DE102004005503B4

DE102004005503B4 - Verfahren zur Frequenzumsetzung und Empfänger

Info

Publication number: DE102004005503B4
Application number: DE102004005503A
Authority: DE
Inventors: Reimund Chandler Rebel
Original assignee: Atmel Automotive GmbH
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: CN1722610A; US20050170807A1; DE102004005503A1; CN100517954C; US7315732B2

Abstract

Verfahren zur Frequenzumsetzung, bei dem ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz durch Mischen (14) mit einem geteilten Oszillatorsignal (40) auf eine zweite Frequenz umgesetzt wird und wobei die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals (40) mit der Frequenz eines ungeteilten Oszillatorsignals (16) in einem gebrochen rationalen Verhältnis steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorsignal (16) so geteilt wird, dass ein zeitlicher Mittelwert (24) einer Pulsfolge des geteilten Oszillatorsignals (40) der Hälfte des Abstandes von Extremwerten (26, 28) der Pulsfolge des geteilten Oszillatorsignals (40) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzumsetzung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung einen Empfänger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 6.
Ein solches Verfahren und ein solcher Empfänger ist jeweils aus der DE 197 23 175 A1 und der DE 695 23 018 T2 bekannt.
Ein Umsetzen einer ersten Frequenz auf eine zweite Frequenz ist zum Beispiel bei Empfangsanlagen für Radiofrequenzen üblich. Dazu wird sowohl das Signal der ersten Frequenz als auch das Ausgangssignal der Phasenregelschleife einem Mischer zugeführt, der als Ergebnis das Signal der zweiten Frequenz (Zwischenfrequenz) ausgibt.
Bei speziellen Anwendungen ist es wünschenswert, einen Teilerfaktor von 1,5 einstellen zu können. Eine Division durch 1,5 entspricht einer Multiplikation mit einem Faktor 2/3, was bedeutet, dass aus jeweils drei Eingangstakten zwei Ausgangstakte erzeugt werden.
Es ist per se bekannt, eine Frequenzumsetzung mit einem gebrochen rationalen Frequenzverhältnis durch eine Teilung nach dem Fractional-N-Prinzip zu erzielen. Dieses Prinzip wird zum Beispiel bei Phasenregelschleifen mit gebrochen rationalem Teilerverhältnis verwendet, um eine Oszillatorfrequenz auf eine Referenzfrequenz umzusetzen. Herkömmliche Fractional-N-Teiler erzeugen ein gebrochen rationales Frequenzverhältnis, indem sie aus einer periodischen Pulsfolge periodisch Pulse entfernen. Die herkömmlichen Fractional-N-Frequenzteiler unterdrücken damit letztlich Ausgangsimpulse, um das gebrochen rationale Frequenzverhältnis auszudrücken. Dadurch wird eine Asymmetrie im zeitlichen Verlauf des Ausgangsignals der Phasenregelschleife erzeugt, die mit einem Gleichanteil (DC-Anteil) im Ausgangssignal einhergeht. Mit anderen Worten: Der zeitliche Mittelwert des Ausgangssignals entspricht dann nicht dem halben Abstand seiner Extremwerte. Ein Signal, das einen Gleichanteil aufweist, ist aber nicht zur Ansteuerung eines Mischers geeignet. Der Gleichanteil muss daher beim Stand der Technik durch eine Filterung entfernt werden, was die Bereitstellung eines Signal für den Mischer aufwendig macht.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens zur Bereitstellung eines geteilten Signals, das mit dem ungeteilten Signal in einem gebrochen rationalen Frequenzverhältnis steht und das ohne aufwendige Nachbearbeitung für einen Mischer geeignet ist.
Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Empfängers, der ein solches Signal bereitstellt und verwendet.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ferner wird diese Aufgabe bei einem Empfänger der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
Durch diese Merkmale wird die Aufgabe der Erfindung vollkommen gelöst. Insbesondere wird ein geteiltes Signal eines Oszillators mit den verlangten Eigenschaften erzeugt, ohne dass eine Nachbearbeitung zur Entfernung eines Gleichanteils erforderlich ist.
Es ist bevorzugt, dass die Frequenz des Oszillatorsignals periodisch nach einem Zeitraster durch verschiedene natürliche Zahlen n, m geteilt wird.
Durch diese Ausgestaltung brauchen keine Pulse aus einer regelmäßigen Pulsfolge entfernt werden. Die im Verhältnis zur Frequenz des ungeteilten Signal gebrochen rationale Frequenz des geteilten Signals ergibt sich vielmehr durch abwechselndes Teilen durch verschiedene natürliche Zahlen, was Pulse unterschiedlicher Länge im geteilten Signal erzeugt.
Ferner ist bevorzugt, dass die natürliche Zahl m dem Zweifachen der natürlichen Zahl n entspricht und dass als Zeitraster ein festes Zeitraster mit einem Tastverhältnis von 50% verwendet wird. Bevorzugt ist auch, dass n gleich 1 ist.
Die Kombination dieses Tastverhältnisses liefert bei allen n, m-Paaren mit m = 2n ein Ausgangssignal der Phasenregelschleife mit den gewünschten Eigenschaften. Bei n = 1 und m = 2 ergeben sich besonders kurze Periodendauern des Ausgangssignals der Phasenregelschleife, was das Einschwingen nach einem Umschalten des Teilerfaktors beschleunigt.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch ein FM-Radiosignal als erstes Signal und ein Zwischenfrequenzsignal als zweites Signal aus.
Durch diese Merkmale wird ein bevorzugtes Anwendungsgebiet charakterisiert. In diesem Umfeld eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, mit einem Teilerfaktor von 1,5 und möglichen Umschaltungen auf andere Teilerfaktoren (zum Beispiel 2 und/oder 3) eine Vielzahl regional und anwendungsspezifisch unterschiedlicher Empfangsfrequenzbereiche mit einem universellen Empfangsgerät abzudecken, das einen vereinfachten Aufbau aufweist.
Mit Blick auf Ausgestaltungen des Empfängers ist bevorzugt, dass der Oszillator eine Frequenz zwischen 170 MHz und 236 MHz liefert.
Diese Frequenz entspricht etwa der doppelten Oszillatorfrequenz bei üblicherweise verwendeten Autoradios. Durch die Verwendung einer solchen vergleichsweise hohen Frequenz wird eine Vielzahl von Teilungsmöglichkeiten eröffnet, die eine einfache Anpassung an regional und/oder anwendungsspezifisch verschiedene Erfordernisse erlaubt. Bei Autoradios werden in der Regel mehrere Empfänger gleichzeitig betrieben. Ein Empfänger dient zum Beispiel als Hör-Empfänger, während ein anderer Empfänger kontinuierlich die Empfangsqualität des gehörten Senders auf alternativen Frequenzen prüft, um eine rechtzeitige Umschaltung zu erleichtern. Das FM-Band ist etwa 20 MHz breit und als Zwischenfrequenz wird in der Regel eine Frequenz von 10,7 MHz gewählt, weil für diese Frequenz preiswerte Keramikfilter auf dem Markt verfügbar sind. Häufig werden Oszillatoren verwendet, die mit einer Frequenz schwingen, die etwa um eine Zwischenfrequenz höher liegt als die zu empfangende erste Frequenz oder Empfangsfrequenz. Wenn die Empfangsfrequenz am unteren Ende der FM-Bandbreite liegt, schwingt der Oszillator des zugeordneten Empfängers innerhalb des Empfangsbandes. Wegen einer endlichen Entkopplung der Empfänger wird daher ein weiterer Empfänger gestört, wenn er zufällig auf dieser Frequenz betrieben wird.
Ferner ist bevorzugt, dass die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals größer ist als eine Frequenz des FM-Radiosignals.
Durch eine solche auch als „high side injection” bezeichnete Konstellation wird der Bereich möglicher erster Frequenzen, die mit wenigen Teilerfaktoren auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt werden können, vergrößert.
Bevorzugt ist auch, dass die Oszillatorfrequenz in einem zweiten Betriebszustand dauerhaft durch 2 geteilt wird.
Durch einen solchen Teilerfaktor kann das in Europa und in den USA verwendete FM-Frequenzband zwischen 88 und 108 MHz (1. Frequenz) mit einer um etwa eine Zwischenfrequenz von 10,7 MHz höheren Ausgangsfrequenz (98 MHz bis 118 MHz) einer Phasenregelschleife gemischt werden, um die erste Frequenz auf eine zweite Frequenz oder Zwischenfrequenz von 10,7 MHz umzusetzen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals niedriger als die erste Frequenz ist.
Auch durch eine solche auch als „low side injection” bezeichnete Konstellation wird der Bereich möglicher erster Frequenzen, die mit wenigen Teilerfaktoren auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt werden können, vergrößert.
Ferner ist bevorzugt, dass die Oszillatorfrequenz in einem dritten Betriebszustand dauerhaft durch 3 geteilt wird.
Durch einen solchen Teilerfaktor kann das in Japan verwendete FM-Frequenzband zwischen etwa 78 MHz und 98 MHz (erste Frequenz) mit einer um etwa eine Zwischenfrequenz von 10,7 MHz niedrigeren Ausgangsfrequenz (68 MHz bis 88 MHz) einer Phasenregelschleife gemischt werden, um die erste Frequenz auf eine zweite Frequenz oder Zwischenfrequenz von 10,7 MHz umzusetzen.
Darüber hinaus erlaubt die low side injection in Verbindung mit einem Teilerfaktor von 1,5 und einer Oszillatorfrequenz von bis zu 236 MHz auch ein Umsetzen einer ersten Frequenz von etwa 168 MHz auf eine Zwischenfrequenz von 10,7 MHz und damit einen Empfang in diesem Bereich erster Frequenzen. Dies ist insbesondere für eine Verwendung in den USA von Bedeutung, weil dort Wetterinformationen, insbesondere Sturmwarnungen, auf einem Wetterband mit einer schmalen Bandbreite bei etwa 168 MHz ausgestrahlt werden.
Insgesamt wird mit den genannten Merkmalen sowohl ein Verfahren als auch ein universeller Empfänger bereitgestellt, der mit einer einfachen Umschaltung von Teilerfaktoren einen Empfang sowohl in einem wichtigen Wetterband in den USA, einen Empfang in einem normalen FM-Band in den USA und Europa, und einen Empfang in einem normalen FM-Band in Japan erlaubt. Dabei erlaubt das Verfahren und auch der Empfänger einen Verzicht auf eine Nachbearbeitung zur Entfernung eines Gleichanteils in den geteilten Signalen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 zeitliche Verläufe geteilter und ungeteilter Signale;
3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Empfängers; und
4 eine auf das Ausführungsbeispiel nach der 3 bezogene Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine Abfolge von Schritten 10, 12 und 14, wobei im Schritt 10 ein Oszillatorsignal bereitgestellt wird, das im Schritt 12 geteilt und im Schritt 14 mit einem ersten Signal (Empfangssignal) in einem Mischer überlagert wird.
In einem ersten Schritt 10 wird fortlaufend ein Oszillatorsignal f_O bereitgestellt. Ein solches Oszillatorsignal kann beispielsweise durch eine Phasenregelschleife mit einem spannungsgesteuerten Oszillator bereitgestellt werden. Das Oszillatorsignal kann beispielsweise ein Rechtecksignal mit symmetrischem Tastverhältnis von 50% sein und damit aus einer periodischen Folge 16 von Rechteckimpulsen 18 bestehen, wie sie in der 2a dargestellt sind.
In dem weiteren Schritt 12 erfolgt eine Teilung des Ausgangssignals des Oszillators. Eine Teilung kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass aus der periodischen Folge 16 ein neues Rechtecksignal erzeugt wird, bei dem ein Signalpegelwechsel durch jede n-te Flanke (steigend oder fallend) des Oszillatorsignals ausgelöst wird.
Für n = 2 ergibt sich auf diese Weise eine Halbierung der Oszillatorfrequenz. Für n = 3 ergibt sich eine Drittelung der Oszillatorfrequenz. Das entsprechende Resultat ist, für n = 2, in der 2b als periodische Folge 20 und, für n = 3, in der 2c als periodische Folge 22 dargestellt. Die Werte n = 2 und n = 3 stellen Beispiele ganzzahliger Verhältnisse zwischen der Oszillatorfrequenz und jeder einzelnen der geteilten Frequenzen dar. Im Vergleich zur Periodendauer des Oszillatorsignals sind die aus den Teilungen resultierenden Pulsfolgen für n = 2 mit der doppelten Periodendauer und für n = 3 mit der dreifachen Periodendauer periodisch. Außerdem entspricht ihr zeitlicher Mittelwert 24 dem halben Abstand ihrer Extremwerte 26, 28 die hier durch den niedrigen und den hohen Pegel definiert werden.
Für die Erzeugung gebrochen rationaler Verhältnisse hat man bisher mit einem sogenannten Modulo-Teiler einzelne Pulse aus den periodischen Pulsfolgen entfernt. Dies ist in der 2d am Beispiel eines Verhältnisses von 1,5 dargestellt. Bei einem solchen Muster 30, wie es in der 2d dargestellt ist, liegt der zeitliche Mittelwert 25 nicht mehr bei dem halben Abstand der beiden Signalpegel 26, 28, sondern bei einem Drittel des Abstandes oberhalb des unteren Pegels 26 und damit ein Sechstel von dem Mittelwert 24 der beiden Pegel 26, 28 entfernt. Dieses Sechstel bildet den Gleichanteil, der bei einer nachfolgenden Überlagerung mit einem anderen Signal in einem Mischer störend ist.
Erfindungsgemäß wird das gebrochen rationale Verhältnis bereits durch die Art und Weise der Teilung im Schritt 12 so eingestellt, dass der störende Gleichanteil nicht auftritt. Dies ist in der 2e dargestellt. Dazu wird das Signal zunächst in einem ersten Zeitabschnitt 32 mit einem Faktor n geteilt, wobei n eine natürliche Zahl ist und die Teilung analog zu den Beispielen erfolgt, die oben für Werte von 2 und 3 erläutert worden sind.
Anschließend erfolgt in einem zweiten Zeitabschnitt 34 eine Teilung mit einem Faktor m, der ebenfalls ein Element der natürlichen Zahlen ist. Im Beispiel der 2e ist n = 2 und m = 1. Dabei erfolgt die Teilung mit dem Faktor n jeweils solange, bis das geteilte Signal eine zur Teilung mit dem Faktor 2 zugehörige volle Periode 32 umfasst. Diese Periode 32 bildet dann eine erste Teilperiode 32 des gesamten geteilten Signals. Anschließend wird mit dem Faktor 1 solange geteilt, bis das resultierende geteilte Signal eine zugehörige volle Periode 34 umfasst. Diese Periode 34 bildet eine zweite Teilperiode 34 des gesamten geteilten Signals. Die Summe beider Teilperioden 32, 34 ergibt dann eine volle Periode 36 des gesamten geteilten Signals. Die Ziffer 38 bezeichnet das Zeitraster, in dem von einer Teilung durch die Zahl n auf eine Teilung durch die Zahl m und umgekehrt umgeschaltet wird.
Das auf diese Weise erzeugte geteilte Signal 40 besitzt für jeweils drei Pulse 18 des ungeteilten Oszillatorsignals zwei Pulse 42, 44 und entspricht daher, wie das Signal 30 aus der 2d, einem gebrochen rationalen Teilerverhältnis von 1,5 (Multiplikation mit 2/3). Im Gegensatz zum Signal 30 der 2d besitzt das Signal 40 jedoch ersichtlich als zeitlichen Mittelwert 24 den halben Abstand seiner Signalpegel, die auch hier die Extremwerte 26, 28 des Signals 40 bilden. Das Signal 40 weist daher keinen störenden Gleichanteil auf und kann in einem nachfolgenden Schritt 14 ohne weitere Bearbeitungsschritte wie Filterungen zur Umsetzung eines Empfangssignals mit einer ersten Frequenz auf eine zweite Frequenz (Zwischenfrequenz) genutzt werden.
Diese Folge der Schritte 10, 12 und 14 stellt damit ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Frequenzumsetzung dar, bei dem ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz durch Mischen mit einem geteilten Oszillatorsignal 40 auf eine zweite Frequenz umgesetzt wird und wobei die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals 40 mit der Frequenz des ungeteilten Oszillatorsignals 16 in einem gebrochen rationalen Verhältnis steht und wobei das Oszillatorsignal 16 so geteilt wird, dass der Mittelwert des geteilten Oszillatorsignals 40 der Hälfte des Abstandes von Extremwerten 26, 28 des geteilten Oszillatorsignals 40 entspricht.
Obwohl das Verfahren für Zahlen n = 2 und m = 1 erläutert wurde, versteht es sich, dass das Verfahren nicht auf diese speziellen Werte beschränkt ist, sondern dass es für beliebige natürliche Zahlen anwendbar ist, bei denen eine gesamte Periode jeweils einen verschwindenden Gleichanteil ergibt. Diese Verhältnisse sind zum Beispiel immer dann gegeben, wenn die größere Zahl das Doppelte der kleineren Zahl ist und gleichzeitig jeweils ein Tastverhältnis von 50% eingehalten wird. Dabei versteht man unter dem Tastverhältnis das Verhältnis der Zeiten mit hohem Signalpegel 28 zur Gesamtdauer eines betrachteten Signalabschnitts. Ein Tastverhältnis von 50% ergibt sich automatisch immer dann, wenn die Teilung mit einem bestimmten Faktor immer solange erfolgt, dass sich ganzzahlige Vielfache von Teilperioden 32 des geteilten Signals 40 einstellen und die Teilung mit dem anderen Faktor für die gleiche Anzahl von Teilperioden erfolgt. Im Beispiel der 2d ist die ganze Zahl gleich 1.
Die Erfindung wird bevorzugt zur Umsetzung eines FM-Radiosignals (FM = Frequenzmodulation) auf eine Zwischenfrequenz benutzt in einem FM-Empfänger benutzt. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen FM-Empfängers ist in der 3 dargestellt.
Die Grundaufgabe eines Empfängers besteht darin, einen Ausschnitt aus einem Frequenzspektrum zu selektieren und die darin enthaltene Signalspannung zu demodulieren. Dabei unterscheidet man sogenannte Geradeaus-Empfänger von Überlagerungsempfängern. Beim Geradeaus-Empfänger findet die Demodulation bei der Frequenz des empfangenen Signals statt. Die Empfangsfrequenz wird durch einen oder mehrere Bandpassfilter selektiert. Für eine ausreichende Nachbarkanaltrennung sind mehrere Filterkreise erforderlich, was den Aufwand für einen Empfang verschiedener Frequenzen stark ansteigen lässt.
Der Überlagerungsempfänger vermeidet diesen Nachteil durch eine Umsetzung verschiedener Empfangsfrequenzen auf eine Zwischenfrequenz. Durch einen Mischer können durch eine Variation der geteilten Oszillatorfrequenz verschiedene Frequenzspektren auf eine einheitliche Zwischenfrequenz von zum Beispiel 10,7 MHz umgesetzt werden. Die Demodulation erfolgt auf der Zwischenfrequenzebene.
3 zeigt einen Empfänger 46 mit einer Antenne 48, die ein FM-Signal 50 mit einer ersten Frequenz empfängt. Das empfangene Signal wird gegebenenfalls durch einen Verstärker 52 mit niedrigem Rauschanteil verstärkt und an einen Mischer 54 übergeben. Dem Mischer 54 wird darüber hinaus ein geteiltes Oszillatorsignal 20, 22, 40 oder ein ungeteiltes Oszillatorsignal 16 übergeben, also ein Signal, wie es jeweils in der 2 qualitativ dargestellt ist.
Dazu wird zunächst in einem lokalen Oszillator 56 eine ungeteilte Oszillatorfrequenz erzeugt, die durch einen nachfolgenden programmierbaren Teiler 58 geteilt wird. Der lokale Oszillator 56 weist zum Beispiel einen spannungsgesteuerten Oszillator (voltage controlled oscillator VCO) auf, der ein Signal mit einer Frequenz f_O ausgibt. Diese Oszillatorfrequenz f_O ist von einer Gleichspannung abhängig, mit der der Oszillator gesteuert werden kann. Zur Einstellung einer stabilen Frequenz f_O wird das Ausgangssignal mit der Frequenz f_O zum Beispiel im Rahmen einer nicht explizit dargestellten Phasenregelschleife über einen programmierbaren Frequenzteiler abgegriffen und in einem Phasen/Frequenzdetektor mit einem Referenzsignal verglichen. Das Referenzsignal wird zum Beispiel durch einen Schwingquarz bereitgestellt. Unterschiede in der Phasenlage erzeugen Nachregelimpulse, die nach einer Filterung durch einen Schleifenfilter die Steuerspannung für den Oszillator ändern. Abweichungen der Frequenz des geteilten Ausgangssignals von der Referenzfrequenz erzeugen damit einen Regeleingriff, der das geteilte Ausgangssignal auf die Referenzfrequenz einschwingen lässt. Sind die Signale in Phase, so stimmen auch ihre Frequenzen überein. Die Phasenregelschleife ist dann bei der Frequenz f_O eingerastet. Der lokale Oszillator 56 liefert dann zum Beispiel ein Signal 16 entsprechend der schematischen Darstellung der 2a mit einer Frequenz f_O an den Frequenzteiler 58.
Der nachfolgende Frequenzteiler 58 ist so ausgestaltet, dass er wenigstens ein gebrochen rationales Teilerverhältnis realisiert. Im Beispiel der 3 weist der Frequenzteiler 58 eine Steuerung 60 auf, die über einen Schalter 62 jeweils einen von drei möglichen Teilern 64, 66 oder 68 auswählt. Der Teiler 64 hat den Wert n, der Teiler 66 hat den Wert m und der Teiler 68 hat den Wert k. Analog besitzt der Schalter 62 drei mögliche Schaltstellungen a, b und c, wobei die Schaltstellung a dem Teiler 64, die Schaltstellung b dem Teiler 66 und die Schaltstellung c dem Teiler 68 zugeordnet ist. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass k = 3, m = 2 und n = 1 ist. Es versteht sich aber, dass k, m und n auch andere Werte natürlicher Zahlen annehmen können. Es versteht sich ferner, dass die Teiler 64, 66, 68 und der Schalter 62 nicht nur als schaltungstechnische Strukturen, sondern bevorzugt als Programm-Module eines Steuerungsprogramms realisiert sein können.
Ein über die Antenne 48 empfangenes FM-Signal 50 mit einer ersten Frequenz wird nach Verstärkung durch den Verstärker 52 durch im Mischer 54 erfolgendes Überlagern mit einer durch den Frequenzteiler 58 bereitgestellten Oszillatorfrequenz auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt. Die auf die Zwischenfrequenz umgesetzten Signale werden durch einen nachfolgenden Selektionskanalfilter 70 gefiltert und nach einer Demodulation in einem Demodulator 72 an einem Empfängerausgang 74 zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.
Zur Erzeugung eines geteilten Signals 40 entsprechend der schematischen Darstellung der 2e kann zum Beispiel das in der 4 dargestellte Programm abgearbeitet werden. Dazu wird zunächst in einem Schritt 76 der Schalter 62 in die Stellung b geschaltet und der Teiler 66, der in dieser Ausgestaltung als Zähler realisiert ist, initialisiert. Er liefert dann einen konstanten Pegel 28, bis er zum Beispiel in einem Schritt 78 zwei fallende Flanken 80, 82 des ungeteilten Oszillatorsignals 16 registriert hat. Vergleiche 2a. Dazu wird im Schritt 78 geprüft, ob eine Zahl p von fallenden Flanken größer oder gleich 2 ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Ausgang des Zählers 66 in einem Schritt 84 auf den Pegel 26 umgeschaltet und durch den Schritt 86 werden erneut p = 2 fallende Flanken 88, 90 im Oszillatorsignal 16 abgewartet (vergleiche 2a). Dann schaltet die Steuerung 58 in einem Schritt 92 den Schalter 62 in die Stellung a, die einer Teilung durch n = 1 entspricht. Der Zähler 64 zählt in Schritten 94 bis 98 zweimal bis 1 und schaltet dazwischen in einem Schritt 96 seinen Ausgangspegel um. Durch Wiederholung dieser Schrittfolge 76 bis 98 ergibt sich das in der 2e dargestellte Signal geteilte Oszillatorsignal 40. Statt nur fallende Flanken zu zählen, können auch nur die steigenden Flanken oder auch alle Flanken gezählt werden.
Die Frequenz des lokalen Oszillators 58 wird für einen Universal-FM-Empfänger 46 zum Beispiel auf einen Bereich zwischen 170 MHz und 236 MHz eingestellt. Durch Teilung mit dem Faktor 1,5 ergibt sich dann für die obere Bandgrenze von 236 MHz eine Frequenz des geteilten Signals von ca. 158 MHz. Dieses Signal ist bei einer low side injection Konstellation, bei der die für den Mischer 54 verwendete geteilte Oszillatorfrequenz etwa um den Wert der Zwischenfrequenz (ca. 10,7 MHz) unter einer Empfangsfrequenz (ersten Frequenz) liegt, zur Überlagerung mit einer ersten Frequenz von ca. 168 MHz geeignet. Dies ist eine Frequenz, wie sie im amerikanischen Wetterband verwendet wird. Entsprechend kann der Empfänger in einem ersten Betriebszustand zum Empfang von Signalen aus diesem FM-Frequenzband verwendet werden.
In einem zweiten Betriebszustand schaltet die Steuerung 60 den Schalter 62 dauerhaft in die Stellung b, die einen Teiler 66 mit dem Wert 2 realisiert. Als Folge wird dem Mischer 54 eine Frequenz von 170/2 MHz = ca. 85 Mhz bis 236/2 MHz = ca. 118 MHz übergeben, was bei einer high side injection Konstellation Frequenzen von etwa 75 MHz bis etwa 108 MHz als selektierte erste Frequenzen auf die Zwischenfrequenz umsetzt. Diese Frequenzverhältnisse entsprechen etwa dem in Europa verwendeten FM-Band.
In einem dritten Betriebszustand schaltet die Steuerung 60 den Schalter 62 dauerhaft in die Stellung c, die einen Teiler mit dem Wert 3 realisiert. Als Folge wird dem Mischer 54 eine Frequenz von 170/3 MHz = ca 53 Mhz bis 236/3 MHz = ca. 79 MHz übergeben. Dadurch werden bei einer low side injection Konstellation Frequenzen von etwa 63 MHz bis etwa 80 MHz als selektierte erste Frequenzen auf die Zwischenfrequenz umsetzt. Diese Frequenzverhältnisse entsprechen etwa dem in Japan verwendeten FM-Band.

Claims

Verfahren zur Frequenzumsetzung, bei dem ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz durch Mischen (14) mit einem geteilten Oszillatorsignal (40) auf eine zweite Frequenz umgesetzt wird und wobei die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals (40) mit der Frequenz eines ungeteilten Oszillatorsignals (16) in einem gebrochen rationalen Verhältnis steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorsignal (16) so geteilt wird, dass ein zeitlicher Mittelwert (24) einer Pulsfolge des geteilten Oszillatorsignals (40) der Hälfte des Abstandes von Extremwerten (26, 28) der Pulsfolge des geteilten Oszillatorsignals (40) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Oszillatorsignals (16) periodisch nach einem Zeitraster (38) durch verschiedene natürliche Zahlen n, m geteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die natürliche Zahl m dem Zweifachen der natürlichen Zahl n entspricht und dass als Zeitraster (38) ein festes Zeitraster (38) mit einem Tastverhältnis von 50% verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass n gleich 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein FM-Radiosignal (50) als erstes Signal und ein Zwischenfrequenzsignal als zweites Signal.
Empfänger (46), der wenigstens einen Mischer (54), einen Oszillator (56) und einen umschaltbaren Frequenzteiler (58) zum Teilen einer Frequenz (16) des Oszillators (56) durch verschiedene natürliche Zahlen n, m aufweist, wobei der Mischer (54) ein erstes Signal (50), das eine erste Frequenz besitzt, mit einem geteilten Signal (40) des Oszillators (56) mischt und damit auf eine zweite Frequenz umsetzt, und mit einer Steuerung (60), die den umschaltbaren Frequenzteiler (58) in einem ersten Betriebszustand periodisch nach einem vorgegebenen Zeitraster (38) von einer Teilung durch die Zahl n auf eine Teilung durch die Zahl m umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen natürlichen Zahlen und das Zeitraster (38) so vorbestimmt sind, dass ein zeitlicher Mittelwert (24) des geteilten Oszillatorsignals (40) der Hälfte des Abstandes von Extremwerten (26, 28) des geteilten Oszillatorsignals (40) entspricht.
Empfänger (46) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die natürliche Zahl m dem Zweifachen der natürlichen Zahl n entspricht und das Zeitraster (38) ein festes Zeitraster mit einem Tastverhältnis von 50% ist.
Empfänger (46) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass n gleich 1 ist.
Empfänger (46) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein FM-Radiosignal (50) als erstes Signal und ein Zwischenfrequenzsignal als zweites Signal.
Empfänger (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (56) eine Frequenz zwischen 170 MHz und 236 MHz liefert.
Empfänger (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals kleiner ist als eine Frequenz des FM-Radiosignals (50).
Empfänger (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatorfrequenz in einem zweiten Betriebszustand dauerhaft durch 2 geteilt wird.
Empfänger (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals größer als die erste Frequenz ist.
Empfänger (46) nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatorfrequenz in einem dritten Betriebszustand dauerhaft durch 3 geteilt wird.
Empfänger (46) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals kleiner als die erste Frequenz ist.