DE69126862T2 - Amplitudenregelkreisschaltungen - Google Patents

Amplitudenregelkreisschaltungen

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/001Details of arrangements applicable to more than one type of frequency demodulator
    • H03D3/002Modifications of demodulators to reduce interference by undesired signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control

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  • Power Engineering (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft elektronische Schaltkreise und im besonderen elektronische Schaltkreise mit schleifenverriegelter Amplitudenregelung.
  • 1933 erfand De Bellicise in Frankreich eine Kategorie von Schaltungen, die allgemein als Phasenregelkreis (PLL) bezeichnet wurde. Obwohl Jahrzehnte vergingen, bevor der PLL vollkommen verstanden wurde, wird er heute als ein grundlegender Baustein in vielen Telekommunikations-, Computer- und Gebrauchsgütern verwendet. Zwei Hauptanwendungen für die Verwendung des PLL wären zum Beispiel die Wiedergewinnung von Daten aus allen Diskettenlaufwerken und die Rückgewinnung von Audiosignalen aus frequenzmodulierten Signalen.
  • Ähnlich dem PLL gibt es eine Kategorie von Schaltungen, die automatischer Schwundausgleich (AGC) genannnt wird und in der Mitte der zwanziger Jahre dieses Jahrhunderts erfunden wurde. Obwohl der AGC jahrelang angewandt wurde, wurde er nie vollkommen in einer verständlichen analytischen Art erklärt; viele der Papers und Patente gründen auf einem Adhoc-Ansatz zur Darlegung von Problemen, die mit diesen Schaltungen zusammenhängen. Eine solche Schaltung wird in GB 1 568 513 beschrieben.
  • Diese Erfindung betrifft eine neue Kategorie von Schaltungen, die im Anschluß als amplitudenverriegelte Schleife (ALL) bezeichnet wird, da sie alle Prinzipien des PLL verkörpert, jedoch in dem Bereich der Amplitude oder dem reellen Bereich und nicht in dem Bereich der Frequenz oder dem imaginären Bereich arbeitet. Die ALL wird als Doppel des PLL beschrieben werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektronischer Schaltkreis mit schleifenverriegelter Amplitudenregelung, wie in den beigefügten Patentansprüchen definiert, bereitgestellt.
  • Der Schwingungsweitendemodulator besteht vorzugsweise aus einem Ganzwellenpräzisionsgleichrichter.
  • Der Ausgang des Schwingungsweitendemodulators ist vorzugsweise mit dem Eingang des Integriergeräts durch einen ersten Pegelschalter, der bei Betrieb des elektronischen Schaltkreises dahingehend funktioniert, daß er den Ruhepunkt des Schaltkreises am Eingang des Integriergeräts auf null Volt setzt, gekoppelt.
  • Der Ausgang des Integriergeräts zur Lieferung des Rückführungssignals ist vorzugsweise mit dem spannungsgeregelten Verstärker durch einen zweiten Pegelschalter, der bei Betrieb des elektronischen Schaltkreises als ein Pegeleinstellungswert für den spannungsgeregelten Verstärker funktioniert, gekoppelt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dekodierschaltung für FM Signale bereitgestellt, bestehend aus einer Verknüpfung einer amplitudenverriegelten Schleife mit einer phasenverriegelten Schleife, zur Lieferung eines "Nur- Geräusch" Signals, welches dann zur Lieferung eines Ausgangssignals vom Ausgang der phasenverriegelten Schleife subtrahiert wird.
  • Es werden weiterhin eine Reihe von zusätzlichen Anwendungen der erfindungsgemäßen amplitudenverriegelten Schleife beschrieben.
  • Wie sehr gut bekannt ist, ist ein PLL ein Regelkreis, der der Frequenz eines gegebenen Trägers untergeordnet oder mit ihr verriegelt ist und amplitudenunabhängig ist. Durch Analogie ist der ALL ein Regelkreis, der der Amplitude eines Trägers untergeordnet oder mit ihr verriegelt ist und frequenzunabhängig ist.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden im Anschluß beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Darin ist:
  • Fig. 1 ein Blockschaltplan einer herkömmlichen phasenverriegelten Schleife (PLL), der nur zu Erklärungszwecken beigefügt ist;
  • Fig. 2 ein Blockschaltplan einer erfindungsgemäßen amplitudenverriegelten Schleife (ALL);
  • Fig. 3 ein Wellenformenschaubild von verschiedenen Spannungen, die bei Verwendung des ALL Schaltkreises aus Fig. 2 auftreten;
  • Fig. 4 eine modifizierte Darstellung des Blockschaltplans des ALL von Fig. 2;
  • Fig. 5 ein schematischer Blockschaltplan eines herkömmlichen FM Dekodierers;
  • Fig. 6(a) bis 6(g) jeweils Darstellungen von Wellenformen, die beim FM Dekodieren vorkommen;
  • Fig. 7 ein Blockschaltplan eines FM Dekodierers, der eine amplitudenverriegelte Schleife verwendet;
  • Fig. 8 eine Verbesserung des Schaltkreises aus Fig. 7;
  • Fig. 9 ein Blockschaltplan einer verbesserten amplitudenverriegelten Schleife;
  • Fig. 10 ein Blockschaltplan einer herkömmlichen phasenverriegelten Schleife;
  • Fig. 11(a) bis 11(e) jeweils Darstellungen von Wellenformen von Signalen, die aufgrund der AM Kreuzkopplung in der phasenverriegelten Schleife auftreten;
  • Fig. 12 die Darstellung eines Schaltkreises, der eine amplitudenverriegelte Schleife und eine phasenverriegelte Schleife zur Entfernung der AM Kreuzkopplung aus einem FM Signal verwendet;
  • Fig. 13 ein schematischer Blockschaltplan eines ALL Schaltkreises, der für die Mehrfach- Seitenband-Amplitudenmodulation (MSBAM) geeignet ist;
  • Fig. 14(a) und 14(b) jeweils Prinzipskizzen der Eingangs- und Ausgangs- Amplituden-/Frequenz- Spektren, die sich aus dem Betrieb des MSBAM Schaltkreises aus Fig. 13 ergeben;
  • Fig. 15 ein schematischer Blockschaltplan des ALL Schaltkreises, der zum Dekodieren der von dem Schaltkreis aus Fig. 13 erzeugten MSBAM geeignet ist;
  • Fig. 16 ein schematischer Blockschaltplan des ALL Schaltkreises, der zur Bildung eines hochstabilen Oszillators geeignet ist;
  • Fig. 17 ein schematischer Blockschaltplan des ALL Schaltkreises, der zur Modulationsindexsteuerung durch Kompression geeignet ist;
  • Fig. 18 ein schematischer Blockschaltplan einer alternativen Adaptierung des ALL Schaltkreises zur Modulationsindexsteuerung durch Kompression;
  • Fig. 19 ein schematischer Blockschaltplan des ALL Schaltkreises, der zur Modulationsindexsteuerung durch Expansion geeignet ist;
  • Fig. 20(a), 20(b) und 20(c) jeweils eine Adaptation des ALL Schaltkreises, um als schnelle Wechselstrom- Zenerklemmschaltung zu funktionieren, wobei Fig. 20(a) eine Eingangssignal-Amplituden/Zeit-Wellenform darstellt, Fig. 20(b) ein schematischer Blockschaltplan der Adaptation des ALL Schaltkreises ist und Fig. 20(c) eine Ausgangssignal-Amplituden/Zeit-Wellenform ist;
  • Fig. 21 ein schematischer Blockschaltplan einer digitalen Anwendung des ALL Schaltkreises; und
  • Fig. 22 ein schematischer Blockschaltplan einer Adaptation des ALL Schaltkreises für die Amplitudenmodulation mit geschlossenem Regelkreis.
  • Zuerst wird in bezug auf Fig. 1 ein Blockschaltplan eines herkömmlichen PLL gezeigt.
  • Unter der Annahme, daß die Frequenzverriegelung stattgefunden hat und daß die Eingangsfrequenz gleich der Sollfrequenz ist, wird dann der Ausgang des Phasendetektors PD seinen Sollwert von sagen wir +1,00 Volt aufweisen. Wenn die Eingangsfrequenz um df ansteigt, dann wird auch die Ausgangsspannung des Phasendetektors PD um dv ansteigen. Das Hochverstärkungsintegriergerät wird den spannungsgesteuerten Oszillator VCO in Richtung der Eingangsspannung steuern und somit das Fehlersignal zurück auf null bringen. Dieses Fehlersignal ist der demodulierte Ausgang.
  • Ein analoger Prozess findet in dem ALL, der in Fig. 2 gezeigt wird, statt.
  • Es gibt fünf Betriebselemente in dem ALL. Das erste Element ist ein spannungsgesteuerter Verstärker (VCA). Dies ist in der Praxis ein Linearvervielfacher.
  • Das zweite Element ist ein Schwingungsweitendemodulator oder ein Ganzwellenpräzisionsgleichrichter.
  • Das dritte Element ist ein Pegelschalter, um den Ruhepunkt der Schaltkreise auf null Volt im Eingang des Integriergeräts zu setzen.
  • Das vierte Element ist ein Integriergerät in seiner Grundform (es kann ein Doppelintegriergerät mit geeigneter Phasenvoreilungskompensation sein).
  • Das fünfte Element ist ein Pegeleinstellungswert für den spannungsgesteuerten Verstärker oder Vervielfacher.
  • Der Schaltkreisbetrieb wird mit Bezug auf die Eingangspannung v&sub1; und die Schaltkreisspannungen v&sub2; bis v&sub6;, die in Figur 3 dargestellt sind, beschrieben.
  • Da VCA ein Vervielfacher ist, gilt:
  • v&sub2; = v&sub1; x v&sub6;
  • = [1 + m(t)] sin wct x v&sub6;
  • v&sub6; = [1 + f(t)]
  • Deshalb ist v&sub3; = [(1 + m(t)) x (1 + f(t))] sin wct
  • = [1 + m(t)] x [1 + f(t)]
  • aber v&sub3; = 1 + e
  • Deshalb ist 1 + e = [1 + m(t)][1 + f(t)]
  • Wenn K » 1, dann ist e klein, d.h. virtuelle Erde, dann ist
  • 1 = [1 + m(t)][1 + f(t)]
  • Deshalb gilt
  • und so ist v&sub5;
  • Deshalb ist v&sub5;
  • Daher kann der ALL wie in Fig. 4 gezeigt neu dargestellt werden.
  • Daher können für einen amplitudenmodulierten Träger die folgenden drei Ausgangsfunktionen erhalten werden.
  • Bei v&sub2; liegt der reine nichtmodulierte Träger vor, d.h.:
  • v&sub2; = A sin wct
  • Bei v&sub5; liegt der negative Modulationsindex geteilt durch 1 + m(t) vor, und bei v&sub6;
  • liegt der Reziprokwert von 1 + m(t) bei allen Frequenzen, bei denen K viel größer als eins ist, vor.
  • Keines der oben erwähnten drei Signale lag in dieser Form vor, bevor die Erfindung der amplitudenverriegelten Hochverstärkungsschleife gemacht wurde.
  • In bezug auf Fig. 5 bis 8 wird die Verwendung einer amplitudenverriegelten Schleife zur Rückgewinnung von frequenzmodulierten Signalen, die aufgrund hoher Überlagerungsstörgeräusche verlorengingen, beschrieben.
  • In einem Funkverbindungssystem verursachen übergelagerte Inbandstörgeräusche die Störung der Verbindung, indem große Spannungsspitzen in den decodierten Ausgang injiziert werden, was extrem störend für den Zuhörer ist und schließlich zu dem Verlust der Verständlichkeit führt. Dies ist besser unter der Bezeichnung Ursprungsverzerrung bekannt. Unter Verwendung einer amplitudenverriegelten Schleife in Kombination mit dazugehörigen Schaltungen kann dieser Störungsmechanismus minimiert werden, und die Qualität und die Reichweite der FM Funkübertragung können maßgeblich verbessert werden. Ein grundlegender FM Empfänger ist schematisch in Fig. 5 dargestellt und umfaßt einen herkömmlichen Rückkopplungskreis mit phasenverriegelter Schleife/VCO.
  • In bezug auf Fig. 5 stelle man sich ein Festfrequenz - FM - Trägersignal (Vc) vor, auf das ein Störgeräuschsignal (Vn) in der Form einer störenden Sinuswelle einer ähnlichen Frequenz wie die der unmodulierten Trägerwelle gesetzt wird. Das daraus resultierende Signal wird in Fig. 6(a) dargestellt, und dies stellt das FM Signal (Vin), das vom Empfänger empfangen wird, dar. Diese Störung erzeugt eine Phasenmaßrate, die in Fig. 6(b) dargestellt ist und eine Reihe von Spannungsspitzen mit fester Frequenz und Amplitude aufweist.
  • Wenn die FM Trägerfrequenz (Vc) im Anschluß moduliert oder von der unmodulierten Frequenz abgelenkt wird, dann wird das übergelagerte Störgeräusch multiplikativ, und der daraus resultierende demodulierte Ausgang des FM Empfängers (Vout) erscheint wie in Figur 6(c) dargestellt. Die Spannungsspitzen, die auf das demodulierte FM Signal aufgesetzt werden, machen die Störung aus, auf die weiter oben eingegangen wurde.
  • Wie in Fig. 6(c) gesehen werden kann, wird die Frequenz der Spannungsspitzen und die Amplitude der Spannungsspitzen größer, je weiter die Signalfrequenz von der Mittelfrequenz abweicht, und auch die Form der Spannungsspitzen kehrt sich um, wenn die Ablenkung durch null geht. Wenn die Spannungsspitzen ohne das demodulierte FM Signal gezeichnet würden, würden sie so wie in Fig. 6(d) dargestellt erscheinen.
  • Ein Schaltkreis, der diese Störung minimiert, wird in Fig. 7 dargestellt. Der Schaltkreis umfaßt eine amplitudenverriegelte Schleife und eine phasenverriegelte Schleife, an die das empfangene FM Signal (Vin) (das ist das modulierte FM Signal (Vc) zusammen mit dem übergelagerten Störgeräuschsignal (Vn)) angelegt wird, wie in Fig. 6(a) dargestellt ist.
  • Der Ausgang (Va) der amplitudenverriegelten Schleife wird in Fig. 6(c) dargestellt und wird mit dem Ausgang (Vb) der phasenverriegelten Schleife, in Fig. 6(c) dargestellt, multipliziert, um das in Fig. 6(f) dargestellte Signal (Vp) zu ergeben.
  • Es kann erkannt werden, daß das Rückführungssignal (Va) in der amplitudenverriegelten Schleife praktisch die gleiche Form hat wie das Spannungsspitzenstörgeräusch aus Fig. 6(d), jedoch amplitudenkonstant ist und keine Vorzeichenänderung aufweist, wenn der Signalhub durch null geht.
  • Aufgrund der Ähnlichkeit zwischen dem Signal (Vp) aus Fig. 6(f) und dem Signal aus Fig. 6(d) wurde an dem Ausgang des Vervielfachers des Schaltkreises aus Fig. 7 ein Signal (Vp) erhalten, welches das Störgeräuschsignal oder das Spannungsspitzensignal an sich oder das "Nur-Geräusch" Signal ist. Nach geeigneter Untersetzung der Zählfrequenz kann das "Nur- Geräusch" Signal (Vp) von dem ursprünglichen Ausgang der phasenveriegelten Schleife (Vb) (welcher das demodulierte Signal plus Störgeräusch ist) subtrahiert werden, wobei ein "reines" Signal (Vs) übrigbleibt. Das Ergebnis dieser Subtraktion wird in Fig. 6(g) dargestellt.
  • Die Verständlichkeit der Wellenform aus Fig. 6(g) ist viel höher als die der ungefilterten Wellenform, und in einigen Fällen kann der Informationsgehalt aus Signalen, die vollständig verloren gegangen sind, wiedergewonnen werden.
  • Außerdem kann dieser Prozess wiederholt werden, indem der Schaltkreis aus Fig. 8 verwendet wird, wobei das Signal (Vs) mit dem Ausgangssignal (Vn) der amplitudenverriegelten Schleife multipliziert wird und dieses reinere Störgeräuschsignal Vp' von der ursprünglichen phasenverriegelten Schleife subtrahiert wird, um einen weiter verbesserten Ausgang Vs' zu ergeben.
  • In bezug auf Fig. 9 bis 12 wird jetzt ein Schaltkreis zum Decodieren eines kombinierten amplituden- und frequenzmodulierten Signals beschrieben. Bisher wurde aus im Anschluß erklärten Gründen angenommen, es sei unpraktisch, Amplitudenmodulation mit Frequenzmodulation zu kombinieren, da gegenseitige Störgeräusche bei dem Demodulierungsprozess auftreten würden.
  • Durch die Verwendung einer amplitudenverriegelten Schleife (ALL) kann eine neue Art von Schaltkreistechniken angewandt werden, um die Kreuzproduktfaktoren zu eliminieren und somit auch die Vervielfachung der Störgeräusche in frequenzmodulierten Systemen einschließlich Schaltungen zur Funktübertragung, für Diskettenlaufwerkssignale und Videomeßgeräteausrüstungsrecordern zu eliminieren; andere Anwendungen sind in der Telekommunikation im häuslichen, industriellen, militärischen und raumfahrtechnischen Bereich möglich.
  • Wie beschrieben wurde, ist eine amplitudenverriegelte Schleife (ALL) ein Rückkopplungsregelkreis, der einen linearen durch ein Fehlersignal gesteuerten Vervielfacher verwendet, um die Amplitudenmodulation in dem Eingangssignal zu eliminieren oder abzutrennen und somit die reine unmodulierte Sinusträgerwelle ohne Seitenband ohne Verwendung eines Resonanzkreises wiederzugewinnen.
  • Ein Blockschaltplan eines ALL ist in Fig. 2 dargestellt, und eine kompliziertere Version des ALL ist in Fig. 9 dargestellt.
  • In dem Plan aus Fig. 9 wurde das einfache Integrierbauelement aus dem Schaltkreis aus Fig. 2 durch zwei Integrierbauelemente ersetzt. Das erste, B2, enthält die notwendige Voreilungskompensation, um Stabilität zu gewährleisten, wenn die Verstärkung den Wert Eins überschreitet, während das zweite, Bauelement B3, ein reines Integriergerät ist. Die Eingangsspannung an dem Integriergerät ist dann die reine Differenzierung des Ausgangs. Dies wird mit Vo'(t) angegeben.
  • Es ist nun von Interesse, die phasenverriegelte Schleife (PLL), die das gleiche Modell verwendet, vergleichend zu betrachten. Dies wird in Fig. 10 dargestellt.
  • Der PLL ist in einer neuen Art und Weise gezeichnet, um die Ähnlichkeiten zu dem ALL zu identifizieren. Der Phasendetektor im Eingang ist identisch mit dem Schwingungsweitendemodulator bei dem ALL. Eine Offsetspannung V offset wird absichtlich an dem Ausgang des Phasendetektors eingeführt. Diese Spannung ist klein, aber ungleich null. Das Bauelement B4 besteht aus einem Integriergerät mit einem geeigneten Voreilungsleitungsnetz, um Stabilität zu gewährleisten. Der Ausgang von Bauelement B4 ist der normale Ausgang des PLL. Das Bauelement B5 ist das reine Integriergerät, das normalerweise innerhalb des spanungsgesteuerten Oszillators ist. Obwohl der Parameter φout(t) nie beobachtet werden kann, ist er real und existiert.
  • Wenn die Amplitudenmodulation mit der Frequenzmodulation kombiniert wird, liegt ein weiteres Additionsglied am Ausgang von B4 an, welcher der Phasendetektorausgang nach einigem Filtern ist. Dies kann für ein AM/FM Eingangssignal Vin folgendermaßen beschrieben werden:
  • Vin = A [1 + m(t)] sin (wct + φin)
  • wobei φin = φ = dt modulierend
  • Da φin definitionsgemäß das Integral des EM Signals ist, stellt dieses Glied das demodulierte FM Signal dar. Das zweite Glied kann als Veränderungsrate der Offsetspannung (V offset), dividiert durch die Eingangsamplitude [1 + m(t)]A und die Integrierkonstante, beschrieben werden. Die relevanten Wellenformen sind in Fig. 11 dargestellt.
  • Die Wellenform in Fig. 11(e) wird in der Praxis beobachtet und mit dem gewünschten FM Signal gemischt und war bisher nicht trennbar. Es ist eine stark verzerrte Version der AM Modulation und ist hochgradig störend für den Zuhörer, wenn zum Beispiel mit weißem Rauschen verglichen. Es war dieses Kreuzkopplungsproblem, welches vorher die AM und FM inkompatibel machte.
  • Durch Anwendung eines Schaltkreises, der einen ALL beinhaltet, kann diese Kreuzkopplung eliminiert werden.
  • In bezug auf den Blockschaltplan des ALL in Fig. 9 wird jetzt gezeigt, daß der Ausgang Vo' (t) gleich
  • ist.
  • Diese Funktion ist in der Tat identisch mit
  • Dies wiederum ist dem in Fig. 11(e) gezeigten Klirrfaktor äquivalent, multipliziert mit einem Skalierungsfaktor von
  • , wenn das allgemeine Glied m(t) durch m sin w(t) ersetzt wird. Man beachte, daß dieses Glied frequenz- und phasenunabhängig ist.
  • Wenn demnach der Ausgang von Bauelement B2 in dem ALL von dem Ausgang des PLL Bauelements B4 subtrahiert wird, wird das Kreuzkopplungsglied effektiv eliminiert. Weiterhin verminderte der ALL selbst die ursprüngliche Kreuzkopplung, die an den PLL geliefert wurde, durch "Vorfiltern" der Amplitudenmodulation.
  • Ein Blockschaltplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltkreises wird in Fig. 12 dargestellt.
  • Wenn zum Beispiel eine Umkehramplitudenmodulation verwendet wird, dann kann das System zur Übertragung von Stereosignalen verwendet werden, da diese Kreuzprodukte keine Klirrfaktoren enthalten, denn das Kreuzprodukt ist
  • Dies ist der große Vorteil der Mehrfachseitenband- Amplitudenmodulation.
  • Somit wurde ein elektronischer Schaltkreis, der in Betrieb als eine amplitudenverriegelte Schleife funktioniert, beschrieben.
  • Es werden im Anschluß praktische Anwendungen der oben erklärten amplitudenverriegelten Schleife (nachfolgend als "ALL" bezeichnet) beschrieben, wobei die Anwendungen der ALL Schaltkreise für verschiedene Formen der elektronischen Signalverarbeitung sind.
  • (1) Mehrfachseitenband-Amplitudenmodulation (MSBAM)
  • Die Mehrfachseitenband-Amplitudenmodulation war vorher nicht bekannt, da da nur ein Paar der Seitenbänder in der normalen Amplitudenmodulation existiert, anders bei der FM, die auf Mehrfachseitenbändern basiert, um die Verbesserung des Signals bezüglich des Störgeräuschanteils zu erzielen.
  • Unter Verwendung eines ALL ist nun die Umkehramplitudenmodulation durchführbar. In Fig. 13 wird die MSBAM dargestellt, ihr Spektrum wird in Fig. 14 gezeigt.
  • Die Modulationsenergie ist somit über ein viel breiteres Spektrum, sagen wir fünf Mal die maximale Modulationsfrequenz, verteilt.
  • Zum Dekodieren dieser Modulation wird das empfangene Signal direkt an den ALL geliefert und ohne weitere Verarbeitung dekodiert, wie in Fig. 15 dargestellt ist.
  • Das weiße Rauschen in der Bandbreite wird nicht in Beziehung dazu stehen, wohingegen die Signalstärke direkt in Beziehung dazu steht - je größer der Modulationsindex, desto größer ist der Schutz gegenüber Störgeräuschquellen und die Verbesserung gegenüber der normalen Amplitudenmodulation. Diese Kennzeichen sind ähnlich, wenn nicht sogar identisch, für die Frequenzmodulation.
  • (2) Hochstabilitätsoszillatoren
  • Hochstabile Oszillatoren benötigen sehr hohe "Q" Kristalle, um die Genauigkeit und die Stabilität aufrechtzuhalten. Das klassische Beispiel ist das der Oszillatorgenauigkeit, die benötigt wird, um den Farbträger in einem Fernsehgerät rückzugewinnen. Dieser Oszillator verwendet einen Kristall, der eins zu zehn hoch sechs genau sein muß.
  • Der ALL kann zur Stabilisierung eines in Figur 16 gezeigten Oszillators verwendet werden.
  • Da die Phasenverschiebung bei allen Frequenzen durch die beiden Integriergeräte 90a beträgt, wird die Frequenz der Oszillation durch die Frequenz, bei der das Produkt aus den beiden Zeitkonstanten gleich eins ist, d.h. fo&sub1; X fo&sub2;, bestimmt. Das zweite Stabilitätskriterium ist, daß die Verstärkung sagen wir bis auf sechs oder mehr Dezimalstellen auf eins gehalten werden muß.
  • Dies kann nun leicht mit einem ALL, besonders bei niedrigen Frequenzen, erreicht werden. Die Integrationsverstärkung bei 1HZ könnte leicht bei 10 hoch 12 gehalten werden, was eine Verbesserung um vielleicht sechs Größenordnungen gegenüber der bestehenden Kristalltechnologie darstellt.
  • (3) Modulationsindexsteuerung (a) Kompression
  • Der ALL kann verwendet werden, um den Modulationsindex eines bestehenden modulierten Signals einzustellen. Dieser Schaltkreis wird in Fig. 17 dargestellt.
  • Vin = [1 + m(t)] sin wct
  • V&sub2; = sin wct
  • V&sub7; = K&sub1; sin wct
  • V&sub8; = [1 + m(t)] sin wct + K&sub1; sin wct
  • = (1 + K&sub1;) sin wct + m(t) sin wct
  • Wenn K&sub2; = 1 + K&sub1;, dann ist
  • Wenn zum Beispiel m = 0,5 und K&sub1; = 9 und K&sub2; = 10, dann ist
  • = [1 + 0,05 (t)] sin wct
  • Somit wurde der Modulationsindex um einen Faktor 10 reduziert.
  • Ein anderes Verfahren, um das gleiche Ergebnis zu erzielen, ist die Verwendung von V&sub5;.
  • Man multipliziere V&sub5; und Vin und erhalte
  • = -m(t) sin wct
  • Ein Bruchteil dieses Seitenbands wird dann zu dem ursprünglichen Eingang addiert und ergibt
  • V&sub1;&sub1; = [1 + m(t)] sin wct - B m(t) sin wct
  • Wenn B = 0,9,
  • dann ist V = [1 + m(t) (1- ,9)] sin wct
  • also das gleiche Ergebnis wie zuvor.
  • Der Schaltkreisschaltplan ist in Fig. 18 abgebildet.
  • (b) Expansion
  • Der Modulationsindex kann auf ähnliche Art und Weise gedehnt werden. Dieser Prozeß wird in Fig. 19 gezeigt.
  • = - m't sin wct
  • V&sub1;&sub4; = K m' (t) sin wct
  • V&sub1;&sub2; = sin wct
  • V out = Km't sin wct + sin wct
  • = [1 + K' (t)] sin wct
  • Wenn K = 10, dann kann der ursprüngliche Modulationsindex rückgewonnen werden.
  • Man beachte, daß diese Art der Signalverarbeitung die Fähigkeit des ALL verwendet, die Trägerwelle von den zwei Seitenbändern zu trennen und sie in jeder beliebigen erwünschten Proportion wieder zu mischen.
  • (4) Der ALL als schnelle Wechselstrom - Zenerklemmschaltung
  • Der ALL kann einfach als eine schnelle Wechselstrom - Zenerklemmschaltung, ähnlich der Klemmung einer Zenerdiode für Gleichstromwerte, verwendet werden.
  • Dies könnte beim Aufnehmen von Compact Disks, wo ein Freiraum von ungefähr 14 Dezibel zur Vermeidung jeglichen Risikos von harten verzerrten Übersteuerungen eingeplant ist, von großem Wert sein. Dies wird in den Figuren 20(a) - 20(c) dargestellt.
  • Man beachte, daß die "gesättigte" oder verriegelte Amplitude weiterhin eine Sinusform aufweist und verzerrungsfrei ist. Diese Anwendung ist besonders vorteilhaft bei Live-Aufnahmen, wo der dynamische Bereich des Eingangssignals unbekannt ist. Es ist außerdem sehr vorteilhaft für die Klangüberwachung, denn gesprochene Worte können eine gedämpfte Umhüllung bekommen, die die Verständlichkeit unter ungünstigen Bedingungen stark verbessert.
  • (5) Trägerwellenrückgewinnung aus einem Doppelseitenbandsignal mit unterdrückter Trägerwelle ohne Verwendung eines Pilotunterträgers.
  • Fig. 21 zeigt, wie der ALL verwendet werden kann, um die unterdrückte Trägerwelle aus einem Doppelseitenband - AM Signal mit unterdrückter Trägerwelle (DS-SC) rückzugewinnen, ohne einen Pilotfrequenzunterträger verwenden zu müssen.
  • (6) Amplitudenmodulation mit geschlossenem Regelkreis (CLAM) und Modulationsaustausch
  • Der ALL kann als ein verzerrungsfreier Hochqualitätsmodulator verwendet werden, indem einfach die Trägerwelle am Eingang des LM angelegt wird und die Referenz am MD Ausgang moduliert wird. Weiterhin kann ein ankommendes moduliertes Signal unterdrückt werden und die Modulation durch ein neues Modulationssignal ersetzt werden. Dies wird in Fig. 22 dargestellt.

Claims (5)

1. Elektronischer Schaltkreis mit schleifenverriegelter Amplitudenregelung, wobei der Schaltkreis aus einem spannungsgeregelten Verstärkter (VCA), der zum Empfang eines Schaltkreiseingangssignals (v&sub1;) und eines Rückführungssignals (v&sub6;) gekoppelt ist, einem Schwingungsweitendemodulator, dessen Eingang (v&sub2;) mit dem Ausgang des spannungsgeregelten Verstärkers gekoppelt ist, und einem Integriergerät, dessen Eingang (v&sub4;) mit dem Ausgang des Schwingungsweitendemodulators gekoppelt ist, besteht, wobei der Ausgang (v&sub5;) des Integriergeräts mit dem spannungsgeregelten Verstärker gekoppelt ist, um das Rückführungssignal (v&sub6;) dahin zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis eine amplitudenverriegelte Schleife bildet, wobei der Ausgang (v&sub5;) des Integriergeräts ein Ausgangssignal des Schaltkreises liefert, das zur Verwendung in Frequenzdemodulationsschaltkreisen geeignet ist, und daß der spannungsgeregelte Verstärker (VCA) aus einem linearen Signalvervielfacher (LM) besteht.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsweitendemodulator aus einem Ganzwellenpräzisionsgleichrichter besteht.
3. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (v&sub3;) des Schwingungsweitendemodulators mit dem Eingang (v&sub4;) des Integriergeräts durch einen ersten Pegelschalter, der bei Betrieb des elektronischen Schaltkreises dahingehend funktioniert, daß er den Ruhepunkt des Schaltkreises am Eingang des Integriergeräts auf null Volt setzt, gekoppelt ist.
4. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (v&sub5;) des Integriergeräts zur Lieferung des Rückführungssignals (v&sub6;) mit dem spannungsgeregelten Verstärker (VCA) durch einen zweiten Pegelschalter, der bei Betrieb des elektronischen Schaltkreises als ein Pegeleinstellungswert für den spannungsgeregelten Verstärker funktioniert, gekoppelt ist.
5. Dekodierschaltung für FM Signale, bestehend aus einer Verknüpfung einer amplitudenverriegelten Schleife nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer phasenverriegelten Schleife, zur Lieferung eines "Nur-Geräusch" Signals, welches dann zur Lieferung eines Ausgangssignals vom Ausgang der phasenverriegelten Schleife subtrahiert wird.
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