DE3439898A1

DE3439898A1 - Vorrichtung zum demodulieren eines frequenzmodulierten eingangssignals

Info

Publication number: DE3439898A1
Application number: DE19843439898
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokorozawa Saitama Kuroda
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1985-05-15
Also published as: GB8427682D0; GB2150000B; JPH042491Y2; JPS6077114U; US4622520A; FR2560467A1; GB2150000A

Description

FPG01-8421

Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenz· modulierten Eingangssignals

Die Erfindung befaßt sich mit FM-Signaldemodulationsvorrichtung-en und betrifft insbesondere eine FM-Signaldemodulationsvorrichtung mit einer Filterschaltung zum Aufnehmen eines Trägersignalanteils von einem bestimmten Eingangssignal.

Bei einer Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Eingangssignals, wie beispielsweise einer Tonsignalwiedergabeschaltung für einen Bildplattenspieler, an der ein frequenzmoduliertes Abnehmerausgangssignal liegt, sind gewöhnlich vor der Demodulationsstufe für das frequenzmodulierte Eingangssignal Filterschaltungen vorgesehen, um wahlweise ein Signal mit einer Frequenz um die Trägerfrequenz herum durchzulassen. Wenn jedoch im Eingangssignal einer derartigen Vorrichtung eine impulsförmige Rauschstörung auftritt, wird das Trägersignal ausfallen. Beispielsweise wird das Trägersignal einer starken Phasenmodulation beim Durchgang durch die Filterschaltung aufgrund des Vorhandenseins des impulsförmigen Rauschens unterworfen, das ein Rauschspektrum mit einem sehr breiten Frequenzband hat und gleichfalls durch die Filterschaltung hindurchgeht. Das hat zur Folge, daß die Güte des Demodulationssignals stark durch das Auftreten von beträchtlichen Rauschanteilen beeinträchtigt wird.

Durch die Erfindung sollen daher die Schwierigkeiten der bekannten Vorrichtungen beseitigt werden und eine FM-Signaldemodulationsvorrichtung geschaffen werden, die ein FM-Demodulationssignal mit geringeren Rauschanteilen selbst dann

erzeugen kann, wenn ein impulsförmiges Rauschen dem Eingangssignal der Vorrichtung zugemischt ist.

Dazu ist die erfindungsgemäße FM-Signaldemodulationsvorrichtung mit einer Filterschaltung zum Aufnehmen eines Trägerfrequenzsignals mit einer Rauschunterdrückungseinrichtung versehen, um das impulsförmige Rauschen an einer Stufe vor der Filterschaltung zum Trennen des Trägerfrequenzsignals zu unterdrücken.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine herkömmliche

Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Signals für die Wiedergabeschaltung eines Bildplattenspielers,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Signals,

Fig. 3 und 4 in Schaltbildern Beispiele der in Fig. 2 dargestellten Rauschunterdrückungsschaltung,

Fig. 5 in einem Blockschaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Signals und

Fig. 6 das Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten

A - (ο *

Signals.

Im folgenden wird zunächst anhand des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes ein Beispiel einer herkömmlichen FM-Demodulatorschaltung beschrieben.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung ist für einen Bildplattenspieler zum Wiedergeben einer Information bestimmt, die auf einer Aufzeichnungsplatte als Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein FM-Hochfrequenzsignal von einem Abnehmer 1' abgenommen. Das Ausgangssignal des Abnehmers 1¹ liegt dann über einen Vorverstärker 2¹ an einem Tiefpaßfilter 3¹. .Im Tiefpaßfilter 3' wird nur ein Signalanteil, der der Toninformation entspricht, dem FrequenzmultiplexaufZeichnungssignal aus Bild- und Toninformation entnommen. Die Toninformation vom Tiefpaßfilter 3¹ wird in einem Verstärker 4' verstärkt und liegt an einem Paar von Bandpaßfiltern 5¹ und 6¹ jeweils.

Diese Toninformation ist eine Zweikanal information mit Trägersignalen von 2,3 MHz und 2,8 MHz. Bei einem Aufzeichnungssystem wird insbesondere die Frequenz der Trägersignale durch die entsprechenden Tonsignale vorher moduliert. Das Trägersignal jedes Signalkanals wird daher getrennt durch die Bandpaßfilter 5' oder 6' aufgenommen. Jedes Trägersignal wird dann jeweils an einen FM-Demodulator 7' oder gelegt, in dem die FM-Demodulation erfolgt. Das Ausgangssignal der FM-Demodulatoren 7¹ und 8' liegt weiterhin an einer Schaltung 9' mit Umschaltfunktion, so daß die Signale je nach ihrer Art, beispielsweise je nachdem ob sie monophone oder stereophone Signale sind, geschaltet werden. Nach dem Durchgang durch diese Schaltungen liegen die Signale an einer Rauschunterdrückungsschaltung 10', die ihrerseits die Signale als Tonsignale ausgibt.

Wenn in der oben bereits beschriebenen Weise ein impulsförmiges Rauschen mit einer Amplitude über dem Pegel des Tonträgersignals dem abgenommenen Ausgangssignal zugemischt ist, wird das impulsförmige Rauschen zusammen mit dem Eingangssignal an jedem Bandpaßfilter 5¹ oder 6¹ liegen. Da das impulsförmige Rauschen Spektralanteile über ein extrem breites Band hat, geht das impulsförmige Rauschen durch die Bandpaßfilter 5' ,6' hindurch und wird das Trägersignal einer starken Phasenmodulation unterworfen, während es durch die Bandpaßfilter 5',6' hindurchgeht. Das hat zur Folge, daß das demodulierte FM-Signal einen beträchtlichen Rauschanteil enthalten wird.

Im folgenden wird anhand von Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen FM-Signaldemodulators beschrieben.

Dieses Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß es zum Verarbeiten eines Abnehmerausgangssignals eines Bildplattenspielers verwandt werden kann. In ähnlicher Weise wie bei dem herkömmlichen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, liegt das abgenommene Ausgangssignal eines Abnehmers, beispielsweise eines optischen Abnehmers, an einem Vorverstärker 2 und dann an einem Tiefpaßfilter 3. Im Tiefpaßfilter 3 wird nur ein Tonsignalanteil vom Frequenzmultiplexsignal aus Bild- und Tonsignal entnommen. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 3 liegt dann an einem Verstärker 4, der das Eingangssignal verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 4 liegt an einer ein impulsförmiges Rauschen unterdrückenden Einrichtung 20. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist diese ein impulsförmiges Rauschen unterdrückende Einrichtung aus einer Rauschunterdrückungsschaltung 21, die in der Signalleitung liegt, und einer Detektorschaltung 22 aufgebaut, die den Pegel des Trägersignals am Eingang der Rauschunterdrückungsschaltung 21 aufnimmt. Die Detektorschaltung 22 ist so ausgelegt, daß

sie auch die Amplitude des Rauschanteils aufnimmt, wenn ein impulsförmiges Rauschen mit einer Amplitude über dem Pegel des Trägersignals ankommt, wobei die Rauschunterdrückungsschaltung 21 durch die Detektorschaltung 22 in Betrieb gesetzt wird. Das Ausgangssignal der Rauschunterdrückungsschaltung 21 liegt dann an einem Paar von Bandpaßfiltern 5 und 6, die das Trägersignal jedes Kanals mit einer Frequenz von 2,3 MHz oder 2,8 MHz jeweils selektiv trennen. Die jeweils in den Bandpaßfiltern 5 und 6 aufgenommenen Trägersignale liegen dann an einem Paar von FM-Demodulatoren 7 und 8, in denen die FM-Demodulation erfolgt, Die Ausgangssignale der FM-Demodulatoren 7 und 8 liegen dann an einer Schaltung 9 mit Schaltfunktion, in der die Eingangssignale in Abhängigkeit von der Art der Eingangssignale, das heißt in Abhängigkeit davon ob es stereophone oder monophone Signale sind, geeignet geschaltet werden. Das Ausgangssignal der Schaltung 9 liegt dann an einer Rauschunterdrückungsschaltung 10. In dieser Weise werden die Tonsignale für jeden Kanal geliefert.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Rauschunterdrückungsschaltung 21 und der Trägersignalpegeldetektorschaltung 22 im einzelnen. Die Trägersignalpegeldetektorschaltung 22 ist so aufgebaut, daß sie Trägersignalströme in der normalen Richtung und der umgekehrten Richtung gleichrichtet und glättet. Der Trägersignalstrom in die normale Richtung wird insbesondere mittels eines Schaltungsteils gleichgerichtet und geglättet, der eine Diode D₃, einen Widerstand Rp und Kondensatoren C. und Cp enthält. Der Trägersignalstrom in die umgekehrte Richtung wird durch einen Schaltungsteil gleichgerichtet und geglättet, der eine Diode D₄, einen Widerstand R₄ und zwei Kondensatoren C₃ und C. enthält.

Mittels einer Emitterfolgerschaltung aus einem Transistor

Q₁ und einem Widerstand R₃ wird eine Diode D, zum Abschneiden des Rauschanteils mit normaler Richtung zwischen ihrem leitenden und ihrem nicht leitenden Zustand gesteuert. In ähnlicher Weise wird eine Diode D₂ zum Abschneiden des Rauschanteils mit umgekehrter Richtung zwischen ihrem leitenden und nicht leitenden Zustand durch eine Emitterfolgerschaltung aus einem Transistor Q₂ und einem Widerstand R₅ gesteuert. Zusätzlich geht das Eingangssignal auch über einen Reihenwiderstand R., der in der Signalleitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang liegt.

Während des Betriebes werden die Kondensatoren C₂ und C» jeweils in die normale Richtung und die entgegengesetzte Richtung durch das Trägersignal aufgeladen. Wenn in diesem Zustand ein impulsförmiges Rauschen mit normaler Richtung, dessen Amplitude über dem Ladepotential mit normaler Richtung des Kondensators (fliegt, auftritt, schaltet die Diode D. durch, so daß der Pegel dieses Rauschsignal herabgesetzt wird. Wenn in ähnlicher Weise ein impulsförmiges Rauschen mit umgekehrter Richtung, dessen Pegel größer als der des Ladepotentials in umgekehrter Richtung des Kondensators C, ist, auftritt, dann schaltet die Diode D₂ durch und wird der Pegel dieses Rauschsignals verringergt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Rauschunterdrückungsschaltung 21 und der Trägersignalpegeldetektorschaltung 22. In Fig. 4 sind mit gleichen Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in Fig. 3 bezeichnet. Diese Bauteile werden nicht nochmals beschrieben. Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß es einen einfacheren Schaltungsaufbau hat, da die Ladepotentiale der Kondensatoren C₂ und C₄ direkt als Vorspannung an den Dioden D. und D₂ liegen.

Bei einem derartigen Schaltungsaufbau ist der Absolutwert

der Leistung des impulsförmigen Rauschens mit einem Spektrum über einen sehr weiten Bereich stark vermindert. Die abrupte Phasenmodulation des Tonträgersignals, das durch das Bandpaßfilter der nächsten Stufe geht, wird daher stark vermindert. Das hat zur Folge, daß das FM-Demodulationssignal praktisch keinen Rauschanteil enthält.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die Stelle, an der die Rauschunterdrückungseinrichtung angeordnet ist, d.h. die Stufe vor den Bandpaßfiltern 5 und 6, für eine wirksame Unterdrückung des Rauschanteils sehr wichtig ist. Wenn beispielsweise die Rauschunterdrückungseinrichtung in der Stufe hinter den Bandpaßfiltern 5 und 6, d.h. in der Stufe direkt vor dem FM-Demodulator, angeordnet wäre, würde das Rauschspektrum infolge der Begrenzungsfunktion dieser Rauschunterdrückungseinrichtung sehr breit werden und würde gleichzeitig die Leistung des Rauschanteils stark erhöht werden. Es ist daher wesentlich, die Rauschunterdrückungseinrichtung in der Stufe vor den Bandpaßfiltern 5 und 6 anzuordnen.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und insbesondere eine Abwandlung der Rauschunterdrückungseinrichtung 20. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, liegt das Ausgangssignal des Verstärkers 4 über eine automatische Regelverstärkerschaltung 23 an einer Begrenzerschaltung 24. Das Ausgangssignal dieser Begrenzerschaltung 24 liegt dann an den Bandpaßfiltern 5 und 6. Durch die Regelverstärkung der automatischen Regel verstärkerschaltung 23 wird der Pegel des Trägersignals gleichmäßig gemacht, wobei weiterhin eine Schwankung in der Amplitude des Trägersignals, die nicht durch die automatische Regel verstärkerschaltung 24 korrigiert wurde, durch die Begrenzerschaltung 24 begrenzt wird. Durch diese Maßnahme wird die Amplitude des impulsförmigen Rauschens stark vermindert, um die Energie

des impulsförmigen Rauschens zu verringern.

Fig. 6 zeigt in einem Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen FM-Demodulators, bei dem mit gleichen Bezugszeichen gleiche Bauteile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß es eine Vierkanaltoninformation verarbeiten kann. Ein FrequenzmultiplexaufZeichnungssystem für Vierkanalsignale ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung 57-191110 beschrieben. Bei diesem System wird ein Hilfsträgersignal, dessen Frequenz etwas über dem Tonfrequenzband, d.h. beispielsweise bei 47,2 kHz liegt, durch Hilfskanaltonsignale frequenzmoduliert, um zur Bildung eines Multiplexsignals zuaddiert zu werden. Das in dieser Weise erzeugte FM-HiIfsträgersignal wird dann dem Haupttonsignal zuaddiert, um ein Signal für die Frequenzmodulation des Hauptträgersignals mit einer Frequenz von 8,3 MHz zu liefern. Derselbe Frequenzmultiplexvorgang erfolgt auch bei dem anderen Kanal 2.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen FM-Demodulators für eine derartige Vi erkanal toninformationswiedergabevorrichtung ausgelegt ist. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, ist die Rauschunterdrückungseinrichtung 20 in der Stufe unmittelbar vor den Bandpaßfiltern 5 und 6 angeordnet. Eine weitere Rauschunterdrückungseinrichtung 11 ist mit einem Demodulator für das Hauptsignal des Kanals 1 verbunden und eine Rauschunterdrückungseinrichtung 12 ist mit einem Demodulator für das Hauptsignal des Kanals 2 verbunden. Die Ausgangssignale der Rauschunterdrückungseinrichtungen 11 und 12 liegen dann an einem Bandpaßfilter 13 und einem Bandpaßfilter 14, um jeweils das Hi Ifsträgersignal (47,2 kHz) zu entnehmen. Die Hi Ifskanaltonsignale werden dann dadurch

wiedergegeben, daß die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 13 und 14 am FM-Demodulator 15 und 16 jeweils demoduliert werden. Diese vier Demodulationssignale liegen an einer Schaltung mit Schaltfunktion, in der eine geeignete Wahl des Demodulationssignals in Abhängigkeit von der vorbestimmten Art der Signalausgabe erfolgt.

Da auch bei diesem Ausführungsbeispiel das impulsformige Rauschen entfernt ist, besteht keine Gefahr, daß durch das impulsförmige Rauschen eine Störung erzeugt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann für die Rauschunterdrückungsschaltungen 11,12 und 20 der in Fig. 5 dargestellte Schaltungsaufbau verwandt werden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung das impulsförmige Rauschen mit einer Amplitude, die über der des Trägersignals des FM-Signals liegt, an einer Stufe vor dem Bandpaßfilter zum Aufnehmen des Trägersignals entfernt wird. Die Bandbreite des Spektrums dieses impulsförmigen Rauschens und seine Leistung werden daher verringert. In dieser Weise wird ein FM-Demodulationssigal erzeugt, das frei von einem impulsförmigen Rauschen ist.

Obwohl im Obigen die Beschreibung anhand eines Beispiels eines Bildplattenspielers erfolgte, versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Ausbildung auf alle anderen Arten von Vorrichtungen anwendbar ist, bei denen ein frequenzmoduliertes Eingangssignal einer Filterschaltung zugeführt wird und anschließend an einer Demodulationsstufe liegt.

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann ο /O Q O Q

Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

FPG01-8421

PIONEER ELECTRONIC CORPORATION

Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Eingangssignals

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Eingangssignals, das einen Trägersignalanteil mit bestimmter Frequenz enthält,
gekennzeichnet durch

eine Rauschunterdrückungseinrichtung (20,21), die ein impulsförmiges Rauschen wahrnimmt, das dem frequenzmodulierten Eingangssignal zugemischt sein kann, und das impulsförmige Rauschen aus dem frequenzmodulierten Eingangssignal entfernt, eine Filtereinrichtung (5,6), die mit der Rauschunterdrückungseinrichtung verbunden ist und Signale innerhalb eines Frequenzbandes um den Trägersignalanteil herum durchgehen läßt,und eine Demodulatoreinrichtung (7,8), die mit der Filtereinrichtung verbunden ist, um das Ausgangssignal der Filtereinrichtung einer Frequenzdemodulation zu unterwerfen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rauschunterdrückungseinrichtung eine Pegeldetektorschaltungseinrichtung (22), an der das frequenzmodulierte Eingangssignal liegt und die ein Detektorsignal erzeugt, wenn der Pegel des Eingangssignals einen durch den Trägersignalanteil erzeugten Bezugspegel überschreitet, und eine Rauschunterdrückungsschaitungseinrichtung (21) umfaßt, an der das frequenzmodulierte Eingangssignal liegt und die auf das Detektorsignal ansprechend das frequenzmodulierte Eingangssignal an einen Schaltungspunkt mit einem vorbestimmten Potentialpegel legt, wenn das Detektorsignal anliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rauschunterdrückungseinrichtung ein autmatische Regel Verstärkereinrichtung (23), an der das frequenzmodulierte Eingangssignal liegt und die ein amplitudensteuertes Ausgangssignal aus dem frequenzmodulierten Eingangssignal erzeugt, und eine Begrenzerschaltungseinrichtung (24) umfaßt, die mit der amplitudengesteuerten Verstärkereinrichtung verbunden ist, um die Amplitude des amplitudengesteuerten Ausgangssignals auf einen vorbestimmten Bezugsamplitudenwert zu begrenzen.
4. Vorrichtung zum Demodulieren eines frequenzmodulierten Tonsignals zur Verwendung bei einem Bildplattenspieler mit einem Abnehmer (1) zum Erzeugen eines Tonbildmischsignals,

gekennzeichnet durch

eine erste Filtereinrichtung (3), an der das Tonbildmisch· signal liegt und die den Bildsignalanteil des Tonbildmischsignals sperrt, eine Rauschunterdrückungseinrichtung (20), die mit der ersten Filtereinrichtung verbunden ist

und ein impulsförmiges Rauschen wahrnimmt, das dem Ausgangssignal der ersten Filtereinrichtung zugemischt sein kann,und die das impulsförmige Rauschen im Ausgangssignal der ersten Filtereinrichtung unterdrückt, eine zweite Filtereinrichtung (5,6), die mit der Rauschunterdrückungseinrichtung verbunden ist und Signale innerhalb eines Frequenzbandes um den Trägersignalanteil herum durchläßt, und eine Demodulatoreinrichtung (7,8), die mit der Filtereinrichtung verbunden ist und die Frequenzdemodulation des Ausgangssignals der zweiten Filtereinrichtung durchführt.

Vorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch

eine zweite Rauschunterdrückungseinrichtung (11,12), die mit der Demodulatoreinrichtung verbunden ist, ein impulsförmiges Rauschen wahrnimmt, das dem Ausgangssignal der Demodulatoreinrichtung zugemischt sein kann, und das impulsförmige Rauschen im Ausgangssignal der Demodulatoreinrichtung unterdrückt, eine dritte Filtereinrichtung (13,14), die mit der zweiten Rauschunterdrückungseinrichtung verbunden ist und Signale innerhalb eines Frequenzbandes um den zweiten Trägersignalanteil herum durchgehen läßt,und eine zweite Demodulatoreinrichtung (15,16), die mit der Filtereinrichtung verbunden ist und die Frequenzdemodulation des Ausgangssignals der dritten Filtereinrichtung ausführt.