DD256598A5 - Verstaerkeranordnung insbesondere zum gebrauch in einem direkt mischenden am-synchronempfaenger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstaerkeranordnung, insbesondere zum Gebrauch in einem direkt mischenden AM-Synchronempfaenger. Verstaerkeranordnung zur Verringerung einer unerwuenschten Gleichstromverschiebung (DC-Offset) eines in der Amplitude schwankenden Eingangssignals mit einer Schwellenschaltung und einer damit gekoppelten Verstaerkerstufe, wobei diese Schwellenschaltung mit einer bistabilen Triggerschaltung versehen ist. Diese bistabile Triggerschaltung verringert den Gleichstrompegel des Ein- oder Ausgangssignals der Verstaerkerstufe schrittweise, wenn dieser Gleichstrompegel zunimmt. Die bistabile Triggerschaltung ist mit einer Hysterese versehen, die groesser ist als die maximale Amplitudenschwankung des Eingangssignals, und zwar infolge des gewuenschten Signalanteils, so dass eine lineare Verstaerkung dieses erwuenschten Signalanteils moeglich ist und bei einem sich nicht aendernden Gleichstrompegel, Schwankungen des Eingangssignals infolge des erwuenschten Signalanteils nicht zu einer Gleichstromverringerung fuehren koennen. Diese Verstaerkeranordnung kann in einer phasenverriegelten Schleife eines direkt mischenden AM-Synchronempfaengers verwendet werden, wobei diese Schleife zur Erzeugung eines Synchron-Ortstraegers dient, damit der Eingangsdynamikbereich des Empfaengers vergroessert wird. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkeranordnung zur Verstärkung eines in der Amplitude variierenden Eingangssignals und zur Verringerung einer unerwünschten Gleichstromverschiebung (DC-Offset) desselben mit einer Schwellenschaltung und einer damit gekoppelten Verstärkerstufe sowie auf einen direkt mischenden AM-Synchronempfänger mit einem HF-Eingang, der einerseits mit einem Synchron-AM-Detektor und andererseits mit einer phasenverriegelten Schleife zur Erzeugung eines mit dem Träger des HF-Empfangssignals phasengekoppelten Ortsträger gekoppelt ist, wobei diese phasenverriegelte Schleife in einer Schleifenkonfiguration hintereinander geschaltet einen Phasendetektor, ein Schleifenfilter und einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine derartige Verstärkeränderung ist aus der US-Patentschrift Nr. 4.277.695 bekannt. Ein direkt mischender AM-Synchronempfänger der oben genannten Art ist aus der britischen Patentschrift Nr. 2.130.826 bekannt.

Die Schwellenschaltung der bekannten Verstärkeranordnung ist regelbar und dient zur Einstellung der Lage und der Breite einer toten Zone und damit zur Einstellung desjenigen Teils des Eingangssignals, für den keine Verstärkung erfolgt. Durch eine

einwandfrei gewählte Einstellung der toten Zone können unerwünschte Gleichstromverschiebungen, die beispielsweise durch Rauschanteile und parasitäre Gleichstromstörungen verursacht sein können, unterdrückt werden, und es wird nur der gewünschte, in der Amplitude variierende Signalanteil verstärkt.

In der bekannten Verstärkeranordnung erfolgt jedoch eine nichtlineare Verstärkung des gewünschten Signalanteils, und es soll zur einwandfreien Einstellung der toten Zone die Amplitude der zu verringernden unerwünschten Gleichstromverschiebung vorher bekannt sein.

In der Praxis ist dies nicht immer der Fall; die unerwünschte Gleichstromverschiebung des zu verstärkenden Eingangssignals kann von der Verwirklichung der betreffenden Schaltungsanordnung stark abhängig sein, durch den Rauschpegel des Eingangssignals oder durch Umgebungsfaktoren beeinflußt werden oder aber von einem gewünschten Signalanteil, dessen Amplitüdenschwankung gegenüber der Gleichstromverschiebung nur gering ist, wie dies beispielsweise bei dem Phasenregelsignal einer phasenverriegelten Schleife der Fall sein kann, schwer zu entscheiden sein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. ~"

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkeranordnung mit einer selbsteinstellenden, toten Zone zur adaptiven Verringerung einer unerwünschten Gleichstromverschiebung in einem infolge eines gewünschten Signalanteils in der Amplitude variierenden Eingangssignal zu schaffen, wobei sich die Verstärkeranordnung insbesondere zur Anwendung bei Eingangssignalen eignet, deren unerwünschte Gleichstromverschiebung unbekannt ist und um viele Male größer sein kann als die Ampjitudenschwankung des gewünschten Signalanteils, und in der eine lineare Verstärkung dieses gewünschten Signalanteils erfolgt.

Die Erfindung hat ebenfalls zur Aufgabe, die Eingangsempfindlichkeit eines direkt mischenden AM-Synchronempfängers zu erhöhen.

Eine Verstärkeranordnung der eingangs erwähnten Art weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Schwellenschaltung eine bistabile Triggerschaltung aufweist, die aus einem Aktivierungszustand in einen Ruhezustand übergeht, wenn die Eingangssignalamplitude einen ersten Schwellenpegel unterschreitet und aus dem Ruhezustand in den Aktivierungszustand übergeht, wenn die Eingangsamplitude einen zweiten Schwellenpegel überschreitet, wobei die beiden Schwellenpegel eine Hysterese begrenzen, die größer ist als die maximale erwünschte Amplitudenschwankung des Eingangssignals, wobei die bistabile Triggerschaltung mit einer in die Signalstrecke der Verstärkeranordnung aufgenommenen Gleichstromausgleichschaltung gekoppelt ist und derselben in dem Aktivierungszustand ein Triggersignal zum Verringern des Glejchstrompegels des über die Signalstrecke der Gleichstromausgleichsschaltung zugeführten Signals mit einer bestimmten Schrittgröße liefert.

Der Erfindung liegt die Erkenntis zugrunde, daß eine adaptive Gleichstromverringerung unter Beibehaltung einer linearen Verstärkung des gewünschten, in der Amplitude variierenden Signalanteils mittels einer Verstärkeranordnung mit einer sägezahnförmigen Ausgangskennlinie möglich ist, wobei jede der nützlichen, beispielsweise bei einer zunehmenden Eingansamplitude ansteigenden Neigungen größer ist als das maximale Amplitudenschwankungsgebiet des gewünschten Signalanteils, sowie durch Mittel zur Vermeidung davon, daß Verstärkungsdiskontinuitäten innerhalb des Amplitudenschwankungsgebietes auftreten.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme wird eine derartige sägezahnförmige Ausgangskennlinie dadurch verwirklicht, daß mit der genannten Gleichstromausgleichsanordnung ein vorher gewählter Gleichstromwert — nachstehend als Verringerungsschritt bezeichnet — von dem Ein-oder Ausgangssignal der Verstärkerstufe subtrahiert wird, sobald das Eingangssignal eine gewisse Schwelle überschreitet. Diese Schwelle ist mittels der bistabilen Triggerschaltung mit einer Hysterese der oben genannten Größe versehen, um so zu vermeiden, daß in der Verstärkung des in der Amplitude schwankenden Signalanteils Diskontinuitäten auftreten. Dieser gewünschte Signalanteil wird dadurch linear verstärkt und kann nicht zu einem in der Frequenz dieses Signalanteils ggf. auftretenden Subtrahier-oder Verringerungsvorganges in der Gleichstromausgleichsanordnung führen, sogar nicht bei Eingangssignalen mit einem mittleren Pegel auf oder in der Nähe der Schwelle.

In einer bevorzugten Aüsführungsform, die das Kennzeichen aufweist, daß der Eingang der Verstärkerstufe zugleich der Eingang der Schwellenschaltung ist und die Gleichstromausgleichsanordnung mit dem Ausgang der Verstärkerstufe gekoppelt ist, wird eine Vorwärts-GIeichstromverschiebungsverringerung erhalten, wodurch ein relativ großer Verringerungsschritt gewählt ^! werden kann, ohne daß Oszillation auftritt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß die genannte Verstärkungsstufe, Schwellenschaltung und Gleichstromausgleichsanordnung eine einzige Sektion einer Kaskadenschaltung von η einander in der Schaltungskonfiguration entsprechenden Sektionen bildet, wobei die Verringerungsschrittgröße jeder der in der Signalrichtung ersten (n - 1) Sektionen größer ist als die Hysterese der betreffenden nachfolgenden Sektion. Bei Anwendung dieser Maßnahme wird eine besonders genaue Quantisierung und damit eine nahezu vollständige Unterdrückung der unbekannten zu unterdrückenden Gleichstromverschiebung möglich, und es wird eine optimale Verstärkungsiinearität innerhalb eines großen Eingangsbereiches erzielt.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß die dem Eingang der Verstärkeranordnung zugeführten Schwellenpegel der Sektionen im wesentlichen regelmäßig über den Eingangsbereich der Verstärkeranordnung verteilt sind und daß die dem Ausgang der Verstärkeranordnung zugeführte Verringerungsschrittgröße und Hysterese der Sektionen einander im wesentlichen entsprechen. Hierdurch wird für Signale innerhalb des Eingangsbereiches eine gleichmäßig verlaufende Gleichstromverringerung erzielt.

Ein direkt mischender AM-Synchronempfänger der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der'Erfindung das Kennzeichen auf, daß eine Verstärkeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüchezwischen dem Phasendetektor und dem Schleifenfilter geschaltet ist, und zwar zur Unterdrückung einer parasitären Gleichstromverschiebung in dem Phasenregelsignal der Schleife.

Bei Anwendung dieser Maßnahme werden unerwünschte parasitäre Gleichstromverschiebungen in dem Phasenregelsignal der phasengeregelten Schleife vermieden oder wenigstens weitgehend verringert. Dadurch treten Phasenfehler zwischen dem in dem spannungsgesteuerten Oszillator der Schleife erzeugten Ortsträger und dem HF-Empfangsträger nicht oder kaum auf und sind sogar bei einer sehr geringen Empfangsfeldstärke noch akzeptierbar klein. Die dadurch erzielte Phasensynchronität zwischen den beiden genannten Trägern gewährleistet innerhalb eines großen Feldstärkengebietes — auch als Empfangsdynamikbereich bezeichnet — eine einwandfreie synchrone Demodulation des AM-HF-Empfangssignals.

Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schaltplan einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung mit zwei kaskadengeschalteten Sektionen; Fig.2: die Hysterese-Kennlinie der bistabilen Triggerschaltung in jeder der Sektionen der Verstärkeranordnung nach Fig. 1; Fig. 3: die sägezahnförmige Ausgangskennlinie der Verstärkeranordnung nach Fig. 1; Fig. 4: eine praktische Ausführungsform einer einzelnen Sektion, wie diese in doppelter Ausführungsform in der Verstärkeranordnung nach Fig.! verwendet worden ist;

Fig.5und6: andere Schaltpläne einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung mit nur einer Sektion; Fig.7: einen Schaltplan eines direkt mischenden AM-Synchronempfängers, in dem die Verstärkeranordnung nach Fig. 1 verwendet worden ist.

Fig. 1 zeigt eine Verstärkeranordnung nach der Erfindung, wobei sich zwischen einem Eingang 1 und einem Ausgang 0 zwei kaskadengeschaltete Sektionen A und B befinden. Diese enthalten in einer entsprechenden Konfiguration geschaltet Verstärkerstufen A 1 und B 1, die in der Signalstrecke der Verstärkeranordnung aufgenommen sind, Gleichstromausgleichsanordnungen A 2 und B 2, die mit den Ausgängen der Verstärkerstufen A 1 bzw. B 1 und der Schwellenschaltungen A 3 bzw. B 3 gekoppelt sind, deren Eingänge den Eingängen der Verstärkerstufen A 1 bzw. B 1 entsprechen und deren Ausgänge mit den Gleichstromausgleichsspannungen A 2 bzw. B 2 gekoppelt sind. Jeder der beiden Schwellenschaltungen A 3 und B 3 ist mit einer bistabilen Triggerschaltung mit Hysterese A 4 bzw. B 4, beispielsweise einer Schmitt-Triggerschaltung versehen, die über eine Pufferstufe A 5; B 5 der Gleichstromausgleichsanordnung A 2 bzw. B 2 ein zweiwertiges Regelsignal liefert. Durch eine einwandfreie Bemessung der Triggerschaltung A 4; B 4 kann die Pufferschaltung A 5; B 5 ggf. fortgelassen werden.

Die Hysterese-Wirkung jeder der beiden bistabilen Triggerschaltungen A 4 und B 4 ist in Fig. 2 dargestellt: bei einem Eingangssignal V-in der betreffenden Triggerschaltung, die klein ist, z. B. kleiner als ein erster Schwellenpegel V 1, befindet sich diese Triggerschaltung in einem stabilen Ausgangs- oder O-Zustand, in dem sie ein Signal mit einem bestimmten niedrigen konstanten Wert, nachstehend als O-Signal bezeichnet, liefert. Aus diesem O-Zustand heraus erfolgt bei einer Zunahme von V-in ein sprungweiser Übergang zu einem stabilen Aktiv- oder 1-Zustand, wenn V- in einen zweiten Schwellenpegel V 2 überschreitet. In diesem stabilen 1-Zustand liefert die betreffende Triggerschaltung ein Signal mit einem konstanten hohen Wert, untenstehend als 1-Signal bezeichnet. Eine nachfolgende weitere Zunahme von V-in führt nicht zu einer Zustandsänderung. Aus diesem Aktivzustand erfolgt eine Rückkehr zu dem Ausgangszustand, wenn V-in bis unter den ersten Schwellenpegel V-1 abnimmt. Weil der erste Schwellenpegel V 1 niedrigerliegt als derzweite Schwellenpegel V 2, wird eine Hysterese erzielt, diezwischenV 1 und V 2 liegt. Diese Hysterese ist größer gewählt als die maximal auftretende, erwünschte Amplitudenänderung von V-in oder, mit anderen Worten, als die maximale Amplitudenänderung des erwünschten Signalanteils.

In jeder der beiden Sektionen A und B wird in dem Aktivzustand das 1-Signal nötigenfalls in der mit der Triggerschaltung gekoppelten Pufferschaltung auf einen geeigneten konstanten Gleichstromwert oder auf eine geeignete konstante Schrittgröße gebracht. Der auf diese Weise erhaltene Gleichstromverringerungsschritt wird daraufhin in der mit der Puffer- und Verstärkungsstufe gekoppelten Gleichstromausgleichsanordnung der betreffenden Sektion von dem Ausgangssignal der letztgenannten Verstärkerstufe subtrahiert, was zu einer Verringerung der Gleichstromverschiebung dieses Ausgangssignals führt. Ein Auftritt des O-Signals in dem Ausgangszustand führt nicht zu einer Gleichstromverringerung: die Gleichstromverschiebung des der betreffenden Sektion zugeführten Eingangssignals ist dann akzeptierbar klein. Die Verstärkeranordnung als Ganzes zeigt bei geeignet gewählten Werten für die Schwellenpegel, die Größe der Verringerungsschritte und der Verstärkungsfaktoren der Sektionen A und B eine im wesentlichen sägezahnförmige Ausgangskennlinie, die in idealisierter Form in Fig. 3 dargestellt ist. Die Verstärkeranordnung durchläuft bei Zunahme des der Verstärkeranordnung zugeführten Eingangssignals Vi innerhalb eines Eingangsbereiches von 0 bis V-ei vier stabile Zustände, die durch 00,01,10 und 11 bezeichnet werden können. Die beiden Bits in jedem Wort stellen den Zustandswert (0- oder 1 Zustand) der betreffenden Triggerschaltungen A und B dar.

Das Eingangssignal Vi der Verstärkeranordnung kann als Überlagerung eines erwünschten Signalanteils Vs mit einer gewissen maximalen Amplitude V betrachtet werden, der vorher bekannt ist, zu einem mittleren Signalpegel Vi, der unbekannt ist. Vi wird im wesentlichen durch unerwünschte Gleichstromverschiebungen verursacht und führt in dem Ausgangssignal Vu der Verstärkeranordnung zu einer unerwünschten Gleichstromverschiebung Vu, die auf Null oder wenigstens einen akzeptierbar geringen Wert gebracht oder darauf gehalten werden soll. Für eine lineare Verstärkung yon Vs soll jedes der den nützlichen Neigungen der Sägezähne der Ausgangskennlinie entsprechenden Eingangsspannungsgebiete größer sein als die zu erwartende maximale Amplitudenänderung in dem Eingangssignal Vi infolge des erwünschten Signalanteils Vs, d. h. größer als 2AV.

Wenn Vi Null oder nahezu Null ist und Vu akzeptierbar gering, befindet sich die Verstärkeranordnung in dem Zustand 00, in dem keine Gleichstromverringerung erfolgt. Die Verstärkeranordnung weist dann keine tote Zone auf oder eine tote Zone, die gleich Null ist. Bei einer ersten Zunahme von Vi, z. B. infolge parasitärer Effekte oder eines abnehmenden Störabstandes des Eingangssignals, nimmt Vi und damit auch Vu zu, bis Vi einen vorher gewählten Eingangsschwellenpegel V 21 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erreicht Vi die Grenze V 21 = V 21-AV, wobei diese eine noch zulässige Ausgangsgleichstromverschiebung Vum verursacht. Bei einer weiteren Zunahme von Vi infolge einer Zunahme von Vi, wobei V 21 überschritten wird, zeigt die Verstärkeranordnung einen Übergang von dem Zustand 00 in den Zustand 01. In diesem Zustand 01 wird Vu um den

Verringerungsschritt der Sektion B, ausgehend von einem vorher gewählten Wert SB, verringert. Die tote Zone der Verstärkeranordnung für die Eingangssignale Vi mit diesen Amplitudenwerten entspricht der der Größe des Verringerungsschrittes entsprechenden Eingangssignalamplitude, d. h. in dem gegebenen Beispiel dem untenstehend zu beschreibenden Eingangsschwellenpegel V 11. Der Eingangsschwellenpegel V 21 entspricht in dem betreffenden Fall dem zu dem Eingang I transportierten Schwellenpegel V 2 der bistabilen Schwellenschaltung B 4, d. h. dem zweiten Schwellenpegel V 2 der letztgenannten bistabilen Schwellenschaltung B 4 geteilt durch den Verstärkungsfakor der Verstärkerstufe A 1. Eine noch weitere Zunahme von V i infolge einer Zunahme von V 1 führt beim Überschreiten eines Eingangsschwellenpegels

V 22 zu einer Änderung des Zustandes 01 in den Zustand 10, wenn der Gleichstromverringerungsschritt SA der Sektion A groß genug gewählt ist, um die Eingangsspannung der Sektion B bis unter deren erste Schwellenspannung V 1 zu verringern. Die Zustandsänderung der bistabilen Triggerschaltung A 4 von 0 nach 1 führt dann gleich zu einer Zustandsänderung der bistabilen Triggerschaltung B 4 von 1 nach 0. Der Eingangsschwellenpegel V 22 entspricht dem zweiten Schwellenpegel V 2 der bistabilen Triggerschaltung A 4. Die Gleichstromverschiebungsverringerung des Ausgangssignals Vu wird in diesem Zustand 10 durch die Größe des zu dem Ausgang 0 transportierten Gleichstromverringerungsschrittes SA der Sektion A, d.h. durch die Größe von der SA, multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor B 1, bestimmt.

Die tote Zone der Verstärkeranordnung ist für den gegebenen Fall in diesem Zustand gleich dem Eingangsspannungsbereich von 0 bis zu einem unten zu beschreibenden Eingangsschwellenpegel V 12.

Zum Schluß wird bei einer noch weiteren Zunahme von Vi, wobei Vieinen Eingangsschwellenpegel V 23 überschreitet, der Zustand 11 erhalten. Darin erfolgt eine zweifache Gleichstromverschiebungseinrichtung von Vu, die der Summe der oben genannten zu dem Ausgang 0 transponierten Gleichstromverringerungsschritte der Sektionen A und B entspricht.

Die tote Zone der Verstärkeranordnung ist in diesem Zustand gleich dem Eingangsbereich von 0 bis zu einem untenstehend zu beschreibenden Eingangsschwellenpegel V 13. Der Eingangsschwellenpegel V 23 wird nicht nur durch die zu dem Eingang I transportierten zweiten Schwellenpegel V 2 der bistabilen Triggerschaltungen A 4 und B 4 bestimmt, sondern auch durch die Größe von SA und den Verstärkungsfaktor der Verstärkerstufe A 1.

Nimmt das Eingangssignal danach ab, z. B. durch eine Abnahme von Vi, so werden die genannten vier stabilen Zustände in der umgekehrten Reihenfolge durchlaufen, und es erfolgen in der gegebenen Situation die Zustandsänderungen bei den genannten Eingangsschwellenpegeln V 13; V 12 und V 11. Diese Pegel sind gegenüber den genannten Schwellpegeln V 23; V 22 und V 21 um einen Spannungsunterschied von mindestens 2 V niedriger gewählt worden. Die Eingangsschwellenpegel V 13; V 12 und

V 11 werden entsprechend den Eingangsschwellenpegeln V 23; V 22 und V 21 durch die ersten Schwellenpegel V 1 der beiden Sektionen A und B und den Verstärkungsfaktor und die Größe des Gleichstromverringerungsschrittes der Sektion A bestimmt. Außerdem ist die Arbeitsstellung der Verstärkeranordnung in dem gegebenen Fall derart gewählt worden ist, daß beim Überschreiten dieser Pegel durch ein abnehmendes Eingangssignal Vi das Ausgangssignal Vu Null ist. Die bei den genannten Eingangsschwellenpegeln V 11; V 21; V 12; V 22; V 13; V 23 jeweils auftretenden mittleren Eingangssignalpegel sind in Fig. 3 durch V 11 ;V 21; V 12; V 22; V 13 bzw. V 23 bezeichnet.

Hystereseerscheinungen treten in den Eingangsspannungsgebieten zwischen V 11 und V 21, V 12 und V 22 und V 13 und V 23 auf, d. h., eine Verstärkung der Eingangssignale Vi mit einer in diesen sog. Hysteresegebieten liegenden Amplitude kann in den Zuständen 00 oder 01,01 oder 10 bzw. 01 oder 11 erfolgen. Bei der genannten Wahl der Größe jedes dieser Hysteresegebiete wird vermieden, daß in der Frequenz des gewünschten Signalanteils VS Zustandsänderungen auftreten, so daß dieser gewünschte Signalanteil VS linear verstärkt wird, und zwar in einem stabilen Zustand der Verstärkeranordnung, der sich bei einer sich nicht ändernden Gleichstromverschiebung Vi nicht ändert.

Zur Erläuterung sei auf die Kurven 1 und 2 in Fig. 3 verwiesen, die den zeitabhängigen Verlauf eines Eingangssignals V1 ibzw. V2i mit einem Gleichstromverschiebungspegel V1 i bzw. V2i und einer maximalen Amplitudenänderung 2AV infolge eines erwünschten Signalanteils VS darstellen.

V1 i liegt völlig innerhalb des Hysteresegebietes zwischen V 13 und V 23, so daß eine Verstärkung von V1 i in dem Zustand 10 oder 11 der Verstärkeranordnung erfolgen kann, und zwar abhängig von der Richtung, aus der V1 i auf den bestimmten Pegel gelangt ist. Wenn V1 i durch eine Abnahme von V1 i in das genannte Hysteresegebiet gelangt ist, erfolgt Verstärkung in dem Zustand 11; wenn dies aber durch eine Zunahme von V1 i erfolgte, findet eine Verstärkung in dem Zustand 10 statt. In Fig.3 ist von dieser letzten Situation ausgegangen und führt V1 i zu einem Aüsgangssignal V1 u mit dem gewünschten Signalanteil VS1 u und einer unerwünschten Gleichstromverschiebung V1 u. Derzeitabhängige Verlauf von V1 u ist durch die Kurve T dargestellt. Durch die Gleichstromverschiebungsverringerung in der Sektion A, die, wie obenstehend erwähnt, in dem Zustand 10 erfolgt, oder durch eine tote Zone der Größe V 12 ist das Verhältnis zwischen dem gewünschten Signalteil und der unerwünschten Gleichstrpmverschiebung (VS 1 i/V 1 i) des Eingangssignals V1 i viel kleiner als das (VSiu/V Iu) des Ausgangssignals V1 u, während die Größe von V1 u kleiner ist als der genannte maximal zulässige auftretende Pegel von Vum. Bei einer (nicht dargestellten) Verstärkung des gleichen Eingangssignals V1 i in dem Zustand 11 erfolgt in der Sektion A sowie in der Sektion B eine Gleichstromverschiebungsverringerung, wodurch in diesem Zustand 11 das Verhältnis (VS 1 u/V1 u) noch größer ist als in dem Zustand 01. Die tote Zone erstreckt sich dann von 0 bis V 13.

Das Eingangssignal V 21 passiert augenblicklich den Eingangsschwellenpegel V 23 und wird dadurch in dem Zustand 11 verstärkt, in dem eine zweifache Gleichstromverschiebungsverringerung erfolgt und die tote Zone sich von 0 bis V 13 erstreckt, ebenso wie in dem letztgenannten Fall. Das Ausgangssignal V2u ist durch die Kurve 2' dargestellt und zeigt ein Verhältnis zwischen dem gewünschten Signalanteil und der unerwünschten Gleichstromverschiebung VS2u/V2u, das wesentlich größer istalsdas(VS2i/V2i) des Eingangssignals V2i, während V2u weit unter dem genannten zulässigen Pegel Vum liegt. Sinkt V2i bis unter V13, so wird V 21 den Schwellenpegel V 13 unterschreiten können, und es erfolgt eine Verstärkung von V2i in dem Zustand 10, in dem nur in der Sektion A eine Gleichstrompegelverringerung erfolgt und die tote Zone sich von 0 bis V 12 erstreckt. Das Verhältnis VS 2 u/V2 u bleibtauch nun größer als VS1 i/V 1 i, während V2u kleiner ist als Vum.

In einer praktischen Ausführungsform der Verstärkeranordnung der Fig. 1 ist diese in Gegentaktform ausgebildet, wodurch positive sowie negative Gleichstromverschiebungen verringert werden können. In der Fig. 4 ist die Sektion A dieser Gegentakt-Verstärkeranordnung dargestellt. Weil die Sektion B von derselben Schaltungskonfiguration sein kann wie die Sektion A, ist diese einfachheitshalber fortgelassen. Die Arbeitspunkteinstellung der Verstärkeranordnung ist derart gewählt worden, daß eine Ausgangskennlinie erhalten wird, die in der Form der aus Fig. 3 entspricht, wobei aber der Ursprung des Vi/Vu-Achsensystems um 1/2Vei und 1/2Veu verschoben liegt

Die inFig. 4 dargestellte Sektion A ist mit einem Gegentaktsignaleingang IA versehen, der dem Eingang I der

Verstärkeranordnung aus Fig. 1 entspricht, und mit einem Gegentaktsignalausgang OA, der mit einem (nicht dargestellten) Gegentakteingang der Sektion B gekoppelt ist.

Der Signaleingang IA ist einerseits über einen linearen Spannungs-Stromwandler T1-T 4, R1-R4,11 mit der bistabilen Triggerschaltu ng A4 gekoppelt, die mittels einer Flipflop-Schaltung T5;T6; R 3; R 4; 11 verwirklicht worden ist, und andererseits mit einer linearen Verstärkerstufe A1 gekoppelt, die mit der Hilfe der Verstärkerschaltung T11-T14, R7-R10,15 verwirklicht worden ist. Der Spannungs-Stromwandler weist ein Transistorpaar T1; T2 auf, wobei die Basiselektroden mit dem Signaleingang IA gekoppelt sind, die Kollektorelektroden einen Gegentaktausgang des Wandlers bilden und die Emitterelektroden zur Linearisierung der Umwandlung der Eingangsspannung zu dem Ausgangsstrom mit einer Linearisierungsschaltung gekoppelt sind. Diese Linearisierungsschaltung weist ein TransistorpaarT3;T4auf, dessen Kollektor-Emitter-Strecken mit denen des Transistorpaares T1; T2 in Reihe liegen. Die Kollektorelektroden von T3 und T4 sind mit den gegenüberliegenden Basiselektroden kreuzgekoppelt, während die Emitterelektroden über einander entsprechende Emitterwiderstände R1 und R 2 und eine gemeinsame Emitterstromquelle 11 an Masse liegen. Die Linearisierungsschaltung bewirkt für jeden der beiden Transistoren TI und T2 des Paares T1; T2 eine Abnahme des Kollektorstromes bei einer Zunahme der Basisspannung, d.h., wenn die Basisspannung von T1 einen positiven Spannungsunterschied gegenüber der von T2 zeigt, istder Kollektorstrom von T1 kleiner als der von T2 und umgekehrt.

Die bistabile Triggerschaltung A4 weist ein emittergekoppeltes Transistorpaar T5; T6 auf, wobei die miteinander gekoppelten Emitterelektroden über eine gemeinsame Emitterstromquelle 12 an Masse liegen und wobei die Kollektorelektroden mit den gegenüberliegenden Basiselektroden kreuzgekoppelt sind. Diese Kollektorelektroden sind mit den Kollektroelektroden des TransistorpaaresT1;T2 gekoppelt und liegen über einander entsprechende gemeinsame Kollektorwiderstände R3; R4 an einer Speisespannung. Die Hysterese von A4 läßt sich mit Hilfe des Stromes durch die Emitterstromquelle 12 und die Widerstände R 3; R4 einstellen. Die Schwellenpegel, welche die Hysterese begrenzen, liegen wegen der Gegentaktausbildung im wesentlichen gegenüber einer Bezugsspannung, z.B. (V 1 + V2)/2, symmetrisch.

Die Triggerschaltung A4 liegt vor der Pufferstufe A5, die eine Kaskadenschaltung eines ersten und eines zweiten emittergekoppelten TransistorpaaresT7;T8;T9; T10 aufweist, mit je einer gemeinsamen Emitterstromquelle 13 bzw. 14, die an Masse liegt. Die Basiselektroden von T7; T8 sind mit den Kollektorelektroden von T5;· T6 gekoppelt, während die Kollektorelektroden einerseits über einander entsprechende Kollektorwiderstände R 5 und R6 an der Speisespannung und andererseits an den Basiselektroden vonT9; T10 liegen. Die Pufferstufe A5 vergrößert die Flankensteilheit der Zustandsübergänge der Triggerschaltung A4. Die Schrittgröße wird durch den Strom durch die Transistoren T9 und T10 sowie durch die Größe der Kollektorwiderstände R8 und R7 bestimmt.

Die Verstärkerstufe A1 weist in einer gleichen Konfiguration wie der genannte lineare Spannungs-Stromwandler (T 1-T4, R1; R2; 11) Transistorpaare T11; T12undT13; T14, Emitterwiderstände R9; R10 und eine Emitterstromquelle 15 auf. Die Basiselektroden von T11;T12 liegen an einem Signaleingang IA, die Kollektorelektroden sind mit den betreffenden KollektorelektrodenvonT10;T9derPufferstufeA5verbunden und liegen übergemeinsamen Kollektorwiderständen R7; R8an der Speisespannung. Mit dieser Verbindung wird die genannte Gleichstromausgleichsanordnung A2 gebildet. Diese Kollektorelektroden sind zugleich mit dem Ausgang O A der Sektion A gekoppelt und liegen als solche an dem Eingang der (nicht dargestellten) Sektion B.

Die Verstärkerstufe A1 ist in dem vorliegenden praktischen Beispiel derart bemessen, daß der Verstärkungsfaktor 2 beträgt und der Strom der Emitterstromquelle 15 viermal größer ist als der der Emitterstromquelle 14 des Transistorpaares T9; T10. Die Gleichstromverschiebung des Ausgangssignals Vu an den Kollektorelektroden von T11 undT12 ist dabei nicht nurvoh der Gleichstromverschiebung des Eingangssignals Vi, sondern auch von dem Strom durch die Transistoren T10 und T9 abhängig. Die bistabile Triggerschaltung A4 befindet sich in dem einen stabilen Zustand, beispielsweise dem 0-Zustand, wenn T5 leitend und T6 gesperrt ist und in dem anderen stabilen (1-)Zustand, wenn T5 gesperrt und T6 leitend ist. In dem 0-Zustand wird dann T7 gesperrt werden, und T8 wird leitend sein, wodurch T9 leitend und T.10 gesperrt ist. Der Strom durch T9 verursacht über R8 eine gewisse Gleichstrompegelverschiebung des Ausgangssignals der Verstärkerstufe A1, wodurch für Eingangssignale Vi, die in diesem Zustand verstärkt werden, d.h. Eingangssignale, bei denen der Kollektorstrom von T1 größer ist als der für T2, die Gleichstromverschiebung des Ausgangssignals unterhalb eines zulässigen Maximums bleibt. Nimmt das Eingangssignal Vi an dem Eingang IA aus diesem 0-Zustand zu, d.h. nimmt die Basisspannung vonT1 gegenüber der von T2 zu, so wird beim Überschreiten eines positiven (dadurch als zweiten bezeichneten) Eingangsschwellenpegels die Basisspannung von T6 gegenüber der von T5 derart zugenommen haben, daß der 0-Zustand in den 1-Zustand übergeht. Dieser Übergang führt nach einer Flankensteilheitszunahme in der Pufferstufe A5 zu einer schrittartigen Gleichstromverschiebungsverringerung an den gemeinsamen Kollektorelektroden von T9; T12 undTIO; T11, und zwar dadurch, daß der Strom durch R8 um einen Strom derselben Schrittgröße, d.h. der Strom der Emitterstromquelle 14 verringert wird. Nimmt aus diesem 1-Zustand das Eingangssignal Vi ab, so tritt eine Rückkehr in dem genannten ursprünglichen 0-Zustand erst bei einem negativen (dadurch als ersten bezeichneten) Eingangsschwellenpegel auf.

Bei einer Kaskadenschaltung der Sektion A mit einer in Schaltungskonfiguration entsprechenden Sektion B ist es vorteilhaft, bei dem gegebenen Verstärkungsfaktor 2 die Hysterese der Triggerschaltung der Sektion B zweimal größer zu wählen als die der Sektion A, d. h., daß die zu dem Eingang I der Verstärkeranordnung transportierte Hysterese für beide Sektionen gleich gewählt wird. Dadurch wird innerhalb des Eingangssignalbereiches ein gleichmäßiges Verringerungsverhalten erzielt. Es dürfte einleuchten, daß durch eine geeignete Arbeitspunkteinstellung die Schaltungsanordnung nach Fig.4 auch zu einer Ausgangskennlinie, wie in Fig.3 dargestellt, führen kann und daß die Anwendung der Erfindung nicht auf den Gebrauch zweier Sektionen beschränkt ist. So wird eine Verstärkeranordnung nach der Erfindung mit drei kaskadengeschalteten Sektionen bei einer geeigneten Bemessung acht stabile Zustände annehmen können, was eine genauere Einstellung der toten Zone oder eine genauere Verringerung der unerwünschten Gleichstromverschiebung ermöglicht. Im Grunde ist eine Verwirklichung des Erfindungsgedankens mit nur einer Sektion möglich, weil darin bereits eine (einfache) Gleichstromverringerung stattfinden kann.

Weiterhin sei es bemerkt, daß eine Ausgangskennlinie, wie in Fig.3 dargestellt, auch mit einer (nicht dargestellten) Parallelschaltung von vier Sektionen, und zwar eine für jeden der Zustände 00,01,10 und 11, verwirklichbar ist. Obschon gegenüber einer seriellen Ausbildung mit η Sektionen, wie oben stehend beschrieben, eine Verstärkeranordnung nach der Erfindung mit parallelen Sektionen mehr Sektionen, und zwar 2", für ein vergleichbares Verringerungsverhalten braucht, ist die Ausgangskennlinie genauer und einfacher definierbar. Die zu dem Eingang transponierten Schwellenpegel einer derartigen

Verstärkeranordnung entsprechen dann den ersten und zweiten Schwellenpegeln der bistabilen Triggerschaltungen der jeweiligen Sektionen und sollen im allgemeinen vorzugsweise derart gewählt werden, daß die Hysteresegebiete der Sektionen in einer nicht überlappenden Lage über den Eingangsbereich der Verstärkeranordnung verteilt sind, während die Größe der Verringerungsschritte optimal nach der gewünschten Ausgangskennlinie gewählt werden kann.

Es wird dem Fachmann einleuchten, daß die Erfindung in einer anderen Form angewandt werden kann, beispielsweise dadurch, daß in einer oder mehreren Sektionen nach einer Anpassung der Bemessung die Gleichstromausgleichsanordnung in der Signalrichtung vor der Verstärkerstufe vorgesehen wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, oder daß die Verstärkerstufe in der Signalrichtung vor der Schwellenschaltung angeordnet wird, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Auch sind andere Ausbildungsformen der Verstärkerstufe, der Gle'ichstromausgleichsanordnung, der bistabilen Triggerschaltung und der Pufferstufe als die dargestellte möglich.

Fig.7 zeigt eine Verwendung einer Gegentaktverstärkeranordnung nach der Erfindung mit drei gleichen Sektionen A, B und C in einer phasenverriegelten Schleife eines direkt mischenden AM-Synchronempfängers. Dieser Empfänger weist einen Synchrondemodulator Pl auf, dem einerseits das HF-AM-Empfangssignal und andererseits ein zu dem HF-Empfangsträger gleichphasiger Ortsmischträger zugeführt ist. An dem Ausgang des Synchrondemodulator Pl wird aus dem erhaltenen Mischprodukt über ein Tiefpaßfilter LPI das gewünschte AM-Modulationssignal selektiert.

Das Erzeugen des Ortsmischträgers erfolgt in der bereits genannten phasenverriegelten Schleife mit einem Phasendetektor PQ, mit dem eine Schleifenkonfiguration verbunden ist, die nacheinander die Sektionen A, B und C der Verstärkeranordnung nach der Erfindung aufweist, einem Schleifenfilter LPQ und einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO, derein phasengleiches und ein Quadraturoszillatorsignal liefert. Dem Phasendetektor PQ wird das Quadraturoszillatorsignal von VCO sowie das HF-AM-Empfangssignal zugeführt. Der Phasendetektor PQ liefert ein Signal, das in dem Idealfall bei einer genauen Phasenquadraturbeziehung zwischen den beiden Signalen Null ist und in der Amplitude proportional zu von dieser Quadraturbeziehung abweichenden Phasenunterschieden zwischen den beiden Signalen'variiert. Dieses Phasendifferenzsignal wird nach Verstärkung in der Verstärkeranordnung A, B und C und nach Sektionen in dem Schleifenfilter LPQ als Phasenregelsignal dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO zugeführt. Bei einer ausreichend großen Schleifenverstärkung erfolgt das Quadraturoszillatorsignal über einen Phasenunterschied von 90° genau dem HF-Empfangsträger, so daß das phasengleiche Oszillatorsignal genau phasengleich oder gegenphasig zu diesem letztgenannten Träger ist und in dem Synchrondemodulator Pl eine genaue Synchrondemodulation stattfindet. Infolge in der Praxis auftretender unerwünschter Gleichstromverschiebungen, die gegenüber dem erwünschten Phasenunterschied-Informationsanteil insbesondere bei geringen Empfangsfeldstärken groß sind, wird das letztgenannte Phasenregelsignal gestört. Dies führt zu einer Phasenasyiichronität zwischen dem HF-Empfangsträgerund dem phasengleichen Ortsoszillatorsignal, das beispielsweise mit der Empfangsfeldstärke, der Temperatur oder anderen Ursachen der genannten Gleichstromverschiebungen variiert, und damit zu einer Störung der Demodulation des HF-Empfangssignals. Die Verstärkeranordnung A, B und C an dem Ausgang des Phasendetektors PD verringert die unerwünschten Gleichstromverschiebungen gegenüber dem Phasenunterschied-Informationsanteil des Phasenregelsignals auf die obenstehend beschriebene Art und Weise, so daß eine genaue Phasensynchronisierung erhalten wird. In der Praxis stellt es sich heraus, daß die Verwendung von drei Sektionen in der Verstärkeranordnung zu einer ausreichend genauen Gleichstromverringerung des Phasenregelsignals führt, damit Signale innerhalb eines großen Feldstärkenschwankungsgebietes bzw. Eingangsdynamikbereiches, das mit dem von herkömmlichen Superempfängern vergleichbar ist, störungsfrei demoduliert werden können.

Claims (6)

1. Verstärkeranordnung zur Verstärkung eines in der Amplitude variierenden Eingangsignals und zur Verringerung einer unerwünschten Gleichstromverschiebung (DC-Offset) desselben mit einer Schwellenschaltung und einer damit gekoppelten Verstärkerstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenschaltung eine bistabile Triggerschaltung aufweist, die aus einem Aktivierungszustand in einen Ruhezustand übergeht, wenn die Eingangssignalamplitude einen ersten Schwellenpegel unterschreitet und aus dem Ruhezustand in den Aktivierungszustand übergeht, wenn die Eingangssigrialamplitude einen zweiten Schwellenpegel überschreitet, wobei die beiden Schwellenpegel eine Hysterese begrenzen, die größer ist als die maximale erwünschte Amplitudenschwankung des Eingangssignals, wobei die bistabile Triggerschaltung mit einer in die Signalstrecke der Verstärkeranordnung aufgenommenen Gleichstromausgleichsschaltung gekoppelt ist und derselben in dem Aktivierungszustand ein Triggersignal zum Verringern des Gleichstrompegels des über die Signalstrecke der Gleichstromausgleichsschaltung zugeführten Signals mit einer festen Schrittgröße liefert.

' 2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Verstärkerstufe zugleich der Eingang der Schwellenschaltung ist und die Gleichstromausgleichsanordnung mit dem Ausgang der Verstärkerstufe gekoppelt ist.

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verstärkerstufe, Schwellenschaltung und Gleichstromausgleichsanordnung eine einzige Sektion einer Kaskadenschaltung von η einander in der Schaltungskonfiguration entsprechenden Sektionen bildet, wobei die Verringerungsschrittgröße jeder der in der Signalrichtung ersten (n — 1) Sektionen größer ist als die Hysterese der betreffenden nachfolgenden Sektion.

4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingang der Verstärkeranordnung zugeführten Schwellenpegel der Sektionen im wesentlichen regelmäßig über den Eingangsbereich der Verstärkeranordnung verteilt sind, und daß die dem Ausgang der Verstärkeranordnung zugeführte Verringerungsschrittgröße und Hysterese der Sektionen einander im wesentlichen entsprechen.

5. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verstärkerstufe, die Schwellenschaltung und die Gleichstromausgleichsanordnung eine einzige Sektion einer Parallelschaltung wenigstens zweier Sektionen bildet, wobei die Hysteresegebiete der Sektionen in einer nicht überlappenden Lage über den Eingangssignalbereich der Verstärkeranordnung verteilt sind.

6. Direkt mischender AM-Synchronempfänger mit einem HF-Eingarig, der einerseits mit einem Synchron-AM-Detektor und andererseits mit einer phasenverriegelten Schleife zur Erzeugung eines mit dem Träger des HF-Empfangssignals phasengekoppelten Ortsträgers gekoppelt ist, wobei diese phasenverriegelte Schleife in einer Schleifenkonfiguration hintereinander geschaltet einen Phasendetektor, ein Schleifenfilter und einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkeranordnung nach einem dervorstehenden Ansprüchezwischen dem Phasendetektor und dem Schleifenfilter zur Unterdrückung einer parasitären Gleichstromverschiebung in dem Phasenregelsignal der Schleife liegt.