專利名稱:具有偽鎖相環(huán)的音調(diào)檢測器的制作方法
本發(fā)明涉及音調(diào)檢測器領(lǐng)域，特別涉及用于調(diào)幅(AM)立體聲廣播接收的檢測器。
在許多象調(diào)幅立體聲那樣的領(lǐng)域中，必須可靠并精確地檢測出單一音調(diào)。在現(xiàn)有技術(shù)里，已設(shè)計出了許多系統(tǒng)來在多頻信號中檢測單一頻率。其中的一些使用了帶通濾波器或鎖相環(huán)。為了達(dá)到精確檢測，這類濾波器的元件必須非常精確，一般需要有±1%的精度。這樣的元件是相當(dāng)貴的。當(dāng)把鎖相環(huán)中的可調(diào)元件的費(fèi)用包括進(jìn)去時，其總額可能是不現(xiàn)實(shí)的，除非是在最高定價的裝置中。最需要的是比現(xiàn)有技術(shù)具有更高精度的低成本檢測器，并且其不需要可調(diào)元件。
本發(fā)明的一個目的是提供非?？煽康母呔纫粽{(diào)檢測器。
更具體的目的是提供不需要高精度、高價格、或可調(diào)元件的檢測器。
這些及其他將變得明顯的目的在根據(jù)本發(fā)明的檢測器中得以實(shí)現(xiàn)，其中采用固定振蕩頻率〔如1F頻率(中頻)，〕和可編程序分頻器以產(chǎn)生分別略高于和略低于所希望的頻率的兩個頻率。分頻器的輸出信號乘上包含接收到的音調(diào)的信號，經(jīng)過濾波，產(chǎn)生表示導(dǎo)出頻率中的偏差方向的直流(DC)信號。該偏差信號控制除數(shù)的選擇，使分頻器的平均輸出被保持在所希望的頻率上。第二分頻器輸出信號被移相，從而與第一輸出信號相正交，當(dāng)該信號乘上包含有所希望音調(diào)的信號并隨后積分時，得到的信號就表示了該音調(diào)是否存在。如果積分信號處在適當(dāng)?shù)碾娖?，它就可用來控制任何依賴于音調(diào)存在的電路，如調(diào)幅立體聲接收機(jī)的立體聲存在指示燈。
圖1是包括本發(fā)明的調(diào)幅立體聲接收機(jī)的方框圖。
圖2是圖1中的音調(diào)檢測器的詳細(xì)框圖。
圖3是圖2中的檢測器的一部分的示意圖。
圖1是采用了本發(fā)明的調(diào)幅立體聲廣播接收器的方框圖。該基本接收器是美國專利第4，371，747號的內(nèi)容，該專利轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。在此處用它只是為說明的目的，而不應(yīng)由此得出限定本發(fā)明的結(jié)論。
在這個具體的接收器中，天線10接收具有(1+L+R)COS(Wct+φ)形式的信號，其中φ＝tan-1〔(L-R+A)/(1+L+R)〕。這是兼容的調(diào)幅立體聲信號，其中L和R代表左和右立體聲信號，A是導(dǎo)控音調(diào)或“立體聲存在”信號。接收到的信號象眾所周知的那樣在RF級12和IF級14受到處理。載波源16連同90°相移網(wǎng)絡(luò)18提供了兩個正交的載波信號。該正交載波處在450KHz，即IF頻率。為了檢測立體聲和與差信號(L+R)與(L-R)，IF級14的輸出信號被耦合到兩個乘法器級20、22，在這些乘法器它同兩個正交載波相乘，分別提供了(1+L+R)COSφ和(L-R+A)COSφ形式的輸出信號。中頻輸出還被耦合到包絡(luò)檢測器24，其輸出為包絡(luò)幅度(1+L+R)。這個和信號被耦合到矩陣變換電路26，還被耦合到比較器28。在該比較器28，該和信號同乘法器30的輸出信號相比較。乘法器30的一個輸入信號是來自乘法器20的(1+L+R)COSφ，而其第二個輸入信號是比較器28的輸出信號。這樣，通過比較器提供了基本上是(1/COSφ)的修正信號，使乘法器30的輸出信號被強(qiáng)制為(1+L+R)。類似地，乘法器22的輸出(L-R)COSφ被耦合到乘法器32，乘法器32還接收來自比較器28的修正信號。這樣，乘法器32的輸出信號變成(L-R)。這個差信號也被耦合到矩陣變換電路26。
根據(jù)本發(fā)明，從載波源16取出輸出信號40并將其耦合到音調(diào)檢測電路34，電路34將參考圖2描述。在此，如圖所示，音調(diào)檢測器的輸出被耦合到指示器36和轉(zhuǎn)換電路38。很明顯，音調(diào)檢測器的輸出可以用于給定的應(yīng)用中的任何適當(dāng)目的。
圖2的方框圖顯示了圖1中的音調(diào)檢測器的最佳實(shí)施方案。信號輸入端42將差信號耦合到兩個乘法器44、46和低通濾波器48。在這個實(shí)施方案中，差信號由(L-R+A)表示，其中L和R代表在和右立體聲信號，A代表低頻音調(diào)(25Hz)，只要有立體聲信號廣播就有該低頻音調(diào)存在。在這個實(shí)施方案中，要檢測的是立體聲或?qū)Э匾粽{(diào)A。在本發(fā)明的任何應(yīng)用中，輸入端42上的信號將有一定的頻率分布和混合，這些頻率包含有需要可靠地檢測的單一頻率信號。
端40將450KHz的信號引入音調(diào)檢測器34，在那里它耦合到可編程序分頻器電路50。分頻器電路有兩個可用的除數(shù)，并由來自比較器52的信號控制，并可從一個數(shù)“轉(zhuǎn)變”到另一個數(shù)，而且也可“轉(zhuǎn)變”回原來的數(shù)，因而分頻器的輸出是平均頻率;即要檢測的音調(diào)頻率(A)。在本實(shí)施方案中，對于450KHz的源頻率，除數(shù)為18180和17820。這樣，除法器的輸出將為24·75或25·25H2，在一個時間周期內(nèi)平均為25Hz。如參考圖3可見的，該分頻過程可通過兩步(或多步，如果希望的話)完成。
分頻器輸出信號被耦合到正交發(fā)生器54，發(fā)生器54包括90°相移網(wǎng)絡(luò)，用于提供兩個正交的輸出信號。濾波器48的輸出信號被耦合到方波發(fā)生器55。形成方波后，信號被耦合到初始化電路56，電路56確保分頻器50和正交發(fā)生器54工作在相對信號A有適當(dāng)?shù)奈幌嗟臓顟B(tài)(見圖3)。正交發(fā)生器54的兩個輸出信號被耦合到乘法器44、46。因?yàn)檩斎氲匠朔ㄆ?6的25赫茲信號已經(jīng)相對輸入端42上的信號A的位相相移了90°，乘法器的輸出信號將被迫與電路的直流參考電壓有相同的值。實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的基礎(chǔ)是三角學(xué)中的恒等式COS A Sin A＝(Sin2A)/2，而頻率A上沒有輸出。假定高次項(xiàng)在濾波器57中已被濾掉。乘法器46的輸出被耦合到比較器52，在那里它與地或直流參考電壓相比較。如果從正交發(fā)生器54進(jìn)入乘法器46的信號比25Hz高一點(diǎn)，就會有直流電壓加到比較器52的輸入端上。這個“偏差”電壓將使分頻器轉(zhuǎn)換到較大的除數(shù)上，使平均頻率趨于25Hz。當(dāng)進(jìn)入乘法器46的信號低于25Hz時，比較器輸出信號將有相反的符號，再次變換分頻器50的除數(shù)，這次是變到較小的除數(shù)。容易看出，通過耦合到比較器52輸出端的簡單R-C網(wǎng)絡(luò)(圖中未顯示)，就可取出可用于需要正比于頻率偏離之信號的電路的DC電壓。
正交發(fā)生器54的“同相”或0°輸出當(dāng)然也修正到25Hz的平均值。因?yàn)樗斎攵?2的偏號同相，根據(jù)恒等式COSA COSA＝(1+COS2A)/2，乘法器44的輸出信號，在經(jīng)過濾波器58濾波后，將正比于A。應(yīng)當(dāng)理解，標(biāo)為57、58的各個電容僅僅表示濾波能力。加到輸入端60上的信號是固定的直流參考信號，在這個實(shí)施方案中，它是信號A的期望最大電平的大約20%。這個參考電壓被耦合到比較器62，用于與乘法器44的輸出相比較。比較器62的輸出則為表示在天線10接收到的廣播信號中有無信號A的直流信號，而這個信號可被耦合到任何采用音調(diào)檢測信息的電路上。
如果需要外加可靠性測量，可以包括附加的電路，它包括定時器64和“與”門66。定時器64由來自正交發(fā)生器54的25Hz信號計時，但任何具有合適頻率的信號就可滿足要求。一個復(fù)位信號來自輸入端68并且是“靜噪”或“強(qiáng)制非立體聲”信號，它存在于許多立體聲收音機(jī)中。在其它應(yīng)用中，這個信號可以是任何代表不希望檢測音調(diào)的狀態(tài)的控制信號。另外，輸入端68上的信號在一些應(yīng)用中可以省去。當(dāng)采用這個信號并且它是零時，這個輸入信號可以使定時器復(fù)位一個短時間間隔。另一個用于定時器的復(fù)位信號來自比較器62，以便當(dāng)信號表示沒有立體聲或存在的立體聲電平不夠高時，定時器復(fù)位一個長時間間隔。因?yàn)槎〞r器64的輸出信號同導(dǎo)控檢測信號一起被耦合到“與”門66，因而導(dǎo)控檢測信號受到阻塞或“失效”，直至定時器終止并且沒有復(fù)位。
圖3顯示了圖2的音調(diào)檢測器的一些元件的舉例示意圖。低通濾波器48在一些場合中可省去，因?yàn)樾盘朅可能足夠“干凈”而不需要濾波。這樣從輸入端42來的信號或?yàn)V波器/比較器的輸出信號將被耦合到方波發(fā)生器55。發(fā)生器55的輸入基本上是帶有外部噪聲的信號A，發(fā)生器55的輸出信號被耦合到“或非”門70的一個輸入端，發(fā)生器55的輸出信號基本上是頻率為A的方波，“或非”門70的輸出向正交發(fā)生器54提供了“置位”或“起始”輸入。來自輸入端68的“靜噪”輸入信號被耦合到“或非”門72和觸發(fā)器74的置0輸入端，二者組成初始化電路56的一部分。輸入端68上的信號為初始化必須是高的，并且觸發(fā)器74的輸出也應(yīng)該是高的。觸發(fā)器74的輸出信號通過晶體管T1被耦合到“或非”門70的第二輸入端。“或非”門70的輸出還被耦合到分頻器電路50的復(fù)位端上，它為正交發(fā)生器54提供了置位輸入。
在本實(shí)施方案中，正交發(fā)生器54包括雙D型觸發(fā)器，象比如由Motorola公司制造的集成電路MC14013。用于正交發(fā)生器54的時鐘信號由分頻電路50發(fā)出，并且對于25Hz的信號A是100Hz。這樣，在這個具體實(shí)施方案中，分頻過程由分頻器50和正交發(fā)生器54分擔(dān)。正交發(fā)生器54的輸出端Q1、Q2上的一對輸出信號互相正交，其中一個同輸入端42上的信號A同相。分頻器電路50可以象圖示那樣，或是計數(shù)器、門電路等的任何合適的組合，它將提供任何特別場合所需的分頻。也很明顯的是，可以有一系列逐步接近期望數(shù)的除數(shù)，而不是兩個非常接近預(yù)定數(shù)的除數(shù)。從而允許檢測器更快地接近該數(shù)。
這樣，已經(jīng)顯示和描述了一種音調(diào)檢測器，它不僅不需要鎖相環(huán)和可調(diào)和/或昂貴的元件，而且提供了比鎖相環(huán)高得多的精度和可靠性。其他的變化和變形是可能的，所附的權(quán)利要求
要包括這些變化和變形。
權(quán)利要求
1.音調(diào)檢測器，包括用于提供接收信號的輸入裝置，該接收信號可包含具有預(yù)定頻率的音調(diào)；用于提供具有第二頻率的信號的信號源，該第二頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所述預(yù)定頻率；耦合到所述信號源并具有兩個除數(shù)的分頻器裝置，用于提供略高于所述預(yù)定頻率的第一輸出信號和略低于所述預(yù)定頻率的第二輸出信號，在同一時間只有一個所述除數(shù)起作用；耦合到輸入裝置和分頻器裝置上的控制裝置，用于確定任何接收到的音調(diào)信號和分頻器輸出之間的頻率差，并根據(jù)所述頻率差調(diào)整除數(shù)的選擇；耦合到分頻器裝置移相裝置，用于將分頻器裝置的輸出信號相移90°；耦合到輸入裝置和相移裝置的檢測裝置，用于檢測接收信號中的音調(diào)頻率，并根據(jù)所述檢測提供輸出信號。
2.音調(diào)檢測器，包括用于提供接收信號的輸入裝置，該信號可包括具有預(yù)定頻率的音調(diào);用于提供具有第二頻率的信號的信號源，該第二頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所述預(yù)定頻率;耦合到所述信號源并具有兩個除數(shù)的分頻器裝置，用于提供略高于所述預(yù)定頻率的第一輸出信號和略低于所述預(yù)定頻率的第二輸出信號，在同一時間只有一個所述除數(shù)起作用;耦合到輸入裝置和分頻器裝置的控制裝置，用于確定任何接收到的音調(diào)信號和分頻器輸出之間的頻率差，并且調(diào)整除數(shù)以使分頻器輸出的平均值保持在該預(yù)定頻率上。耦合到分頻器裝置的相移裝置，用于將分頻器裝置的輸出信號相移90°;耦合到輸出裝置和相移裝置的檢測裝置，用于檢測接收到的信號中的音調(diào)頻率，確定音調(diào)頻率的幅度并根據(jù)所述幅度提供輸出信號。
專利摘要
該音調(diào)檢測器利用較高頻率的載波信號源，提供了混合頻率中的單一預(yù)定音調(diào)頻率的精確檢測。高頻信號被分成兩個頻率，一個恰在音調(diào)之上，一個恰在音調(diào)之下。通過連續(xù)在兩個除數(shù)值之間調(diào)整除數(shù)使分頻器的輸出保持在音調(diào)的頻率上，當(dāng)在接收到的信號中存在有足夠幅度的音調(diào)時，用分頻器的輸出信號乘接收到的信號或其一部分，提供檢測信號。
文檔編號H04H1/00GK86100930SQ86100930
公開日1986年9月17日 申請日期1986年2月21日
發(fā)明者?？唆?shù)隆趥愃埂ゑR文 申請人:莫托羅拉公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan