DE19635891A1 - Empfänger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger, der eine Empfangsfrequenz auf eine gewünschte Frequenz abstimmen kann, und insbesondere einen Empfänger, der eine Zeitperiode redu­ ziert, die durch die Zeit erforderlich ist, während der sich die Empfangsfrequenz auf die gewünschte Frequenz stabili­ siert, wenn die Empfangsfrequenz geändert wird.

Ein Empfänger zum Empfangen modulierter Rundfunkwellen, wie beispielsweise FM-Rundfunkwellen und AM-Rundfunkwellen, die eine Abstimmfrequenz verändern können, oder einer Empfangs­ frequenz durch Ändern einer Oszillationsfrequenz eines darin angeordneten Lokaloszillators, stimmt auf eine Frequenz einer gewünschten Rundfunkstation ab, demoduliert ein moduliertes Signal von einem empfangenen Radiosignal und gibt das demodu­ lierte Signal aus. Der Lokaloszillator ist für eine Steuerung vorgesehen, die die Abstimmfrequenz auf eine Frequenz einer auszuwählenden Rundfunkstation einstellt. Gemeinhin ist ein Frequenzsynthesizer, der eine PLL- (Phasenverriegelungsschleifen-)Schaltung verwendet, als Loka­ loszillator bekannt.

Im Frequenzsynthesizer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, werden ein Signal mit einer Referenzfrequenz fr und ein Aus­ gangssignal eines programmierbaren Teilers 104 einem Phasen­ komparator 101 zugeführt. Der Phasenkomparator 101 erfaßt die Differenz bezüglich der Phase zwischen beiden Eingangssigna­ len und gibt einen Fehlerimpuls Eo aus, der die Phasendiffe­ renz anzeigt. Der Fehlerimpuls Eo, der vom Phasenkomparator 101 ausgegeben wird, wird durch ein Tiefpaßfilter (LPF) 102 geglättet und dann einem spannungsgesteuerten Oszillator (hierin nachfolgend als "VCO" abgekürzt) 103 zugeführt. Der VCO 103 erzeugt ein Oszillationssignal mit einer Oszillati­ onsfrequenz fo gemäß einer Ausgangsspannung VD des LPF 102. Das Oszillationssignal wird ausgegeben und dann dem program­ mierbaren Teiler 104 zugeführt. Der programmierbare Teiler 104 teilt das Oszillationssignal vom VCO 103 durch ein Fre­ quenzteilungsverhältnis 1/Mi und gibt das geteilte Signal mit einer Frequenz fv zum Phasenkomparator 101 aus. Diese Kompo­ nenten 101 bis 104 bilden eine Schleife. Daher wird die Os­ zillationsfrequenz fo durch den VCO 103 durch den Fehlerim­ puls Eo vom Phasenkomparator 101 gesteuert, so daß die Oszil­ lationsfrequenz durch den VCO 103 zu einer einzustellenden Frequenz konvergiert und dann beibehalten wird.

Ein Frequenzteilungswert Mi im programmierbaren Teiler 104 wird durch eine Programmeingabe von einer Steuerung, die nicht gezeigt ist, gemäß der einzustellenden Frequenz geän­ dert, wenn eine Empfangsfrequenz geändert wird, so daß die Oszillationsfrequenz des VCO 103 durch Ändern des Frequenz­ teilungswertes Mi beliebig geändert werden kann.

Im Frequenzsynthesizer, wie er oben angegeben ist, konver­ giert die Oszillationsfrequenz fo des VCO prinzipiell zu ei­ nem ganzzahligen Vielfachen der Referenzfrequenz fr. Daher wird eine Abstimmstabilität eines Empfängers, der geeignet ist, Rundfunkwellen bei einer Abstimmfrequenz basierend auf der Oszillationsfrequenz fo zu empfangen, durch die Genauig­ keit der Referenzfrequenz fr bestimmt.

Da vom Frequenzsynthesizer, der eine PLL-Schaltung verwendet, erforderlich ist, daß er mehrere widersprüchliche Anforderun­ gen erfüllt, wie beispielsweise eine stabile Operation eines Schleifensystems, eine kurze Zeit bis zum Erreichen einer Phasenverriegelung (Verriegelungszeit), weniger Rauschen im Schleifensystem, wenn die Phase verriegelt ist, und so wei­ ter, würde eine Schleifenkonstante der PLL-Schaltung, die nur derart eingestellt ist, daß der Verriegelungszeit Gewicht beigemessen wird, unstabile Operationen des Schleifensystems verursachen und in einem unpraktischen Frequenzsynthesizer resultieren.

Aus diesem Grund ist es, da herkömmliche Frequenzsynthesizer, die eine PLL-Schaltung verwenden, eine Schleifenkonstante derart einstellen, daß die oben angegebenen mehreren Anforde­ rungen in einem praktisch tolerierbaren Bereich erfüllt wer­ den, schwierig, die Verriegelungszeit extrem zu reduzieren. Zum Ändern einer Empfangsfrequenz wird eine demodulierte Aus­ gabe durch eine Stummschaltung gedämpft.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Empfän­ ger zu schaffen, der eine Zeitperiode reduzieren kann, die durch die Zeit erforderlich ist, während der sich eine Emp­ fangsfrequenz auf die gewünschte Frequenz stabilisiert, wenn die Empfangsfrequenz auf die gewünschte Frequenz geändert wird, um ein Unverträglichkeitsgefühl beim Hören zu eliminie­ ren, das ein Ändern der Empfangsfrequenz begleitet.

Der Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Os­ zillationseinrichtung zum Erzeugen eines Oszillationssignals bei einer Oszillationsfrequenz gemäß einem Oszillationssteu­ ersignal aufweist und ein empfangenes Radiosignal bei einer Abstimmfrequenz entsprechend der Oszillationsfrequenz des Os­ zillationssignals empfängt, um das empfangene Signal zu demo­ dulieren, ist dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes auf­ weist: eine Halteeinrichtung zum Halten von Information über eine eingegebene Kanalauswahlfrequenz, ein erstes Frequenz­ steuerungsschleifensystem zum Erzeugen eines ersten Steuersi­ gnals, das die Differenz bezüglich der Phase zwischen einem Vergleichssignal, das durch Teilen des Oszillationssignals auf der Basis der Information über die Kanalauswahlfrequenz erzeugt wird, und einem Referenzsignal anzeigt, ein zweites Frequenzsteuerschleifensystem zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals, das eine Frequenzdifferenz zwischen der Oszil­ lationsfrequenz des Oszillationssignais und der Kanalauswahl­ frequenz anzeigt, und eine Auswahlsteuerung zum selektiven Versorgen der Oszillationseinrichtung mit entweder dem ersten Steuersignal oder dem zweiten Steuersignal als Oszillations­ steuersignal.

Da der Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, können das erste Frequenz­ steuerschleifensystem und das zweite Frequenzsteuerschleifen­ system geeignet ausgewählt werden, um dadurch zu ermöglichen, eine verbesserte Verriegelungszeit und eine hohe Abstimmsta­ bilität zu erreichen.

Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, wobei:

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das einen herkömmlichen Fre­ quenzsynthesizer darstellt, der eine PLL-Schaltung verwendet;

Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Empfängers darstellt, auf den die vorliegende Er­ findung angewendet wird;

Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das eine spezifische Struk­ tur einer Oszillationssteuerung im Empfänger der Fig. 2 darstellt;

Fig. 4A-4I Zeitdiagramme sind, die die Operation der Oszilla­ tionssteuerung darstellen, wenn der Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kanalauswahlfre­ quenz ändert;

Fig. 5A-5E Zeitdiagramme sind, die die Operation der Oszilla­ tionssteuerung darstellen, wenn ein Schalten von einer zweiten Frequenzsteuerschleife zu einer er­ sten Frequenzsteuerschleife durchgeführt wird; und

Fig. 6 ein Diagramm ist, das eine spezifische Struktur ei­ nes Schleifenselektors in der Oszillationssteuerung der Fig. 3 darstellt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen de­ tailliert beschrieben.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil eines Emp­ fängers darstellt, der die vorliegende Erfindung verkörpert.

Beim dargestellten Empfänger werden durch eine Antenne 111 empfangene Radiosignale einem Frequenzwandler 112 zugeführt. Der Frequenzwandler 112 mischt die empfangenen Radiosignale mit einem von einem Lokaloszillator 113 zugeführten Oszilla­ tionssignal, um ein empfangenes Signal einer Abstimmfrequenz auf einer Zwischenfrequenz zu erhalten. Das empfangene Radio­ signal der Abstimmfrequenz wird durch einen Demodulator 114 demoduliert, der eine zwischenfrequenz-Verstärkerstufe ent­ hält.

Der Lokaloszillator 113 enthält einen VCO 4, dessen Oszilla­ tionsfrequenz unter der Steuerung einer Oszillationssteuerung 3 verändert werden kann. Die Oszillationssteuerung 3 ist mit einer Halteeinheit 5 zum Halten von Kanalauswahlfrequenzin­ formation versehen, die ihm von einer nicht gezeigten CPU oder ähnlichem zugeführt wird, d. h. Information über die Os­ zillationsfrequenz des VCO 4, die für eine Kanalauswahl nötig ist. Eine Ausgabe der Halteeinheit 5 wird einem Phasendifferenzdetektor 6 und einem Frequenzdifferenzdetektor 7 zuge­ führt. Der Phasendifferenzdetektor 6 erfaßt die Differenz be­ züglich der Phase zwischen einem Signal, das durch Teilen ei­ ner Ausgabe des VCO 4 basierend auf der Kanalauswahlfrequenz­ information erzeugt wird, und einem Referenzsignal. Der Fre­ quenzdifferenzdetektor 7 erfaßt die Differenz bezüglich der Frequenz zwischen der Ausgabe des VCO 4 und der Kanalauswahl­ frequenzinformation. Jeweilige Erfassungsausgaben des Phasen­ differenzdetektors 6 und des Frequenzdifferenzdetektors 7 werden einer Auswahlsteuerung 8 zugeführt. Die Auswahlsteue­ rung 8 führt beide Erfassungssignale vom Phasendifferenzde­ tektor 6 und vom Frequenzdifferenzdetektor 7 als Steuersignal zum VCO 4. Der VCO 4 erzeugt ein Oszillationssignal mit einer Frequenz oder einer Phase gemäß dem Steuersignal von der Aus­ wahlsteuerung 8.

Es sollte beachtet werden, daß sich die Kanalauswahlfrequen­ zinformation auf eine Oszillationsfrequenz des VCO 4 entspre­ chend einer Sendefrequenz einer gewünschten Rundfunkstation bezieht. Beispielsweise ist die Summe der Zwischenfrequenz der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe und der Oszillationsfre­ quenz gleich der Sendefrequenz der gewünschten Rundfunkstati­ on. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind eine erste Fre­ quenzsteuerschleife (Phasenvergleichsschleife) zum Steuern des VCO 4 basierend auf einer Phasendifferenz, die durch den Phasendifferenzdetektor 6 erfaßt wird, und eine zweite Fre­ quenzsteuerschleife (Frequenzvergleichsschleife) zum Steuern des VCO 4 basierend auf einer Frequenzdifferenz, die durch den Frequenzdifferenzdetektor 7 erfaßt wird, in der Oszilla­ tionssteuerung 3 ausgebildet.

Der Oszillationssteuerung 3, die aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, werden zuerst Frequenzteilungswertdaten, die eine neue Oszillationsfrequenz des VCO 4 anzeigen, von der CPU zugeführt, die eine Verarbeitung durchführt, die zu all­ gemeinen Operationen des Empfängers gehört, einschließlich einer Bestimmung einer Kanalauswahlfrequenz, einer Verarbei­ tung einer von einem Benutzer eingegebenen Information, einer Anzeigeverarbeitung, und so weiter. Die zugeführten Frequenz­ teilungswertdaten werden in der Halteeinheit 5 gehalten.

Die Auswahlsteuerung 8 wählt die zweite Frequenzsteuerschlei­ fe aus, die den Frequenzdifferenzdetektor 7 enthält. Der Fre­ quenzdifferenzdetektor 7 berechnet einen Frequenzdifferenz zwischen einer aktuellen Oszillationsfrequenz des VCO 4 und einer Soll-Oszillationsfrequenz des VCO 4 gemäß der aktuellen Oszillationsfrequenz des VCO 4 und den in der Halteeinheit 5 gehaltenen Frequenzteilungswertdaten. Ein Signal, das die Frequenzdifferenz anzeigt, wird vom Frequenzdifferenzdetektor 7 zur Auswahlsteuerung 8 geführt, die die Oszillationsfre­ quenz des VCO 4 gemäß dem Signal steuert, das die Frequenz­ differenz anzeigt. Anders ausgedrückt wird die Oszillations­ frequenz des VCO 4 durch die zweite Frequenzsteuerschleife gesteuert.

Wenn die Oszillationsfrequenz des VCO 4 durch die zweite Fre­ quenzsteuerschleife nahe zur Soll-Oszillationsfrequenz grob­ eingestellt ist, wählt die Auswahlsteuerung 8 die erste Fre­ quenzsteuerschleife aus, die den Phasendifferenzdetektor 6 enthält. In der ersten Frequenzsteuerschleife erfaßt der Pha­ sendifferenzdetektor 6 die Differenz bezüglich der Phase zwi­ schen einem Signal, das durch Teilen des Oszillationssignals des VCO 4 durch ein Frequenzteilungsverhältnis basierend auf der Kanalauswahlfrequenzinformation erzeugt wird, und dem Re­ ferenzsignal, und führt dem VCO 4 über die Auswahlsteuerung 8 ein Signal zu, das die Phasendifferenz anzeigt, um die Oszil­ lationsfrequenz des VCO 4 feineinzustellen. Anders ausge­ drückt wird eine Verriegelungszeit durch die Grobeinstellung zum sofortigen Bringen der Oszillationsfrequenz des VCO 4 in die Nähe der Sollfrequenz durch die zweite Frequenzsteuer­ schleife reduziert, und eine Abstimmstabilität wird durch ei­ ne Feineinstellung der Oszillationsfrequenz des VCO 4 durch die erste Frequenzsteuerschleife sichergestellt.

Fig. 3 stellt die Oszillationssteuerung 3 der Fig. 2 detail­ liert dar. Bei der dargestellten Oszillationssteuerung 3 bil­ den ein Phasenkomparator 13, ein Schleifenselektor 14 und ein programmierbarer Teiler 15 das erste Frequenzsteuerschleifen­ system. Ein VCO-Zähler 16, ein Frequenzdifferenzdetektor 17, eine digitale Ladungspumpe 18 und ein D/A-Wandler 19 bilden das zweite Frequenzsteuerschleifensystem. Ein Laster- Taktgenerator 11 erzeugt einen Master-Taktimpuls und ein Re­ ferenzteiler 12 teilt den Master-Taktimpuls, um das Referenz­ signal fr für den Phasenvergleich in der ersten Frequenzsteu­ erschleife zu erzeugen. Das Referenzsignal fr, das durch den Referenzteiler 12 erzeugt wird, wird dem Phasenkomparator 13 zugeführt. Die Oszillationssteuerung 3 weist weiterhin eine Synchronisierungssteuerung 20 auf, die einen Zähler und so weiter zum Steuern von Operationen jeweiliger Komponenten enthält, und einen Verriegelungsdetektor 21 zum Bestimmen, ob eine durch den Frequenzdifferenzdetektor 17 erfaßte Frequenz­ differenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist oder nicht, sowie die Halteeinheit 5, die beispielsweise aus Schieberegistern aufgebaut ist, zum Halten der Frequenztei­ lungswertdaten Mi.

Die digitale Ladungspumpe 18 ist aus einer (Zwischen-)Speicherschaltung 22 und einem Addie­ rer/Subtrahierer 23 zum Ausführen einer Addition oder einer Subtraktion aufgebaut.

Als nächstes wird die Operation der Oszillationssteuerung 3, die aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, unter Bezug­ nahme auf die Zeitdiagramme der Fig. 4A-4I in Zusammenhang mit einem Beispiel beschrieben, bei dem eine Oszillationsfrequenz f_vco′, die im VCO 4 gegenwärtig eingestellt ist, auf ei­ ne durch die CPU instruierte Oszillationsfrequenz f_vco geän­ dert wird.

Zum Ändern der Oszillationsfrequenz des VCO 4 auf f_vco werden zuerst Frequenzteilungswertdaten Mi entsprechend der Oszilla­ tionsfrequenz f_vco von der CPU zur Oszillationssteuerung 3 eingegeben, und die eingegebenen Frequenzteilungswertdaten Mi werden in der Halteeinheit 5 gehalten. Zusätzlich gibt die CPU Ende-Identifizierungsdaten (Daten ENDE), die das Ende ei­ ner Datenübertragung anzeigen, wie es in Fig. 4A dargestellt ist, zur Synchronisierungssteuerung 20 aus. Die Synchronisie­ rungssteuerung 20 steuert n Antwort auf die Ende- Identifizierungsdaten jeweilige Komponenten der Oszillations­ steuerung 3 insgesamt. Anders ausgedrückt dienen die Ende- Identifizierungsdaten als Basis der Operation der Synchroni­ sierungssteuerung 20.

Die Synchronisierungssteuerung 20 gibt auf ein Empfangen der Ende-Identifizierungsdaten hin einen zählbaren Impuls mit ei­ ner mit einem Master-Takt synchronisierten vorbestimmten Dau­ er 1/fr zum VCO-Zähler 16 aus. Die vorbestimmte Dauer 1/fr wird durch einen Zählwert eines Zählers in der Synchronisie­ rungssteuerung 20 bestimmt.

Synchron zur Erzeugung des zählbaren Impulses wird ein Rück­ setzsignal, wie es in Fig. 4H dargestellt ist, von der Syn­ chronisierungssteuerung 20 erzeugt. Das Rücksetzsignal steu­ ert Ausgangszustände des Schleifenselektors 14 und des Pha­ senkomparators 13, um eine Steuerschleife auszuwählen, und steuert auch jeweilige Teilungsoperationen des Referenztei­ lers 12 und des programmierbaren Teilers 15.

Wird hierbei angenommen, daß die zweite Frequenzsteuerschlei­ fe ausgewählt worden ist, die auf einer Frequenzdifferenz ba­ siert, anstelle der ersten Frequenzsteuerschleife, die auf einem Phasenvergleich basiert, werden der Referenzteiler 12 und der programmierbare Teiler 15 davon abgehalten, ihre je­ weiligen Teilungsoperationen durchzuführen, was dazu führt, daß die Ausgabe des Phasenkomparators 13 in einem Zustand ho­ her Impedanz ist.

Der VCO-Zähler 16 mißt die Oszillationsfrequenz f_vco′ des VCO 4, die in ihn eingegeben wird, während der zählbare Impuls gerade eingegeben wird, d. h. während eines hohen Pegels des zählbaren Impulses, um einen Zählwert Ni auszugeben, der der gemessenen Frequenz entspricht.

Die Synchronisierungssteuerung 20 gibt nach Abschluß der Zäh­ lung ein Synchronisierungssignal aus, das in Fig. 4C darge­ stellt ist. Eine Ausgabezeitgabe des Synchronisierungssignals wird durch die Synchronisierungssteuerung 20 auf ähnliche Weise wie der zählbare Impuls gemanagt. Der Frequenzdiffe­ renzdetektor 17 berechnet auf ein Empfangen des Synchronisie­ rungssignals hin die Differenz zwischen der Ausgabe Ni des VCO-Zählers 16 und dem in der Halteeinheit 5 gehaltenen Fre­ quenzteilungswert und gibt das Berechnungsergebnis Mi-Ni aus, das die Frequenzdifferenz anzeigt. Insbesondere wird unter der Annahme, daß die Ausgabedauer des zählbaren Impulses gleich einer Periode (1/fr) des Referenzsignals fr ist, der Zählwert Ni durch Ni=f_vco′/fr ausgedrückt, und die gehaltenen Frequenzteilungswertdaten Mi werden durch Mi=f_vco/fr ausge­ drückt.

Somit wird die Differenz zwischen den Frequenzteilungswertda­ ten Mi und dem Zählwert Ni durch Mi-Ni=(f_vco-f_vco′) ausge­ drückt, so daß die Differenz zwischen der aktuellen Oszilla­ tionsfrequenz f_vco′ des VCO 4 und der Sollfrequenz f_vco durch Berechnen der Differenz Mi-Ni abgeleitet wird. Da das Berech­ nungsergebnis in relativem Bezug zu f_vco′ und f_vco steht und positive und negative Werte annehmen kann, werden Daten zum Identifizieren, ob die Ausgangsdaten positiv oder negativ sind, natürlich zu den Ausgangsdaten Mi-Ni addiert.

Die Frequenzdifferenz Mi-Ni, die durch den Frequenzdifferenz­ detektor 17 berechnet wird, wird zur digitalen Ladungspumpe 18 eingegeben. Die digitale Ladungspumpe 18 ist aus dem Ad­ dierer/Subtrahierer 23 und der (Zwischen-) Speicherschaltung 22 aufgebaut, wie es oben angegeben ist. Digitale Daten, die der aktuellen Ausgabe (f_vco′) des VCO 4 entsprechen, die in der (Zwischen-)Speicherschaltung 22 gehalten wird, und die eingegebenen Frequenzdifferenzdaten Mi-Ni werden im Addie­ rer/Subtrahierer 23 synchron zum Synchronisierungssigna1 von der Synchronisierungssteuerung 20 einer Addition oder einer Subtraktion unterzogen.

Da das Berechnungsergebnis, wie es oben angegeben ist, als positiv oder negativ identifiziert werden kann, instruieren die Identifizierungsdaten den Addierer/Subtrahierer 23, ob eine Addition oder eine Subtraktion durchgeführt werden soll­ te. Nimmt man Fig. 4D als Beispiel, wird, da das Signal der Fig. 4D eine positive Frequenzdifferenz zeigt, eine Addition im Addierer/Subtrahierer 23 durchgeführt. Das Berechnungser­ gebnis, d. h. das Ergebnis einer Addition oder Subtraktion im Addierer/Subtrahierer 23, wird wiederum in der (zwischen-)Speicherschaltung 22 gehalten, wodurch die Ände­ rung der gehaltenen Daten beendet wird.

Die in der (Zwischen-)Speicherschaltung 22 gehaltenen Daten werden durch den D/A-Wandler 19 zum aktuellen Antreiben des VCO 4 in einen analogen Spannungswert TV umgewandelt. Daher wird, wenn die gehaltenen Daten geändert werden, wie es in Fig. 4E dargestellt ist, die Oszillationsfrequenz des VCO 4 der Ausgabe der (zwischen-)Speicherschaltung 22 folgend geän­ dert, wie es in Fig. 4F dargestellt ist.

Der VCO 4 besteht aus einer Resonanzschaltung, die aus be­ kannten Elementen wie einem variablen Kondensator, einem Kon­ densator, einer Spule und so weiter gebildet ist. Aus diesem Grund kann, wenn eine Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 19 geändert wird, die Oszillationsfrequenz des VCO 4 der Aus­ gangsspannung nicht sofort folgen, was in einer in Fig. 4F gezeigten Zeitkonstante resultiert. Daher wird dann, wenn die nächste Zähloperation der VCO-Oszillationsfrequenz vor einem Stabilisieren der Ausgangsfrequenz des VCO 4 begonnen wird, eine durch den VCO-Zähler 16 erfaßte Frequenz später nicht zuverlässig sein.

Zum Vermeiden dieses Nachteils erfaßt die Synchronisierungs­ steuerung 20 das Verstreichen einer Wartezeit Wt durch einen Zähler, der darin eingebaut ist, um zu verhindern, daß der VCO-Zähler 16 die nächste Zähloperation der VCO- Oszillationsfrequenz beginnt, bis die Oszillationsfrequenz des VCO 4 stabil wird.

Die Frequenzdifferenz Mi-Ni, die durch den Frequenzdetektor 17 erfaßt wird, wird ebenso einem Verriegelungsdetektor 21 eingegeben. Der Verriegelungsdetektor 21, der aus einem Zäh­ ler und so weiter aufgebaut ist, bestimmt, ob die eingegebene Frequenzdifferenz Mi-Ni innerhalb eines vorbestimmten Be­ reichs (Verriegelungsbereichs), der in Fig. 4D gezeigt ist, synchron zur Frequenzdifferenz-Erfassungsausgabe ist. Der Ausgabezustand des Verriegelungsdetektors 21 ist auf einem niedrigen Pegel, was eine Verriegelung anzeigt, wenn die Fre­ quenzdifferenz Mi-Ni innerhalb des Verriegelungsbereichs ist, und auf einem hohen Pegel, was eine fehlende Verriegelung an­ zeigt, wenn sie außerhalb des Verriegelungsbereichs ist, wie es in Fig. 4G dargestellt ist.

Es ist zu verstehen, daß der Verriegelungsdetektor 21 dazu vorgesehen ist, zu erfassen, ob die Oszillationsfrequenz des VCO 4 durch Steuern der Oszillationsfrequenz des VCO 4 unter Verwendung der zweiten Frequenzdifferenzsteuerschleife die Nähe der Sollfrequenz f_vco erreicht hat oder nicht.

Nachdem die Wartezeit Wt verstrichen ist, gibt die Synchroni­ sierungssteuerung 20 wiederum den zählbaren Impuls zum VCO- Zähler 16 aus, wie es in Fig. 4B dargestellt ist. Zu dieser Zeit hat die Oszillationsfrequenz, wenn die Oszillationsfre­ quenz des VCO 4 durch eine Grobeinstellung basierend auf der Frequenzdifferenz Mi-Ni ausreichend eingestellt worden ist, die Nähe der Sollfrequenz f_vco erreicht. Somit zeigt die durch den Frequenzdifferenzdetektor 17 durch eine ähnliche Verar­ beitung wie das vorherige Mal berechnete Frequenzdifferenz im wesentlichen Null an, und die Frequenzdifferenz- Erfassungsausgabe wird auf der Basis der aktuellen Frequenz­ differenzerfassung geändert, wie es in Fig. 4D dargestellt ist.

Wenn die dieses Mal berechnete Frequenzdifferenz innerhalb des Verriegelungsbereichs ist, invertiert der Verriegelungs­ detektor 21 die Ausgabe auf den niedrigen Pegel, wie es in Fig. 4G dargestellt ist, um der Synchronisierungssteuerung 20 zu zeigen, daß der VCO 4 in einem verriegelten Zustand ist.

Die Synchronisierungssteuerung 20 erkennt, wenn sie die Ein­ gabe des Signals mit niedrigem Pegel empfängt, was den ver­ riegelten Zustand anzeigt, daß die Oszillationsfrequenz des VCO 4 die Nähe der Sollfrequenz f_vco durch eine Grobeinstel­ lung der Oszillationsfrequenz des VCO 4 unter Verwendung der zweiten Frequenzsteuerschleife erreicht hat.

Die Synchronisierungssteuerung 20 invertiert auf ein Erfassen des Signals mit niedrigem Pegel hin, was den verriegelten Zu­ stand anzeigt, wiederum den Ausgangspegel des Rücksetzsi­ gnals, wie es in Fig. 4H dargestellt ist. Die Synchronisie­ rungssteuerung 20 instruiert durch Ausgeben des Rücksetzsi­ gnals mit niedrigem Pegel den Schleifenselektor 14 und den Phasenkomparator 13, die erste Frequenzsteuerschleife, die auf einem Phasenvergleich basiert, auszuwählen, und steuert den Referenzteiler 12 und den programmierbaren Teiler 15 zum gleichzeitigen Beginnen ihrer Teilungsoperationen.

Der gleichzeitige Beginn der Teilungsoperationen in den Tei­ lern 12, 15 wird unten beschrieben. Die erste Frequenzsteuer­ schleife, die auf einer Phasendifferenzerfassung beruht, ba­ siert auf einer Phasendifferenz, bei der der Phasenkomparator 13 die Differenz bezüglich der Phase zwischen dem eingegebe­ nen Referenzsignal fr und einem Vergleichssignal V1 erfaßt. Somit erfaßt der Phasenkomparator 13 selbst dann, wenn das eingegebene Referenzsignal Fr bezüglich der Referenz gleich dem Vergleichssignal V1 ist, einen Phasenfehlerimpuls, wenn sie bezüglich der Phase unterschiedlich sind.

Andererseits führt die zweite Frequenzsteuerschleife, die auf einer Frequenzdifferenzerfassung beruht, eine Steuerung ba­ sierend auf einer Frequenzdifferenz durch, so daß, wenn die zweite Frequenzsteuerschleife unvorteilhaft auf die erste Frequenzsteuerschleife umgeschaltet wird, die auf einem ande­ ren Operationsprinzip basiert, selbst dann ein Phasenfeh­ lerimpuls vom Phasenkomparator 13 ausgegeben wird, wenn beide Eingangssignale bezüglich der Frequenz gleich sind. Daher sind, wenn die Steuerschleife von einer zur anderen umge­ schaltet wird, das Referenzsignal fr und das Vergleichssignal V1, die beide zum Phasenkomparator 13 eingegeben werden, be­ züglich der Phase angepaßt, um zu verhindern, daß der Phasen­ komparator 13 den unnötigen Fehlerimpuls ausgibt.

Somit sind die Grundoperationen, die dann durchgeführt wer­ den, wenn die Kanalauswahlfrequenz geändert wird, beschrieben worden.

Als nächstes wird die Feineinstellung einer Ausgangsfrequenz des VCO 4, nachdem die erste Frequenzsteuerschleife, die auf einem Phasenvergleich basiert, anstelle der zweiten Frequenz­ schleife, die auf einer Frequenzdifferenz basiert, ausgewählt ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 5A-5E beschrieben.

Da die Fig. 5A, 5B, 5C und 5C jeweils den Fig. 4D, 4E, 4G und 4H entsprechen, sind deren detaillierte Beschreibungen wegge­ lassen.

Wenn die zweite Frequenzsteuerschleife durch die Erfassung eines verriegelten Zustands zur ersten Frequenzsteuerschleife umgeschaltet wird, wird die Ausgangsfrequenz des VCO 4 auf der Basis eines vom Phasenkomparator 13 ausgegebenen Feh­ lerimpulses feineingestellt, wie es in Fig. 5D dargestellt ist, so daß die Ausgabe des VCO 4 zur Soll- Oszillationsfrequenz f_vco des VCO 4 entsprechend dem von der CPU eingegebenen Frequenzteilungswert Mi konvergiert. Anders ausgedrückt wird ein Quantisierungsfehler, der in der zweiten Frequenzsteuerschleife enthalten ist, durch die erste Fre­ quenzsteuerschleife kompensiert.

Dieser Aspekt wird unten detailliert beschrieben.

Prinzipiell kann die zweite Steuerschleife, die auf einer Frequenzdifferenz basiert, für die Ausgangsfrequenz des VCO 4 für ein Konvergieren zur Soll-Oszillationsfrequenz f_vco aus­ reichend sein. Jedoch hat in einem Empfänger, der eine her­ kömmliche PLL-Schaltung verwendet, ein Referenzsignal fr, das zu einem Phasenkomparator 13 eingegeben wird, etwa 50 kHz. Somit muß dann, wenn eine so hohe Abstimmgenauigkeit wie zu­ vor über ein Empfangsband sicherzustellen ist, das sich über 20 MHz erstreckt, die Auflösung eines D/A-Wandlers auf eine derartige Höhe eingestellt werden, daß diese für eine prakti­ sche Anwendung nicht geeignet ist. Zum bösen dieses Problems ist es wünschenswert, daß Steuerschleifen auf geeignete Weise umgeschaltet werden, wie es bei der vorliegenden Erfindung implementiert ist, so daß die zweite Frequenzsteuerschleife, die auf einer Frequenzdifferenz basiert, zum groben aber so­ fortigen Einstellen der Oszillationsfrequenz des VCO 4 in die Nähe der Sollfrequenz f_vco ausgewählt wird, um eine Verriege­ lungszeit zu reduzieren, und dann die erste Frequenzsteuer­ schleife, die auf einem phasenvergleich basiert, zum Feinein­ stellen der Oszillationsfrequenz des VCO 4 verwendet wird, um eine hohe Abstimmfähigkeit für eine gewünschte Abstimmfre­ quenz sicherzustellen.

Als nächstes wird eine bestimmte Struktur des Schleifenselek­ tors 14 unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Der Schlei­ fenselektor 14 ist aus einem ersten Verstärker (1-ter AMP) 25, der als Tiefpaßfilter (LPF) arbeitet, und einem zweiten Verstärker (2-ter AMP) 26 zusammengesetzt. Der erste Verstär­ ker 25, der als aktives Filter dient, ist zusätzlich mit ei­ nem Schalter 27 zum Kurzschließen seines Eingangs und seines Ausgangs versehen, welcher unter der Steuerung eines Rück­ setzsignals von der Synchronisierungssteuerung 22 geöffnet und geschlossen wird. Der zweite Verstärker 26 hat zwei Ein­ gänge, die jeweils mit einem Ausgang des ersten Verstärkers 25 und einem Ausgang des D/A-Wandlers 19 verbunden sind.

Wenn das von der Synchronisierungssteuerung 20 ausgegebene Rücksetzsignal auf einem hohen Pegel ist, wie es in Fig. 4H dargestellt ist, d. h. wenn die zweite Frequenzsteuerschleife anstatt der ersten Frequenzsteuerschleife ausgewählt ist, wird der Schalter 27 geschlossen, um den Eingang und den Aus­ gang des ersten Verstärkers 25 kurzzuschließen. Ebenso wird der Ausgang des Phasenkomparators 13 derart eingestellt, daß er eine hohe Impedanz zeigt. Somit arbeitet der zweite Ver­ stärker 26 als Pufferverstärker, und eine Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 19 wird als Steuerspannung TV über den zwei­ ten Verstärker 26 zum VCO 4 eingegeben, wodurch die Oszilla­ tionsfrequenz des VCO 4 durch die zweite Frequenzsteuer­ schleife gesteuert wird.

Wenn das von der Synchronisierungssteuerung 20 ausgegebene Rücksetzsignal auf einem niedrigen Pegel ist, wie es in Fig. 4H dargestellt ist, d. h. wenn die erste Frequenzsteuerschlei­ fe anstatt der zweiten Frequenzsteuerschleife ausgewählt ist, wird der Schalter 27 geöffnet, um zu veranlassen, daß der er­ ste Verstärker 25 als Tiefpaßfilter arbeitet, das derart ein­ gestellt ist, daß ein Fehlerimpuls gemäß einem durch den Pha­ senkomparator 13 erfaßten Phasenfehler ausgegeben werden kann. Dann wird die durch den ersten Verstärker 25, der als Tiefpaßfilter arbeitet, geglättete Steuerspannung TV über den zweiten Verstärker 26 zum VCO 4 eingegeben, wodurch die Os­ zillationsfrequenz des VCO 4 durch die erste Frequenzsteuer­ schleife gesteuert wird.

Wie es oben beschrieben ist, enthält gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Empfänger mit einer Empfängereinheit, die einen VCO enthält und auf eine Vielzahl von Frequenzen ab­ stimmbar ist, zum Demodulieren eines modulierten Signals von einem empfangenen Radiosignal und zum Ausgeben einer demodu­ lierten Ausgabe und mit einer Oszillationssteuerung, die eine Oszillationsfrequenz des VCO auf der Basis von Information über eine Eingangskanalauswahlfrequenz steuert, die Oszilla­ tionssteuerung eine Halteeinheit zum Halten der Information über die Kanalauswahlfrequenz, ein erstes Frequenzsteuer­ schleifensystem zum Steuern des VCO basierend auf der Diffe­ renz bezüglich der Phase zwischen einem Referenzsignal und einem Vergleichssignal, das durch Teilen einer Ausgabe des VCO basierend auf der Information über die Kanalauswahlfrequenz erzeugt wird, und ein zweites Frequenzsteuerschleifen­ system zum Steuern des VCO basierend auf der Differenz bezüg­ lich der Frequenz zwischen der Ausgabe des VCO und der Kanal­ auswahlfrequenz. Die Oszillationssteuerung wählt die VCO- Steuerung unter Verwendung des ersten Frequenzsteuerschlei­ fensystems und die VCO-Steuerung unter Verwendung des zweiten Frequenzsteuerschleifensystems derart geeignet aus, daß die Ausgangsfrequenz des VCO zur Kanalauswahlfrequenz konvergiert und auf der Kanalauswahlfrequenz beibehalten wird, was ermög­ licht, eine verbesserte Verriegelungszeit und eine hohe Ab­ stimmfähigkeit für eine gewünschte Abstimmfrequenz erreichen.

Der Empfänger, wie er oben angegeben ist, kann beispielsweise für einen Netzwerkverfolgung in einem Radiodatensystem unter Verwendung eines Multiplexrundfunksendens verwendet werden, das in Europa bereits zur praktischen Anwendung gelangt ist. Da eine Station, die Operationen auswählt, wie beispielsweise eine Überprüfung für einen Empfangsumstand einer Ersatz- Rundfunkstation und so weiter, ohne ein Verlassen auf eine Stummschaltung ausgeführt werden kann, ist es möglich, einen sehr guten Empfänger zu realisieren, der einem Hörer nie ein Unverträglichkeitsgefühl gibt.

Ebenso wird, da ein VCO geteilt werden kann, eine Schwebungs­ interferenz, die auftreten kann, wenn eine Vielzahl von VCOs in einem Empfänger eingebaut sind, eliminiert.

Im oben beschriebenen Empfänger wird ein Referenzsignal durch eine Teilungseinrichtung zum Teilen eines Master-Taktsignals erzeugt, und eine Synchronisierungssteuerung beginnt dann, wenn ein Schalten von der VCO-Steuerung unter Verwendung der zweiten Frequenzsteuerschleife zur VCO-Steuerung unter Ver­ wendung der ersten Frequenzsteuerschleife erfolgt, gleichzei­ tig eine Teilungsoperation zum Erzeugen des Referenzsignals und des Vergleichssignais, so daß das Erzeugen eines unnöti­ gen Fehlerimpulses aufgrund der Differenz bezüglich grund­ sätzlicher Prinzipien zwischen der ersten und der zweiten Frequenzsteuerschleife unterdrückt werden kann, wenn von der zweiten Frequenzsteuerschleife, die auf dem Prinzip einer Steuerung bezüglich einer Frequenzdifferenz basiert, zur er­ sten Frequenzsteuerschleife, die auf dem Prinzip einer Steue­ rung bezüglich einer Phasendifferenz basiert, umgeschaltet wird.

Ebenso wird, wenn die Differenz zwischen einer Oszillations­ frequenz des VCO, die durch eine Steuerspannungsausgabe gemäß einer erfaßten Frequenzdifferenz geändert wird, und einer Ka­ nalauswahlfrequenz wiederum zu der Zeit erfaßt wird, während der die zweite Frequenzsteuerschleife ausgewählt ist, die Os­ zillationsfrequenz des VCO nicht gemessen, bis die Oszillati­ onsfrequenz des VCO gemäß der Frequenzdifferenz stabil auf einer Oszillationsfrequenz bleibt, was ermöglicht, die Zuver­ lässigkeit der berechneten Frequenzdifferenz zu verbessern.

Claims (3)

1. Empfänger mit einer Oszillationseinrichtung (3, 4) zum Erzeugen eines Oszillationssignals auf einer Oszillati­ onsfrequenz entsprechend einem Oszillationssteuersignal und zum Empfangen eines Radiosignais auf einer Abstimm­ frequenz, die der Oszillationsfrequenz des Oszillations­ signals entspricht, um das empfangene Radiosignal zu de­ modulieren, wobei der Empfänger folgendes aufweist:
eine Halteeinrichtung (5) zum Halten von Information über eine eingegebene Kanalauswahlfrequenz;
ein erstes Frequenzsteuerschleifensystem (13, 14, 15) zum Erzeugen eines ersten Steuersignals, das die Diffe­ renz bezüglich der Phase zwischen einem Vergleichssignal, das durch Teilen des Oszillationssignals auf der Basis der Information über die Kanalauswahlfrequenz erzeugt wird, und einem Referenzsignal anzeigt;
ein zweites Frequenzsteuerschleifensystem (16, 17, 18) zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals, das eine Fre­ quenzdifferenz zwischen der Oszillationsfrequenz des Os­ zillationssignals und der Kanalauswahlfrequenz anzeigt; und
eine Auswahlsteuerung (8) zum selektiven Zuführen ent­ weder des ersten Steuersignals oder des zweiten Steuersi­ gnals als Oszillationssteuersignal zur Oszillationsein­ richtung.

2. Empfänger nach Anspruch 1, wobei eine Teilungseinrichtung (12) zum Teilen eines Master-Taktsignals das Referenzsi­ gnal (fr) erzeugt; und
die Auswahlsteuerung (8) dann, wenn vom zweiten Steu­ ersignal zum ersten Steuersignal zum Steuern der Oszillationsfrequenz der Oszillationseinrichtung umgeschaltet wird, gleichzeitig eine Teilungsoperation zum Erzeugen des Referenzsignals und des Vergleichssignais beginnt.

3. Empfänger nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Differenz zwischen der Oszillationsfrequenz der Oszillationsein­ richtung (4), die gemäß dem zweiten Steuersignal geändert wird, und der Kanalauswahlfrequenz wiederum zu der Zeit erfaßt wird, zu der die Auswahlsteuerung (8) das zweite Steuersignal auswählt, das zweite Frequenzsteuerschlei­ fensystem (16, 17, 18) die Oszillationsfrequenz der Os­ zillationseinrichtung solange nicht holt, bis die Oszil­ lationsfrequenz der Oszillationseinrichtung gemäß der Frequenzdifferenz auf einer Oszillationsfrequenz stabil bleibt.