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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangsvorrichtung mit Diversity (nachstehend als Diversity-Empfangsvorrichtung bezeichnet), die eine Empfangsantennen-Umschaltfunktion aufweist und im Gebiet der Mobilkommunikation verwendet wird, und insbesondere eine Steuereinrichtung, die selektiv die Empfangsausgänge von zwei Antennen umschaltet und in einer Empfangsvorrichtung zum Empfangen von z. B. einer FM oder TV Aussendung und Funk in dem VHF oder einem höheren Frequenzband verwendet wird.
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Diversity-Empfangsvorrichtungen besitzen eine Zwei-Tuner-Diversity, die zwei Sätze von Empfangsantennen und Empfangsvorrichtungen umschaltet, und eine Antennenumschalt-Diversity, die zwei Empfangsantennen umschaltet.
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Die Antennenumschalt-Diversity arbeitet grundlegend wie folgt: wenn bei einer Mehrwegausbreitung eine Verzerrung (Rauschen) oder dergleichen erfaßt wird, daß eine Mehrweg-Welle (synthetisierte Welle von Funkwellen, die über verschiedene Pfade angekommen sind) oder ein Antennenrauschen an einer Antenne angekommen ist, die gegenwärtig mit der Tuner-Einheit der Empfangsvorrichtung verbunden ist, wird die Verbindung mit der Tuner-Einheit auf die andere Antenne umgeschaltet.
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Eine Automobil-Empfangsvorrichtung als Stand der Technik 1 ist ein System, bei dem eine Stabantenne als eine Hauptantenne und eine Glasantenne als eine auf dem hinteren Fenster eines Automobils angeordnete Nebenantenne verwendet wird. Wenn das elektrische Feld einer empfangenen Welle schwach ist, wird die Antennenverbindung der Empfangsvorrichtung zwangsweise auf die Stabantennen-Seite festgelegt. Die Stabantenne weist kaum ein Verstärkungs-Richtungsvermögen auf, so daß die Empfangsempfindlichkeit des Tuner nicht von der Ankunftsrichtung einer Funkwelle abhängt.
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Eine Automobil-Empfangsvorrichtung als Stand der Technik 2 ist ein System, bei dem zwei Glasantennen verwendet werden, die auf dem hinteren Fenster eines Automobils so angeordnet sind, daß sie orthogonale elektrische Phasenwinkel (Richtvermögen) aufweisen. Wenn das elektrische Feld einer empfangenen Welle schwach ist, dann wird eine Antennenverbindung der Empfangsvorrichtung zwangsweise auf die Seite einer Glasantenne festgelegt.
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Man nimmt an, daß diese System unter Verwendung von zwei Glasantennen zukünftig von Bedeutung sein wird, weil es das äußere Erscheinungsbild oder Fahrverhalten des Automobils nicht beeinträchtigt. Wenn eine Verbindung zwangsweise auf die Seite der Stabantenne für ein schwaches Feld festgelegt wird, so wie im Stand der Technik 1, stellt eine Beschädigung der Stabantenne selbst oder eine mechanische Änderung über der Zeit ein Problem dar. Jedoch wird in dem Stand der Technik 2 der Diversity-Betrieb realisiert, während die Glasantenne verbunden gehalten wird, so daß die Glasantenne selbst kaum beschädigt wird.
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Die Anordnung der herkömmlichen Empfangsvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 kurz beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 verbindet eine Antennen-Umschaltschaltung 50 selektiv zwei Glasantennen 51 und 52 mit einem Vorderenden-Abschnitt oder Frontend-Abschnitt (eine Hochfrequenz-Verstärkungs/Frequenzumwandlungs-Stufe) 53 der Tuner-Einheit.
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Ein Bezugszeichen 54 bezeichnet einen Zwischenfrequenzverstärker zur Begrenzerverstärkung des Ausgangssignals (der Zwischenfrequenz) von dem Frontend-Abschnitt 53; 55 bezeichnet einen FM-Demodulator zum Demodulieren eines FM-Signals aus dem Ausgangssignal von dem Zwischenfrequenz-Verstärker 54; 56 bezeichnet einen spannungsgesteuerten Verstärker mit einer weichen Stummschaltungs-Funktion, der das Ausgangssignal von dem FM-Demodulator 55 verstärkt; und 57 bezeichnet einen Stereodecoder zum Decodieren von rechten und linken Komponentensignalen aus dem Ausgangssignal (FM Stereo-Verbundsignal) von dem spannungsgesteuerten Verstärker 56.
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Ein Feldstärke-Detektor (FSD) 58 erfaßt den Pegel des Ausgangssignals (Zwischenfrequenz) aus dem Zwischenfrequenz-Verstärker 54, um die Feldstärke der empfangene Funkwelle zu erfassen.
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Eine Gewinn-Steuereinrichtung 59 steuert den Verstärkungs-Gewinn des spannungsgesteuerten Verstärkers 56 auf Grundlage des Ausgangssignals (Signalmeßausgang) von dem FSD 58.
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Eine Antennendiversity-Steuereinrichtung 60 steuert die Antennenumschaltschaltung 50 auf Grundlage des Ausgangssignals von dem FSD 58.
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2 ist ein Blockschaltbild, das ein herkömmliches Beispiel der Antennendiversity-Steuereinrichtung 60 zeigt, die in 1 gezeigt ist.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Durchschnittsveränderungs-Detektor 61 durch z. B. eine CR-Schaltung zum Gewichten des Ausgangs (des Signalmeßausgangs) von dem FSD 58 mit einer bestimmten Zeitkonstante und zum Erfassen der durchschnittlichen Pegelveränderung gebildet.
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Eine AC-Erhöhungs- oder Boost-Schaltung 62 extrahiert die AC-Komponente des Ausgangssignals (Signalmeßausgangs) von dem FSD 58 und boostet dieses. Die AC-Boost-Schaltung 62 ist angeordnet, um die Diversitybetrieb-Empfindlichkeit zu bestimmen.
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Ein Bezugszeichen 63 bezeichnet einen Minimalpegel-Detektor (BPD) zum Erfassen der unteren Spitzte (des Minimalpegels) des Ausgangssignals von der AC-Boost-Schaltung 62; 64 bezeichnet einen Spannungsvergleicher zum Vergleichen des Ausgangspegels von dem Durchschnittsveränderungs-Detektor 61 mit demjenigen von dem BPD 63; und 65 bezeichnet eine Rücksetzschaltung zum Erzeugen eines Rücksetzsignals zum Rücksetzen des BPDs 63 auf der Basis des Ausgangs von dem Spannungsvergleicher 64.
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Eine Flip-Flop-Schaltung 66 verriegelt oder hält den Ausgang von dem Spannungsvergleicher 64. Das Setz-Ausgangssignal von der Flip-Flop-Schaltung 66 wird zum Steuern der Antennen-Umschaltschaltung 50 verwendet, um eine Hauptantenne 51 zu wählen. Das Setz-Ausgangssignal wird von einem Inverter 67 invertiert. Das invertierte Signal wird zum Steuern der Antennen-Umschaltschaltung 50 verwendet, um die andere Nebenantenne 62 zu wählen.
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Da eine Glasantenne allgemein ein höheres Verstärkungs- oder Gewinn-Richtvermögen von ungefähr 20 dB sowohl in der horizontalen als in der vertikalen Richtung aufweist, hängt die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsvorrichtung von der Ankunftsrichtung der Funkwelle ab.
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Wenn zwei Glasantennen derart angeordnet sind, daß die Richtvermögen orthogonalisiert sind, wie oben beschrieben, sinkt die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsvorrichtung für eine Welle, die unter einem Winkel von ungefähr π/4 (= 45°) bezüglich des elektrischen Phasenwinkels der zwei Glasantennen angekommen ist, abrupt ab (fällt auf den Nullpunkt ab), und die Antennenverbindungs-Umschaltbedingung kann nicht erhalten werden.
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Genauer gesagt, selbst wenn eine Funkwelle mit einer Feldstärke von z. B. ein wenig höher als 20 dB, die kaum niedrig sein kann, an der gegenwärtig verbundenen Glasantennen unter dem Winkel von ungefähr 45° eintrifft, wird das elektrische Feld als schwach angesehen, und eine Antennenverbindung der Empfangsvorrichtung wird auf die Seite der spezifischen Glasantennen umgeschaltet.
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Wenn jedoch die Bedingung so schlecht ist, daß die Funkwelle an dieser Glasantenne nicht ankommen kann, kann jedoch wegen einer sehr schlechten Empfangsqualität weder eine Mehrweg-Verzerrung noch ein Antennenrauschen erfaßt werden. Selbst wenn die Funkwelle an der anderen Glasantenne ankommt, kann deshalb die Antennenverbindungs-Umschaltbedingung nicht erhalten werden, was zu einem schwerwiegenden Defekt führt.
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Wenn zusätzlich die Stärke der empfangenen Felds sehr absinkt, wie oben beschrieben, arbeitet plötzlich eine Soft-Stummschaltung (eine Funktion zum moderaten Stummschalten des Audiosignals im Ansprechen auf das Phänomen des empfangenen Felds, um eine Erhöhung des weißen Rauschens, das für die Empfangsvorrichtung einzigartig ist, zu unterdrücken), die normalerweise in der Audiosignal-Verarbeitungsstufe der Empfangsvorrichtung verwendet wird. Demzufolge wird eine Stummschaltung oder Rauschsperre plötzlich ausgeführt, um das Hörempfinden zu einem großen Ausmaß zu behindern.
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Wie voranstehend beschrieben kann die herkömmliche Empfangsvorrichtung mit einer Diversity eine Mehrweg-Welle oder ein Antennenrauschen nicht erfassen, außer wenn die Funkwelle an der gegenwärtig verbundenen Antenne ankommt. Selbst wenn die Funkwelle an der anderen Antenne ankommt, kann deshalb die Antennenverbindungs-Umschaltbedingung nicht ermittelt werden, was zu einem schwerwiegenden Defekt führt.
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DE 92 14 455 U1 beschreibt eine Steueranordnung einer Funkempfängereinrichtung. Die Einrichtung schaltet zwischen Antennen, falls CRC-Fehler auftreten oder Burst-Verluste. Um unnötiges Schalten zu vermeiden, werden Schwellwerte gesteuert.
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DE 44 03 612 A1 beschreibt ein Mehrantennen-Scanning-Diversity-System für Kraftfahrzeuge. Im Falle von Signalstörung schaltet der Diversity-Prozessor zyklisch zwischen allen verfügbaren Antennen (ein Zyklus). Aufeinanderfolgend erfasste Signalstörungen führen zu aufeinanderfolgenden zyklischen Schaltvorgängen. Wenn die Anzahl der Schaltprozeduren einen vorgegebenen Betrag innerhalb einer ersten Zeitperiode überschreitet, wird das Umschalten für eine zweite Zeitdauer gestoppt.
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DE 42 31 198 A1 beschreibt ein Empfängersystem mit Schalt-Diversity. Eine Vorrichtung zum selektiven Schalten zwischen einer Vielzahl von Antennen ist vorgesehen. Das empfangene Signal wird durch einen steuerbaren Dämpfer gedämpft. Ein Umschalten zwischen verschiedenen Antennen wird zugelassen, wenn keine Dämpfung erforderlich ist, um eine Eingangssignalstärke für den Empfänger mit einem bestimmten Pegel zu erhalten.
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US 5 548 836 beschreibt einen Diversity-Empfänger. Wenn der Momentanwert der empfangenen elektrischen Feldstärke unterhalb eines Schwellwertes abfällt, wird ein Antennenumschalter gesteuert, um Antennen umzuschalten.
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US 5 430 769 beschreibt eine Systemsteuerung für geschaltete Antennen-Diversities. Wenn von dem Empfänger festgestellt wird, dass die Qualität des Empfangssignals unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, wird die momentan ausgewählte Antenne umgeschaltet. Die momentan ausgewählte Antenne bleibt jedoch ausgewählt, wenn sie innerhalb einer vorbestimmten Zeit ausgewählt worden ist.
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US 5 379 449 beschreibt ein Fahrzeugfunksystem, das eine Mehrwegkorrekturstrategie basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet. Im Fall des Erfassens einer Mehrwegstörung wird Antennenumschalten ausgeführt. In dem Diversity-Antennensystem wird bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit das Antennenumschalten ausgesetzt, während bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit das Filtern der Audioausgangsgröße zum Verringern von Rauschen ausgesetzt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung des obigen Problems ausgelegt und ihre Aufgabe ist es, eine Empfangsvorrichtung mit einer Diversity bereitzustellen, die, wenn die gegenwärtig verbundene Antenne eine Funkwelle nicht empfangen kann, nach einer vorgegebenen Zeit automatisch die Verbindung auf die andere Antenne umschalten und dem Empfangszustand aufrechterhalten kann, wenn das elektrische Feld der empfangenen Welle an der anderen Antenne nicht schwach. ist.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Empfangsvorrichtung mit einer Diversity bereitzustellen, die, wenn eine gegenwärtig verbundene Antenne eine Funkwelle nicht empfangen kann und das elektrische Feld der empfangenen Welle an der anderen Antenne nicht schwach ist, alternierend zwei Antennen innerhalb einer vorgegebenen Zeit umschalten und eine der zwei Antennen, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, nach der vorgegebenen Zeit wählen kann, um den Empfangszustand aufrechtzuerhalten.
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Um die obigen Aufgaben zu lösen ist gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Diversity-Empfangsvorrichtung vorgesehen, die umfaßt:
eine erste Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Funksignals;
eine zweite Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Funksignals;
eine Wähleinrichtung zum Wählen einer Einrichtung der ersten und zweiten Empfangseinrichtungen;
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen, daß ein Potential des Funksignals, das von der durch die Wähleinrichtung gewählten ersten oder zweiten Empfangseinrichtung empfangen wird, auf ein vorgegebenes Potential oder unter dieses abfällt; und
eine erste Umschalteinrichtung, um die Wähleinrichtung zu veranlassen, die erste und zweite Empfangseinrichtung in einer vorgegebenen Zeit alternierend zu wählen, wenn die Erfassungseinrichtung erfaßt, daß das Potential des Funksignals auf das vorgegebene Potential oder darunter abfällt.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Diversity-Empfangsvorrichtung des ersten Aspekts weiter:
eine Mehrweg-Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob das Funksignal, das von der durch die Wähleinrichtung gewählten ersten oder zweiten Empfangseinrichtung empfangen wird, durch einen Mehrweg beeinflußt wird; und
eine zweite Umschalteinrichtung, um die Wähleinrichtung zu veranlassen, eine Auswahl zwischen der ersten Empfangseinrichtung und der zweiten Empfangseinrichtung umzuschalten, wenn die Mehrweg-Erfassungseinrichtung erfaßt, daß das empfangene Funksignal von dem Mehrweg beeinflußt wird.
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Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Diversity-Empfangsvorrichtung des ersten Aspekts ferner:
eine Nullpunkt-Erfassungseinrichtung zum Erfassen, daß das Potential des Funksignals, das von der durch die Wähleinrichtung gewählten ersten oder zweiten Empfangseinrichtung empfangen wird, auf das vorgegebene Potential oder darunter abfällt und dann auf das vorgegebene Potential oder darüber ansteigt; und
eine Rücksetzeinrichtung, um die erste Umschalteinrichtung zu veranlassen, eine Auswahl zu beenden, wenn die Nullpunkt-Erfassungseinrichtung erfaßt, daß das Potential des Funksignals auf das vorgegebene Potential oder darunter abfällt und dann auf das vorgegebene Potential oder darüber ansteigt.
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Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die erste und die zweite Empfangseinrichtung in der Diversity-Empfangsvorrichtung des ersten Aspekts jeweils zueinander unterschiedliche elektrische Phasen auf.
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Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Umschalteinrichtung in der Diversity-Empfangsvorrichtung des ersten Aspekts:
einen Zeitnehmer zum Ausgeben eines Zeitmeßsignals zum Messen einer Zeit, wenn die Erfassungseinrichtung erfaßt, daß das Potential des empfangenen Funksignals auf das vorgegebene Potential oder darunter abfällt;
eine Impulssignal-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Impulssignals, das dem von dem Zeitnehmer ausgegebenen Zeitmeßsignal entspricht;
eine Takt-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Taktsignals, um die Wähleinrichtung zu veranlassen, eine Auswahl zwischen der ersten Empfangseinrichtung und der zweiten Empfangseinrichtung umzuschalten; und
eine Gatter-Einrichtung zum Ausgeben des von der Takt-Erzeugungseinrichtung erzeugten Taktsignals an die Wähleinrichtung, während die Impulssignal-Ausgabeeinrichtung das Impulssignal ausgibt; und wobei
die Wähleinrichtung umfaßt:
eine Flip-Flop-Schaltung, deren Ausgang jedesmal invertiert wird, wenn das Taktsignal, das durch die Gatter-Einrichtung gelaufen ist, empfangen wird.
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Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in der Diversity-Empfangsvorrichtung des fünften Aspekts das von der Takt-Erzeugungseinrichtung erzeugte Taktsignal durch eine Frequenzteilung eines Ausgangs von einem VCO in einer Pilotsignal PLL (Phasenregelschleife) in einem Stereodemodulator einer FM-Empfangsvorrichtung ermittelt.
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Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in der Diversity-Empfangsvorrichtung des fünften Aspekts das von der Takt-Erzeugungseinrichtung erzeugte Taktsignal durch eine Frequenzteilung eines Referenztakts eines Mikrocomputers oder eines digitalen Signalprozessors erhalten.
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Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Diversity-Empfangsvorrichtung des fünften Aspekts weiter:
eine erste Halteeinrichtung zum Halten einer Feldstärke des von der ersten Empfangseinrichtung empfangenen Funksignals;
eine zweite Halteeinrichtung zum Halten einer Feldstärke des von der zweiten Empfangseinrichtung empfangenen Funksignals; und
eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der ersten Halteeinrichtung gehaltenen Feldstärke mit derjenigen, die von der zweiten Halteeinrichtung gehalten wird; und wobei
die Wähleinrichtung eine Einrichtung der ersten Empfangseinrichtung und der zweiten Empfangseinrichtung wählt, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses von der Vergleichseinrichtung, nachdem das Impulssignal von der Impulssignal-Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird.
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Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Bewegungseinrichtung in der Diversity-Empfangsvorrichtung des ersten Aspekts eine Pseudo-Bewegungseinrichtung zum Ausführen einer Pseudobewegung, so daß die elektrische Feldintensität des empfangenen Funksignals auf die vorgegebene elektrische Feldintensität oder darunter bei einer vorgegebenen Periode unabhängig davon abfällt, ob die elektrische Feldintensität des empfangenen Funksignals auf die vorgegebene elektrische Feldintensität oder darunter abfällt.
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Eine zusätzliche Aufgabe und Vorteile der Erfindung werden in der nun folgenden Beschreibung aufgeführt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch Umsetzung der Erfindung in der Praxis ersehen werden. Die Aufgabe und die Vorteile der Erfindung können mittels der Vorgehensweisen und Kombinationen, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt sind, realisiert und erhalten werden.
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Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebaut sind und einen Teil davon bilden, stellen gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der oben angegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehend aufgeführten ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zur Erläuterung der Grundideen der Erfindung.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockschaltbild, das teilweise eine herkömmliche FM-Empfangsvorrichtung zeigt;
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2 ein Blockschaltbild, das eine Diversity-Steuereinrichtung in der herkömmlichen FM-Empfangsvorrichtung zeigt;
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3 ein Blockschaltbild, das eine Antennendiversity-Steuereinrichtung in einer Automobil-FM-Empfangsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A bis 4E Graphen, die Wellenformen zeigen, um so den Betrieb der Antennendiversity-Steuereinrichtung zu erläutern;
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5 ein Blockschaltbild, das eine Antennendiversity-Steuereinrichtung in einer Automobil-FM-Empfangsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 einen Graph, der Wellenformen zeigt, um so den Betrieb der Antennendiversity-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern; und
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7 ein Blockschaltbild, das eine Antennendiversity-Steuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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3 ist ein Blockschaltbild, das eine Antennendiversity-Steuereinrichtung in einer Diversity-Empfangsvorrichtung als eine Automobil-FM-Empfangsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Diversity-Steuereinrichtung wird an der in 1 gezeigten Antennen-Diversity-Steuereinrichtung 60 verwendet.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Detektor 11 für eine Durchschnittsveränderung eines empfangenen Felds (nachstehend als Empfangsfeld-Durchschnittsveränderungs-Detektor) von z. B. einer CR-Schaltung zum Gewichten des Ausgangs (des Signalmeßausgangs) von einem FSD (58 in 1) mit einer bestimmten Zeitkonstante und zum Erfassen der durchschnittlichen Pegelveränderung gebildet.
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Eine AC-Boost-Schaltung 12 extrahiert die AC-Komponente des Ausgangssignal (des Signalmeßausgangs) von dem FSD (58 in 1) und boostet dieses. Die AC-Boost-Schaltung 12 ist angeordnet, um die Diversitybetriebs-Empfindlichkeit zu bestimmen.
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Ein Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Minimumpegel-Detektor (BPD) zum Erfassen des minimalen Pegels (der unteren Spitze) des Ausgangssignals von der AC-Boost-Schaltung 12; 14 bezeichnet einen ersten Spannungsvergleicher zum Ausgeben des Vergleichsergebnisses zwischen dem Ausgangspegel von dem Empfangsfeld-Durchschnittsveränderungs-Detektor 11 und demjenigen von dem BPD 13; und 15 bezeichnet eine erste Rücksetzschaltung, um auf Grundlage des Ausgangs des ersten Spannungsvergleichers 14 ein Rücksetzsignal zum Zurücksetzen des BPDs 13 zu erzeugen.
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Der Empfangsfeld-Durchschnittsveränderungs-Detektor 11, die AC-Boost-Schaltung 12, der BPD 13, der erste Spannungsvergleicher 14 und die erste Rücksetzschaltung 15 bilden einen Mehrweg-Detektor 10 zum Erfassen der Eingabe einer Multipfad-Welle eines empfangenen Felds.
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Ein Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 erfaßt einen Zustand, bei dem das empfangene Feld in den Nullpunkt übergeht oder schwach wird. Der Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 umfaßt einen zweiten Spannungsvergleicher 22 zum Vergleichen des Ausgangspegels von dem FSD 58 mit einem vorgegebenen Referenzpotential Vth2 und zum Ausgeben des Vergleichsergebnisses, einen Differentiator 23 zum Differenzieren (Ableiten) des Ausgangs von dem zweiten Spannungsvergleicher 22, einen dritten Spannungsvergleicher 24 zum Vergleichen des Ausgangspegels von dem Differentiator 23 mit einem vorgegebenen Referenzpotential Vthe und eine zweite Rücksetzschaltung 17 (die je nach Anforderung angeordnet ist), um auf Grundlage des Ausgangs von dem zweiten Spannungskomparator 22 einen Augenblick zu erfassen, bei dem die empfangene Feldstärke abrupt abfällt, und zum Erzeugen eines Rücksetzsignals zum Zurücksetzen des Betriebs eines Zeitnehmers 16.
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Der Zeitnehmer (eine Zeitzähl-Schaltung) 16 führt einen Zeitzähl-Betrieb während der Erfassungsausgangsperiode des Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektors 21 aus. Dieser Zeitnehmer 16 gibt ein Signal mit einer Wellenform aus, die an der vorderen Flanke des Ausgangsimpulssignals von dem dritten Spannungsvergleicher 24 ansteigt und an der Endflanke des Ausgangsimpulssignals von dem dritten Spannungsvergleicher 24 allmählich abfällt.
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Ein Bezugszeichen 18 bezeichnet einen vierten Spannungsvergleicher zum Vergleichen des Ausgangspegels von dem Zeitnehmer 16 mit einem vorgegebenen Referenzpotential Vth4 und zum Ausgeben eines Impulssignals, das der Zeitzähl-Periode entspricht. 19 bezeichnet einen Taktgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals mit einer vorgegebenen Frequenz; und 20 bezeichnet eine Gatter-Schaltung zum Führen des Taktsignalausgangs von dem Taktgenerator 19 gemäß dem Impulssignal, das von dem vierten Spannungsvergleicher 18 erzeugt wird.
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Ein Bezugszeichen 31 bezeichnet eine ODER-Schaltung für eine ODER-Verknüpfung des Ausgangs von dem ersten Spannungsvergleicher 14 und des Ausgangs von der Gatter-Schaltung 20; und 32 bezeichnet eine Flip-Flop-Schaltung, deren Ausgang jedesmal invertiert wird, wenn der Ausgang von der ODER-Schaltung 31 empfangen wird.
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Das gesetzte Ausgangssignal von der Flip-Flop-Schaltung 32 wird verwendet, um eine Antennen-Umschaltschaltung (50 in 1) zum Wählen einer ersten Antenne 51 zu steuern. Das gesetzte Ausgangssignal wird durch einen Inverter 33 invertiert. Dieses invertierte Signal wird verwendet, um die Antennen-Umschaltschaltung (50 in 1) zum Wählen einer zweiten Antenne 52 zu steuern.
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Eine Antennen-Umschaltsteuereinrichtung 30 umfaßt die ODER-Schaltung 31, die Flip-Flop-Schaltung und den Inverter 33.
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Während der Zeitnehmer 16 den Zeitzähl-Betrieb ausführt, wiederholen genauer gesagt die Flip-Flop-Schaltung 32 und der Inverter 33 einen Betrieb einer automatischen Umschaltung einer Antennenverbindung der FM-Empfangsvorrichtung von einer Antennenseite auf die andere für jede Schaltzeit (Taktperiode), die auf der Basis des Taktsignals erzeugt wird. Auf einen Abschluß des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers 16 hin kehrt der Betrieb wieder auf den grundlegenden Betrieb einer normalen Antennenschalt-Diversity zurück.
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Der Betrieb der in 3 gezeigten Antennendiversity-Steuereinrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 4A bis 4E gezeigten Wellenformen beschrieben.
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Der Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 erfaßt die Periode, in der die empfangene Feldstärke abrupt abfällt (auf den Nullpunkt abfällt). Im Ansprechen auf diesen Erfassungsausgang wird der Zeitnehmer 16 gestartet, um den Zeitzähl-Betrieb auszuführen.
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Während des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers 16 wird der Betrieb einer automatischen Umschaltung einer Antennenverbindung der FM-Empfangsvorrichtung von einer Antennenseite auf die andere für jede Schaltzeit, die auf Grundlage des Taktsignals erzeugt wird, wiederholt.
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Es sei angenommen, daß sich das Automobil mit der FM-Empfangsvorrichtung bewegt oder ein anderes Automobil sich von dem Parkpunkt des Automobils mit der FM-Empfangsvorrichtung bewegt und der Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 erfaßt, daß die empfangene Feldstärke von einer Antenne sich von dem Nullpunkt bewegt. In diesem Fall wird ein Rücksetzsignal erzeugt, um den Zeitnehmer 16 zu veranlassen, den Zeitzähl-Betrieb anzuhalten, um den grundlegenden Betrieb einer normalen Antennenumschalt-Diversity wieder herzustellen.
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Selbst wenn das elektrische Feld schwach wird, während die Empfangsvorrichtung mit der Glasantenne verbunden ist, und eine Funkwelle an der Antenne von der Nullpunkt-Richtung eines Verstärkungs-Richtvermögens der Glasantenne angekommen ist, um die empfangene Feldstärke abrupt zu verringern, kann deshalb die Antennenverbindungs-Umschaltbedingung erhalten werden.
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Das heißt, wenn die empfangene Feldstärke während der Verwendung einer Antenne abrupt abfällt, wird eine Antennenverbindung der FM-Empfangsvorrichtung automatisch auf die andere Antennenseite umgeschaltet. Deshalb kann sich das empfangene Feld von dem Nullpunkt in einer sehr kurzen Zeit bewegen und eine Soft-Stummschaltung des FM-Verbundsignal-Ausgangs kann beseitigt werden, so daß das Hörempfinden nicht beeinträchtigt wird. Da dieses Betriebsprinzip auf dem grundlegenden Betriebsprinzip des gegenwärtigen Antennenumschalt-Diversitysystems basiert, kann ein System auf einem Chip (ein On-Chip-System) leicht realisiert werden.
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Wenn in dem obigen Beispiel nach Erfassung des plötzlichen Absinkens des empfangenen Felds durch den Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 der Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 einen Zeitpunkt erfaßt, zu dem sich die empfangene Feldstärke von einer Antenne von dem Nullpunkt wegen einer Bewegung des Automobils mit der FM-Empfangsvorrichtung oder einer Bewegung eines anderen Automobils von einem Parkpunkt des Automobils mit der FM-Empfangsvorrichtung bewegt, wird der grundlegende Betrieb der normalen Antennenumschalt-Diversity wieder hergestellt. Jedoch bleiben genau genommen die folgenden Probleme (a) und (b) noch ungelöst.
- (a) Zunächst wird die Wahrscheinlichkeit untersucht, daß sich das empfangene Feld einer Antenne von dem Nullpunkt bewegt. Allgemein besteht eine Tendenz dahingehend, daß diese Wahrscheinlichkeit zu 50% geschätzt wird. Wenn jedoch das empfangene Feld einer Antenne in den Nullpunkt übergeht, geht wahrscheinlich auch die andere Antenne in einen Punkt äquivalent zu dem Nullpunkt bei einer hohen Wahrscheinlichkeit über. Der Grund dafür ist wie folgt. Die zwei Glasantennen weisen die gleiche gewünschte Funkwelle auf. Zusätzlich weisen die zwei Glasantennen einen Unterschied des Verstärkungs-Richtvermögens von π/2 auf. Wenn die andere Antenne nicht in den Nullpunkt übergeht (mit anderen Worten, die gewünschte Funkwelle kommt an der anderen Antenne an), wird die reflektierte Welle der gewünschten Funkwelle empfangen. Deshalb sinkt die Wahrscheinlichkeit an irgendeinem anderen Punkt als in dem Gebiet, in dem die Mehrweg-Welle stark ist, beträchtlich von 50% ab.
- (b) Als nächstes wird die Wahrscheinlichkeit untersucht, das sich ein anderes Automobil von dem Parkpunkt des Automobils mit der FM-Empfangsvorrichtung bewegt. In Staaten mit großen Domänen wie in Europa ist der Automobil-Funkempfänger eine wichtige Informationsquelle im Fall einer Fahrzeug-Panne oder eines Unfalls in einem Vorort. Wie daraus ersichtlich ist, besteht eine Notwendigkeit, einen Fall zu betrachten, bei dem das Automobil nicht bewegt werden kann. In diesem Fall sinkt die Wahrscheinlichkeit von 50% ab.
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Ein Anordnungsbeispiel zum Ermitteln der Antennenverbindungs-Umschaltbedingung, selbst wenn die Wahrscheinlichkeit abfällt, wie voranstehend beschrieben, wird nachstehend beschrieben.
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5 ist ein Blockschaltbild, das die Antennendiversity-Steuereinrichtung in einer Automobil-FM-Empfangsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die als die Antennendiversity-Steuereinrichtung verwendet wird, die in 1 gezeigt ist.
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Die in 5 gezeigte Antennendiversity-Steuereinrichtung unterscheidet sich von der in 3 gezeigten in den folgenden Punkten.
- (1) Die Antennendiversity-Steuereinrichtung weist auch einen Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 auf, der die empfangenen Feldstärken von zwei Antennen während des Zeitzähl-Betriebs eines Zeitnehmers 16 erfaßt, die erfaßten empfangenen Feldstärken hält, die zwei gehaltenen Pegel vergleicht, und das Vergleichsergebnis auf einen Abschluß des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers hin ausgibt
- (2) Eine Antennenumschalt-Steuereinrichtung 30a ist so modifiziert, daß der Betrieb einer automatischen Umschaltung einer Antennenverbindung der Empfangsvorrichtung von einer Antennenseite auf die andere für jede Umschaltzeit, die auf Grundlage des Taktsignals erzeugt wird, während des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers 16 wiederholt wird und auf einen Abschluß des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers 16 hin eine der zwei Antennen, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, auf Grundlage des Vergleichsergebnisses von dem Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 gewählt wird.
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Die übrigen Anordnungen sind die gleichen wie in 3. Die gleichen Bezugszeichen wie in 3 bezeichnen die gleichen Teile in 5 und eine ausführliche Beschreibung davon wird weggelassen.
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Der Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 umfaßt eine erste Abtast/Halte-Schaltung 41, eine zweite Abtast-Halte-Schaltung 42, einen fünften Spannungsvergleicher 43, einen zweiten Differentiator 44, einen sechsten Spannungsvergleicher 46, eine erste Gatter-Schaltung 47, eine dritte Rücksetzschaltung 48 und einen Abtastimpuls-Generator 49.
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Die erste Abtast/Halte-Schaltung 41 empfängt ein erstes Abtastimpulssignal und hält den Erfassungspegel des empfangenen Felds (in diesem Beispiel den Ausgang von dem in 1 gezeigten FSD 58).
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Die zweite Abtast/Halte-Schaltung 42 empfängt ein zweites Abtastimpulssignal und hält den Erfassungspegel des empfangenen Felds.
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Der fünfte Spannungsvergleicher 43 vergleicht den Pegel, der von der ersten Abtast/Halte-Schaltung 41 gehalten wird, mit demjenigen, der von der zweiten Abtast/Halte-Schaltung 42 gehalten wird.
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Der zweite Differentiator 44 differenziert den Ausgang von einem vierten Spannungsvergleicher 18.
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Der sechste Spannungsvergleicher 46 vergleicht den Ausgangspegel von dem zweiten Differentiator 44 mit einem vorgegebenen Referenzpotential Vth6 und gibt das Vergleichsergebnis aus. Ein Impulssignal mit einer vorgegebenen Breite wird durch den zweiten Differentiator 44 und den sechsten Spannungsvergleicher 46 von der Endflanke der Zeitzähl-Periode des Zeitnehmers 16 ausgegeben.
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Die erste Gatter-Schaltung 47 steuert die Durchgangsperiode des Ausgangssignals von dem fünften Spannungsvergleicher 43 auf Grundlage des Ausgangs von dem sechsten Spannungsvergleicher 46.
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Die dritte Rücksetzschaltung 48 erzeugt auf Grundlage des Ausgangs von der ersten Gatter-Schaltung 47 ein drittes Rücksetzsignal zum Zurücksetzen der ersten Abtast/Halte-Schaltung 41 und der zweiten Abtast/Halte-Schaltung 42.
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Der Abtastimpulsgenerator 49 erzeugt die ersten und zweiten Abtastimpulssignale.
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In der obigen Anordnung wird der Erfassungspegel des Empfangsfelds einer ersten Antenne 51 durch die erste Abtast/Halte-Schaltung 41 gehalten und der Erfassungspegel des Empfangsfelds einer zweiten Antenne 52 wird durch die zweite Abtast/Halte-Schaltung 42 gehalten.
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Wenn in diesem Fall der von der ersten Abtast/Halte-Schaltung 41 gehaltene Pegel höher als der von der zweiten Abtast/Halte-Schaltung 42 gehaltene Pegel ist, geht das Ausgangssignal von dem fünften Spannungsvergleicher 43 auf ”H”. Das Signal des ”H”-Pegels wird einer Steuereinrichtung 71 durch die erste Gatter-Schaltung 47 eingegeben.
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Wenn der von der ersten Abtast/Halte-Schaltung 41 gehaltene Pegel kleiner als der von der zweiten Abtast/Halte-Schaltung 42 gehaltene Pegel ist, geht das Ausgangssignal von dem fünften Spannungsvergleicher 43 auf ”L”. Dieses Ausgangssignal des ”L”-Pegels wird der Steuereinrichtung 71 eingegeben.
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Die Antennenumschalt-Steuereinrichtung 30a umfaßt eine ODER-Schaltung 31, einen Inverter 33 und die Steuereinrichtung 71.
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Jedesmal, wenn der Ausgang von der ODER-Schaltung 31 empfangen wird, wird der Ausgang von der Steuereinrichtung 71 im Ansprechen auf das Signal des ”H”-Pegels, das von der ersten Gatter-Schaltung 47 ausgegeben wird, invertiert und zurückgesetzt. Das gesetzte Ausgangssignal mit dem ”H”-Pegel wird verwendet, um die Antennenumschalt-Schaltung (50 in 1) zum Wählen der ersten Antenne 51 zu steuern.
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Das Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 71, das von dem Inverter 33 invertiert wird, wird zum Steuern der Antennenumschalt-Schaltung (50 in 1) zum Wählen der zweiten Antenne 52 verwendet.
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Der Abtastimpulsgenerator 49 wird von einer Logikschaltung gebildet, so daß das erste Abtastimpulssignal z. B. in der zweiten Hälfte der ersten Antennenwählperiode erzeugt wird und das zweite Abtastimpulssignal z. B. in der zweiten Hälfte der zweiten Antennenwählperiode unter Verwendung des Ausgangssignals von der Steuereinrichtung 71 und dem Ausgang von einer zweiten Gatter-Schaltung 20 erzeugt wird.
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Der Betrieb der Antennendiversity-Steuereinrichtung mit der in 5 gezeigten Anordnung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in 6 gezeigten Wellenformen beschrieben.
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Ein Empfangsfeld-Nullpunkt-Detektor 21 erfaßt die Periode, in der die empfangene Feldstärke abrupt abfällt (auf den Nullpunkt abfällt). Im Ansprechen auf den Erfassungsausgang wird der Zeitnehmer 16 gestartet, um den Zeitzähl-Betrieb auszuführen.
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Während des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers 16 wiederholt die Antennenumschalt-Steuereinrichtung 30a den Betrieb eines automatischen Umschaltens einer Antennenverbindung der FM-Empfangsvorrichtung von einer Antennenseite auf die andere für jede Umschaltzeit, die auf Grundlage des Taktsignals erzeugt wird. Der Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 erfaßt. die empfangenen Feldstärken der zwei Antennen, hält die erfaßten empfangenen Feldstärken und vergleicht die zwei gehaltenen Pegel.
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Auf einen Abschluß des Zeitzähl-Betriebs des Zeitnehmers hin gibt die erste Gatter-Schaltung 47 in dem Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 das Vergleichsergebnis ab. Die Antennenumschalt-Steuereinrichtung 30a führt eine Steuerung zum Wählen einer der beiden Antennen aus, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, und zwar auf Grundlage des Vergleichsergebnisses von dem Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40.
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Danach wird der Basisbetrieb einer normalen Antennenumschaltdiversity aktiviert.
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Wenn keine Funkwelle an der gegenwärtig verbundenen Antenne ankommen kann (oder die empfangene Feldstärke absinkt), werden gemäß der Antennendiversity-Steuereinrichtung der zweiten Ausführungsform die zwei Antennen alternierend innerhalb einer vorgegebenen Zeit umgeschaltet. Deshalb kann die Antennenverbindungs-Umschaltbedingung erhalten werden. Nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeit wird eine der beiden Antennen, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, gewählt, so daß der Empfangszustand aufrechterhalten werden kann.
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In jeder der obigen Ausführungsform wird die Antennendiversity-Steuereinrichtung auf dem gleichen Halbleiterchip wie derjenige einer Pilotsignal-(19 kHz)-PLL (Phasenregelschleife) in dem Stereo-Demodulator der FM-Empfangsvorrichtung gebildet. Für den Taktgenerator 19 kann ein Frequenzteiler verwendet werden, der eine Frequenzteilung des Ausgangs von einem VCO (einem spannungsgesteuerten Oszillator) ausführt, um z. B. ein 912 kHz-Signal in der Pilot-PLL zu erzeugen.
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Für den Taktgenerator 19 kann auch ein Frequenzteiler verwendet werden, der eine Frequenzteilung eines Referenztakts eines Mikrocomputers oder eines DSPs (eines digitalen Signalprozessors) ausführt.
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In der in 1 gezeigten FM-Empfangsvorrichtung wird Mehrweg-Rauschen auf Grundlage des Ausgangs (des Signalmeßausgangs) von dem FSD 58 erfaßt. Jedoch kann das Mehrweg-Rauschen auf Grundlage eines Rauschens in dem FM-Demodulationsausgangs erfaßt werden.
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Das FM-Demodulationssignal kann unter Verwendung eines Erfassungsausgangs für ein Mehrwegrauschen einer Verarbeitung unterzogen werden (z. B. einer Verarbeitung zum zwangsweisen Umwandeln des Stereo-Ausgangssignals in ein Mono-Ausgangssignal, um ein Rauschen in dem Hörempfinden zu verringern, oder einer Verarbeitung, bei der eine Hochfrequenzkomponente in dem Stereo-Ausgangssignal entfernt wird, um die Tonqualität zu verbessern).
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Die Antennendiversity-Steuereinrichtung der in 3 gezeigten Ausführungsform kann effektiv verwendet werden, wenn sich das Empfangsfeld einer Antenne von dem Nullpunkt bewegen oder von dem schwachen Feld ändern kann.
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Jedoch kann auch ein Fall betrachtet werden, bei dem sich das empfangene Feld von dem Nullpunkt nicht bewegen oder sich von dem schwachen Feld nicht ändern kann. Die Antennendiversity-Steuereinrichtung dieser Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, ist in einem derartigen Fall effektiv.
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7 ist ein Blockschaltbild, das die Antennendiversity-Steuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die gleichen Bezugszeichen wie in 5 bezeichnen die gleichen Teile in 7 und eine ausführliche Beschreibung davon wird weggelassen. Nur unterschiedliche Punkte werden nachstehend beschrieben.
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Die Antennendiversity-Steuereinrichtung dieser Ausführungsform ist durch Einfügen eines Taktgenerators 81 und einer ODER-Schaltung 82 zwischen einem zweiten Spannungsvergleicher 22 und einen ersten Differentiator 23 in der Antennendiversity-Steuereinrichtung der zweiten Ausführungsform gebildet.
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Der Taktgenerator 81 erzeugt einen Takt mit einer langen Periode. Der Ausgang von dem Taktgenerator 81 wird an den ersten Differentiator 23 durch die ODER-Schaltung 82 ausgegeben. Im Ansprechen auf diesen Ausgang werden durch die Antennenumschalt-Steuereinrichtung 30a und den Empfangsfeldstärke-Vergleicher 40 Antennen umgeschaltet.
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Selbst wenn das empfangene Feld sich von dem Nullpunkt nicht bewegen oder sich von dem schwachen Feld nicht ändern kann, weil ein Automobil nicht bewegt werden kann etc., kann deshalb eine der Antennen, die eine höhere empfangene Feldstärke aufweist, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt durch eine Änderung der elektrischen Feldintensität gemäß der Bewegung eines anderen Automobils verbunden werden.
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Wie voranstehend eingehend beschrieben wurde, wird gemäß der Diversity-Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Verbindung automatisch auf die andere Antenne nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit umgeschaltet, wenn die Funkwelle an der gegenwärtig angeschlossenen Antenne nicht ankommen kann. Solange die Funkwelle an der anderen Antenne ankommt, kann mit dieser Anordnung der Empfangszustand aufrechterhalten werden.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind Durchschnittsfachleuten offensichtlich. Deshalb ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Einzelheiten und darstellenden Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind. Demzufolge können verschiedene Modifikationen ohne Abweichen von dem Grundgedanken oder dem Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts, so wie es durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, durchgeführt werden.
