DE2427225C3 - Schaltungsanordnung zur Demodulation digitaler Information - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Demodulation digitaler Information

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DE2427225C3
DE2427225C3 DE2427225A DE2427225A DE2427225C3 DE 2427225 C3 DE2427225 C3 DE 2427225C3 DE 2427225 A DE2427225 A DE 2427225A DE 2427225 A DE2427225 A DE 2427225A DE 2427225 C3 DE2427225 C3 DE 2427225C3
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
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    • G11B20/1403—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels
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    • G11B20/1419—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels code representation depending on a single bit, i.e. where a one is always represented by a first code symbol while a zero is always represented by a second code symbol to or from biphase level coding, i.e. to or from codes where a one is coded as a transition from a high to a low level during the middle of a bit cell and a zero is encoded as a transition from a low to a high level during the middle of a bit cell or vice versa, e.g. split phase code, Manchester code conversion to or from biphase space or mark coding, i.e. to or from codes where there is a transition at the beginning of every bit cell and a one has no second transition and a zero has a second transition one half of a bit period later or vice versa, e.g. double frequency code, FM code
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/01—Details
    • G06K7/016—Synchronisation of sensing process
    • G06K7/0166—Synchronisation of sensing process by means of clock-signals derived from the code marks, e.g. self-clocking code

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Demodulation digitaler Information, die phasen- oder frequenzmoduliert auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind und bei der dem Eingangsschaltkreis hr> eines Demodulators serielle Impulssignale unterschiedlichen Bitrahmens zugeführt werden.
Es ist bekannt, digitale Informationen in Form serieller Impulssignale phasen- oder frequenzmoduliert
auf einem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen. Sollen diese Impulssignale demoduliert werden, ist es bislang erforderlich, die Geschwindigkeit, mit der der Aufzeichnungsträger abgelesen wird, genau komiant zu halten, damit die seriellen Impulssignale stets einen gleichen Bitrahmen aufweisen. Handelt es sich beispielsweise beim Aufzeichnungsträger um ein Magnetband, muß dieses bei konnstanter Bandgeschwindigkeit abgelesen werden. Prinzipiell gilt dies auch beim Aufzeichnen solcher Informationen, wo zur Einhaltung eines konstanten Bitrahmens mit konstanter Geschwindigkeit aufgezeichnet werden muß. Dies bedingt teure Antriebsmittel beim Aufzeichnungs- und beim Lesegerät
Es besteht die Aufgabe, einen Demodulator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihm π auch die Demodulation von seriellen Impulssignalen möglich ist, die unterschiedliche Bitrahmen aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe einer analog arbeitenden Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bei einer digital arbeitenden Schaltungsan-Ordnung mit den Merkmalen des Anspruches 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt
F i g. 1 Wellenformen eines bekannten PM-Systems,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bekannten PM-Demodulators mit den Wellenformen von Fig. 1, F i g. 3 Wellenformen eines bekannten FM-Systems, jo
Fig.4 ein Blockschaltbild eines bekannten FlVi-Demodulators mit den Wellenformen von Fi g. 3,
F i g. 5 Wellenformen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß ü der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Wellenformen nach F i g. 5,
Fig. 7 Wellenformen gemäß einer zweiten Ausführungsform der «orliegenden Erfindung,
F i g. 8 ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Wellenformen nach F i g. 7,
F i g. 9 ein Blockschaltbild des spannungsgesteuerten Oszillators28in Fig.8,
Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Demodulators ·τ> gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
F i g. 11 ein Blockschaltbild des spannungsgesteuerten Multi-Vibrators40in Fig. 10,
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Vi
Fig. 14 ein Blockschaltbild des Frequenzteilers 52 in Fig. 13,
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 6u
Fig. 16einige Beispieleop'ir-herCodes.
Zuerst werden die Aiueusweisen von PM- und FM-Systemen, von den bekannten Demodulatoren und deren Nachteile kurz erläutert.
Fig. 1 zeigt erläuternde Wellenformen des PM-Sy- 61J stems, F i g. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines bekannten PM-Demodulators. Es sei angenommen, daß die digitale Information »0011010001«, wie in Fig. 1 gezeigt, auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit einem PM-System aufgezeichnet ist Dann ist die von einem Magnetkopf abgelesene Wellenform dieser Information wie in F i g. 1 a) gezeigt. Wie aus F i g. 1 a) hervorgeht, ändert sich das Spannungsniveau des Signals in einen PM-System immer in der Mitte von jedem Bit-Rahmen (Einzelbild »frame«). Die Richtung der Veränderung dieses Spannungsniveaus hängt von d«;r aufgezeichneten Information (0 oder 1) ab. Bei der vorliegenden Ausführungsform verändert sich das Spannungsniveau von tief nach hoch, wenn die aufgezeichnete Ziffer eine Null ist, und von hoch nach tief, wenn die aufgezeichnete Ziffer eine Eins ist Das in F i g. 1 angezeigte Signal wird dem Differentiator 1 (Fig.2) zugeführt, der zwei Ausgangssignale b und c, die in F i g. 1 b) und F i g. 1 c) gezeigt sind, liefert. Das Signal b erscheint, wenn das Spannungsniveau in F i g. 1 a) von tief nach hoch geht; das Signal c erscheint, wenn das Spannungsniveau von hoch nach tief geht. Die Signale b und c werden an die ersten Eingänge der UN D-Tore 2 bzw. 3 angelegt Die zweiten Eingänge UN D-Tore 2 und 3 werden mit dem negativen Ausgangssignal Q des monostabilen Multivibrators 5 versorgt. Das UND-Tor 3 liefert das in Fig. 1 /? gezeigte Ausgangssignal welches das End-Aus gangssignal ist und den aufgezeichneten Daten vom Demodulator entspricht. Die Ausgangssignale der UND-Tore 2 und 3 ergeben durch das ODER-Tor 4 das in F i g. 1 d) gezeigte Signal. Das in F i g. 1 d) gezeigte Signal triggert den monostabilen Multivibrator 5, welcher das positive Ausgangssignal Q, das i;i F i g. 1 e) gezeigt ist, und das dazu polaritätsvertauschte Signal ~Q liefert. Die Impulsbreite des in Fig. IeJ gezeigten Signals beträgt V4 der Periode der aufgezeichneten Daten; das genannte Pulssignal arbeitet als Taktsignal zur Verarbeitung der Ausgangsdaten, die in F i g. 1 f) gezeigt sind, in den folgenden Stufen.
Fig. 3 zeigt Wellenformen eines bekannten FM-Systems, und Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines bekannten FM-Demodulators. Wenn die digitale Information »0011010001« auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem FM-System aufgezeichnet ist, ist das Ausgangssignal eines magnetischen Kopfes, das dieser Information entspricht, dasjenige, das in Fig. Za) gezeigt ist. Es ist ein Kennzeichen von FM-Systemen, daß das Spannungsniveau der aufgezeichneten Daten immer an den Grenzpunkten der Bit-Rahmen (Einzelbilder »frames«) sich verändert; es verändert sich in der Mitte von jedem Bit-Rahmen, wenn die aufgezeichnete Ziffer eine 1 ist, wie in Fig. 3 angezeigt. Deshalb ist die Frequenz der aufgezeichneten Daten doppelt so groß, wenn die Ziffer eine Eins ist, wie die Frequenz, wenn die aufgezeichnete Ziffer eine Null ist. Das Signal von Fig.Za) wird einem Differentiator la (Fig.4) zugeführt. Dieser liefert das in F i g. 3 b) gezeigte Ausgangssignal und triggert einen monostabilen Multivibrator 5a. Der monostabile Multivibrator 5a liefert das mormale Ausgangssignal Q, das in Fig. Zc) gezeigt ist, als Taktimpuls und das dazu polaritätsumgekehrte Signal Q. Das in F i g. Zb) gezeigte Signal b und das in F i g. 3 c) gezeigte Signal c werden an das UND-Tor 2a angelegt, dessen Ausgangssignal das Flip-Flop 6 setzt. Das Flip-Flop 6 wird vom Ausgangssignal des UND-Tors 3a zurückgestellt, das vom Umkehrausgang Q und dem Differentiator la mit Eingangssignalen versorgt wird. Die Impulsbreite des monostabilen Multivibrators 5a wird zuvor auf V4 der Periode der aufgezeichneten Daten oder eines Bit-Rahmens eingestellt, wie in F i g. 3 c) gezeigt. Die Wellenform des End-Ausgangs-
signals des Demodulators wird vom Flip-Flop 6 als Ausgangs-Datensignal, wie in F i g. 3 d) gezeigt, geliefert. Der Hauptnachteil bekannter Demodulatoren nach Fig.2 und Fig.4 ist der, daß die Impulsbreite des Ausgangssignals der monostabilen Multivibratoren 5 und 5a so fesigelegt ist, daß sie je 3A der Periode der aufgezeichneten Daten oder eines Bit-Rahmens beträgt. Daher können die aufgezeichneten Daten und ein Taktimpuls nicht demoduliert werden, wenn die Veränderung der Bewegungs- oder Gebegeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums zu einer großen Veränderung der Periode der aufgezeichneten Daten führt.
Die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden, werden anhand des KM-Systems erläutert Selbstverständlich kann jedoch dasselbe Konzept wie in den folgenden Ausführungsformen auch für die Demodulation von PM-Systemen verwendet werden.
Fig. 5 zeigt Wellenformen gemäß der ersten Ausführungsform, dessen Blockschaltbild in F i g. 6 gezeigt ist. In F i g. 6 bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Eingangskreis, 12 ein Tor, 13 einen Takt-Ausgangskreis, 14 einen Daten-Ausgangskreis, 15 einen Sägezahn-Generator, 16 einen Analogspeicher, 17 einen Komparator und 18.aund 18öUND-Tore. Der Eingangsschaltkreis 11 empfängt das Signal ;, dessen Wellenform dieselbe ist wie diejenige der aufgezeichneten Daten auf einem Aufzeichnungsmedium; die Wellenform von F i g. 3 a^ist ein Beispiel des Signals /. F i g. 5 zeigt die Wellenformen von jedem Punkt von F i g. 6, wenn die aufgezeichneten Daten »0010« sind. Der Eingangsschaltkreis 11 liefert Impulsfolgen, die in den F i g. 5 a), 5 b) und 5 c) gezeigt sind, jedesmal, wenn das Spannungsniveau des Eingangssignals / sich verändert. Die Impulse in den Impulsfolgen von F i g. 5 a), 5 b) und 5 c) erscheinen bei etwas verschiedenen Zeiten. Die Wellenformen von F i g. 5 a'), 5 b') und 5 c') werden von den Impulsfolgen der F i g. 5 a), 5 b) und 5 c) durch ein Tor 12 erhalten. Dieses Tor 12 empfängt als Torsignal ein Signal mit umgekehrter Polarität zu dem Ausgangssignal das in F i g. 5 Q gezeigt ist, und zwar vom Ausgang des Takt-Ausgangskreises 13. Der Sägezahn-Generator 15 liefert das in F i g. 5 d) gezeigte Ausgangssignal dessen Spannungsniveau mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit welche mit der Zeitkonstante des Generators verknüpft ist, anwächst. Es wird auf Null durch die Impulsfolge von F i g. 5 b')zurückgestellt. Der Analogspeicher 16 ist ein herkömmlicher »sampling hold«-SchaItkreis, der das Ausgangssignal des Generators 15 empfängt und eine Ausgangsspannung mit einem Niveau, das mit dem Eingangsniveau verknüpft ist, liefert, wenn ein Impuls nach Fig.Sa') auftritt Die Ausgangswellenform des Analog-Speichers 16 ist in Fig.5 e) gezeigt Mit anderen Worten: die Ausgangsspannung des Analog-Speichers 16 ist proportional zur Dauer eines vorhergehenden Bit-Rahmens. Der Komparator 17 liefert ein Ausgangssignal als Zeit-Referenzsignal wenn das Verhältnis des Ausgangssignals des Analog-Speichers 16 zum Ausgangssignal des Sägezahngenerators 15 einen bestimmten Wert erreicht das heißt 4 :3. Der Takt-Ausgangsschaltkreis 13 ist ein herkömmliches Flip-Flop, das von der Impulsfolge von Fig.5 c') gesetzt und auf Null vom Ausgangssignal des Komparators 17 zurückgestellt wird. Die Ausgangswellenform des Schaltkreises 13 ist in F i g. 5 f) gezeigt Die Impulsbreite des Taktimpulses, der in F i g. 5 f) gezeigt ist, beträgt 3/a der Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens bei der vorliegenden Ausführungsform. Der Daten-Ausgangskreis 14 ist ebenfalls ein herkömmliches Flip-Flop, das vom Ausgang des UND-Tors 18a gesetzt und vom Ausgang des UND-Tors 186 zurückgestellt wird. Das UND-Tor 18a empfängt das Ausgangssignal des Takt-Ausgangskreises 13, das in Fig. 5 f) gezeigt ist, und die Impulsfolge von F i g. 5 a). Das UND-Tor 18£> empfängt
ίο das zum Ausgangssignal des Takt-Ausgangskreises 13 polaritätsumgekehrte Signal und die Impulsfolge von Fig. 5 b). Die Ausgangs-Wellenform des Daten-Ausgangskreises 14 ist in F i g. 5 g) gezeigt. Die genannten zwei UND-Tore 18a und 18öarbeilen als Masken für ein Daten-Ausgangssignal. Deshalb sind die End-Ausgangssignaie des Demodulators von F i g. 6 das Taktsignal von F i g. 5 f) und die demodulierten Daten von F i g. 5 g). Oben wurde zwar erläutert, daß der Komparator 17 ein Ausgangssignal liefert, wenn das Verhältnis zweier Eingangssignale an diesem Komparator 4:3 beträgt; dieses Verhältnis könnte jedoch zwischen 0,5 und 1 ( = 2:1 bzw. 1:1) gewählt werden. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Impulsbreite der Taktsignale in F i g. 5 f) nicht festliegt, sondern ungefähr 3/4 der Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens beträgt. Demgemäß verändert sich diese Impulsbreite entsprechend der Veränderung der Bewegungs- oder Gebegeschwindigkeit eines Aufzeichnungsmediums. Deshalb können aufgezeichnete Daten unter Verwendung dieses
JO Taktimpulses korrekt demoduliert und verarbeitet werden, auch wenn die Bewegungs- oder Gebegeschwindigkeit eines Aufzeichnungsmediums verändert wird. Alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im folgenden erläutert werden, haben
J5 ebenfalls diesen Vorteil.
F i g. 7 zeigt Wellenformen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; F i g. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Demodulators mit den Wellenformen von F i g. 7. In F i g. 8 bezeichnet 11 einen
■to Eingangskreis, 12 ein Tor und 14 einen Daten-Ausgangskreis; diese Schaltkreise arbeiten ebenso wie diejenige in Fig. 6. Weiterhin bezeichnet 25 einen Sägezahn-Generator, 26 einen Analogspeicher, 28 einen spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Ausgangsfrequenz durch seine Eingangsspannung geregelt wird, und 29 einen Zähler. An den Eingangskreis 11 wird ein Signal / gelegt dessen Wellenform mit derjenigen übereinstimmt, die auf dem Aufzeichnungsmedium ist. Der Eingangskreis 11 liefert die drei Impulsfolgen a). b) und c) von F i g. 7, deren Impulse immer dann auftreten, wenn sich das Spannungsniveau des Eingangssignals /' verändert. Die Augenblicke, in denen die Impulse in den Impulsfolgen a), b) oder c) auftreten, unterscheiden sich ein wenig voneinander, wie in den F i g. 7 a), 7 b)\md 7 c) gezeigt. Ein Tor 12 liefert aus den Impulsfolgen a), b) und c) die Impulsfolgen a'), b') und c') von Fig.7, vorausgesetzt daß der Taktausgang g in F i g. 7 auf Null liegt Ein Sägezahn-Generator 25 liefert die Ausgangswellenform, die in F i g. 7 d) gezeigt ist Er wird von einem Impuls b' getriggert. Seine Spannung verringert sich linear entsprechend der Zeitkonstante des Sägezahn-Generators 25. Ein Analogspeicher 26 speichert den Wert der Amplitude der Ausgangswellenform d zu der Zeit in der ein Impuls in der Impulsfolge a'auftritt Dem entspricht die Ausgangswellenform des Analogspeichers 26, welche in Fig.Te) gezeigt ist Das Ausgangssignal des Analogspeichers 26 wird an den Eingang eines spannungsgesteuerten Oszillators 28
gelegt. Dieser liefert seinerseits Ausgangsimpulse /mit einer Frequenz, die proportional zur Amplitude der Eingangsspannung e ist. Beispielsweise sei angenommen, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 28 so gebaut ist, daß er sechzehn Impulse während jedem Bit-Rahmen liefert. Dann liefert dieser Oszillator 28 immer sechzehn Impulse pro Bit-Rahmen, trotz einer evtl. Veränderung der Dauer eines Bit-Rahmens. Der Grund dafür liegt darin, daß die Amplitude der Wellenform e in Fig.7 umgekehrt proportional zur Dauer des vorgehenden Bit-Rahmens ist und die Oszillationsfrequenz ihrerseits ebenfalls umgekehrt proportional zur Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens ist. Deshalb sollte ein Zähler 29 vorgesehen sein, der ein Ausgangssignal liefert, wenn zwölf Eingangsimpulse von dem Oszillator 28 nach jedem Impuls in der Impulsfolge c' von F i g. 7 empfangen wurden. Die Ausgangswellenform des Zählers 29 ist in F i g. 7 g) gezeigt. Aus der obigen Erläuterung wird deutlich, daß die Impulsbreite der Wellenform des Demodulations-Taktimpulses in Fig.7 g) l2/ie ( = 3/<i) der Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens beträgt. Der Daten-Ausgangskreis 14 umfaßt ein Flip-Flop, ähnlich dem von F i g. 6, welches das Daten-Ausgangssignal das in F i g. 7 h) gezeigt ist, liefert. Der spannungsgesteuerte Oszillator 28 kann aus einem handelsüblichen integrierten Schaltkreis bestehen, oder er kann von der Schaltungsanordnung in F i g. 9 gebildet werden. Beide Möglichkeiten sind dem Fachmann wohlbekannt.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen in Fig.8 und Fig. 10 liegt darin, daß die Ausführungsiorm nach Fig. 10 einen Sägezahn-Generator 25 entsprechend dem in F i g. 8 und einen spannungsgesteuerten monostabilen Multivibrator 40 anstelle des spannungsgesteuerten Oszillators 28 und des Zählers 29 in F i g. 8 besitzt. Dieser Multivibrator 40 liefert einen Ausgangsimpuls, dessen Dauer durch seine Eingangsspannung geregelt wird, und liefert die in F i S- 7 g) gezeigten Ausgangsimpulse direkt aus der Eingangswellenform von Fig.Te). In Fig. 10 ist die Amplitude der Wellenform von F i g. 7 e), die an den Eingang des Multivibrators 40 gelegt wird, proportional zur Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens. Die Impulsbreite des Ausgangssignals des Multivibrators 40 ist demnach ebenfalls proportional zur Länge des vorhergehenden Bit-Rahmens. Diese Impulsbreite ist beispielsweise 3Za der Länge des vorhergehenden Bit-Rahmens. Dieses Ausgangssignal des Multivibrators 40 wird als Takt-Ausgangssignal verwendet. Die Bauweise des spannungsgesteuerten monostabilen Multivibrators 40 ist dem Fachmann wohlbekannt; ein Beispiel dafür ist in F i g. 11 gezeigt
F i g. 12 zeigt ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen von Fig. 10 und Fig. 12 besteht darin, wie die Spannung erhalten wird, deren Amplitude mit der Dauer des vorhergehenden Bit-Rahmens verknüpft ist In Fig. 12 werden die Ausgangsimpulse eines selbsterregten Oszillators 44 zwischen jedem Bit-Rahmen (zwischen jedem Impuls in der Impulsfolge b') durch einen Zähler 43 gezählt Der Inhalt dieses Zählers 43 wird im Augenblick der Impulse der Impulsfolge a' in einem »latch«-Schaltkreis 42 beibehalten. Der Ausgang dieses »Iatch«-Schaltkreises 42 liefert durch einen Digital-Analog-Konverter 41 eine Analogspannung, deren Amplitude mit der Dauer eines vorhergehenden Bit-Rahmens verknüpft ist. Diese Spannung liefert das Takt-Ausgangssignal das in F i g, 7 g) gezeigt ist, in ähnlicher Weise wie in F i g. 8 oder F i g. 10.
Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild eines Demodulators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird die Impulsbreite des Takt-Ausgangssignals durch einen rein digitalen Schaltkreis gesteuert. In Fig. 13 bezeichnen die Referenzzahlen 11, 12 und 14 einen Eingangskreis, ein Tor bzw. einen Daten-Ausgangskreis. 51 bezeichnet einen selbsterregten Oszillator, 52 eine Teilstufe, 53 einen Rückwärts-Vorwärts-Zähler, 54 einen Zähler und 55 einen Tor-Steuerkreis. Die Teilstufe 52 liefert beispielsweise drei Impulse auf jeweils vier Eingangsimpulse. Ein solcher Zähler kann beispielsweise durch die Flip-Flops und UND-Tore, die in Fig. 14 gezeigt sind, gebaut werden. Der Zähler 53 ist ein Rückwärts-Vorwärts-Zähler, der den Datenanfall bewältigen kann und beispielsweise ein handelsüblicher integrierter Schaltkreis sein kann.
Der Zähler 54 wird durch die Impulsfolge b' von F i g. 7 auf Null gestellt. Danach zählt er eine Anzahl Impulse von der Teilstufe 52. Wenn also angenommen wird, daß der Oszillator 51 beispielsweise sechzehn Impulse während des vorhergehenden Bit-Rahmens erzeugt, wird der Inhalt des Zählers 54 am Ende des vorhergehenden Bit-Rahmens 12 ( = 16 χ 3A). Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 53 wird mit dem Inhalt des Zählers 54 ( = 12) zur Zeit von jedem Impuls in der Impulsfolge a'von Fig.7 gespeist. Danach reduziert jeder Impuls vom Oszillator 51 den Inhalt des Zählers 53 um eins während des jeweiligen Bit-Rahmens. Der Inhalt des Zählers 53 erreicht Null, wenn er zwölf Impulse vom Oszillator 51 erhalten hat. Der Zähler 53 liefert einen Borg-Impuls (borrow-pulse), wenn er einen dreizehnten Impuls vom Oszillator 51 erhält. Dieser Borg-Impuls tritt bei einer Zeit auf, die 3/4 der Länge des Bit-Rahmens vom Anfangspunkt dieses Bit-Rahmens aus entspricht. Dieser Borg-Impuls kann direkt als Takt-Ausgangssignal verwendet werden.
Wenn in Fig. 13 die Zahl der Ausgangsimpulse des Oszillators 51 während jedem Bit-Rahmen nicht ein Vielfaches von 4 ist, verändert sich der Zeitpunkt, zu dem der Borg-Impuls auftritt, bei jedem Bit-Rahmen ein wenig. Um dieses Problem zu bewältigen, kann die Anzahl von Impulsen in jedem Impuls-Rahmen gemäß dem Gesetz der großen Zahl in der statistischen Theorie erhöht werden.
Fig. 15 zeigt ein Block-Schaltbild eines Demodulators einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 15 haben diejenigen Bauteile, die ebenso wie diejenigen von Fig. 13 arbeiten, dieselben Bezugszahlen wie die entsprechenden Elemente in Fig. 13; die Bezugszahlen 56 und 57 bezeichnen Teilstufen. Die Teilstufe 56 liefert Impulse in einer Anzahl, die beispielsweise gleich einem Drittel der Anzahl von Eingangsimpulsen ist Die Impulsbreite der Ausgangssignale der Teilstufe 56 beträgt 50% der Periode des Impulses. Die Teilstufe 54 liefert Impulse in einer Anzahl, die gleich einem Viertel der Anzahl von Eingangsimpulsen ist Im vorhergehenden Bit-Rahmen stellt der Impuls in der Impulsfolge b' von F i g. 7 den Zähler 54 und die Teilstufen 56 und 57 auf Null. Wenn angenommen wird, daß der Oszillator 51 120 Impulse während dieses Bit-Rahmens liefert, dann ist der Inhalt des Zählers 54 am Ende dieses Bit-Rahmens 30 (=120χ'/4). Dieser Inhalt (=30) wird auf den
030 247/170
Vorwärts-Rückwärts-Zähler 53 durch den nächsten Impuls der Impulsfolge a'in Fi g. 7 übertragen. Darauf reduziert jeder Ausgangsimpuls von der Teilstufe 56 den Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 53 während des jeweiligen Bit-Rahmens. Da jedoch die Teilstufe 56 durch 3 teilt, liefert sie 40 Impulse während des Bit-Rahmens. Dementsprechend liefert der Zähler 53 einen Borg-Impuls, wenn die Teilstufe 56 den einunddreißigsten Impuls liefert. Dieser Borg-Impuls wird als Takt-Ausgangssignal verwendet. Dieser Borg-Impuls tritt bei ungefähr 3A (=31Ao) eines Bit-Rahmens vom Anfangspunkt des Bit-Rahmens aus auf.
Der Torsteuerkreis 55 in den F i g. 13 und 15 liefert die in F i g. 5 f) gezeigte Wellenform aus dem Ausgangssigna! des Zählers 53. Die Arbeitsweise und der Aufbau des Daten-Ausgangskreises 14 und seiner zugehörigen Schaltkreise entsprechen derjenigen von Fig.6, 8, 10 und 12. Weiterhin könnte in den Fig. 13 und 15 der Zähler 53 durch einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler ersetzt werden. In diesem Falle würde das Komplement des Ausgangssignals des Zählers 54 zum Zähler 53 (Vorwärts-Rückwärts-Zähler) übertragen, dessen Übertrag-Ausgangssignal anstelle eines Borg-Ausgangssignals als Takt-Ausgangssignal verwendet würde.
Die Ausführungsformen von Fig. 13 und Fig. 15 können auch einen Betriebsfehler entdecken und anzeigen. Wenn die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums zu gering ist, ist der Inhalt des Zählers 53 zum Zeitpunkt von a'kleiner als ein vorherbestimmter Wert Wenn die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums zu groß ist, fließt der Zähler 54 über. Natürlich tritt ein Betriebsfehler auf, wenn die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums nicht richtig ist. Indem also die Inhalte der Zähler 53 und 54 überwacht werden, kann ein Betriebsalarm, der den Betriebsfehler anzeigt, geschaffen werden.
Die obenerwähnten Ausführungsformen sind für einen Demodulator in einem FM-System erklärt worden. Es sollte jedoch festgehalten werden, daß ein Demodulator in einem PM-System nahezu dieselbe Struktur wie die obenerwähnten Ausführungsformen haben kann.
Ein Demodulator-System gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich zur Demodulation von FM- oder PM-Signalen verwenden, die auf verschiedenen Arten des Aufzeichnungsmediums, wie beispielsweise auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium oder einem optischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind. Bei einem optischen Aufzeichnungssystem wird die digitale Information auf dem Medium durch optische Streifen-Codes in einem FM-System aufgezeichnet, wie in Fig. 16 gezeigt. Diese optischen Streifen-Codes werden durch ein fotoelektrisches Element in ein elektrisches Signal übergeführt. Dieses elektrische Signal liefert ein Daten-Ausgangssignal und ein Takt-Ausgangssignal durch einen der oben beschriebenen Demodulatoren. Fig. 16 gibt ein Beispiel für Streifen-Codes in einem FM-System, das der numerischen Information von 0 bis 9 entspricht. Jede numerische Information hat vier Bits (1,2,3 und 4) einer binär-dezimalen Zahl und ein ungerades Paritäts-Bit (P).
Wie oben erwähnt, kann ein Demodulator gemäß der
vorliegenden Erfindung ein stabiles, demoduliertes Ausgangssignal liefern, auch wenn die Eingangsfrequenz eines FM- oder PM-Signals sich verändert oder abweicht. Wenn deshalb der vorliegende Demodulator in einem Magnetkartenleser verwendet wird, kann ein einziger Demodulator zur Demodulation der Signale mit beiden gebräuchlichen Geschwindigkeiten, nämlich 210 BPI (Bit pro inch) und 75 BPI, verwendet werden. Der vorliegende Demodulator hat die Vorteile, daß die Einstellung der mechanischen Teile einfach, die Betriebsverläßlichkeit verbessert ist gegenüber dem Stande der Technik und daß die Herstellungskosten gering sind. Da der vorliegende Demodulator in einem System mit variabler Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums verwendet werden kann, ist er sogar anwendbar bei Demodulations-Systemen, bei denen das Aufzeichnungsmedium von Hand bewegt oder eingege-
ben wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Demodulation digitaler Informationen, die phasen- oder frequenzmoduliert auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind und bei der dem Eingangsschaltkreis eines Demodulators serielle !mpulssignale unterschiedlichen Bitrahmens zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsschaltung (11, 12) mit einem Analog-Spannungserzeuger (15, 16, 25, 26, 41 bis 44) verbunden ist, dessen Ausgangsamplitude proportional der Dauer des Bitrahmens des Impulssignals ist, das dem eingehenden neuen Impulsrahmen vorangegangen ist, daß die Setz- bzw. Rücksetzeingänge eines Taktsignalgenerators (13, 29, 40) mit der Eingangsschaltung (11,12) bzw. dem Analogspannungstrzeuger (15, 16, 25, 26, 41 bis 44) verbunden sind, so daß dessen Taktausgangssignal mit dem Beginn des Bitrahmens des anliegenden Impulssignals beginnt und dessen Ende von der Amplitude des Analogspannungssignals bestimmt wird, daß das Ausgangssignal des Taktsignalgenerators (13, 29, 40) und die Impulssignale einer Maskierschaltung (14,18) zugeführt werden, so daß Beginn und Ende des demodulierten Ausgangssignals durch das gleichzeitige Vorhandensein eines Taktausgangssignals und eines Impulssignals bestimmt wird und das Takiausgangssignal weiterhin einer vor dem Analogspannungserzeuger (15, 16, 25, 26, 41 bis 44) geschalteten Torschaltung (12) des Eingangsschaltkreises (11, 12) zugeführt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschaltung (11, 12) ein im Takt der Impulssignale getaktetcr Sägezahngenerator (15) nachgeschaltet ist, dessen analoge Ausgangsamplitude in einem Analogspeicher (16) gespeichert wird, der Sägezahngenerator (15) und der Analogspeicher (16) mit einem Komparator (17) verbunden sind, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Amplitude des sich aufbauenden Sägerahns ein bestimmtes Verhältnis zu dem im Analogspeicher (16) gespeicherten Wert aufweist und daß der Ausgang des Komparators (17) mit dem Rückstelleingang eines Flip-Flops (13) verbunden ist, dem an seinem Stelleingang das eingehende Impulssignal zugeführt wird und dessen Taktausgang der Maskierschaltung (18a, 18/>, 14) zugeführt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangsschaltkreis (11, 12) ein ein im Takt der Impulssignale getakteter Sägezahngenerator (25) nachgeschaltet ist, dessen analoge Ausgangsamplitude, die umgekehrt proportional zur Dauer des Bitrahmens des Impulssignals ist, das dem eingehenden Impulssignal voranging, in einem Analogspeicher (26) gespeichert wird, dem Analogspeicher (26) ein frequenzgesteuerter Oszillator (28) nachgeschaltet ist, dessen Frequenz von dem im Analogspeicher (26) gespeicherten Wert bestimmt wird, der Ausgang des Oszillators (28) mit einem Zähler (29) verbunden ist, der ein Taktausgangssignal erzeugt, das mit dem eingehenden Impulssignal beginnt und das endet, wenn der Oszillator (28) dem Zähler (29) eine konstante Impulsfolge zugeführt hat, die kleiner ist als die maximale pro Bitrahmen mögliche Impulsfolge und
dessen Taktausgangssignal der Maskierschaltung (14,18) zugeführt wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangsschaltkreis (11, 12) ein im Takt der Impulssignale getakteter Sägezahngenerator (25) nachgeschaltet ist, dessen analoge Ausgangsamplitude in einem Analogspeicher (26) gespeichert wird, dem Analogspeicher (26) ein spannungsgesteuerter monostabiler Multivibrator (40) nachgeschaltet ist, der ein Taktausgangssignal erzeugt, das mit dem eingehenden Impulssignal beginnt und dessen Dauer von dem im Analogspeicher (26) gespeicherten Wert bestimmt wird und dieses Taktausgangssignal der Maskierschaltung (14, 18) zugeführt wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ü'aß ein Zähler (43) vorgesehen ist, der die während der Dauer eines jeden Bitrahmens auftretenden Impulse eines selbsterregten Oszillators (44) zählt, der Zählerstand am Ende jedes Bitrahmens einem Digital-Analogkonverter (41) zugeführt wird, dessen analoge Ausgangsspannung bei eingehendem Impulssignal einem spannungsgesteuerten monostabilen Multivibrator (40) zugeführt wird, der ein Taktausgangssignal erzeugt, das mit dem eingehenden Impulssignal beginnt und dessen Dauer von der Amplitude der Ausgangsspannung des Konverters (41) bestimmt wird und das der Maskierschaltung (14,18) zugeführt wird.
6. Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein selbsterregter Oszillator (51) vorgesehen ist, der über eine Teilerschaltung (52) einem ersten Zähler (54) über der Dauer eines jeden Bitrahmens Zählimpulse zuführt und der Inhalt am Ende jedes Bitrahmens dieses ersten Zählers (54) zu Beginn des folgenden Bitrahmens einem zweiten Zähler (53) eingegeben wird, der während der Dauer dieses folgenden Bitrahmens durch die Impulse der Te'lerschaltung (52) rückwärtszählt und bei seiner Nullstellung einem Torsteuerkreis (55) einen Rückstelümpuls zuführt, dessen Stellimpuls vom eingehenden Impulssignal erzeugt wird und daß das auf diese Weise vom Torsteuerkreis (55) erzeugte Taktausgangssignal und die Impulssignale einer Maskierschaltung (14, 18) zugeführt werden, so daß Beginn und Ende des demodulierten Ausgangssignals durch das gleichzeitige Vorhandensein eines Taktausgangssignals und eines Impulssignals bestimmt wird.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Oszillator (51) und dem zweiten Zähler (53) eine zweite Teilerschaltung (56) geschaltet ist, deren Teilungsverhältnis geringer ist als dasjenige der ersten Teilerschaltung (54).
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