CH641608A5 - Nachrichtentechnisches empfangsgeraet mit einer empfaengerschaltung mit digitalem frequenzsynthetisator. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Empfangsgerät gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der modernen Unterhaltungselektronik werden in zunehmendem Masse zur Abstimmung der Empfangsgeräte auf einzelne Sender Frequenzsynthetisatorschaltungen eingesetzt, bei denen zum Zweck der Abstimmung die Oszillatorfrequenz über einen programmierbaren Frequenzteiler geteilt und in einer Phasenvergleichsstufe mit einer konstanten Referenzfrequenz verglichen wird, wobei proportional der Phasenabweichung eine Spannung erzielt wird, die als Regelspannung an die Kapazitätsdiode des spannungsgesteuerten Oszillators gelegt wird. Die so geregelte Oszillatorfrequenz wird nach dem Überlagerungsprinzip in einer Mischstufe additiv bzw. multiplikativ mit der Eingangsfrequenz gemischt und die resultierende Zwischenfrequenz dem Zwischenverstärker des Empangsgerätes zugeführt und in weiteren Empfängerschaltungen verarbeitet. Bei Schaltungsanordnungen ohne Frequenzsynthetisator ist es darüber hinaus bekannt, die Oszillatorfrequenz mittels eines automatischen Frequenzkorrekturregelkreises nachzuregeln. Zu diesem Zweck wird über eine Koppelspule ein Teil der Zwischenfrequenz ausgekoppelt und einem Frequenzdiskriminator zugeführt. Die am Ausgang des Frequenzdiskriminators anstehende Spannung wird zur direkten Regelung an das frequenzbestimmende Bauteil des Oszillators gelegt. Die in der Regel verwendeten Kapazitätsdioden verändern ihre Kapazitäten in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung und ermöglichen dadurch

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ein Verstimmen des Oszillatorschwingkreises. Wird ein Sender empfangen, so beträgt die Diskriminatorspannung 0 V, so dass die Oszillatorspannung ausschliesslich von dem voreingestellten Wert bestimmt wird. Bei Abweichungen, z.B. bei Driften des Senders oder bei Driften durch Änderung der Empfangsbausteine, erfolgt eine Nachregelung so lange, bis wiederum die am Ausgang des Frequenzdiskriminators anliegende Spannung 0 V erreicht.

Aus der Firmenschrift: «Grundig Technische Informationen 2/77, Seiten 93 und ff.» ist es bekannt, die Abstimmspannung für einen spannungsgesteuerten Oszillator direkt von einem Spannungsspeicher anzuschalten, der stufenweise aufgeladen wird, und diesem eine weitere Regelspannung von einem AFC-Kreis zu überlagern. Durch Verschiebung der Diskriminatorkennlinie des AFC-Kreises kann zudem die Spannung willkürlich derart verändert werden, dass eine subjektive Abstimmung eines Senders erfolgt, wodurch z.B. ein bei optimaler Abstimmung gegebenes Fernsehbild schärfer bzw. unschärfer einstellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Empfangsgerät mit einer Empfängerschaltung mit Frequenzsynthetisator zusätzlich eine Regelschaltung mit einem Frequenzdiskriminator zur automatischen Nachstimmung der Oszillatorfrequenz vorzusehen, der zur subjektiven Verstimmung der Empfangsfrequenz durch Inkrementieren bzw. Dekrementie-ren des Frequenzteilers sowohl eine Verstimmung als auch eine Regelung auf den neu eingestellten optimalen Frequenzwert ermöglicht.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Des weiteren soll insbesondere bei einer Empfangsschaltung mit sogenannter Kanalfortschaltung, bei der im vorgegebenen Kanalraster das Frequenzband durchlaufen wird, mit zwei Feinabstimmtasten, mit denen Sender ausserhalb des vorgegebenen Kanalrasters durch Inkrementieren bzw. Dekrementieren des Frequenzteilers einstellbar sind, sichergestellt werden, dass über die beiden Feinabstimmtasten sowohl der Frequenzteiler als auch die Regelschaltung einstellbar sind, derart, dass bei subjektiver Verstimmung eines Senders der Regelkreis optimal auf diese verstimmte Zwischenfrequenz hinregelt.

Eine z.B. in einem Fernsehempfangsgerät vorgesehene Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist bei driftenden Sendern die charakteristische Eigenschaft auf, dass neben exakt auf Bildträgermitte (38,9 MHz) abgestimmten Sendern auch subjektiv verstimmten Sendern durch eine digitale Regelschaltung (AFC) nachgelaufen wird. Dies wird erreicht durch eine Verknüpfung der AFC mit der Frequenz-synthetisatorabstimmung derart, dass zum einen das Teilerverhältnis des Frequenzteilers des Synthetisators direkt einstellbar ist und zum anderen auch von der AFC nach entsprechender Anschaltung derselben, so dass bei geänderter Diskriminatorkennlinie durch Verstimmen des Resonanzkreises auf jeden sujektiv eingestellten Sender abgestimmt werden kann, wobei gleichzeitig eine Regelung der AFC auf diesen subjektiv eingestellten Sender erfolgt, zu welchem Zweck parallel zur Verstimmung über den Frequenzteiler der Regelkreis (AFC) durch Anlegen einer Spannung an eine Kapazitätsdiode des Diskriminatorschwingkreises verstimmt wird.

Durch die Erfindung ist erstmals aufgezeigt, dass durch einfache Ergänzung eines Synthetisators, der in bestimmten Frequenzschritten einstellbar ist, durch einfache Verstimmung desselben mittels einer AFC auf jeden x-beliebigen, zwischen den festen Empfangskanälen liegenden Sender abgestimmt werden kann, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass die AFC im Hinblick auf den neu eingestellten, von der optimalen Empfangsfrequenz abweichenden Sender hinarbeitet und auf diesen subjektiv eingestellten Sender zuregelt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes näher erläutert.

Am Eingang E der dargestellten Schaltungsanordnung liegt das Antenneneingangssignal, das in einem Verstärker 1 verstärkt wird. Die Empfangsfrequenz wird in einer najchge-schalteten Mischerstufe 2 additiv mit der Oszillatorfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 3 gemischt. Die so erhaltene Zwischenfrequenz wird einem Zwischenfrequenz-verstärker 4 zur Verstärkung zugeführt. Über eine Koppelspule oder kapazitive Ankopplung wird ein Teil der verstärkten Zwischenfrequenz ausgekoppelt und einer Regelschaltung 5 zur automatischen Nachstimmung der Oszillatorfrequenz zugeführt, in der ein Frequenzdiskriminator mit einem Schwingkreis mit einer Kapazitätsdiode enthalten ist. Der Zwischenfrequenzverstärker 4 ist im übrigen an die Signalauswertschaltungen angekoppelt. Der Signalweg ist durch einen Pfeil gekennzeichnet, die Folgeschaltungen sind nicht näher bezeichnet. Entsprechend der erfindungsgemässen Ausführung ist vorgesehen, dass der Oszillator 3 über einen Frequenzsynthetisator angesteuert wird, der aus einem konstanten Vorteiler 6 besteht, der die Oszillatorfrequenz in einem konstanten Verhältnis teilt und einem programmierbaren Frequenzteiler 7, der von Bedienenden wahlweise einstellbar ist. Das Frequenzteilerverhältnis dieses Frequenzteilers kann zum einen z.B. durch Abrufen bestimmter digitaler gespeicherter Einstellinformationen aus einem Speicher erfolgen, z.B. bei Kanalwahl, oder aber auch direkt eingegeben werden. Im letzteren Fall werden die einzelnen Teiler durch dekadische Ansteuerung direkt gesetzt. Die durch den programmierbaren Frequenzteiler 7 geteilte Oszillatorfrequenz wird in einer Phasenvergleichsstufe 8 mit einer konstanten Referenzfrequenz verglichen, die in einem Quarzoszillator 9 erzeugt und in einem konstanten Teiler 10 geteilt ist. Die sich aus der Phasenverschiebung ergebende Spannung wird als Regelspannung dem Oszillator 3 zugeführt und durch Anlegen an die Kapazitätsdiode des Oszillators der Schwingkreis entsprechend dem Einstellwert verändert. Dieser Teil der Schaltung kann als bekannt vorausgesetzt werden mit der Einschränkung, dass die Regelschaltung 5, auch AFC genannt, noch nicht in Verbindung mit einem Frequenzsynthetisator bekannt ist. Erfindungswesentlich ist, dass das Frequenzteilerverhältnis des Frequenzteilers des Frequenzsyn-thetisators nicht nur durch nicht dargestellte numerische Eingaben oder durch in einem Speicher eingespeicherte abrufbare Einstellinformationen fest einstellbar ist, sondern auch von der Regelschaltung 5 verändert werden kann, so dass die digital arbeitende Abstimmschaltung stets voll wirksam bleibt, auch dann, wenn infolge von Frequenzdriften oder subjektiven Verstimmungen eine Nachstimmung über die AFC erfolgen muss. Hierzu ist der Ausgang des Frequenzdiskriminators 5 an einen Analogdigitalwandler 11 angeschlossen, dessen Ausgang proportional der Abweichung digitale Einstellinformationen abgibt, die über einen elektronischen Umschalter 12 in der Schaltstellung B direkt an den Frequenzteiler 7 geleitet werden. Der Diskriminator der Regelschaltung 5 ist dabei quantisiert, d.h. die allbekannte S-Kurve ist unterteilt in einen Sollwertbereich, einen Bereich Sollwertüberschreitung (positiv) und einen Bereich Sollwertunter-schreitung, wobei im Idealfall Sollwert und Nullinie eins sind. Überschreitet die Spannung am Diskriminator den Sollwert, so bewirkt der Analogdigitalwandler, dass eine entsprechende Anzahl von Schritten bei entsprechender Überschreitung von einzelnen Schwellwerten ausgewertet und eine digitale Einstellinformation, sei es eine Reihe von Einzelimpulsen oder ein Digitalwort, abgegeben wird, das durch entsprechende Beschattung des Frequenzteilers direkt das Teilverhältnis umschaltet oder schrittweise ändert.

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Bei der Betrachtungsweise wurde davon ausgegangen,

dass die Regelung stets auf einen fest eingestellten Sender hin erfolgt, der durch Eingabe des Frequenzteilerverhältnisses vorgegeben ist. Nun hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine optimale Einstellung auf einen Sender nur dann möglich ist, wenn eine subjektive Nachstimmung des Oszillators 3 erfolgt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass die Frequenzdiskriminatorkurve der Regelschaltung 5 verschoben wird. Dies erfolgt, indem die Steuertasten 13, 14 betätigt werden, wobei eine Änderung in positiver Richtung durch Betätigung der Taste 13 und eine Änderung in negativer Richtung durch die Taste 14 erfolgt. Die beiden Tasten 13, 14 geben zeitproportionale Informationsgrössen ab, die in einem nachgeschalteten Coder 15 codiert werden, und zwar in einen Code, der sowohl zur direkten Teilereinstellung des Frequenzteilers 7 als auch zur Umwandlung in eine analoge Spannung zur Ansteuerung der Kapazitätsdiode des Schwingkreises im Frequenzdiskriminator der Regelschaltung 5 verwendet werden kann. Damit dies erfolgen kann, ist in Schaltstellung B der zweite Schaltkontakt des elektronischen Umschalters 12 geschlossen, so dass proportional der Betätigungszeit Digitalinformationen an den Digitalanalogwandler 16 geleitet werden, der eine entsprechend grosse Einstellspannung für das frequenzbestimmende Element (Kapazitätsdiode) des Schwingkreises erzeugt. Hierdurch ist es möglich, dass sowohl der elektronische Suchlauf als auch die automatische Nachstimmung über ein und denselben Kreis durch Betätigung ein und derselben Tasten 13 und 14 erfolgt.

Der Einstellvorgang für den elektronischen Suchlauf ist folgender:

Es wird davon ausgegangen, dass noch kein Sender empfangen wird. Mit Betätigung der Tasten 13 oder 14 in positiver oder negativer Richtung, was dem oberen und unteren Teil der Diskriminatorkennlinie entspricht, wird in geschalteter Stellung B das codierte Signal an den Digitalanalogwandler durchgeschaltet. Proportional der Einstellgrösse wird die Kapazität der Kapazitätsdiode des Schwingkreises verändert, so dass die Diskriminatorkennlinie verschoben wird. Der AFC-Kreis wird folglich in nichtlineare Stufen verstimmt, wodurch über den Analogdigitalwandler 11 eine lineare Einstellgrösse bei Überschreiten des Sollwertes bzw. bei Unterschreiten des Sollwertes der Diskriminatorkennlinie an den Frequenzteiler abgegeben wird, die - ausgehend von einer definierten Einstellung - bei Unterschreitung der Nullinie des Diskriminators inkrementiert und bei Überschreitung dekrementiert wird. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist nun vorgesehen, dass nach einer bestimmten Anzahl von Zählschritten eine Steuerlogik 17 anspricht, die noch vor Erreichen der Maxima der Frequenzdiskriminatorkennlinie bzw. bei Erreichen derselben den elektronischen Umschalter umschaltet, und zwar in die Schaltstellung A, so dass beide Kontakte umgeschaltet werden. Bei anhaltender Betätigung der Tasten 13 und 14 wird nunmehr der Frequenzteiler 7 über die im Code 15 codierten Einstellinformationen direkt gesetzt. Dies erfolgt so lange, bis ein neuer Sender empfangen wird, wodurch die Frequenzdiskriminatorkennlinie die Nullinie durchschreitet. Der Analogdigitalwandler 11 gibt dabei die entsprechende Information ab, die die Steuerlogik 17 wiederum veranlasst, den elektronischen Umschalter 12 so zu beschälten, dass die Kontakte in Stellung B den AFC-Kreis angeschaltet lassen. Damit die AFC auf diesen neu eingestellten Sender hinregelt, ist es notwendig, dass im Moment des Umschaltens von der Schaltstellung B auf die Schaltstellung A beim Suchlauf eine Spannung an die Kapazitätsdiode des Schwingkreises des Frequenzdiskriminators geschaltet wird, die den Diskriminator auf seine Nominallage zurückstellt. Nunmehr setzt mit dem Betätigen der Tasten 13 und 14 eine automatische Regelung ein, wobei sichergestellt ist, dass diese digital erfolgt. Eine Überlagerung von Spannungen ist nicht gegeben. Die AFC wirkt auf den Frequenzsynthetisator, wodurch die markanten Eigenschaften und Vorteile des Fre-quenzsynthetisators gegenüber Spannungsspeichern voll erhalten bleiben.

Ein Einsatz der beschriebenen Schaltungsanordnung empfiehlt sich in Fernsehempfangsgeräten, da nach der CCIR-Norm Frequenzen in einem Kanalraster zugelassen sind, jedoch in Ländern, in denen ausserhalb dieses Frequenzrasters zugelassene Sendefrequenzen gegeben sind, ebenfalls ein elektronischer Suchlauf mit automatischer Frequenzkorrektur gewährleistet ist. Dasselbe trifft zu, wenn infolge von Frequenzdriften in den verschiedenen Empfangsgebieten eine subjektive Verstimmung auf ein optimales Bild notwendig wird. Die Anordnung ist aber auch in Verbindung mit anderen nachrichtentechnischen Empfangsgeräten einsetzbar.

Bei Abruf eines subjektiv verstimmten Senders ist es erforderlich, dass neben den Einstellinformationen für den Frequenzteiler auch die Daten für die Verstimmung des Diskri-minatorschwingkreises gespeichert und abgerufen werden. Letzterer Speicher kann ein Analogspeicher oder aber ein Digitalspeicher sein, dessen abgerufene Einstellinformation über den D/A-Wandler 16 der Kapazitätsdiode des Schwingkreises in der Regelschaltung 5 zugeführt wird. Die Speicher sind nicht dargestellt.

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1 Blatt Zeichnungen

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641 608 PATENTANSPRÜCHE

1. Nachrichtentechnisches Empfangsgerät mit einer Empfängerschaltung mit digitalem Frequenzsynthetisator (6,7) mit einstellbarem Frequenzteiler (7), der die Oszillatorfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators (3) im eingestellten Teiler verhältnis teilt, welche geteilte Frequenz in einer Phasenvergleichsschaltung (8) mit einer konstanten Referenzfrequenz verglichen wird, wobei die der Phasenabweichung proportionale Spannung als Regelspannung dem frequenzbestimmenden Bauteil des Oszillators zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelschaltung (5) mit einem Frequenzdiskriminator mit einer spannungsgesteuerten Kapazitätsdiode zur automatischen Nachstimmung der Oszillatorfrequenz vorgesehen ist, die sowohl in Abhängigkeit von der Abweichung der Empfangsfrequenz von der mittels des Fre-quenzsynthetisators (6,7) eingestellten Oszillatorfrequenz als auch durch Anlegen einer Spannung an die Kapazitätsdiode eine Regelspannung erzeugt, die in einem Analogdigitalwandler (11) in eine digitale Einstellinformation umgewandelt wird, die das eingestellte Teilverhältnis des Frequenzteilers (7) proportional der Verstimmung dekrementiert bzw. inkrementiert.

2. Empfangsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzdiskriminatorkurve der Regelschaltung (5) zur Erzeugung der Regelspannung in die Bereiche Sollwert, Sollwertüberschreitung und Sollwertunterschreitung unterteilt ist, und dass der nachgeschaltete Analogdigitalwandler (11) in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung bei Über- bzw. Unterschreitung von bestimmten Schwellwerten Digitalinformationen zum Ändern der Einstellung des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers abgibt.

3. Empfangsgerät nach Anspruch 1 oder 2 mit Eingabetasten (13,14) zum Einstellen des Frequenzteilers (7) bzw. zum Abrufen gespeicherter fester Teilerverhältnisse bzw. zum Auslösen eines elektronischen Suchlaufes, dadurch gekennzeichnet, dass mit Betätigung einer der Eingabetasten (13,14) eine bestimmte Spannung an die Kapazitätsdiode des Frequenz-diskriminators (5) geschaltet wird, die so gross ist, dass dessen Schwingkreis auf eine Resonanzfrequenz eingestellt ist, welche die Frequenzdiskriminatorkurve in die Nominallage stellt, und dass ein manuell betätigbarer Analogwertgeber (16) vorgesehen ist, über den der Schwingkreis des Frequenz-diskriminators (5) durch Anlegen einer zeit- oder einstellproportionalen Spannung nach dem Einstellen des Frequenzteilers (7) verstimmbar ist, und dass über einen Schaltkontakt der dem Frequenzdiskriminator (5) nachgeschaltete Analogdigitalwandler (11) mit den Eingängen des Frequenzteilers (7) verbindbar ist, dessen voreingestelltes Teilerverhältnis entsprechend der durch die digitalisierte Regelspannung des Frequenzdiskriminators (5) erhaltenen Einstellinformation dekrementier- bzw. inkrementierbar ist.

4. Empfangsgerät nach Anspruch 3, mit zwei Feinabstimmtasten (13,14) zum Inkrementieren und Dekrementieren des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers (7), die mit einer nachgeschalteten Digitalschaltung (15) verbunden sind, die der Betätigungszeit der Feinabstimmtasteri (13,14) proportionale, digitale Einstellinformationen abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Umschalter (12) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Frequenzdiskriminatorkurve über eine Steuerschaltung (17) während der Einstellung des Frequenzteilers (7) die Regelschaltung (5) mit nachgeschaltetem Analogdigitalwandler (11) mit dem Frequenzteiler (7) bzw. die Feinabstimmtasten (13,14) direkt mit dem Frequenzteiler (7) verbindet.

5. Empfangsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung der Feinabstimmtasten (13, 14) der Schwingkreis des Frequenzdiskriminators (5) stufenweise aus einer Nominallage verstimmt wird, und dass proportional der

Verstimmung über Analogdigitalwandler (11) nach Überschreitung oder Unterschreitung des Sollwertes des Frequenzteilers (7) dessen Teilerverhältnis stufenweise inkrementiert bzw. dekrementiert wird, und dass jeweils nach einer bestimmten Anzahl inkrementierter oder dekrementierter Stufen der elektronische Umschalter (12) die Regelschaltung (5) mit nachgeschaltetem Analogdigitalwandler (11) vom Frequenzteiler (7) trennt und diesen direkt mit der Digitalschaltung (15) verbindet, so dass bei Betätigung der Feinabstimmtasten (13, 14) der Frequenzteiler (7) direkt gesetzt wird,

wobei gleichzeitig der Schwingkreis des Frequenzdiskriminators (5) durch Anlegen einer bestimmten Spannung an die Kapazitätsdiode in die Nominallage zurückgesetzt wird, und dass das Teilerverhältnis des Frequenzteilers (7) so lange verändert wird, bis ein weiterer Sollwert auf der Frequenzdiskriminatorkurve erreicht ist, und dass beim Erreichen des Sollwertes die Steuerschaltung (17) den elektronischen Umschalter (12) umschaltet, so dass der direkte Eingriff der Feinabstimmtasten (13,14) wieder aufgehoben ist und die Feinabstimmung über die Regelschaltung (5) mit dem nachgeschalteten Analogdigitalwandler (11) erfolgt.

6. Empfangsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nichtflüchtigen Speicher für jeden Festsender ein erster Einstellwert für das Teilerverhältnis des Frequenzteilers und ein zweiter Einstellwert für die die Verschiebung der Frequenzdiskriminatorkurve bewirkende Spannung an der Kapazitätsdiode gespeichert sind, und beim Schalten auf einen der Festsender die diesem zugeordneten Einstellwerte an den Frequenzteiler und die Kapazitätsdiode gelegt werden.

7. Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinabstimmtasten einen digitalen Informationsgeber steuern, dessen digitale Einstellinformationen, Serienimpulse oder Digitalwörter zur direkten Ansteuerung des Frequenzteilers geeignet sind, und dass bei eingeschaltetem Regelkreis diese Information über einen Digitalanalogwandler zur Verschiebung der Frequenzdiskriminatorkurve durch Anlegen der proportionalen Spannung an die Kapazitätsdiode ausgewertet wird.