[DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung und Verfahren zu ihrem Betreiben]

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsan- ordnung, insbesondere in einem FM-Multiplex-Rundfunkempfänger, zum Rück- gewinnen von DARC-Daten aus einem FM-Multiplex-Übertragungssignal und ein Verfahren zum Betreiben dieser DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanord- nung zu verbessern und zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine DARC-Signal-Demodulations-Schaltungs- anordnung, insbesondere in einem FM-Multiplex-Rundfunkempfänger, zum Rückgewinnen eines DARC-Daten enthaltenden DARC-Signals aus einem FM- Multiplex-Übertragungssignal. Diese DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsan- ordnung umfasst einen zum Gewinnen einer ersten und einer zweiten zueinander orthogonalen, zu einem vom FM-Multiplex-Übertragungssignal umfassten Stereo-Pilotton synchronen Schwingung eingerichteten Pilotton- Regelkreis, eine Frequenz-Vervierfachungsstufe zum Gewinnen einer dritten und einer vierten zueinander orthogonalen Schwingung mit gegenüber dem Stereo- Pilotton vervierfachter Frequenz, eine erste Multiplikationsstufe zum Gewinnen eines ersten Multiplikationssignals aus dem FM-Multiplex-Übertragungssignal und der dritten Schwingung, eine zweite Multiplikationsstufe zum Gewinnen eines zweiten Multiplikationssignals aus dem FM-Multiplex-Übertragungssignal und der vierten Schwingung, ein erstes Tiefpassfilter zum Gewinnen einer ersten DARC-Signal- komponente durch Tiefpassfiltern des ersten Multiplikationssignals, ein zweites Tiefpassfilter zum Gewinnen einer zweiten DARC-Signalkomponente durch Tiefpassfiltern des zweiten Multiplikationssignals und eine FM-Demodulationsstufe zum Gewinnen des DARC-Signals aus einer Frequenzdemodulation der ersten und zweiten DARC-Signalkomponente.

Dabei ist der Begriff frequenzmoduliert hier wie üblich als FM abgekürzt. Bei dem FM-Multiplex-Übertragungssignal handelt es sich um ein Rundfunksignal, bevorzugt ein Stereo-Rundfunksignal, dem ein zusätzliches, Daten enthaltendes Signal insbesondere nach dem sogenannten L- MS K- Verfahren (Level control Minimum frequency Shift Keying) überlagert ist. Dieses Daten enthaltende Signal nach dem DARC-System, als DARC-Signal bezeichnet, ist dem Rundfunksignal auf einer Hilfsträgerschwingung von 76 KHz dadurch aufmoduliert, dass die Hilfsträgerschwingung jeweils für die Dauer einer Schwingungsperiode eines 16 kHz- Taktsignals je nach zu übertragenden Daten wahlweise auf 72 kHz oder auf 80 kHz umgeschaltet wird. Das DARC-Signal und die übrigen Anteile des Rundfunksignals, wie Mono-Audiosignal, als Hilfsträgerschwingung von 19 kHz vorliegender Stereo- Pilotton, Stereo- Differenzsignal und RDS-Signal, bilden überlagert das FM-Multiplex-Übertragungssignal. Dieses kann in analoger Form vorliegen; bevorzugt wird aber eine digitalisierte Form des FM-Multiplex-Übertragungssig- nals behandelt, das eine Abtastrate von wenigstens 200 kHz und eine Auflösung von z.B. 16 Bit aufweist.

Der Pilotton- Regelkreis ist eingerichtet zum Zuführen des FM-Multiplex-Übertra- gungssignals und zum Einregeln auf den darin als Hilfsträgerschwingung von 19 kHz vorliegenden Stereo- Pilotton. Die sich an den Pilotton- Regelkreis anschließende Frequenz-Vervierfachungsstufe umfasst eine Schaltungsanordnung zur Frequenzvervielfachung, hier insbesondere -vervierfachung, die vorteilhaft aus einer Anwendung von Sinus- bzw. Cosinus-Additionstheoremen gestaltet ist, nach denen Sinus bzw. Cosinus eines Vielfachen eines bestimmten Arguments sich aus Produkten und Summen von Sinus bzw. Cosinus dieses Arguments berechnen.

Das erste und/oder zweite Tiefpassfilter zum Filtern des ersten bzw. zweiten Multiplikationssignals dient dem Unterdrücken unerwünschter und nicht benötigter Oberschwingungen, die bei der Signalmultiplikation gebildet werden. Bevorzugt sind diese Tiefpassfilter in ihrer Grenzfrequenz einstellbar ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine Einstellbarkeit der Grenzfrequenz im Bereich von ca. 4 kHz bis ca. 16 kHz. Damit kann die Unterdrückung unerwünschter und an dieser Stelle störender Signalanteile optimal gewählt werden.

Die Erfindung ermöglicht eine einfache und präzise arbeitende Schaltungsanordnung zum Gewinnen des DARC-Signals, insbesondere bei Verarbeitung digitalisierter FM-Multiplex-Übertragungssignale, in hoher Signalqualität, d.h. mit hoher Signalamplitude und hohem Rauschabstand. Besonders vorteilhaft ist dabei ein FM-Demodulator in beliebiger, üblicher, bekannter Bauform einsetzbar, wodurch sich ein sehr einfacher, zuverlässiger Aufbau ergibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen DARC-Signal-Demodulati- ons-Schaltungsanordnung sind in den darauf rückbezogenen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen DARC-Signal- Demodulations-Schaltungsanordnung ist der Pilotton- Regelkreis mit einer auf den Stereo- Pilotton zu verrastenden phasenverriegelten Schleife ausgebildet. Die Ausgestaltung mit einer phasenverriegelten Schleife (abgekürzt: PLL) gewährleistet eine genaue, stabile, zuverlässige Arbeitsweise bei einfachem Schaltungsaufbau.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen DARC- Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung ist eine mit dem Pilotton- Regelkreis gekoppelte Taktsignal-Ableitungsstufe vorgesehen zum zu dem Stereo- Pilotton frequenz- und phasengenauen Ableiten eines Taktsignals für ein Gewinnen der DARC-Daten aus dem DARC-Signal. Diese Ausführung ermöglicht auf einfache Weise eine sehr genaue Ableitung des Taktsignals nach Frequenz und Phase, d.h. eine sehr genaue Einhaltung der gewünschten Frequenz und Phase des Taktsignals gegenüber dem Stereo- Pilotton. Dadurch ergibt sich eine präzise Arbeitsweise auch beim der Demodulation nachfolgenden Rückgewinnen der DARC-Daten aus dem DARC-Signal und anschließender DARC-Decodierung.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen DARC-Signal-Demodula- tions-Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch ein der Taktsignal-Ableitungsstufe nachgeschaltetes Laufzeitglied zum Verzögern des Taktsignals um eine vorgebbare Signallaufzeit. Das Laufzeitglied ermöglicht eine präzise Einstellung einer gewünschten Phasenlage zwischen dem dadurch verzögerten Taktsignal und dem DARC-Signal und steigert damit die Präzision bei der Rückgewinnung der DARC-Daten.

Nach einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen DARC-Signal- Demodulations-Schaltungsanordnung umfasst der Pilotton- Regelkreis eine Steuersignal-Erzeugungsstufe mit einer dritten Multiplikationsstufe zum Gewinnen eines dritten Multiplikationssignals aus dem FM-Multiplex-Übertragungssignal und der ersten Schwingung, einer vierten Multiplikationsstufe zum Gewinnen eines vierten Multiplikationssignals aus dem FM-Multiplex-Übertragungssignal und der zweiten Schwingung, einer fünften Multiplikationsstufe zum Gewinnen eines fünften Multiplikationssignals aus dem dritten und dem vierten Multiplikationssignal und einer Schwellenwertschaltung zum Bilden eines Steuersignals aus dem fünften Multiplikationssignal. Außerdem umfasst dabei der Pilotton- Regelkreis einen Schwingungsgenerator zum durch das Steuersignal gesteuerten Bilden der ersten und der zweiten Schwingung mittels Polynomapproximation. Bevorzugt sind ferner ein drittes und ein viertes Tiefpassfilter vorgesehen zum Tiefpassfiltern des dritten bzw. des vierten Multiplikationssignals vor Bilden des fünften Multiplikationssignals, um unerwünschte Oberwellenanteile im dritten bzw. vierten Multiplikationssignal vor deren Weiterverarbeitung herauszufiltern.

Somit ist ein erster Abschnitt des Pilotton- Regelkreises ausgestaltet zum Bilden des Steuersignals aus einer Signalmultiplikation des FM-Multiplex-Übertragungs- signals mit der vom Pilotton- Regelkreis gebildeten ersten und zweiten Schwingung; letztere werden dazu auf die als Eingangsstufen des Pilotton- Regelkreises fungierenden dritten und vierten Multiplikationsstufen rückgekoppelt.

Die Polynomapproximation an die Sinus- und Cosinus- Funktion, zu deren Durchführen der Schwingungsgenerator ausgestaltet ist, beruht auf einer Darstellung der Winkelfunktionen durch Polynome, deren Polynomkoeffizienten z.B. aus einem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt sind und damit die Sinus- und Cosinus- Funktion genauer wiedergeben als z.B. die ersten Summanden einer Potenzreihenentwicklung der genannten Winkelfunktionen. Zum Annähern der zu bildenden Winkelfunktion wird der Schwingungsgenerator zum Ausbilden eines Signalverlaufs aus den Summanden des betreffenden Polynoms lediglich in einem engen Wertebereich des Arguments der Winkelfunktion, z.B. von -0,5*pi bis +0,5*pi, wobei pi = 3,14... die Kreiszahl ist, ausgestaltet; im übrigen Wertebereich des Arguments wiederholt sich die betreffende Winkelfunktion periodisch und mit wechselndem Vorzeichen. Diese Näherungen an die Winkelfunktionen, insbesondere Sinus und Cosinus, durch Polynome mit begrenzten Anzahlen von Summanden werden auch als Polynomapproximationen bezeichnet. Damit sind Schwingungsverläufe als Annäherung an Sinus bzw. Cosinus mit verhältnismäßig geringem Aufwand hinreichend genau nachbildbar. Wird das Argument des Polynoms zeitlich verändert, liefert der Schwingungsgenerator die erste und zweite Schwingung mit dieser Zeitabhängigkeit. Insbesondere bei einer Ausgestaltung zum Verarbeiten digitalisierter Signale sind zum Bilden des zeitlich veränderlichen Arguments Schaltungsmittel vorgesehen, durch die zusätzlich zum Steuersignal ein Inkrement zum zeitlichen Verändern des Arguments sowie ein Phasenfehlerausgleich in das Bilden des Arguments einbezogen sind.

Besonders bevorzugt dient das im Pilotton- Regelkreis erzeugte Steuersignal zugleich nach einer Skalierung zum Anpassen an die abgewandelte Frequenz auch der Erzeugung des Taktsignals, so dass durch ein Nachführen dieses Steuersignals zum frequenz- und phasengenauen Regeln der ersten und zweiten Schwingung selbsttätig auch ein Nachregeln des Taktsignals bewirkt wird und somit der Pilotton- Regelkreis ohne weitere Maßnahmen auch zum Liefern des Taktsignals mit sehr genauer Einhaltung der gewünschten Frequenz und Phase gegenüber dem Stereo- Pilotton eingerichtet ist.

Unter Erzielen der voraufgehend erläuterten Vorteile wird die eingangs genannte Aufgabe ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer in vorstehend beschriebener Weise ausgebildeten DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsan- ordnung, wobei zum Rückgewinnen eines DARC-Daten enthaltenden DARC-Si- gnals aus einem FM-Multiplex-Übertragungssignal eine erste und eine zweite zueinander orthogonale, zu einem vom FM-Multiplex-Übertragungssignal umfass- ten Stereo- Pilotton synchrone Schwingung gewonnen wird, aus der ersten und der zweiten Schwingung durch eine Frequenzvervierfachung eine dritte und eine vierte zueinander orthogonale Schwingung mit gegenüber dem Stereo- Pilotton vierfacher Frequenz gewonnen wird, durch Signalmultiplikation ein erstes Multi- plikationssignal aus dem FM-Multiplex-Übertragungssignal und der dritten Schwingung sowie ein zweites Multiplikationssignal aus dem FM-Multiplex-Über- tragungssignal und der vierten Schwingung gewonnen wird, durch Tiefpassfiltern aus dem ersten Multiplikationssignal eine erste DARC-Signalkomponente und aus dem zweiten Multiplikationssignal eine zweite DARC-Signalkomponente gewonnen wird, und wobei das DARC-Signal aus einer Frequenzdemodulation der ersten und zweiten DARC-Signalkomponente gewonnen wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem Stereo- Pilotton ein Taktsignal zum Gewinnen der DARC-Daten aus dem DARC-Signal zu dem Stereo- Pilotton frequenz- und phasengenau abgeleitet, wodurch eine sehr genaue Einhaltung der gewünschten Frequenz und Phase des Taktsignals gegenüber dem Stereo- Pilotton ermöglicht wird.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, das Programmteile zum Ausführen eines Verfahrens der vorstehend beschriebenen Art aufweist, durch eine maschinenlesbare, insbesondere computerlesbare, Datenstruktur, die durch ein solches Verfahren und/oder durch mindestens ein solches Computerprogrammprodukt erzeugt ist, sowie durch einen maschinenlesbaren, insbesondere computerlesbaren, Datenträger, auf dem mindestens ein solches Computerprogrammprodukt aufgezeichnet und/oder gespeichert ist und/oder auf dem mindestens eine solche Datenstruktur zum Abruf bereit gehalten ist. Der Gegenstand der Erfindung ist somit verwirklichbar sowohl durch eine individuelle Zusammenstellung einzelner schaltungstechnischer Mittel, z.B. in Form eines Analogrechners, als auch durch eine an die speziell durchzuführenden Signalverarbeitungsschritte individuell angepasste Schaltungsanordnung zum Verarbeiten digitalisierter Signale, z.B. in Form eines speziell ausgebildeten digitalen Signalprozessors.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Es zeigen: Figur 1 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße DARC-Signal-Demodulations- Schaltungsanordnung in einer Darstellung als Übersichts-Blockschaltbild,

Figur 2 ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Pilotton- Regelkreis zum Einsatz in der DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung nach Figur 1,

Figur 3 ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Schwingungsgenerator zum Einsatz in einem Pilotton- Regelkreis nach Figur 2, und

Figur 4 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Frequenz-Vervierfachungsstufe zum Einsatz in der DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung nach Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Übersichts-Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung 100, im Folgenden kurz als DARC-Demodulator bezeichnet, die bevorzugt zum Einsatz in einem FM-Multiplex-Rundfunkempfänger zum Rückgewinnen eines mit data bezeichnete DARC-Daten enthaltenden DARC-Signals W aus einem FM- Multiplex-Übertragungssignal MPX, kurz MPX-Signal, ausgebildet ist. Der DARC- Demodulator 100 umfasst einen Pilotton- Regelkreis 101, eine Frequenz- Vervierfachungsstufe 102, eine erste 103 und eine zweite 104 Multiplikationsstufe, ein erstes 105 und ein zweites 106 Tiefpassfilter sowie eine FM- Demodulationsstufe 107. Einem Eingangsanschluss 108 des DARC- Demodulators 100 sowie einem damit verbundenen Eingangsanschluss 109 des Pilotton- Regelkreises 101 wird im Betrieb das FM-Multiplex-Übertragungssignal MPX aus einer nicht dargestellten Rundfunk- Empfangsstufe von bevorzugt üblicher Bauform zugeleitet. Das MPX-Signal liegt dabei bereits im Basisband vor und umfasst einen Stereo- Pilotton, d.h. eine Hilfsträgerschwingung mit einer Frequenz von 19 kHz. Diese wird auch dem Pilotton- Regelkreis 101 an ihrem Eingang 109 zugeführt. Der Pilotton- Regelkreis 101 ist dazu eingerichtet, auf den Stereo- Pilotton von 19 kHz einzuregeln und zu verrasten und schwingt somit synchron zum Stereo- Pilotton von 19 kHz. Im Pilotton- Regelkreis werden eine mit psl9 bezeichnete erste und eine mit pcl9 bezeichnete zweite zum Stereo- Pilotton synchrone, zueinander orthogonale, d.h. gegeneinander um 90° phasenverschobene Schwingung gewonnen und an einem ersten bzw. einem zweiten Ausgangsanschluss 110 bzw. 111 abgegeben. Die erste und die zweite Schwingung psl9, pcl9 werden einem ersten bzw. einem zweiten Eingangsanschluss 112 bzw. 113 der Frequenz-Vervierfachungsstufe 102 zugeführt. In der Fre- quenz-Vervierfachungsstufe 102 werden aus der ersten und der zweiten Schwingung psl9, pcl9 eine dritte ps76 und eine vierte pc76 zueinander orthogonale Schwingung mit gegenüber dem Stereo- Pilotton von 19 kHz vervierfachter Frequenz, d.h. von 76 kHz, gewonnen. Die dritte Schwingung ps76 wird an einem ersten Ausgangsanschluss 114, die vierte Schwingung pc76 an einem zweiten Ausgangsanschluss 115 der Frequenz-Vervierfachungsstufe 102 abgegeben.

Der ersten Multiplikationsstufe 103 wird an ihrem ersten Eingangsanschluss 116 das MPX-Signal und an ihrem zweiten Eingangsanschluss 117 die dritte Schwingung ps76 zugeführt. Durch Signalmultiplikation wird aus diesen beiden Signalen ein erstes Multiplikationssignal gewonnen und von der ersten Multiplikationsstufe 103 an einem Ausgangsanschluss 118 abgegeben. In gleicher Weise wird der zweiten Multiplikationsstufe 104 wird an ihrem ersten Eingangsanschluss 119 das MPX-Signal und an ihrem zweiten Eingangsanschluss 120 die vierte Schwingung pc76 zugeführt und wird durch Signalmultiplikation aus diesen beiden Signalen ein zweites Multiplikationssignal gewonnen und von der zweiten Multiplikationsstufe 104 an einem Ausgangsanschluss 121 abgegeben. Das erste Multiplikationssignal wird vom Ausgangsanschluss 118 der ersten Multiplikationsstufe 103 einem Eingangsanschluss 122 des ersten Tiefpassfilters 105 und das zweite Multiplikationssignal wird vom Ausgangsanschluss 121 der zweiten Multiplikationsstufe 104 einem Eingangsanschluss 123 des zweiten Tiefpassfilters 106 zugeführt. In den Tiefpassfiltern 105 bzw. 106 werden die Multiplikationssignale tiefpassgefiltert und dadurch aus dem ersten Multiplikationssignal eine erste DARC-Signalkomponente Q und aus dem zweiten Multiplikationssignal eine zweite DARC-Signalkomponente I gewonnen und an Ausgangsanschlüssen 124 bzw. 125 des ersten bzw. zweiten Tiefpassfilters 105 bzw. 106 abgegeben. Von dort werden die DARC-Signalkomponenten Q bzw. I Eingangsanschlüssen 126 bzw. 127 der FM-Demodulationsstufe 107 zugeführt. In der FM-Demodulations- stufe 107 wird aus einer Frequenzdemodulation der ersten und zweiten DARC- Signalkomponente Q und I das DARC-Signal W gewonnen und am Ausgangsanschluss 128 der FM-Demodulationsstufe 107 abgegeben, der zugleich einen Ausgangsanschluss des DARC-Demodulators 100 bildet. Die Frequenzdemodu- lation wird bevorzugt in üblicher Weise ausgeführt und dadurch aus den komplexen DARC-Signalkomponenten I und Q ein Phasenwinkel des DARC-Signals W bestimmt.

Das Beispiel für einen erfindungsgemäßen Pilotton- Regelkreis 101 in Figur 2 zum Einsatz im DARC-Demodulator nach Figur 1 ist mit einer auf den Stereo- Pilotton zu verrastenden phasenverriegelten Schleife ausgebildet, wodurch eine genaue, stabile Arbeitsweise sowie ein einfacher Aufbau erhalten werden, und umfasst dazu eine dritte 129 und eine vierte 130 Multiplikationsstufe, deren je erste Eingangsanschlüsse 131 bzw. 132 mit dem Eingangsanschluss 109 verbunden sind zum Zuführen des MPX-Signals. Ein Ausgangsanschluss 133 der dritten Multiplikationsstufe 129 ist mit einem Eingangsanschluss 134 eines dritten Tiefpassfilters 135 verbunden, und ein Ausgangsanschluss 136 der vierten Multiplikationsstufe 130 ist mit einem Eingangsanschluss 137 eines vierten Tiefpassfilters 138 verbunden. Ausgangsanschlüsse 139 bzw. 140 des dritten 135 bzw. vierten 138 Tiefpassfilters sind mit einem ersten 141 bzw. zweiten 142 Eingangsanschluss einer fünften Multiplikationsstufe 143 verbunden, deren Ausgangsanschluss 144 mit einem Eingangsanschluss 145 einer Schwellenwertschaltung 146 verbunden ist. Die Multiplikationsstufen 129, 130, 143, die Tiefpassfilter 135, 138 sowie die Schwellenwertschaltung 146 bilden zusammen eine Steuersignal- Erzeugungsstufe 154. Ein Ausgangsanschluss 147 der Schwellenwertschaltung 146 ist mit einem Eingangsanschluss 148 eines Schwingungsgenerators 149 verbunden. Dieser weist einen ersten 150 und einen zweiten 151 Ausgangsanschluss auf, die mit je einem zweiten Eingangsanschluss 152 bzw. 153 der dritten 129 bzw. vierten 130 Multiplikationsstufe verbunden sind, wodurch die Rückkopplung der phasenverriegelten Schleife gebildet ist. Die Ausgangsanschlüsse 150, 151 bilden außerdem die Ausgangsanschlüsse 110 bzw. 111 des Pilotton- Regelkreises 101.

Vom Schwingungsgenerator 149 werden die erste und die zweite Schwingung psl9, pcl9 erzeugt und an den Ausgangsanschlüssen 150, 151 abgegeben. Aus einer Signalmultiplikation der ersten bzw. zweiten Schwingung psl9, pcl9 mit dem MPX-Signal in der dritten bzw. vierten Multiplikationsstufe 129, 130 werden ein drittes bzw. ein viertes Multiplikationssignal gewonnen, diese zum Unterdrücken von Oberschwingungen tiefpassgefiltert und danach in der fünften Multipli- kationsstufe 143 zum fünften Multiplikationssignal verknüpft, aus dem in der Schwellenwertschaltung 146 ein Steuersignal u mit abwechselnd den Werten +1 und -1 gebildet wird, das am Ausgangsanschluss 147 an den Eingangsanschluss

148 des Schwingungsgenerators 149 zum durch das Steuersignal u gesteuerten Bilden der ersten und der zweiten Schwingung psl9, pcl9 abgegeben wird.

Figur 3 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Schwingungsgenerator

149 zum Einsatz in einem Pilotton- Regelkreis 101 nach Figur 2. Darin ist eine sechste Multiplikationsstufe 155 umfasst, deren erster Eingangsanschluss 156 mit dem Eingangsanschluss 148 verbunden ist und an dessen zweitem Eingangsanschluss 157 im Betrieb ein Phasenfehler-Ausgleichssignal phil9 anliegt. Ein Ausgangsanschluss 158 der sechsten Multiplikationsstufe 155 ist mit einem ersten Eingangsanschluss 159 einer Additionsstufe 160 verbunden, an deren zweitem Eingangsanschluss 161 im Betrieb ein Inkrementsignal deltal9 anliegt. Ein Ausgangsanschluss 162 der Additionsstufe 160 ist an einen Eingangsanschluss 163 einer ersten Integrationsstufe 164 angeschlossen, die an einem Ar- gumentausgangsanschluss 165 mit einem Argumenteingangsanschluss 167 und an einem Überlaufausgangsanschluss 166 mit einem Vorzeicheneingangsan- schluss 168 einer ersten Polynomstufe 169 verbunden ist. Ein erster 170 und ein zweiter 171 Ausgangsanschluss der ersten Polynomstufe 169 sind zum Abgeben der ersten psl9 bzw. zweiten pcl9 Schwingung eingerichtet und bilden zugleich den ersten 150 bzw. zweiten 151 Ausgangsanschluss des Schwingungsgenerators 149.

Von der sechsten Multiplikationsstufe 155 wird durch Signalmultiplikation des Steuersignals u mit dem Phasenfehler-Ausgleichssignal phil9 ein sechstes Multiplikationssignal gewonnen, das in der Additionsstufe 160 zum

Inkrementsignal deltal9 addiert und dadurch ein Summensignal erzeugt wird, das in der ersten Integrationsstufe 164 integriert wird. Die erste Integrationsstufe arbeitet im sogenannten„wrap mode", d.h. sie weist einen begrenzten Signalwertebereich auf, in dem der Signalwert am Argumentausgangsanschluss 165 liegt. Beim Überlauf über eine der Grenzen des Signalwertebereichs wird das Ergebnis von der anderen Grenze an weitergezählt. Reicht z.B. der Signalwertebereich von -1 bis +1, ergibt eine derartige Addition z.B. 0,8 + 0,3 = -0,9. Am Überlaufausgangsanschluss 166 wird ein Vorzeichensignal vz abgegeben, das bei jedem Überlauf der Integrationsstufe 164 zwischen den Werten +1 und -1 umschaltet. Aus diesen Signalwerten am Argumentausgangsanschluss 165 und dem Vorzeichensignal vz werden in der ersten Polynomstufe 169 Signalwerte für die erste und zweite Schwingung psl9, pcl9 durch eine Polynomapproximation erzeugt, bei der die Winkelfunktionen Sinus und Cosinus durch Polynome angenähert dargestellt werden gemäß

psl9 = sin.(x) = vz * (al * x + a3 * x ³ + aS * x ⁵ )

u _nc | pcl = cos(x) = vz * (1 + a2 * x ² + -a4 * x ⁴ )

mj† _: x = 2 * pi * 19kHz * t

wobei pi die Kreiszahl, t die Zeit und al bis a5 Koeffizienten der

Polynomapproximationen sind. Eine nähere Beschreibung einer derartigen Polynomapproximation ist in der EP 0 627 834 AI, insbesondere Figuren 4 und 5, gegeben, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen ist.

Der Ausgangsanschluss 162 der Additionsstufe 160 ist ferner mit einem ersten Eingangsanschluss 173 einer siebten Multiplikationsstufe 172 verbunden, der im Betrieb an einem zweiten Eingangsanschluss 174 ein Skalierungssignal c mit dem Signalwert 16/19 zugeführt wird. Ein in der siebten Multiplikationsstufe 172 durch Signalmultiplikation aus dem Summensignal und dem Skalierungssignal c gebildetes siebtes Multiplikationssignal wird von einem Ausgangsanschluss 175 der siebten Multiplikationsstufe 172 an einen Eingangsanschluss 177 einer in Aufbau und Betriebsweise mit der ersten Integrationsstufe 164 identischen zweiten Integrationsstufe 176 abgegeben und in letzterer integriert. An einem Über- laufausgangsanschluss 179 wird ein Vorzeichensignal vzl abgegeben, das bei jedem Überlauf der zweiten Integrationsstufe 176 zwischen den Werten +1 und - 1 umschaltet. Aus den Signalwerten an einem Argumentausgangsanschluss 178 und dem Vorzeichensignal vzl werden in einer der zweiten Integrationsstufe 176 nachgeschalteten zweiten Polynomstufe 180 Signalwerte für ein Taktsignal psl6 durch eine Polynomapproximation erzeugt, bei der die Winkelfunktion Sinus durch ein Polynom angenähert dargestellt wird gemäß

psl6 = sin(xi) = vzl * (al * xl + ^■ a3 * xl ³ + aS * xl ⁵ )

mjt xl = 2 *pi * 16kHz * t

Durch Skalierung mit dem Skalierungssignal c wird der zweiten Integrationsstufe 176 ein gegenüber dem Summensignal am Eingangsanschluss 163 der ersten Integrationsstufe 164 um den Faktor 16/19 verringertes Inkrement zugeführt und daraus das Taktsignal psl6 mit einer Frequenz von 16 kHz frequenz- und phasengenau zum Stereo- Pilotton erzeugt, so dass Nachführen des Steuersignals u zum frequenz- und phasengenauen Regeln der ersten und zweiten Schwingung psl9, pcl9 selbsttätig auch ein Nachregeln des Taktsignals psl6 bewirkt, und an einem Ausgangsanschluss 183 der zweiten Polynomstufe 180 abgegeben. Das ermöglicht ein einfaches und genaues Ableiten und Einhalten der gewünschten Frequenz und Phase des Taktsignals psl6 im Vergleich zum Stereo- Pilotton und ergibt eine präzise Funktionsweise auch beim nachfolgenden Rückgewinnen der DARC-Daten data aus dem DARC-Signal W und bei einer nachfolgender DARC- Decodierung. Die zweite Integrationsstufe 176 und die zweite Polynomstufe 180 bilden zusammen eine mit dem Pilotton- Regelkreis 101 gekoppelte Taktsignal- Ableitungsstufe 184.

Mit dem Ausgangsanschluss 183 der zweiten Polynomstufe 180 ist eine Taktsignalformstufe 185 verbunden zum Formen des Taktsignals, z.B. zum Glätten bzw. Tiefpassfiltern des zeitlichen Verlaufs desselben. Über ein Laufzeitglied 186 mit bevorzugt einstellbarer Signallaufzeit zum genauen Anpassen der Phasenlage zwischen Taktsignal psl6 und DARC-Signal W wird das Taktsignal für ein Gewinnen der DARC-Daten data aus dem DARC-Signal W einer DARC-Datenrück- gewinnungsstufe 187 zugeleitet, deren Takteingang 188 über das Laufzeitglied 186 mit der Taktsignalformstufe 185 verbunden ist. In der DARC-Datenrückge- winnungsstufe 187 wird außer den DARC-Daten data auch ein Qualitätssignal quali gewonnen. Dazu wird das demodulierte DARC-Signal W während der Dauer einer Periode des Taktsignals psl6 in einem Kurzzeitintegrator aufsummiert, das Ergebnis mit einem Signal-Schwellenwert verglichen und daraus der aktuelle Wert des zu erkennenden Datenbits der DARC-Daten data bestimmt. Durch einen entsprechenden Vergleich des Kurzzeitintegrationsergebnisses mit einem Qualitäts-Schwellenwert wird das Qualitätssignal quali für jedes Bit der DARC- Daten data ermittelt und damit eine Aussage über die Signal-, d.h. Empfangsqualität und damit die Verlässlichkeit der DARC-Daten data getroffen. DARC-Daten data und Qualitätssignal quali werden einem mit der DARC-Datenrückgewin- nungsstufe 187 verbundenen DARC-Decoder 189 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Figur 4 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Frequenz-Vervierfachungs- stufe 102 zum Einsatz im DARC-Demodulator 100 nach Figur 1. Darin wird die Frequenzvervierfachung durch eine Anwendung folgender Sinus- bzw. Cosinus- Additionstheoreme vorgenommen:

ps57 = sin(2 * pi * 57kH ^' 2 « f) = sin (3 * 2 « pi * 19kHz * f) = 3 * psl9 - 4 · 1 * ^{' "} pcS7 = C ÜS(2 * pi * 57kHz * tj = co » 2 * pi * 19kHz * t) = 4 * pci9) ³ - 3 ^■ « priS und ps?6 = sin(2 * i - 76kHz * t) = psi9 * pc5? + pc.L9 * ps57

Dabei sind ps57 und pc57 erste bzw. zweite Signale, die sich als Zwischenergebnisse bei der Signalgewinnung unter Anwendung der Additionstheoreme ergeben. Im einzelnen wird in einer ersten Stufe 190 der Frequenz-Vervierfa- chungsstufe 102 gemäß der ersten der vorstehenden Gleichungen in zwei einander nachgeschalteten Multiplizierstufen die erste Schwingung psl9 zur dritten Potenz erhoben und in einer Multiplizierstufe mit einem konstanten Faktor mit dem Wert 4 multipliziert, außerdem die erste Schwingung psl9 in einer

Multiplizierstufe mit einem konstanten Faktor mit dem Wert 3 multipliziert und beide derart gewonnenen Signale in einer Subtrahierstufe voneinander subtrahiert und damit das erste Zwischenergebnis-Signal ps57 erhalten. In gleicher Art wird in einer zweiten Stufe 191 der Frequenz-Vervierfachungsstufe 102 gemäß der zweiten der vorstehenden Gleichungen in zwei einander nachgeschalteten Multiplizierstufen die zweite Schwingung pcl9 zur dritten Potenz erhoben und in einer Multiplizierstufe mit einem konstanten Faktor mit dem Wert 4 multipliziert, außerdem die zweite Schwingung pcl9 in einer Multiplizierstufe mit einem konstanten Faktor mit dem Wert 3 multipliziert und beide derart gewonnenen Signale in einer Subtrahierstufe voneinander subtrahiert und damit das zweite Zwischenergebnis-Signal pc57 erhalten. In einer nachgeschalteten dritten Stufe 192 werden in je einer Multiplizierstufe die erste Schwingung psl9 mit dem zweiten Zwischenergebnis-Signal pc57 und die zweite Schwingung pcl9 mit dem ersten Zwischenergebnis-Signal ps57 multipliziert und diese Multiplikationsergebnisse in einer Addierstufe zur dritten Schwingung ps76 additiv überlagert. In einer ebenfalls nachgeschalteten vierten Stufe 193 werden in je einer Multiplizierstufe die zweite Schwingung pcl9 mit dem zweiten Zwischenergebnis-Signal pc57 und die erste Schwingung psl9 mit dem ersten Zwischenergebnis-Signal ps57 multipli- ziert und diese Multiplikationsergebnisse in einer Subtrahierstufe zur vierten Schwingung pc76 überlagert.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

100 DARC-Signal-Demodulations-Schaltungsanordnung (DARC-Demodulator)

101 Pilotton- Regelkreis in 100

102 Frequenz-Vervierfachungsstufe in 100

103 Erste Multiplikationsstufe in 100

104 Zweite Multiplikationsstufe in 100

105 Erstes Tiefpassfilter in 100

106 Zweites Tiefpassfilter in 100

107 FM-Demodulationsstufe in 100

108 Eingangsanschluss des DARC-Demodulators 100

109 Eingangsanschluss des Pilotton- Regelkreises 101

110 Erster Ausgangsanschluss von 101 für psl9

111 Zweiter Ausgangsanschluss von 101 für pcl9

112 Erster Eingangsanschluss von 102 für psl9

113 Zweiter Eingangsanschluss von 102 für pcl9

114 Erster Ausgangsanschluss von 102 für ps76

115 Zweiter Ausgangsanschluss von 102 für pc76

116 Erster Eingangsanschluss von 103 für MPX

117 Zweiter Eingangsanschluss von 103 für ps76

118 Ausgangsanschluss von 103 für erstes Multiplikationssignal

119 Erster Eingangsanschluss von 104 für MPX

120 Zweiter Eingangsanschluss von 104 für pc76

121 Ausgangsanschluss von 104 für zweites Multiplikationssignal

122 Eingangsanschluss von 105 für erstes Multiplikationssignal

123 Eingangsanschluss von 106 für zweites Multiplikationssignal

124 Ausgangsanschluss von 105 für tiefpassgefiltertes erstes Multiplikationssignal

125 Ausgangsanschluss von 106 für tiefpassgefiltertes zweites Multiplikationssignal

126 Erster Eingangsanschluss von 107 für Q

127 Zweiter Eingangsanschluss von 107 für 1

128 Ausgangsanschluss von 107 für W

129 Dritte Multiplikationsstufe in 101

130 Vierte Multiplikationsstufe in 101

131 Erster Eingangsanschluss von 129 für MPX

132 Erster Eingangsanschluss von 130 für MPX 133 Ausgangsanschluss von 129 für drittes Multiplikationssignal

134 Eingangsanschluss von 135 für drittes Multiplikationssignal

135 Drittes Tiefpassfilter in 101

136 Ausgangsanschluss von 130 für viertes Multiplikationssignal

137 Eingangsanschluss von 138 für viertes Multiplikationssignal

138 Viertes Tiefpassfilter in 101

139 Ausgangsanschluss von 135 für tiefpassgefiltertes drittes Multiplikationssignal

140 Ausgangsanschluss von 138 für tiefpassgefiltertes viertes Multiplikationssignal

141 Erster Eingangsanschluss von 143

142 Zweiter Eingangsanschluss von 143

143 Fünfte Multiplikationsstufe in 101

144 Ausgangsanschluss von 143

145 Eingangsanschluss von 146

146 Schwellenwertschaltung von 101

147 Ausgangsanschluss von 146

148 Eingangsanschluss von 149

149 Schwingungsgenerator in 101

150 Erster Ausgangsanschluss von 149 für psl9

151 Zweiter Ausgangsanschluss von 149 für pcl9

152 Zweiter Eingangsanschluss von 129

153 Zweiter Eingangsanschluss von 130

154 Steuersignal- Erzeugungsstufe von 101 (aus 129, 130, 135, 138, 143, 146)

155 Sechste Multiplikationsstufe in 149

156 Erster Eingangsanschluss von 155 in 149

157 Zweiter Eingangsanschluss von 155 in 149 für phil9

158 Ausgangsanschluss von 155 in 149 für sechstes Multiplikationssignal

159 Erster Eingangsanschluss von 160 in 149

160 Additionsstufe in 149

161 Zweiter Eingangsanschluss von 160 in 149 für deltal9

162 Ausgangsanschluss von 160 in 149 für Summensignal

163 Eingangsanschluss von 164 in 149 für Summensignal

164 Erste Integrationsstufe in 149

165 Argumentausgangsanschluss von 164 in 149

166 Überlaufausgangsanschluss von 164 in 149

167 Argumenteingangsanschluss von 169 in 149 168 Vorzeicheneingangsanschluss von 169 in 149

169 Erste Polynomstufe in 149

170 Erster Ausgangsanschluss von 169 in 149 zum Abgeben von psl9

171 Zweiter Ausgangsanschluss von 169 in 149 zum Abgeben von pcl9

172 Siebte Multiplikationsstufe in 149

173 Erster Eingangsanschluss von 172 in 149

174 Zweiter Eingangsanschluss von 172 in 149

175 Ausgangsanschluss von 172 in 149 für siebtes Multiplikationssignal

176 Zweite Integrationsstufe in 149

177 Eingangsanschluss von 176 in 149 für siebtes Multiplikationssignal

178 Argumentausgangsanschluss von 176 in 149

179 Überlaufausgangsanschluss von 176 in 149

180 Zweite Polynomstufe in 149

181 Argumenteingangsanschluss von 180 in 149

182 Vorzeicheneingangsanschluss von 180 in 149

183 Ausgangsanschluss von 180 in 149 zum Abgeben von psl6

184 Taktsignal-Ableitungsstufe in 149

185 Taktsignalformstufe

186 Laufzeitglied

187 DARC-Datenrückgewinnungsstufe

188 Takteingang von 187

189 DARC-Decoder

190 Erste Stufe in 102

191 Zweite Stufe in 102

192 Dritte Stufe in 102

193 Vierte Stufe in 102 al Koeffizient der Reihenentwicklung für die Sinusfunktion

a2 Koeffizient der Reihenentwicklung für die Cosinusfunktion a3 Koeffizient der Reihenentwicklung für die Sinusfunktion

a4 Koeffizient der Reihenentwicklung für die Cosinusfunktion a5 Koeffizient der Reihenentwicklung für die Sinusfunktion c Skalierungssignal (c = 16/19) data DARC-Daten von 187

deltal9 Inkrementsignal an 161 von 160 in 149

I Zweite DARC-Signalkomponente an 124, 126

MPX FM-Multiplex-Übertragungssignal (MPX-Signal) phil9 Phasenfehler-Ausgleichssignal an 157 von 155 in 149 pcl9 Zweite Schwingung von 19 kHz an 111 bzw. 151 pc57 Zweites Zwischenergebnis-Signal in 102

pc76 Vierte Schwingung von 76 kHz an 115

psl6 Taktsignal von 16 kHz an 183 von 180

psl9 Erste Schwingung von 19 kHz an 110 bzw. 150 ps57 Erstes Zwischenergebnis-Signal in 102

ps76 Dritte Schwingung von 76 kHz an 114

Q Erste DARC-Signalkomponente an 125, 127 quali Qualitätssignal von 187 t Zeit u Steuersignal (u = +/" 1) vz Vorzeichensignal an 166 von 164 (vz = +/" 1) vzl Vorzeichensignal an 179 von 176 (vzl = +/" 1)

W DARC-Signal x Argument der Winkelfunktionen (x = 2*pi*19kHz*t) xl Argument der Winkelfunktionen (xl = 2*pi*16kHz*t)