DE2628472A1

DE2628472A1 - Digitale knackgeraeuschunterdrueckungsund rauschsperrensteuerschaltung

Info

Publication number: DE2628472A1
Application number: DE19762628472
Authority: DE
Inventors: Anthony Mattei
Original assignee: Aeronutronic Ford Corp
Current assignee: Maxar Space LLC
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1976-06-25
Publication date: 1976-12-30
Also published as: US3949301A; DE2628472C3; JPS5853804B2; CA1064111A; JPS524716A; DE2628472B2; GB1553273A; NL7606987A

Description

Patentanwälte D i ρ I. -1 η g. Curt Wallach Dipl.-!ng. Günther Koch DipL-Phys, Dr.Tino Haibach D!p!.-!ng. Rainer Feldkamp

D 8000 München 2 · Kauiir.gorstraßG 8 · Telefon -(O 83) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 25. Juni 1976

Unser Zeichen: 15 466 F/

Aeronutronic Ford Corporation Philadelphia, Pennsylvania, USA

Digitale Knackgeräuschuaterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine digitale Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung für einen Frequenzmodulationsempfänger, dessen Betriebsweise vorzugsweise vollständig digital ist. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Knackgeräuschunterdrükkungs- und Rauschsperrensteuerschaltung, die eine Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen verarbeitet, die unter gleichen Zeitabständen auftreten und die jeweils den momentanen Phasenwinkel eines empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signals oder eines hiervon abgeleiteten Signals darstellen.

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Bas am. häufigsten -verwendete Verfahren zur gerätemäßigen Ausführung einer Rauschsteuerung bei in Analogtechnik aufgebauten Frequenzmodulationsempfängern besteht in einer Bandpaß-Filterung des außerhalb des Übertragungsbereiches liegenden Häuschens am Ausgang des Empfänger-Diskriminators und der Abschaltung des Niederfrequenzverstärkers, wenn der Mittelwert des gleichgerichteten Rauschsignals einen vorher eingestellten Schwellwert überschreitet. Die Vorgänge der Bandpaß-Filterung, der Gleichrichtung, der Tiefpaß-Filterung und der Schwellwertentscheidung können bei digitalen Frequenzmodulationsempfängern digital durchgeführt werden. Getrennte digitale Arbeitsfunktionen als Ersatz zu entsprechenden analogen Gegenstücken werden jedoch allgemein zu einer wenig wirkungsvollen und aufwendigen gerätemäßigen Ausführung führen.

Bekannte digitale Lösungen von Rauschsperrensteuerungen oder elektrischen Geräuschsteuerungen sind in den US-Patentschriften 3 437 937, 3 678 396 und 3 633 ^/1^/I2 beschrieben.

Bei einem digitalen Frequenzmodulationsempfänger wird ein empfangenes frequenzmoduliertes Signal unter gleichen Zeitabständen abgetastet, um elektrische Binärzahl-Signale zu erzeugen, die die abgetasteten Werte des empfangenen Signals darstellen. Die elektrischen Binärzahl-Signale, die auf diese Weise erzeugt werden, werden unter Verwendung von Digitaltechniken in ihrer Frequenz nach unten umgesetzt oder umgewandelt, um eine Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen zu erzeugen, bei denen die Trägerfrequenz beseitigt ist. Diese umgesetzten elektrischen Binärzahl-Signale werden einem Arkustangens-Demodulator zugeführt, der an seinem Ausgang elektrische Binärzahl-Signale

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erzeugt, die den momentanen Phasenwinkel des empfangenen Signals oder eines hiervon abgeleiteten Signals darstellen. Die zeitliche Ableitung der den Phasenwinkel darstellenden Binärzahl-Signale erzeugt elektrische Binärzahl-Signal-Ausgangs-Abt astproben, die die momentane Frequenz des empfangenen Signals darstellen. Elektrische Störungen oder Knackgeräusche erscheinen als übermäßig große Änderungen des Phasenwinkels zwischen aufeinanderfolgenden Abtastproben, die den momentanen Phasenwinkel darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem und wirkungsvollem Aufbau eine zuverlässige Unterdrückung von Knackgeräuschen ermöglicht und ein Steuersignal für eine Rauschsperre abgibt.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere' vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Knackgeräuschunterdrückungsschaltung stellt elektrische Störgeräusche in Form von Knackgeräuschen oder dergleichen fest und beseitigt diese Signale aus einem von einem Frequenzmodulationsempfänger empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signal oder aus einem Signal, das von einem derartigen Empfangssignal abgeleitet wird. Die zeitliche Ableitung des momentanen Phasenwinkels des Signals, aus dem die elektrischen Störungen beseitigt werden sollen, wird dazu verwendet, festzustellen, ob ein derartiges Störgeräusch vorhanden ist. Wenn die zeitliche

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Ableitung oberhalb oder tint erhalt eines vorgegebenen Schwellwertpegels liegt, wird ein Knackgeräusch festgestellt, das vorhanden ist und unterdrückt werden soll. Die Phasenwinkel des Signals werden in dem Frequenzmodulationsempfänger als Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen erzeugt, die den momentanen Wert des Phasenwinkels darstellen und die unter gleichen Zeitintervallen auftreten. Für jedes elektrische Binärzahl-Signal, das den Phasenwinkel φ darstellt, wird die zeitliche Ableitung αφ/dt weitgehend durch die Berechnung der Funktion Λ φ ^ = φ. - Φ.; η angenähert, wobei (j>. ein elektrisches Phasenwinkel-Binärzahl-Signal bezeichnet, das der erfindungsgemäßen Schaltung neu zugeführt wird, während §** ein vorhergehendes und vorzugsweise unmittelbar vorhergehendes elektrisches Binärzahl-Signal darstellt, das den Phasenwinkel darstellt. Die momentane Frequenz- oder Phasenänderung Δφ. stellt eine gute Annäherung für αφ/dt dar, wenn die Abtastfrequenz, d. h. die Frequenz, mit der elektrische Phasenwinkel-Binärzahl-Signale der Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung zugeführt werden, wesentlich größer als die höchste Frequenzkomponente in dem Modulationssignal ist.

Die Abtastfrequenz am Ausgang des Arkustangens-Demodulators sollte daher höher als die höchste Frequenzkomponente des Modulationssignals sein. Um die gesamte am Eingang des Arkustangens-Demodulators vorhandene Information beizubehalten, sollte die Abtastfrequenz nicht niedriger als die Frequenzmodulationsbandbreite sein und sie liegt vorzugsweise in der Größenordnung der eineinhalbfachen Frequenzmodulationsbandbreite.

Die Knackgeräusch-Unterdrückungsschaltung weist erste

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Schaltungseinrichtungen auf, denen die elektrischen Binärzahl-Signale zugeführt werden und die ein elektrisches Differenz-Binärzahl-Signal jedesmal dann erzeugen, wenn eines der elektrischen Binärzahl-Signale den ersten Schaltungseinrichtungen zugeführt wird, so daß eine Serie von elektrischen Differenz-Binärzahl-Signalen erzeugt wird. Jedes neue elektrische Differenz-Binärzahl-Signal wird in den ersten Schaltungseinrichtungen durch arithmetische Subtraktion eines elektrischen Binärzahl-Signals von einem neuen elektrischen Binärzahl-Signal, das auf das erstgenannte elektrische Binärzahl-Signal folgt, erzeugt. Weiterhin sind zweite Schaltungseinrichtungen, die von den elektrischen Differenz-Binärzahl-Signalen gesteuert Tirerden, vorgesehen, die die elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale löschen, die einen vorgegebenen Schwellwertpegel überschreiten. Es können Rauschsperrensteuerschaltungseinrichtungen vorgesehen sein, die die Anzahl der von den zweiten Schaltungseinrichtungen während eines vorgegebenen Zeitintervalls gelöschten elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale zählen und die ein elektrisches Rauschsperrensteuersignal erzeugen, das zur Abschaltung des Ausgangs des frequenzmodulationsempfängers geeignet ist, wenn die Anzahl der gelöschten elektrischen Binärzahl-Signale einen vorgegebenen Pegel überschreitet.

Die Knackgeräuschunterdrückungsschaltung differenziert und demoduliert damit die den Phasenwinkel darstellenden elektrischen Binärzahl-Signale und beseitigt oder löscht die differenzierten elektrischen Binärzahl-Signale, die elektrische Störungen oder Knackgeräusche darstellen. Weiterhin wird, wenn eine vorgegebene Anzahl von Knackgeräuschen während eines vorgegebenen Zeitintervalls auftritt, von der Rauschsperrensteuerschaltung ein Rauschsperrensteuer-

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signal erzeugt,, das den Ausgang des Frequenzmodulationsempfängers sperrt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Teils eines digitalen Frequenzmodulationsempfängers,

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der digitalen Knackgeräuschunter drückung s~ und Rauschsperrensteuerschaltung für einen Frequenzmodulationsempfanger,

Fig. 3 ein ausführliches elektrisches Schaltbild eines Teiles der Schaltung, die in Blockschaltbildform in Fig. 2 dargestellt ist,

Fig. 4 ein ausführliches elektrisches Schaltbild eines weiteren Teiles der Schaltung, die in Blockschaltbildform in Fig. 2 dargestellt ist.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern oder Symbole gleiche Teile in den einzelnen Figuren bezeichnen, ist in Fig. 1 ein schematisches elektrisches Blockschaltbild eines Teiles eines digitalen Frequenzmodulationsempfängers dargestellt. Die allgemein- mit 10 bezeichnete Schaltung schließt eine Frequenzumsetzerschaltung 12 mit einem Eingang ein, dem elektrische Binärzahl-Signale in

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Form von Abtastproben zugeführt werden, die mit einer Frequenz von beispielsweise 230,4 kHz auftreten. Diese Binärzahl-Eingangsabtastproben werden in dem digitalen Frequenzmodulationsempfänger mit Hilfe (nicht gezeigter) Schaltungen erzeugt, die die empfangene frequenzmodulierte Schwingungsform mit der angegebenen Abtastfrequenz abtasten und die dann mit Hilfe eines Analog/Digital-Konverters die abgetasteten Analog-Amplituden in das Format elektrischer Binärzahl-Signale umwandeln.

Die Umsetzerschaltung 12 multipliziert in einer Weise, die der Funktion des Mischens in einem Analogempfänger entspricht, die Eingangsabtastproben mit Sinus- und Cosinusfunktionen, um zwei Ausgangssignale zu erzeugen, die jeweils den Tiefpaß-Filtern 14 bzw. 16 zugeführt werden. In der dargestellten Schaltung wird angenommen, daß die Trägerfrequenz des empfangenen Frequenzmodulationssignals 57₅6 kHz beträgt und daß die Umsetzerschaltung das Frequenzspektrum der Eingangsabtastproben von einem Frequenzband, das um die 57»6 kHz-Trägerfrequenz zentriert ist, auf ein Frequenzband umsetzt oder nach unten hin umwandelt, das um 0 Hz zentriert ist. Der Eingang an das Tiefpaß-Filter 14- ist eine Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen, die den Realteil (Re) des frequenzumgesetzten Signals darstellt, während der dem Tiefpaß-Filter 16 zugeführte Eingang den Imaginärteil (Im) des umgesetzten Signals darstellt.

Das empfangene frequenzmodulierte Signal kann eine Bandbreite von beispielsweise 33 ·>6 kHz aufweisen, wobei die maximale Frequenzabweichung des übertragenen Signals 8 kHz ist und wobei ein Modulationssignal von 3 ^Hz verwendet wird. Daher werden bei dem Digitalempfänger nach der

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Umsetzung auf das Basisband in der Schaltung 12 die Realteile und Imaginärteile den Tiefpaß-Filtern 14 bzw.16 zugeführt, die einen _+ 18 kHz-Durchlaßbereich aufweisen, um Frequenzen außerhalb dieser Bandbreite zu beseitigen. Die Filter 14 und 16 sind vorzugsweise digitale Faltungsfilter und schließen Schaltungen zur Verringerung der Eingangsabtastfrequenz auf eine Frequenz von 57*6 &H^Z ein. Die resultierenden Realteile Re. werden am Ausgang 18 des Tiefpaß-Filters 14 geliefert und dem Arkustangens-Demodulator 22 zugeführt, während die resultierenden Imaginärteile Im. an der Ausgangsleitung 20 des Filters 16 erzeugt und ebenfalls dem Arkustangens-Demodulator zugeführt werden. Der Index "i" bezieht sich an dieser Stelle und in der folgenden Beschreibung sowie in den Zeichnungen auf das neueste oder zuletzt erzeugte elektrische Binärzahl-Signal, das an dem angegebenen Schaltungspunkt auftritt.

Der Arkustangens-Demodulator 22 weist vorzugsweise den Schaltungsaufbau auf, wie er in der US-Patentschrift ... (US-Patentanmeldung A 591/224 (G-) vom 27. Juni 1975) "beschrieben ist. Der Arkustangens-Demodulator 22 kann jedoch auch irgendeine andere geeignete Anordnung zur Erzeugung elektrischer Binärzahl-Signale φ. am Ausgang 24 sein, die den Arkustangens von (Im./Re.) darstellt.

Die am Ausgang 24 des Arkustangens-Demodulators 22 auftretenden elektrischen Binärzahl-Signale φ· stellen den momentanen Phasenwinkel des empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signals oder eines hiervon abgeleitetenSignals dar und sie treten unter gleichen ZeitIntervallen auf, die durch die Abtastfrequenz bestimmt sind, wie beispielsweise 57»6 kHz, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Diese elektrischen Binärzahl-Signale φ^ werden einer

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Differenzierschaltung 26 zugeführt, die elektrische Binärzahl-Signale ^Λ φ erzeugt, die die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit der Phasenwinkelsignale darstellen. Die elektrischen Binärzahl-Signale Λ φ können einem Tiefpaß-Filter 28 zugeführt werden, das einen Durchlaßbereich von beispielsweise 3 kHz aufweist, und die gegebenenfalls in der Frequenz ihres Auftretens verringerten resultierenden Abtastproben erscheinen am Ausgang 30 des Tiefpaß-Filters. Diese Abtastproben können einem Digital/Analog-Konverter zur Umwandlung der digitalen Abtastproben in ein Analogformat zugeführt werden. Das Analogsignal ist dann das Frequenzmodulationsempfänger-Ausgangssignal, das einem Lautsprecher oder einer anderen Ausgangseinrichtung zugeführt werden kann.

In Fig. 2 ist ein schematisch.es elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der digitalen Khackgeräuschunterdrückungs- und Eauschsperrensteuerschaltung für einen Frequenzmodulationsempfänger dargestellt. Die Schaltung nach Fig. 2 schließt einen Arkustangens-Demodulator 36 ein, der der Arkustangens-Demodulator 22 eines digitalen Frequenzmodulationsempfängers sein kann und dessen Eingängen 32 und 34 die Realteile und Imaginärteile Ee. bzw. Im. eines empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signals oder eines hiervon abgeleiteten Signals zugeführt werden. Der Ausgang 38 des Demodulators 36 besteht aus einer Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen φ., die den momentanen Phasenwinkel darstellen, der dem Arkustangens von Im^/Re^ entspricht. Das elektrische Binärzahl-Signal φ. wird an einer Leitung 42 einer Verzögerungsschaltung 44 zugeführt, die eine Ausgangsleitung 46 darstellt, die einen zweiten Eingang an eine Addier-/Subtrahierschaltung 48 liefert. Das elektrische Binärzahl-Signal <J>j__^, das an der Leitung

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46 auftritt, wird um das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgend auftretenden Abtastproben φ. an der Leitung 38 verzögert. Dies heißt mit anderen Worten, daß die Abtastprobe <|>j__^ an der Leitung 46 das elektrische Phasenwinkel-Binärzahl-Signal ist, das unmittelbar vor dem. elektrischen Phasenwinkel-Binärzahl-Signal auftrat, das an den Leitungen 38 und 40 erscheint.

Die Addier-ZSubtrahierschaltung 48 erzeugt an einer Ausgangsleitung 50 ein elektrisches Differenz-Binärzahl-Signal Δ φ. = φ. - φ-4 ι» Vorzugsweise weisen die elektrischen Binärzahl-Signale φ^, Φ^_^ und Δ φ^ ein binäres Zweierkomplement-Format auf und die Addier-ZSubtrahierschaltung 48 führt eine Modulo +_ 2 -Subtraktion aus, wobei η die Anzahl der Bits der elektrischen Signale (L , <j>j_i Δφ^ darstellt. In der ausführlichen folgenden Beschreibung der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Schaltung ist η gleich 6 und φ^, <j>j__^ und f\ <^ können positive Werte in Zweierkomplement-Form von 000 000 bis 011 111 (0 bis +31) und negative Werte von 111 111 bis 100 000 (-1 bis -32) aufweisen.

Das Signal Λ <$· an der Leitung 50 wird über eine Leitung 52 einem Zwischenspeicherregister 54 mit einem Ausgang 56 zugeführt, an dem ein Signal Λ Φ. auftritt. Ein Schalter

58, der vorzugsweise ein Festkörperschalter der nachfolgend beschriebenen Art ist, weist eine Ausgangsleitung 60 auf, die mit ihm verbunden ist und die zwei Schaltstellungen aufweist, in denen die Ausgangsleitung 60 entweder über den Arm 58 oder ein äquivalentes Schaltglied mit der Leitung 56 oder mit der Leitung 50 verbunden ist. Wenn die Leitung 60 mit der Leitung 50 verbunden ist, so ist der Ausgang der Schaltung gleich /1 φ^, und wenn die Leitung 60

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mit der Leitung 56 verbunden ist, so ist der Schaltungsausgang gleich A φ ^.

Wenn für einen vorgegebenen Satz von Quadratur-Eingangskomponenten Re^ und Im^ die Berechnung des Wertes Δ. φ^ zeigt, daß sich eine Größe oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes ergibt, so wird festgestellt, daß ein Knackgeräusch aufgetreten ist und Api wird nicht als Schaltungsausgang verwendet, sondern vielmehr ein vorher berechnetes elektrisches Differenz-Binär zahl-Signal Λ φ., das dadurch verwendet wird, daß die Ausgangsleitung 60 mit der Leitung 56 verbunden wird. Wenn andererseits die Αφ.-Größe gleich oder unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes liegt, so wird der neue Wert Λ φ ^ in das Zwischenspeicherregister 54 eingeführt und die Ausgangsleitung 60 wird mit der Leitung 50 verbunden, an der /\ φ^ auftritt. Die Verbindung der Leitung 60 mit der Leitung 56 bei Peststellung des Auftretens eines Knackgeräusches führt dazu, daß der dem Knackgeräusch entsprechende Z^^-Wert, der an der Leitung 50 erscheint, beseitigt oder gelöscht wird.

Das an der Leitung 50 auftretende elektrische Binärzahl-Signal Δφ. wird über eine Leitung 62 einer Schwellwertdetektor- und Rauschsperren-Steuerlogikschaltung 64 zugeführt, die einen Steuerleitungsausgang 66 und einen Rauschsperren-Steuerleitungsausgang 68 aufweist. Der Schwellwertdetektorteil der Schaltung 64 bestimmt, ob A φ ^ eine Größe oberhalb des oben erwähnten vorgegebenen Schwellwertpegels aufweist oder nicht. Wenn AQ^ oberhalb dieses vorgegebenen Schwellwertpegels liegt, erscheint ein Signal an der Steuerleitung 66, um den Schalter 58 in. in Fig. 2 gezeigte Stellung zu bringen und um das Zwischenspeicherregister 5^ zu setzen, so daß verhindert

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wird, daß dieses den . '. ο--Wert annimmt oder zur Speicherung aufnimmt, der oberhalb des vorgegebenen Schwellwertpegels liegt. Daher enthält das Zwischenspeicherregister 54- immer ein elektrisches Binärzahl-Signal, das eine Größe unterhalb des vorgegebenen Schwellwertpegels aufweist.

Der Rauschsperren-Steuerlogikschaltungsteil der Schaltung 64- schließt Schaltungseinrichtungen zur Zählung der Anzahl der elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale ^ §^ mit einer Größe oberhalb des vorgegebenen Schwellwertpegels, die während eines vorgegebenen Zeitintervalls auftreten, ein. Wenn die Zählung während des vorgegebenen Zeitintervalls eine vorgegebene Zahl überschreitet, so wird die Rauschsperrensteuerleitung 68 mit einem Signal gesetzt, das in einem Frequenzmodulationsempfänger verwendet werden kann, um diesen an der Erzeugung eines Tonfrequenz- oder anderen Ausgangssignals zu hindern. Diese Rauschsperrenwirkung des Frequenzmodulationsempfängerausganges kann in einem digitalen IFrequenzmodulationsempfanger in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die binären Datenbit-Eingänge an einem Digital/Analog-Konverter im Empfängerausgangskreis auf O-Pegel gesetzt werden. Selbstverständlich kann das Rauschsperren-Steuersignal an der Leitung auf andere Weise verwendet werden, um eine Rauschsperrung des Frequenzmodulationsempfänger-Ausganges durchzuführen. Die Rauschsperren-Steuerlogikschaltung schließt Einrichtungen zur Aufhebung der Rauschsperrung des Empfänger-Ausganges ein, wenn die Anzahl der Knackgeräusche während eines bestimmten vorgegebenen Zeitintervalls auf einen annehmbaren Wert absinkt.

In Fig. 3 ist ein ausführlicheres elektrisches Schaltbild der in Fig. 2 zwischen den Leitungen J8 und 60 gezeigten

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Schaltung dargestellt. In Fig. 3 sind die elektrischen Binärzahl-Signale φ·, Φ - ^i, /\ (L und /j(ji. jeweils aus 6 Bit

bestehend dargestellt, wobei diese sechs Bit ein höchstbewertetes Bit mit dem Wert 2? und ein niedrigstbewertetes Bit mit dem Wert 2 aufweisen. Die sechs Bit eines Signals φ^ werden in einem (^-Register 39 in dem Arkustangens-Demodulator 36 gespeichert. Dieses Register 39 ist als D-Flipflop-Schaltung mit Dateneingängen 1D bis 6D und Ausgängen 1Q bis 6Q dargestellt, wobei die letzteren mit den Leitungen 38 verbunden sind.

Die Ausgangsleitungen 38 bilden den Eingang an die Verzögerungsschaltung 44, die als D-Flipflop-Schaltung gezeigt ist und die als Oj^-Regist er wirkt. Die Leitungen 42 verbinden den Ausgang der Flipflopschaltung 39 niit dem Eingang der Flipflopschaltung 44. Die Flipflopschaltungen 39 und 44 werden durch Taktimpuls-Signale CP1 gesteuert, die gleichzeitig den jeweiligen Triggereingängen T zugeführt werden. Bei Auftreten eines Cö?1 -Taktimpulses wird das Signal an den Ausgangsleitungen 38 der Flipflopschaltung 39 zu den Ausgangsleitungen 46 der Flipflopschaltung 44 übertragen und bewirkt das Signal «P-; -| an den Ausgangsleitungen 46 der Flipflopschaltung 44. Das Eingangssignal der Flipflopschaltung 39 wird zu den Ausgangsleitungen 38 übertragen und bildet das Signal φ.. Das elektrische Binärzahl-Signal an den Leitungen 38 wird über Leitungen 40 den Α-Eingängen der arithmetischen Logikeinheiten 48a und 48b zugeführt, die zusammen die Addier-ZSubtrahierschaltung 48 nach Fig. 2 bilden. In ähnlicher Weise liefern die Ausgangsleitungen 46 der Flipflopschaltung 44 die φ· ^ — Bits an die B-Eingänge der arithmetischen Logikeinheiten 48a und 48b. Die vier niedrigstbewerteten Bits jedes der Signale φ. und φ. ^ werden der arithmetischen Logikeinheit

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48a zugeführt, während die beiden höchstbewerteten Bits jedes dieser Signale der arithmetischen Logikeinheit 48b zugeführt werden. Die Signale <j>. und <h_/j weisen ein binäres Zweierkomplement-Format auf und die arithmetischen Logikeinheiten 48a und 48b führen die Operation j. φ ^ = <i>. - §** durch. Das Ergebnis dieser Operation erscheint an den F-Ausgängen der arithmetischen Logikeinheiten 48a und 48b, die mit den Ausgangsleitungen 50 verbunden sind.

Die vier niedrigstbewerteten Bits des an den Ausgangsleitungen 50 erscheinenden cj>.-Signals werden den 1A-, 2A-, 3A- und 4A-Eingängen eines Datenwählers 58a zugeführt, während die höchstbewerteten Bits an den Leitungen 50 den 1A- und 2A-Eingängen eines Datenwählers 58b zugeführt werden. Das φ.-Signal an den Leitungen 50 wird über Leitungen 52 den Dateneingängen eines Zwischenspeicherregisters 54 in Form einer D-Flipflopschaltung zugeführt. Die vier niedrigstbewerteten Bits der Q-Ausgänge der Flipflopschaltung 54 werden den Eingängen 1B , 2B , 3B und 4B des Datenwählers 58a zugeführt, während die beiden höchstbewerteten Bits der Q-Ausgänge der Flipflopschaltung 54 den Eingängen 1B und 2B des Datenwählers 58b zugeführt werden.

Die Datenwähler 58a und 58b führen die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Schalters 58 aus. Die Datenwähler werden durch ein "Vähl"-Logiksignal gesteuert, das den Wähleingängen der Datenwähler zugeführt wird. Der Pegel dieses "Wähl"-Logiksignals bestimmt, ob die Ausgangsleitungen 60 mit den Δφ^-Eingangsleitungen 50 oder mit den

Δ φ .-Eingangsleitungen 56 vom Ausgang der Flipflopschaltj

tung 54 verbunden werden. Die Flipflopschaltung 54 wird durch Taktimpulse CP2 gesteuert, die ihrem Triggereingang T zugeführt werden. Die Taktimpulse CP2 werden der

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Flipflopschaltung 54- nur dann zugeführt, wenn das Signal am Steuerleitungsausgang 66 der Rauschsperrensteuer- und Logikschaltung anzeigt, daß A φ ■ kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellwertpegel ist, der weiter oben beschrieben wurde. Wenn das /^^-Signal an den Leitungen oberhalb dieses vorgegebenen Schwellwertes liegt, wird das Δ φ.-Signal an den Ausgangsleitungen 56 der Flipflopschal-

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tung 54- als elektrisches Binärzahl-Signal festgehalten, das dem letzten A φ-Signal entspricht, das eine Größe unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes aufwies. Wenn das Afyi-Signal oberhalb des vorgegebenen Schwellwertpegels liegt, wählen die Datenwähler 58s. und 58b weiterhin die Leitungen 56 aus, so daß Δ φ^ an den Ausgangsleitungen erscheint. Wenn andererseits Δ §* kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellwertpegel ist, so sind die Leitungen 50 mit den Leitungen 60 verbunden und an diesen Leitungen 60 erscheint das Signal A φ ^. Die Signale an den Leitungen 60 bilden den Ausgang der digitalen Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung und können einer Digital/Analog-Konverterschaltung oder anderen geeigneten Schaltungen in dem Frequenzmodulationsempfänger zugeführt werden.

In Fig. 4- ist ein ausführliches elektrisches Schaltbild einer bevorzugten Schwellwertdetektor- und Rauschsperrensteuerlogikschaltung 64· dargestellt, die in Blockschaltbildform in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Schaltung 64 schließt einen Schwellwertdetektorteil der Schaltung ein, der durch ein Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied 70 und ein NAND-Verknüpfungsglied 72 gebildet ist. Die Eingänge 62a und 62b an das Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied 70 sind die beiden höchstbewerteten Bits

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des 4 4j_-Signals, die an der Leitung 62 in Fig. 2 oder an den Leitungen 62a und 62b in Fig. 3 erscheinen. Bei dieser Beschaltung des Exklusiv-ODER-Gliedes 70 weistdessen Ausgang einen logischen 1-Pegel auf, wenn die beiden höchstbewerteten Bits des Δ φ.-Signals unterschiedlich sind. Wenn sich das Signal A Φ^ in Zweier-Komplementformat be-

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findet und durch eine Modulo _+ 2 ~ -Subtraktion gewonnen ist und wenn Δφ· ein elektrisches Binärzahl-Signal mit der gleichen Anzahl von Bits wie der Minuend cj>- und der Subtrahend ^±_^ aufweist, so sind die höchstbewerteten Bits von Δ cj>j über einen Bereich von Werten von 4(^ gleich und unterschiedlich für Werte von Λφ^ außerhalb dieses Bereiches. Wenn beispielsweise Δψ· im Zweier-Komplement-Format vorliegt und sechs Bits aufweist, so sind die beiden höchstbewerteten Bits von Λφ^ für Werte von -16 (binäres Zweier-Komplement 110 000) bis +15 (binäres Zweier-Komplement 001 111) gleich. Für Werte von Δ<$· von +16 (binäres Zweier-Komplement 010 000) bis +31 (binäres Zweier-Komplement 011 111) und für /\φ_Ί· von -17 (binäres Zweier-Komplement 101 111) bis -32 (binäres Zweier-Komplement 100 000) sind die beiden höchstbewerteten Bits •/on Δφ^ unterschiedlich. Entsprechend ist der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 70 ein logischer 1-Pegel, wenn das elektrische Binärzahl-Signal Δφ^ eine Größe oberhalb eines vorgegebenen Bchwellwertpegels aufweist (bei sechs Bitsydie Höhe des Schwellwertpegels bei 15 bzw. 16 in Abhängigkeit davon, ob Δ φ.^ in Zweier-Komplement-Format positiv oder negativ ist).

Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Giiedes 70 bildet einen Eingang für das NAND-Glied 72, dessen anderer Eingang von einer Leitung 74- geliefert wird, der ein logisches 1-Abtastsignal zu den Zeiten zugeführt wird, wenn es erwünscht

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ist, zu bestimmen, ob /\^ eine Größe aufweist, die den vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet. Das von dem Exklusiv-ODER-Glied 70 gesteuerte NAND-Glied 72 invertiert den Abtastimpuls an seiner Ausgangsleitung 76, wenn der vorgegebene Schwellwertpegel überschritten ist und der Abtastimpuls an der Leitung 74- erscheint. Der Steuerleitungsausgang 66 von der Schaltung 64 ist mit der Leitung 76 verbunden und kann entweder direkt oder in Verbindung mit logischen Verknüpfungsgliedern zur Steuerung des Zwischenspeicherregisters 54 und des Wählschalters 58 (Datenwähler '58a und 58b) verwendet werden.

Es können andere Logikschaltungen als das Exklusiv-ODER-Glied verwendet werden, um irgendeinen vorgegebenen Schwellwertpegel festzusetzen, der für die Bestimmung dafür erwünscht sein kann, daß ein Knackgeräusch aufgetreten ist.

Der Rauschsperren-Steuerteil der Schaltung 64 nach Fig. 4 wird zur Zählung der Anzahl der Knackgeräusche verwendet, die während festgelegter Zeitintervalle mit vorgegebener Dauer auftreten. Jedes Knackgeräusch wird jedoch selbstverständlich durch das Auftreten eines logischen 1-Pegels am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 70 bestimmt.

Die Länge des vorgegebenen ZeitIntervalls, während dessen die Knackgeräusche gezählt werden, wird durch einen Binärzähler 158 bestimmt. Der Binärzähler I58 besteht aus im Handel erhältlichen Binärzählern 160, 162 und 164. Der Binärzähler 160 weist einen Takteingang C3 auf, dem Taktimpulse mit fester Frequenz, beispielsweise mit 7,2 kHz, zugeführt werden. Die in der dargestellten Weise verbundene Schaltung ergibt eine Teilung dieser Taktfrequenz durch

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"1024, um ein Rechtecksignal an der Ausgangsleitung 1J0 von dem Binärzähler I58 zu erzeugen, das ein Tastverhältnis von 50 % und eine Periode von 0,1422 Sekunden aufweist. Aufgrund des Tastverhältnisses von 50 % weist dieses Signal an der Ausgangsleitung I30 einen niedrigen Logikpegel für vorgegebene Zeitintervalle von 0,0711 Sekunden und einen hohen Logikpegel mit entsprechender Dauer auf. Während des Teils des an der Ausgangsleitung I30 erscheinenden Signals mit niedrigem Pegel wird die Anzahl der Knackgeräusche gezählt.

Die Aufgabe eines Binärzählers 79 besteht darin, die Anzahl der Knackgeräusche während jedes ZeitIntervalls zu zählen, während dessen das Signal an der Leitung I30 einen niedrigen Logikpegel aufweist. Der Binärzähler 79 schließt eine D-Flipflopschaltung 80 ein, deren Takteingang über eine Leitung 78 mit der Leitung 76 verbunden ist, an der die Knackgeräusch-Signale auftreten. Der Binärzähler 79 schließt weiterhin im Handel erhältliche Binärzähler 82 und 84 ein und er umfaßt weiterhin die Schaltungen, die in dem oberen rechten Teil der Fig. 4 gezeigt sind, und zwar unter Einschluß eines Schalters 94, dem Schalter 94 zugeordneten Widerständen, Invertern 104, 106, 108 und 110, NAND-Gliedern 112, 114, 116 und 118 und eines Verknüpfungsgliedes 120, dessen vier Eingänge mit den Ausgängen der NAND-Glieder verbunden sind.

Der Schalter 94 weist vier Schaltkontakte 96, 98, 100 und 102 auf, von denen jeweils einer über den beweglichen Schaltarm des Schalters mit Erde verbunden werden kann. Vorzugsweise ist der Schalter 94 an einem äußeren Bedienungsfeld des Frequenzmodulationsempfängers befestigt und ermöglicht die Auswahl des Pegels, bei dem die Rauschsperre

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einsetzt, das heißt der Schalter ermöglicht eine direkte Auswahl der Anzahl von Knackgeräuschen, die während eines vorgegebenen ZeitIntervalls erforderlich sind, damit sich ein gesperrter Frequenzmodulations-Empfängerausgang ergibt. Die B2-, 02- und D2-Ausgänge des Binärzählers 84 sind mit den Eingangsanschlussen der NAND-Glieder 112, 114, 116 und 118 in der in der Zeichnung durch die Bezifferung angegebenen Weise verbunden. Mit diesen Verbindungen und einer Taktfrequenz C3 von 7»2 kHz und den dargestellten Verbindungen des Binärzählers I58 ergibt ein Verbinden des Schaltarmes 94 mit den Schaltkontakten 96, 98, 100 bzw. 102 eine Zählung des Binärzählers 79 von 192, 256, 32O bzw. 384 während jedes 0,0711 Sekunden-Zeitintervalls, während dessen das Signal an der Leitung I30 einen niedrigen Logikpegel aufweist. Wenn der Schalter 94 daher in die in Fig. 4 gezeigte Stellung gebracht ist, müssen 256 Knackgeräusche oder Signale mit einem Logikpegel von 1 am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 70 während eines Intervalls auftreten, während', dessen das Signal an der Leitung 130 einen niedrigen Pegel aufweist, damit ein Rauschsperrensignal S mit einem logischen 1-Pegel am Ausgang des Verknüpfungsgliedes 120 auftritt.

Die übrige in Pig. 4 gezeigte Schaltung schließt eine Rauschsperren-lFlipflopschaltung mit Verknüpfungsgliedern 146, 148 und I50, eine zweite aus Verknüpfungsgliedern 126, 132, 138 und 140 bestehende llipflopschaltung und eine Rücksetz-Flipflopschaltung ein, die einen Inverter I52 und Verknüpfungsglieder 90, 92, 154 und I56 umfaßt. Ein Inverter 122 invertiert das Rauschsperrensignal S,um ein logisches O-Pegel-Signal an der Ausgangsleitung 124 zu erzeugen, wenn eine Anzahl von Knackgeräuschen festgestellt wird, die anzeigt, daß es wünschenswert ist, eine

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Rauschsperrenwirkung auf den Frequenzmodulationsempfänger-Ausgang auszuüben. Wie es weiter oben erwähnt wurde, kann die Rauschsperren-Steuerausgangsleitung 68, die mit dem Ausgang der Rauschsperren-Iflipflopschaltung verbunden ist, zur Sperrung des Frequenzmodulations-Empfängerausganges in irgendeiner geeigneten Weise verwendet werden. Ein Signal mit logischem 1-Pegel erscheint an der Rauschsperren-Steuerleitung 68, wenn ein Rauschsperrenzustand gegeben ist. Dieser Zustand ergibt sich aus dem Auftreten eines Signals mit logischem O-Pegel an der Leitung 12A-.

Die Leitung 124- von dem Inverter 122 ist mit einem Eingang des Verknüpfungsgliedes 154- in der Rücksetz-Flipflopschaltung verbunden. Der andere Eingang dieses Verknüpfungsgliedes ist das komplementäre Signal des an der Leitung 130 erscheinenden Signals, die die Ausgangsleitung des Binärzählers I58 ist. Daher werden die Binärzähler 158 und 79 rückgesetzt, wenn ein Rauschsperrensignal S auftritt oder wenn eine positiv verlaufende Flanke des Signals an der Leitung I30 auftritt, um das Ende eines Zeitintervalls anzuzeigen. Die Binärzähler 82, 84-, 160, 162 und 164· werden durch ein Signal mit logischem 1-Pegel an den Leitungen 88 und 134- rückgesetzt, während die D-Flipflopschaltung 80 durch ein Signal mit einem logischen 0-Pegel an der Leitung 86 rückgesetzt wird. Der genaue Zeitpunkt, zu dem dieses Rücksetzen erfolgt, wird durch ein Signal gesteuert, das der Eingangsleitung 157 des Verknüpfungsgliedes 156 zugeführt wird.

Wenn das einen logischen 1-Pegel aufweisende Signal an der Leitung I30 auftritt, wird das Signal an der Leitung 124-von der zweiten Flipflopschaltung abgetastet, die die Verknüpf ungsglieder 126, 136, 138 und 140 einschließt, um zu

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bestimmen, ob ein Rauschsperrenzustand vorhanden ist. Die Eingangsleitung 128 des Verknüpfungsgliedes 126 ermöglicht die Auswahl der Abtastprobenzeit. Wenn ein Rauschsperrenzustand nicht existiert, so wird die zweite Flipflopschaltung mit einem logischen 1-Pege^L an ihrer Leitung 142 gesetzt. Während des nächsten Zeitintervalls, während dessen die Leitung 130 einen logischen 1-Pegel aufweist, wird das Signal an der Leitung 124 erneut abgetastet, um zu bestimmen, ob ein Rauschsperrenzustand vorhanden ist, und wenn dies nicht der lall ist, wird die zweite Flipflopschaltung rückgesetzt, so daß ein Signal mit logischem O-Pegel an der Ausgangsleitung 142 auftritt. Daher sind nach dem Auftreten eines Rauschsperrenzustandes zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle erforderlich, bevor die Leitung 142 auf einen logischen 0-Zustand gebracht wird, was es der Rauschsperren-llipflopschaltung ermöglicht, einen logischen O-Pegel an der Rauschsperrensteuerleitung 68 zu erzeugen, um die Rauschsperrung des Frequenzmodulationsempfängers aufzuheben. Die Signale an den Verknüpfungsglied-Eingangsleitungen 128, 144, 94 und 157 werden dazu verwendet, unerwünschte ''Wettrennen" der Logiksignale in der Steuerschaltung zu verhindern.

Patentansprüche

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Claims

Pat ent aasprüciie

1. Digitale Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrenst euer schaltung für einen Frequenzmodulationsempfänger mit Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung einer Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen, die unter gleichen Zeitabständen auftreten und die jeweils den momentanen Phasenwinkel eines empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signals oder eines hiervon abgeleiteten Signals darstellen, wobei die Knackgeräuschunterdrückungsschaltung zur Entfernung der ^elektrischen Binärzahl-Signale dient, von denen festgestellt wurde, daß sie elektrische Störungen darstellen, gekennzeichnet durch erste Schaltungseinrichtungen (26, 44, 48), denen die elektrischen Binärzahl-Signale φ ^ zugeführt werden und die ein elektrisches Änderungsgeschwindigkeits-Binärzahl-Signal /^ <j)· erzeugen, das proportional zur zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der elektrischen Binärzahl-Signale ist, und zweite Schaltungseinrichtungen (54, 64), die durch die die Änderungsgeschwindigkeit darstellenden elektrischen Binärzahl-Signale Δ <j>j_ gesteuert werden und die die elektrischen Änderungsgeschwindigkeit-Binärzahl-Signale entfernen oder unterdrücken, deren Größe einen vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rauschsperren-Steuerschaltungseinrichtungen (64) zur Zählung der Anzahl der elektrischen Änderungsgeschwindigkeit s-Binärzahl -Signale, die von den zweiten Schaltungseinrichtungen während eines vorgegebenen Zeitintervalls entfernt oder unterdrückt werden, und zur

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Erzeugung eines elektrischen Rauschsperren-Steuersignals, wenn die Anzahl der entfernten oder unterdrückten elektrischen iLnderungsgeschwindigkeits-Binärzahl-Signale einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Digitale Knackgeräuschunterdrückungs- und Rauschsperrensteuerschaltung für einen Frequenzmodulationsempfänger mit Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung einer Reihe von elektrischen Binärzahl-Signalen, die unter gleichen Zeitabständen auftreten und die jeweils den momentanen Phasenwinkel eines empfangenen frequenzmodulierten elektrischen Signals oder eines hiervon abgeleiteten Signals darstellen, wobei die Knackgeräusch-Unterdrückungsschaltung die elektrischen Binärzahl-Signale unterdrückt, von denen festgestellt wurde, daß sie elektrische Störungen darstellen, gekennzeichnet durch erste Sehaltungseinrichtungen (44, 4-8), denen die elektrischen Binärzahl-Signale φ. zugeführt werden, um ein?elektrisches Differenz-Binärzahl-Signal Λ$α jedesmal dann zu erzeugen, wenn eines der elektrischen Binärzahl-Signale den ersten Sehaltungseinrichtungen (44, 48) zugeführt wird, so daß eine Reihe von elektrischen Differenz-Binärzahl-Signalen erzeugt wird, wobei jedes neue elektrische Differenz-Binärzahl-Signal in den ersten Schaltungseinrichtungen (44, 48) durch arithmetische Subtraktion eines der elektrischen Binärzahl-Signale von einem neuen darauffolgenden elektrischen Binärzahl-Signal erzeugt wird, und zweite Schaltungseinrichtungen (54, 58» 64, 66), die von den elektrischen Differenz-Binärzahl-Signalen gesteuert werden, um die elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale zu löschen, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten.

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4-, Steuerschaltung nach. Anspruch 3* gekennzeichnet durch Rauschsperren-Steuerschaltungseinrichtungen (64·, 68) zur Zählung der Anzahl der elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale, die von den zweiten Schaltungseinrichtungen (54-, 58» 64-, 66) während eines vorgegebenen Zextintervalls gelöscht werden, und zur Erzeugung eines elektrischen Rauschsperren-Steuersignals, wenn die Anzahl der gelöschten elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale einen vorgegebenen Pegel überschreitet.

5· Steuerschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schaltungseinrichtungen Einrichtungen (54-) zur Speicherung der elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale einschließen, die kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellwertpegel sind.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schaltungseinrichtungen einen Ausgangsanschluß (60) einschließen, der mit den Speichereinrichtungen (54·) gekoppelt ist, wenn die elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale den vorgegebenen Schwellwertpegel überschreiten.

7· Steuerschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Rauschsperren-Steuerschaltungseinrichtungen (64-, 68) zur Zählung der Anzahl der elektrischen Differenz-Binärzahl -Signale , die von den zweiten Schaltungseinrichtungen (54-, 58, 64-, 66) während eines vorgegebenen Zeitintervalls gelöscht werden, und zur Erzeugung eines elektrischen Rauschsperrensteuersignals, wenn die Anzahl der gelöschten elektrischen Binärzahl-Signale einen vorgegebenen Wert überschreitet.

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8. Steuerschaltung nach. Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauschsperren-Steuerschaltungseinrichtungen '(64-, 68) erste Binär Zählereinrichtungen (158) zur Erzeugung von Impulsen mit vorgegebener Dauer entsprechend dem vorgegebenen Zeitintervall und zweite Binärzählereinrichtungen (79) einschließen, die von den elektrischen Differenz-Binärzahl-Signalen gesteuert werden und die Anzahl der elektrischen Differenz-Binärzahl -Signale zählen, die von den zweiten Schaltungseinrichtungen gelöscht werden.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verbinden des Ausgangsanschlusses (60) der zweiten Schaltungseinrichtungen mit den Speichereinrichtungen (54) Verknüpfungsschaltungseinrichtungen (70, 72) zur Untersuchung einer Anzahl von Bits jedes elektrischen Differenz-Binärzahl-Signals, das von den ersten Schaltungseinrichtungen erzeugt wird, und Datenwähleinrichtungen (58a, 58b) einschließen, die von den Verknüpfungsschaltungseinrichtungen gesteuert sind und den Ausgangsanschluß der zweiten Schaltungseinrichtungen mit den ersten Schaltungseinrichtungen oder mit den Speichereinrichtungen (54) verbinden.

10. Steuerschaltung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale eine Anzahl von Bits mit unterschiedlicher mathematischer Wertigkeit umfassen und daß die Verknüpfungsschaltungseinrichtungen ein Exklusiv-ODER-Glied (70) mit einer Anzahl von Eingängen einschließen, denen ausgewählte Bits der elektrischen Differenz-Binärzahl-Signale zugeführt werden, und daß das Exklusiv-ODER-

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Glied (70) einen Ausgang aufweist, der die zweiten Binärzählereinrichtungen (79) und die Datenwähleinrichtungen (58a, 58b) steuert.

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