DE3132233C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rundfunkempfänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Systemen, die mit Frequenzumtastung arbeiten, werden binäre Bits übertragen, indem bei einer Frequenz Binärwerte "1" und bei einer anderen Frequenz Binärwerte "0" gesendet werden. Die binären Bits wer­ den mit einer vorbestimmten Datengeschwindigkeit übertragen.

Auf der Empfangsseite muß entschieden werden, ob eine empfan­ gene Frequenz den Binärwert "1" oder den Binärwert "0" reprä­ sentiert; ein bekannter Empfänger, mit dem dies erreicht wer­ den kann, arbeitet mit zwei Empfangskanälen.

Jeder Empfangskanal enthält einen Mischer, und die empfangenen Signale werden den Mischern mit einer gegenseitigen Phasenver­ schiebung von 90° zugeführt. Ein Überlagerungsoszillator führt jedem Mischer ein Mischsignal zu, wobei die Mischsignale eine Frequenz haben, die in der Mitte zwischen den Frequen­ zen liegt, die für den Binärwert "1" und den Binärwert "0" ausgesendet werden. Die Ausgangssignale der beiden Mischer werden gefiltert, verstärkt und einem Detektor zugeführt, der die gesendeten Daten repräsentierende Ausgangssignale liefert. Ein solches Zweikanalsystem ist in der GB-PS 11 72 977 beschrieben.

Die Verwendung von zwei getrennten Empfangskanälen führt zu einer Verdopplung der Baueinheiten und ergibt einen komplizier­ ten und teuren Empfänger.

In der DE-OS 31 18 852 ist ein Rundfunkempfänger für den Empfang frequenzumgetasteter Funksignale beschrieben, bei dem nur ein Empfangskanal verwendet wird.

Der bekannte Rundfunkempfänger für den Empfang von frequenz­ umgetasteten Funksignalen, in denen unterschiedliche binäre Bits mit jeweils einer von zwei Frequenzen übertragen werden, enthält einen Mischer für den Empfang der ausgesendeten Signale, einen Überlagerungsoszillator, der dem Mischer ein Mischsignal zuführt, einen Detektor, der über einen einzelnen Empfangs­ kanal mit einem ZF-Signal aus dem Mischer gespeist wird, und einen Zerhacker, der an den Überlagerungsoszillator ein Unter­ brechungssignal anlegt, damit die Frequenz des Überlagerungs­ oszillators mit vorbestimmter Geschwindigkeit zwischen zwei Werten geändert wird, von denen keiner zwischen den beiden Frequenzen liegt, wobei das Unterbrechungssignal im Betriebs­ zustand an den Detektor synchron zu dem dem Überlagerungs­ oszillator zugeführten Signal angelegt wird, so daß der Detek­ tor die ausgesendeten binären Bits detektiert.

An jedem Zeitpunkt gibt der Mischer,abhängig von den an diesem Zeitpunkt ausgesendeten Daten und von der Frequenz des Überlagerungsoszillators, einen Ton mit relativ hoher Frequenz oder einen Ton mit relativ niedriger Frequenz ab. Wenn das Ausgangssignal des Zerhackers so beschaffen ist, daß der Überlagerungsoszillator auf die höhere seiner beiden Frequenzen eingestellt wird und der Mischer ein Ausgangs­ signal abgibt, das ebenfalls der Ton mit der relativ hohen Frequenz ist, dann liegen die Frequenzen des Überlagerungs­ oszillators und des empfangenen Signals am weitesten vonein­ ander entfernt. Wenn das Ausgangssignal des Mischers ein Signal mit der relativ niedrigen Frequenz ist, während der Überlagerungsoszillator mit seiner hohen Frequenz schwingt, dann liegen die ausgesendete Frequenz des empfangenen Signals und die Frequenz des Überlagerungsoszillators am dichtesten beieinander.

Der Detektor führt einen logischen Vergleich des Zerhacker­ signals und des Mischerausgangssignals durch, und er liefert ein die ausgesendeten Daten repräsentierendes Ausgangssignal.

Der oben beschriebene, mit einem Kanal arbeitende Empfänger ergibt einen Vorteil beim Umschalten der Frequenz des Über­ lagerungsoszillators, der darin besteht, daß ein einziger Kanal im Zeitmultiplexbetrieb ausgenutzt wird, so daß er wie zwei Kanäle arbeitet. Dies ergibt eine merkliche Reduzierung der Kosten und der Kompliziertheit.

Bei dem oben beschriebenen, mit einem Kanal arbeitenden Emp­ fänger ergibt sich jedoch ein Problem, wenn ein Betrieb bei höheren Datengeschwindigkeiten notwendig ist. Damit der Emp­ fänger zufriedenstellend arbeitet, muß der Mischer ein Ausgangs­ signal liefern, das der eine oder der andere von zwei verschie­ denen Tönen ist. Bei einer Vergrößerung der Datengeschwindigkeit wird ein Punkt erreicht, bei dem das Ausgangssignal des Mischers aufhört, ein einzelner Ton zu sein und zu einem Frequenz­ band wird.

Aus A. E. Ü., Band 21 (1967), Heft 7, S. 383-390, ist zwar be­ reits allgemein das Prinzip der Demodulation durch Frequenz­ gegenkopplung bekannt, jedoch wird dabei ein besonderes Augenmerk auf die jeweilige Stärke der Gegenkopplung gerich­ tet. Eine spezielle Anwendbarkeit bei frequenzumgetasteten Signalen ist dabei nicht erkennbar.

Aus IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-25, No. 2, Februar 1977, S. 200-214, ist eine Möglichkeit zur Demodu­ lation digitaler FSK-Signale beschrieben, bei der eine Schleife, innerhalb der die Rück- oder Gegenkopplung erfolgt, einen Mischer, ein Filter und einen steuerbaren Oszillator enthält, jedoch ist die Steuerung dieses Oszillators in di­ rekter Abhängigkeit von der Frequenz der vom Mischer abge­ leiteten Signale nicht möglich, so daß demgemäß auch die Mischerausgangsfrequenz nicht auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Empfänger der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der mit einem einzigen Empfangskanal arbeitet und bei dem der oben erwähnte Nachteil stark verringert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Steuerschalter einen Frequenzdetektor zum Feststel­ len der Frequenz der vom Mischer abgeleiteten Signale ent­ halten; in einer Ausführungsform der Erfindung ist der Fre­ quenzdetektor ein digitaler Frequenzdetektor.

In weiterer Ausgestaltung kann ein Flipflop vorgesehen sein, das mit dem Frequenz­ detektor verbunden ist und jedesmal dann seinen Zustand ändert, wenn der Frequenzdetektor feststellt, daß sich die Frequenz der vom Mischer abgeleiteten Signale bezüglich des vorbestimm­ ten Werts geändert hat.

Das Flipflop kann mit dem Überlagerungsoszillator verbunden sein, damit dieser bei jeder Zustandsänderung des Flipflops umgeschaltet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung beschrieben, die ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Rundfunkempfängers zeigt.

Bezugnehmend auf die Zeichnung werden frequenzumgetastete Funksignale an einer Antenne 1 empfangen und einem Eingang eines Mischers 2 zugeführt; ein zweiter Eingang dieses Mischers empfängt ein Mischsignal aus einem Überlagerungsoszillator 3, der zwischen zwei Frequenzen umschaltbar ist.

Die Ausgangssignale des Mischers 2 werden über ein Tiefpaß­ filter 4 und einen Begrenzungsverstärker 5 einem Steuerschalter 6 zugeführt, der mit dem Überlagerungsoszillator 3 zu dessen Umschaltung und an eine Ausgangsklemme 7 angeschlossen ist.

Die von der Antenne 1 empfangenen Signale haben eine von zwei Frequenzen, nämlich eine relativ hohe Frequenz oder eine rela­ tiv niedrige Frequenz, was davon abhängt, ob das ausgesendete Datensignal den Binärwert "1" oder den Binärwert "0" hat. Die empfangenen Signale werden beim Zuführen zum Mischer 2 mit einem vom Überlagerungsoszillator 3 gelieferten Überlagerungs­ signal gemischt. Der Überlagerungsoszillator 3 kann zwischen zwei Frequenzwerten umgeschaltet werden, von denen einer ein relativ hoher Frequenzwert und der andere ein relativ niedri­ ger Frequenzwert ist. Die beiden Frequenzen liegen zwischen den zwei ausgesendeten Frequenzen, jedoch liegt keine der Schwingungsfrequenzen des Überlagerungsoszillators in der Mitte zwischen den beiden ausgesendeten Frequenzen.

Es sei angenommen, daß an einem bestimmten Zeitpunkt von der Antenne 1 die hohe Frequenz empfangen und dem Mischer 2 zugeführt wird, so daß der Überlagerungsoszillator 3 auf seinen hohen Frequenzwert eingestellt wird. Unter diesen Umständen gibt der Mischer 2 einen Ton mit relativ hoher Frequenz ab, der als der "hohe Ton" bezeichnet wird; wenn entweder die Frequenz der empfangenen Signale auf die nie­ drigere Frequenz übergeht oder die Frequenz des Überlagerungs­ oszillators den hohen Wert annimmt, dann liefert der Mischer 2 einen Ausgangston mit relativ niedriger Frequenz, der als der "niedrige Ton" bezeichnet wird.

Der Steuerschalter 6, dem die Signale aus dem Mischer 2 zuge­ führt werden, stellt fest, ob der Mischer 2 den hohen Ton oder den niedrigen Ton abgibt, und er steuert den Überlage­ rungsoszillator so, daß die Ausgangssignale des Mischers 2 auf der Frequenz des hohen Tons gehalten werden.

Der Steuerschalter 6 enthält einen digitalen Frequenzdetektor 8, dem Ausgangssignale aus dem Mischer 2 über das Tiefpaßfilter 4 und den Begrenzungsverstärker 5 zugeführt werden; er enthält außerdem ein Flipflop 9, das vom Ausgangszustand des digitalen Frequenzdetektors 8 gesteuert wird. Das Flipflop 9 gibt ein Schaltsignal ab, das den Überlagerungsoszillator auf einen seiner zwei Schwingungswerte einstellt.

Im Betrieb stellt der digitale Frequenzdetektor 8 fest, ob die vom Mischer 2 zugeführten Ausgangssignale die Frequenz des hohen Tons haben; wenn dies der Fall ist, behält das Flipflop 9 seinen vorhandenen Zustand bei, so daß der Überlagerungsoszil­ lator 3 weiterhin auf der Mischfrequenz schwingt, bei der der hohe Ton erzeugt wird. Sollten die ausgesendeten Daten ihren Binärwert ändern, so daß sich auch die dem Mischer 2 zugeführte Frequenz ändert, ändern sich die vom Mischer 2 abgegebenen Signa­ le in den niedrigen Ton um. Diese Änderung wird vom digitalen Frequenzdetektor 8 festgestellt, der ein Ausgangssignal abgibt, das das Flipflop 9 veranlaßt, seinen Zustand zu ändern; diese Zustandsänderung wird dem Überlagerungsoszillator 3 als digi­ tales Schaltsignal zugeführt.

Das vom Flipflop 9 gelieferte Schaltsignal veranlaßt den Über­ lagerungsoszillator 3, seinen Zustand so zu ändern, daß das Mischerausgangssignal wieder auf den hohen Ton zurückgeführt wird. Die Wiederherstellung des hohen Tons wird vom digitalen Frequenzdetektor 8 festgestellt, der das Flipflop 9 nicht mehr im vorhandenen Zustand und folglich den Überlagerungsoszillator 3 nicht mehr auf seiner vorhandenen Betriebsfrequenz halten kann.

Da bei jeder Änderung des Binärwerts der empfangenen Daten das Flipflop 9 veranlaßt wird, seinen Zustand zu ändern, folgt der Ausgangszustand des Flipflops 9 dem Binärwert der ausgesen­ deten Daten nach, die dadurch wiedergewonnen werden, daß an der mit dem Ausgang des Flipflops 9 verbundenen Ausgangsklemme 7 ein Ausgangssignal erzeugt wird.

Der nach der Erfindung ausgebildete Empfänger kann mit einer hohen Datengeschwindigkeit arbeiten, da der Überlagerungsoszil­ lator 3 nun lediglich vom Vorliegen einer Zustandsänderung der ausgesendeten Daten umgeschaltet wird und der ganze Empfänger dem Binärwert der ausgesendeten Daten lediglich nachfolgt. Die bei den oben beschriebenen bekannten Anordnungen aufgetretenen Probleme, die auf das mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Umschalten des Überlagerungsoszillators zurückzuführen sind, werden dadurch vermieden.

Die Erfindung ist hier im Zusammenhang mit einem Ausführungs­ beispiel beschrieben worden; Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich. Der Steuerschalter 6 muß nicht genau so ausgebildet sein, wie er beschrieben wurde, sondern es kann ein geeigneter Steuerschalter verwendet werden, der den Überlagerungsoszillator abhängig von der Frequenz des vom Steuerschalter empfangenen Signals umschaltet. Der Detek­ tor 8 muß kein digitaler Frequenzdetektor sein; es kann auch ein anderer geeigneter Detektor, beispielsweise ein linearer Detektor, ein Frequenzdiskriminator oder ein Impulszähldetek­ tor verwendet werden.

Claims (5)

1. Rundfunkempfänger für den Empfang von frequenzumgeta­ steten Funksignalen (FSK-Signalen), in denen unterschiedli­ che binäre Bits mit jeweils einer von zwei Frequenzen über­ tragen werden, mit einem Mischer für den Empfang der ausge­ sendeten Signale, gekennzeichnet durch einen Überlagerungs­ oszillator (3), der zwischen zwei Frequenzen umschaltbar ist, von denen keine in der Mitte zwischen den zwei ausge­ sendeten Frequenzen liegt, wobei der Überlagerungsoszillator (3) so ausgebildet ist, daß er dem Mischer (2) ein Misch­ signal zuführt, und einen Steuerschalter (6), der abhängig von der Frequenz der vom Mischer (2) abgeleiteten Signale den Überlagerungsoszillator (3) so umschaltet, daß die Fre­ quenz des vom Mischer (2) abgeleiteten Signals auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird und ein den binären Bits der empfangenen FSK-Signale entsprechendes Ausgangssignal erhalten wird.

2. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschalter (6) einen Frequenzdetektor (8) zur Feststel­ lung der Frequenz der vom Mischer (2) abgeleiteten Signale ent­ hält.

3. Rundfunkempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor (8) ein digitaler Frequenzdetektor ist.

4. Rundfunkempfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Frequenzdetektor (8) ein Flipflop (9) verbun­ den ist, das seinen Zustand jedesmal dann ändert, wenn der Frequenzdetektor (8) feststellt, daß sich die Frequenz der vom Mischer (2) abgeleiteten Signale bezüglich des vorbestimmten Werts geändert hat.

5. Rundfunkempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (9) so an den Überlagerungsoszillator (3) ange­ schlossen ist, daß dieser bei jeder Zustandsänderung des Flipflops (9) umgeschaltet wird.