (t) · (cos (2 π ( f m -f₀) t ) + cos (2 π ( f m + f ₀) t )) / 2 (4)
Auch hier kann der Summand der Frequenz f m+f₀ durch eine einfache Filterung eliminiert werden. Das Restsignal sei x 2r (t) genannt:Here too, the summand of the frequency f m + f ₀ can be eliminated by simple filtering. The residual signal is called x 2 r (t):
x 2r (t) = y (t) · cos (2π(f m - f₀)t). (5) x 2 r (t) = y (t) cos (2 π ( f m - f₀) t ). (5)
Werden die beiden Signale x 1r (t) und x 2r (t) aus den Gleichungen (3) und (5) quadriert und dann summiert, so addieren sich die Terme, die die Differenzfrequenzen enthalten, zum Wert Eins:If the two signals x 1 r (t) and x 2 r (t) from equations (3) and (5) are squared and then summed, the terms that contain the difference frequencies add up to the value one:
x 1r ²(t) + x 2r ²(t) = y²(t) · [sin²(2π (f m - f₀)t) + cos²(2π(f m - -f₀)t)] = y²(t). (6) x 1 r ² (t) + x 2 r ² (t) = y ² (t) · [sin² (2 π (f m - f₀) t ) + cos² (2 π ( f m - -f₀) t )] ² = y (t). (6)
Zieht man die Wurzel aus diesem Ausdruck, so ergibt sich das gewünschte Nutzsignal y (t) If one takes the root of this expression, the desired useful signal y (t) results
Im folgenden wird mit Quadraturüberlagerung immer die Überlagerung des trägerfrequenten Nutzsignals mit den orthogonalen Signalen, die anschließende Quadrierung und die Summation beider Komponenten bezeichnet. Auf das nachfolgende Radizieren des resultierenden Signals kann verzichtet werden, da sich bei binären Zeitzeichen auch aus der quadrierten Summe das Zeitzeichensignal auswerten läßt.The following is always the overlay with quadrature overlay of the carrier frequency useful signal with the orthogonal Signals, the subsequent squaring and the summation referred to both components. The following It is not necessary to square the resulting signal, because with binary time signs also from the squared Sum evaluates the time signal.
Die Multiplikation mit den phasenverschobenen Mischsignalen läßt sich als komplexe Multiplikation im Zeitbereich interpretieren, wobei die Kosinuskomponente den Realteil und die Sinuskomponente den Imaginärteil des sich ergebenden Mischsignals darstellt. Die Summation der quadrierten Komponenten und die anschließende Radizierung entspricht dann der Betragsbildung. Wird aus den komplexen Komponenten auch die Phase errechnet, lassen sich sogar mögliche Spiegelfrequenz signale vom Nutzsignal unterscheiden.The multiplication with the phase-shifted mixed signals can be interpreted as complex multiplication in the time domain, where the cosine component is the real part and the Sinus component the imaginary part of the resulting mixed signal represents. The summation of the squared components and the subsequent etching then corresponds to the amount formation. If the complex components become the Calculated phase, even possible image frequency can be Distinguish signals from the useful signal.
Die oben beschriebenen Berechnungsschritte sind in dem elektrischen Blockschaltbild des Empfängers in Bild 2, das dem Anspruch 1 entspricht, noch einmal veranschaulicht.The calculation steps described above are illustrated once again in the electrical block diagram of the receiver in Figure 2, which corresponds to claim 1.
Nach dem Empfang durch die Antenne und nach einer Vorverstärkung wird das Signal zugleich zwei Mischstufen (Multiplizierstufen) zugeführt, die mit zueinander phasenverschobenen Signalen derselben Frequenz betrieben werden. Die jeweiligen Ausgangssignale werden gefiltert, quadriert und addiert.After reception by the antenna and after preamplification the signal becomes two mixing stages (multiplier stages) fed that with each other out of phase Signals of the same frequency are operated. The respective output signals are filtered, squared and added.
Das Quadrieren und die Summation können dabei, wie im Bild 3 dargestellt, bereits von einem Prozessor ausgeführt werden.The squaring and summation can, as shown in Figure 3, already be carried out by a processor.
In dem Blockschaltbild in Bild 2 sind zwei Mischstufen, die die Quadraturkomponenten erzeugen, als Multiplizierer mit einem jeweils nachfolgenden Bandpaß dargestellt. Daß sich die Quadraturüberlagerung, die zwei analoge Multiplikationsstufen erforderlich macht, auch durch die Quadraturabtastung ersetzen läßt, soll jetzt dargelegt werden. Im Blockschaltbild Bild 4, das den Anspruch 3 verdeutlicht, werden dafür zwei Abtaster mit zueinander phasenverschobenen Abtasttakten vorgesehen. Ebenso wie die zuvor beschriebenen Mischstufen werden auch die Abtaster dabei mit einer Abtastfrequenz in der Größenordnung der Trägerfrequenz betrieben. Als Abtaster können dabei z. B. sogenannte SC-Filter Verwendung finden, mit denen zugleich abgetastet und effizient gefiltert werden kann [3].In the block diagram in Figure 2, two mixing stages that generate the quadrature components are shown as multipliers, each with a subsequent bandpass. It will now be shown that the quadrature overlay, which requires two analog multiplication stages, can also be replaced by quadrature scanning. In block diagram Figure 4, which clarifies claim 3, two samplers with phase-shifted sampling clocks are provided for this. Like the mixing stages described above, the samplers are also operated at a sampling frequency in the order of the carrier frequency. As a scanner z. For example, so-called SC filters can be used, which can be used for scanning and filtering at the same time [3].
Die notwendige Orthogonalität zwischen den Abtastsignalen wird durch eine Phasen- bzw. Zeitverschiebung von T d = T/4 erzeugt, wobei T die Periodendauer der Abtastfrequenz angibt. The necessary orthogonality between the scanning signals is generated by a phase or time shift of T d = T / 4, where T indicates the period of the scanning frequency.
Begonnen wird nun wieder mit der Zeitfunktion h (t) aus Gleichung (1). Sie wird mit einer Folge von Impulsen mit zunächst noch beliebiger Phasenlage T d abgetastet. Die Abtastfolge sei wie üblich benanntWe now start again with the time function h (t) from equation (1). It is scanned with a sequence of pulses with an arbitrary phase position T d . The scanning sequence is named as usual
wobei δ (t) der Dirac'sche Nadelimpuls ist. Dann lautet das Ergebnis x (t) der abgetasteten Funktion h (t) wie folgtwhere δ (t) is Dirac's needle pulse. Then the result x (t) of the sampled function h (t) is as follows
Um nun die Fouriertransformierte X (f) zu finden, werden zunächst einzeln die Transformierten zu den Faktoren h (t) und s (t -T d) bestimmt. Sie seien jeweils mit den entsprechenden Großbuchstaben H (f) und S (f) benannt. Für H (f) sind nach Gleichung 1 zwei Faktoren zu betrachten, deren Transformierte bekanntlich im Frequenzbereich gefaltet werden müssen. Da die Transformation einer Sinusschwingung der Frequenz f₀ zwei Spektrallinien bei den Frequenzen ±f₀ ergibt, erhält man für das zu h (t) gehörende Spektrum H (f) durch FaltungIn order to find the Fourier transform X (f) , the transforms are first individually determined for the factors h (t) and s (t -T d ). They are each named with the corresponding capital letters H (f) and S (f) . According to equation 1, two factors must be considered for H (f) , the transforms of which, as is known, must be folded in the frequency domain. Since the transformation of a sinusoidal oscillation of the frequency f Spektr results in two spectral lines at the frequencies ± f ₀, the spectrum H (f) belonging to h (t ) is obtained by convolution
Die ist gerade das bekannte Spektrum eines AM-modulierten Signals. Die Transformierte zur Abtastfunktion s (t -T d) in Gl. 8 lautetThis is the well-known spectrum of an AM-modulated signal. The transform to the sampling function s (t -T d ) in Eq. 8 is
Mit Gleichung (9), (10) und (11) ergibt sich demnach als Fouriertransformierte von x (t) die Faltung der Terme H (f) und S (f):With equations (9), (10) and (11) the Fourier transform of x (t ) results in the convolution of the terms H (f) and S (f) :
Wird die Summe vorgezogen und die Faltung ausgeführt, folgt mit der Abtastfrequenz f abt=1/T:If the sum is brought forward and the convolution is carried out, the sampling frequency f abt = 1 / T follows:
Damit ist das Spektrum des abgetasteten Signals ermittelt. Mit einem Bandpaß der Resonanzfrequenz f₀-f abt werden nun störende Mischprodukte ausgefiltert, so daß gerade nur die Anteile für n=1 und n=-1 das Filter passieren können. Es bleibt der RestanteilThe spectrum of the sampled signal is thus determined. Interfering mixed products are now filtered out with a bandpass of the resonance frequency f ₀- f abt , so that only the components for n = 1 and n = -1 can pass through the filter. The remaining part remains
In den Zeitbereich transformiert ergibt sich dann:Transformed into the time domain:
= y (t) · [cos(2π (f₀t-f abtt+f abtTd))] (15)= y (t) · [cos (2 π (f ₀ t - f abt t + f abt T d ))] (15)
Für die Sinusabtastung wählt man nun T d = -T/4 = -1/4f abt. Dann erhält man die Zeitfunktion x 1r (t)Now choose T d = - T / 4 = -1/4 f abt for the sine scan. Then you get the time function x 1 r (t)
x 1r (t) = y (t) · cos (2π (f₀t - f abtt)-π/2)
= y (t) · sin (2π (f₀t - f abtt)). (16) x 1 r (t) = y (t) cos (2 π (f ₀ t - f abt t) - π / 2)
= y (t) · sin (2 π (f ₀ t - f abt t)). (16)
Für die Kosinusabtastung wird T d zu 0 gewählt:For the cosine scan, T d is chosen to be 0:
x 2r (t) = y (t) · cos (2π (f₀t - f abtt)). (17) x 2 r (t) = y (t) cos (2 π (f ₀ t - f abt t)). (17)
Werden die beiden Komponenten einzeln quadriert, addiert und wird schließlich aus der Summe die Quadratwurzel gezogen, so ergibt sich wie oben:If the two components are squared individually, added and the square root is finally drawn from the sum, so results as above:
Das Originalsignal wird also auch hier vom Täger befreit wiederhergestellt.The original signal is therefore also released from the carrier here restored.
Die empfangenen Störsignale, deren Frequenz ein Vielfaches der Trägerfrequenz f₀ betragen, müssen für die Quadraturabtastung durch eine vielfache Vorfilterung gedämpft werden. Bei den vorliegenden Trägerfrequenzen der verschiedenen Zeitzeichensender [1] wiederspricht dies aber nicht der Forderung nach Universalität. The received interference signals, the frequency of which is a multiple of the carrier frequency f ₀, must be attenuated for the quadrature scanning by multiple pre-filtering. With the available carrier frequencies of the various time signal transmitters [1], however, this does not contradict the demand for universality.
Die Quadraturabtastung kann auch von einem schnellen Mikroprozessor oder einem Signalprozessor mit Hilfe zweier A/D-Wandler der erforderlichen Datenbreite direkt vorgenommen werden [2]. Im Bild 5 werden dafür entsprechend dem Anspruch 4 zwei mit phasenverschobenen Abtasttakten betriebene A/D-Wandler eingesetzt.Quadrature scanning can also be carried out directly by a fast microprocessor or a signal processor with the aid of two A / D converters of the required data width [2]. In Figure 5, two A / D converters operated with phase-shifted sampling clocks are used for this purpose.
Die abgetasteten Signale können dann rein digital weiterverarbeitet werden, wobei die Verarbeitungsschritte der Anordnung des Blockschaltbildes im Bild 4 entsprechen.The sampled signals can then be processed purely digitally, the processing steps corresponding to the arrangement of the block diagram in Figure 4.
Natürlich kann auch nur ein A/D-Wandler mit Abtaster Verwendung finden, der dann im Zeitmultiplex-Betrieb die beiden Quadraturkomponenten digitalisiert (Anspruch 5, Bild 6).Of course, only an A / D converter with a scanner can be used, which then digitizes the two quadrature components in time-division multiplexing (claim 5, Figure 6).
Mit den geschilderten Anordnungen lassen sich also verschiedene erfreuliche Eigenschaften erreichen:Various arrangements can thus be made with the described arrangements achieve pleasant properties:
Bei den Verfahren der Quadraturüberlagerung und der Quadraturabtastung kann mit einer beliebigen Frequenz herabgemischt und zugleich demoduliert werden. Es werden nur Stabilitätsanforderungen an die Kurzzeitstabilität zur Einhaltung der Quadraturphase gestellt, die Langzeitstabilität ist für die Demodulierung weitgehend ohne Bedeutung.In the methods of quadrature overlay and quadrature scanning can be mixed down at any frequency and be demodulated at the same time. There are only stability requirements to short-term stability for compliance the quadrature phase, the long-term stability is for the demodulation largely irrelevant.
Spiegelfrequenzen, die ebenfalls die Filter passieren könnten, werden dadurch unschädlich gemacht, daß die Mischfrequenz in die Nähe der zu demodulierenden Trägerfrequenz gelegt wird. Im Gegensatz zur bekannten Synchrondemodulation ist hier weder eine Phasen- noch eine Frequenzverkopplung des Mischsignals mit dem Trägersignal erforderlich.Specular frequencies that could also pass through the filters are made harmless by the fact that the mixed frequency close to the carrier frequency to be demodulated is placed. In contrast to the known synchronous demodulation is neither a phase nor a frequency coupling here of the mixed signal with the carrier signal required.
Wird die Mischfrequenz so gewählt, daß das aus der Überlagerung entstehende Nutzsignal eine sehr niedrige resultierende Trägerfrequenz (f₀ - f m → 0), so genügen schon einfachste RC-Glieder zur Ausfilterung unerwünschter Signalfrequenzen. Dabei kann durch das Herabmischen des Nutzsignals ein großer Gütegewinn für die Filter erzielt werden [3].If the mixed frequency is chosen so that the useful signal resulting from the superimposition has a very low resulting carrier frequency (f ₀ - f m → 0), the simplest RC elements are sufficient to filter out undesired signal frequencies. By mixing down the useful signal, a large gain in quality can be achieved for the filters [3].
Jeweils eine Abtaststufe und ein Filter können durch ein kompaktes SC-Filter ersetzt werden, wodurch ein weitgehend gleiches Verhalten beider Quadraturkanäle erreicht wird.A sampling stage and a filter can be replaced by one compact SC filter to be replaced, creating a largely same behavior of both quadrature channels is achieved.
Die gesamte Quadraturüberlagerung läßt sich im digitalen Bereich z. B. mit Hilfe eines Signalprozessors realisieren. Dann sind nur noch eine schwache Vorfilterung und eine Amplitudenanpassung als analoge Schaltungskomponenten erforderlich.The entire quadrature overlay can be digital Area z. B. with the help of a signal processor. Then there is only a weak pre-filtering and one Amplitude adjustment required as analog circuit components.
Zusammengefaßt kann man feststellen:
Mit der Quadraturabtastung gewinnt man ein geeignetes Verfahren,
um eine kompakte und gleichzeitig flexible analoge
Empfangsvorstufe für einen weitgehend digital ausgeführten
universellen Empfänger zu ermöglichen. Der analoge Schaltungsaufwand
beschränkt sich selbst bei Benutzung einfacher
Prozessoren im wesentlichen auf drei Operationsverstärker
und zwei SC-Filter. Damit ist es möglich, Empfänger in der
Größe einer Streichholzschachtel zu realisieren.In summary one can determine:
With quadrature scanning, a suitable method is obtained in order to enable a compact and, at the same time, flexible analog reception preamplifier for a largely digital universal receiver. The analog circuitry is limited to three operational amplifiers and two SC filters, even when using simple processors. This makes it possible to implement receivers the size of a matchbox.
Grundsätzlich kann mit der Quadraturabtastung sogar ein Empfänger verwirklicht werden, dessen Analogteil nur noch aus einer Antenne und einer Amplitudenanpassung besteht.Basically, even with the quadrature scanning Receiver can be realized, the analog part only consists of an antenna and an amplitude adjustment.
Zu den verschiedenen Blockschaltbildern wurden entsprechende Prototypen realisiert. Corresponding to the different block diagrams Prototypes realized.
[1] Bermbach, R.:
Neue Funkuhrkonzepte durch enge Verflechtung von Empfänger
und Mikrocomputer.
Darmstädter Dissertation 1985
[2] Bermbach, R., J. Wietzke:
Einsatz digitaler Signalprozessoren in Zeitzeichenempfängern
Funkuhrtechnik, Oldenbourg Verlag, 1987
[3] Bermbach, R., W. Hilberg:
Schmalbandige Filterung unter Ausnutzung des Alias-Effektes.
Patentanmeldung 1985, Patent erteilt 1987
[4] Lücke, H. D.:
Signalverarbeitung
Springer Verlag, Berlin 1975
[5] Wietzke, J.:
Funkuhr mit Stabantenne
Funkuhr, Oldenbourg Verlag, München, 1987
[1] Bermbach, R .:
New radio clock concepts through close integration of receiver and microcomputer.
Darmstadt dissertation 1985
[2] Bermbach, R., J. Wietzke:
Use of digital signal processors in time signal receivers
Radio clock technology, Oldenbourg Verlag, 1987
[3] Bermbach, R., W. Hilberg:
Narrow band filtering using the alias effect.
Patent application 1985, patent granted 1987
[4] gap, HD:
Signal processing
Springer Verlag, Berlin 1975
[5] Wietzke, J .:
Radio clock with rod antenna
Radio clock, Oldenbourg Verlag, Munich, 1987
Bild 1: Geträgertes Zeitzeichensignal.
Bild 2: Blockschaltbild eines Quadraturüberlagerungs-Empfängers.
Bild 3: Blockschaltbild eines vereinfachten Quadraturüberlagerungs-
Empfängers.
Bild 4: Blockschaltbild eines Quadraturabtastungs-Empfängers.
Bild 5: Blockschaltbild eines vereinfachten Quadraturabtastungs-Empfängers.
Bild 6: Blockschaltbild eines Quadraturüberlagerungsempfängers mit Signalprozessor. Figure 1: Carried time signal.
Figure 2: Block diagram of a quadrature overlay receiver.
Figure 3: Block diagram of a simplified quadrature overlay receiver.
Figure 4: Block diagram of a quadrature scanning receiver.
Figure 5: Block diagram of a simplified quadrature scanning receiver.
Figure 6: Block diagram of a quadrature overlay receiver with signal processor.
Claims (6)
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ID=6337846
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---|---|
DE (1) | DE3733967A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5283532A (en) * | 1991-06-08 | 1994-02-01 | Temic Telefunken Microelectronic Gmbh | Receiver having a local oscillator first synchronized to a reference frequency and then to a received signal |
WO2002095962A2 (en) * | 2001-05-25 | 2002-11-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Quadrature envelope-sampling of intermediate frequency signal in receiver |
US6831578B2 (en) | 2000-02-08 | 2004-12-14 | Infineon Technologies, Ag | Method and circuit arrangement for demodulation of a quadrature amplitude- or phase-modulated signal |
WO2005067155A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-21 | Microchip Technology Incorporated | A time signal peripheral |
US7839725B2 (en) | 2005-04-01 | 2010-11-23 | Denso Corporation | Quadrature detection method, quadrature detection device and radio wave timepiece |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4219417C2 (en) * | 1992-06-13 | 1996-03-21 | Meyer Baese Uwe Dipl Ing | Narrow band receiver for data signals |
DE19618148A1 (en) * | 1996-05-07 | 1997-11-13 | Daimler Benz Ag | High-frequency band-pass signal digitalisation method |
DE19960559A1 (en) * | 1999-12-15 | 2001-07-05 | Infineon Technologies Ag | Receiving device for angle-modulated signals |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2730153A1 (en) * | 1977-07-04 | 1979-01-25 | Siemens Ag | Radio signals reception by frequency changing method - involves input signal division between two signal paths, and mixing with oscillator signals whose phases differ by 180 degrees |
DE3426779C2 (en) * | 1984-07-20 | 1986-10-02 | Rainer Dipl.-Ing. 6500 Mainz Bermbach | Arrangement for narrow-band filtering of the time signal of the transmitter DCF 77 |
DE2800253C2 (en) * | 1977-01-13 | 1987-01-15 | International Standard Electric Corp., New York, N.Y., Us | |
DE3540380A1 (en) * | 1985-11-14 | 1987-05-21 | Kieninger & Obergfell | Superheterodyne receiver circuit for an electrical radio clock |
-
1987
- 1987-10-08 DE DE19873733967 patent/DE3733967A1/en active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2800253C2 (en) * | 1977-01-13 | 1987-01-15 | International Standard Electric Corp., New York, N.Y., Us | |
DE2730153A1 (en) * | 1977-07-04 | 1979-01-25 | Siemens Ag | Radio signals reception by frequency changing method - involves input signal division between two signal paths, and mixing with oscillator signals whose phases differ by 180 degrees |
DE3426779C2 (en) * | 1984-07-20 | 1986-10-02 | Rainer Dipl.-Ing. 6500 Mainz Bermbach | Arrangement for narrow-band filtering of the time signal of the transmitter DCF 77 |
DE3540380A1 (en) * | 1985-11-14 | 1987-05-21 | Kieninger & Obergfell | Superheterodyne receiver circuit for an electrical radio clock |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
Aufsatz: J.WIETZKE "Funkuhr mit Stabantenne" er- schienen im Buch "Funkuhrtechnik" Oldenbourg Ver- lag 1988, S.127-140, S.163-178 * |
Aufsatz: R.BERNBACH u.J.WIETZKE "Einsatz digitalerSignalprozessoren in Zeitzeichenempfängern" er- schienen im Buch "Funkuhrtechnik" Oldenbourg Ver- lag 1988, S.127-140 * |
Darmstädter Dissertation von R.BERNBACH "Neue Funkuhrkonzepte durch enge Verflechtung von Empfänger und Mikrocomputer", 1985, S.3-7,29-50 * |
Funkschau 1979, H.14, S.839-842 * |
L.P. CHU "A Phase-locked AM Radio Receiver" in IEEE Transactions on Broadcast and TV Receivers, BTR-15/1969, S.300-308 * |
LÜCKE,H.D.:"Signalverarbeitung" 3.Aufl.,S.187-192 * |
R.A. BROWN, R.J. DEWEY, C.J. COLLIER: "Some Features of Signal Demodulationresulting from the practical Implementation of a direct Conver- sion Radio Receiver" in Philips Journal of Research, Vol.41, No.3, 1986, S.219-231 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5283532A (en) * | 1991-06-08 | 1994-02-01 | Temic Telefunken Microelectronic Gmbh | Receiver having a local oscillator first synchronized to a reference frequency and then to a received signal |
US6831578B2 (en) | 2000-02-08 | 2004-12-14 | Infineon Technologies, Ag | Method and circuit arrangement for demodulation of a quadrature amplitude- or phase-modulated signal |
WO2002095962A2 (en) * | 2001-05-25 | 2002-11-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Quadrature envelope-sampling of intermediate frequency signal in receiver |
WO2002095962A3 (en) * | 2001-05-25 | 2003-02-13 | Koninkl Philips Electronics Nv | Quadrature envelope-sampling of intermediate frequency signal in receiver |
WO2005067155A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-21 | Microchip Technology Incorporated | A time signal peripheral |
CN1898875B (en) * | 2003-12-24 | 2011-10-19 | 密克罗奇普技术公司 | Time signal peripheral equipment |
US7839725B2 (en) | 2005-04-01 | 2010-11-23 | Denso Corporation | Quadrature detection method, quadrature detection device and radio wave timepiece |
DE102006014858B4 (en) * | 2005-04-01 | 2015-09-17 | Denso Corporation | Quadrature detection method; Quadrature detection device and radio wave chronometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3733967C2 (en) | 1989-10-19 |
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