DE19600935A1 - Netzunabhängiger Funkempfänger für Dauerbereitschaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen netzunabhängigen Funkempfänger für Dauerbereitschaft gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Funkempfänger sind insbesondere für die Anwendung in Telefonnetzen oder Telefonanlagen mit drahtloser Übermittlung bekannt. Ein solcher Funkempfänger wird aus Platz- und Gewichts­ gründen gewöhnlich von einer einzigen 1,5 V-Batteriezelle ge­ speist, während die Schaltung jedoch 3 V benötigt. Um Funksignale aus dem Telefonnetz empfangen zu können, sollte er sich stets in Bereitschaft befinden. Um indessen den Energieverbrauch zu redu­ zieren, wird die Signalempfangsschaltung des Funkempfängers durch den digitalen Steuerschaltkreis nur intermittierend peri­ odisch aktiviert. Wird von der Signalempfangsschaltung ein Funk­ signal aufgenommen, so bleibt sie durch den digitalen Steuer­ schaltkreis aktiviert, bis die gesamte Nachricht empfangen wurde. Der digitale Steuerschaltkreis und die Signalempfangs­ schaltung werden beide von der 1,5 V-Batterie gespeist unter Ver­ mittlung der Spannungswandlerschaltung, die aus einem Gleich­ strom-Gleichstrom-Wandler zur Umwandlung von 1,5 V in 3 V besteht. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ist gewöhnlich vom Schaltty­ pus, so daß er eine Menge elektromagnetischer Störsignale er­ zeugt. Solche Störsignale führen zu EMI-Problemen (EMI = elec­ tromagnetic interference = elektromagnetische Beeinflussung) und reduzieren die Signalempfangsfähigkeit der Signalempfangsschal­ tung. Um dies zu verhindern, werden vielfach traditionelle EMI-Abschirmmaßnahmen getroffen, beispielsweise in Form besonderer Schaltungsstrukturtechniken, Hinzufügung elektronischer EMI-Ab­ schirmkomponenten zur Reduzierung des EMI-Effekts und dergl. Solche EMI-Abschirmmaßnahmen sind jedoch recht kostspielig, und viele von ihnen können nur empirisch vorgenommen werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen netzunabhängigen Funkempfänger gemäß Gattungsbegriff derart aus­ zubilden, daß EMI-Probleme hinsichtlich der Signalempfangsfähig­ keit der Signalempfangsschaltung weitgehend entfallen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben darüber hinausgehend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten an.

Aufgrund der über die Spannungswandlerschaltung wiederaufladba­ ren Batterie zur Versorgung der Signalempfangsschaltung und der Aus- und Einschaltbarkeit der Spannungswandlerschaltung durch den digitalen Steuerschaltkreis kann die Spannungswandlerschal­ tung während des Betriebs der Signalempfangsschaltung gewöhnlich ausgeschaltet bleiben. Wird die Signalempfangsschaltung von dem digitalen Steuerschaltkreis aktiviert, so schaltet dieser gleichzeitig die Spannungswandlerschaltung ab, wodurch elektro­ magnetische Störsignale an der Signalempfangsschaltung elimi­ niert werden. In diesem Zustand werden die Signalempfangsschal­ tung und der digitale Steuerschaltkreis von der wiederaufladba­ ren Batterie gespeist.

Nachfolgend wird ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen genauer beschrie­ ben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gattungsgleichen Funkempfängers nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm eines Steuersignals für die Steuerung der in Fig. 1 gezeigten Signalempfangsschaltung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Funkempfängers der beanspruch­ ten Art,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des in dem Funkempfänger nach Fig. 3 auftretenden digitalen Steuerschaltkreises und

Fig. 5 ein Flußdiagramm bezüglich des in dem Mikroprozessor aus Fig. 4 stattfindenden Funktionsablaufes zur Ladungssteuerung der wiederaufladbaren Batterie.

Der herkömmliche Funkempfänger 30 nach Fig. 1 enthält eine Signalempfangsschaltung 4 zum Empfangen und Umwandeln von Funksignalen in digitale Signale, die am Ausgang 32 erscheinen, einen digitalen Steuerschaltkreis 36 zum Steuern des Ein- bzw. Aus­ schaltzustandes der Signalempfangsschaltung 4 mit Hilfe eines Steuersignals BS, das an deren Eingang 34 erscheint, und zur Verarbeitung der aus der Signalempfangsschaltung 4 stammenden digitalen Signale vom Ausgang 32, wenn die Signalempfangsschal­ tung 4 von dem digitalen Steuerschaltkreis 36 aktiviert ist, ferner eine elektrische Energiequelle 8 in Gestalt einer 1,5 V-Batteriezelle und eine Spannungswandlerschaltung 10 in Gestalt eines Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers zum Umwandeln der Span­ nung von 1,5 V aus der Energiequelle 8 in eine solche von 3 V, um damit die Signalempfangsschaltung 4 und den digitalen Steuer­ schaltkreis 36 zu speisen.

Das in Fig. 2 dargestellte Steuersignal BS dient zur periodi­ schen Ein- und Ausschaltung der Signalempfangsschaltung 4 zwecks Energieeinsparung. Im Normalfall vermittelt der digitale Steuer­ schaltkreis 36 dem Steuersignal BS 50 ms lang innerhalb eines 480 ms-Zyklus einen hohen Pegel, um die Signalempfangsschaltung 4 einzuschalten, so daß sie in der Lage ist, eintreffende Funksi­ gnale zu ermitteln. Wird kein Funksignal festgestellt, so wird dem Steuersignal anschließend für 430 ms ein niedriger Pegel vermittelt, womit die Signalempfangsschaltung 4 ausgeschaltet wird, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Wird indessen ein Funksignal empfangen, solange das Steuersignal BS seinen hohen Pegel besitzt, so wird das Funksignal in am Ausgang 32 der Signalempfangsschaltung 4 erscheinende Daten umgewandelt, die von dem digitalen Steuerschaltkreis 36 aufgenommen werden. In diesem Fall bleibt das Steuersignal BS auf hohem Pegel, um die Signal­ empfangsschaltung 4 in die Lage zu versetzen weiterzuarbeiten, bis das Funksignal komplett empfangen wurde.

Bei dieser herkömmlichen Ausführung entsteht durch die fortwäh­ renden Ein- und Ausschaltvorgänge seitens der Spannungswandler­ schaltung 10 eine Menge elektromagnetischer Störsignale, worun­ ter die Signalempfangsfähigkeit der Signalempfangsschaltung 4 empfindlich leidet, wenn diese durch den digitalen Steuerschalt­ kreis 36 eingeschaltet ist.

Fig. 3 zeigt, wie gesagt, ein Blockschaltbild eines erfindungs­ gemäßen Funkempfängers, 2. In diesem Fall wird die Spannungs­ wandlerschaltung 10 mit der Einschaltung der Signalempfangs­ schaltung 4 vermittels eines digitalen Steuerschaltkreises 6 ausgeschaltet, um eine elektromagnetische Beeinflussung der Signalempfangsschaltung 4 zu eliminieren, und später, mit der Aus­ schaltung der Signalempfangsschaltung 4 durch den digitalen Steuerschaltkreis 6, wieder eingeschaltet, um die wiederauflad­ bare Batterie 12 zu laden. Die Aus- und Einschaltung der Span­ nungswandlerschaltung 10 erfolgt vermittels eines Schalters 14, der die Verbindung zwischen der Energiequelle 8 und der Span­ nungswandlerschaltung 10 unterbricht. Der Schalter 14 wird von dem digitalen Steuerschaltkreis 6 mit Hilfe eines Steuersignals EN gesteuert, welches den Schalter 14 bei niedrigem Pegel schließt und bei hohem Pegel öffnet.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des digitalen Steuerschaltkrei­ ses 6 aus Fig. 3. Er enthält einen Analog-Digital-Umsetzer 16 zum Digitalisieren der Spannung der wiederaufladbaren Batterie 12, die am Eingang 42 erscheint, einen Mikroprozessor 18, eine Energiesparschaltung 20 zur Erzeugung des Steuersignals BS und einen Rückstellschaltkreis 22 zur Erzeugung eines Niederspan­ nungssignals für die Rückstellung des Mikroprozessors 18 und die Betätigung des Schalters 14 (Fig. 3) indem der Ausgang eines UND-Gatters 24 unmittelbar nach Aktivierung des digitalen Steu­ erschaltkreises 6 auf einen niedrigen Pegel gebracht wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 24 bildet das Signal EN zum Schließen des Schalters 14, wenn es einen niedrigen Pegel ein­ nimmt. Der Rückstellschaltkreis 22 verleiht dem Signal EN einen niedrigen Pegel zum Schließen des Schalters 14 für eine Zeit­ dauer von beispielsweise einer Minute, um die wiederaufladbare Batterie 12 seitens der Spannungswandlerschaltung 10 zu laden.

Nach der anfänglichen Ladeperiode wird der Ausgang des Rück­ stellschaltkreises 22 auf einen hohen Pegel gebracht, worauf das Signal EN vom Ausgang 44 des Mikroprozessor 18 her gesteuert und durch die Energiesparschaltung 20 das Signal BS erzeugt wird. Der Analog-Digital-Umsetzer 16 dient zur Digitalisierung der Spannung am Eingang 42, die bei auf niedrigem Pegel befindlichem Signal BS von der Spannungswandlerschaltung 10 und bei auf hohem Pegel befindlichem Signal BS von der wiederaufladbaren Batterie 12 her erhalten wird. Der Mikroprozessor 18 vergleicht die digi­ talisierte Spannung mit einer vorbestimmten Bezugsspannung, die geringfügig über der minimalen Arbeitsspannung, z. B. 2,7 V, des digitalen Steuerschaltkreises 6 liegt, um festzustellen, ob die Spannung am Eingang 42 hoch genug ist zur ordnungsgemäßen Ener­ gieversorgung. Befindet sich die festgestellte Spannung in einem zulässigen Bereich, so vermittelt der Mikroprozessor 18 dem Aus­ gang 44 einen hohen Pegel, wodurch das Signal BS das UND-Gatter 24 passieren kann, um das Signal EN zu erzeugen mit der Folge, daß die Schaltzustände der Spannungswandlerschaltung 10 unmit­ telbar von dem Signal BS gesteuert werden können.

Wird die Spannungswandlerschaltung 10 durch das Signal BS ausge­ schaltet, so muß die Spannung aus der wiederaufladbaren Batterie 12 über der minimalen Arbeitsspannung liegen, um den digitalen Steuerschaltkreis 6 und die Signalempfangsschaltung 4 arbeitsfä­ hig zu erhalten. Liegt die Spannung unter der Bezugsspannung, so muß die Spannungswandlerschaltung 10 von dem Mikroprozessor 18 sogleich eingeschaltet werden, um eine 3V-Spannung zu liefern und die wiederaufladbare Batterie 12 zu laden. Das bedeutet, daß der Mikroprozessor 18 dem Ausgang 44 einen niedrigen Pegel ver­ mittelt, um den Schalter 14 zu schließen und es so der Span­ nungswandlerschaltung 10 zu ermöglichen, sogleich 3 V zu liefern. In diesem Fall hat das Signal BS bei hohem Pegel keinen Einfluß auf den Schalter 14, da das UND-Gatter 24 dann vollkommen vom Ausgang 44 des Mikroprozessors 18 her gesteuert wird, dem der Mikroprozessor einen niedrigen Pegel verleiht.

Fig. 5 zeigt einen in dem Mikroprozessor 18 aus Fig. 4 zur La­ dungssteuerung der wiederaufladbaren Batterie 12 stattfindenden Funktionsablauf. Der Funktionsablauf 50 weist die folgenden Schritte auf:

Schritt 51: Vergleichen der digitalisierten Spannung aus dem Analog-Digital-Umsetzer 16 mit einer Bezugsspannung, die gering­ fügig über der minimalen Arbeitsspannung des digitalen Steuer­ schaltkreises 6 liegt.

Schritt 52: Bringen des Ausgangs 44 auf einen hohen Pegel, um es dem Signal BS zu gestatten, die Ein- und Ausschaltzustände der Spannungswandlerschaltung 10 zu steuern, und anschließendes Zu­ rückgehen zu Schritt 51.

Schritt 53: Bringen des Ausgangs 44 für eine halbe Minute auf einen niedrigen Pegel, um bei Feststellung eines niedrigen Span­ nungszustandes die Spannungswandlerschaltung 10 einzuschalten und die wiederaufladbare Batterie 12 zu laden, und anschließen­ des Zurückkehren zu Schritt 51.

Innerhalb des Funktionsablaufes 50 wird die digitalisierte Span­ nung aus dem Analog-Digital-Umsetzer 10 fortwährend von dem di­ gitalen Steuerschaltkreis 6 geprüft. Wird ein niedriger Span­ nungszustand festgestellt, so schaltet der Mikroprozessor 18 so­ gleich die Spannungswandlerschaltung 10 ein, um ihr zu gestat­ ten, eine 3V-Spannung zu liefern und die wiederaufladbare Batte­ rie 12 zu laden. Da die Spannungswandlerschaltung 10 indessen bei durch die Energiesparschaltung 20 eingeschalteter Signalemp­ fangsschaltung 4 zumeist ausgeschaltet ist, kann damit das Pro­ blem elektromagnetischer Beeinflussungen seitens der Spannungs­ wandlerschaltung 10 drastisch verringert und dementsprechend die Signalempfangsfähigkeit der Signalempfangsschaltung 4 beträcht­ lich vergrößert werden.

Claims (8)

1. Netzunabhängiger Funkempfänger (2) für Dauerbereitschaft, mit einer Signalempfangsschaltung (4) zum Empfang von Funk­ signalen, einem digitalen Steuerschaltkreis (6) zur inter­ mittierenden, periodischen Aktivierung der Signalempfangs­ schaltung (4) zwecks Reduzierung von deren Energieverbrauch, einer elektrischen Energiequelle (8) und einer Spannungs­ wandlerschaltung (10) zum Umwandeln der Spannung der Ener­ giequelle (8) in eine vorbestimmte Spannung für die Speisung der Signalempfangsschaltung (4) und des digitalen Steuer­ schaltkreises (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Span­ nungswandlerschaltung (10) durch den digitalen Steuerschalt­ kreis (6) ein- und ausschaltbar ist und daß der Funkempfän­ ger (2) des weiteren eine wiederaufladbare Batterie (12) enthält, die über die Spannungswandlerschaltung (10) auflad­ bar ist, um die Signalempfangsschaltung (4) und die digitale Steuerschaltung (6) zu speisen, wenn die Spannungswandler­ schaltung (10) durch die digitale Steuerschaltung (6) ausge­ schaltet ist während die Signalempfangsschaltung (4) durch die digitale Steuerschaltung (6) eingeschaltet ist.

2. Funkempfänger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandlerschaltung (10) durch den digitalen Steuerschaltkreis (6) zwecks Ladens der wiederaufladbaren Batterie (12) eingeschaltet ist, bis die Signalempfangs­ schaltung (4) durch den digitalen Steuerschaltkreis (6) wie­ der eingeschaltet wird, nachdem sie durch den digitalen Steuerschaltkreises (6) ausgeschaltet war.

3. Funkempfänger (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der digitale Steuerschaltkreis (6) des weite­ ren die Spannung der wiederaufladbaren Batterie (10) mit einer vorbestimmten Bezugsspannung vergleicht und die Span­ nungswandlerschaltung (10) durch den digitalen Steuerschalt­ kreis (6) sogleich einschaltbar ist, wenn die Spannung der wiederaufladbaren Batterie (12) geringer als die vorbe­ stimmte Bezugsspannung ist.

4. Funkempfänger (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandlerschaltung (10) durch den digitalen Steuerschaltkreis (6) für eine vorbestimmte Zeitdauer einge­ schaltet bleibt, um die wiederaufladbare Batterie (12) zu laden, wenn ihre Spannung unter der vorbestimmten Bezugs­ spannung lag.

5. Funkempfänger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Ein- und Ausschalten der Spannungswandlerschaltung (10) einen zwischen der Energie­ quelle (8) und der Spannungswandlerschaltung (10) liegenden, durch den digitalen Steuerschaltkreis (6) gesteuerten Schal­ ter (14) aufweist.

6. Funkempfänger (2) nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Steuer­ schaltkreis (6) einen Analog-Digital-Umsetzer (16) zum Digi­ talisieren der Spannung der wiederaufladbaren Batterie (12) und einen Mikroprozessor (18) zum Vergleichen der digitali­ sierten Spannung mit der vorbestimmten -Bezugsspannung und Schließen des Schalters (14) unmittelbar nach Feststellung dessen aufweist, daß die digitalisierte Spannung aus der wiederaufladbaren Batterie (12) unter der vorbestimmten Be­ zugsspannung liegt.

7. Funkempfänger (2) nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (14) von dem Mi­ kroprozessor (18) für eine vorbestimmte Zeitdauer schließbar ist, um die wiederaufladbare Batterie (12) zu laden, wenn die digitalisierte Spannung aus der wiederaufladbaren Batte­ rie (12) unter der vorbestimmten Bezugsspannung lag.

8. Funkempfänger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (8) aus einer Batterie und die Spannungswandlerschaltung (10) aus einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler besteht.