DE102005044801B4

DE102005044801B4 - Modulator zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen

Info

Publication number: DE102005044801B4
Application number: DE200510044801
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: DE102005044801A1

Abstract

Modulator zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen, bestehend aus – einem gesteuerten Polaritätsumkehrer 1, – einem Summator 2, – einem Schmitt-Trigger 3 mit der symmetrischen Hystereseschleife und – einem Integrator 4, wobei – der Eingang (A) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist, – der Ausgang des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang (G) des Summators 2 verbunden ist, – der Ausgang des Schmitt-Triggers 3 mit dem Eingang (B) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1, mit dem Eingang des Integrators 4 und mit dem Ausgang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist, – der Ausgang des Integrators 4 mit dem Eingang (F) des Summators 2 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ausgang des Summators 2 mit dem Eingang des Schmitt-Triggers 3 ohne Zwischenschaltung weiterer Schaltungselemente verbunden ist.

Description

Die Erfindung ist zur Durchführung der Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen (FMRS) vorherbestimmt. Die Erfindung gehört zum Pulstechnikbereich und kann in der Kommunikationstechnik, Telemechanik, Automation usw. verwendet werden.
Bei FMRS kann man einen der zwei informativen Parameter (die Frequenz F oder die Pulsperiode T = 1/F) wählen. Dann sind F = a + b·U1 (1) oder T = a + b·U1. (2)
Dabei steht U1 für die modulierende Spannung, a und b sind Konstanten.
In der Literatur sind bereits Frequenzmodulatoren und Frequenzdemodulatoren für Rechteckschwingungen ([1] EP 0 059 465 B1 ; [2] DE 38 00 265 A1 ; [3] DE 28 39 123 B1 ; [4] US 5 049 759 A ; [5] Halbleiter-Schaltungstechnik. U. Tietze, Ch. Shenk. 11. Auflage, 1999, S.926, Abb. 14.35; [6] Modulationsverfahren. E. Stadler. 8. Auflage, 2000, S.181-182; [7] Analoge Schaltungen, M. Seifert, 5., Auflage, S.488, Bild 19.3) beschrieben.
Bei der Nutzung der Modulation nach dem Gesetz (1) ist die Genauigkeit des Systems Frequenzmodulator-Frequenzdemodulator ungenügend. Frequenzmodulatoren und Frequenzdemodulatoren eines solchen Systems sind in den Druckschriften [3], [5] und [6] beschrieben.
Bei der Nutzung der Modulation nach dem Gesetz (2) ist die Genauigkeit des Systems Frequenzmodulator-Frequenzdemodulator höher. In der Druckschrift [4] ist ein Frequenzdemodulator für Rechteckschwingungen, und zwar der Mäanderimpulse, nach dem Gesetz (2) beschrieben. Die Frequenzmodulatoren gemäß den Druckschriften [1] und [2] können jedoch nicht zusammen mit dem Frequenzdemodulator gemäß der Druckschrift [4] verwendet werden. Die Signale der Frequenzmodulatoren gemäß den Druckschriften [1] und [2] sind vom Prinzip her keine Mäanderimpulse.
Zweck der Erfindung ist die Ausarbeitung des einfachen Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen, und zwar der Mäanderimpulse, nach dem Gesetz (2). Das Problem wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Auf der 1 ist das Blockschaltbild der vorgeschlagenen Vorrichtung abgebildet.
Es ist ein Modulator zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen, bestehend aus

– einem gesteuerten Polaritätsumkehrer 1,
– einem Summator 2,
– einem Schmitt-Trigger 3 mit der symmetrischen Hystereseschleife und
– einem Integrator 4, wobei
– der Eingang (A) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist,
– der Ausgang des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang (G) des Summators 2 verbunden ist,
– der Ausgang des Schmitt-Triggers 3 mit dem Eingang (B) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1, mit dem Eingang des Integrators 4 und mit dem Ausgang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist,
– der Ausgang des Integrators 4 mit dem Eingang (F) des Summators 2 verbunden ist und
– der Ausgang des Summators 2 mit dem Eingang des Schmitt-Triggers 3 ohne Zwischenschaltung weiterer Schaltungselemente verbunden ist.

Wir werden den prinzipiellen Unterschied zwischen dem Frequenzmodulator nach dem Gesetz (2) und dem aus den Druckschriften [3] und [5] bekannten Frequenzmodulator nach dem Gesetz (1) betrachten.
Für den ersten Fall kommt Summe der Signale U2 und U3 auf den Schmitt-Triggerseingang. Hier ist U2 = ±U1 (+U1 bei dem geöffneten Schalter S und –U1 bei dem geschlossenen Schalter S). Signal U3 ist Dreieckschwingung mit der konstanten Steilheit.
Für den zweiten Fall ([3] und [5]) kommt auf den Schmitt-Triggerseingang Ausgangsignal des Integrators. Dieses Signal ist Dreieckschwingung mit der Steilheit, die von der modulierenden Spannung U1 linear abhängt.
Deshalb verwirklicht mein Modulator die Modulation nach dem Gesetz (2), und der Modulator gemäß den Druckschriften [3] oder [5] verwirklicht die Modulation nach dem Gesetz (1). Ich habe es mittels der Computermodellierung bewiesen ([8] DE 10 2005 044 801 A1 ). Den strengen mathematischen Beweis für den Fall der Modulation nach dem Gesetz (1) gibt es in der Druckschrift [5]. Der strenge mathematische Beweis für den Fall der Modulation nach dem Gesetz (2) ist ähnlich.
Gerade dank der kennzeichnenden Merkmale (die Veränderung der Verbindungen zwischen den Elementen) ist das Ziel der Erfindung erreicht.

Claims

Modulator zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen, bestehend aus – einem gesteuerten Polaritätsumkehrer 1, – einem Summator 2, – einem Schmitt-Trigger 3 mit der symmetrischen Hystereseschleife und – einem Integrator 4, wobei – der Eingang (A) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist, – der Ausgang des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1 mit dem Eingang (G) des Summators 2 verbunden ist, – der Ausgang des Schmitt-Triggers 3 mit dem Eingang (B) des gesteuerten Polaritätsumkehrers 1, mit dem Eingang des Integrators 4 und mit dem Ausgang des Modulators zur Frequenzmodulation von Rechteckschwingungen verbunden ist, – der Ausgang des Integrators 4 mit dem Eingang (F) des Summators 2 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ausgang des Summators 2 mit dem Eingang des Schmitt-Triggers 3 ohne Zwischenschaltung weiterer Schaltungselemente verbunden ist.