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Einrichtung zur Erzeugung einer vom Eingangssignal abhängigen Schaltspannung
in einem FM-Empfänger, insbesondere Rauschsperre Bei hochwertigen und deshalb empfindlichen
FM-Empfängern ist bei fehlendem Eingangssignal die Rauschspannung am NF-Ausgang
des Demodulators etwa in der gleichen Größe wie das NF-Nutzsignal bei Empfang eines
modulierten Senders. Diese Tatsache macht sich beim Durchstimmen des Empfängers
störend bemerkbar. Aus .diesem Grund werden in Empfängern bekanntlich sogenannte
»Rauschsperren« verwendet, welche bei nicht vorhandenem Eingangssignal - beim Durchstimmen
von einem Sender zum anderen - eine Unterdrückung des Rauschens bewirken. Dies geschieht
mittels einer Schaltspannung, die aus dem Empfangssignal gewonnen wird.
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In der kommerziellen Empfangstechnik, insbesondere bei »drahtlosen
Mikrophonen«, wird für eine Rauschsperre eine Schaltspannung verlangt, welche nur
dann entsteht, wenn eine Empfangsspannung auftritt. Beim letzteren Fall kann durch
die Sendereinschaltung des »drahtlosen Mikrophons« über die im Empfänger erzeugte
Schaltspannung gleichzeitig z. B. eine Tonband-Aufnahmeeinrichtung eingeschaltet
werden. In Empfängern mit Motorabstimmung (z. B. Autoradio) ist ebenfalls eine sicher
einsetzende Schaltspannung zur Abschaltung des Motors erforderlich.
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Es ist bekannt, daß eine Schaltspannung aus der Summenrichtspannung
des FM-Demodulators (meist Verhältnisdetektor) entnommen werden kann. Da diese Spannung
(Schwundregelspannung) sowohl vom Rausch- als auch vom Nutzsignal abhängig ist und
zusätzlich von der Gesamtverstärkung beeinflußt wird, ist eine zuverlässige Erzeugung
einer Schaltspannung, insbesondere für kleine Eingangssignale, nicht möglich. Ferner
darf bei diesem Verfahren der Empfänger für sehr kleine Eingangssignale nicht mit
Begrenzung arbeiten, da sonst bei zu früh einsetzender Begrenzung der für die Erzeugung
der Schaltspannung erforderliche Unterschied der Schwundregelspannungen nicht auftritt.
Außerdem arbeitet die Rauschsperre bei Verwendung der Summenrichtspannung eines
Verhältnisdetektors wegen des großen Kondensators in diesem Detektor zu träge.
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Ferner ist bekannt (deutsche Patentschrift 551988, Abb.3), einen durch
eine hohe negative Gittervorspannung gesperrten Hilfsoszillator durch die Schwundregelspannung
unterhalb einer bestimmten Größe des Empfangssignals zum Schwingen zu bringen und
dessen Schwingungen nach Gleichrichtung als Schaltspannung zur Sperrung des Niederfrequenzteils
unterhalb eines vorbestimmten Empfangssignals zwecks Krachbeseitigung zu benutzen.
Hierdurch wird eine scharfe Schwelle erzielt, jedoch ist eine zusätzliche Röhre
für den Oszillator erforderlich.
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Es ist auch bekannt (deutsche Auslegeschrift 1105 485),
die Schwingungen des Hilfsoszillators direkt, also ohne Gleichrichtung, als Schaltspannung
zur Sperrung des Niederfrequenzverstärkers eines Empfängers zu benutzen, indem die
Schwingungen den Verstärker übersteuern und dadurch für die Nutzschwingungen undurchlässig
machen. Auch hier ist ein zusätzlicher Transistor für den Oszillator erforderlich.
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Erfindungsgemäß ist die Amplitudenbegrenzerstufe des FM-Empfängers
als Hilfsoszillator ausgebildet und so bemessen, daß sie oberhalb des Amplitudenschwellenwertes
des Eingangssignals infolge übersteuerung durch die Signalschwingung nicht schwingt.
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Die Erfindung erzielt in beiden Fällen die gleiche Wirkung ohne eine
zusätzliche Röhre bzw. einen zusätzlichen Transistor und verwendet auch nicht die
Schwundregelspannung.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltung gestattet kurze Schaltzeiten,
da praktisch nur der Ein-bzw. Ausschwingvorgang der beteiligten Schwingungskreise
für die Schaltzeit bestimmend ist. Die erzeugte Schaltspannung kann somit auch zur
Steuerung anderer Einrichtungen dienen.
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Wenn nur die Wirkung einer Rauschunterdrükkung erzielt werden soll,
kann unter Umständen erreicht werden, daß die Hilfsschwingung selbst eine sperrende
Wirkung durch Übersteuerung der begrenzenden Verstärkerstufe ausübt, so daß das
Rauschen am Ausgang des Empfängers geschwächt wird.
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Diese Methode ist aber nicht in jedem Fall anwendbar. Versuche an
Begrenzern mit Transistor haben gezeigt, daß die Hilfsschwingungen eine so
große
Amplitude haben müßten, um eine genügende Schwächung des Rauschens zu erreichen,
daß das Empfangssignal die Hilfsschwingungen entweder gar nicht oder erst bei großen
Empfangsamplituden zum Abreißen bringen kann. Man muß dann die Hilfsschwingungen
gleichrichten und mit der erhaltenen Gleichspannung (Schaltspannung) eine Niederfrequenzstufe
sperren.
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In einem AM-FM-Empfänger ist die Erfindung nur beim FM-Empfang anwendbar,
weil eine Begrenzung nur beim FM-Empfang möglich ist. Dann lassen sich Schaltungselemente
einsparen, wenn man die Hilfsfrequenz gleich der beim AM-Empfang benutzten Zwischenfrequenz
wählt und zur Erzeugung der Schaltspannung die zur AM-Demodulation dienende Diode
und den zugehörigen Schwingungskreis ausnutzt.
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Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 ein Schaltungsbeispiel dieser Art
und in F i g. 2 Kennlinien der erfindungsgemäßen Schaltung.
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F i g. 1 zeigt eine begrenzende Zwischenfrequenzverstärkerstufe mit
dem Transistor T1 und den zugehörigen Schwingungskreisen FM I und FM II für den
FM-Empfang und den Schwingungskreisen AMI und AM II für den AM-Empfang. Rechts oben
geht es weiter zum nicht dargestellten FM-Demodulator, und darunter ist der AM-Demodulator
mit der Diode D1 und dem zugehörigen Belastungswiderstand R1 dargestellt.
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Die dick ausgezogenen Teile sind die Teile, die für die erfindungsgemäße
Rauschsperre hinzukommen. Zur Erzeugung der Hilfsschwingungen bei fehlendem Nutzsignal
wird .der Transistor T1 über die Kapazitäten C1 und C2 bei Schalterstellung »FM«
rückgekoppelt und schwingt mit der Frequenz der AM-ZF (z. B. 460 kHz). Die von der
Diode D1 an dem zusätzlich eingeschalteten Widerstand R2 erzeugte Richtspannung
(Schaltspannung) bewirkt ein Aufsteuern des zur Gleichstromverstärkung der Schaltspannung
dienenden Transistors T2. Dessen Kollektorstrom vermindert den Widerstand der als
stromabhängiger Widerstand arbeitenden Diode D2, wodurch der ausgangsseitige FM-Kreis
FM II bedämpft wird. Die Bedämpfung des FM-Ausgangskreises vermindert sehr stark
die daran entstehende Rauschspannung (um etwa 20 db). Es findet also in diesem Beispiel
eine Sperrung des NF-Teils bereits am Eingang des FM-Demodulators statt. Diese Schaltung
erfordert nur eine relativ schwache Hilfsschwingung für die gewünschte Wirkung und
läßt sich dadurch leichter durch ein empfangenes Nutzsignal wieder löschen. C3 ist
hierbei als ZF-Kurzschluß zu betrachten. R3 dient zur Entladung von C3 und zum Ableiten
des Kollektorreststromes von T2. R3 kann sehr hochohmig sein, z. B. 50 bis 100 k9.
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F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit der NF-Ausgangsspannung UNP von der
Antennenspannung UAnt. Der erforderliche Schaltpegel für die Rauschsperre in Abhängigkeit
der Antennenspannung ist für eine von Null ansteigende Antennenspannung größer als
der bei fallender Antennenspannung. Dieses Verhalten ist günstig, weil dann bei
schwachen Empfangssignalen ein dauerndes Schalten der Rauschsperre bei kleinen Pegelschwankungen
vermieden wird. Der Schaltpegelunterschied ist hauptsächlich durch den Dämpfungsunterschied
des FM-Ausgangskreises FM II durch die Diode D2 in F i g. 1 beim Ein- und Ausschalten
der Rauschsperre bedingt. Betrachtet man nämlich den Fall des von Null ansteigenden
Signals, bei welchem also zunächst die Rauschsperre eingeschaltet ist, so wird die
vom Nutzsignal erzeugte Kollektorwechselspannung wegen der Bedämpfung durch die
Diode D" klein bleiben, bzw. wird der Kollektor-Signalstrom-über die in Flußrichtung
betriebene Diode D2 abfließen. Eine ausreichende Bedämpfung .der Hilfsschwingung
durch Spannungsübersteuerung des Kollektors tritt also nicht auf. Ein starkes Ansteigen
der Kollektorwechselspannung tritt erst dann auf, wenn der Kollektorsignalstrom
den Wert des Gleichstromes in der Diode D2 übersteigt. Hierdurch wird die Hilfsschwingung
zunehmend bedämpft und reißt schließlich ab, wodurch die vom Nutzsignal erzeugte
Kollektorwechselspannung noch größer wird. Die Rauschsperre schaltet sich bei abnehmendem
Nutzsignal erst wieder ein, wenn die Kollektorwechselspannung durch entsprechende
Verringerung des Signalpegels die Schwingungserzeugung wieder zuläßt.
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Die beschriebene Schaltung stellt sich immer nur auf den Ein- oder
Aus-Zustand stabil ein. Dazwischen gibt es keinen stabilen Zustand. Durch den Widerstand
RS können der Ausschaltpegel und der Faktor der Rauschunterdrückung verändert werden.
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Eine Erweiterung des Ausschaltpegels nach höheren Antennenspannungen
kann durch eine zusätzliche Verstärkungsregelung des ZF-Verstärkers, welche ja ohnehin
bei einem AM-FM-Empfänger vorhanden ist, erreicht werden. Bei nicht vorhandenem
Empfangssignal ist dann die ZF-Verstärkung entsprechend der erzeugten Richtspannung
(Schaltspannung) geringer, und die Einrichtung spricht erst bei einem höheren Signalpegel
an, während der Ausschaltpegel wegen der fehlenden Richtspannung unverändert bleibt.
Die Wirkung dieser Zusatzregelung kann mit dem Widerstand R4 beeinflußt werden.