DE19935675A1 - Schaltung zum Umschalten zwischen Empfangsantennen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF-Signalen von wenigstens zwei Empfangsantennen mit einer Steuereinheit, die in Abhängigkeit von der Qualität des Antennenausgangssignals zwischen den einzelnen Antennen umschaltet. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Detektor vorgesehen ist, der an die Steuereinheit ein Signal, das das Umschalten auf eine bestimmte Antenne bewirkt, dann anlegt, wenn keine der Antennen mehr ein Signal liefert, das den vorgegebenen Mindest-Empfangspegel überschreitet.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Umschal­ ten zwischen den frequenzmodulierten HF-Signalen von we­ nigstens zwei Empfangsantennen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Schaltung, von der bei der Formulierung des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen wird, ist aus der DE-OS 35 17 247 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Antennen-Diversity-System für den mobilen Empfang fre­ quenzmodulierter HF-Signale beschrieben, bei dem die we­ sentlichen Diversity-Funktionen in einem Prozessor inte­ griert sind. Der Prozessor schaltet von einer Antenne auf die nächste um, wenn er eine Störung im Audiosignal bei gleichzeitiger Pegelschwankung des HF-Signals detektiert.

Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß bei sehr schwachem Signal, welches in der Regel einher geht mit Rauschen im Audiosignal und starken Pegeischwankungen des HF-Signals, dauernd zwischen den Antennen umgeschaltet wird. Dieses ständige Umschalten wiederum führt zu hörba­ ren Störungen.

Eine Abhilfe gegen dieses Phänomen ist in dem Gebrauchsmu­ ster DE 89 16 287 U1 beschrieben. Gemäß dieser Druck­ schrift wird ein Schwellwertschalter eingesetzt, der den Diversityprozessor bei Unterschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels an der momentan eingeschalteten Antenne auf die Hauptantenne zurückschaltet. Die Steuerung wird über den Modus-Eingang des Prozessors vorgenommen, der vorgese­ hen ist, damit bei AM-Empfang eine Festantenne eingeschal­ tet werden kann. Bei Überschreiten eines zweiten vorgege­ benen Pegels, der um eine bestimmten Wart höher liegt als der erste, wird die Diversityfunktion wieder eingeschal­ tet.

Dieses Vorgehen hat zur Folge, daß bei jeder Unterschrei­ tung der ersten Pegelschwelle die Hauptantenne zugeschal­ tet wird, und damit die Diversityfunktion zunächst außer Kraft gesetzt wird. Dabei werden u. U. weitere angeschlos­ sene Antennen übergangen, die womöglich noch ein ungestör­ tes Empfangssignal liefern. Wenn der Pegel der Hauptan­ tenne unter der zweiten, höheren Pegelschwelle bleibt, wird das Diversity nicht wieder in Gang gesetzt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF- Signalen von wenigstens zwei Empfangsantennen derart wei­ terzubilden, daß Störungen durch zu häufiges Umschalten oder unnötiges Umschalten auf eine Festantenne vermieden werden.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent­ anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.

Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, das Anten­ nen-Diversity-System erst denn auf eine Festantenne umzu­ schalten, wenn sicher ist, daß mit keiner der angeschlos­ senen Antennen mehr ein störungsfreier Empfang gewährlei­ stet werden kann.

Erfindungsgemäß ist deshalb ein Detektor vorgesehen, der an die Steuereinheit ein Signal, das das Umschalten auf eine bestimmte Antenne (i. f. als Festantenne bezeichnet) bewirkt, dann anlegt, wenn keine der Antennen mehr ein Si­ gnal liefert, das den vorgegebenen Empfangspegel über­ schreitet.

Dadurch wird sichergestellt, daß zunächst alle Antennen auf ein ungestörtes Signal hin überprüft werden. Wenn kei­ ne der Antennen ein ausreichendes Signal liefert, wird verhindert, dar ständiges Umschalten zwischen den Antennen zu hörbaren Störungen führt und den Empfang eines schwa­ chen Senders möglicherweise noch verschlechtert.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Rückschal­ tung auf die Hauptantenne nur erfolgt, wenn an keiner An­ tenne ein ausreichend großes HF-Signal anliegt, um einen störungsfreien Empfang zu gewährleisten. Nur in diesem Fall ist es sinnvoll, auf eine ebenfalls nicht störungs­ freie Festantenne umzuschalten, um die zusätzlichen hörba­ ren Störungen, die durch ständiges Umschalten auftreten, zu unterdrücken.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird die Diversity- Funktion erst dann wieder eingeschaltet, wenn das An­ tennensignal eine vorgegebene Zeit lang die Pegelschwelle wieder überschreitet.

Für den Detektor sind verschiedene Ausführungen möglich, von denen im folgenden exemplarisch zwei Möglichkeiten an­ gegeben werden:

Beispielsweise kann der Detektor die pegeläquivalente Gleichspannung aus dem Demodulator der AntennenDiversity- Schaltung auswerten. Diese Auswertung beinhaltet einen Schwellwertschalter, der das Unterschreiten eines festge­ legten Antennenmindestpegels detektiert. Ihm wird eine Zeitverzögerung vorgeschaltet. Diese sorgt dafür, daß erst auf eine Festantenne umgeschaltet wird, wenn der Pegel für eine Zeitspanne die Schwelle unterschreitet, die minde­ stens der Zeit entspricht, welche der Prozessor benötigt, um alle angeschlossenen Antennen abzufragen.

Die Zeitverzögerung kann beispielsweise als Integrator ausgeführt werden. Der einfachste Fall ist ein Tiefpaß, wobei der Schwellwertschalter durch einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker gebildet wird.

Bei einer Weiterbildung kann dem Integrator ein weiterer Komparator vorgeschaltet werden. Dieser sogt dafür, daß die Integration erst beginnt, wann der Schwellwert tat­ sächlich unterschritten wird. Wenn der Integrator direkt an den Level-Ausgang des Demodulators geschaltet wird, hat das den Nachteil, daß die Verzögerungszeit von der Größe des Spannungssprungs abhängig ist. Wenn die pegeläquiva­ lente Spannung sich langsam dem Schweltwert nähert, ist diese Zeit besonders kurz, da der Kondensator des Integra­ tionsgliedes schon fast auf den festgelegten Schwellwert aufgeladen ist.

Bei einer alternativen Ausführung wertet der Detektor die Schaltgeschwindigkeit des Diversityprozessors aus. Hierzu werden die Steuerausgangsanschlüsse das Prozessors über­ wacht. Wenn in einer vorgegebenen Zeit eine bestimmte An­ zahl von Schaltvorgängen ausgelöst werden, wird auf eine Festantenne umgeschaltet.

Insbesondere ist es möglich, den Detektor nur mit einem Steuerausgangsanschluß des Diversity-Prozessors zu verbin­ den. Da der Diversity-Prozessor die Antennen immer in der gleichen Reihenfolge nacheinander ein- und ausschaltet, reicht das aus, um die Schalthäufigkeit und damit ein Kri­ terium für die Umschaltung auf eine Festantenne zu ermit­ teln.

Für die Wahl der Festantenne gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten, von denen im folgenden exemplarisch und nicht abschließend einige genannt werden:
Im einfachsten Fall wird die Hauptantenne (AM + FM) als Festantenne verwendet. Der DiversityProzessor besitzt ei­ nen Modus-Eingang, über den er durch eine Gleichspannung bei AM-Empfang auf die Hauptantenne geschaltet werden kann. Diese Umschaltmöglichkeit wird auch genutzt, wenn mit keiner der angeschlossenen Antennen mehr ein störungs­ freier Empfang möglich ist.

Bei einer Alternative ist die Festantenne, auf die umge­ schaltet wird, die Antenne mit dem besten Empfang. Um die­ se zu ermitteln, muß detektiert werden, welche Antenne beim letzten Durchlauf am längsten zugeschaltet gewesen ist.

Zur Detektion der besten Antenne wird an jeden Steueraus­ gangsschluß des Prozessors ein Speicherelement angeschlos­ sen; im einfachsten Fall ist dies ein Ladekondensator. Dieses Speicherelement wird bei jedem Durchlauf wieder überschrieben. Wenn auf die Festantenne umgeschaltet wer­ den soll, werden die Speicher verglichen und diejenige An­ tenne als Festantenne eingesetzt, die am längsten einge­ schaltet gewesen ist. Um eine beliebige Antenne zuzu­ schalten, muß der Diversityprozessor ausgeschaltet und die Steuerleitung für die entsprechende Antenne an die Versor­ gungsspannung geschaltet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch näher beschrieben, in der zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 2 eine Modifikation des Ausführungsbeispiels.

Darstellung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung mit pe­ gelsprungunabhängiger Antennenpegeldetektion und mit Rück­ schaltung auf die Hauptantenne.

Dabei werden ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbar­ keit vier Antennen 8, 9, 10 und 11 verwendet. Bei der An­ tenne 8 handelt es sich um eine für AM und FM-Empfang ge­ eignete Hauptantenne, während die Antennen 9, 10 und 11 lediglich für FM-Empfang ausgelegt sind.

Das im FM-Tuner und ZF-Verstärker eines Empfängers 1 auf­ bereitete HF-Signal der aktuellen, d. h. der momentan über ein Umschaltnetzwerk 7 eingeschalteten Antenne 8, 9, 10 oder 11 wird in einem Demodulator 2 der Antennen- Diversity-Schaltung demoduliert. Das Audiosignal und die pegeläquivalente Gleichspannung (Level) aus dem Demodula­ tor werden einem Diversityprozessor 6 zugeführt. Dieser gewinnt daraus die Information, wann zur nächsten Antenne umgeschaltet werden muß. Er steuert das Umschaltnetzwerk 7, welches die Antennen 8, 9, 10 oder 11 zuschaltet.

Die pegelproportionale Gleichspannung wird außerdem einem Komparator 3 zugeführt. Dieser schaltet bei Unterschreiten einer gewissen Pegelschwelle auf "High". Ihm nachgeschal­ tet ist ein Tiefpaß 4, der als Integrierglied wirkt. Das Integrierglied 4 bestimmt mit seiner Zeitkonstante, wie lange der Pegel unterhalb der Schwelle liegen muß, bis ein zweiter Schwellwert erreicht wird, so daß ein zweiter Kom­ parator 5 auf "High" geht. Dieser steuert den Prozessormo­ dus. Bei Unterschreiten der Pegelschwelle für eine vorge­ gebene Zeit wird der Prozessor 6 fest auf die Hauptantenne 8 geschaltet.

Auf diese Weise wird verhindert, daß der Prozessor 8 bei schwachem Empfangspegel, bei dem Schaltgerausche erst hör­ bar werden, dauernd zwischen den Antennen umschaltet. Wenn das Antennensignal an der Hauptantenne den Schwellwert für die eingestellte Zeitspanne wieder überschreitet, wird der Prozessor wieder in den Scanning-Modus geschaltet.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltgeschwindig­ keitsdetektion an einem Steuerausgangsanschluß mit Um­ schaltung auf die Antenne mit dem besten Empfang. Dabei sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszei­ chen bezeichnet.

Das im FM-Tuner und ZF-Verstärker des Empfängers 1 aufbe­ reitete HF-Signal der aktuellen Antenne 8, 9, 10 oder 11 wird im Demodulatur 2 der Antennen-Diversity-Schaltung de­ moduliert. Das Audiosignal und die pegeläquivalente Gleichspannung (Level) aus dem Demodulator werden dem Di­ versityprozessor 6 zugeführt. Dieser gewinnt daraus die Information, wann zur nächsten Antenne umgeschaltet werden muß. Er steuert Ein-/Ausschalter 12 bis 15.

An der Steuerleitung für den Ein-/Ausschalter 12 hängt der Detektor 19, der bei einer vorgegebenen Umschalthäufigkeit den Umschalter 18 betätigt. Dieser schaltet die Versor­ gungsspannung Ub vom Diversityprozessor ab und leitet sie dafür über das Umschaltnetzwerk 7 auf eine der Steuerlei­ tungen für die Ein-/Ausschalter 12 bis 15. Dadurch können die Ein-/Ausschalter direkt angesteuert werden. Der Um­ schalter 7 wird gesteuert von der Auswerteschaltung 17, welche die Speicher 16 ausliest und erfaßt, welche Antenne beim letzten Durchlauf am längsten zugeschaltet gewesen ist.

Wenn der Detektor 19 eine hohe Schalthäufigkeit detek­ tiert, wird also der Diversity-Prozessor 6 ausgeschaltet und über den Umschalter 7 die zuletzt am längsten zuge­ schaltete Antenne eingeschaltet.

Der Umschalter 18 wird mit einem Zeitglied ausgestattet, welches dazu führt, daß der Prozessor nach einer vorgege­ benen Zeit wieder eingeschaltet wird, um zu prüfen, ob sich die Empfangsbedingungen inzwischen verbessert haben.

Auch bei dieser Variante ist sichergestellt, daß eine Festantenne erst dann angewählt wird, wenn auf keiner an­ geschlossenen Antenne mehr ein störungsfreies Signal an­ liegt, denn die Umschaltung erfolgt erst, wenn der Prozes­ sor sehr häufig zwischen den Antennen wechselt.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens, wie es sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, beschrieben worden. Selbstverständlich sind die verschiedensten Variationen möglich, die zu unterschiedli­ chen Vorteilen führen, von denen nachfolgend einige ge­ nannt werden:

In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn das Umschaltkrite­ rium vom ZF-Pegel abgeleitet wird. Die Auswertung dieses Wertes ist besonders einfach, da der Demodulator im Diver­ sity-Modul eine pegeläquivalente Gleichspannung liefert. Vor den eigentlichen Schwellwertschalter wird dabei eine Zeitverzögerung geschaltet, damit vor dem Umschalten auf eine Festantenne alle Antennen abgefragt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zeitverzögerung als Integrator, im einfachsten Fall ein Tiefpaß, ausgeführt wird, und der Schwellwertschalter durch einen als Kompara­ tor geschalteten Operationsverstärker, da diese Bauteile kostengünstig und einfach zu realisieren sind.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn dem Integrator ein weiterer Komparator vorgeschaltet ist, damit die Integra­ tion erst beginnt, wenn der Schwellwert tatsächlich unter­ schritten worden ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Verzögerungszeit unabhängig vom Spannungssprung der pege­ läquivalenten Gleichspannung ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn anstelle des ZF-Pegels die Schalthäufigkeit als Umschaltkriterium herangezogen wird. Dadurch kann ausgeschlossen werden, daß bei niedri­ gem Pegel die Festantenne eingeschaltet wird, obwohl der Prozessor noch nicht ständig schaltet.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn anstelle der Aus­ wertung aller Steuerausgänge nur ein Steuerausgang bezüg­ lich der Schalthäufigkeit ausgewertet wird, da hierdurch der schaltungstechnische Aufwand beträchtlich reduziert wird. Dies ist möglich, da der Diversity-Prozessor (bei allen praktischen Ausführungen) die Antennen immer in der gleichen Reihenfolge nacheinander ein- und ausschaltet.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Hauptantenne als Festantenne verwendet wird, da diese ganz einfach über den Modus-Eingang des Diversity-Prozessors angesteuert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn die Antenne mit dem besten Empfang als Festantenne verwendet wird. Dazu muß ermittelt werden, weiche Antenne beim letz­ ten Durchlauf am längsten eingeschaltet gewesen ist.

Claims (13)

1. Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF- Signalen von wenigstens zwei Empfangsantennen mit einer Steuereinheit, die in Abhängigkeit von der Qualität des Antennenausgangssignals zwischen den einzelnen Antennen umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor vorgesehen ist, der an die Steuereinheit ein Signal, das das Umschalten auf eine der wenigstens zwei Empfangsantennen (i. f. als Festantenne bezeichnet) bewirkt, dann anlegt, wenn keine der Antennen (8, 9, 10, 11) mehr ein Signal liefert, das den vorgegebenen Mindest-Empfangspegel überschreitet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen Demodulator (2), der aus dem insbesondere aufbereite­ ten Antennenausgangssignal, wie dem ZF-Signal ein Si­ gnal und insbesondere ein pegeläquvalentes Gleich­ spannungssignal erzeugt, und einen Prozessor (Diversi­ typrozessor 6) aufweist, der das Umschalten zwischen den Antennen (8, 9, 10, 11) steuert.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit das Um­ schalten zwischen den Antennen wieder aufnimmt, wenn das Antennenausgangssignal der Festantenne für eine bestimmte Zeit den vorgegebenen Empfangspegel über­ schreitet.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Verzöge­ rungsschaltung (4), deren Zeitverzögerung mindestens der Zeit entspricht, die die Steuereinheit benötigt, um alle Antennen (8, 9, 10, 11) abzufragen, und einen Schwellwertschalter (3) aufweist, der das Unterschrei­ ten des vorgegebenen Empfangspegels detektiert, und dessen Ausgangssignal an dem Prozessor als Steuersi­ gnal für das Umschalten auf die Festantenne anliegt.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung ein Integrierglied ist.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen zweiten Schwellwertschalter (5) aufweist, der der Verzöge­ rungsschaltung vorgeschaltet ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor die Zahl der Umschaltvorgänge zwischen den Antennen erfaßt, und daß der Detektor an die Steuereinheit das Signal, das das Umschalten auf die Festantenne bewirkt, dann anlegt, wenn die Zahl der Umschaltvorgänge pro Zeiteinheit ei­ nen vorgegebenen Wert übersteigt.

8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Detektor das Si­ gnal, das das Umschalten zwischen den Antennen steu­ ert, als Eingangssignal anliegt.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennen aus einer Hauptantenne, die eine hohe Empfangsleistung hat, und die insbesondere für den gleichzeitigen FM- und AM-Empfang ausgelegt ist, und aus wenigstens einer weiteren Antenne besteht die für den alleinigen FM- Empfang ausgelegt ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptantenne als Festantenne dient.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf die­ jenige Antenne als Festantenne umschaltet, die vor dem Unterschreiten des vorgegebenen Empfangspegels das be­ ste Antennenausgangssignal geliefert hat.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit ermit­ telt, welche Antenne bei dem Durchlauf vor dem Unter­ schreiten des vorgegebenen Empfangspegels am längsten als Empfangsantenne zugeschaltet gewesen ist.

13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit den von jeder Antenne gelieferten Empfangspegel speichert.