DE68923525T2 - Digitales Demodulatorsystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Demodulator-System und insbesondere auf ein System zum Umwandeln eines niederfrequenten Eingangs-Basisbandsignals in ein digitales Format.
• In manchen Anwendungsgebieten können Signale erzeugt werden, die in einem Größenordnungsbereich von einer Million bis eins schwanken, wodurch Signalauflösungen von 10&supmin;&sup6; notwendig werden. Zum Beispiel ist für manche Trägheits-Navigations- Systeme eine solche Genauigkeit erforderlich. Für einen Dynamikbereich von einer Million bis eins wäre eine herkömmliche Analog/Digital-Schaltung, die 20 Bits pro Probe benötigt, sehr schwierig herzustellen und mit älter werdenden Elementen und über eine Temperaturspanne hinweg kalibriert zu erhalten. In diesen Anwendungsgebieten wird normalerweise ein Spannungs/ Frequenz-Umsetzer eingesetzt, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Frequenz proportional zum Spannungspegel eines Eingangs-Basisbandsignals ist. Durch Zählen der Frequenz des vom Spannungs/Frequenz-Umsetzer erzeugten Signals über ein begrenztes Zeitintervall kann eine dem Integral des Eingangs- Basisbandsignals entsprechende Größe errechnet werden. Die in solchen Systemen zu messenden Eingangs-Basisbandsignale reichen in ihrer Frequenz hinunter bis null Hz. Veränderungen des Gleichstrompegels in den Schaltungen werden zum Beispiel durch Temperaturschwankungen oder durch von außen einwirkende Strahlung verursacht. Folglich beschränken Verändungen des Gleichstrompegels in einer ein Basisbandsignal verarbeitenden Schaltung die Spannungsgenauigkeit eines Systems.
• Bei der vorliegenden Erfindung wird ein digitales Demodulatorsystem vorgesehen mit einer Einrichtung zum Modulieren eines analogen Basisbandsignals mit einem Referenzsignal, einem Spannungs/Frequenz-Umsetzer zum erzeugen eines Signals mit einer dem Spannungspegel des modulierten Signals entsprechenden Frequenz und einer Einrichtung zum Demodulieren des vom Spannungs/Frequenz-Umsetzer kommenden Signals in Übereinstimmung mit dem Referenzsignal, wodurch ein dem Basisbandsignal entsprechendes digitales Signal erzeugt wird.
• Durch die Erfindung wird so ein System bereitgestellt, das ein Eingangs-Basisbandsignal mit einem großen Dynamikbereich darstellen kann.
• Außerdem wird ein System bereitgestellt, das ein Eingangs-Basisbandsignal darstellen kann, das gegen Veränderungen der Gleichstrompegel im System unempfindlich ist.
• Das Eingangs-Basisbandsignal kann ein analoges Signal mit niedriger Frequenz sein.
• Das erfindungsgemäße System kann sowohl in Phase befindliche als auch um 90 Grad phasenverschobene Komponenten des Eingangs-Basisbandsignals demodulieren.
• Die Einrichtung zum Modulieren des Basisbandsignals kann einen DSB-SC-Modulator aufweisen. Der Spannungs/Frequenz- Umsetzer kann dann das DSB-SC-Signal in zwei Formaten kodieren. Das eine ist ein "unipolares" Format, in dem die Frequenz des Ausgangssignals proportional zum Spannungspegel des DSB- SC-Signals ist und vielleicht eine andere Frequenz aufweist. Das andere ist ein "bipolares" Format, bei dem das DSB-SC- Signal als zwei Signal-Bestandteile kodiert wird. Die Zwei- Komponenten-Signale beinhalten ein Frequenz-Komponenten-Signal, das zum absoluten Wert der Differenz zwischen dem DSB- SC-Signal und einem Referenz-Spannungspegel proportional ist. Die beiden Signalkomponenten weisen auch eine Auf/Ab-Komponente auf, die daraus digital hervorgeht, ob das DSB-SC-Signal größer oder kleiner als der Referenz-Spannungspegel ist.
• Um das unipolar formatierte Ausgangssignal des Spannungs/ Frequenz-Umsetzers synchron zu demodulieren, kann das Signal an den Zähl-Eingang eines Auf/Ab-Zählers mit einer Auf/Ab- Steuerklemme weitergeleitet werden, an die das Referenz-Trägersignal des DSB-SC-Signals geleitet wird. Dadurch wird das in Phase befindliche Basisbandsignal synchron erfaßt und ein das Integral des Basisbandsignals darstellendes digitales Wort erzeugt. Das DSB-SC-Signal wird durch den Zähler integriert und durch die mit dem Referenzträger synchrone Umkehrung der Auf/Ab-Zählung synchron demoduliert.
• Zum synchronen Demodulieren eines bipolar formatierten Ausgangssignals des Spannungs/Frequenz-Umsetzers kann das Auf/Ab-Komponenten-Signal mit dem Referenzträger über ein EXLKLUSIV-ODER verbunden werden, um ein in Phase befindliches Vorzeichen-Bit-Signal zu erhalten. Dies wird in einem Auf/Ab- Zähler wahlweise integriert, indem die Frequenzkomponente entweder auf- oder ab-gezählt wird, wie durch das Vorzeichen- Bit-Signal angezeigt.
• Ein Fallenfilter zum Ausfiltern eines unerwünschten Eingangssignals kann zusätzlich vorgesehen werden, indem das unerwünschte Signal durch den Spannungs/Frequenz-Umsetzer verarbeitet wird, wobei eine frequenzkodierte Darstellung des unerwünschten Signals erzeugt wird. Dieses Signal wird dann verarbeitet und selektiv über einen Rückkopplungspfad an eine Summierungsverbindung rückgekoppelt, die dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer zum Ausschalten des unerwünschten Eingangssignals vorgeschaltet ist. Der Rückkopplungspfad enthält Schaltungen zum Umwandeln des frequenzformatierten unerwünschten Signals zurück in das gleiche Format wie das erwünschte Eingangssignal. Die Wandlerschaltungen enthalten einen Demodulator und selektive Filter zum selektiven Wandeln des frequenzformatierten Signals in ein digital formatiertes Signal, wie es in Verbindung mit dem oben beschriebenen Demodulator beschrieben wurde. Die Demodulation und selektive Filterung kann durch Verwendung eines Auf/Ab-Zählers, wie oben beschrieben, erreicht werden.
• Die Erfindung wird nun als Beispiel mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
• Fig. 1 ein bekanntes System zum Verstärken eines DSB-SC- Signals, das durch ein Basisbandsignal mit sehr niedriger Frequenz moduliert ist,
• Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System zum digitalen Demodulieren einer in Phase befindlichen Komponente eines Basisbandsignals aus einer frequenz-kodierten Version eines DSB-SC-Signals, so daß eine digital formatierte Version des Integrals der in Phase befindlichen Komponente des Basisbandsignals erzeugt wird,
• Fig. 3 im Diagramm Signalverläufe, die die Ausgangszählung des Auf/Ab-Zählers darstellen, die unter der Steuerung von Rechteckwellen-Referenz-Frequenz-Signalen im System von Fig. 2 die Richtung wechselt,
• Fig. 4 ein System nach Fig. 2 zum digitalen Demodulieren der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente eines Basisbandsignals aus einer frequenz-kodierten Version des DSB-SC-Signals, so daß eine digital formatierte Version des Integrals der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des Basisbandsignals erzeugt wird,
• Fig. 5 ein erfindungsgemäßes System zum Erzeugen eines frequenz-kodierten Signals, das durch eine Frequenzkomponente und eine Vorzeichen-Bit-Komponente dargestellt ist,
• Fig. 6 ein erfindungsgemäßes System zum Erzeugen einer frequenz-kodierten digitalen Darstellung von sowohl der in Phase befindlichen als auch der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des Basisbandsignals,
• Fig. 7 ein erfindungsgemäßes System, das ein Basisband digital demoduliert und außerdem ein Fallenfilter für unerwünschte Eingangssignale aufweist,
• Fig. 8A ein System zum Erzeugen eines DSB-SC-Signals aus einem digitalen Eingangs-Basisbandsignal und
• Fig. 8B einen vom System von Fig. 8A erzeugten DSB-SC-Basisbandsignalverlauf.
• Fig. 1 zeigt ein bekanntes System 10 zum Verarbeiten eines schwachen Basisbandsignals, das an eine Eingangsklemme 12 eines Doppelseitenband-DSB-SC-Modulators 14 mit unterdrücktem Träger angelegt wird. Das Basisbandsignal hat einen Frequenzbereich von z.B. Gleichstrom bis einigen hundert Hertz. Der Modulator 14 ist zum Beispiel ein Gegentaktmodulator, der das Basisbandsignal mit einem Referenz-Trägersignal aus einer Referenz-Trägerfrequenzquelle 16 multipliziert, und an seiner Ausgangsklemme ein DSB-SC-Ausgangssignal mit niedrigem Pegel erzeugt. Das DSB-SC-Signal wird je nach Bedarf durch Verstärkung und Filtern in einem Verstärker 18 verarbeitet, der ein Bandpaßverstärker ist, bei dem die Referenzträgerfrequenz die Mittelfrequenz ist. Das verstärkte DSB-SC-Signal wird dann wieder in ein Basisbandsignal zurückgewandelt, in dem es synchron in einem Demodulator 20 mit einem Referenzfrequenzsignal aus der Quelle 16 erfaßt wird. Das Demodulator-Basisband- Ausgangssignal wird dann direkt an einen Analog-Digital-Wandler weitergeleitet, wie z.B. einen Spannungs/Frequenz-Umsetzer 22. Spannungs/Frequenz-Umsetzer werden oft verwendet, wenn eine hochpräzise Messung angestrebt wird. Die Ausgangsfrequenz des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 22 verhält sich proportional zum Spannungspegel des Basisbandsignals. Da das Basisbandsignal von null bis einigen hundert Hertz reicht, muß der Spannungs/Frequenz-Umsetzer gleichstromgekoppelt werden, wobei Gleichspannungs-Pegel-Verschiebungen auftreten können aufgrund von Alterung, Temperatur und Strahlung hoher Energie. Bei Anwendungen, die Genauigkeiten in der Größenordnung von 10&supmin;&sup6; erfordern, benötigt ein gleichstromgekoppeltes System einen Ausgleich und regelmäßige Kalibrierung; ein solches System würde nach einer Bestrahlung mit hoher Energie unbrauchbar.
• Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 30, bei dem ein Demodulieren des DSB-SC-Signals vor der Umwandlung in ein digitales Format vermieden wird. Ein Basisbandsignal wird an eine Eingangsklemme 32 eines DSB-SC-Modulators 34 (double sideband suppressed carrier modulator/Modulator mit doppeltem Seitenband und unterdrücktem Träger) geleitet. Das Basisbandsignal kann typischerweise ein analoges Signal sein mit einer Frequenzspanne von z.B. null bis einigen hundert Hertz und kann eine Genauigkeit erfordern, die besser ist als einige 10&supmin;&sup6;. Der Modulator 34 ist zum Beispiel ein Gegentaktmodulator, der das Basisbandsignal mit einem Referenzträgersignal linear multipliziert, das auf einer Signalleitung 36 aus einer Referenzträgerfrequenzquelle 38 bereitgestellt wird. Dadurch wird ein DSB-SC-Ausgangssignal mit niedrigem Pegel auf der an die Ausgangsklemme des Modulators angeschlossenen Signalleitung 40 erzeugt. Als Alternative wird bei manchen Anwendungen ein DSB- SC-Signal, das dem auf der Signalleitung 36 erzeugten ähnlich ist, in einer externen Schaltung erzeugt und als Eingangssignal an das System geleitet. Das DSB-SC-Signal auf der Leitung 40 wird in einem Vestärker 42 verstärkt und dann über eine Signalleitung 44 an ein lineares Rückkopplungsverstärker- Subsystem 46 weitergeleitet. Das Verstärker-Subsystem 46 weist eine Summierungseinrichtung 48 auf, an dessen positive Eingangsklemme die Signalleitung 44 angeschlossen ist. Das Summierungseinrichtungs-Ausgangssignal wird an den Eingang eines Verstärkers 50 mit dynamischem Formiernetz weitergeleitet, der das DSB-SC-Signal verstärkt und filtert. Das Ausgangssignal des Netzes wird dann auf einer Rückkopplungsleitung 52 an die negative Eingangsklemme der Summierungseinrichtung 48 rückgekoppelt, um durch den Verstärker 50 erzeugte Verzerrungen auszugleichen. Durch die Rückkopplung wird garantiert, daß die Verstärkung und das Filtern lineare Vorgänge sind.
• Das verstärkte DSB-SC-Signal am Ausgang des Verstärkers 50 wird nicht in den analogen Basisband-Bereich zurückgewandelt. Das DSB-SC-Signal wird an den Eingang eines Spannungs/ Frequenz-Umsetzers 54 wechselstromgekoppelt, dessen Ausgangssignal zum Beispiel eine Reihe digitaler Impulse enthalten kann mit einer Wiederholungsrate bzw. Frequenz, die zum Spannungspegel des DSB-SC-Signals propotional ist. Da der Spannungs/Frequenz-Umsetzer wechselstromgekoppelt ist, können bei seiner Eingangsschaltung keine Gleichspannungs-Pegel-Verschiebungen auftreten, die durch Alterung, Temperatur und Strahlung hoher Energie hervorgerufen werden. Eine Wechelstromkopplung ist für Anwendungen, die Genauigkeiten besser als einige 10&supmin;&sup6; erfoderlich machen, gut geeignet.
• Die Ausgangssignalimpulse des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 54 werden an die Eingangssignalklemme 56 des Auf/Ab- Frequenzzählers 58 angelegt. Der Zähler funktioniert als ein digitaler Akkumulator oder Integrator der Signalimpulse aus dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer. Da die verschiedenen Frequenzen für die verschiedenen Spannungspegel des DSB-SC-Signals stehen, stellt der Ausgangs-Impulsstrom des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 54 das in einem "Frequenz"-Format kodierte DSB-SC-Signal dar, und die Ausgangsmessung des Zählers 58 stellt das Integral des DSB-SC-Signals als eine digitale oder binäre Zahl dar.
• Ein Referenzfrequenzsignal aus der Quelle 38 wird an die Auf/Ab-Steuerklemme 60 des Zählers 58 angelegt, um die Richtung der Zählung in Abhängigkeit von der Polarität des Referenzfrequenzsignals zu verändern. Zum Aufwärtszählen wird die Eingangsfrequenz zum gesamten Zähler-Ausgangssignal addiert; und zum Abwärtszählen wird die Eingangsfrequenz vom gesamten Zähler-Ausgangssignal subtrahiert. Wenn das an die Auf/Ab- Steuerklemme angelegte Referenzfrequenzsignal eine Rechteckwelle mit einer Abtastrate von 50% ist, multipliziert das Referenzfrequenzsignal die Zähler-Ausgangsmessung abwechslungsweise mit plus eins und minus eins. Ein Multiplizieren eines DSB-SC-Signals in dieser Weise mit seinem Trägersignal, d.h. dem Referenzfrequenzsignal, demoduliert das DSB-SC-Signal synchron und erzeugt so das ursprünglich kodierte Basisbandsignal. Daher ist das Ausgangssignal des Auf/Ab-Zählers 58 auf den Datenleitungen 62 ein digitales Wort, das das Integral des Basisbandsignals mit einer Genauigkeit von 10&supmin;&sup6; darstellt.
• Typische numerische Werte für ein System sind: ein Basisbandsignal mit einem Frequenzbereich von null bis einige hundert Hz, ein Referenzfrequenzsignal von 10 kHz und eine Spannungs/Frequenz-Spanne von null bis 10 MHz. Für diese als Beispiel angegebenen Werte reicht eine DSB-SC-Ausgangssignalfrequenz über 10 kHz plus/minus einige hundert Hz, und die entsprechenden Ausgangsimpulse aus einem Spannungs/Frequenz- Umsetzer haben eine Frequenzspanne von null bis 10 MHz.
• Fig. 3 zeigt die Messung des Ausgangssignals des Auf/Ab- Zählers 58 in Abhängigkeit von der Zeit, wobei ein Rechteck- Referenzfrequenzsignal an die Auf/Ab-Steuerklemme 60 des Auf/Ab-Zählers 58 angelegt wird. Es sei angenommen, daß der Spannungs/Frequenz-Umsetzer Ausgangssignalimpulse mit einer Frequenz von 5 MHz erzeugt, wenn kein DSB-SC-Signal am Eingang des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 54 vorhanden ist. Die Durchgezogene Linie a stellt das Zähler-Ausgangssignal für diesen Zustand ohne Signal dar. Während des ADDIERUNGS-Teils des Referenzfrequenzsignals wird zur gesamten Zählung hinzugezählt und während des SUBTRAHIERUNGS-Teils des Referenzfrequenzsignals von der Gesamtzählung abgezogen. Während des Zustands ohne Signal kehrt die durch die Linie a dargestellte Gesamtzählung am Ende eines jeden Referenzsignal-Zyklus zur gleichen Zahl zurück. Die gestrichelte Linie b stellt das Zähler-Ausgangssignal für den Zustand dar, bei dem sich das DSB-SC- Signal mit dem Referenzsignal in Phase befindet. Sie liegt über der durchgezogenen Linie. In diesem Fall liegt die Aufwärtszählung während der ADDIERUNGS-Teils des Referenzsignals über der Abwärtszählung während des SUBTRAHIERUNGS-Teils des Referenz-Frequenz-Signals, wodurch am Ende des Referenzsignal- Zyklus eine positive Nettozählung im Zähler verbleibt. In gleicher Weise stellt die gestrichelte Linie c das Zähler- Ausgangssignal für den Zustand dar, bei dem sich das DSB-SC- Signal mit dem Referenzsignal nicht in Phase befindet. In diesem Fall ist die Aufwärtszählung während des ADDIERUNGS- Teils des Referenzsignals kleiner als die Abwärtszählung während des SUBTRAHIERUNGS-Teils des Referenzfrequenzsignals, wodurch am Ende des Referenzsignal-Zyklus eine kleinere Netto- Zählung im Zähler verbleibt. Das Zähler-Ausgangssignal stellt das Integral des Basisbandsignals in Abhängigkeit von der Zeit dar.
• Fig. 4 zeigt das System von Fig. 2, das weiter einen Auf/Ab-Zähler 62 aufweist zum digitalen Demodulieren der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente eines Basisbandsignals aus einer frequenzkodierten Version eines DSB-SC-Signals, wodurch eine digital formatierte Version des Integrals der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des Basisbandsignals auf den Ausgangsdatenleitungen 64 erzeugt wird. Für diese 90-Grad- Signal-Demodulation, wird ein 90-Grad-Referenzfrequenzsignal, das um 90 Grad gegenüber dem in Phase befindlichen Referenzfrequenzsignal phasenverschoben ist, von der Quelle 38 an die Auf/Ab-Steuerklemme 66 des Auf/Ab-Zählers 64 (in Fig. 4 mit 62 bezeichnet, Anmerkung des Übersetzers) geleitet. Der Zähler 62 funktioniert auf die gleiche Weise wie der Zähler 56 (richtig: 58, Anmerkung des Übersetzers) und erzeugt eine digital formatierte Version des Integrals der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des Basisbandsignals.
• Fig. 5 zeigt ein alternatives System 70 zum Demodulieren eines DSB-SC-Signals, wenn ein Spannungs/Frequenz-Umsetzer 71 die Spannungspegel des DSB-SC-Signals in zwei Signalkomponenten kodiert. In der "bipolaren" Darstellung ist eine auf der Signalleitung 72 bereitgestellte Signalkomponente ein Frequenzkomponentensignal, das proportional ist zu dem Absolutwert der Differenz zwischen dem DSB-SC-Spannungspegel und einem Referenz-Spannungspegel, wie zum Beispiel der DSB-SC- Pegel ohne Signal. Die andere Komponente, die auf der Signallinie 74 bereitgestellt wird, ist eine Auf/Ab-Signalkomponente, die digital darstellt, ob der Spannungspegel des DSB-SC- Signals größer oder kleiner ist als der Referenz-Spannungspegel. Dieses System 70 zum Demodulieren eines DSB-SC-Signals erzeugt das Frequenzkomponentensignal als Ausgangssignal auf der Leitung 72. Das Multiplizieren des Auf/Ab-Signals mit dem in Phase befindlichen Referenzträgersignal zum Erzeugen eines in Phase befindlichen Vorzeichen-Bit-Ausgangssignals auf der Signalleitung 76 wird durch ein EXKLUSIV-ODER-Gatter 78 durchgeführt, in das das Auf/Ab-Signal und das in Phase befindliche Referenzträgersignal als Eingangssignale eingespeist werden und das das In-Phase-Vorzeichen-Bit-Signal des in Phase befindlichen Frequenzkomponentensignals erzeugt. Zum Erhalten eines um 90 Grad phasenverschobenen Vorzeichen-Bits auf der Signalleitung 80, ist ein EXKLUSIV-ODER-Gatter 82 vorgesehen, in das das Auf/Ab-Signal und das um 90 Grad phasenverschobene Referenzträgersignal als Eingangssignale eingespeist werden.
• Fig. 6 zeigt ein System zum Erzeugen eines "bipolaren" Zwei-Komponenten-Signal-Sets, das die Demodulation eines ganzen Basisbandsignals darstellt. Zur Frequenzdarstellung auf der Signalleitung 90 wird die Ausgangs-Frequenzkomponente auf der Signalleitung 92 des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 94 in einem UND-Gatter 96 mit dem Ausgangssignal eines EXKLUSIV-NOR- Gatters 98 multipliziert; die Eingangssignale des EXKLUSIV- NOR-Gatters 98 sind die in Phase befindliche Komponente und die um 90 Grad phasenverschobene Komponente des Frequenz- Referenz-Signals. Für die Vorzeichen-Bit-Darstellung (U/D- Darstellung) auf der Signalleitung 90 wird die Ausgangs-Vorzeichen-Bit-Komponente auf der Signalleitung 102 des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 94 in einem EXKLUSIV-ODER-Gatter 104 mit dem Ausgangssignal eines NAND-Gatter 106 addiert, wobei die Eingangssignale des NAND-Gatters 196 (richtig: 106, Anmerkung des Übersetzers) die in Phase befindliche und die um 90 Grad phasenverschobene Komponente des Frequenz-Referenz-Signals sind.
• Fig. 7 zeigt ein Fallenfilter zum Herausfiltern eines unerwünschten Eingangssignals, das z.B. ein Basisbandsignal mit 60 Hz oder ein anderes Signal entweder im Basisband oder im Frequenzband des DSB-SC-Signals ist, dessen Pegel groß genug ist, um den Betrieb des Systems 30 von Fig. 2 zu stören. Dieses Fallenfilter weist die Summierungseinrichtung 48, den Spannungs/Frequenz-Umsetzer 54 und einen Rückkopplungspfad zwischen dem Ausgang des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 54 und einer weiteren negativen Eingangsklemme der Summierungseinrichtung 48 auf. Das unerwünschte Signal wird zum erwünschten Signal addiert, wodurch ein Komposit-Signal erzeugt wird, das an den Spannungs/Frequenz-Umsetzer 54 geleitet wird, wo es in eine Reihe frequenz-kodierter Impulse umgewandelt wird. Der Rückkopplungspfad weist allgemein eine Einrichtung auf die das das unerwünschte Signal darstellende frequenz-kodierte Signal in ein Löschsignal selektiv umwandelt, das das gleiche Format hat wie das unerwünschte Signal, z.B. ein analoges Basisbandsignal. Das Löschsignal wird dann an eine andere bzw. zweite, negative Eingangsklemme der Summierungseinrichtung geleitet, um das unerwünschte Eingangssignal zu löschen. Es wird nämlich im Rückkopplungspfad ein ungefähr gleiches und entgegengesetztes Signal, das Löschsignal, erzeugt, das das ursprüngliche unerwünschte Signal aufhebt. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des selektiven Rückkopplungspfads wird das Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 54 an die Eingangssignal-Klemme (112, Anmerkung des Übersetzers) eines Auf/Ab-Zählers (110, Anmerkung des Übesetzers) geleitet, während ein mit dem unerwünschten Signal synchrones Trägersignal an die Auf/Ab-Steuerklemme 114 des Zählers 112 (richtig: 110, Anmerkung des Übersetzers) geleitet wird. Diese Anordnung hat zwei Funktionen: Die erste ist das Demodulieren der Frequenzimpulse in ein digital formatiertes Basisbandsignal am Ausgang des Zählers, und die zweite ist das Integrieren des Signals. Die auf dem Basisband durchgeführte Funktion des Integrierens der Frequenz des unerwünschten Signals ist eine Filterfunktion mit sehr hohem Q bei der Frequenz, das heißt, ein Filter mit einem sehr schmalen Band, dessen Frequenz- Paßband auf der Frequenz des unerwünschten Signals zentriert ist. Um die digitalen Wörter am Ausgang des Auf/Ab-Zählers 110 in ein analoges Signalformat des unerwünschten Signals zurückzuverwandeln, wird das Ausgangssignal des Auf/Ab-Zählers 110 synchron in einer digitalen Multipliziereinrichtung 116 mit dem mit dem unerwünschten Signal synchronen Trägersignal multipliziert. Dieses Signal wird dann in einer digitalen Addierungseinrichtung 118 zu einer um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des unerwünschten Signals addiert, die durch eine ähnliche Anordnung erzielt wird, bei der eine zweite digitale Multipliziereinrichtung 120 und ein zweiter Auf/Ab- Zähler 122 verwendet werden, denen beiden ein um 90 Grad phasenverschobenes Trägersignal des unerwünschten Signals zugeführt wird. So wird das Integral entweder der in Phase befindlichen oder der um 90 Grad phasenverschobenen Komponente des unerwünschten Signals, oder von beiden, erzeugt. Schließlich wird das das Löschsignal für das unerwünschte Signal darstellende digitale Signal im Digital-Analog-Wandler 124 in analoges Format konvertiert, der eine grobe Umwandlung liefern kann, wobei das unerwünschte Signal nicht ganz aufgehoben, sondern auf einen akzeptablen, relativ geringen Pegel verringert wird.
• Das System von Fig. 7 kann zur Erzeugung mit hoher Selektivität gefilterter analoger Ausgangssignale verwendet werden, indem das Ausgangssignal des Verstärker-Subsystems 46 als Ausgangssignal verwendet wird, und es kann auf DSB-SC-Signale (wie gezeigt) oder direkt auf Basisbandsignale angewendet werden.
• Fig. 8A zeigt eine Ausführungsform eines Digital-Analog- Systems zum präzisen Erzeugen eines Löschsignals für ein unerwünschtes Signal, wie in Verbindung mit Fig. 7 erörtert. Wenn das erwünschte Signal mit großer Genauigkeit aufgefangen werden muß, ist es wünschenswert, das unerwünschte Signal mit einiger Präzision zu löschen. Das ist insbesondere im Hinblick auf die Phasengenauigkeit des Löschsignals wichtig, so daß das Löschsignal eine präzise Phasengenauigkeit aufweist und sich im erwünschten Signalkanal nicht als Störung auswirkt.
• Fig. 8A zeigt ein impulsbreiten-moduliertes Präzisions- Digital-Analog-Wandlersystem 130, das ein digitales Logikmodul 132 aufweist. Eine Gruppe von Eingangssignalen 134 an das Modul 132 enthält eine Reihe digitaler Ausgangs-Worte, die aus dem Ausgangssignal der Auf/Ab-Zählers 110 und 112 von Fig. 7 stammen. Eine weitere Gruppe von Eingangssignalen 136 sind Taktsignale, die vom in Phase befindlichen erwünschten Trägersignal und den um 90 Grad phasenverschobenen Referenzfrequenzsignalen des Signals stammen. Die beiden Signalgruppen werden im Logikmodul 132 zum Erzeugen von zwei Signalen verarbeitet: ein Impulsbreiten-Steuersignal auf der Signalleitung 137, das einen Schalter 138 steuert, der seinerseits die Breite der Stromimpulse aus der Stromquelle 140 steuert. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird auch die Polarität der Stromquelle 140 durch ein Auf/Ab-Stromsignal auf der Signalleitung 142 gesteuert.
• Fig. 8B zeigt ein Ausgangs-Signal auf der Signalleitung 144, das als ein zum Beispiel in die Summierungseinrichtung von Fig. 7 einzuspeisendes Löschsignal dient. Die in Phase befindliche und die um 90 Grad phasenverschobene Komponente des unerwünschten Signals sind zur Illustration gezeigt. Es ist zu bemerken, daß die in Phase befindliche Signalkomponente eine geringere Amplitude hat als die um 90 Grad phasenverschobene Komponente. Das von der digitalen Logikschaltung 132 erzeugte Impulsbreiten- und Polaritätssignal wird präzise gesteuert, und so wird ein Signal erzeugt, dessen Grundkomponente genau in Phase mit dem erwünschten Löschsignal ist und die gleiche Amplitude wie jenes hat, das in digitaler Form in den Zählern 110 und 122 dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß das Digital-Analog-Wandlersystem 130 sowohl mit in Phase befindlichen und um 90 Grad phasenverschobenen Signalkomponenten als auch mit Referenzsignalen 136 ein DSB-SC-Signal erzeugt und so die beiden Funktionen des Digital-Analog-Wandelns und der Modulation ausführt.
• Andere Arten als integrale Rückkopplung, wie zum Beispiel proportionale Rückkopplung, können vom Fachmann getrennt oder in Kombination verwendet und so die erwünschten Filterungs- Eigenschaften entwickelt werden.

Claims (19)

1. Digitales Demodulatorsystem, das folgende Einrichtungen enthält:

- eine Einrichtung zur Modulation eines analogen Grundbandsignals mit einem Referenzsignal,

- einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer zur Bereitstellung eines Signals, welches eine dem Spannungspegel des modulierten Signals entsprechende Frequenz aufweist, und

- eine Einrichtung zur Demodulation des Signals vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer in Übereinstimmung mit dem Referenzsignal zur Bereitstellung eines dem Grundbandsignal entsprechenden digitalen Signals.

2. System nach Anspruch 1, worin die Einrichtung zur Modulation des Grundbandsignals einen DSB-SC-Modulator aufweist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, worin die Einrichtung zur Demodulation des Signals vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer einen Vorwärts/Rückwärts-Zähler enthält, der einen Zähleingang, an den das Signal vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer angelegt wird, und einen Vorwärts/Rückwärts-Steuereingang, an den das Referenzsignal angelegt wird, aufweist.

4. System nach Anspruch 3, worin das an den Vorwärts/Rückwärts-Steuereingang des Zählers angelegte Referenzsignal ein Rechteckwellensignal mit einem Tastverhältnis von 50% ist.

5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin ein Verstärker zwischen die Einrichtung zur Modulation des Grundbandsignals und den Spannungs-Frequenz-Umsetzer geschaltet ist.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Signal vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer in Übereinstimmung mit einem gegenüber dem Referenzsignal um 90º phasenverschobenen Signal demoduliert wird, um ein Ausgangssignal bereitzustellen, das einer um 90º phasenverschobenen Komponente des Grundbandsignals entspricht.

7. System nach Anspruch 1, worin

der Spannungs-Frequenz-Umsetzer eine Einrichtung zur Bereitstellung folgender Signale enthält:

- ein Frequenzsignal, das dem Absolutwert der Differenz zwischen den Spannungspegeln des modulierten Signals und des Referenzsignals proportional ist,

- ein Polaritätssignal, das den relativen Größen des modulierten Signals und des Referenzsignals entspricht,

- die Einrichtung zur Demodulation des Signals vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer eine Ausblendeinrichtung enthält, die auf das Polaritätssignal und das Referenzsignal anspricht.

8. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 7, worin

- der Spannungs-Frequenz-Umsetzer eine Einrichtung zur Bereitstellung folgender Signale enthält:

- ein Frequenzsignal, das proportional zum Absolutwert der Differenz zwischen den Spannungspegeln des modulierten Signals und des Referenzsignals ist und

- ein Polaritätssignal ensprechend den relativen Größen des modulierten Signals und des Referenzsignals,

-die Einrichtung zur Demodulation des Signals vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer eine Ausblendeinrichtung enthält, die auf das Polaritätssignal und ein gegenüber dem Referenzsignal 90º phasenverschobenes Signal anspricht.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner folgendes enthält:

- ein Filter zur Zurückweisung eines ungewünschten Eingangssingales, wobei das Filter eine Differenzeinrichtung zur Aufnahme der Differenz zwischen an einem ersten Eingangsanschluß und an einem zweiten Eingangsanschluß anliegenden Signalen und zur Bereitstellung eines Ausgangsdifferenzsignals an einem Ausgangsanschluß aufweist, wobei das ungewünschte Eingangssignal auf den ersten Eingangsanschluß der Differenzeinrichtung gelegt ist,

- einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer, der einen an den Ausgang der Differenzeinrichtung angeschlossenen Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß, an dem ein dem Spannungspegel am Eingangsanschluß entsprechendes Frequenz-Ausgangssignal bereitgestellt wird, aufweist,

- einen Rückkopplungspfad, der zwischen dem Ausgangsanschluß des Spannungs-Frequenz-Umsetzers und dem zweiten Eingangsanschluß der Differenzeinrichtung angeschlossen ist, und der eine Einrichtung zur selektiven Umwandlung des Frequenz- Ausgangssignalrepräsentanten des ungewünschten Signals in ein Löschsignal, welches das Format des unerwünschten Signals hat und in den zweiten Eingangsanschluß der Differenzeinrichtung eingespeist wird, um dadurch das ungewünschte Eingangssignal zu löschen, aufweist.

10. System nach Anspruch 9, worin das Grundbandsignal auf den ersten Eingangsanschluß der Differenzeinrichtung gelegt wird, um eine unerwünschte Komponente des Grundbandsignals abzuweisen und das am Ausgangsanschluß der Differenzeinrichtung bereitstehende Ausgangs-Differenzsignal in die Modulationseinrichtung eingekoppelt wird.

11. System nach Anspruch 9, worin das modulierte Signal an den ersten Eingang der Differenzeinrichtung gelegt wird, um eine unerwünschte Komponente des modulierten Signals zurückzuweisen und das am Ausgangsanschluß der Differenzeinrichtung bereitstehende Ausgangs-Differenzsignal in den Spannungs- Frequenz-Umsetzer des Demodulatorsystem einzukoppeln.

12. System nach Anspruch 11, worin der Spannungs-Frequenz- Umsetzer des Demodulationssystems auch der Spannungs-Frequenz- Umsetzer des Filters ist.

13. System nach einem der Ansprüche 9-12, worin die selektive Umwandlungseinrichtung im Rückkopplungspfad folgende Einrichtungen enthält:

- eine Einrichtung zur Demodulation des Ausgangs-Frequenzsignals des Spannungs-Frequenz-Umsetzers in ein digital formatiertes Signal,

- eine Einrichtung zur Filterung des digital formatierten Signals, um das Löschsignal in digitaler Form zu erhalten, und

- eine Einrichtung zur Umwandlung des digitalen Löschsignals in das Format des unerwünschten Signals.

14. System nach Anspruch 13, worin die Filtereinrichtung eine Einrichtung zur Integration des digital formatierten Signals enthält.

15. System nach Anspruch 14, worin die Integrationseinrichtung eine Einrichtung zum Zählen der Häufigkeit des Ausgangs- Frequenzsignals enthält.

16. System nach Anspruch 13, 14 oder 15, worin die Umwandlungseinrichtung einen Digital/Analog-Wandler enhält.

17. System nach Anspruch 16, worin

- der Digital/Analog-Wandler das digital formatierte Löschsignal in ein Eingangs-Frequenz-und-Phasen-Referenz-Signal moduliert, das Frequenz- und Phaseninformation trägt,

- der Wandler eine digitale Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Signals zur Pulslängensteuerung aufweist,

- eine Einrichtung zur Umwandlung dieses digitalen Signals in ein analoges, so daß die erste harmonische Komponente des analogen Ausgangssignals im wesentlichen die gleiche Frequenz, Phase und Amplitude hat, wie sie vom digitalen Signal für die Pulslängensteuerung und vom Frequenz-und-Phasen-Referenzsignal repräsentiert werden.

18. System nach Anspruch 17, worin die Einrichtung zur Umwandlung des digitalen Signals in ein analoges eine geregelte Stromquelle enthält.

19. System nach Anspruch 18, das eine digitale Einrichtung zur Erzeugung eines Auf/Ab-Steuersignals, welches die Polarität der geregelten Stromquelle umkehrt, enthält.