DE4191766C2 - Frequenzsteuerschaltkreis für einen einstellbaren Empfänger-Oszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Freuquenzsteuerschaltkreis, der die Frequenz mindestens eines einstellbaren Empfänger-Oszillators in einer gewünschten Frequenzbeziehung zur Trägerfrequenz eines vom Empfänger empfangenen Signals hält.

Aus der US-PS 4 355 401 ist ein Sendeempfänger bekannt, der sowohl frequenzmodulierte analoge Informationssignale als auch z. B. impulsmodulierte digitale Signale empfangen und verarbeiten kann. Dieser bekannte Sendeempfänger benutzt jedoch im Empfängerteil angeordnete erste und zweite lokale Oszillatoren, deren Frequenz nicht einstellbar und damit änderbar ist.

Aus der US-PS 4 893 094 ist ein Frequenzsynthesizer bekannt, der einen ersten lokalen Oszillator mit einer sehr stabilen Referenzfrequenz sowie einen zweiten lokalen Oszillator aufweist, der spannungsgesteuert ist, um ein Kanalfrequenzsignal zu erzeugen. Der bekannte Synthesizer wird mit Hilfe eines Batterie-Sparsignals gesteuert, um während eines Batterie-Sparbetriebes die phasenverriegelte Schleifensteuerung zur Frequenzregelung abzuschalten. Der Synthesizer umfaßt dabei einen ersten Oszillator zur Abgabe einer festen Referenz-Frequenz und einen spannungsgesteuerten Oszillator einer einstellbaren Frequenz. Der spannungsgesteuerte Oszillator wird von einem Steuersignal gesteuert, das in einem Speicher während des Batterie-Sparbetriebs gespeichert werden kann. Erhält der Synthesizer ein sogenanntes "Aufwachsignal", so stellt eine Steuerschaltung sicher, daß das Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator erst dann verstellt werden kann, wenn in der phasenverriegelten Regelschleife beide Oszillatoren und ein Phasendetektor aktiviert sind.

Aus der US-PS 4 677 690 ist eine Demodulatorschaltung bekannt, die frequenzmodulierte und auch amplitudenmodulierte Signale verarbeiten kann. Dabei wird ein spannungsgesteuerter lokaler Oszillator benutzt, dessen Frequenz verstellt werden kann, um eine automatische Frequenzsteuerung, d. h. eine automatische Abstimmung eines den Demodulator aufweisenden Empfängers auf eine Sendefrequenz zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frequenzsteuerschaltkreis zu schaffen, mit dem die Frequenz eines einstellbaren Empfänger-Oszillators auf eine jeweilige Referenzfrequenz eingestellt werden kann, die beim Empfang von frequenzmodulierten analogen Informationssignalen oder beim Empfang von diskret-modulierten digitalen Informationssignalen aus diesen jeweils abgeleitet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Frequenzsteuerschaltkreis zeichnet sich dadurch aus, daß das vom Empfänger empfangene modulierte Signal nach seiner Frequenzumsetzung in eine niedere Zwischenfrequenz einer Erfassungsschaltung zugeführt wird, die feststellt, ob das empfangene modulierte Signal frequenzmoduliert oder diskret kodiert moduliert ist. Ein Phasendetektor gibt ein erstes Ausgangssignal in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Trägerfrequenz und einer Referenzfrequenz an. Die Erfassungsschaltung weist zwei Ausgänge auf, an denen zwei Quadratursignale anliegen, wenn das modulierte Signal als diskret kodiert moduliert erkannt wurde. Eine diese Quadratursignale verarbeitende Signalverarbeitungsschaltung erzeugt ein zweites Ausgangssignal zum Ändern einer Referenzfrequenz entsprechend der Trägerfrequenz. Das erste und das zweite Ausgangssignal werden zum Ändern der Frequenz des mindestens einen einstellbaren Empfänger-Oszillators benutzt. Dadurch wird dieser im Empfänger vorgesehene Empfänger-Oszillator einstellbarer Frequenz je nach Empfangsmodus, also frequenzmodulierte Signale oder diskret kodiert modulierte Signale, bei minimalem Leistungsverbrauch auf die jeweils gewünschte Frequenz abgestimmt, die der empfangenen Trägerfrequenz eines Senders entspricht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein amplitudenmoduliertes Signal;

Fig. 2A und 2B ein frequenzmoduliertes Signal und ein phasenmoduliertes Signal;

Fig. 3 ein Zeigerdiagramm eines diskreten Kodier-Schemas zum Kodieren eines Informationssignals, um ein diskretes, kodiertes Signal zu bilden,

Fig. 4 ein frequenzmoduliertes Signal nach Fig. 2A, das als Funktion der Frequenz dargestellt ist,

Fig. 5 ein DQPSK-Signal, das eine Kombination eines amplitudenmodulierten Signals und eines phasenmodulierten Signals darstellt und als Funktion der Frequenz gezeigt ist,

Fig. 6 zwei benachbarte Übertragungskanäle eines Frequenzbandes, in denen ein herkömmliches moduliertes Signal auf einem ersten Übertragungskanal und ein diskretes kodiert moduliertes Signal auf einem zweiten Übertragungs­ kanal übertragen werden;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Frequenz-Steuerschaltkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen Teilausschnitt einer teilweise schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 9 einen Teilausschnitt einer teilweise schematisch dargestellten alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Eine Wellenform 14 der Fig. 1 stellt ein amplitudenmoduliertes Signal dar, das durch Modulation einer elektromagnetischen Welle mit einem Informationssignal gebildet ist, wobei sich die Amplitude (z. B. Spannung) der Wellenform 14 in Abhängigkeit der Werte des aufmodulierten Informationssignals ändert. Der die Information enthaltende Teil der Wellenform 14 ist in der Amplitude der Wellenform derart enthalten, daß die Änderung der Amplitude der Wellenform 14 einer Änderung der Amplitude des Informationssignals entspricht. Die Amplitude der Wellenform 14, die als Einhüllende der Wellenform bezeichnet wird, ist in Fig. 1 durch die Hüll-Kurve 16 dargestellt. Die Kurve 16 ist in ihrer Form ähnlich dem Informationssignal. Die Wellenform 14 variiert nicht in der Frequenz und die Frequenz der Wellenform 14 entspricht der Frequenz der unmodulierten Welle. Eine solche Frequenz wird auch als Trägerfrequenz der Wellenform 14 bezeichnet und die elektromagnetische Welle wird als Trägerwelle bezeichnet.

Eine Wellenform 18 der Fig. 2A stellt ein frequenzmoduliertes Signal dar, das durch Modulation einer elektromagnetischen Welle mit einem Informationssignal gebildet wird. Die Amplitude der Wellenform 18 variiert nicht; jedoch variiert die Frequenz der Wellenform 18 entsprechend den Werten des Informationssignals. Die Änderung in der Frequenz der Wellenform 18 bildet demzufolge den Informationsinhalt der Wellenform. Die Variation in der Frequenz der Wellenform 18, die durch die Modulation mit dem Informationssignal verursacht wird, ist verglichen mit der Frequenz der elektromagnetischen Wellen dennoch gering. Somit kann die Wellenform 18, ähnlich der Wellenform 14 nach Fig. 1 durch die Frequenz der elektromagnetischen Welle gekennzeichnet werden, auf der das Informationssignal aufmoduliert wird. Eine solche Frequenz wird als Trägerfrequenz der Wellenform 18 bezeichnet und die elektromagnetische Welle wird als Trägerwelle bezeichnet.

Eine Wellenform 19 der Fig. 2B stellt ein phasenmoduliertes Signal dar, das durch Modulation einer elektromagnetischen Welle mit einem Informationssignal gebildet wird. Die Amplitude der Wellenform 19 variiert nicht; jedoch variiert die Phase der Wellenform 19 entsprechend den Werten des Informationssignals. Die Änderung der Phase der Wellenform bildet demzufolge den Informationsinhalt der Wellenform 19. Die gezeigte abrupte Phasenänderung der Wellenform 19 nach Fig. 2B dient nur zur Veranschaulichung. Die Phasenänderung der Wellenform 19 verändert die Trägerfrequenz des Signals nicht wesentlich. Deshalb kann die Welle 19, auch wenn sie moduliert ist (ähnlich der Wellenform 14 nach der Fig. 1 und der Wellenform 18 nach der Fig. 2A) durch die Trägerfrequenz charakterisiert werden.

Die Fig. 3 zeigt die Zeigerpunkte eines diskreten Kodierdiagramms zur Kodierung eines Informationssignals. Wie vorstehend erwähnt ist, kann durch die Kodierung eines Informationssignals in eine Reihe von diskreten kodierten Signalen mehr als ein Signal auf einer speziellen Frequenz übertragen werden, wodurch die Informations-Übertragungskapazität eines speziellen Frequenzbandes wesentlich erhöht wird.

Fig. 3 stellt ein acht Ebenen aufweisendes Schlüsselsystem für die Phasenverschiebung (eight-level phase shift keying - PSK) dar, in dem ein Informationssignal die Form irgendeiner der acht Ebenen (z. B. Phasen) annehmen kann. Andere diskrete Kodierschemen sind natürlich in ähnlicher Weise möglich. In diesem System wird das Informationssignal in zwei parallele Bit-Strahlen, die als I(t) und Q(t) bezeichnet werden, kodiert. Zu den Abtastzeitpunkten t_j, I(t_j) und Q(t_j) wird ein Vektor gebildet, dessen mögliche Werte (z. B. Vektorendpunkte) graphisch in Fig. 3 dargestellt sind. Die Ordinaten-Achse 20 und die Abszissen-Achse 22 sind in Einheiten der Größen von Q(t) und I(t) unterteilt. Ein solcher Vektor kann auf eine elektromagnetische Welle moduliert werden, um dadurch ein moduliertes Signal zu bilden, wobei die Information des Signals eine Reihe von diskreten Signal-Ebenen (Niveaus oder Phasen) enthält.

Das Kodierschema nach Fig. 3 stellt den Standard, der für digitale, zellulare Radiotelefon-Kommunikationssysteme gewählt ist, dar, die in den Vereinigten Staaten eingeführt werden sollen. Mit einem besonderen Bezug zu den United States Standards sind nur vier verschiedene Änderungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vektoren erlaubt. Ein solches Kodierschema wird als differentielles quaternäres Schlüsselsystem für die Phasenverschiebung (differential quaternary phase shift keying - DQPSK) bezeichnet.

Fig. 4 zeigt eine Wellenform 18 nach der Fig. 2A, die als Funktion der Frequenz aufgetragen ist. Die Ordinaten-Achse 60 der Fig. 4 steht die Leistung eines Signals dar, die in Milliwatt angegeben und als Funktion der Frequenz aufgetragen ist, die in Hertz auf der Abszissen-Achse 52 angegeben ist. Die Wellenform ist um die Mittenfrequenz f_c zentriert, die durch das Bezugszeichen 54 gekennzeichnet ist. Seitenbänder 56 und 58 bilden den die Information enthaltenden Bereich der Wellenform. Die Bandbreite BW des FM-Signals ist durch das Frequenzband 59 angegeben.

Die Fig. 5 zeigt eine Wellenform, auf der ein DQPSK-Signal moduliert ist, das als Funktion der Frequenz aufgetragen ist. Ein DQPSK moduliertes Signal ist ein zusammengesetztes Signal, das sowohl die Komponenten der Amplitudenmodulation (ähnlich der Fig. 1) als auch die Komponenten der Phasenmodulation (ähnlich der Fig. 2B) enthält. Die Leistung der Wellenform, die in Milliwatt auf der Ordinaten-Achse 60 aufgetragen ist, ist als Funktion der Frequenz, die auf der Abszissen-Achse 62 in Hertz angegeben ist, dargestellt. Das Signal ist um eine Mittenfrequenz f_c zentriert, die durch das Bezugszeichen 64 angegeben ist. Die Mittenfrequenz 64 definiert die Seitenbänder 66 und 68. Die Bandbreite BW des DQPSK-Signals ist mit 69 gekennzeichnet.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung von zwei benachbarten Übertragungskanälen, wobei jeder Übertragungskanal eine Bandbreite von dreißig Kilohertz aufweist. Unterbrochene Linien 74, 76 und 78 in Fig. 6 zeigen die jeweiligen Grenzen der benachbarten Kanäle 70 und 72 an, wobei die Linie 76 die Grenze zwischen den Kanälen 70 und 72 kennzeichnet. Ähnlich dem Diagramm nach den Fig. 4-5 sind die Wellenformen in Fig. 6 als Leistung über der Frequenz dargestellt. Zum Zwecke der Darstellung ist die Wellenform, wie sie in dem Übertragungskanal 70 ausgegeben wird, ein frequenzmoduliertes Signal, das eine Mittenfrequenz 80 aufweist und Seitenbänder 82 und 84 besitzt. Wie vorstehend beschrieben wurde, stellen die Seitenbänder 82 und 84 den die Information enthaltenden Bereich des modulierten Signals dar.

Ein gewisser Betrag der Frequenzdrift eines übertragenen Signals ist zulässig, solange die Seitenbänder des Signals innerhalb der dreißig Kilohertz Bandbreite des Kanals 70 liegen. Für ein analoges frequenzmoduliertes Signal, das in dem Übertragungskanal 70 übertragen wird, ist die zulässige Frequenzdrift des Signals durch den Pfeil 86 angegeben, der oberhalb der Mittenfrequenz 80 zu sehen ist. Der Pfeil 86 zeigt die zulässige Lage der Mittenfrequenz 80, wobei das Signal noch innerhalb der Grenzen des Kanals 70 liegt. Eine Drift der Trägerwelle des modulierten Signals, die in ihrer Frequenz nicht die Drift überschreitet, die durch den Pfeil 86 angedeutet ist, enthält die Seitenbänder 82 und 84 innerhalb der dreißig Kilohertz Bandbreite des Kanals 70. Quantitativ beträgt die zulässige Frequenzdrift des Signals ungefähr 2,100 Hertz auf beiden Seiten der Mittenfrequenz. Das Signal, das um die Mittenfrequenz f_c' zentriert ist, das durch das Bezugszeichen 80' gekennzeichnet ist, stellt ein frequenzmoduliertes Signal dar, das in seiner Frequenz nach oben driftet, das aber noch innerhalb der zulässigen Frequenzdrift liegt. Seitenbänder 82' und 84' sind innerhalb der Grenzen 74 und 76 der Übertragungskanals 70 enthalten. Es ist festzustellen, daß dennoch ein weiteres Anwachsen der Drift der Wellenform dazu führt, daß sich die Seitenbänder 84' jenseits der Grenze 76, die die Übertragungskanäle 70 und 72 trennt, erstreckt. Eine solche Drift kann in der Überlappung des Signals der angrenzenden Kanäle liegen und dadurch zwischen diesen eine Interferenz verursachen.

Der Übertragungskanal 72, der in dem rechten Teil der Fig. 6 dargestellt ist, definiert einen dreißig Kilohertz Übertragungskanal, der sich zwischen den unterbrochenen Linien 76 und 78 erstreckt. Zum Zwecke der Darstellung ist ein DQPSK moduliertes Signal innerhalb des Übertragungskanals 72 gelegt. Das modulierte Signal ist, ähnlich dem Signal nach Fig. 5, um eine Mittenfrequenz f_c zentriert, die durch das Bezugszeichen 90 angegeben ist. Die Frequenz 90 definiert Seitenbänder 92 und 94.

Die zulässige Frequenzdrift eines diskreten Signals, wie das Signal, das in dem Übertragungskanal 72 dargestellt ist, ist niedriger als die zulässige Frequenzdrift eines herkömmlichen analogen Signals (wie das Signal, das in dem Übertragungskanal 70 dargestellt ist). Der Pfeil 96, der oberhalb der Mittenfrequenz 90 dargestellt ist, stellt die zulässige Frequenzdrift des diskreten kodierten Signals des Übertragungskanals 72 dar. Der Pfeil 96 entspricht dem Pfeil 86, der oberhalb des Impuls-Peaks 80 des Übertragungskanals 70 dargestellt ist und definiert die zulässige Frequenzdrift des diskreten kodierten Signals. Quantitativ beträgt die zulässige Frequenzdrift eines diskreten, kodierten Signals ungefähr 200 Hertz auf jeder Seite der Mittenfrequenz. Diese zulässige Drift ist eine Größenordnung kleiner als die zulässige Drift eines herkömmlichen Analogsignals.

Die viel kleinere Frequenzdrift, die für ein DQPSK-Signal erlaubt ist, ist erforderlich, nicht nur infolge des Übergangs des Signals in die benachbarten Kanäle, sondern auch aus dem Grund, daß die Empfangsschaltung für Empfang und Demodulation eines DQPSK-Signals ein DQPSK-Signal nicht mit der erforderlichen Genauigkeit empfangen und demodulieren kann, wenn das Signal in der Frequenz verschoben würde.

Während eine Frequenzsteuerung (z. B. Verriegelung) vorteilhaft ist (und manchmal notwendig ist, um ein Überlappen der Signale zu verhindern), um die Frequenzdrift eines herkömmlichen Analogsignals zu minimieren, ist eine Frequenzregelung virtuell immer erforderlich, wenn bestimmte (einzelne) diskrete kodierte Signale übertragen werden. Digitale Signalprozessoren können so aufgebaut sein, daß sie eine Anzeige der Mittenfrequenz (oder eine andere Referenz-Frequenz) von irgendeinem übertragenen Signal vorsehen, unabhängig, ob das Signal ein herkömmliches Analogsignal oder ein diskretes kodiertes Signal ist. Der Leistungsbedarf eines digitalen Signalprozessors ist jedoch erheblich. Falls diskrete, kodierte Signale übertragen werden, ist ein digitaler Signalprozessor erforderlich, der nur dann zeitweise in Betrieb ist, wenn die diskreten, kodierten Signale übertragen werden.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 7 sind die Elemente des Schaltkreises gezeigt, die betrieben werden, um die Mitten- oder eine andere Referenz-Frequenz von entweder einem diskret kodierten modulierten Signal oder einem herkömmlichen analog modulierten bzw. frequenzmodulierten Signal zu bestimmen. Ein digitaler Signalprozessor wird nur dann betrieben, wenn das übertragene Signal ein diskret kodiert moduliertes Signal ist und nur dann, wenn das diskret kodiert modulierte Signal empfangen wird, wodurch der Leistungsbedarf des Prozessors minimiert wird.

Alternativ dazu kann der digitale Signalprozessor, falls das empfangene Signal ein analog moduliertes bzw. frequenzmoduliertes Signal ist, dazu verwendet werden, die Referenzfrequenz des übertragenen Signals zu bestimmen.

Das übertragene Signal wird an einer Antenne 110 empfangen. Das empfangene Signal wird, falls notwendig, gefiltert und verstärkt und an einen ersten Abwärtsfrequenzumsetzer 84 gegeben. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 84 setzt das übertragene Frequenzsignal, das z. B. 890 Megahertz betragen kann, in ein Signal einer niedrigeren Frequenz, wie z. B. 45 Megahertz um. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 84 erzeugt das Signal niedrigerer Frequenz an der Leitung 114, die mit einem zweiten Abwärtsfrequenzumsetzer 116 verbunden ist. Der zweite Abwärtsfrequenzumsetzer 116 konvertiert das Signal, das ihm über die Leitung 114 zugeführt wird, in ein Basisband- Signal. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 116 erzeugt daher ein mit dem Signal niedrigerer Frequenz in Phase befindliches Signal auf der Leitung 118 und ein um 90° phasenver­ setztes Quadratursignal (Effektivwert) auf der Leitung 120. Das Quadratursignal, das in der Leitung 118 erzeugt wird, wird zu einem Basisbandfilter 122 weitergegeben, und das quadrierte Signal, das an der Leitung 120 erzeugt wird, wird zu einem Basisbandfilter 124 weitergegeben. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 116 und die Filter 122 und 124 kön­ nen zusammen einen einzigen integrierten Schaltkreis-Chip aufweisen, der als Null- Zwischenfrequenz-Schaltkreis (ZF-Schaltkreis), wie er als Block 126 dargestellt ist, be­ zeichnet wird.

Gefilterte Signale, die durch die Filter 122 und 124 erzeugt werden, werden jeweils auf die Leitungen 128 und 130 gegeben. Die Filter 122 und 124 wirken als Bandpässe, um Signale von erwünschten Frequenzen durchzulassen.

Wenn die Antenne 110 ein diskret kodiert moduliertes Signal empfängt, wird das gefilter­ te Signal, das durch die Filter 122 und 124 erzeugt wird, zu Analog/Digital-Wandlern 132 und 133 weitergegeben. Die digitalen Signale, die durch die A/D-Wandler 132 und 133 erzeugt werden, werden zu einem digitalen Signal-Prozessor 134 über die Leitungen 136 und 137 gegeben. Der digitale Signalprozessor verarbeitet das ihm zugeführte digitale Signal und erzeugt auf der Leitung 138 ein Audio-Signal, das für das diskret kodiert mo­ dulierte Signal kennzeichnend ist. Der digitale Signalprozessor 134 erzeugt weiterhin auf der Leitung 140 ein Ausgangssignal, das für die Mitten- oder eine andere Referenz- Frequenz des übertragenen Signals kennzeichnend ist. Das Signal, das auf der Leitung 140 erzeugt wird, kann dazu verwendet werden, die Frequenz des Empfängers auf die Mitten- oder eine andere Referenz-Frequenz des übertragenen Signals zu verriegeln.

Wenn das an die Antenne 110 übertragene Signal ein herkömmliches analog modulier­ tes, also ein frequenzmoduliertes Signal ist, werden die gefilterten Signale, die mittels der Filter 122 und 124 erzeugt werden, einem Aufwärtsfrequenzumsetzer 142 zugeführt.

Der Aufwärtsfrequenzumsetzer 142 setzt die gefilterten Quadratursignale, die jeweils auf den Leitungen 128 und 130 erzeugt werden, zu einem höherfrequenten Signal um und ein solches Signal wird auf die Leitung 143 gegeben. Das Signal, das auf der Leitung 143 anliegt, wird zu dem Demodulations-Schaltkreis 144 weitergegeben. Der Demodula­ tions-Schaltkreis 144 demoduliert das ihm zugeführte Signal nach einem Verfahren der herkömmlichen Frequenzdemodulation. Die Konvertierung des Basisbandsignals, das auf den Leitungen 128 und 130 erzeugt wird, in ein höherfrequentes Signal ist für die Demodulation mittels eines herkömmlichen Demodulations-Schaltkreises erforderlich.

Der Demodulations-Schaltkreis 144 erzeugt ein Audio-Signal auf der Leitung 145, das für den Anteil des Informationssignals eines herkömmlichen analog modulierten Signals, das über die Antenne 110 empfangen wird, repräsentativ ist.

Das Signal, das durch den Aufwärtsfrequenzumsetzer 142 auf der Leitung 143 erzeugt, wird, wird auch zu einem Phasendetektor 146 geführt. Der Phasendetektor 146 ver­ gleicht die Ausgangsfrequenz des Aufwärtsfrequenzumsetzers 142 mit der Frequenz eines Signals, das durch einen Schleifen-Offset-Schaltkreis 147 erzeugt wird, um ein Ausgangssignal auf der Leitung 149 zu erzeugen, das für die Mitten- oder eine andere Referenz-Frequenz des Übertragungssignals kennzeichnend ist.

Da der Sender, der ein moduliertes Signal sendet und der in einem besonderen Fall in einer Basisstation eines zellularen Kommunikationssystems vorgesehen ist, gewöhnlich eine Größe hat, die Einrichtungen zur Verhinderung einer Frequenzdrift, die durch äuße­ re Bedingungen und Versorgungsschwankungen in der Spannung hervorgerufen wer­ den, ermöglicht, kann die Mitten- oder eine andere Referenzfrequenz des gesendeten Signals vom Empfänger als eine Referenzfrequenz verwendet werden.

Die Fig. 8 zeigt nun ausschnittsweise ein Blockschaltbild in einer zum Teil schemati­ schen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Frequenz-Steuer-Schalt­ kreises. Ein moduliertes Signal, entweder ein herkömmliches analog moduliertes Signal oder ein diskret kodiert moduliertes Signal wird von einem Sender 150 ausgesendet und an einer Antenne 152 empfangen.

Die Antenne 152 gibt die empfangenen Signale über die Leitung 154 zu dem Filter 156 ab. Das Filter 156 bildet einen Bandpaß, um die Signale der Frequenzen, die innerhalb eines erforderlichen Frequenzbereiches liegen, auf die Leitung 158 durchzulassen. Die Signale werden durch das Filter 156 zu einem Abwärtsfrequenzumsetzer 160 gegeben, um das modulierte Signal, das über die Antenne 152 empfangen wird, in der Frequenz herabzusetzen. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 160 empfängt ein Signal auf der Leitung 162, das von einem spannungsgesteuerten Oszillator 164 erzeugt wird. Der Oszillator 164 bildet einen Teil eines herkömmlichen phasenverriegelten Schleifen-Schaltkreises (PLL), der einen Phasendetektor 166, einen Filter 168 und Teiler-Schaltkreis 170 und 172 aufweist. Das Signal, das von dem Abwärtsfrequenzumsetzer 160 erzeugt wird, wird über die Leitung 162 zu dem Filter 165 gegeben. Das Filter 165 ist ein Bandpaß, um Si­ gnale von erwünschten Frequenzen an die Leitung 166 durchzulassen. Die Leitung 166 ist mit einem Zwischenfrequenz-Eingang des Null-Zwischenfrequenz-(ZF)-Schaltkreises 180 verbunden. Der Abwärtsfrequenzumsetzer 160 sowie der Oszillator 164 und der da­ zugehörige PLL-Schaltkreis sowie das Filter 165 sind durch den Block 84 eingekreist, dargestellt durch eine unterbrochene Linie, der dem Abwärtsfrequenzumsetzer 84, in dem Blockschaltbild nach Fig. 7 entspricht. Ein zweiter PLL-Schaltkreis, der einen span­ nungsgesteuerten Oszillator 182, einen Tiefpaßfilter 184, einen Phasendetektor 186 und Teiler-Schaltkreise 188 und 190 aufweist, liefert ein Signal an einen zweiten LQ-Eingang des ZF-Schaltkreises 180 weiter. Der zweite PLL-Schaltkreis und der ZF-Schaltkreis 180 sind durch den Block 126, dargestellt durch eine unterbrochene Linie, eingeschlossen, der dem Null-Zwischenfrequenz-Schaltkreis 126 der Fig. 7 entspricht.

Ein Referenz-Oszillator 192 erzeugt ein Signal auf einer Leitung 194, das durch den Teiler-Schaltkreis 196 geteilt wird, um ein Referenz-Oszillator-Signal an den Referenz- Eingang für die Zwischenfrequenz des ZF-Schaltkreises 180 zu geben. Die Leitung 194 ist auch mit dem Oszillator-Schaltkreis, der mit dem zweiten LQ-Eingang des ZF-Schalt­ kreises 180 verbunden ist, und mit dem PLL-Schaltkreis verbunden, der ein oszillieren­ des Signal über die Leitung 162 zu dem Abwärtsfrequenzumsetzer 160 gibt, um ein os­ zillierendes Signal an jedem der PLL-Schaltkreise zu geben.

Der ZF-Schaltkreis 180 erzeugt ein I- und Q-Ausgangssignal jeweils auf Leitungen 198 und 200, wenn das modulierte Signal, das über die Antenne 152 empfangen wird, ein diskret moduliertes Signal ist. Wenn das modulierte Signal, das über die Antenne 152 empfangen wird, ein herkömmliches analog moduliertes Signal ist, erzeugt der ZF- Schaltkreis 180 ein Audio-Ausgangs-Signal auf einer Leitung 202. Die Leitung 202 ist mit einem ein Audio-Signal verarbeitenden Schaltkreis (der nicht dargestellt ist) verbunden. Falls die Antenne 152 ein herkömmliches analog moduliertes Signal empfängt, erzeugt der ZF-Schaltkreis 180 weiterhin ein Ausgangs-Signal für die Phasenermittlung, das zu einem Filter 204 weitergegeben wird. Das Filter 204 erzeugt ein gefiltertes Ausgangs­ signal auf einer Leitung 206, das für die Phase oder die Frequenz des Signals, das über die Antenne 152 empfangen wird, kennzeichnend ist.

Wenn der ZF-Schaltkreis 180 ein I- und Q-Ausgangssignal auf den Leitungen 198 und 200 erzeugt, werden diese Ausgangssignale jeweils zu Analog/Digital-Wandlern 208 und 210 weitergegeben. Die A/D-Wandler 208 und 210 liefern digitale Signale zu einem digi­ talen Signalprozessor 212. Während die Fig. 8 parallele Verbindungen zwischen den Wandlern 208 und 210 und dem Prozessor 212 zeigt, ist anzumerken, daß eine serielle Verbindung in gleicher Weise möglich ist.

Der Prozessor 212 empfängt weiterhin Informationen über den Phasenwinkel oder die Frequenz, die dem gefilterten Signal zu entnehmen sind, das durch den Filter 204 er­ zeugt wird, das zu dem Prozessor 212 über einen Analog/Digital-Wandler 214 gegeben wird. Der digitale Signalprozessor 212 verarbeitet das I- und Q-Signal und die Informati­ on über die Frequenz, die ihm zugeführt wird, und erzeugt Ausgangssignale, die über einen Digital/Analog-Wandler 216 zu einem analogen Signal umgewandelt werden. Die­ se Bauteile sind in einer Signalverarbeitungs-Schaltung 238 zusammengefaßt.

Das analoge Signal, das durch den D/A-Wandler 216 erzeugt wird, wird über eine Lei­ tung 218 zu einem Frequenz-Steuerschalter 220 gegeben. Die Leitung 206 ist ebenfalls mit dem Frequenz-Steuerschalter 220 verbunden. Der Steuerschalter 220 wird durch ein externes Signal, das ihm über die Leitung 222 zugeführt wird, aktiviert, der alternativ die Leitung 206 oder der Leitung 218 mit dem Frequenzoszillator 192 verbindet. Die Signale, die über die Leitungen 206 und 218 übertragen werden, sind für die Frequenz der Signa­ le, die über die Antenne 152 empfangen werden, kennzeichnend. Wie vorstehend be­ schrieben wurde, ist das Signal an der Leitung 206 für die Frequenz des empfangenen Signals dann kennzeichnend, wenn das Signal ein herkömmliches analog moduliertes Signal ist, und das Signal, das über die Leitung 218 übertragen wird, für ein diskret ko­ diert moduliertes Signal, das an der Antenne 152 empfangen wird, kennzeichnend. Das Signal, das jeweils über die Leitung 206 und 218 übertragen wird, wird zur Änderung der Frequenz des Oszillators 192 herangezogen. Genauer gesagt entsprechen die Änderun­ gen in der Frequenz des Oszillators 192 den Änderungen in der Frequenz des Signals, das zu der Antenne 152 übertragen wird.

Der Schalter 220 kann z. B. durch jeden elektronisch steuerbaren oder einen anderen Schalter gebildet werden. Zum Beispiel kann der Schalter 220 durch CMOS- Übertragungs-Gatter, die in einem 2 : 1-Multiplexer geschaltet sind, gebildet werden.

Die Fig. 9 zeigt ein Teilschaltbild, zum Teil schematisch, einer alternativen bevorzugten Ausführungsform. Ähnlich der Ausführungsform nach der Fig. 8 wird ein Signal, entweder ein herkömmliches analog moduliertes Signal oder ein diskret kodiert moduliertes Signal über den Sender 250 gesendet und über die Antenne 252 empfangen. Die Antenne 252 gibt die empfangenen Signale über die Leitung 254 zu einem Bandpaß-Filter 256 weiter. Der Bandpaß-Filter 256 bildet einen Bandpaß, um Signale eines gewünschten Fre­ quenzbereiches über die Leitung 258 auf den Abwärtsfrequenzumsetzer bzw. Mischer 260 zwecks einer Abwärtsfrequenzumsetzung der modulierten Signale, die über die An­ tenne 252 empfangen werden, durchzulassen. Der Mischer 260 empfängt ein oszillieren­ des Signal über die Leitung 262, das durch den spannungsgesteuerten Oszillator 264 erzeugt wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator bildet einen Teil eines herkömmlichen PLL-Schaltkreises, der einen Phasendetektor 266, einen Filter 268 und Teiler- Schaltkreise 270 und 273 aufweist. Das vom Mischer 260 gemischte Signal wird über die Leitung 274 zu einem Bandpaß-Filter 276 weitergegeben. Der Bandpaß-Filter 276 ent­ hält einen Bandpaß, um Signale von gewünschten Frequenzen über die Leitung 278 zu dem Zwischenfrequenz-(ZF)-Eingang des Zwischenfrequenz-(ZF)-Schaltkreises 280 durchzulassen.

Ein weiterer PLL-Schaltkreis mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 282, einem Tiefpaßfilter 284, einem Phasendetektor 286 und Teiler-Schaltkreisen 288 und 290 liefert ein oszillierendes Signal an den zweiten LO-Eingang des ZIF-Schaltkreises 280.

Ein Referenzoszillator 292 erzeugt ein oszillierendes Signal auf der Leitung 294, das über einen Teilerschaltkreis 296 geteilt wird, und das einem Zwischenfrequenz- Referenzeingang des ZF-Schaltkreises 280 zugeführt wird. Die Leitung 294 ist auch mit dem Oszillator 282, der den zweiten LO-Eingang des Schaltkreises 280 beaufschlagt, und mit dem PLL-Schaltkreis, der ein oszillierendes Signal auf der Leitung 262 an den Mischer 260 liefert, verbunden, um dadurch ein oszillierendes Signal an jeden der PLL- Schaltkreise zu geben.

Der F1-Schaltkreis 280 erzeugt I- und Q-Ausgänge jeweils auf den Leitungen 298 und 300, wenn das modulierte Signal, das über die Antenne 252 empfangen wird, ein diskret kodiert moduliertes Signal ist. Wenn das modulierte Signal, das über die Antenne 252 empfangen wird, ein herkömmliches analog moduliertes Signal ist, erzeugt der ZF- Schaltkreis 280 ein Audio-Ausgangssignal auf der Leitung 302. Die Leitung 302 ist mit einem (nicht dargestellten) Audio-Prozessor-Schaltkreis verbunden. Wenn die Antenne 252 ein herkömmliches analog moduliertes Signal empfängt, erzeugt der ZF-Schaltkreis 280 weiterhin ein Phasen-Detektions-Ausgangssignal, das an den Filter 304 gegeben wird. Der Filter 304 erzeugt ein gefiltertes Ausgangssignal an der Leitung 306, das für die Phase oder die Frequenz des über die Antenne 252 empfangenen Signals kennzeich­ nend ist.

Der ZF-Schaltkreis 280 erzeugt ein I- und Q-Ausgangssignal jeweils auf der Leitung 298 und 300, falls das modulierte Signal, das über die Antenne 252 empfangen wird, ein dis­ kret kodiert moduliertes Signal ist. Das I- und Q-Ausgangssignal, das jeweils an die Lei­ tungen 298 und 300 gegeben wird, wird an Analog/Digital-Wandler 308 und 310 gege­ ben. Die A/D-Wandler 308 und 310 liefern digitale Signale an einen digitalen Signalpro­ zessor 312. Während die Fig. 9 eine parallel geschaltete Verbindung zwischen den A/D- Wandlern 308 und 310 und dem Signalprozessor 312 zeigt, ist anzumerken, daß eine serielle Verbindung in ähnlicher Weise möglich ist. Der digitale Signalprozessor 312 ver­ arbeitet die ihm zugeführten I- und Q-Signale und erzeugt Ausgangssignale, die zu ei­ nem Analogsignal mittels eines Digital/Analog-Wandlers 316 konvertiert werden. Das analoge Signal, das durch den Digital/Analog-Wandler 316 erzeugt wird, wird über eine Leitung 318 dem Referenzoszillator 292 zugeführt. Diese Bauteile sind wiederum in einer Signalverarbeitungsschaltung 338 zusammengefaßt.

Die Ausführungsform nach der Fig. 9 unterscheidet sich von derjenigen nach der Fig. 8 dadurch, daß anstelle der Zuführung der Signale, die auf den Leitungen 306 und 318 erzeugt werden, zu einem Schalter, das Signal, das auf der Leitung 318 erzeugt wird, direkt zu dem Referenzoszillator 292 weitergegeben wird und das Signal, das über die Leitung 306 zugeführt wird, zu einem spannungsgesteuerten Oszillator 320 gegeben wird. Der Oszillator 320 erzeugt ein oszillierendes Signal auf der Leitung 322, das zu einem Mischer 324 zugeführt wird. Der Referenzoszillator 292 ist auf einen vorgegebe­ nen Wert fest eingestellt und die LO-Schleife ist auf der Frequenz des Referenzoszilla­ tors 292 verriegelt. Falls die Antenne 252 ein herkömmliches moduliertes Signal emp­ fängt, wird der digitale Signalprozessor 312 gesperrt und die I- und Q-Signale werden nicht verwendet. Jedoch wird das Phasendetektor-Ausgangssignal, das von dem ZF- Schaltkreis 280 erzeugt wird, zu dem Filter 304 weitergegeben. Das gefilterte Signal, das durch den Filter 304 erzeugt wird, wird über die Leitung 306 zu dem Oszillator 320 gegeben, der zusammen mit dem Mischer 324, einem Teiler 290 und einem Phasenschaltkreis 286 die Oszillatorfrequenz am zweiten LO-Eingang ändert. Wenn die Antenne 252 im Gegensatz dazu ein diskret kodiert moduliertes Signal empfängt, wird der Oszillator 320 gesperrt, wodurch ein nicht ausbalancierter Zustand des Mischers 324 verursacht wird, wodurch das zweite Signal an den Eingang unwirksam wird. Dadurch wird der zweite LO-Eingang auf die Frequenz des Referenzoszillators 292 verriegelt und der digitale Signalprozessor 312 erzeugt ein Steuersignal auf der Leitung 318, um die Frequenz des Oszillators 292 entsprechend der Frequenz des Signals, das über die Antenne 252 empfangen wird, zu ändern.

Der Referenzoszillator 192 der Fig. 8 und der Referenzoszillator 292 der Fig. 9 können zum Beispiel durch Strom gesteuerte Oszillatoren sein, wenn das Signal, das über die Leitungen 206 und 218 und die Leitung 318 zugeführt wird, ein Stromsignal ist. Alternativ hierzu können die Oszillatoren 192 und 292 durch Daten gesteuerte Oszillatoren sein, wenn die Signale, die über die Leitung 206 und 218 und die Leitung 318 zugeführt werden, Datensignale sind. Ein durch Daten gesteuerter Referenzoszillator ist aus dem Grund vorteilhaft, daß das Rauschen, das in einer Steuerleitung verursacht wird, keine Frequenzänderungen hervorruft.

Claims (11)

1. Frequenzsteuerschaltkreis, der die Frequenz mindestens eines einstellbaren Empfänger-Oszillators (192; 292; 320) in einer gewünschten Frequenzbeziehung zur Trägerfrequenz eines vom Empfänger empfangenen modulierten Signals hält, und der aufweist:
eine Einrichtung (84, 126; 260, 280) zur Frequenzumsetzung des modulierten Signals in eine niedere Zwischenfrequenz;
eine in dieser Einrichtung (84, ... 280) vorgesehene Erfassungsschaltung (142, 144, 146, 147; 180; 280) zum Feststellen, ob das modulierte Signal frequenzmoduliert oder diskret­ kodiert moduliert ist, die einen Phasendetektor (146; 180; 280) aufweist, der ein erstes Ausgangssignal in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Trägerfrequenz und einer Referenzfrequenz erzeugt, und zwei Ausgänge (I_OUT, Q_OUT) aufweist, an denen zwei Quadratursignale vorliegen, wenn das modulierte Signal als diskret kodiert moduliert erkannt ist;
eine mit dieser Einrichtung (84, ... 260) verbundene Signalverarbeitungsschaltung (132, 133, 134; 238; 338) für die Quadratursignale, die ein zweites Ausgangssignal zum Ändern einer Referenzfrequenz entsprechend der Trägerfrequenz erzeugt; wobei
das erste und das zweite Ausgangssignal zum Ändern der Frequenz des mindestens einen einstellbaren Empfänger-Oszillators (192; 292, 320) zugeführt sind.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (84, ... 280) zur Frequenzumsetzung ein zweistufiger Abwärtsfrequenzumsetzer (84, 116) ist.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schalter (220), der mit einer Seite mit dem einstellbaren Empfänger-Oszillator (192) verbunden ist und an der anderen Seite (A, B) entweder das erste Ausgangssignal, wenn das modulierte Signal frequenzmoduliert ist, oder das zweite Ausgangssignal erhält, wenn das modulierte Signal diskret-kodiert moduliert ist.

4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (220) durch ein externes Signal umschaltbar ist.

5. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (220) einen Multiplexer aufweist.

6. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (134; 238; 312) einen Digitalsignalprozessor (134; 212; 312) aufweist.

7. Schaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Analog-Digital-Wandler (132, 133; 208, 210, 214; 308, 310) zum Umformen der an den Digitalsignalprozessor (134; 212; 312) gegebenen Signale in digitale Form vorgesehen sind.

8. Schaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digital-Analog- Wandler (216; 316) zum Umformen des vom Digitalsignalprozessor (134; 212; 312) erzeugten zweiten Ausgangssignals in analoge Form vorgesehen ist.

9. Schaltkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog- Wandler (216; 316) ein Signal eines voreingestellten Wertes erzeugt, wenn der Digitalsignalprozessor (134; 212; 312) das zweite Ausgangssignal nicht erzeugt.

10. Schaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog- Wandler (216) im Ansprechen auf das von dem Phasendetektor (146; 180) der Erfassungsschaltung (142, ... 180) erzeugte erste Ausgangssignal das Signal voreingestellten Wertes erzeugt, wenn der Digitalsignalprozessor (134; 212) das zweite Ausgangssignal nicht erzeugt.

11. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis in einem Dual-Mode-Sendeempfänger für frequenzmodulierte und diskret­ kodiert modulierte Informationssignale verwendet wird.