Funktionsweise Koinzidenz-Demodulator für FM (A225, TDA1047)

Hallo,

hat hier jemand Informationen zur Funktionsweise eines Koinzidenzmodulators f=FCr frequenzmodulierte Signale, wie er im TDA1047 bzw. A225 angewendet wird?

Ich w=FCrde einen solchen Schaltkreis gern etwas zweckentfremdet einsetzen, und brauche einen Synchron-Gleichrichter (von einem externen Takt gesteuert) nach der ZF-Verst=E4rker-Stufe und Begrenzung. Nach den sp=E4rlichen Angaben, die ich bis jetzt gefunde habe, k=F6nnte ich den Koinzidenzdemodulator gleich daf=FCr verwenden, ich bin mir aber nicht sicher.

Jeder Hinweise ist willkommen,

Thomas

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Thomas Falk
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Recht einfach: Durch den langsam folgenden 90-Grad Schwingkreis wird die FM in eine Phasenmodulation umgewandelt, der folgende Vier-Quadranten--Mischer spielt dann den Phasenvergleicher und liefert ergo das demodulierte Signal.

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
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Oliver Bartels

Hallo Oliver,

Oliver Bartels schrieb:

Wenn ich das richtig verstanden habe, k=F6nnte ich dann den Schwingkreis weglassen und an den dazugeh=F6rigen Pins ein Referenzsignal einspeisen. Nach dem Demodulator m=FCsste sich dann ein zur Phasenverschiebung zwischen dem Referenzsignal und dem verst=E4rkten Signal proportionales Ausgangsspannung ergeben.

Genau das br=E4uchte ich. Klappt das?

Hintergrund der Anwendung ist die Laufzeitmessung eines modulierten optischen Signals.

Sch=F6ne Pfingsten,

Thomas

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Thomas Falk

Frei nach Radio Eriwan: Im Prinzip ja.

Allerdings reicht dann *ein* Mischer nicht mehr aus, weil der Schwingkreis automatisch einen vernünftigen Phasenwinkel herstellt und es bei FM eh' nur auf die Ableitung (Änderung) der Phase ankommt, denn eine ständige Phasenänderung ist eine Frequenzänderung. Das Differenzieren übernimmt beim FM Koinzidenzdemodulator der Schwingkreis, er "merkt" sich die vorherige Phasenlage.

"Vernünftig" ist der Phasenwinkel 90 Grad, weil an dieser Stelle wegen sin x = x für x -> 0 (_gegen_ Null, nicht ist Null!) der Demodulationsmischer im linearen Bereich arbeitet und ein *eindeutiges* Ausgangssignal liefert - was bei einem Plateau des Sinus nicht der Fall ist, bei sin x = 1 geht es in beide x-Richtungen nur abwärts.

Bei einem vorgegebenen frequenzgleichen Referenzsignal kannst Du Dir aber den (bei Dir laufzeitabhängigen) Winkel im allgemeinen nicht aussuchen.

Deshalb brauchst Du dann einen Mischer für dein Referenzsignal

*und* einen weiteren für das um 90 Grad verschobene Referenzsignal. Das ganze nennt sich dann (kohärenter) Vektordemodulator oder I/Q Demodulator.

Der Winkel des Vektors (I,Q) gibt dabei die Phasenlage an, für FM brauchst Du dann noch einen Differenzierer am Phasensignal hinter dem Vektordemodulator.

Dazu muss man aber erstmal die Phase haben, beim FM-Koinzidenzdemodulator ist das wg. den 90 Grad kein Problem.

Analog ist der Winkel nicht ganz einfach zu ermitteln, weil nichtlineare Winkelfunktionen im Spiel sind, läuft das letztlich mehr oder weniger auf Schätzometers hinaus. Je nach Anwendung kann aber auch z.B. eine Multiplikation dI/dt mit Q plus vice versa oder auch I direkt mit Q etwas bringen (wobei man die FM einfacher haben kann, s.o.)

Digital geht das leicht über den *CORDIC*-Algorithmus auf einem DSP oder in Hardware. Deshalb folgen auf die meisten I/Q-Demodulatoren A/D-Wandler ...

Das 90 Grad Referenzsignal kann entweder analog gewonnen werden (R/C-Tiefpass versus C/R-Hochpass gibt genau 90 Grad Phasenversatz), halbdigital (Referenzsignal mit doppelter Frequenz auf Teiler) oder vollständig digital (NCO innerhalb eines digitalen Vektordemodulators, da gibt es fertige Bausteine, die das digitalisierte ZF Signal übernehmen, mit intern digital erzeugten 0 Grad/90 Grad Sinussignalen über Multiplizierer rechnerisch mischen und dann ebenfalls über digitale Filter bandbegrenzen und sogar den CORDIC realisieren).

Die komplett digitale Lösung nennt sich DDC (Digital Down Converter).

Analoge IC-Beispiele:

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Digital IC-Beispiele:

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Warnung: Nicht nur bei der digitalen Lösung steckt der Teufel im Detail ...

Been there, done that.

Und der von Dir genannte IC ist ein guter FM-Demodulator, aber nicht für diesen Zweck gebaut ...

Da liegst Du schon richtig, das ist eine klassische Korrelationsaufgabe und soetwas macht man heute zumeist digital mittels DSP oder FPGA oder entsprechenden Spezialbausteinen. Wenn das Signal sehr hochfrequent ist, kann auch ein Baustein wie der AD8347 oder LT5515 oder, wenn es noch mehr GHz sein sollen, diverse Hittite oder UMS IC's nützlich sein.

Zu beachten ist: Eine Korrelation zweier *empfangener* Signale liefert natürlich immer schlechtere S/N als die Korrelation eines empfangenen Signals mit einem synthetisch erzeugten kohärenten Referenzsignal.

Danke gleichfalls.

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

Hallo Oliver,

vielen Dank f=FCr die ausf=FChrliche Antwort. Die Phasenlage am Demodulator mu=DF ich nochmal durchdenken, aber prinzipiell sollte es funktionieren. Ich werde es mal probieren.

Danke nochmals f=FCr die Hilfe,

Thomas

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Thomas Falk

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