DE2333852A1

DE2333852A1 - Ueberlagerungsempfaenger mit einer digital einstellbaren abstimmanordnung

Info

Publication number: DE2333852A1
Application number: DE19732333852
Authority: DE
Inventors: Lothar Grohmann
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-07-03
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2236318B3; US4009438A; AU7073974A; NL7408649A; GB1472223A; FR2236318A1

Description

Standard Elektrik Lorenz AG
Stuttgart

L. Grohmann-3

Überlagerungsempfänger mit einer digital einstellbaren Abstimmanordnung

Die Erfindung betrifft einen Überlagerungsempfänger mit einer Nachrichtenübertragungsschaltung, einem durch eine Gleichspannung abstimmbaren Mischoszillator und einer digital einstellbaren Abstimmanordnung, von denen die Abstimmanordnung an den Ausgang des Mischoszillators angeschlossen ist und einen Frequenzteiler mit zahlenmäßig einstellbarem Untersetzungsverhältnis, eine digital verstellbare Einstellvorrichtung zur Einstellung des Frequenzteilers und eine in der Umgebung einer fest eingestellten Referenzfrequenz an ihrem Ausgang eine von der Eingangsfrequenz abhängige Gleichspannung bildende Frequenzvergleicheranordnung enthält.

Das immer dichter werdende Sendernetz und die zunehmend enger benachbarten Senderfrequenzen erfordern auch in zunehmenden Maße eine genauere Einstellung der Abstimmung in den Empfangsgeräten. Analog arbeitende, kontinuierlich einstellbare Abstimmanordnungen, insbesondere der Art, wie sie bisher in Rundfunk- und Fernsehempfängern verwendet werden, genügen diesen Anforderungen in immer geringerem Maß. Dies um so mehr, wenn diese Abstimmanordnungen von Ungeübten gehandhabt werden, was bei Rundfunk- und Fernsehempfängern im allgemeinen zutrifft. Dagegen können mit digital einstellbaren Abstimmvorrichtungen bei bekannten. Abstimmdaten, z. B. der Senderfrequenz, die Abstimmhandhabun-

8. Juni 1973 ·/.

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gen von jedem Ungeübten mühelos und mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden.

Oberlagerungsempfänger der eingangs genannten Art sind bekannt (z. B. Zeitschrift "Funkschau" 1972, Heft 3, Seiten 69 bis 72). An den Ausgang des Mischoszillators für den Mischer in der Nachrichtenübertragungsschaltung des bekannten Empfängers ist ein dekadisch organisierter Vorwahlzähler als digital einstellbarer Frequenzteiler angeschlossen, dessen Teilungsverhältnis mit einem Stufenschalter eingestellt wird. Die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers wird einem Phasenvergleichsdiskriminator zugeführt/ in dem sie mit der Frequenz eines Referenzoszillators verglichen wird.

Mit der von der Frequenzabweichung erzeugten Abstimmspannung wird der Mischoszillator geregelt. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Abstimmanordnung ist, daß die Regelspannung des Diskriminators gleichzeitig die Abstimmspannung für den Mischoszillator ist. Dadurch wird nur in der Mitte des einstellbaren Frequenzbereiches eine genaue Frequenzeinstellung erreicht, während an den Enden, insbesondere am höherfrequenten Ende des Frequenzbereiches wegen des Kennlinienverlaufes der Regelspannung größere Frequenzabweichungen von der Sollfrequenz auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen überlagerungsempfänger mit einer einfach ausgebildeten difital einstellbaren Abstimmanordnung anzugeben, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten, die weite einstellbare Frequenzbereiche zuläßt und bei der über den gesamten

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einstellbaren Frequenzbereich nahezu keine Abweichung von der eingestellten bzw. tatsächlichen Frequenz des gewählten Senders auftritt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Abstimmanordnung außerdem eine Suchlaufschaltung angeordnet ist, deren Sucheingang an den Ausgang der Frequenzvergleicheranordnung angeschlossen ist und deren eine Abstinmspannung abgebender Ausgang mit dem Abstinaneingang des Mischoszillators und gegebenenfalls mit den durch eine Gleichspannung abstimmbaren Schwingkreisen der Nachrichtenübertragungsschaltung verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Suchlaufschaltung einen Speicherkondensator,' eine Konstantstromquelle, einen Schwellwertschalter und einen parallel zum Speicherkondensator angeordneten, aus einem Transistor gebildeten steuerbaren Widerstand enthält und daß die Steuerelektrode des Transistors mit dem Ausgang der Frequenzvergleicheranordnung verbunden ist.

Die digital einstellbare Abstimmanordnung eines Überlagerungsempfängers kann besonders einfach ausgebildet und dafür billige handelsübliche elektrische Bauteile verwendet werden, wenn der Nachstimmausgang eines Demodulators in der Nachrichtenübertraungsanordnung mit einem Nachstimmeingang des Mischoszillators oder der Suchlaufschaltung verbunden ist.

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Die Verwendung einfacher, bekannter Suchlaufschaltungen und einfacher handelsüblicher Diskriminatorschaltungen wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Herstellung und den Vertrieb von Rundfunk- und Fernsehempfängern aus, die einen möglichst kleinen Herstellungs- und Kostenaufwand aufweisen sollen. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ist die einfache Handhabung derartiger Empfänger, vor allem, daß sie unabhängig von der örtlichen Empfangsfeldstärke eingestellt werden können und die Empfangswelle den Empfänger gegebenenfalls selbsttätig nachregelt. Außerdem werden mit der Erfindung weite Einstellbereiche mit gleichbleibend hoher Abstimmfrequenzgenauigkeit der Abstimmfrequenz erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben und anhand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Nachrichtenübertragungsschaltung und einer digitalen Abstimmanordnung eines Überlagerungsempfängers nach der Erfindung,

Figur 2 ein Diagramm mit der Ausgangskennlinie Uj^=f (£τ) einer Frequenzverglexcheranordnung,

Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Suchlaufschaltung in einem überlagerungsempfänger nach der Erfindung

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeisr>iel eines erfindungsgemäßen Überlagerungsempfängers mit einer digital einstellbaren Abstimmanordnung und

Figur 5 ein Diagramm a mit einer einhöckerigen Ausgangs-

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kennlinie der in Figur 4 verwendeten Vergleicheranordnung und

ein Diagramm b mit einer Kennlinie der Nachstimmspannung eines Demodulators und der Nachstimmkennlinie eines Mischoszillators.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsempfängers nach der Erfindung. Der überlagerungsempfänger enthält eine Abstimmanordnung 1, einen an seinem Abstimmeingang 3 spannungsgesteuerten Mischoszillator 4 und eine Nachrichtenübertragungsschaltung mit einer HF-Eingangsschaltung 2, einer Mischstufe 5, einer ZF-Schaltung 6 und einen Demodulator 7. An den Ausgang des Demodulators 7 ist beispielsweise der NF-Teil 8 mit dem Lautsprecher 9 eines Rundfunkempfängers angeschlossen. Die Abstimmanordnung 1 besteht aus einem Frequenzteiler 10, dessen Teilungsverhältnis digital einstellbar ist, aus einer Einstellvorrichtung 11, einer Frequenzvergleicheranordnung 12 und einer Suchlaufschaltung 13.

Mit der Einstellvorrichtung 11, die von Hand digital verstellbar ist, wird das Teilungsverhältnis (z. B. 1 : M) im Frequenzteiler 10 eingestellt. Nach jeweils M Schwingungen des Mischoszillators, der mit der Oszillatorfrequenz fo schwingt, wird am Ausgang des Frequenzteilers ein Ausgangssignal gebildet. Die Frequenz f„ dieser Signalfolge wird in der Frequenzvergleicheranordnung mit einer in der Frequenzvergleicheranordnung fest eingestellten Referenzfrequenz f_R verglichen. Liegt die Teilerfrequenz f_T in der Nähe der Referenzfrequenz, bildet die Frequenzvergleicheranordnung an ihrem Ausgang ein Ausgangssignal, dessen Höhe und Richtung

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von der Frequenzabweichung abhängt und das im Gleichheitsfall z. B. entweder ein Maximum eines Höckers oder einen Nulldurchgang zwischen einem positiven und einem negativen Hocker aufweist.

Im Diagramm in Figur 2 ist die Spannungskurve 14 eines Ausgangssignals einer Frequenzvergleicheranordnung dargestellt, das zwischen einem positiven (15) und einem negativen (16) Hocker einen Nulldurchgang R bei der Referenzfrequenz f_R auf der Frequenzachse 17 für die Teilungsfrequenz f_T aufweist.

Die Suchlaufschaltung 13 erzeugt an ihrem Ausgang in an sich bekannter Weise eine sich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert in einer Richtung fortlaufende Gleichspannung ü_A (Sägezahn- oder Dreieckspannung), die an den Abstimmeingang 3 des spannungsgesteuerten Mischoszillators 4 gelangt und dessen Oszillatorfrequenz fo sich dadurch fortlaufend ändert. In gleichem Maß ändert sich die Teilerfrequenz fT = fo/M, die in Figur 2 durch den wandernden Punkt F dargestellt ist. Während eines Suchlaufs bewegt sich der Frequenzpunkt F in Richtung des Pfeiles 18 entlang der Spannungskurve 14, die außerhalb der Hocker 15, 16 auf der Frequenzachse 17 verläuft.

Das Ausgangssignal 14 der Frequenzvergleicheranordnung stoppt im Bereich der Hocker den Suchlauf der Suchlaufschaltung, deren Sucheingang 19 an den Ausgang der Frequenzvergleicheranordnung angeschlossen ist, und hält die am Ausgang der Suchlaufschaltung auftretende Abstimmspannung U^ in der gestoppten Höhe fest. Beispielsweise wird der Suchlauf durch eine geringe negative Spannung Uq am Suchein-

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gang der Suchlaufschaltung angehalten. Das ist in dem dargestellten Beispiel der Fall, wenn der Frequenzpunkt F den Punkt S auf der Spannungskurve 14 des Vergleicherausgangsignals erreicht. Die Stoppspannung U_g kann im Verhältnis zur Höckerhöhe so klein eingestellt werden, daß die Oszillatorfrequenz fΌ = M · f'_R, die sich im Punkt S einstellt, nur geringfügig von der im Mischoszillator einzustellenden Sollfrequenz fο = M · f_R abweicht.

Beispielsweise steuert der auf der Spannungskurve 14 des Ausgangsignals der Frequenzvergleicheranordnung einen Transistor 20, der in einer in Figur 3 schematisch dargestellten Suchlaufschaltung 13 parallel zu einem Speicherkondensator 21 liegt. Die an sich bekannte Suchlaufschaltung 13 ist ein Teil eines ebenfalls in Figur 3 in einem Blockschema dargestellten überlagerungsempfänger, der im wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten überlagerungsempfänger entspricht. Der Speicherkondensator 21 wird aus einer einfachen Konstantstromquelle 22 geladen und oberhalb einer den Abstimmbereich überschreitenden Abstimmspannung U. „„„

A XuCuK

von einem Schwellwertschalter 23 entladen. Die sägezahnförmig verlaufende Spannung am Speicherkondensator ist die Abstimraspannung U. für den Mischoszillator 4 und die Abstimmkreise in der HF-Empfangsschaltung 2 und bestimmt die augenblickliche Lage des Frequenzpunktes F im Diagramm der Figur 2. Bewegt sich der Frequenzpunkt F im Bereich zwischen den Punkten R und S der Spannungskurve 14 auf den Punkt S zu, wird der Transistor 20 allmählich leitend und übernimmt bei der Lage des Frequenzpunktes F im Punkt S gerade den gesamten Ladestrom aus der Konstantstromquelle. Der Frequenzpunkt F rastet im Stoppunkt S ein und hält dadurch die Abstimmspannung ü_A für die Oszillatorfrequenz f'o = M · f*R konstant.

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Als Frequenzvergleicheranordnung 12 kommen beispielsweise sowohl handelsübliche Frequenzdiskriminatoren zur Anwendung als auch Phasenvergleichsdiskriminatoren, an deren zweiten Eingang ein Referenzoszillator/ z. B. ein Quarzoszillator angeschlossen ist. Der Frequenzdiskriminator kann ebenso ausgebildet sein, wie ein Demodulator 7 in einem übertragungsweg des Empfängers für frequenzmodulierte übertragungsfrequenzen. Dementsprechend können beliebige, bekannte Suchlaufschaltungen für die Abstimmanordnung gemäß der Erfindung verwendet werden, also z. B. solche, die von einer zweihöckrigen Ausgangsspannung der Frequenzvergleicheranordnung sowohl angehalten als auch nachgeregelt werden oder z. B. solche, die nur angehalten werden. Schließlich ist es auch möglich, die Such!aufschaltung mit dem Ausgangssignal der Frequenzvergleicheranordnung 12 anzuhalten und deren Ausgangsspannung U^ oder den Mischoszillator mit einer als Nachregelspannung U_n verwendeten Ausgangsspannung des Demodulators 7 im übertragungsweg nachzuregeln. Insbesondere im Nachregelfall sind keine hohen Anforderungen bezüglich Abstimmkennlinie oder Spannungskonstanz an die Suchlaufschaltung zu stellen.

In dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsempfängers gemäß der Erfindung ist das Ausgangssignal der Frequenzvergleicheranordnung 12 in der Abstimmanordnung 1 eine einhöckerige Gleichspannungskurve 24, die bei Frequenzgleichheit der Teilerfrequenz f„ mit der Referenzfrequenz f_R ein Maximum aufweist und die im Diagramm a der Figur 5 auf der Frequenzachse 25 der Teilerfrequenz f_T dargestellt ist. Während des Suchlaufes der Suchlaufschaltung 13 wandert ein Frequenzpunkt F, der die von der z. B. sägezahnform!gen Abstimmspannung tL· im Mischoszillator

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4 eingestellte Oszillatorfrequenz fο « M . f_ = f (ϋ_Α) darstellt, in Pfeilrichtung 26 entlang der Gleichspannungskurve 24, die außerhalb des Höckers 27 in der Frequenzachse 25 verläuft, überschreitet die Spannungskurve z. B. im Punkt S einen Schwellwert U_s des Sucheinganges 19 der Suchlaufschaltung, wird der Suchlauf angehalten und damit die Abstimmspannung U. am Ausgang der Suchlaufschaltung konstant gehalten. Im Mischoszillator 4 stellt sich dementsprechend eine dem Punkt S entsprechende Oszillatorfrequenz f'o = ^MflR ein.

Der Mischoszillator 4 enthält in dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Nachstimmeingang für ein spannungsgesteuertes Nachstimmelement 28, insbesondere eine Kapazitätsdiode. Dieser Nachstimmeingang ist über eine Leitung 29 mit einem Nachstimmausgang 30 des Demodulators 7 in dem die Blöcke 2 und 5 bis 9 umfassenden Übertragungskanal verbunden. An dem Nachstimmausgang 30 bilden sich bei Abweichungen der Zwischenfrequenz f„, die unter der Beteiligung der Oszillatorfrequenz fo gebildet wird, von der im Demodulator fest eingestellten Demodulatorfrequenz fo Gleichspannungen U», deren Abhängigkeit von der Zwischenfrequenz fg beispielsweise durch die Spannungskurve 31 im Diagramm b der Figur 5 dargestellt ist. der Maßstab der Frequenzachsen 25 und 32 in den beiden Diagrammen ist so bemessen, daß die beiden Referenzpunkte R_ und R_z gleichen Abstand vom Nullpunkt 0 der Koordinatensysteme haben. Dann schneidet die auf die Frequenzachse 32 bezogene Nachstimmkennlinie 33 des Mischoszillators 4 die Frequenzachse 32 in dem dem Stoppunkt S des Diagramm a entsprechenden Punkt S¹ und die Kurve 31 der Nachstimmspannung im Punkt S¹¹, dem aus dem Diagramm a die

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Oszillatorfrequenz f'o = M · f"_R entspricht.

Mit einer Nachstimmung des Mischoszillators 4 oder der Suchlauf schaltung 13 durch eine Nachstiiranspannung aus dem Demodulator 7 können Frequenzabweichungen der Senderfrequenz oder der Referenzfrequenz ausgeglichen werden, so daß in diesem Fall selbst an die Referenzfrequenz der Frequenzvergleicheranordnung keine sehr hohen Stabilitätsanforderungen gestellt werden müssen und z. B- einfache handelsübliche Frequenzdiskriminatoren als Frequenzvergleicheranordnung verwendet werden können.

Die Einstellvorrichtung 11 kann so ausgebildet sein, daß mit ihr die Empfangsfrequenz der zu empfangenden Sender gewählt werden kann oder sie kann als Kanalwähler ausgeführt sein oder z. B. so beschaffen sein, daß damit fest programmierte oder ein- und ausspeicherbare Sender gewählt werden können.

4 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

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Claims

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P atentansprüche

1. Überlagerungsempfänger mit einer Nachrichtenübertragungsschaltung, einen durch eine Gleichspannung abstimmbaren Mischoszillator and einer digital einstellbaren Abstimmanordnung, von denen die Abstimmanordnung an den Ausgang des Mischoszillators angeschlossen ist und einen Frequenzteiler mit zahlenmäßig einstellbarem Untersetzungsverhältnis, eine digital verstellbare Einstellvorrichtung zur Einstellung des Frequenzteilers and eine in der Umgebung einer fest eingestellten Referenzfrequenz an ihrem Ausgang eine von der Eingangsfrequenz abhängige Gleichspannung bildende Frequenzvergleicheranordnung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abstimmanordnung (1) außerdem eine Such!aufschaltung (13) angeordnet ist, deren Sucheingang (19) an den Ausgang der Frequenzvergleicheranordnung (12) angeschlossen ist und deren eine Abstimmspannung (U^) abgebender Ausgang mit dem Abstimmeingang (3) des Nischoszillators (4) und gegebenenfalls mit den durch eine Gleichspannung abstimmbaren Schwingkreisen der Nachrichtenübertragungsschaltung verbunden ist.

2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchlaufschaltung (13) einen Speicherkondensator (21), eine Konstantstromquelle (22), einen Schwellwertschalter (23) und einen parallel zum Speicherkondensator angeordneten, aus einem Transistor (20) gebildeten steuerbaren Widerstand enthält und daß die Steuerelektrode des Transistors (20) mit dem Ausgang der Frequenzvergleicheranordnung (12) verbunden ist.

3. Überlagerungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzvergleicheranordnung (12) ein Frequenzdiskriminator mit einer fest eingestellten Referenzfrequenz (f_R) ist.

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4. Überlagerungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachstimmausgang (30) eines Demodulators (7) in der Nachrichtenübertragungsanordnung mit einem Nachstimmeingang des Mischoszillators (4) oder der Suchlaufschaltung (13) verbunden ist (Leitung 29).

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