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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines Rundfunkempfängers
eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zum Testen eines Rundfunkempfängers
eines Fahrzeugs.
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Bei
der Entwicklung von Rundfunkempfängern muss die Funktionsfähigkeit
der Empfänger in allen Fahrzeugtypen, in denen sie eingesetzt
werden, überprüft werden. Dies erfolgt mit Hilfe
von Versuchsfahrten, bei denen der Empfang überprüft
wird, während die durch den Fahrbetrieb bedingten möglichen
Störquellen aktiv sind. Aufgrund des hohen Personalaufwands
und der hohen Kosten gibt es Überlegungen, die Versuche
zumindest teilweise in ein Labor zu verlagern.
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Rundfunksignale
werden üblicherweise über Frequenzen der Langwelle
(LW) zwischen 150 kHz und 258 kHz, der Mittelwelle (MW) zwischen
526,5 kHz und 1606,5 kHz, der Kurzwelle (KW) in Bändern zwischen
2,3 MHz und 26 MHz und in Bändern der Ultrakurzwelle (UKW)
gesendet. Der Ultrakurzwellenbereich von 30 MHz bis 300 MHz wird
auch als VHF(Very high Frequency)-Bereich bezeichnet. Klassische
Rundfunksignale beruhen auf analoger Übertragungstechnik,
bei dem ein Analogsignal beispielsweise durch Amplitudenmodulation
oder Frequenzmodulation auf Trägerfrequenzen moduliert
und damit übertragen wird. Mittlerweile gibt es auch digitalen
Rundfunk, bei dem digitale Übertragungstechnik eingesetzt
wird. Ein dafür eingesetz ter Standard ist beispielsweise
der DRM (Digital Radio Mondiale).
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Die
Druckschrift
DE
10 2006 032 270 A1 beschreibt ein Verfahren zum Testen
einer mobilen Funkempfangseinrichtung, bei dem eine Feldstärke-Orts-Kurve
eines Funksignals in einer realen Testumgebung erfasst wird. Aus
dieser Feldstärke-Orts-Kurve wird eine Feldstärke-Zeit-Kurve
erzeugt, mit der die Rundfunkempfangseinrichtung beaufschlagt wird.
Es ist auch beschrieben, dass das Radio auch getestet wird, während
es mit Signalen verschiedener Frequenzen beaufschlagt wird. Allerdings
hat sich herausgestellt, dass bei solchen Versuchen im Labor das
Verhalten des Rundfunkempfangs nicht kritisch genug getestet wird.
Somit sind die Fahrzeughersteller und Rundfunkgerätehersteller weiterhin
auf Versuchsfahrten angewiesen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Testen eines Rundfunkempfängers
bereitzustellen, mit dem die Anzahl der Versuchsfahrten reduziert
werden kann.
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Es
ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Testvorrichtung für
einen Rundfunkempfänger eines Fahrzeugs bereitzustellen,
mit der die Anzahl der Versuchsfahrten reduziert werden kann.
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Diese
Aufgaben werden mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zum Testen eines Rundfunkempfängers in einem
Fahrzeug bereitgestellt, bei dem in einem ersten Schritt eine Versuchsfahrt
durchgeführt wird, bei der das an einem Anschluss der Fahrzeugantenne
empfangene Signal in ein digitales Signal umgewandelt wird und im
Umfang eines gesamten Frequenzbandes abgespeichert wird. Das empfangene
Signal ist eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom. Als Frequenzband
wird ein zusammenhängendes Frequenzspektrum bezeichnet,
das für eine Vielzahl von Rundfunksendern vorgesehen ist.
Ein Beispiel für ein solches Frequenzband ist das im Ultrakurzwellenbereich
zwischen 87 und 108 MHz. Es werden somit nicht nur die Signale eines
Senders, sondern die Signale einer Vielzahl von Sendern aufgenommen.
In einem weiteren Schritt wird das gespeicherte Signal in ein analoges
Signal umgewandelt, das nach der Versuchsfahrt an den Rundfunkempfänger
des Fahrzeugs ausgegeben wird.
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Mit
dem Verfahren ist es möglich, das Frequenzband anstatt
der ausgewählten Frequenz nur eines Senders abzuspeichern.
Es hat sich herausgestellt, dass die Empfangsbedingungen so komplex sind,
dass das Abspeichern einer einzelnen Frequenz nicht ausreicht. Ein
Radio muss hochdynamisch auf die jeweils verschiedenen herrschenden Empfangsbedingungen
reagieren. Diese Bedingungen sind durch die örtliche Anordnung
der Sender, durch die mitgesandten RDS (Radio Data System) Daten,
durch den Empfang über mehrere Pfade, durch Gleichkanalstörungen
und Nachbarkanalstörungen bedingt. Werden solche bei dem
Simulieren auf dem Prüfstand nicht hinreichend abgebildet,
wird das Radio nicht kritisch genug getestet.
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In
einer weiteren Ausführungsform wird das Signal im Bereich
eines Frequenzbandes für den digitalen Rundfunk gespeichert.
An der Antenne wird auch beim digitalen Rundfunk zunächst
ein analoges Signal empfangen, das gewandelt und im Umfang des gesamten
Frequenzband gespeichert wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird das empfangene analoge Signal vor
dem Analog-Digital-Wandeln abwärts gemischt. Durch das
Abwärtsmischen wird das Frequenzband in einem niederfrequenterem
Basisband abgebildet. Die Abtastung des niederfrequenten Bandes
kann aufgrund des Abtasttheorems ebenfalls mit niedrigeren Frequenzen
erfolgen, wodurch sich die Abtastung vereinfacht und die Menge an
abzuspeichernden Daten reduziert wird. Falls das analoge Signal
mit Hilfe eines Tiefpasses gefiltert wird, werden hochfrequente
Signalanteile, die zum Rundfunkempfang nicht beitragen, vorzeitig entfernt,
wodurch sich ebenfalls die digitale Signalverarbeitung vereinfacht.
Alternativ kann das analoge Signal auch mit Hilfe eines Bandpasses
gefiltert werden, wobei auch Signalanteile mit Frequenzen unterhalb
des interessierenden Frequenzbandes herausgefiltert werden können.
Dies vereinfacht ebenfalls die digitale Weiterverarbeitung und verringert den
benötigten Speicherplatz.
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In
einer Ausführungsform des Verfahrens wird das von der Fahrzeugantenne
empfangene Signal in demjenigen Ultrakurzwellen-Frequenzband gespeichert,
das für die analoge Hörfunkübertragung vorgesehen
ist. Falls die Auflösung A des Analog-Digital-Wandlers
zwischen 8 und 24 bit liegt, wird das Signal mit einer hinreichend
guten Genauigkeit abgespeichert, ohne dass der Speicherbedarf zu
groß wird. Falls das digitale Signal in einem flüchtigen Speicher
zwischengespeichert wird, können auch langsamere Festwertspeicher
mit längeren Zugriffszeiten verwendet werden, was den Aufwand
für die Testvorrichtung verringert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird das digitale Signal
auf einer Festplatte gespeichert. Dadurch können die Daten
auf einfache Weise wieder ausgelesen werden, um den Rundfunkempfänger
auf einem Prüfstand zu testen.
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Durch
Aufzeichnung der Bewegung des Fahrzeugs während der Versuchsfahrt
können auch Störungen, die durch die Bewegung
bewirkt werden, später auf dem Prüfstand nachgebildet
werden.
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Zudem
können während der Versuchsfahrt Satelliten-Navigationssignale,
beispielsweise GPS(Global Positioning System)-Signale, aufgezeichnet
werden, anhand derer die Bewegung des Fahrzeugs nachvollzogen werden
kann. Zudem kann damit das Navigationssystem gespeist werden, um dessen
Funktionsfähigkeit zu testen.
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In
einer weiteren Ausführungsform werden während
der Versuchsfahrt die zwischen Steuergeräten des Fahrzeugs über
einen Datenbus ausgetauschten Daten aufgezeichnet und zusammen mit dem
von der Fahrzeugantenne empfangenen Signal gespeichert.
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Auch
die über den Datenbus ausgetauschten Daten können
den Radioempfang beeinflussen. Durch die Aufzeichnung wird es zusätzlich
möglich, den Datenbus während des Testens eines
Empfängers auf dem Prüfstand entsprechend seines
Verhaltens während der Versuchsfahrt zu aktivieren.
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Es
wird auch eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Rundfunksignals bereitgestellt,
die einen Analog-Digital-Wandler aufweist, der mit seinem analogen
Eingang mit dem Anschluss einer Fahrzeugantenne gekoppelt ist. Ein
Speicher dient zum Abspeichern der digitalen Werte, wobei das Signal
innerhalb eines gesamten Frequenzbandes gespeichert wird. Diese
Vorrichtung ermöglicht die Aufzeichnung eines vollständigen
Frequenzbandes und somit die spätere Rekonstruktion am
Prüfstand.
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Vorzugsweise
enthält die Vorrichtung auch einen Abwärtsmischer
zwischen der Antenne und dem Analog-Digital-Wandler, wodurch dieser
mit einer niedrigeren Abtastfrequenz betrieben werden kann, um dessen
Funktionsfähigkeit zu testen.
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Zudem
wird vorzugsweise noch ein Bandpassfilter zwischen der Antenne und
dem Analog-Digital-Wandler vorgesehen. Mit diesem können
die Signalanteile von Frequenzen außerhalb des Frequenzbandes
reduziert werden, wodurch sich die digitale Signalverarbeitung vereinfacht.
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Zusammenfassend
lässt sich sagen, dass das Empfangssignal am Antenneneingang
eines Radios aufgezeichnet wird. Dies kann durch hochfrequentes
Abtasten der Spannung am Antenneneingang geschehen, wodurch das
Signal im Zeitbereich und damit auf allen Frequenzen gleichzeitig
erfasst wird. Um dies zu erreichen, wird das Band in einer Ausführungsform
zunächst in ein Basisband hinunter gemischt. Dieses Signal
wird abgetastet. Bei einem Basisband von 0 bis 21 MHz wird dieses
Signal mit mindestens 42 MHz und geeigneter Auflösung abgetastet.
Geeignete Analog-Digital-Wandler sind am Markt erhältlich.
Das digitale Signal wird auf schnellen Speichermedien abgespeichert.
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Gleichzeitig
werden in einer Ausführungsform zeitsynchron der Fahrzeugdatenbus
und andere für das Radio relevante Signale mit geeigneten
Abtastraten und Auflösungen abgetastet und ebenfalls abgespeichert.
Um die gleichzeitige Beurteilung von Navigationssystemen zu ermöglichen,
werden auch dafür relevante Signale zeitsynchron aufgezeichnet. Diese
Signale sind GPS Daten und Daten, die die Bewegung des Fahrzeugs
beschreiben. Dazu ist ein Erfassen der Bewegung nötig.
Wenn alle auf gezeichneten Signale vorliegen, kann aus den gespeicherten Daten
die reale Situation am Prüfstand rekonstruiert werden.
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Es
ist möglich, die Radioversuchsfahrten im In- und Ausland
deutlich zu minimieren, bzw. ganz entfallen zu lassen. Lieferanten
können die Empfangsdaten während der Entwicklung
erhalten und ebenfalls die Versuche schon im Labor durchführen. Zudem
würden die Kosten zum Testen des Radioempfangs reduziert.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher
erläutert. Dabei zeigen
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1 eine
Vorrichtung zum Aufnehmen von Rundfunksignalen gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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2 eine
Vorrichtung zum Beaufschlagen eines Autoradios mit einem abgespeicherten
Rundfunkempfangssignal,
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3 eine
Vorrichtung zum Aufnehmen eines empfangenen Rundfunksignals gemäß einer zweiten
Ausführungsform.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Speichern eines empfangenen Rundfunksignals.
Dabei weist die Vorrichtung eine Antenne 1 und eine Aufnahmeeinheit 2 auf.
An dem Anschluss der Antenne 1, dem sogenannten Fußpunkt,
ist ein erstes Ende eines Antennenkabels 10 angeschlossen,
dessen zweites Ende Teil der Steckverbindung 11 ist. Während
dieser Versuchsfahrt ist das Antennenkabel nicht an den Rundfunkempfänger
im Fahrzeug, sondern an die Aufnahmeeinheit 2 angeschlossen.
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Die
Aufnahmeeinheit 2 weist einen Kondensator 13,
einen analogen Mischer 14, einen ersten Oszillator 15,
einen zweiten Oszillator 16, einen Analog-Digital-Wandler
(AD-Wandler) 17, eine Festplatte 18, einen Speichercontroller 19,
einen Mikroprozessor 20 und einen Arbeitsspeicher 21 auf.
Es ist eine erste Platte des Kondensators 13 mit der Steckverbindung 11 verbunden,
während seine zweite Platte mit einem ersten Eingang des
Mischers verbunden ist. Der zweite Eingang dieses Mischers 14 ist
mit dem Ausgang des Oszillators 15 verbunden. Der Oszillator 15 gibt
ein Taktsignal mit einer Frequenz fLO aus.
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Das
Ausgangssignal des Mischers 14 wird an den Eingang des
Analog-Digital-Wandlers 17 ausgegeben, der als Taktsignal
das von dem zweiten Oszillator 16 ausgegebene Signal mit
der Frequenz ft empfängt. Der digitale Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 17 ist
mit einem ersten Eingang des Speichercontrollers 19 verbunden.
Der Speichercontroller 19 weist eine erste Schnittstelle
zum Arbeitsspeicher 21 und eine zweite Schnittstelle zur
Festplatte 18 auf. Der Mikroprozessor 20 steuert
den Analog-Digital-Wandler 17 und den Speichercontroller 19.
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Die
Antenne 1, die als Teil des Fahrzeugs beispielsweise in
der Heckscheibe integriert ist oder auf dem Dach des Fahrzeugs montiert
ist, empfängt elektrisch-magnetische Wellen, so dass sich
am Anschluss der Antenne 1 eine elektrische Wechselspannung
bildet. Die elektrische Wechselspannung enthält zunächst
Frequenzanteile aller Frequenzen. Die elektrische Spannung wird über
das Antennenkabel 10 und die Steckverbindung 11 über
den Kondensator 13 zu dem Eingang des Filters 9 übertragen. Dieser
filtert das Signal so, dass beispielsweise nur die für
den Radioempfang vorgesehenen UKW-Frequenzen durchgelassen werden.
Die Filter 9 kann zum Bei spiel als Tiefpass vorgesehen
werden. In der in der Figur gezeigten Ausführung handelt
es sich um einen Bandpass, der, wenn er für Europa eingestellt ist,
nur das Frequenzband zwischen 87 und 108 MHz durchlässt.
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Die
Frequenzbänder unterscheiden sich teilweise von Land zu
Land, beispielsweise wird der UKW-Hörfunk in Japan auf
den Frequenzen zwischen 76 und 90 MHz ausgesendet. In Russland wird dafür
auch das Frequenzband von 66 bis 74 MHz für analogen Hörfunk
genutzt.
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Das
bandgefilterte Signal wird in dem Mischer 14 abwärts
gemischt. Dazu wird die Frequenz fLO so eingestellt, dass das Band
in ein Basisband von beispielsweise 0 bis 21 MHz herunter gemischt
wird. Der Analog-Digital-Wandler 17 hat eine Auflösung
von 16 bit und wird mit einer Frequenz ft abgetastet, die größer
42 MHz ist. Solche Analog-Digital-Wandler sind am Markt erhältlich.
Die Frequenz muss mindestens 42 MHz betragen, um den Anforderungen
des Abtasttheorems zu genügen.
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Bei
einer Abtastrate von 50 MHz und einer Auflösung von 16
bit werden am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 17 Daten
d mit einer Datenrate von 800 Mbit pro Sekunde ausgegeben. Diese
werden von dem Speichercontroller 19 in dem Arbeitsspeicher 21 zwischengespeichert.
Mit Arbeitsspeichern des Typs DDR3-SDRAM sind bereits Datenraten
von 6,4 Gigabit pro Sekunde pro Speichermodul möglich.
In einem zweiten Schritt werden die im Arbeitsspeicher 21 zwischengespeicherten
Daten auf die Festplatte 18 gespeichert. Soll beispielsweise eine
Stunde Radioempfang aufgenommen werden, bedarf es etwa 2900 Gigabit
Speicherbedarf, was 360 Gigabyte entspricht. Diese Kapazität
können heutige Festplatten bereitstellen. Falls mehr Daten abgespeichert
werden sollen, können mehrere Festplatten parallel verwendet
werden.
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Es
ist möglich, die gezeigte Schaltung des Aufnahmegeräts 2 aus
mehreren Bauelementen auf einer Leiterplatte aufzubauen. Es ist
aber auch möglich, ein Speicher-Oszilloskop zu verwenden,
in dem der Analog-Digital-Wandler 17, der zweite Oszillator 16,
der Speichercontroller 19, der Arbeitsspeicher 21,
die Festplatte 18 und der Mikroprozessor 20 implementiert
sind.
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Mit
dem Aufnahmegerät 2 wird nicht nur eine einzelne
Frequenz, sondern das komplette Frequenzband als zeitabhängige
Wechselspannung aufgezeichnet. Damit kann beispielsweise der Sendersuchlauf
unter realen Bedingungen getestet werden. Auch ist es möglich,
Funktionen wie die automatische Sendeeinstellung besser zu testen.
Da sich bestimmte Störungen, die sich durch die Bewegung
des Fahrzeugs ergeben, nur auf bestimmte Frequenzen auswirken, ist
es sinnvoll, Signale sämtlicher Frequenzen des Frequenzbandes
aufzuzeichnen, damit die Auswirkungen der Störungen auch
erkannt werden.
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2 zeigt
die Vorrichtung zum Testen des Rundfunkempfängers in dem
zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Vorrichtung enthält das Abspielgerät 4 sowie
den Rundfunkempfänger 5. Das Abspielgerät 4 enthält
eine Festplatte 18, einen Aufwärtsmischer 23,
einen Oszillator 24 und einen Digital-Analog-Wandler 25.
Das Abspielgerät 4 kann in dem gleichen Gerät
wie das Aufnahmegerät 2 implementiert sein. Es
ist aber auch möglich, dass die Geräte 2 und 4 in
unterschiedlichen Gehäusen vorgesehen sind und die Daten
von der Festplatte 18 des Aufnahmegeräts 2 auf
die Festplatte 18 des Abspielgeräts 4 übertragen
werden. In der Festplatte 18 sind die bei der Versuchsfahrt
gespeicherten Daten aufgezeichnet. Die Daten werden von der Festplatte 18 in
der zeitlichen Reihenfolge, in der sie aufgenommen wurden, auf einen
ersten Eingang des Mischers 23 gegeben.
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An
einem zweiten Eingang des Mischers 23 wird das von dem
Oszillator 24 ausgegebene Taktsignal, das die Frequenz
fHO hat, eingespeist. Das Ausgangssignal
des Mischers 23 wird bandpassgefiltert, so dass wieder
nur das Signal im Frequenzband für den analogen Hörfunk
an den Digital-Analog-Wandler 25 ausgegeben wird. Auf die
gleiche Weise wird bei digitalem Rundfunk das Signal im Frequenzband für
den digitalen Hörfunk an den Digital-Analog-Wandler 25 ausgegeben.
Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 25 wird über
ein Antennenkabel 7 an diejenige Anschlussbuchse des Radioempfängers 5 geführt,
in dem normalerweise das mit der Antenne 1 verbundene Antennenkabel 10 angeschlossen
wird.
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Der
beispielsweise in der Mittelkonsole des Fahrzeugs befindliche Rundfunkempfänger,
auch Radio genannt, 5 empfängt somit das von dem
Wiedergabegerät 4 ausgegebene analoge Signal a1
so, wie er das Signal von der Antenne 1 empfangen würde.
Dieses Signal wird in dem Empfangs- und Verstärkereinheit 26 in
ein Signal umgewandelt, das über den Lautsprecher 27 ausgegeben
wird. Somit kann nun unter Laborbedingungen die Funktion des Rundfunkempfängers 5 überprüft
werden. Dabei wird an dem Radio 5 ein Sender eingestellt
und überprüft, wie die am Lautsprecher 27 ausgegebene
Klangqualität ist.
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Es
ist auch möglich, dass ein Frequenzband sowohl von analogem
als auch digitalem Rundfunk genutzt wird. Es versteht sich, dass
mit dem vorgestelltem Verfahren auch ein solches Frequenzband empfangen,
gespeichert und wiedergegeben werden kann.
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3 zeigt
die Vorrichtung zum Aufnehmen des Rundfunksignals gemäß einer
zweiten Ausführungsform. Elemente mit gleichen Funktionen
wie in den vorherigen Figuren tragen die gleichen Bezugszeichen
und werden nicht erneut erläutert.
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Während
der Versuchsfahrt werden gleichzeitig mit der Aufnahme des Rundfunksignals
Daten des Fahrzeugs aufgenommen. Der Bus 32 dient als Datenbus
zwischen Steuergeräten des Fahrzeugs, beispielsweise des
Motorsteuergeräts (ECU), dem Getriebesteuergerät
und weiterer Steuergeräte des Fahrzeugs. Die Daten, die über
diesen Datenbus 32 während der Versuchsfahrt übertragen
werden, werden in der Festplatte 18 ebenfalls abgespeichert.
Zudem werden die Daten aus dem Navigationssystem 29, beispielsweise
die Satelliten-Navigationsdaten ebenfalls zeitsynchron mit der Aufnahme
des Rundfunksignals gespeichert. Die Kamera 28 ist in dem Versuchsfahrzeug
im Fahrerraum angebracht und zeichnet die Anzeigen im Armaturenbrett
sowie das, was ein Fahrer durch die Windschutzscheibe sieht, auf.
Damit kann nachvollzogen werden, ob sich das Fahrzeug dreht und
welche Anzeigen aktiv sind.
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Das
Radio eines Fahrzeugs reagiert empfindlich auf Verkehr auf dem Datenbus,
Bewegungen des Fahrzeugs und andere Schaltvorgänge. Aus
diesem Grund werden auch diese Daten aufgezeichnet, damit die entsprechenden
Schaltvorgänge im Prüfstand im Labor nachvollzogen
werden.
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- 1
- Antenne
- 2
- Aufnahmegerät
- 4
- Abspielgerät
- 5
- Rundfunkempfänger
- 7
- Antennenkabel
- 8
- Filter
- 9
- Filter
- 10
- Antennenkabel
- 11
- Steckverbindung
- 12
- Germaniumdiode
- 13
- Kondensator
- 14
- Mischer
- 15
- erster
Oszillator
- 16
- zweiter
Oszillator
- 17
- Analog-Digital-Wandler
- 18
- Festplatte
- 19
- Speichercontroller
- 20
- Mikroprozessor
- 21
- Arbeitsspeicher
- 23
- Mischer
- 24
- Oszillator
- 25
- Digital-Analog-Wandler
- 26
- Empfangs-
und Verstärkereinheit
- 27
- Lautsprecher
- 28
- Videokamera
- 29
- Navigationssystem
- 30
- Masse
- 32
- Datenbus
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006032270
A1 [0004]