DE19963645A1 - Empfänger - Google Patents

Abstract

Der Empfänger umfaßt eine Mischstufe (3) zum Mischen eines Eingangssignals (1) mit einem Trägersignal sowie eine in der Frequenz steuerbare Signalerzeugungsstufe (4) zur Erzeugung des Trägersignals synchron zum Systemtakt. Als Mischstufe ist eine durch das Trägersignal steuerbare Phasenumkehreinrichtung vorgesehen, die abhängig vom Trägersignal das Eingangssignal invertiert oder nichtinvertiert.

Description

Konventionelle Empfänger mit beispielsweise Frequenzdemodula­ tion arbeiten mit einer festen Zwischenfrequenz von 10,7 MHz. Dabei bestehen die Empfänger abgesehen von den Hochfrequenz- Eingangskreisen (Vorselektionsfilter und Verstärkungsrege­ lung) in der Regel aus analogen Komponenten wie Mischstufe; Mischoszillator, Synthesizer-Phasenregelkreis (Synthesizer- PLL), Zwischenfrequenz-Verstärker und Zwischenfrequenz- Filter. Die nachfolgende Zwischenfrequenz-Verarbeitung kann sowohl analog als auch digital unter Verwendung eines ent­ sprechenden Analog-Digital-Umsetzers erfolgen.

Die feste Zwischenfrequenz von 10,7 MHz bietet den Vorteil, daß handelsübliche und genormte Bauteile zum Einsatz kommen können. Demgegenüber ist es schwierig, die genannten analogen Komponenten mit digitalen Verarbeitungseinheiten auf einem einzigen Chip zu integrieren, da jeweils besondere Anforde­ rungen an die verwendete Technologie und das Chipdesign ge­ stellt werden. Insbesondere bei frequenzmodulierten Eingangs­ signalen muß darüber hinaus die Mischstufe eine hohe Lineari­ tät bei gleichzeitig hoher Großsignalfestigkeit aufweisen. In der Regel erfordert dies einen höheren Strombedarf bezie­ hungsweise eine höhere Betriebsspannung bei den Mischstufen. Im Hinblick auf immer kleinere Strukturen und damit höhere Integrationsdichten bei der Integration in einen Chip sind aber höhere Ströme beziehungsweise höhere Spannungen nachtei­ lig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Empfänger anzuge­ ben, der für eine Integration besser geeignet ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Empfänger gemäß Patentan­ spruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs­ gedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, daß die Misch­ stufe durch eine Phasenumkehrstufe (zum Beispiel Umschalter) gebildet wird, welche die Polarität des Eingangssignals peri­ odisch umschaltet (d. h. invertiert bzw. nicht invertiert). Bei einer üblichen Empfängerstruktur wird das Steuersignal zum Umschalten der Polarität aus dem Ausgangssignal des Mischoszillators in der Regel unter Mitwirkung eines Kompara­ tors oder Schmit-Trigggers gewonnen. Vorteilhaft ist, daß ei­ ne hohe Linearität bei geringem schaltungstechnischen Aufwand sowie einer geringen Störanfälligkeit erreicht wird.

Beispielsweise umfaßt ein bevorzugter erfindungsgemäßer Emp­ fänger eine Mischstufe zum Mischen eines Eingangssignals mit einem Trägersignal, eine der Mischstufe nachgeschaltete Fil­ terstufe zum Ausfiltern unerwünschter Mischprodukte, einen der Filterstufe nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer, ei­ ne dem Analog-Digital-Umsetzer nachgeschaltete, mit einem Sy­ stemtakt getaktete digitale Signalverarbeitungseinrichtung und eine mit der Mischstufe und der digitalen Signalverarbei­ tungseinrichtung gekoppelte, in der Frequenz steuerbare Si­ gnalerzeugungsstufe zur Erzeugung des Trägersignals. Als Mischstufe ist eine durch das Trägersignal steuerbare Phasen­ umkehreinrichtung vorgesehen, die abhängig vom Trägersignal das Eingangssignal invertiert oder nichtinvertiert.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die digitale Si­ gnalverarbeitungseinrichtung Mittel zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsignals innerhalb eines bestimmten Frequenz­ band auf, wobei ein durch Mischung des Eingangssignals und des Trägersignals erzeugtes Zwischenfrequenzsignal innerhalb des bestimmten Frequenzbandes zum Liegen kommt.

Die Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß kein analo­ ger Synthesizer-Phasenregelkreis erforderlich ist und daß die Trägerfrequenz aus dem Systemtakt abgeleitet wird. Dadurch wird ein vollsynchrones Design ermöglicht, das störende In­ terferenzen unterbindet und damit eine Integration unter­ schiedlicher Schaltungsteile zuläßt. Es erfolgt die Feinab­ stimmung vollkommen digital und daher besonders schnell und präzise.

Bevorzugt erzeugt dabei die steuerbare Signalerzeugungsstufe das Trägersignal bei Frequenzen, die ein bestimmtes ganzzah­ liges Vielfaches oder einen Bruchteil der Frequenz des Sy­ stemtakts sind, wobei zur Abstimmung des Empfängers das Viel­ fache/der Bruchteile einstellbar ist. Dazu wird beispielswei­ se durch entsprechende Einstellung und Verschaltung von Fre­ quenzteilern und/oder Frequenzvervielfachern eine Trägerfre­ quenz erzeugt, die nach der Mischung mit dem Eingangssignal eine gewünschte Empfangsfrequenz in eine in das bestimmte Frequenzband fallende Zwischenfrequenz umsetzen. Der Aufwand zur Erzeugung des Trägersignals ist im Vergleich zu einem Synthesizer-Phasenregelkreis gering.

Zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsignals kann ein Frequenzdemodulator oder ein digitaler Phasenregelkreis vor­ gesehen werden, welche innerhalb des bestimmten Frequenzban­ des die Zwischenfrequenz weiterverarbeiten. Desweiteren kön­ nen die Mittel zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsi­ gnals auch einen Quadraturoszillator umfassen, der entweder für sich oder im Rahmen eines Phasenregelkreises eingesetzt wird. Bevorzugt ist dabei der Quadraturoszillator parame­ trierbar, d. h. der Quadraturoszillator kann exakt auf die heruntergemischte Eingangsfrequenz eingestellt werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Filterstufe ein getaktetes Switched-Capacitor-Filter auf. Dieses hat den Vorteil, daß es einerseits eine gute bis sehr gute Selektion und andererseits einen sehr hohen Integrationsgrad aufweist. Bevorzugt wird dabei das Switched-Capacitor-Filter durch ei­ nen Takt getaktet, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfa­ ches der Frequenz des Systemtakts ist. Demnach wird auch das Filter in das vollsynchrone Design miteinbezogen, da keine externen Filter benötigt werden, so daß eine Vollintegration möglich wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung beruht im wesentli­ chen darauf, daß die Mischoszillatorfrequenz und die Schritt­ weite des Mischoszillators nicht mehr etwa von einem entspre­ chenden Quarz (mit einer Frequenz von beispielsweise 10,25 MHz) abgeleitet wird, sondern von einem Taktgenerator, der Vielfache/Bruchteile der Audioabtastfrequenz (zum Beispiel die 256-fache Abtastfrequenz von 44,1 KHz bzw. 48 KHz = 11,2896 MHz bzw. 12,288 MHz) zur Verfügung stellt. Dadurch kann bei einer Integration einer erfindungsgemäßen Mischer­ anordnung und digitalen Verarbeitungsstrukturen für Audiosi­ gnale ein vollsynchrones Design erzielt werden, bei dem das Auftreten von Interferenzen vermieden wird.

Durch die Verwendung eines zur Audioabtastfrequenz synchronen Systemtaktes wird die Schrittweite der Trägerfrequenz eben­ falls auf die Audio-Abtastfrequenz (z. B. 44,1 KHz bzw. 48 KHz) oder ganzzahligen Vielfachen/Bruchteilen hiervon festge­ legt. Es entsteht zwar bei der Mischung eine geringe Abwei­ chung von einer gegebenen Zwischenfrequenz (z. B. 10,7 MHz), dieser Frequenzversatz wird jedoch anschließend mit Hilfe ei­ ner weiteren Signalverarbeitungseinrichtung kompensiert. Hierzu wird mit Hilfe einer weiteren Signalerzeugungseinrich­ tung (z. B. Oszillator), dessen Mittenfrequenz in weiten Grenzen frei einstellbar ist, eine erneute Mischung vorgenom­ men. Für jede Empfangsfrequenz kann dabei der resultierende Frequenzversatz ermittelt und die zur Kompensation dessen er­ forderliche Mittenfrequenz des weiteren Signalerzeugungsein­ richtung (Oszillator) eingestellt werden.

Im einzelnen umfaßt ein derartiger Empfänger neben einem er­ sten Mischer zum Erzeugen eines Zwischenfrequenzsignals durch Mischen des Eingangssignals mit einem ersten Trägersignal auch einen dem ersten Mischer nachgeschalteten zweiten Mi­ scher zum Erzeugen des Ausgangssignals durch Mischen des Zwi­ schenfrequenzsignals mit einem zweiten Trägersignal. Deswei­ teren ist eine erste Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des ersten Trägersignals bei einer einem ganzzahligen Vielfa­ chen der Taktfrequenz entsprechenden Frequenz und eine zweite Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des zweiten Träger­ signals bei einer von einem Steuersignal abhängigen Frequenz vorgesehen. Eine an die erste Signalerzeugungseinrichtung an­ geschlossene Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Steuersignals für die zweite Signalerzeugungseinrichtung ist derart, daß für jede Frequenz des ersten Signalerzeugungseinrichtung eine Frequenz des zweiten Signalerzeugungseinrichtung eingestellt wird, welche einen bestimmten Frequenzversatz kompensiert.

Bevorzugt wird dabei dem ersten Mischer ein Filter nachge­ schaltet, das im wesentlichen zur Eliminierung unerwünschter Mischprodukte dient. Das Filter kann dabei als Anti-Aliasing- Filter für einen evtl. nachgeschalteten Analog-Digital- Umsetzer dienen.

Bei einer Ausführungsform wird die erste Signalerzeugungsein­ richtung durch einen Phasenregelkreis gebildet, dessen Be­ zugsfrequenz gleich einem ganzzahligen Bruchteil der Taktfre­ quenz oder einem ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz oder gleich der Taktfrequenz ist. Ein Phasenregelkreis ermög­ licht es, ohne größeren Aufwand aus der Taktfrequenz eine entsprechende andere Frequenz zu erzeugen.

Bevorzugt wird die zweite Signalerzeugungseinrichtung als di­ gitaler Oszillator ausgeführt, und mittels eines digital auf­ gebauten Mischers mit dem mittels des Analog-Digital- Umsetzers in ein digitales Signal umgewandelten Zwischenfre­ quenzsignal gemischt. Eine an möglichst vorderster Stelle im Signalfluß beginnende digitale Signalverarbeitung verringert die Gefahr von Interferenzen und erleichtert die Signalverar­ beitung.

Bevorzugt wird der zweite Oszillator dabei durch mindestens ein rückgekoppeltes digitales Filter (beispielsweise zweiter Ordnung) gebildet, dessen Pole vorzugsweise direkt auf dem Einheitskreis der Z-Ebene liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Empfängers und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Empfängers.

Als ein erstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 ein Empfän­ ger zum Empfang von hochfrequenten, frequenzmodulierten Si­ gnalen wie beispielsweise von Rundfunksignalen gezeigt. Der Empfänger kann aber bei entsprechender Anpassung in gleicher Weise auch zum Empfang von Mobilfunksignalen, Fernsehsigna­ len, Navigationsfunksignalen etc. eingesetzt werden und dar­ über hinaus alternativ auch mit amplitudenmodulierten oder phasenmodulierten Signalen etc. arbeiten. Ein hochfrequentes, frequenzmoduliertes Signal wird beim Ausführungsbeispiel als Eingangssignal 1 einer Vorselektions- und Verstärkungsregel­ stufe 2 zugeführt, der wiederum eine als steuerbare Phasenum­ kehrstufe ausgebildete Mischstufe 3 nachgeschaltet ist. Die Mischstufe 3 ist zudem eingangsseitig mit einem steuerbaren Rechteckgenerator 4 gekoppelt, der ein Trägersignal erzeugt. Das vom Rechteckgenerator 4 bereitgestellte Trägersignal wird beispielsweise zum Steuern der Phasenumkehrstufe für das Um­ polen des durch die Vorselektions- und Verstärkungsregelstufe 2 vorbearbeiteten Empfangssignals 1 verwendet, wobei diese zu einem gegenüber Eingangssignal 1 und Trägersignal niederfre­ quenteren Zwischenfrequenzsignal gemischt werden.

Der Mischstufe 3 ist ein Tiefpaßfilter 5 zum Ausfiltern uner­ wünschter Mischprodukte aus dem Zwischenfrequenzsignal nach­ geschaltet, wobei anstelle eines Tiefpaßfilters alternativ auch ein Bandpaßfilter eingesetzt werden könnte. Auf das Tiefpaßfilter 5 folgt beim Ausführungsbeispiel ein Zwischen­ frequenzverstärker 6 zur Pegelanhebung, welchem ein Analog- Digital-Umsetzer 7 nachgeschaltet ist. Der Zwischenfrequenz­ verstärker 6 kann jedoch bei entsprechender Grundverstärkung des Tiefpaßfilters 5 und/oder des Analog-Digital-Umsetzers 7 auch entfallen.

Das durch den Analog-Digital-Umsetzer 7 digitalisierte Zwi­ schenfrequenzsignal wird einem digitalen Signalprozessor 8 zur Weiterverarbeitung zugeführt, der daraus beispielsweise zwei digitalisierte, stereophone Audiosignale 9 erzeugt. Die Taktung des digitalen Signalprozessors 8 erfolgt mittels ei­ nes Systemtaktes, der von einem Taktgenerator 10 bereit ge­ stellt wird. Der Taktgenerator 10 steuert darüber hinaus den Rechteckgenerator 4 derart, daß die Frequenz des von ihm er­ zeugten Trägersignals ein ganzzahliges Vielfaches oder unter Umständen ein Bruchteil der Frequenz des Systemtaktes ist. Erreicht wird dies beispielsweise durch einen auf den System­ takt synchronisierten Phasenregelkreis oder bevorzugt durch eine Anordnung aus Frequenzvervielfachern 11 und/oder Fre­ quenzteilern 12, die jeweils für sich oder in ihrer Kaskadie­ rung abhängig von einem Auswahlsignal 18 umschaltbar sind. Die zuletzt genannte Anordnung zeichnet sich durch einen voll digitalen Aufbau aus, der nur einen sehr geringen Aufwand er­ fordert und unproblematisch in der Realisierung ist. Die Steuerung der Frequenzvervielfacher 11 und Frequenzteiler 12 werden durch eine Steuereinrichtung 13 entsprechend der ge­ wünschten Trägerfrequenz verschaltet.

Zur Bearbeitung des Zwischenfrequenzsignals im digitalen Si­ gnalprozessor 8 ist unter anderem ein mit einem Quadraturos­ zillator 14 gekoppelter Phasenregelkreis 15 vorgesehen, wel­ cher auf den durch den Taktgenerator 10 bereitgestellten Sy­ stemtakt synchronisiert ist. Dem Phasenregelkreis 15 mit Qua­ draturoszillator 14 folgt eine Frequenzdemodulatorstufe 16, ein Stereodekoder 17 sowie andere, nicht näher beschriebene Einheiten zur digitalen Signalbearbeitung.

Schließlich ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 das der Mischstufe 3 nachgeschaltete Tiefpaßfilter 4 zur Ausfilterung unerwünschter Mischprodukte als synchron zum Systemtakt ge­ taktetes Switched-Capacitor-Filter ausgeführt, welches eine Vollintegration des Empfängers einschließlich des Filters in einen einzigen Chip ermöglicht.

Dem genannten Ausführungsbeispiel liegt erfindungsgemäß das Konzept zugrunde, die Mischoszillatorfrequenz direkt aus dem vom Taktgenerator 10 bereitgestellten Systemtakt abzuleiten. Im Gegensatz zur üblichen Verfahrensweise wird die Trägerfre­ quenz dabei nicht in kleinen Schrittweiten von beispielsweise 50 KHz abgestimmt, sondern die Frequenzumschaltung erfolgt in größeren Frequenzintervallen der Breite ΔF (z. B. ΔF = 4 MHz). Dadurch mischt sich die zu empfangende Frequenz nicht mehr auf eine konstante Zwischenfrequenz herunter, sondern kommt auf Zwischenfrequenz-Ebene in einem Frequenzband der Breite ΔF zum Liegen. Auf diese Weise erfolgt gleichsam eine Auftei­ lung des zu empfangenden Frequenzbandes in Teilintervalle der Breite ΔF. Die Auswahl des herunter zu mischenden Teilbandes und somit der Trägerfrequenz der Mischstufe, der zum Umsetzen des Eingangssignals 1 dient, erfolgt in Abhängigkeit von der gewünschten Empfangsfrequenz, die in dem zugehörigen Teilin­ tervall liegt.

Mit der Wahl der Trägerfrequenz bzw. der Taktrate des Taktge­ nerators wird gleichzeitig auch die Lage des herunter ge­ mischten Teilbandes in der Zwischenfrequenz-Ebene bestimmt. Bei der Festlegung geeigneter Taktraten sind die Eigenschaf­ ten der Vorselektionsfilter und die Abtastrate des Zwischen­ frequenz-Analog-Digital-Umsetzers in Betracht zu ziehen. Aus­ gehend von Vorselektionsfiltern, wie sie beispielsweise in heute üblichen Rundfunkempfängern zu finden sind, und einer Abtastrate des Zwischenfrequenz-Analog-Digital-Umsetzers von 1024.44100 Hz = 45, 1584 Hz bietet sich bei 4 MHz breiten Teilbänder ein Zwischenfrequenz-Intervall von etwa 8-12 MHz an.

Die Feinabstimmung auf den zu empfangenden Sender kann dann mit Hilfe der digitalen Signalverarbeitung erfolgen. Hierzu wird beispielsweise ein parametrierbarer Quadraturoszillator, der exakt auf die herunter gemischte Empfangsfrequenz ein­ stellbar ist, in Verbindung mit entsprechenden Filtern auf einem digitalen Signalprozessor (digitaler Signalprozessor 8) oder in Form einer speziellen digitalen Hardware implemen­ tiert. Dadurch kann eine sehr präzise und schnelle Form eines Synthesizer-Pasenregelkreises (PLL) in digitaler Weise reali­ siert werden, ohne daß die Gefahr von auftretenden Interfe­ renzen auf dem Chip besteht.

Zur Vermeidung von Aliasing-Effekten bei der Digitalisierung des Zwischenfrequenzsignals wird das abstimmbare Vorselekti­ onsfilter wie bei konventionellen Empfängern auf die ge­ wünschte Empfangsfrequenz abgestimmt. Zusätzlich wird ein Tiefpaß- oder Bandpaßfilter benötigt, das eine weitere Band­ begrenzung vornimmt. Dieses Anti-Aliasing-Filter ersetzt so­ mit das keramische Zwischenfrequenz-Filter im konventionellen Empfängern. Vorteilhaft für eine Integration ist die Realisierung solch eines Anti-Aliasing Filters als Switched Capacitor Filter. Beispielsweise könnte ein Tiefpaßfilter für das oben angeführte Zahlenbeispiel folgendermaßen ausgelegt werden: Durchlaßgrenzfrequenz 12 MHz, Sperrgrenzfrequenz 55 MHz, Durchlaßdämpfung < 0,5 dB, Sperrdämpfung < 60 dB.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird ein Eingangssignal 19, das beispielsweise von einer in der Zeichnung nicht ge­ zeigten Hochfrequenzverstärkerstufe bereitgestellt wird und durch ein moduliertes Hochfrequenzsignal gegeben ist, einer als umschaltbaren Invertierer/Nichtinvertierer ausgeführte Mischstufe 20 zugeführt. Die Mischstufe 20 erhält zudem ein Trägersignal 21, mit dem die Phasenlage des Eingangssignals 19 entsprechend eingestellt wird. Das so erhaltene Signal wird einem der Mischstufe 20 nachgeschalteten Bandpaßfilter 22 zugeführt, das unerwünschte Mischprodukte unterdrückt und nur ein gewünschtes Zwischenfrequenzsignal durchläßt. Dem Bandpaßfilter 22 ist seinerseits ein Analog-Digital-Umsetzer 23 nachgeschaltet, dessen das digitalisierte Zwischenfre­ quenzsignal 24 bildende Ausgangssignal einer digitalen Misch­ stufe 25 zugeführt wird. Die Mischstufe 25 mischt also durch Umpolen das digitalisierte Zwischenfrequenzsignal 24 mit ei­ nem digitalen Trägersignal 26 und führt dies einem digitalen Demodulator 27 zu. Dem Demodulator 27, der auch geeignete di­ gitale Filter zur Bandbegrenzung aufweisen kann, ist schließ­ lich eine digitale Signalaufbereitungseinrichtung 28 nachge­ schaltet, die an ihrem Ausgang beispielsweise zwei digitale Audiosignale 29 bereitstellt.

Die Audiosignale 29 weisen dabei eine Abtastrate fs auf. Der Demodulator 27 und die Signalaufbereitungseinrichtung 28 wer­ den mit einem Taktsignal 30 getaktet, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches n der Abtastrate fs ist. Das Taktsi­ gnal 30 wird dabei von einem Taktgenerator 31 erzeugt, der gegebenenfalls etwa durch einen Phasenregelkreis auf die Ab­ tastfrequenz fs bezogen ist.

Das analoge Trägersignal 21 und das digitale Trägersignal 26 werden jeweils durch eine Signalerzeugungseinrichtung 32 bzw. 33 erzeugt. Die Signalerzeugungseinrichtung 32 zur Erzeugung des Trägersignals 21 wird durch einen Phasenregelkreis gebil­ det, bei dem ein steuerbarer analoger Rechteckgenerator 34 von einem Phasendetektor 35 gesteuert wird. Der Phasendetek­ tor 35 vergleicht das um einen bestimmten Wert durch einen Frequenzteiler 36 in der Frequenz geteilte Ausgangssignal des Rechteckgenerator 34, also das Trägersignal 21, mit dem Takt­ signal 30 vom Taktgenerator 31. Die Frequenz des Trägersi­ gnals 21 ist gleich dem Produkt aus der Abtastrate fs, dem Wert n sowie dem Tellerfaktors m des Frequenzteilers 36. Zur Einstellung unterschiedlicher Empfangsfrequenzen kann das Tellerverhältnis 1/m verändert werden. Eine Information über das Teilerverhältnis 1/m und/oder die tatsächliche Frequenz des Rechteckgenerator 34 stellt eine Information dar, die an eine Auswerteeinrichtung 37 weitergegeben wird, um daraus ein Steuersignal für den steuerbaren digitalen Oszillator 33 zu erzeugen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zur Vermeidung von Interferenzen die Zeitbasis des Phasenregelkreises 32 aus ei­ nem gemeinsamen, das gesamte Audiosystem taktenden Taktsignal 30 abgeleitet, das ein ganzzahliges Vielfaches n der Audioab­ tastrate fs ist. Die prinzipielle Funktionsweise des Phasen­ regelkreises 32 wird hierdurch nicht berührt, sondern es wird lediglich die Schrittweite des Phasenregelkreises 32 auf bei­ spielsweise 44,1 KHz bzw. 48 KHz oder ganzzahligen Bruchtei­ len hiervon festgelegt.

Dadurch wird allerdings eine gewünschte Empfangsfrequenz in der Regel nicht mehr exakt auf die üblichen 10,7 MHz umge­ setzt, da die sich somit ergebende Frequenz des Trägersignals 21 des als Mischoszillator fungierenden Phasenregelkreises 32 nicht mehr exakt in das vorgegebene Frequenzraster paßt. Die sich ergebende Frequenzabweichung ist jedoch kleiner als die halbe Schrittweite des Phasenregelkreises 32 und liegt somit bei einer Schrittweite (Auflösung) von fs/4 = 11,025 KHz bzw. 12 KHz im Toleranzbereich handelsüblicher Zwischenfrequenz­ filter (beispielsweise Keramikfilter) wie sie als Anti- Aliasing-Filter vor einer Analog-Digital-Umsetzung des Zwi­ schenfrequenzsignals eingesetzt werden.

Bei einer Frequenzdemodulation würde allerdings dieser Fre­ quenzversatz zu einem störenden Gleichspannungsanteil führen. Daher erfolgt die Kompensation dieses Frequenzversatzes mit­ tels eines weiteren Oszillators, nämlich des steuerbaren di­ gitalen Oszillators 33, dessen Mittenfrequenz frei program­ mierbar ist. Aus der gewünschten Empfangsfrequenz und den er­ forderlichen Teilereinstellungen beim Phasenregelkreis 32 läßt sich der resultierende Frequenzversatz berechnen. Hier­ aus lassen sich wiederum Parameter für den digitalen Oszilla­ tor 33 ermitteln, um entsprechend dessen Mittenfrequenz für eine Umsetzung des Zwischenfrequenzsignals in das Basisband einzustellen. Auf diese Weise kann jede Abweichung von der nominellen Zwischenfrequenz von 10,7 MHz kompensiert werden.

Die Implementierung des digitalen Oszillators 33 kann entwe­ der mittels entsprechender Software auf einem digitalen Si­ gnalprozessor (DSP) oder aber auch als dezidierte Hardware­ struktur erfolgen, wobei Algorithmen und Verfahren zur Verfü­ gung stehen, die beispielsweise auf digitalen Filtern zweiter Ordnung basieren und deren Pole direkt auf dem Einheitskreis der Z-Ebene liegen. 1 Eingangssignal
2 Vorselektionsfilter und Verstärkungsregelstufe
3 Mischstufe
4 Rechteckgenerator
5 Tiefpaßfilter
6 Zwischenfrequenzverstärker
7 Analog-Digital-Umsetzer
8 Digitaler Signalprozesssor
9 Audiosignale
10 Taktgenerator
11 Frequenzverfielfacher
12 Frequenzteiler
13 Steuereinrichtung
14 Quadraturoszillator
15 Phasenregelkreis
16 Frequenzdemodulator
17 Stereodekoder
18 Auswahlsignal
19 Eingangssignal
20 Mischstufe
21 Trägersignal
22 Bandpaßfilter
23 Analog-Digital-Umsetzer
24 Zwischenfrequenzsignal
25 Mischstufe
26 Trägersignal
27 Demodulator
28 Signalaufbereitungseinrichtung
29 Audiosignale
30 Taktsignal
31 Taktgenerator
32 Signalerzeugungseinrichtung
33 Signalerzeugungseinrichtung
34 Rechteckgenerator »
35 Phasendetektor
36 Frequenzteiler
37 Auswerteeinheit
fs Abtastrate
n Vielfaches
m Teilerfaktor

Claims (16)

1. Empfänger mit
einer Mischstufe (3) zum Mischen eines Eingangssignals (1) mit einem Trägersignal und
einer mit der Mischstufe (3) gekoppelten, in der Frequenz steuerbaren Signalerzeugungsstufe (4) zur Erzeugung des Trä­ gersignals, wobei als Mischstufe eine durch das Trägersignal steuerbare Phasenumkehreinrichtung vorgesehen ist, die abhängig vom Trä­ gersignal das Eingangssignal invertiert oder nichtinvertiert.

2. Empfänger nach Anspruch 1, bei dem
eine Filterstufe (5) zum Ausfiltern unerwünschter Misch­ produkte der Mischstufe (3) nachgeschaltet ist,
einem Analog-Digital-Umsetzer (7) der Filterstufe (5) nachgeschaltet ist und
eine mit einem Systemtakt getaktete digitale Signalverar­ beitungseinrichtung (8) dem Analog-Digital-Umsetzer (7) nach­ geschaltet ist.

3. Empfänger nach Anspruch 2, bei dem
die Signalerzeugungsstufe (4) ein mit dem Systemtakt syn­ chrones Trägersignal erzeugt,
die digitale Signalverarbeitungseinrichtung (8) Mittel zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsignals in einem bestimmten Frequenzband aufweist und
ein durch Mischung des Eingangssignals (1) und des Trä­ gersignals erzeugtes Zwischenfrequenzsignal innerhalb des be­ stimmten Frequenzbandes liegt.

4. Empfänger nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die steuerbare Signalerzeugungsstufe (4) das Trägersignal bei Frequenzen erzeugt, die ein bestimmtes ganzzahliges Vielfa­ ches der Frequenz des Systemtakts sind, wobei zur Abstimmung des Empfängers das ganzzahlige Vielfache einstellbar ist.

5. Empfänger nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Mittel zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsignals einen Frequenzdemodulator (16) umfassen.

6. Empfänger nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Mittel zum Weiterverarbeiten des Zwischenfrequenzsignals einen digitalen Phasenregelkreis (15) umfassen.

7. Empfänger nach Anspruch 6, bei dem die Mittel zum Weiter­ verarbeiten des Zwischenfrequenzsignals einen Quadraturoszil­ lator (14) umfassen.

8. Empfänger nach Anspruch 7, bei dem der Quadraturoszilla­ tor (14) parametrierbar ist.

9. Empfänger nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem Filterstufe (5) ein getaktetes Switched-Capacitor-Filter auf­ weist.

10. Empfänger nach Anspruch 5, bei dem das Switched- Capacitor-Filter durch einen Takt getaktet wird, dessen Fre­ quenz ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des System­ takts ist.

11. Empfänger nach Anspruch 2, bei dem
dem Mischer (20) ein weiterer Mischer (25) zum Mischen des Zwischenfrequenzsignals (24) mit einem weiteren Trägersi­ gnal (26) nachgeschaltet ist,
eine weitere Signalerzeugungseinrichtung (33) zum Erzeu­ gen des weiteren Trägersignals (26) bei einer von einem Steu­ ersignal abhängigen Frequenz vorgesehen ist,
eine an die eine Signalerzeugungseinrichtung (32) ange­ schlossenen Auswerteeinheit (37) das Steuersignals für die weitere Signalerzeugungseinrichtung (33) erzeugt derart, daß für jede Frequenz der einen Signalerzeugungseinrich­ tung (32) eine einen bestimmten Frequenzversatz kompensieren­ de Frequenz der weiteren Signalerzeugungseinrichtung (33) eingestellt wird.

12. Empfänger nach Anspruch 11, bei der dem weiteren Mischer (25) ein Filter (22) vorgeschaltet ist.

13. Empfänger nach Anspruch 11 oder 12, bei der die eine Si­ gnalerzeugungseinrichtung (32) durch einen Phasenregelkreis (34, 35, 36) gebildet wird, dessen Bezugsfrequenz die Takt­ frequenz ist.

14. Empfänger nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der der weitere Mischer (25) ein digitaler Mischer ist, dem ein Ana­ log-Digital-Umsetzer (23) vorgeschaltet ist und der durch ein von einem steuerbaren digitalen Oszillator (33) erzeugtes di­ gitales Trägersignal (26) angesteuert wird.

15. Empfänger nach Anspruch 14, bei der die weitere Signaler­ zeugungseinrichtung (33) durch ein entsprechendes rückgekop­ peltes digitales Filter gebildet wird.

16. Empfänger nach Anspruch 15, bei der das rückgekoppelte digitale Filter Pole auf dem Einheitskreis der Z-Ebene auf­ weist.