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Diese Erfindung betrifft elektronische Schaltkreise und
im besonderen elektronische Schaltkreise mit
schleifenverriegelter Amplitudenregelung.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein
elektronischer Schaltkreis mit schleifenverriegelter
Amplitudenregelung, wie in den beigefügten
Patentansprüchen definiert, bereitgestellt.
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Der Schwingungsweitendemodulator besteht vorzugsweise
aus einem Ganzwellenpräzisionsgleichrichter.
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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.
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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.
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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.
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Es werden weiterhin eine Reihe von zusätzlichen
Anwendungen der erfindungsgemäßen
amplitudenverriegelten Schleife beschrieben.
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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.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im Anschluß
beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erklärt. Darin ist:
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Fig. 1 ein Blockschaltplan einer herkömmlichen
phasenverriegelten Schleife (PLL), der nur zu
Erklärungszwecken beigefügt ist;
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Fig. 2 ein Blockschaltplan einer erfindungsgemäßen
amplitudenverriegelten Schleife (ALL);
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Fig. 3 ein Wellenformenschaubild von verschiedenen
Spannungen, die bei Verwendung des ALL
Schaltkreises aus Fig. 2 auftreten;
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Fig. 4 eine modifizierte Darstellung des
Blockschaltplans des ALL von Fig. 2;
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Fig. 5 ein schematischer Blockschaltplan eines
herkömmlichen FM Dekodierers;
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Fig. 6(a) bis 6(g) jeweils Darstellungen von
Wellenformen, die beim FM Dekodieren vorkommen;
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Fig. 7 ein Blockschaltplan eines FM Dekodierers,
der eine amplitudenverriegelte Schleife verwendet;
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Fig. 8 eine Verbesserung des Schaltkreises aus
Fig. 7;
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Fig. 9 ein Blockschaltplan einer verbesserten
amplitudenverriegelten Schleife;
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Fig. 10 ein Blockschaltplan einer herkömmlichen
phasenverriegelten Schleife;
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Fig. 11(a) bis 11(e) jeweils Darstellungen von
Wellenformen von Signalen, die aufgrund der AM
Kreuzkopplung in der phasenverriegelten Schleife
auftreten;
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Fig. 12 die Darstellung eines Schaltkreises, der
eine amplitudenverriegelte Schleife und eine
phasenverriegelte Schleife zur Entfernung der AM
Kreuzkopplung aus einem FM Signal verwendet;
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Fig. 13 ein schematischer Blockschaltplan eines
ALL Schaltkreises, der für die Mehrfach-
Seitenband-Amplitudenmodulation (MSBAM) geeignet
ist;
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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;
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Fig. 15 ein schematischer Blockschaltplan des ALL
Schaltkreises, der zum Dekodieren der von dem
Schaltkreis aus Fig. 13 erzeugten MSBAM geeignet
ist;
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Fig. 16 ein schematischer Blockschaltplan des ALL
Schaltkreises, der zur Bildung eines hochstabilen
Oszillators geeignet ist;
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Fig. 17 ein schematischer Blockschaltplan des ALL
Schaltkreises, der zur Modulationsindexsteuerung
durch Kompression geeignet ist;
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Fig. 18 ein schematischer Blockschaltplan einer
alternativen Adaptierung des ALL Schaltkreises zur
Modulationsindexsteuerung durch Kompression;
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Fig. 19 ein schematischer Blockschaltplan des ALL
Schaltkreises, der zur Modulationsindexsteuerung
durch Expansion geeignet ist;
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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;
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Fig. 21 ein schematischer Blockschaltplan einer
digitalen Anwendung des ALL Schaltkreises; und
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Fig. 22 ein schematischer Blockschaltplan einer
Adaptation des ALL Schaltkreises für die
Amplitudenmodulation mit geschlossenem Regelkreis.
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Zuerst wird in bezug auf Fig. 1 ein Blockschaltplan
eines herkömmlichen PLL gezeigt.
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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.
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Ein analoger Prozess findet in dem ALL, der in Fig. 2
gezeigt wird, statt.
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Es gibt fünf Betriebselemente in dem ALL. Das erste
Element ist ein spannungsgesteuerter Verstärker (VCA).
Dies ist in der Praxis ein Linearvervielfacher.
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Das zweite Element ist ein Schwingungsweitendemodulator
oder ein Ganzwellenpräzisionsgleichrichter.
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Das dritte Element ist ein Pegelschalter, um den
Ruhepunkt der Schaltkreise auf null Volt im Eingang des
Integriergeräts zu setzen.
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Das vierte Element ist ein Integriergerät in seiner
Grundform (es kann ein Doppelintegriergerät mit
geeigneter Phasenvoreilungskompensation sein).
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Das fünfte Element ist ein Pegeleinstellungswert für
den spannungsgesteuerten Verstärker oder Vervielfacher.
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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.
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Da VCA ein Vervielfacher ist, gilt:
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v&sub2; = v&sub1; x v&sub6;
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= [1 + m(t)] sin wct x v&sub6;
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v&sub6; = [1 + f(t)]
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Deshalb ist v&sub3; = [(1 + m(t)) x (1 + f(t))] sin wct
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= [1 + m(t)] x [1 + f(t)]
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aber v&sub3; = 1 + e
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Deshalb ist 1 + e = [1 + m(t)][1 + f(t)]
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Wenn K » 1, dann ist e klein, d.h. virtuelle Erde,
dann ist
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1 = [1 + m(t)][1 + f(t)]
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Deshalb gilt
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und so ist v&sub5;
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Deshalb ist v&sub5;
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Daher kann der ALL wie in Fig. 4 gezeigt neu
dargestellt werden.
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Daher können für einen amplitudenmodulierten Träger die
folgenden drei Ausgangsfunktionen erhalten werden.
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Bei v&sub2; liegt der reine nichtmodulierte Träger vor,
d.h.:
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v&sub2; = A sin wct
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Bei v&sub5; liegt der negative Modulationsindex geteilt
durch 1 + m(t) vor, und bei v&sub6;
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liegt der Reziprokwert von 1 + m(t)
bei allen Frequenzen, bei denen K viel größer als eins
ist, vor.
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Keines der oben erwähnten drei Signale lag in dieser
Form vor, bevor die Erfindung der
amplitudenverriegelten Hochverstärkungsschleife gemacht
wurde.
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In bezug auf Fig. 5 bis 8 wird die Verwendung einer
amplitudenverriegelten Schleife zur Rückgewinnung von
frequenzmodulierten Signalen, die aufgrund hoher
Überlagerungsstörgeräusche verlorengingen, beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Blockschaltplan eines ALL ist in Fig. 2
dargestellt, und eine kompliziertere Version des ALL
ist in Fig. 9 dargestellt.
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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.
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Es ist nun von Interesse, die phasenverriegelte
Schleife (PLL), die das gleiche Modell verwendet,
vergleichend zu betrachten. Dies wird in Fig. 10
dargestellt.
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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.
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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:
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Vin = A [1 + m(t)] sin (wct + φin)
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wobei φin = φ = dt modulierend
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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.
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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.
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Durch Anwendung eines Schaltkreises, der einen ALL
beinhaltet, kann diese Kreuzkopplung eliminiert werden.
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In bezug auf den Blockschaltplan des ALL in Fig. 9 wird
jetzt gezeigt, daß der Ausgang Vo' (t) gleich
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ist.
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Diese Funktion ist in der Tat identisch mit
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Dies wiederum ist dem in Fig. 11(e) gezeigten
Klirrfaktor äquivalent, multipliziert mit einem
Skalierungsfaktor von
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, wenn das allgemeine Glied m(t) durch
m sin w(t) ersetzt wird. Man beachte, daß dieses Glied
frequenz- und phasenunabhängig ist.
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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.
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Ein Blockschaltplan einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Schaltkreises wird in Fig. 12
dargestellt.
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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
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Dies ist der große Vorteil der Mehrfachseitenband-
Amplitudenmodulation.
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Somit wurde ein elektronischer Schaltkreis, der in
Betrieb als eine amplitudenverriegelte Schleife
funktioniert, beschrieben.
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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)
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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.
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Unter Verwendung eines ALL ist nun die
Umkehramplitudenmodulation durchführbar. In Fig. 13
wird die MSBAM dargestellt, ihr Spektrum wird in Fig.
14 gezeigt.
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Die Modulationsenergie ist somit über ein viel
breiteres Spektrum, sagen wir fünf Mal die maximale
Modulationsfrequenz, verteilt.
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Zum Dekodieren dieser Modulation wird das empfangene
Signal direkt an den ALL geliefert und ohne weitere
Verarbeitung dekodiert, wie in Fig. 15 dargestellt ist.
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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
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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.
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Der ALL kann zur Stabilisierung eines in Figur 16
gezeigten Oszillators verwendet werden.
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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.
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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
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Der ALL kann verwendet werden, um den Modulationsindex
eines bestehenden modulierten Signals einzustellen.
Dieser Schaltkreis wird in Fig. 17 dargestellt.
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Vin = [1 + m(t)] sin wct
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V&sub2; = sin wct
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V&sub7; = K&sub1; sin wct
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V&sub8; = [1 + m(t)] sin wct + K&sub1; sin wct
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= (1 + K&sub1;) sin wct + m(t) sin wct
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Wenn K&sub2; = 1 + K&sub1;, dann ist
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Wenn zum Beispiel m = 0,5 und K&sub1; = 9 und K&sub2; = 10, dann
ist
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= [1 + 0,05 (t)] sin wct
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Somit wurde der Modulationsindex um einen Faktor 10
reduziert.
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Ein anderes Verfahren, um das gleiche Ergebnis zu
erzielen, ist die Verwendung von V&sub5;.
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Man multipliziere V&sub5; und Vin und erhalte
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= -m(t) sin wct
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Ein Bruchteil dieses Seitenbands wird dann zu dem
ursprünglichen Eingang addiert und ergibt
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V&sub1;&sub1; = [1 + m(t)] sin wct - B m(t) sin wct
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Wenn B = 0,9,
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dann ist V = [1 + m(t) (1- ,9)] sin wct
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also das gleiche Ergebnis wie zuvor.
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Der Schaltkreisschaltplan ist in Fig. 18 abgebildet.
(b) Expansion
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Der Modulationsindex kann auf ähnliche Art und Weise
gedehnt werden. Dieser Prozeß wird in Fig. 19 gezeigt.
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= - m't sin wct
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V&sub1;&sub4; = K m' (t) sin wct
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V&sub1;&sub2; = sin wct
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V out = Km't sin wct + sin wct
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= [1 + K' (t)] sin wct
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Wenn K = 10, dann kann der ursprüngliche
Modulationsindex rückgewonnen werden.
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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
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Der ALL kann einfach als eine schnelle Wechselstrom
- Zenerklemmschaltung, ähnlich der Klemmung einer
Zenerdiode für Gleichstromwerte, verwendet werden.
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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.
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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.
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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
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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.