Beschreibung

ASK-Demodulator

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Demodulator für amplitudenmodulierte Signale, insbesondere für die Demodulation von Amplitudenumtastungssignalen (ASK nach dem Englischen: Amplitude Shift Keying). ASK ist eine digitale Modulationsart, wobei die Amplitude eines Trägersignals zur Informationsübermittlung verändert wird. ASK umfasst allgemein NRZ-Signale (Non-Return-to-Zero), die nicht in regelmäßigen Intervallen auf ein Nullpotential zurückfallen. Ein NRZ-Signal enthält nur die reinen binär codierten Nutzdaten, wobei NuII- und Einsbits häufig durch positives und negatives Potential repräsentiert werden.

[0002] Derartige Formen der Datenübertragung sind beispielsweise für induktiv koppelnde Steckverbindekupplungen geeignet, wie sie von der Anmelderin unter der Bezeichnung Memosens vertrieben werden.

[0003] Nach dem Stand der Technik werden mittels ASK gesendete Daten beispielsweise mit einem Hüllkurvendemodulator demoduliert, da jedoch das NRZ-kodierte Datensignal einen variablen Gleichanteil hat, schwankt der Pegel des so zurück gewonnenen Signals erheblich.

[0004] Damit die Komparatorschwelle den Schwankungen angepasst werden kann, wird eine Klemmschaltung eingesetzt. Die Schaltung sorgt mittels Dioden über eine Kopplung der Spannungspfade von Datensignal und Komparatorschwelle an die Betriebsspannung für einen gegenseitigen Ausgleich der Schwankungen. Steigt die Signalspannung an, dann steigt auch die Komparatorschwelle an. Somit können die Störungen bei der Signalrückgewinnung minimiert werden. Die beschriebene Schaltung weist jedoch die folgenden Nachteile auf: Die Klemmschaltung ist aufgrund der dort eingesetzten Schottky-Dioden temperaturabhängig. Weiterhin ist die Schaltung vergleichsweise träge, so dass die Komparatorschwelle nicht schnell genug nachgeführt werden kann. Damit können schnelle Störungen im Datensignals, beispielsweise im unteren bis mittleren μs-Bereich, nicht abgefangen werden. Weiterhin ist ein hoher Modulationsgrad erforderlich, der nur einen engen Schwankungsbereich

erlaubt. Zudem sind der Demodulator und die Signalrückgewinnung lastabhängig. Schließlich wirken sich Störungen, die von der Betriebsspannung ausgehen, unterschiedlich auf die beiden Spannungspfade, also Datensignal und Komparatorschwelle aus.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Demodulator bereitzustellen, der die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik überwindet.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Demodulator gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1.

[0007] Der erfindungsgemäße Demodulator zum Demodulieren von ASK-Signalen umfasst

[0008] einen symmetrischen Hüllkurvendemodulator, der ein Datensignal aus einer Trägerfrequenz demoduliert, wobei der Hüllkurvendemodulator einen positiven Zweig und einen negativen Zweig umfasst, denen das zu demodulierende Signal gleichzeitig zugeführt wird, um die positive und die negative Halbwelle des Signals gleichzeitig bzw. parallel zu demodulieren;

[0009] einen DC-Entkoppler, wobei der DC-Entkoppler jeweils den

Gleichspannungsanteil des Ausgangssignals auf dem positiven Zweig und dem negativen Zweig des Hüllkurvendemodulators abkoppelt;

[0010] einen dem DC-Entkoppler nachgeschalteten Potential-Konditionierer zum Anpassen der Potentiale der Signale des negativen und positiven Zweigs, dass sie geeignet sind, einem Komparator als Differenzsignal zugeführt zu werden; und

[0011] eine Komparator, dessen Ausgang nur in Abhängigkeit der Differenz zwischen den angepassten Signalen des positiven und des Zweigs geschaltet wird.

[0012] In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der DC-Entkoppler für den positiven Zweig und den negativen Zweig jeweils einen Längskondensator.

[0013] In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Potentialkonditionierer jeweils einen Spannungsteiler für den positiven Zweig und den negativen Zweig, wobei die Spannungsteiler jeweils zwischen der Betriebsspannung und Masse geschaltet sind.

[0014] In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Komparator einen

Operationsverstärker, an dessen Eingang die konditionierten Signale des positiven und negativen Zweigs anliegen.

[0015] Vorzugsweise weisen die wesentlichen Schaltungskomponenten des positiven und des negativen Zweigs einen zueinander symmetrischen Aufbau auf. Die erfindungsgemäße Demodulatorschaltung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sich Störungen, beispielsweise der Betriebsspannung oder der Amplitude des Trägersignals, aufgrund des weitgehend symmetrischen Aufbaus auf beide Signalpfade gleich auswirken und insoweit kompensiert werden.

[0016] Gleichermaßen wirkt der schwankende Gleichanteil des Datensignals auf beide Schaltungszweige, wodurch dessen störender Einfluss auf die Demodulation eliminiert ist.

[0017] Die Nutzung der beiden Halbwellen des Trägersignals ermöglicht zudem ein sicheres Demodulieren auch bei geringen Modulationshüben.

[0018] Schließlich benötigt der Komparator aufgrund der ausschließlichen Abhängigkeit vom konditionierten Differenzsignal keinerlei weitere Beschaltung.

[0019] Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

[0020] Es zeigt:

[0021] Fig. 1 : einen schematischen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Demodulatorschaltung.

[0022] Die in Fig. 1 dargestellte Demodulatorschaltung 1 umfasst dem Signalfluss nach beschrieben die folgenden Komponenten: Einen Signaleingang 2, an dem ein Träger mit aufmoduliertem ASK-Signal anliegt, einen symmetrischen Hüllkurvendemodulator 3, einen DC-Entkoppler 4, einen Potentialkonditionierer 5, und einen Komparator 6, der ein demoduliertes Signal ausgibt.

[0023] Grundsätzlich sind die genannten Schaltungskomponenten nach dem Signaleingang 2, die nun näher beschrieben werden, im wesentlichen symmetrisch bezüglich eines Massezweigs 20 ausgelegt, wobei sie einen positiven Zweig und einen negativen Zweig umfassen.

[0024] Der Hüllkurvendemodulator 3 umfasst für den positiven Zweig und den negativen Zweig jeweils eine Eingangsdiode 31 , 32 wodurch das Vorzeichen des Zweigs festgelegt ist. Danach folgen in beiden Zweigen jeweils ein Kondensator 33, 34 und parallel dazu ein Widerstand 35, 36, wobei der Kondensator und der Widerstand quer zum Signalpfad gegen den Massezweig geschaltet sind.

[0025] Der DC-Entkoppler 4 umfasst im positiven Zweig und im negativen Zweig jeweils einen Längskondensator 41 , 42 im Signalpfad, wodurch die Gleichanteile in beiden Zweigen eliminiert werden.

[0026] Der Potentialkonditionierer, umfasst im positiven Zweig und im negativen Zweig jeweils quer zum Signalpfad einen Spannungsteiler 51 , 52 der zwischen Masse 20 und +U _B quer zum Signalpfad geschaltet ist. Parallel zu den Spannungsteilern ist jeweils ein Kondensator 53, 54 vorgesehen.

[0027] Die Bauelemente, also Dioden, Widerstände und Kondensatoren, sind so dimensioniert, dass die zu verwertende Information des am Eingang 2 anstehenden modulierten ASK-Signals vollständig in der Differenz der konditionierten Signale des positiven und des negativen Zweigs enthalten ist.

[0028] Der Komparator 6 umfasst einen Operationsverstärker 60, an dessen Eingängen 61 , 62 die konditionierten Signale des positiven und des negativen Zweigs anliegen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 63 wird entsprechend der Signaldifferenz zwischen seinen Eingängen geschaltet.