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Frequenzstabiler Vielkanal - UKW- Hb erl agerungs empfänger Überlagerungsempfänger
zeichnen sich durch hohe Trennschärfe aus. Mit zunehmender Frequenz steigen jedoch
die Schwierigkeiten, die Frequenz des Überlagerungsoszillators ausreichend konstant
zu halten.
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Im Mittelwellengebiet ist die Frequenzkonstanz noch unwesentlich,
da die dort vorkommenden Frequenzschwankungen kleiner als die Durchlaßbreite des
Zwischenfrequenzverstärkers sind. Im Kurzwellen- und UKW-Gebiet werden die Kanalabstände
bzw. Durchlaßbreiten relativ zur Empfangsfiequenz-bereits so klein, daß bei einer
Abweichung der Uberlagerungsoszillatorfrequenz die gebildete Zwischenfrequenz über
den Durchlaßbereich des Zwischenfrequenzverstärkers hinausfallen kann.
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Es ist schon lange-bekannt, Oszillatorfrequenzen durch Verwendung
von Quarzen festzuhalten. Der Empfänger kann dann aber nicht mehr für einen bestimmten
Bereich durchstimmbar gestaltet werden. Da es kostspielig ist, für jeden Empfangskanal
einen eigenen Quarz zu verwenden, sind verschiedene quarzsparende Schaltungen entwickelt
worden. So sind z. B. Empfänger mit zwei Zwischenfrequenzen bekannt, deren erster
Überlagerungsoszillator quarzstabilisiert nur auf einer Frequenz schwingt und deren
zweiter Überlagerungsoszillator mit einem üblichen LC-Kreis für die gewünschten
Kanäle abstimmbar ist. Bei entsprechend niedriger zweiter Überlagerungsfrequenz
werden die Frequenzfehler ausreichend klein. Diese Methode ist im KW-Bereich zweckmäßig,
genügt aber nicht mehr den an kommerzielle UKW-Empfänger gestellten hohen Ansprüchen.
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Es werden auch Schaltungen verwendet, in denen die Hilfsschwingungen
als Kombinationsfrequenzen durch Mischung zweier quarzgesteuerter Frequenzen gebildet
werden. So können z. B. mit zwei Oszillatoren für je n Frequenzen, wozu 2n
Quarze erforderlich sind, nach einer Mischung n2 Frequenzen erzeugt werden.
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Ferner ist bekannt, einen Überlagerungsoszillator automatisch bei
Abwanderung der gebildeten Zwischenfrequenz nachzustimmen. Diese Methode versagt,
wenn die Zwischenfrequenz so stark schwankt, daß sie den engen Durchlaßbereich des
Zwischenfrequenzverstärkers verläßt ; denn es kann der gesteuerte Hilfsoszillator
auf die Frequenz des Nachbarkanals umspringen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen frequenzstabilen
Vielkanalempfänger mit möglichst wenig Quarzen zu schaffen. Sie löst die Aufgabe
unter Verwendung einer an sich bekannten Überlagerungsschaltung mit mindestens zwei
verschiedenen Zwischenfrequenzen, in der die Überlagerungsfrequenz der ersten Mischstufe
als Summe zweier Hilfsfrequenzen über der Empfangsfrequenz oder als Differenz zweier
Hilfsfrequenzen unter der Empfangsfrequenz erzeugt ist, wobei nur eine dieser Hilfsfrequenzen
quarzstabilisiert und die andere veränderbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß
die mittlere Frequenz und der Frequenzbereich der veränderbaren Hilfsfrequenz des
ersten Überlagerungsoszillators zahlenmäßig etwa mit der mittleren Frequenz und
dem Frequenzbereich des zweiten Überlagerungsoszillators übereinstimmen und daß
die quarzstabilisierte Hilfsfrequenz (fq), die veränderbare Hilfsfrequenz (foz2)
des ersten Überlagerungsoszillators und die Frequenz (fo2) des zweiten Überlagerungsoszillators
sogewählt sind, daß dieGleichung fe = fq ::E (foz2-fo2) ZL fz2 erfüllt ist,
wobei mit fe die Empfangsfrequenz und mit fz, die zweite Zwischenfrequenz gemeint
ist.
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Die Erfindung wird für einen Empfänger mit drei Zwischenfrequenzen
an Hand des Blockschaltbildes erläutert. Das Empfangssignal fe gelangt über die
Antenne 1 und die Vorstufe 2, in der das Frequenzband für die gewünschten Kanäle
ausgesiebt wird, an die Mischstufe 7; dort wird es mit der ersten Überlagerungsfrequenz
fol in die erste Zwischenfrequenz fzl umgesetzt. Die erste Überlagerungsfrequenz
fol -wird in an sich bekannter Weise in einer Zusatzmischstufe 5 aus den Frequenzen
fq und foz2 der beiden Hilfsoszillatoren 3 und 4 gebildet. Die erste Zwischenfrequenz
wird in der Stufe 8 verstärkt und gesiebt und in der zweiten Mischstufe 10 mit der
Frequenz f02 des zweiten Überlagerungsoszillators 9 gemischt. Die entstehende
zweite Zwischenfrequenz fz2 wird entweder gleich demoduliert oder - wie die Abb.
zeigt - weiter in Stufe 11 verstärkt und gesiebt und in der dritten Mischstufe 13
mit der Frequenz fos des dritten - Überlagerungsoszillators 12 gemischt. Die entstehende
dritte Zwischenfrequenz fz, wird in der Stufe 14 verstärkt und gesiebt und in der
Stufe 15 demoduliert. Die Niederfrequenz fNp wird dann über den Verstärker 16 an
den Lautsprecher 17 gegeben.
Vom Diskriminator 15 wird die Frequenz
des zweiten Überlagerungsoszillators 9 inbekannterWeise automatisch nachgestimmt,
wenn die dritte Zwischenfrequenz aus der Mitte des Diskriminatorkreises wegläuft.
Die automatische Frequenznachstimmung kann aber auch an jeder anderen nicht stabilisierten
Oszillatorstufe, beispielsweise am Oszillator 4, vorgenommen werden. Es sei bemerkt,
daß eine dritte Mischung für die Anwendung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich
ist.
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Von den vier Oszillatoren 3, 4, 9 und 12 ist nur der Oszillator 3
quarzstabilisiert, die übrigen -schwingen mit üblichen LC-Kreisen. Diese Vereinfachung
ist durch die besondere Wahl der Hilfsfrequenzen nach der Erfindung möglich: Die
Überlagerungsfrequenzen fol, fo, und fo3 für die Mischstufen 7, 10 und 13 können
grundsätzlich über oder unter die zugeführte Empfangsfrequenz fe bzw. die Zwischenfrequenzen
fzl und fz, gelegt werden. Ebenso kann in der Zusatzmischstufe 5 die Summe oder
Differenz der Frequenzen fq und foz, gebildet werden. Es bestehen somit für die
Kombination dieser Frequenzen zum Empfang einer Frequenz fe sechszehn Möglichkeiten,
die sich durch entsprechende Vorzeichenwahl aus der folgenden Gleichung ergeben:
fe = fq --JE (foz2 ± f°2) ± foa 4- fz3-
Die Erfindung geht von der
Erkenntnis aus, daß unter gewissen Voraussetzungen nur eine der benutzten Hilfsfrequenzen,
nämlich fq, quarzstabilisiert zu sein braucht. Entscheidend für kleine Frequenzfehler
ist der in Klammern angeführte Ausdruck. Werden nur die Möglichkeiten zugelassen,
bei denen in der Klammer die Differenz foz2- fo2 steht, und wird ferner foz, etwa
gleich fo, gewählt, so bleibt der durch foz2 und fo2 hervorgerufene Frequenzfehler
klein. Man nutzt dabei c'ie Tatsache aus, daß Frequenzabweichungen hauptsächlich
durch den Temperaturgang der Schaltelemente und die Abhängigkeit der erzeugten Frequenz
von $etriebsspannungsschwankungen hervorgerufen werden. Für zwei Oszillatoren, die
annähernd auf gleicher Frequenz schwingen und daher zwangläufig aus gleichartigen
Einzelteilen aufgebaut sind, wirken sich daher jene Einflüsse gleichsinnig und etwa
in gleichem Maße aus. Das heißt aber, daß die Differenz foz,- fo2 praktisch konstant
bleibt. Frequenzfehler der Hilfsfrequenz fo3 oder der Filter für fz, sind unbedeutend,
da diese Frequenzen üblicherweise sehr niedrig gewählt werden. Für höhere Ansprüche
ist es jedoch möglich, in bekannter Weise eine automatische Frequenznachstimmung,
etwa vom Demodulator 15 auf die Oszillatoren 4, 9 oder 12, vorzusehen.
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Für die Einstellung des Empfängers auf verschiedene Kanäle werden
nur die Oszillatoren für fq, foz, und fo2 umgeschaltet. Der Überlagerungsoszillator
12 und alle Filter bleiben unverändert. Wählt man beispielsweise mit der Überlagerungsfrequenz
fo, fünf benachbarte Kanäle und mit der Frequenz foz, vier Kanalgruppen aus, so
sind bereits mit einem einzigen Quarz zwanzig Kanäle zu empfangen. Für sechzig Kanäle
sind daher nur drei Quarze erforderlich.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird für einen solchen 60-Kanal-Empfänger
ein Zahlenbeispiel für die Aufteilung der Frequenzen gegeben: In der Hilfsoszillatorstufe
3 werden mit Hilfe der umschaltbaren Quarze Q1, Q2, Q3 die Frequenzen fq
= 83,225, 84,225, 85,225 MHz als Vielfache der niedrigeren Quarzgrundfrequenzen
erzeugt. Der Hilfsoszillator 4 liefert, beispielsweise durch Umschalten von Zusatzkapazitäten
zum Schwingkreis, die vier Frequenzen foz2 = 12,65, 12,9, 13,15, 13,4 MHz. Durch
Summenbildung entstehen in der Mischstufe 5 aus diesen beiden Frequenzgruppen die
zwölf Frequenzen fol = 95,875, 96,125 ... 98,625 MHz. Mit diesen Überlagerungsfrequenzen
werden die sechzig Eingangsfrequenzen fe = 85,075, 85,125 ... 88,025 MHz
in Gruppen von je fünf Kanälen in die erste Zwischenfrequenz umgesetzt, wobei je
nach Kanal eine der Frequenzen 10,8, 10,75, 10,7, 10,65, 10,6 MHz entsteht. Diese
erste Zwischenfrequenz wird mit der zweiten Überlagerungsfrequenz fo2 gemischt,
die auf 11,9, 11,85, 11,8, 11,75, 11,7 MHz umschaltbar ist. Die entstehende zweite
Zwischenfrequenz von 1,1 MHz ergibt nach Mischung mit der dritten Überlagerungsfrequenz
fo3 = 1,565 MHz die dritte Zwischenfrequenz von 465 kHz.
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Der beschriebene Vielkanalempfänger stellt somit einen einfachen,
preiswerten Empfänger dar, der hohe Ansprüche an Frequenzkonstanz und Nebenwellenfreiheit
erfüllt. Mit wenigen Quarzen kann eine große Zahl von Kanälen empfangen werden.
Die Umschaltung ist äußerst einfach gestaltet und erfordert wenig mechanischen Aufwand.
Trotz der Verwendung von vier Mischstufen sind die Spiegel- und Nebenwellen gut
zu unterdrücken.