DE3047386C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Empfänger zum Empfang von AM-Signalen, deren Träger phasenmoduliert ist und der einen Signalkanal mit einem Phasendemodulator enthält. Ein solcher Empfänger ist aus der US-PS 41 72 966 bekannt.

Bei einem derartigen Empfänger kann es im Falle einer Übermodulation zu starken Verzerrungen beim Empfang kommen. Bei einer Übermodulation ist die Amplitude des auf den Träger amplitudenmodulierten Signals bzw. der Hüll­ kurve größer oder gleich der Amplitude des Trägers oder mit anderen Worten:

Der Amplitudenmodulationsgrad ist größer oder gleich 1 bzw. 100%. Verzerrungen sind dabei in dem (Differenz-) Signal, der den Phasendemodulator enthält, besonders ausgeprägt, während sie in dem anderen (Summen-) Kanal, der einen Amplitudendemodulator enthält, zwar auch vorhan­ den, bei einer maßvollen Übermodulation aber noch nicht sehr störend sind.

Aus der DE-AS 21 42 172 ist es bereits bekannt, in einem Empfänger für winkelmodulierte Signale bei kurzzeitigen Signaleinbrüchen den NF-Kanal kurzzeitig zu sperren. Solche kurzzeitigen Signaleinbrüche können bei Mehrwege­ empfang auftreten. Aus der Zeitschrift "Elektor", Juni 1980, Seiten 6-56 bis 6-57 ist es bekannt, daß Mehr­ wegeempfang auch Übermodulation hervorrufen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Empfänger der eingangs genannten Art die Verzerrungen am Ausgang des Signalskanals mit dem Phasendemodulator beim Auftreten einer Übermodulation zu verringern.

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

Eine Übermodulation hat Frequenz- bzw. Phasensprünge zur Folge, die sich am Ausgang des Frequenz- bzw. Phasende­ modulators als Signalsprünge bemerkbar machen. Außerdem macht sich eine Übermodulation durch einen Ausfall des Trägers bemerkbar. Theoretisch geht zwar die Hüllkurve eines Signals mit Übermodulation durch Null, wobei die Trägeramplitude nicht verschwindet und ihre Phase um 180° springt; in der Praxis ist das Sendersignal jedoch während der Dauer einer Übermodulation gleich Null. Diese Effekte sind einerseits die Ursache für die eingangs beschriebenen Verzerrungen; andererseits stellen sie aber auch Kriterien dar, auf die der Übermodulationsdetektor ansprechen kann.

Die Verzögerung des Signals im Signalkanal sollte tunlichst so groß sein, daß bei einer Übermodulation der Schalter den Signalkanal sperrt, wenn die durch die Über­ modulation bewirkte Verzerrung den Schalter erreicht bzw. kurz vor diesem Zeitpunkt. Bei einer Übermodulation, d. h. wenn der Schalter geschaltet ist, bleibt die Spannung am Augang des Integrators während der Dauer der Übermodu­ lation konstant.

Vorzugsweise ist der Schalter dabei im Querzweig so angeordnet und durch den Übermodulationsdetektor so gesteuert, daß er bei einer Übermodulation den Integrator­ eingang kurzschließt. Der Schalter könnte zwar auch im Längszweig angeordnet sein, doch würde dann aufgrund der unvermeidlichen über den elektronischen Schalter fließenden Leckströme sich die Integrator-Ausgangsspannung während der Übermodulation noch ändern können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Eingangssignal des Übermodulationsdetektors aus dem Signalpfad vor dem Demodulator abgeleitet ist und daß der Übermodulationsdetektor so ausgebildet ist, daß er auf ein Verschwingen des Trägers anspricht. Bei dieser Weiterbildung wird von der schon erwähnten Tatsache Gebrauch gemacht, daß der Träger in der Praxis während einer Übermodulation ausfällt. Wenn der Schalter dabei in dem hinter dem Demodu­ lator befindlichen Teil des Signalkanals angeordnet ist, reicht die Verzögerung des Signals durch den Demodulator im allgemeinen aus, um sicherzustellen, daß das durch die Übermodulation verzerrte Signal den Schalter erst erreicht, wenn dieser schon geöffnet ist.

Es ist aber auch möglich, den Übermodulationsdetektor an den Ausgang des Phasendemodulators anzu­ schließen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Übermodulationsdetektor einen Schwellwertschalter enthält, dem das Eingangssignal über eine Gleichrichterschaltung zugeführt wird, deren Zeitkonstante klein im Vergleich zur Periodendauer des auf den Träger amplitudenmodulierten Signals, aber groß im Vergleich zur Periodendauer des Trägers ist.

Die Gleichrichterschaltung liefert ein Signal mit nur einer Polarität, wobei die Zeitkonstante sicherstellt, daß ihr Ausgangssignal bzw. das Eingangssignal des Schwellwert­ schalters zwar der Hüllkurve folgen kann, nicht aber dem Trägersignal. Der Schwellwertschalter muß dabei so einge­ stellt sein, daß er ein Steuersignal zur Sperrung des Signal­ kanals für den Schalter erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers und

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der als Phasendemodulator eine PLL-Schleife vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt einen Teil des Blockschaltbildes eines Mittel­ wellenempfängers, der zum Empfang eines Stereosignals geeig­ net ist, wobei das Summensignal auf den Träger amplituden­ moduliert und das Differenzsignal auf den Träger phasen­ moduliert ist. Das Eingangssignal wird von einer Antenne 1 dem Eingang einer Hochfrequenzstufe 2 zugeführt, die in bekannter Weise mit einer Eingangs-(Filter-)Stufe, einem abstimmbaren Oszillator und einer Mischstufe versehen ist und die ein Ausgangssignal im Zwischenfrequenzbereich, z. B. bei 445 kHz, liefert. Der Ausgang der Hochfrequenz­ stufe ist mit einem Zwischenfrequenzverstärker 3 verbunden, in dem das Signal einerseits gefiltert und andererseits verstärkt wird.

Das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 3 wird einem Amplitudendemodulator 4 zugeführt, dessen Ausgangs­ signal dem Summensignal L + R entspricht. Außerdem wird das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 3 einer Begrenzerstufe 5 zugeführt, die ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude in einem weiten Bereich der Eingangsspannung konstant und somit unabhängig von der Amplitude der Eingangs­ spannung ist. Das Eingangssignal der Begrenzerstufe wird durch diese also von der überlagerten Amplitudenmodulation befreit. Das Ausgangssignal der Begrenzerstufe wird einem FM-Demodulator 6 zugeführt und über einen Entkopplungskonden­ sator 7 einem Integrator, der einen Operationsverstärker 9 enthält, dessen invertierender Eingang über einen Wider­ stand 8 mit dem Kondensator 7 und über den Kondensator 10 mit seinem Ausgang verbunden ist. Der nichtinvertierende Ein­ gang des Operationsverstärkers 9 ist an eine Referenz­ spannung U _r gelegt.

Der Frequenzdemodulator bildet zusammen mit dem Integrator 8. . . 10 einen Phasendemodulator. Das Ausgangssignal dieses Phasendemodulators entspricht im Normalfall dem Differenz­ signal L -R. Dieses wird gegebenenfalls nach Phasenumkehr mit dem Ausgangssignal des Amplitudendemodulators 4 in einer nicht näher dargestellten Dematrizierschaltung kombiniert, an deren Ausgang die Signale L und R getrennt zur Verfügung stehen.

Insoweit ist die Schaltung auch schon in der älteren deutschen Patentanmeldung P 30 24 085 beschrieben.

Bei einer Übermodulation durch das die Amplitude des Trägers modulierende (Summen-) Signal ist die Ausgangsspannung des ZF-Verstärkers Null. Infolgedessen ist auch die Eingangs­ spannung des FM-Demodulators Null bzw. ein konstanter Wert und das gleiche gilt für dessen Ausgangsspannung. Wenn der FM-Demodulator nicht exakt auf die Zwischenfrequenz abge­ stimmt ist, weicht seine Ausgangsspannung in diesem Fall vom zeitlichen Mittelwert des Ausgangssignals vor dem Auf­ treten der Übermodulation ab. Infolgedessen ergibt sich am Ausgang des FM-Demodulators ein Spannungssprung, der über den Kondensator 7 an den Eingang des Integrators 8 . . . 10 gelangt und von diesem integriert wird. Das Ausgangssignal des Integrators steigt dabei rampenförmig an und kann Werte annehmen, die größer sind als die Amplitude der Nutz­ modulation, insbesondere wenn die Frequenz des die Über­ modulation hervorrufenden Summensignals relativ niedrig ist, die Übermodulation also relativ lange dauert, oder wenn die Übermodulation während mehrerer aufeinanderfolgen­ der Signalperioden auftritt.

Die daraus resultierenden Verzerrungen werden mit Hilfe eines elektronischen Schalters in Form eines Feldeffekt­ transistors 11 beseitigt, dessen Source-Drain-Strecke den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 7 und 8 verbindet und der während der Übermodulation leitend, sonst aber ge­ sperrt ist. Während der Übermodulation wird hierdurch der Integratoreingang kurzgeschlossen, so daß die Ausgangs­ spannung des Integrators während der Dauer der Übermodulation bzw. solange wie der Feldeffekttransistor 11 durchgeschaltet ist, konstant bleibt. Dadurch werden die Signalverzerrungen beträchtlich verringert.

Das Gate des Feldeffekttransistors 11 ist mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters 12 verbunden, der den Feld­ effekttransistor leitend macht, wenn die Spannung an seinem Eingang einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Der Eingang des Schwellwertschalters ist mit dem Ausgang eines Gleichrichters 13, vorzugsweise eines Vollweg-Gleichrichters, verbunden, der eine Zeitkonstante aufweist, die zwischen der Periodendauer des Zwischenfrequenzträgers - bei einem Vollweg-Gleichrichter der Hälfte davon - und der Perioden­ dauer des die Amplitude modulierenden Signals liegt. Der Eingang des Gleichrichters 13 ist mit einem Anschluß im Be­ grenzer 5 verbunden, an dem die Spannung noch nicht begrenzt ist. Er kann aber auch unmittelbar mit dem Ausgang des ZF- Verstärkers 3 verbunden sein. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 13 folgt somit einer der beiden Hüllkurven des ZF-Signals. Wegen des bei Übermodulation in der Praxis auftretenden Trägerausfalls ist daher das Ausgangssignal des Gleichrichters 13 während der Übermodulation Null bzw. nimmt einen sehr kleinen Wert an.

Die Begrenzerstufe 5, der FM-Demodulator 6 mit Ausnahme der dafür erforderlichen Resonanzkreise, sowie der Gleichrichter 13 können in der Praxis mit Hilfe einer integrierten Schal­ tung TCA 420A oder auch TDA 1576 realisiert werden (Her­ steller: Valvo/Philips). Jede dieser integrierten Schaltun­ gen hat zwei Ausgangsanschlüsse für die Feldstärkeanzeige, an denen eine Spannung anliegt, die dem Logarithmus der Amplitude des Eingangssignals der Begrenzerstufe entspricht. Zu diesem Zweck werden in den erwähnten Schaltungen Signale gebildet, die dem Logarithmus des Betrages des Eingangs­ signals entsprechen, wobei Zeitkonstantenglieder dafür sorgen, daß die Ausgangsspannung zwar nicht dem Eingangs­ signal selbst (bzw. Signalen mit der doppelten Frequenz des Eingangssignals) folgen kann, jedoch Schwankungen in der Amplitude des Eingangssignals. Diese Ausgangsspannung kann dann dem Schwellwertschalter 12 zugeführt werden.

Die nicht näher dargestellten Resonanzkreise des FM-Demodu­ lators 6 stellen sicher, daß das Signal im Signalkanal eine Verzögerung erfährt, derart, daß der Schalter 11 bei einer Übermodulation schon angesprochen hat, bevor die durch die Übermodulation verursachten Effekte am Ausgang des FM- Demodulators auftreten. Aber auch wenn der Schalter einige Mikrosekunden zu spät ansprechen sollte, würde dies nicht stören, weil die dann auftretende Verschiebung zwischen der Ausgangsspannung des Diskriminators und deren Mittel­ wert (ohne Übermodulation) nur während dieses relativ kurzen Zeitraums durch den Integrator 8 . . . 10 integriert würde. Deshalb ist es auch grundsätzlich möglich, das Kriterium zum Betätigen des Schalters 11 aus der Ausgangs­ spannung des FM-Demodulators abzuleiten, wobei die Tat­ sache ausgenutzt werden kann, daß eine Übermodulation mit einer sprungartigen Änderung des Ausgangssignals des FM- Demodulators einhergeht, die zum Schalten ausgenutzt werden kann. Dazu muß ein Schwellwertschalter, der anspricht, wenn sein Eingangssignal einen vorgebbaren Schwellwert über­ schreitet, mit dem Ausgang des FM-Demodulators verbunden sein, vorzugsweise über ein Differenzierglied bzw. einen Hochpaß, der die sprungartige Änderung der Ausgangsspannung noch hervorhebt.

Ebenso wie es nicht wesentlich stört, wenn der Schalter 11 kurz nach dem Auftreten der durch die Übermodulation be­ wirkten Verzerrungen am Ausgang des FM-Demodulators an­ spricht, stört es nicht, wenn der Schalter 11 schon wieder in seinen Normalzustand - der in diesem Fall einer Sperrung entspricht - versetzt wird, bevor der während der Über­ modulation am Ausgang des FM-Demodulators auftretende Effekt endet. Gegebenenfalls kann aber die Rückkehr des Schalters in den Normalzustand verzögert erfolgen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise an die Gate-Elektrode des Feldeffekt­ transistors 11 ein Kondensator angeschlossen sein, dessen anderes Ende mit Masse verbunden ist, und der beim Auftreten einer Störung durch den Schwellwertschalter 12 über eine geeignet gepolte Diode schnell aufgeladen und nach dem Um­ schalten des Schwellwertschalters 12 über einen parallel­ geschalteten Widerstand langsam entladen wird. Auch könnte dem Schwellwertschalter 12 eine monostabile Kippschaltung nachgeschaltet sein, die während ihrer Kippzeit, die größer sein sollte als die Dauer einer Übermodulation, den Schalter 11 im eingeschalteten Zustand hält. Dadurch wird das Ausgangssignal des Integrators zwar länger als nötig auf einem konstanten Wert gehalten, unter Umständen über mehrere Perioden der jeweiligen Frequenz des Summensignals hinweg - was aber zumindest bei einem Stereo-Empfänger nicht stört, weil dabei lediglich ein Übergang von Stereo auf Mono erfolgt.

Wenn der Träger anstatt in der Phase in der Frequenz modu­ liert ist und eine Preemphasis aufweist, muß die in Fig. 1 dargestellte Schaltung lediglich durch den gestrichelten Widerstand 14 parallel zum Kondensator 10 des Integrators ergänzt werden, wobei der Widerstand 14 und der Kondensator 10 zusammen eine Zeitkonstante haben müssen, die der er­ forderlichen Preemphasis entspricht.

In Fig. 2 ist ein Teil des Blockschaltbildes einer Ausführungs­ form dargestellt, die als Phasendemodulator eine PLL-Schleife verwendet. Das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 3 wird dabei dem einen Eingang einer Phasenvergleichsstufe 15, z. B. einem Multiplizierer, zugeführt, deren anderer Ein­ gang mit dem Ausgang eines Oszillators 16 verbunden ist, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz von einer Gleichspannung abhängt, die einem Regeleingang des Oszillators 16 zugeführt wird. Der Ausgang der Phasenvergleichsschaltung 15 ist über einen Schalter 11′, der normalerweise geschlossen, während einer Übermodulation aber gesperrt ist, mit dem weiteren nicht näher dargestellten Teil des Empfängers (z. B. Dematrizier­ schaltung) verbunden und über einen Tiefpaß 17, der die Nutzsignalkomponenten aus dem Ausgangssignal der Phasen­ vergleichsstufe 15 entfernt, mit dem Steuereingang des Oszillators 16, so daß dessen Frequenz entsprechend dem Mittelwert der Frequenz des Eingangssignals nachgeregelt wird. Der Schalter 11′, der im übrigen auf die gleiche Weise gesteuert werden kann wie der Schalter 11 bei der Schaltung nach Fig. 1, bildet zusammen mit einem Konden­ sator 18, der den Signalpfad hinter dem Kondensator 11′ mit Masse verbindet, eine Abtast-Halte-Schaltung, die bei einer Übermodulation das Ausgangssignal auf den vor der Übermodulation vorhandenen Wert festhält.

Obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit dem Empfang von Stereosignalen beschrieben wurde, ist sie auch anwendbar, wenn zwischen den die Amplitude bzw. die Phase modulierenden Signalen kein inhaltlicher Zusammenhang besteht.

Claims (6)

1. Empfänger zum Empfang von AM-Signalen, deren Träger phasenmoduliert ist und der einen Signalkanal mit einem Phasenmodulator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendemodulator einen FM-Demodulator (6) und einen nachgeschalteten Integrator (8 . . . 10) umfaßt und daß zwischen dem FM-Demodulator (6) und dem Integrator (8 . . . 10) ein elektronischer Schalter (11) angeordnet ist, der von einem Übermodulationsdetektor (12, 13) gesteuert wird, der auf eine Übermodulation des Trägers durch das AM-Signal anspricht.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal des Übermodulationsdetektors (12, 13) aus dem Signalpfad vor dem Demodulator (6 . . . 10) abgeleitet ist und daß der Übermodulationsdetektor (12, 13) so ausge­ bildet ist, daß er auf ein Verschwinden des Trägers an­ spricht.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übermodulationsdetektor einen Schwellwertschalter (12) enthält, dem das Eingangssignal über eine Gleichrichter­ schaltung (13) mit einer im Vergleich zur Periodendauer des auf den Träger amplitudenmodulierten Signals kleinen, im Vergleich zur Periodendauer des Trägers jedoch großen Zeitkonstanten zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Freigabesignal des Überlagerungsdetektors (12, 13) dem Schalter verzögert zugeführt wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übermodulations­ detektor an einen Ausgang des FM-Demodulators angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übermodulationsdetektor über einen Hoch­ paß mit dem Ausgang des FM-Demodulators verbunden ist.