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(11) | EP 0 119 280 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Integrierte Schaltung zur Decodierung von Verkehrsfunk-Bereichskennsignalen |
| (57) Die Schaltung ist im wesentlichen als Digitalschaltung konzipiert. Das auf übliche
Art demodulierte Rundfunksignal (ds) wird zunächst auf eine sehr niedrige Zwischenfrequenz
umgesetzt und dann analog-digital-gewandelt. Zur sicheren digitalen Ermittlung des Bereichskennsignals werden vier Qualitätskriterien vorgegeben und erst bei deren gemeinsamem Vorliegen das decodierte Signal freigegeben. Diese vier Kriterien sind: Fremdkanalabstand, Summenkanalabstand, Modulationsgradüberwachung und vorgebbare Zeitschwelle. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Reduzierung der Ansprechzeit der Gesamtschaltung, ohne die Decodiersicherheit zu verringern. Außerdem ergibt sich eine praktisch vollständige Stör- und Rauschsicherheit der Schaltung. Die vier Kriterien werden u.a. mittels Komparatoren und UND-Gattern ermittelt. |
[0001] Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung zur Decodierung von Verkehrsfunk -Bereichskennsignalen, deren Frequenz, die Bereichsfrequenz, die Information über den Bereich ist, wobei die Bereichskennsignale in Form eines damit amplitudenmodulierten Trägersignals in einem empfangenen und in einem üblichen Rundfunkempfänger bereits demodulierten Rundfunksignal enthalten sind, vgl. den Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] In der Zeitschrift "Funkschau", 1974, Seiten 535 bis 538 ist das derzeit in Deutschland und weiteren europäischen Ländern verwendete System zur übermittlung von Verkehrsdurchsagen an Rundfunkhörer beschrieben, wobei unter anderem vorgesehen ist, das Gebiet eines Staates in mehrere Verkehrsfunk-Sendebereich3 dadurch aufzuteilen, daß das Verkehrsfunksignal Bereichskennsignale enthält. Diese Bereichskennsignale, deren Frequenz als Bereichsfrequenz die Information über den Bereich ist, sind recht niederfrequente Signale und mittels Amplitudenmodulation dem Trägersignal, das beim bekannten System eine Frequenz von 57 kHz hat, aufmoduliert und werden im übrigen durch ganz- ?ahlige Frequenzteilung aus dem Trägersignal abgeleitet.
[0003] Wie der Zeitschrift Rundfunktechnische Mitteilungen" 1974, Seiten 193 bis 202, worin dieses Verkehrsfunk-System ebenfalls ausführlich beschrieben ist, entnommen werden kann, wurden die Systemparameter seinerzeit so gewählt, daß die für den Verkehrsfunk erforderlichen empfängerseitigen Decoderschaltungen mit den üblichen, analoge Signale verarbeitenden Empfängerschaltungen kompatibel sind und insbesondere keine gegenseitige Störung auftritt. Die bisher üblichen Decoderschaltungen sind daher ebenfalls Analogschaltungen.
[0004] Demgegenüber ist es Aufgabe der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung, eine integrierte Schaltung zur Decodierung von Verkehrsfunk-Bereichskennsignalen anzugeben, die nach den Prinzipien der Digitaltechnik arbeitet und somit weitgehend aus digitalen Teilschaltungen aufgebaut ist. Dabei soll die Ansprechzeit der Schaltung kleiner als eine Sekunde sein:und die Bereichserkennung soll unempfindlich gegenüber Rauschen sein. *z.B. 300 ms betragen,
[0005] Die Erfindung und ihre Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 zeigt den geringfügig modifizierten Eingangsteil der Anordnung nach Fig. 1 und
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer bei der Erfindung vorteilhaft verwendbaren Mischstufe.
[0006] Als Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 das Blockschaltbild einer integrierten Schaltung zur Decodierung von Verkehrsfunk-Bereichskennsignalen nach der Erfindung gezeigt. Das demodulierte Rundfunksignal ds, das mittels eines üblichen Rundfunkempfängers gewonnen wird, ist der Mischstufe ms zugeführt, deren Mischsignal-Frequenz fm größer als die größte Bereichsfrequenz fb ist. Bezogen auf das in den eingangs genannten beiden Zeitschriften bekannte System bedeutet dies, daß die Mischsignalfrequenz fm größer als die dem Bereich F zugeordnete Bereichsfrequenz 53,98 Hz ist. In einer realisierten Schaltung gilt für die Mischsignalfrequenz: fm = 223,5 Hz. Mittels der Mischstufe ms werden die dem Trägersignal aufmodulierten Bereichskennsignale auf die Mischsignalfrequenz fm umgesetzt.
[0007] Der Ausgang der Mischstufe ms liegt über das analoge Tiefpaßfilter af am Eingang des Analog/Digital-Wandlers aw. Dabei ist die obere Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters af höchstens gleich der halben Abtastfrequenz des Analog/ Digital-Wandlers aw. Sein Ausgang liegt am Eingang des digitalen Bandpasses bp, dessen Mittenfrequenz fc gleich der Differenz von Trägersignalfrequenz ft und Mischsignalfrequenz fm ist; es gilt also fc = ft - fm.
[0008] Dor Ausgang des Analog Digital-Wandlers aw liegt ferner am ersten Eingang des Multiplizierers m, dessen zweiter Eingang am Ausgang der Digitalklemmschaltung kl liegt, die dem digitalen Bandpaß bp signalflußmäßig nachgeordnet ist. Sie klemmt positive bzw. negative Eingangssignale auf den durch ihre Stellenzahl vorgegebenen positiven bzw. negativen Maximalwert.
[0009] An dieser Stelle sei bereits erwähnt, daß nach der in Fig. 2 ausschnittweise gezeigten Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1 der Analog Digital-Wandlers aw,der dann ein Delta-Sigma-Wandler sein muß, direkt auf die Mischstufe ms folgen kann, wobei dann allerdings zwischen dem Eingang des digitalen Bandpasses bp und dem Ausgang des Analog-Digitalwandlers aw das digitale Tiefpaßfilter df anzuordnen ist.
[0010] Mittels des digitalen Bandpasses wird das Mischsignal zurückgewonnen, und mittels der Digitalklemmschaltung kl wird es amplitudennormiert. Mittels des Multiplizierers m werden dann die Bereichskennsignale demoduliert.
[0011] Am Ausgang des Multiplizierers m liegt für jede Bereichsfrequenz ein eigener Signalweg, wovon in Fig. 1 die Signalwege a, b, f gezeigt sind. Jeder Signalweg besteht in Signalflußrichtung aus dem digitalen Resonanzfilter ra, rb, rf für die jeweilige Bereichsfrequenz fb, dem digitalen Betragsbildner ba, bb, bf und dem digitalen Tiefpaß pa, pb, pf, dessen obere Grenzfrequenz kleiner als die doppelte kleinste Bereichsfrequenz ist. Bei dem eingangs geschilderten bekannten System hat diese niedrigste Bereichsfrequenz, die dort dem Bereich A zugeordnet ist, einen Wert von 23,75 Hz. Die in dem Signalweg a, b, f angeordneten drei Teilschaltungen haben die Funktion einer selektiven Pegelmessung.
[0012] Von den Ausgängen der Tiefpässe pa, pb, pf liegt jeweils einer an jeweils einem Eingang des Vielfachkomparators vk, an dessen erstem Maximum-Ausgang mx1 ein Signal über denjenigen Signalweg auftritt, der-das grösste Signal führt, d.h. also am ersten Maximum-Ausgang mx1 erscheint ein Digitalwort für die Nummer des Signalwegs mit dem grössten Signalwert. In gleicher Weise erscheint am zweiten Maximum-Ausgang mx2 ein Signal über die Nummer desjenigen Signalwegs, der das zweitgrösste Signal führt.
[0013] DTr erste bzw. der zweite Maximum-Ausgang mx1, mx2 liegt am Steuereingang des ersten bzw. des zweiten elektronischen Vielfachumschalters s1, s2, von deren Eingängen jeweils einer an je einem Ausgang der Tiefpässe pa, pb, pf angeschlossen ist. Die beiden Vielfachumschalter s1, s2 haben also so viele Eingänge, wie Signalwege vorhanden sind, und von den Ausgangssignalen an den Maximum-Ausgängen mxl, mx2 werden sie auf denjenigen Signalweg geschaltet, der den grössten bzw. den zweitgrössten Signalwert führt.
[0014] Der Ausgang des ersten Vielfachumschalters s1 liegt einerseits über den ersten Konstanten-Multiplizierer m1 am Minuend-Eingang des ersten Komparators k1, an dessen Subtrahend-Eingang der Ausgang des Vielfachaddierers ad angeschlossen ist. Dessen Eingänge liegen jeweils am Ausgang eines der Tiefpässe pa, pb, pf. Der Ausgang des ersten Vielfachumschalters s1 liegt ferner über den zweiten onstanten-Multiplizierer m2 am Minuend-Eingang des zweiten Komparators k2, an dessen Subtrahend-Eingang der Ausgang des zweiten Vielfachumschalters s2 angeschlossen ist.
[0015] Mittels des zweiten Komparators k2 und des zweiten Kons ant-Miltiplizierers m2 wird festgestellt, ob die mit einem konstanten Faktor multiplizierte Amplitude des ersten Maximumsignals größer ist als das zweite Maximumsignal. Mittels dieser im zweiten Konstanten-Multiplizierer m2 als der eine Multiplikationsfaktor vorgesehenen Konstanten läßt sich also der Fremdkanalabstand festlegen.
[0016] Mittels des ersten Konstanten-Multiplizierers m1 und des ersten Komparators k1 wird in vergleichbarer Weise der Pegel des ersten Maximumsignals mit der Summe der Signalwerte der übrigen Signalwege verglichen, was eine Störabstandmessung ist.
[0017] Am ersten Maximum-Ausgang mx1 des Vielfachkomparators k liegt das Verzögerungsglied vg und an dessen Ausgang der Minuend-Eingang des dritten Komparators k3, dessen Subtrahend-Eingang mit dem ersten Maximum-Ausgang mx1 verbunden ist. Der Minuend-gleich-Subtrahend-Ausganj des dritten Komparators k3 liegt über den Inverter it am Rücksetzeingang er des Zählers z, dessen Zähleingang das Taktsignal t zugeführt ist und dessen Zählerstandausgänge mit dem Minuend-Eingang des vierten Komparators k4 verbunden sind, dessen Subtrahend-Eingang die als Schwellwert dienende Konstante k zugeführt ist. Mit den eben erläuterten Teilschaltungen vg, k3, it, z, k4 wird am Minuend-größer-Subtrahend-Ausgang des vierten Komparators k4 ein Signal erzeugt, das nur dann auftritt, wenn das erste Maximumsignal für die durch die Frequenz des Taktsignals t und die Konstante k vorgegebene Zeit konstant war. Mittels dieser Teilschaltungen ist somit eine Zeitschwelle realisiert.
[0018] Dem Ausgang des digitalen Bandpasses bp ist der weitere Betragsbildner bw nachgeschaltet, dem der weitere digitale Tiefpaß pw folgt, dessen obere Grenzfrequenz gleich der der Tiefpässe pa, pb, pf ist und dessen Ausgang über den dritten bzw. den vierten Konstanten-Multiplizierer m3, m4 am Subtrahend-Eingang des fünften bzw. des sechsten Komparators k5, k6 liegt, deren jeweiliger Minuend-Eingang am Ausgang des ersten Vielfachumschalters s1 angeschlossen ist. Der Minuend-größer-Subtrahend-Ausgang des fünften Komparators k5 und der Minuend-kleiner-Subtrahend-Ausgang des sechsten Komparators k6 sind mit jeweils einem der beiden Eingänge des ersten UND-Gatters u1 verbunden. Mittels der zuletzt genannten Teilschaltungen bw, pw, m3, m4, k5, k6, u1 wird der Modulationsgrad der Bereichskennsignale überwacht, denn Rauschen äußert sich als vergrößerter Modulationsgrad, und andererseits tritt ein unmodulierter Träger ebenfalls häufig als Störung auf. Dabei wird das erste Maximalsignal mit der Amplitude des Mischsignals bezüglich einer oberen und einer unteren Schwelle, die durch die Konstanten des dritten bzw. vierten Konstanten-Multiplizierers m3, m4 vorgegeben sind, verglichen.
[0019] Von den vier Eingängen des zweiten UND-Gatters u2 liegt jeweils einer am jeweiligen Minuend-größer-Subtrahend-Ausgang des ersten Komparators k1, des zweiten Komparators k2 und des vierten Komparators k4 sowie am Ausgang des ersten UND-Gatters u1. Der erste Maximum-Ausgang mx1 des Vielfachkomparators vk liegt am Paralleleingang des Vielfach-UND-Gatters vu, dessen Ausgang der Bereichssignalausgang ba der integrierten Schaltung ist, und der Ausgang des zweiten UND-Gatters u2 liegt an allen Stellen des zweiten Paralleleingangs des Vielfach-UND-Gatters vu. Somit werden mittels des zweiten UND-Gatters u2 die vier Uberwachungskriterien auf ihr gleichzeitiges Auftreten geprüft, und nur wenn diese Forderung erfüllt ist,wird die Nummer des zugeordneten Bereichs an den Bereichssignalausgang sa durchgeschaltet.
[0020] Zur sicheren Ermittlung des Bereichskennsignals werden also bei der Erfindung vier Qualitätskriterien vorgegeben und erst bei deren gemeinsamem Vorliegen das decodierte Signal freigegeben. Diese vier Kriterien sind nochmals kurz zusammengefaßt die folgenden: Fremdkanalabstand, Summenkanalabstand, Modulationsgradüberwachung und vorgebbare Zeitschwelle. Obwohl diese vier überwachungskriterien einen gewissen Schaltungsaufwand bedingen, ergibt sich doch, und das ist einer der Vorteile der Erfindung, insgesamt eine Reduzierung der Ansprechzeit der Gesamtschaltung, ohne die Decodiersicherheit zu verringern. Außerdem ergibt sich eine praktisch vollständige Stör- und Rauschsicherheit der Schaltung.
[0021] Die Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für die Mischstufe ms, die aus dem Einheitsverstärker v1 und dem elektronischen Umschalter s, dessen Steuersignal das Mischsignal fm ist, besteht. Der Einheitsverstärker v1 hat die Verstärkung 1 und gibt an seinem Ausgang wie ein üblicher Analogverstärker ein um 180° gegenüber seinem Eingangssignal gedrehtes Ausgangssignal ab. Mittels des Umschalters s wird das auch am Eingang des Einheitsverstärkers v1 liegende Rundfunksignal ds einmal direkt und einmal in seiner um 180° gedrehten, also invertierten, Form zum Ausgang des Umschalters s durchgeschaltet. In diesem Fall ist das Mischsignal fm ein Rechtecksignal.
- das demodulierte Rundfunksignal (ds) ist einer Mischstufe (ms) zugeführt, deren Mischsignal-Frequenz (fm) - größer als die größte Bereichsfrequenz ist,
- der Ausgang der Mischstufe (ms) liegt über ein analoges Tiefpaßfilter (af) am Eingang eines Analog/Digital-Wandlers (aw), wobei die obere Grenzfrequenz des analogen Tiefpaßfilters (af) höchstens gleich der halben Abtastfrequenz (fa) des Analog/Digital-Wandlers (aw) ist,
- der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers (aw) liegt am Eingang eines digitalen Bandpasses (bp), dessen Mittenfrequenz (fc) gleich der Differenz von Trägersignalfrequenz (ft) und Mischsignalfrequenz (fm) ist, und ferner am ersten Eingang eines Multiplizierers (m), dessen zweiter Eingang am Ausgang einer Digital-Klemmschaltung (kl) liegt, deren Eingang mit dem Ausgang des digitalen Bandpasses (bp) verbunden ist und die positive bzw. negative Eingangssignale auf den durch ihre Stellenzahl vorgegebenen positiven bzw. negativen Maximalwert klemmt,
- am Ausgang des Multiplizierers (m) liegt für jede Bereichsfrequenz ein eigener Signalweg (a, b, f), der in Signalflußrichtung aus einem digitalen Resonanzfilter (ra, rb, rf) für die jeweilige Bereichsfrequenz, einem digitalen Betragsbildner (ba, bb, bf) und einem digitalen Tiefpaß (pa, pb, pf) besteht, dessen obere Grenzfrequenz kleiner als die doppelte kleinste Bereichsfrequenz ist,
- von den Ausgängen der Tiefpässe (ph, pb, pf) liegt jeweils einer an jeweils einem Eingang eines Vielfachkomparators (vk); dessen erster Maximum-Ausgang (mx1) am Steuereingang eines ersten elektronischen Vielfachumschalters (s1) und dessen zweiter Maximum-Ausgang (mx2) am Steuereingang eines zweiten elektronischen Vielfachumschalters (f2) liegt,
- von den Eingängen des ersten und des zweiten elektronischen Vielfachumschalters (s1, s2) liegt jeweils einer an je einem Ausgang der Tiefpässe (pa, pb, pf),
- der erste bzw. der zweite Vielfachumschalter (s1, s2) wird vom ersten bzw. vom zweiten Maximum-Ausgang mx1, mx2) auf den Eingang mit dem ersten bzw. zweiten Maximalwert geschaltet,
- der Ausgang des ersten Vielfachumschalters (s1) liegt einerseits über einen ersten Konstanten-Multiplizierer (m1) am Minuend-Eingang eines ersten Komparators (k1), an dessen Subtrahend-Eingang der Ausgang eines Vielfach-Addierers(ad) angeschlossen ist,von dessen Eingängen jeweils einer mit dem Ausgang eines der Tiefpässe (pa, pb, pf) verbunden ist, und andererseits über einen zweiten Konstanten-Multiplizierer (m2) am Minuend-Eingang eines zweiten Komparators (k2), an dessen Subtrahend-Eingang der Ausgang des zweiten Vielfach-Umschalters (s2) angeschlossen ist,
- am ersten Maximum-Ausgang (mx1) des Vielfachkomparators (vk) liegt ein Verzögerungsglied (vg) und an dessen Ausgang der Minuend-Eingang eines dritten Komparators (k3), dessen Subtrahend-Eingang mit dem ersten Maximum-Ausgang (mx1) verbunden ist,
- der Minuend-gleich-Subtrahehd-Ausgang des dritten Komparators (k3) liegt über einen Inverter (it) am Rücksetzeingang (er) eines Zählers (z),dessen Zähleingang ein Taktsignal (t) zugeführt ist und dessen Zählerstandausgänge mit dem Minuend-Eingang eines vierten Komparatorst(k4) verbunden sind, dessen Subtrahend-Eingang eine als Schwellwert dienende Konstante (k) zugeführt ist,
- dem Ausgang des digitalen Bandpasses (bp) ist ein weiterer Betragsbildner (bw) nachgeschaltet, auf den ein weiterer digitaler Tiefpaß (pw) folgt, dessen - obere Grenzfrequenz gleich der der Tiefpässe (pa, pw, pf) ist und dessen Ausgang über einen dritten bzw. über einen vierten Konstanten-Multiplizierer (m3, m4) am Subtrahend-Eingang eines fünften bzw. eines sechsten Komparators (k5, k6) liegt, deren jeweiliger Minuend-Eingang am Ausgang des ersten Vielfach-Umschalters (s1) angeschlossen ist,
- der Minuend-größer-Subtrahend-Ausgang des fünften Komparators (k5) und der Minuend-kleiner-Subtrahend-Ausgang des sechsten Komparators (k6) sind mit jeweils einem der beiden Eingänge eines ersten UND-Gatters (u1) verbunden,
- von den vier Eingängen eines-zweiten UND-Gatters (u2) liegt jeweils einer am jeweiligen Minuend-größer-Subtrahend-Ausgang des ersten Komparators (k1), des zweiten Komparators (k2) und des vierten Komparators (k4) bzw. am Ausgang des ersten UND-Gatters (u1), und
- der erste Maximum-Ausgang (mx1) des Vielfachkomparators (vk) liegt am ersten Paralleleingang eines Vielfach-UND-Gatters (vu), dessen Ausgang der Bereichssignalausgang (sa) der integrierten Schaltung ist, und der Ausgang des zweiten UND-Gatters (u2) liegt an allen Stellen des zweiten Paralleleingangs des Vielfach-UND-Gatters (vu).