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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung eines Antennensignals,
die einen Verstärkerzweig
mit einer Verstärkereinrichtung
aufweist, dessen Eingang das Antennensignal zuführbar ist, und an dessen Ausgang
ein Empfangssignal für ein
der Vorrichtung nachgeschaltetes Endgerät anliegt.
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Insbesondere
im Automobilsektor werden heutzutage nicht traditionelle Viertel-Wellen-Monopol-Antennen,
sondern fast ausschließlich
verkürzte Antennen
eingesetzt. Es ist daher in der Regel erforderlich, zur Verbesserung
der Empfangseigenschaften derartiger elektrisch kurzer Antennen,
wie z. B. Kurzstab- oder Scheibenantennen, integrierte Antennenverstärker einzusetzen.
Derartige Antennenverstärker
sind in der Regel Breitband-Verstärker, bei denen keine Selektion
der Signale hinsichtlich der im Endgerät ausgewerteten Frequenz durchgeführt wird,
so dass Signale mit einer hohen Feldstärke im gleichen Frequenzband
liegen wie schwach empfangene Signale. Dies besitzt den Nachteil,
dass, insbesondere durch nichtlineare Eigenschaften der Verstärkerstufen,
bei hohen Empfangspegeln Störprodukte
entstehen, wobei Spektralanteile dieser Störprodukte im Verstärkungsband
des Breitband-Verstärkers
liegen und derart die Nutzkanäle überlagern können, mit
der Folge, dass z. B. der Radio-Empfang gestört ist.
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Um
derartige Großsignal-Störungen zu
vermeiden, werden oft AGC (Automatic Gain Control)-Schaltungen eingesetzt,
die prinzipiell aus einem variablen Dämpfglied am Eingang der Verstärkereinrichtung
bestehen. Dieses Dämpfglied
wird durch ein Steuersignal, das sich aus der Größe des Ausgangssignals der
Verstärkereinrichtung
ableitet, angesteuert: Ein hoher Signalpegel des Ausgangssignals
vergrößert die
Bedämpfung
des Eingangssignals, so dass hierdurch eine Übersteuerung der Verstärkereinrichtung
vermieden wird.
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Eine
derartige Vorgehensweise besitzt nun den Nachteil, dass, wenn z.
B. im Radiogerät
ein signalschwacher Kanal in der Umgebung eines starken Nachbarkanals
eingestellt wird, der schwache Kanal aufgrund der Breitband-Eigenschaft
der Verstärkereinrichtung
ebenfalls bedämpft
wird, was zu einem verrauschten Empfang dieses Kanals bzw. sogar
zu einem Ausfall desselben führen
kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass das Auftreten
von Großsignal-Störungen eliminiert
oder zumindest reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass dem Verstärkerzweig
ein Passivzweig parallel geschaltet ist, dass dem Verstärkerzweig
und dem Passivzweig ein erster Umschalter oder ein Verzweiger vorgeschaltet
und ein zweiter Umschalter nachgeschaltet sind, durch die das Antennensignal
wahlweise über
den Verstärkerzweig oder
den Passivzweig zum Ausgang der Vorrichtung leitbar ist, dass mindestens
ein Umschalter der von einem Komparator angesteuert wird, dem das
Antennensignal und/oder das Ausgangssignal des Verstärkerzweigs
zugeführt
wird und der ein das Umschalten bzw. Verzweigen zwischen Verstärkerzweig
und Passivzweig bewirkendes Steuersignal erzeugt, wenn der Pegel
des oder der ihm zugeführten
Signale über bzw.
unter einem gewissen Grenzwert liegt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich also dadurch aus, dass ein "Bypass" des Verstärkerzweiges für den Fall
vorgesehen wird, dass ein hoher Empfangspegel des Antennensignals
vorliegt, der ansonsten zu Großsignal-Störungen führen würde. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt daher einen einfachen konstruktiven Aufbau, da in der Regel
keine AGC-Schaltung zur Unterdrückung von
Großsignal-Störungen verwendet
werden muß. Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass diese sowohl bei Breitband- als auch bei Schmalband-Verstärkern angewendet werden
kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen
zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben werden.
Es zeigen:
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1: ein schematisches Schaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung zur Verstärkung
eines Antennensignals.
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2: ein schematisches Schaltbild
eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung zur Verstärkung
eines Antennensignals.
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Die
in 1 ihrem schematischen
Aufbau nach dargestellte, allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung
weist einen Eingang 1',
dem ein Antennensignal AS einer Antenne A zugeführt wird, und einen Ausgang 1", der mit einem
Endgerät
G verbunden ist, auf. Sie gliedert sich prinzipiell in einen Verstärkerzweig 10 und
in einen Passivzweig 20. Ein Eingang 10a des Verstärkerzweigs 10 und
ein Eingang 20a des Passivzweigs 20 sind an Ausgänge 2a bzw. 2b eines
ersten Umschalters 2 angeschlossen, an dessen Eingang 2' das von der
Antenne A empfangene Antennensignal AS anliegt. Das Antennensignal AS
wird über
den Eingang 10a des Verstärkerzweiges 10 zu
einer an für
sich bekannten und daher nicht mehr näher beschriebenen Verstärkereinrichtung 11 geleitet,
die vorzugsweise als ein Low-Noise-Verstärker (LNA)
ausgebildet ist. In vorteilhafter Art und Weise kann die Verstärkereinrichtung 11 sowohl
als Breitband-Verstärker
oder auch als Schmalband-Verstärker
ausgebildet sein.
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Ein
am Ausgang 12 der Verstärkereinrichtung 11 auftretendes
Empfangssignal ES, also das verstärkte Antennensignal AS, wird
zu einem ersten Eingang 3a des zweiten Umschalters 3 geleitet.
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Der
Passivzweig 20 der Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen
aus einer elektrisch leitenden Verbindung 21 zwischen dem zweiten
Ausgang 2b des ersten Umschalters 2 und dem zweiten
Eingang 3b des zweiten Umschalters 3, so dass
durch den Passivzweig 20 eine Umgehung des Verstärkerzweigs 10 geschaffen
wird und an einem Ausgang 20b des Passivzweigs 20 das
Antennensignal AS anliegt. Der Passivzweig 20 kann optional
aber noch eine passive Signalverarbeitungseinheit 23, z.
B. eine Einheit zur Transformation von Impedanzen, also eine Anpaß-Einheit,
oder eine Einheit zur Selektion von Signalen, also als ein Filter,
vorhanden sein. Wesentlich ist hierbei nur, dass im Passivzweig 20 keine
Verstärkung
des Antennensignals AS stattfindet.
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An
je einem Steuereingang 5a und 5b der beiden Umschalter 2 und 3 liegt
ein Steuersignal S an, welches von einem Komparator 5 erzeugt
wird. An einem Eingang 5' des
Komparators 5 liegt das Empfangssignal ES bzw. das Antennensignal
AS an, welches wie nachstehend beschrieben aus dem durch den Verstärkerzweig 10 und
dem Passivzweig 20 ausgebildeten Signalweg ausgekoppelt
wird: Einem Ausgang 3' des
zweiten Umschalters 3 ist ein Koppler 31 einer
Kopplereinrichtung 30 nachgeschaltet, der zu der vorstehend
angesprochenen Auskopplung des Empfangssignals ES dient. Dieses
ausgekoppelte Empfangssignal ES bzw. das Antennensignal AS wird
dann in einem Vorverstärker 32 vorverstärkt und
in einem Detektor 33 gleichgerichtet. Ein Ausgangssignal
DS des Detektors 33 wird dann zum Eingang 5' des Komparators 5 geführt.
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Stellt
nun der Komparator 5 fest, dass der Signalpegel des Empfangssignals
ES über
einen vorbestimmten Wert liegt, dass hier also ein Empfangssignal
ES mit einem hinreichend großen
Empfangspegel vorliegt, so erzeugt er das Steuersignal S, welches
bewirkt, dass die Umschalter 2 und 3 vom Verstärkerzweig 10 auf
den Passivzweig 20 umschalten, so dass das Antennensignal
AS nicht über
die Verstärkereinrichtung 11 des
Verstärkerzweigs 10,
sondern über
den Passivzweig 20 geleitet wird, dass also eine Umgehung
des Verstärkerzweigs 10 stattfindet. Diese "Bypass"-Lösung besitzt
den Vorteil, dass die Verstärkereinrichtung 11 bei
hohen Pegeln nicht übersteuert,
so dass bei Breitband-Empfängern schwache
Signale benachbarter Frequenzen nicht bedämpft werden, d. h., dass die
Gefahr des Auftretens von Großsignal-Störungen eliminiert
oder zumindest weitgehend reduziert wird.
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Es
ist aber auch möglich,
die Umschaltung zwischen Verstärkerzweig 10 und
Passivzweig 20 über
das Antennensignal AS durchzuführen:
Ist das Antennensignal AS hinreichend groß, so wird es über den
Passivzweig 20 geleitet. Ist dies nicht der Fall, erfolgt
eine Umschaltung auf den Verstärkerzweig 10.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen,
dass die Auskopplung des den Komparator 5 ansteuernden Empfangssignals
ES nach der Verstärkung
des Antennensignals AS im Verstärkerzweig 10 stattfindet. Es
ist aber durchaus möglich,
dass die Auskopplung des den Komparator 5 ansteuernden
Signals vor dem Verstärkerzweig 10 durchgeführt wird.
Auch eine (ggf. gewichtete) Mittelung über die beiden Signale ist
möglich,
wird aber nicht bevorzugt wird.
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In 2 ist dann ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 1 zur Verstärkung eines Antennensignals
AS dargestellt, das seinem prinzipiellen Aufbau nach im wesentlichen
demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
entspricht, so dass einander entsprechende Bauteile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und nicht mehr näher beschrieben werden. Der
wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen ist, dass anstelle
des ersten Umschalters 2 hier ein Verzweiger 102 verwendet
wird. Eine derartige Maßnahme besitzt
den Vorteil, dass die Detektion des Pegels des Empfangssignals ES
immer im Verstärkerzweig 10 stattfindet,
so dass bei einer Umschaltung zwischen dem Verstärkerzweig 10 und dem
Passivzweig 20 in vorteilhafter Art und Weise keine Pegelsprünge des zu
detektierenden Signals auftreten.