DE19904604A1 - Verfahren zum Abgleichen eines Bandpasses und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Bei bekannten Empfängeranordnungen werden frequenzbestimmende Filterabstimmsignale zum Abgleichen von Bandpässen bei jeder Empfnagskanalumschaltung mit zeitaufwendigen Verfahren ermittelt. Das neue Verfahren und die Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens soll eine schnelle Empfnagskanalumschaltung ermöglichen. DOLLAR A Um einen Bandpaß einer Empfängeranordnung abzugleichen, wird aus einem den Empfnagskanal bestimmenden Oszillatorabstimmsignal ein Filterabstimmsignal erzeugt. Ferner wird ein Testsignal mit einem Frequenzspektrum mit mehreren Spektrallinien erzeugt. Zwei jeweils einer Spektrallinie entsprechende Frequenzen werden als Testfrequenzen gewählt und eine den Zusammenhang zwischen Oszillatorabstimmsignal und Filterabstimmsignal darstellende Abstimmkennlinie wird derart variiert, daß der Bandpaß bei einer Abstimmung der Empfängeranordnung auf jede der ausgewählten Testfrequenzen maximale Druchlässigkeit aufweist. Das Testsignal läßt sich auf einfache Weise aus einem frequenzstabilen Referenzsignal erzeugen und weist vorzugsweise eine Vielzahl äquidistanter schmaler Impulse auf. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht den automatischen Abgleich von Bandpässen einer Empfängeranordnung beim Einschalten der Empfängeranordnung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines Bandpasses ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltungsanord­ nung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 5.

Aus der US 4 332 323 ist eine Empfängeranordnung mit elektronisch ab­ stimmbaren Filtern bekannt. Bei dieser Empfängeranordnung wird mittels eines steuerbaren Oszillators ein Oszillatorsignal erzeugt, mit dem die Emp­ fängeranordnung auf einen gewünschten Empfangskanal, d. h. auf eine be­ stimmte Empfangsfrequenz, abgestimmt wird. Mit dem Bandpaß, der mehrstufig ausgeführt ist, wird eine Vorselektion des eingestellten Emp­ fangskanals durchgeführt; die Mittenfrequenz des Bandpasses wird dabei jeweils nach Wahl eines neuen Empfangskanals nach Maßgabe eines Filterab­ stimmsignals, das mittels einer durch einen Mikroprozessor gesteuerten Abstimmeinrichtung erzeugt wird, auf die gewünschte Empfangsfrequenz abgeglichen. Hierzu trennt der Mikroprozessor eine Antenne der Empfän­ geranordnung vom Eingang des Bandpasses und koppelt anstelle des An­ tennensignals das Oszillatorsignal in den Bandpaß ein. Die Frequenz des Os­ zillatorsignals wurde dabei vorher auf den gewünschten Wert der neuen Empfangsfrequenz eingestellt. Der Bandpaß wird dann durch Variation des Filterabstimmsignals auf maximale Durchlässigkeit abgeglichen, wobei die Durchlässigkeit des Bandpasses mittels eines dem Bandpaß nachgeschalte­ ten Detektors erfaßt wird. Nach Beendigung des Abgleichvorgangs trennt der Mikroprozessor den Oszillator vom Eingang des Bandpasses und verbin­ det diesen wieder mit der Antenne der Empfängeranordnung. Die während des Abgleichs ermittelten Werte des Filterabstimmsignals werden in einem Kurzzeitspeicher digital abgelegt und bei der Wahl eines anderen Emp­ fangskanals wieder gelöscht.

Aus der EP 0 147 581 B1 ist weiterhin bekannt, den Abgleichvorgang über eine externe Abgleichvorrichtung durchzuführen. Mit dieser Abgleichvor­ richtung werden die für den Abgleich erforderlichen Abstimmwerte des Filterabstimmsigals ermittelt und anschließend in einen in der Empfän­ geranordnung vorgesehenen nichtflüchtigen Speicher übertragen. Bei der späteren Wahl des Empfangskanals werden diese gespeicherten Werte ab­ gerufen und das Filterabstimmsignal entsprechend eingestellt. Da dieser interne Speicher erhebliche Datenmengen beinhalten muß, ist auch vorge­ sehen, nur die jedem n-ten Empfangskanal zugeordneten Abstimmwerte zu speichern und die dazwischenliegenden Werte zu interpolieren.

Der Nachteil der bekannten Verfahren liegt zum einen in dem hohen Spei­ cherbedarf für die Abstimmwerte und zum anderen in dem bei jedem Ka­ nalwechsel notwendigen Datenverkehr und dem daraus resultierenden Zeitbedarf, der einen schnellen Suchlauf oder Frequenzsprung erheblich beeinträchtigt. Dieser schnelle Suchlauf oder Frequenzsprung ist insbeson­ dere bei Autoradios wichtig, um bei sich verschlechternder Emfpangsquali­ tät sehr schnell und damit möglichst unhörbar auf einen alternativen Sen­ der gleichen Programminhalts zu springen oder in einem kurzfristigen Fre­ quenzsprung verschiedene Frequenzen auf alternative Sender zu überprü­ fen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 so auszubilden, daß mit einfachen und Mitteln ein schnelles Umschalten zwischen verschiedenen Empfangs­ frequenzen ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 5 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 5 ge­ löst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird das Oszillatorabstimmsignal der Abstimmeinrichtung zugeführt, die daraus nach Maßgabe einer den funktionelle Zusammenhang zwischen Oszillatorabstimmsignal und Filterabstimmsignal darstellenden Abstimmkennlinie das Filterabstimmsignal erzeugt. Somit wird eine Kopp­ lung zwischen der Mittenfrequenz des Bandpasses und der die Empfangs­ frequenz bestimmenden Oszillatorfrequenz des steuerbaren Oszillators ge­ währleistet. Diese Kopplung wird auf die für einen optimalen Empfangsbe­ trieb erforderliche Weise eingestellt, indem mittels einer Abgleichvorrich­ tung ein Testsignal mit einem mehrere Spektrallinien aufweisendem Fre­ quenzspektrum erzeugt wird, das Testsignal während des Abgleichvorgangs dem Bandpaß als Eingangssignal zugeführt wird, zwei jeweils einer der Spektrallinien des Testsignals entsprechende Frequenzen, die vorteilhafter­ weise am Rande eines von der Empfängeranordnung empfangbaren Fre­ quenzbereichs liegen, als Testfrequenzen gewählt werden und die Ab­ stimmkennlinie der Abstimmeinrichtung wird derart variiert wird, daß der Bandpaß bei einer Abstimmung der Empfängeranordnung auf jede der aus­ gewählten Testfrequenzen maximale Durchlässigkeit aufweist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß der Abgleich nur einmal beim Einschalten der Empfängeranordnung durchgeführt werden muß, daß durch den regelmäßigen, beim Einschalten der Empfängeranord­ nung vorgenommenen Abgleich Gerätetoleranzen und betriebsbedingte Alterungserscheinungen kompensiert werden, daß die Abstimmkennlinie auf einfache Weise durch Einstellung zweier Abgleichparameter in der Stei­ gung und im Versatz variierbar ist, daß keine großen Datenmengen über­ tragen und abgespeichert werden müssen, und daß die Abgleichvorrich­ tung und Abstimmeinrichtung mit geringem Schaltungsaufwand herstellbar sind und in der Empfängeranordnung wenig Platz beanspruchen. Als be­ sonders vorteilhaft erweist es sich, den Abgleich mittels eines Testsignal durchzuführen, das mehrere äquidistante schmale Impulse aufweist und somit mehrere Testfrequenzen gleichzeitig bereitstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Empfängeranordnung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens,

Fig. 2a Eine Abgleichvorrichtung der Schaltungsanordnung aus Fig. 1,

Fig. 2b Ein Impulsdiagram für Signale aus Fig. 2a.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Empfängeranordnung, beispielsweise der Emp­ fangsteil eines Rundfunkgerätes, einen Bandpaß 1, einen als spannungsge­ steuerten Oszillator (VCO) ausgeführten steuerbaren Oszillator 2, eine Ab­ stimmeinrichtung 3, einen Referenzoszillator 4, ein PLL-Stellglied 5, eine Ab­ gleichvorrichtung 6, einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller 7, einen Tuner 8 und ein Schaltglied 9.

Das Schaltglied 9 wird vom Mikroprozessor 7 angesteuert und leitet in Ab­ hängigkeit des von Mikroprozessor 7 vorgegebenen Schaltzustands entwe­ der das von einer Antenne kommende Antennensignal V_ant oder das von der Abgleichvorrichtung 6 bereitgestellte Testsignal V_X als Eingangssignal V_e zum Eingang des Bandpasses 1.

Das Eingangssignal V_e wird im Bandpaß 1 gefiltert und ggf. verstärkt und anschließend als bandbegrenztes Signal dem dem Bandpaß 1 nachgeschalte­ ten Tuner 8 zur weiteren Signalverarbeitung, insbesondere zur Erzeugung eines in eine Zwischenfrequenzlage umgesetzten Zwischenfrequenzsignals V_ZF, zugeführt. Die Zwischenfrequenzlage wird dabei durch die den Emp­ fangskanal bestimmende Oszillatorfrequenz des steuerbaren Oszillators 2, d. h. durch die Frequenz des Oszillatorsignals V_OSC, vorgegeben.

Der Bandpaß 1 und der steuerbare Oszillator 2 weisen jeweils einen LC- Schwingkreis mit mindestens einem als Kapazitätsdiode ausgeführten und durch eine Spannung steuerbaren Reaktanzelement auf. Der Tuner 8 weist einen Detektor auf, der ein Feldstärkesignal V_F erzeugt, das der Amplitude des empfangenen Signals entspricht und das dem Mikroprozessor 7 zur Auswertung zugeführt wird.

Der steuerbare Oszillator 2 wird vom PLL-Stellglied 5 angesteuert und bildet mit diesem eine Phasenregelschleife, mit der die Oszillatorfrequenz des Os­ zillatorsignals V_OSC auf einen frequenzstabilen Wert eingestellt wird, wobei dieser frequenzstabile Wert durch die Frequenz eines vom Referenzoszilla­ tor 4 erzeugten frequenzstabilen Signals V_R2 sowie durch den Mikroprozes­ sor 7 vorgegebenen wird, der das PLL-Stellglied 5 ansteuert.

Die sich am Eingang des steuerbaren Oszillators 2 einstellende Spannung - das Oszillatorabstimmsignal V_tune - wird dem Bandpaß 1 über die Abstimmein­ richtung 3 als frequenzbestimmendes Filterabstimmsignal V_LC zugeführt. Die Abstimmeinrichtung 3 ist als Verstärker ausgebildet, der eine den Zusam­ menhang zwischen Oszillatorabstimmsignal Vtune und Filterabstimmsignal V_LC darstellende Abstimmkennlinie der Form h(V_tune) = a.V_tune + b aufweist, wo­ bei a einen multiplikativen Abgleichparameter und b einen additiven Ab­ gleichparameter darstellt und beide Abgleichparameter a, b vom den Mi­ kroprozessor 7 vorgegeben werden. Die Abstimmkennlinie h(V_tune) läßt sich somit durch Änderung des additiven Abgleichparameters b parallel ver­ schieben und durch Änderung des multiplikativen Abgleichparameters a in der Steigung variieren.

Die Abgleichvorrichtung 6 erzeugt aus dem vom Referenzoszillator 4 bereit­ gestellten frequenzstabilen Referenzsignal V_R1 das Testsignal V_X, das während des Abgleichvorgangs über das Schaltglied 9 dem Bandpaß 1 zugeführt wird. Die Abgleichvorrichtung 6 kann durch den Mikroprozessor 7 zur Er­ zeugung des Testsignals V_X aktiviert werden und nach Beendigung des Ab­ gleichvorgangs deaktiviert werden.

Gemäß Fig. 2a weist die Abgleichvorrichtung 6 ein UND-Gatter 60 mit zwei Eingängen und einem Ausgang sowie einen Inverter 61 auf. Dem einen Ein­ gang des UND-Gatters 60 wird das Referenzsignal V_R1 und dem anderen Ein­ gang das mit dem Inverter 61 aus dem Referenzsignal V_R1 erzeugte Hilfssignal V_R1' zugeführt, welches gemäß Fig. 2b bezüglich dem Referenz­ signal V_R1 invertiert und aufgrund der durch den Inverter 61 bedingten Si­ gnallaufzeit zeitlich verzögert ist. Am Ausgang des UND-Gatters 60 steht das Testsignal V_X an, das aus einer periodischen Folge schmaler Impulse besteht, wobei die Breite dieser Impulse der Signallaufzeit des Inverters 61 ent­ spricht. Das Referenzsignal V_R1 weist somit ein Frequenzspektrum mit einer Vielzahl äquidistanter Spektrallinien auf.

Die Deaktivierung der Abgleichvorrichtung 6 kann über das Schaltglied 9 und/oder über in der Fig. 2a nicht gezeigte Schalter erfolgen, die im Si­ gnalpfad des Testsignals V_X liegen oder über die die Spannungsversorgung für die Abgleichvorrichtung 6 abgeschaltet wird.

Beim Einschalten der Empfängeranordnung wird das Antennensignal V_ant durch das Schaltglied 9 vom Eingang des Bandpasses 1 entkoppelt, die Ab­ gleichvorrichtung 6 zur Erzeugung des Testsignals V_X aktiviert und dieses über das Schaltglied 9 dem Bandpaß 1 zugeführt.

Am Ausgang der Abgleichvorrichtung 6 steht somit als Testsignal V_X eine Spannung an, die aus mehreren Anteilen unterschiedlicher Frequenz zu­ sammengesetzt ist. Diese Frequenzen entsprechen jeweils einer Spektralli­ nie aus dem Frequenzspektrum des Testsignals V_X. Von diesen Frequenzen werden zwei, die beispielsweise am Rande des von der Empfängeranord­ nung empfangbaren Frequenzbereichs liegen, als Testfrequenzen ausge­ wählt. Die Empfängeranordnung wird dann in einem ersten Abgleichschritt durch entsprechende Einstellung der Oszillatorfrequenz des steuerbaren Oszillators 2, d. h. durch entsprechende Einstellung des Oszillatorabstimmsi­ gnals V_tune, auf die erste der ausgewählten Testfrequenzen abgestimmt und die Mittenfrequenz des Bandpasses 1 wird durch Variation der Abstimm­ kennlinie h(V_X) auf diese erste Testfrequenz abgeglichen, d. h. die Mittenfre­ quenz wird durch schrittweises Abändern der Abstimmkennlinie h(V_X) auf Gleichheit mit der ersten Testfrequenz eingestellt. Der Abgleich wird dabei vom Mikroprozessor 7 gesteuert und überwacht, welcher einen und/oder beide Abgleichparameter a, b der Abstimmkennlinie h(V_X) solange variiert, bis der Bandpaß 1 auf maximale Durchlässigkeit abgeglichen ist; dabei wird das Feldstärkesignal V_F als Maß der Durchlässigkeit des Bandpasses ausge­ wertet. In einem darauffolgenden zweiten Abgleichschritt wird die Emp­ fängeranordnung auf die zweite der ausgewählten Testfrequenzen abge­ stimmt und der Bandpaß 1 wird wiederum durch Variation der Abstimm­ kennlinie h(V_X) auf maximale Durchlässigkeit abgeglichen. Durch diese bei­ den Abgleichschritte werden für zwei Betriebsfrequenzen, und zwar für die beiden ausgewählten Testfrequenzen, die diesen entsprechenden Werte des Oszillatorabstimmsignals V_OSC und die zugehörigen Werte des Filterab­ stimmsignals V_LC ermittelt. Somit sind zwei auf der Abstimmkennlinie h(V_X) liegende Abgleichpunkte bekannt, anhand derer der Mikroprozessor 7 die Sollwerte der Abgleichparameter a, b berechnet und daraufhin die Ab­ stimmeinrichtung 3 entsprechend ansteuert. Die Sollwerte der Abgleichpa­ rameter a und b können alternativ auch dadurch ermittelt werden, daß die beiden Abgleichschritte mehrmals wiederholt werden und die Abstimm­ kennlinie h(V_X) dabei durch entsprechende Variation der Abgleichparameter a, b schrittweise dem gewünschten, durch die Abgleichpunkte hindurchge­ henden, Verlauf angenähert wird.

Da das Testsignal V_X einen definierten Amplitudenpegel aufweist, kann das aus diesem durch Filterung im Bandpaß 1 gewonnene und dem Tuner 8 zu­ geführte Signal zur Einstellung von im Tuner 8 benötigten Schwellen, bei­ spielsweise zur Einstellung der Verstärkung von im Tuner 8 vorgesehenen Verstärkern, verwendet werden.

Nach Beendigung des Abgleichvorgangs wird die Abgleichvorrichtung 6 de­ aktiviert und das Antennensignal V_ant über das Schaltglied 9 dem Bandpaß 1 als Eingangssignal V_e zugeführt.

Bei abgeglichenem Bandpaß 1 sind die Mittenfrequenz des Bandpasses 1 und die Oszillatorfrequenz des Oszillatorsignals V_OSC - unabhängig vom ein­ gestellten Empfangskanal - um einen die Zwischenfrequenzlage bestim­ menden Frequenzwert voneinander beabstandet, d. h. die Mittenfrecluenz des Bandpasses 1 wird bei einer Änderung des Oszillatorabstimmsignals V_OSC gleichlaufend zur Frequenz des Oszillatorsignals V_OSC variiert.

Der Bandpaß 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstufig ausgeführt und weist einen LC-Schwingkreis als Filterstufe auf, er kann aber auch mehr­ stufig ausgeführt sein und mehrere hintereinander geschaltete Filterstufen aufweisen, und er kann zusätzlich im Signalpfad auch Verstärker enthalten, die der Signalverstärkung und/oder Entkopplung einer Filterstufe von der nachfolgenden Filterstufe dienen. Bei einem mehrstufig ausgeführten Bandpaß lassen sich die einzelnen Filterstufen nacheinander in der gleichen Weise wie der einstufige Bandpaß abgleichen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Abgleichen eines Bandpasses (1) in einer Empfänger­ anordnung, bei dem mittels eines durch ein Oszillatorabstimmsignal (V_tune) steuerbaren Oszillators (2) ein Oszillatorsignal (V_OSC) zum Abstimmen der Emp­ fängeranordnung auf eine Empfangsfrequenz erzeugt wird, und bei dem mittels einer Abstimmeinrichtung (3) ein die Mittenfrequenz des Bandpasses (1) bestimmendes Filterabstimmsignal (V_LC) erzeugt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filterabstimmsignal (V_LC) in der Abstimmeinrichtung (3) aus dem Oszillatorabstimmsignal (V_tune) nach Maßgabe einer den Zusammenhang zwischen Oszillatorabstimmsignal (V_tune) und Filterabstimmsignal (V_LC) dar­ stellenden Abstimmkennlinie (h(V_tune)) erzeugt wird, daß mittels einer Ab­ gleichvorrichtung (6) ein Testsignal (V_X) mit einem Frequenzspektrum mit mehreren Spektrallinien erzeugt wird, daß zwei jeweils einer Spektrallinie entsprechende Frequenzen als Testfrequenzen ausgewählt werden, und daß die Abstimmkennlinie (h(V_tune)) der Abstimmeinrichtung (3) derart vari­ iert wird, daß der Bandpaß (1) bei einer Abstimmung der Empfängeranord­ nung auf jede der ausgewählten Testfrequenzen maximale Durchlässigkeit aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimm­ kennlinie (h(V_tune)) durch Änderung eines multiplikativen Abgleichparameters (a) in der Steigung variiert wird und durch Änderung eines additiven Ab­ gleichparameters (b) parallel verschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Testsignal (V_X) als periodisches Signal mit schmalen Impulsen bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Testsignal (V_X) durch Verzerrung eines periodischen Referenzsignals erzeugt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichvorrichtung (6) ein UND-Gatter (60) mit zwei Eingängen und einem Ausgang sowie einen In­ verter (60) aufweist, wobei an dem einen Eingang des UND-Gatters ein Refe­ renzsignal (V_R1) anliegt, am Ausgang des UND-Gatters das Testsignal (V_X) an­ steht und der eine Eingang des UND-Gatters über den Inverter (61) mit den anderen Eingang des UND-Gatters verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmeinrichtung (6) als steuerbarer Verstärker ausgeführt ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß mindestens eine Kapazitätsdiode als steuerbares Reaktanz­ element aufweist.

8. Verwendung eines schmale Impulse aufweisenden periodischen Testsi­ gnals (V_X) zur Bereitstellung von Testfrequenzen zum Abgleich eines Filters.