DE4223257A1

DE4223257A1 - Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenzmodulierten Signals

Info

Publication number: DE4223257A1
Application number: DE19924223257
Authority: DE
Inventors: Viktor Friesen
Original assignee: Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Atmel Germany GmbH
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: DE4223257C2

Description

Bei der Signalübertragung werden die von einem Sender abgestrahlten (meist hochfrequenten) Signale oftmals frequenzmoduliert, d. h. mit einer bestimmten Trägerfre quenz gemischt. Im Empfänger oder zur Weiterverarbei tung müssen die modulierten Signale wieder demoduliert werden; üblicherweise werden dazu FM-Demodulatoren aus Multiplizierer, Phasenschieber (beispielsweise ein ab gleichbarer Schwingkreis) und Ausgangsfilter eingesetzt - zur Frequenzdemodulation können daneben auch PLL oder FLL mit spannungsgesteuertem Oszillator (VCO) verwendet werden.

Der Demodulator muß auf die an seinem Eingang an liegende Sollfrequenz abgestimmt werden; beispielsweise wird im Fernsehbereich bei SECAM-Signalen die Informa tion in frequenzmodulierten Paketen mit zwei Trägerfre quenzen von 4,25 MHz und 4,406 MHz übertragen. Der De modulator muß dabei auf die Mitte der beiden Träger frequenzen - Sollfrequenz also 4,328 MHz - abgeglichen werden. Da der Abgleich auf die Sollfrequenz manuell erfolgt, beispielsweise durch Verstellen der Spule des Schwingkreises, ist ein hoher Aufwand - verbunden mit hohen Kosten - gegeben und beim Demodulator aufgrund der Abgleichoption mehr externe Anschlußpins vonnöten; weiterhin werden bei Parameteränderungen oder sonstigen Schwankungen jeweils neue Abgleichvorgänge erforder lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal tungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 anzugeben, bei der der Abstimmvorgang des Demodulators auf die Sollfrequenz vereinfacht be ziehungsweise automatisiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale und Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Schaltungsanordnung der Erfindung umfaßt neben der Demodulatorstufe eine mit dieser verbundene Abgleich schaltung. Durch die Abgleichschaltung wird das an den beiden differentiellen Signalausgängen der Demodulator stufe anstehende Ausgangssignal verarbeitet und in Ab hängigkeit der Spannung an diesen beiden Ausgängen - diese Spannung ist ein Maß für die Abweichung der Oszillatorfrequenz des VCOs von der Eingangs-Sollfre quenz der Demodulatorstufe - eine schwankungsfreie Korrekturspannung erzeugt; mit dieser Korrekturspannung wird über einen Steuereingang der Demodulatorstufe die Spannung am VCO und damit auch die Ausgangsspannung der Demodulatorstufe solange geändert, bis Sollfrequenz und Oszillatorfrequenz übereinstimmen. Aufgrund dieser Re gelung (mittels negativer Rückkopplung) ist ein automa tischer Abgleich der Demodulatorstufe auf die Sollfre quenz möglich; es wird also unabhängig von Parameterschwankungen, Bauelementestreuungen oder Tem peratureinflüssen die jeweils geforderte Sollfrequenz eingestellt.

Vorzugsweise wird durch Schaltungsmittel der Ab gleichschaltung eine (feste) Grobeinstellung auf die Sollfrequenz vorgenommen und durch die Korrekturspan nung der jeweilige Feinabgleich durchgeführt.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Schal tungsanordnung mit Demodulatorstufe und Abgleichschal tung dargestellt, anhand dem die Wirkungsweise des Ab gleichvorgangs erläutert werden soll.

Die Schaltungsanordnung besteht aus der Demodulator stufe mit dem Signaleingang A, den beiden diffe rentiellen Signalausgängen B, C, dem Referenzausgang E und dem Steuereingang D sowie der Abgleichschaltung 2, die an den Demodulator-Ausgängen B, C, E und am Demodula tor-Eingang D mit der Demodulatorstufe verbunden ist. Die Demodulatorstufe ist aus dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 10, dem Teiler 11, den Multiplizierern 12, 13, 14, dem Phasenschieber 15 und Elementen zur Bil dung der differentiellen Ausgänge aufgebaut. Die Abgleichschaltung 2 besteht aus der Pufferstufe 20, dem Integrator 21 (beispielsweise ein Komparator mit Strom ausgang und nachgeschaltetem Kondensator), mit der Puf ferstufe 22, dem Bewertungsglied 23, dem Vorein stellungs-Widerstand 24 und dem Summierglied 25.

Am Signaleingang A der Demodulatorstufe 1 liegt das Eingangssignal mit der zu demodulierenden Sollfrequenz an, das nach der Demodulation beispielsweise am Signal ausgang B nachfolgenden Schaltungsteilen zugeführt wird; an diesem Schaltungsausgang B steht eine be stimmte Spannung (die "Sollspannung") an, die von der Sollfrequenz und Kennfaktoren (Steilheit etc.) der Schaltungsglieder der Demodulatorstufe 1 abhängt. Um eine korrekte Durchführung der Demodulation zu gewähr leisten, muß die Freischwingungsfrequenz des VCOs 10 exakt auf die Sollfrequenz des Eingangsignals abge stimmt werden. Zur Voreinstellung des VCOs 10 auf die Sollfrequenz ist der Widerstand 24 vorgesehen, der mit einer am Referenzausgang E der Demodulatorstufe 1 an liegenden Referenzspannung (U_ref) - diese gibt einen DC-Arbeitspunkt für die Abgleichschaltung 2 vor - beaufschlagt wird und daraus einen bestimmten Strom erzeugt, mit dem über das Summierglied 25 sowie den Steuereingang D der VCO 10 angesteuert wird. Weichen die Sollfrequenz am Signaleingang A der Demodu latorstufe 1 und die Frequenz des VCOs 10 voneinander ab (beispielsweise durch Temperaturschwankungen, Para meterschwankungen oder Bauelementestreuungen), entsteht am Ausgang B eine Spannungsdifferenz gegenüber der "Sollspannung", die von der Abgleichschaltung 2 ausge wertet wird. Dazu wird die an den beiden differenti ellen Ausgängen B, C anliegende Spannung der Pufferstufe 20 zugeführt, die den Mittelwert dieser beiden Spannungen bildet und somit einen festen DC- Arbeitspunkt für die nachfolgenden Komponenten der Ab gleichschaltung 2 vorgibt; d. h. die DC-Arbeitsspannung ist unabhängig gegenüber Betriebsspannungsschwankungen, Parameterschwankungen, Herstellungsstreuungen etc. Das Ausgangssignal der Pufferstufe 20 wird auf den positiven Eingang des Komparators der Integratorstufe 21 gegeben, an dessen negativen Eingang die Si gnalspannung eines differentiellen Ausgangs (bsp. Aus gang B) der Demodulatorstufe 1 anliegt. Diese beiden Spannungen werden vom Komparator miteinander verglichen und dessen Ausgangssignal vom Speicherglied C ge speichert; über die Pufferstufe 22 (Impedanzwandler) und den Bewertungs-Widerstand 23 (dieser bestimmt die "Steilheit" der Regelung) wird die Ausgangsspannung der Integratorstufe 21 dem Summierglied 25 über den Wider stand 23 als Korrekturstrom zugeführt und zu dem vom Voreinstellungs-Widerstand 24 erzeugten Strom addiert oder von diesem subtrahiert. Über den Ausgang des Sum mierglieds 25 und den Steuereingang D der Demodula torstufe 1 wird der Strom am VCO 10 entsprechend so lange verändert, bis die Spannungsdifferenz zwischen der Sollspannung und der Spannung am Ausgang B der Demodulatorstufe 1 minimiert bzw. der Mittelwert des Spannungswerts von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen bei SECAM-Signal-Demodulation gleich Null ist, d. h. bis Sollfrequenz und Oszillatorfreischwingungsfrequenz übereinstimmen. Das Integrationsglied 21 muß für SECAM- Demodulation tastbar angesteuert werden, indem am Steuereingang des Komparators ein Schalter 26 vorge sehen wird, über den der Komparator akti viert/deaktiviert wird.

Beispielsweise dient die beschriebene Schaltungsanord nung im Fernsehbereich zur Demodulation des SECAM- Farbartsignals, bei dem die Farbart-Information in auf einanderfolgenden Zeilen jeweils mit der Frequenz f₁ = 4,25 MHz und f₂ = 4,406 MHz übertragen wird. Die Soll frequenz, auf die die Demodulatorstufe eingestellt wer den muß, beträgt in diesem Fall 1/2 · (f₁ + f₂), also 4,328 MHz. Der Komparator des Integrationsglieds 21 wird vom "burst-key"-Impuls BK (über diesen wird die Zeilensynchronisation vorgenommen) tastbar angesteuert.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Demodulation eines frequenz modulierten Signals, mit einer einen spannungsgesteuer ten Oszillator (10) aufweisenden Demodulatorstufe (1), dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltungsanordnung eine Abgleichschaltung (2) mit zwei Eingängen vorgese hen ist, daß die beiden Eingänge der Abgleichschaltung (2) jeweils an einen (differentiellen) Signalausgang (B, C) der Demodulatorstufe (1) angeschlossen sind, daß der Ausgang der Abgleichschaltung (2) an einen Steuereingang (D) der Demodulatorstufe (1) angeschlos sen ist, und daß durch Schaltungsmittel der Abgleich schaltung (2) eine schwankungsfreie Korrekturspannung gebildet wird, mit der der am Steuereingang (D) der Demodulatorstufe (1) angeschlossene spannungsgesteuerte Oszillator (10) beaufschlagt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abgleichschaltung (2) folgende Schaltungsmittel aufweist: eine Pufferstufe (20), deren beide Eingänge jeweils mit einem Signalausgang (B, C) der Demodulatorstufe (1) verbunden sind, ein Integrationsglied (21), dessen erster Eingang mit dem Ausgang der Pufferstufe (20) und dessen zweiter Eingang mit einem Ausgang (B) der Demodulatorstufe (1) verbunden ist, und ein mit dem Ausgang des Integrati onsglieds (21) verbundenes Pufferglied (22), dessen Ausgang mit dem Steuereingang (D) der Demodulatorstufe (1) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausgang des Pufferglieds (22) mit dem ersten Eingang eines Summierglieds (25) verbunden ist, dessen Ausgang den Steuereingang (D) der Demodulator stufe (1) bildet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Eingang des Summierglieds (25) mit einem Referenzausgang (E) der Demodulatorstufe (1) verbunden ist, an dem eine Referenzspannung (U_ref) an liegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Referenzausgang (E) der Demodulator stufe (1) über einen Voreinstellungs-Widerstand (24) mit dem zweiten Eingang des Summierglieds (25) verbun den ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsglied (21) als Komparator mit Stromausgang und nachfolgendem Speicherglied (C) ausgebildet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Integrationsglied (21) über einen Steuereingang tastbar ansteuerbar ist.

8. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Demodulation des SECAM-Farbartsi gnals.