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Hochfrequenz-Vorselelrtionseinrichtung für Bunkempfänger mit Synthesizer.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Vorselektionseinrichtung
für mit digitaler, dekadischer Frequenzerzeugung mittels eines Srequenzsynthesizers
arbeitende FunkempSänger, insbesondere Kurzwellen-Empfänger, unter Verwendu1g von
vor und/oder nach einem verstärkendem Element angeord'neten elektrischen Schwingkreisen,
die aus wechselbaren Spulen, die über mechanische, über einen Schaltmotor angetriebene
Drehschalter wahlweise einschaltbar sind, sowie über einen anderen Schaltmctor betriebenen,
vorzugsweise mechanisch gemeinsam angetriebenen Drehkondensatoren bestehen.
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insbesondere im Nahfeld von Kurzwellensendern befindliche Kurzwellen-Empfänger
kommen beim heutigen Stand der Empfangs technik kaum ohne ausreichende Vorselektion
aus, welche üblicherweise durch drei bis vier abgestimmte Kreise mit einer resultierenden
Bandbreite von etwa 1 % dargestellt wird. Ein Problem wird die Vorselektion durch
das Eindringen der digitalen, dekadischen Prequenzerzeugung für die Empfängeroszillatoren,
welche keinerlei direkte Gleichlaufanbindung an die analog abgestimmten Hochfrequenz-Vorkreise
anbieten kann. In Analogie zur Sendertechnik, bei der die digitale Frequenzumschaltung
des Leistungskreises -vom Synthesizer über integrierte Gatter gesteuert- bereits
vielfach verwendet wird, besteht selbstverständlich ein gleiches Verlangen auch
bei der Empfängerentwicklung. Für den Bereich von 1,5 bis 30 LEz wären dann allerdings
mehr als 300 diskrete Abstimmstellen je Schwingkreis erforderlich. Die Anzahl n
der Teilbereiche läßt sich aus der Gliederzahl einer geometrischen Reihe ermitteln:
Darin bedeuten: S = gesamter Empfangsbereich 28500 kHz n = Anzahl der Unterbereiche
a = Srequenzbreite des niedrigsten Bereiches, d.h. 15 1jIz bei brel = 1 fo (relative
Bandbreite) q = 1,01 für brel = 1 % ; für diesen Ansatz wird n = 302.
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Da für 15 -kHz Breite des untersten-Bereiches jedoch an den Kan ten
ein Abfall von 3 dB vorliegt, darf nur mit einer Breite bis zu 10 kHz gerechnet
werden. Für 10 kHz steigt die Zahl der Teilbereiche bereits auf 450 an. Nun können
erfahrungsgemäß an den Umschaltstellen u.U. mehr als 100 V vom Nachbarsender infolge
der Resonanzanhebung an den Vorkreisen auftreten, was zumindest aus Linearitätzgrunden
Diodenschalter ausschließt. Auch mechanlsche Schalter erlauben keine befriedigende
Lösung, weil durch die vielen Schaltleitungen trotz binärer Stufung-der Elemente
die Kreisgüte zwangsläufig klein und die Stabilität der ebenfalls notwendigen Hochfrequenz-Vorverstärkung
gefährdet wird. Die mechanische Lösung mit einer Vielzahl umgeschaltet er Schwingkreiskondensatoren
und -spulen erfordert außerdem einen ziemlich erheblichen Aufwand an integrierten
Gatterschaltungen. Eine digitale Vorkreiseinstellung ist demnach sehr schwierig
auszuführen, so daß es besser ist, eine Einstellung in Analogtechnik vorzunehmen.
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Die in der Hochfrequenz-Selektionseinrichtung vor und hinter dem verstärkenden
Element befindlichen Schwingkreise enthalten in bekannter Weise durch mechanische
Drehschalter wechselbare Spulen, sowie einen üblichen, bis 1800 durchdrehbaren Mehrfach-Drehkondensator.
Für den Antrieb der Drehschalter ist ein Schaltmotor vorgesehen. Ein zweiter Schaltmotor
besorgt den Vor- und Rücklauf des Mehrfach-Drehhondensators.
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Es ist bekannt, einen auf die Frequenz der Hochfrequenz-Selektionskreise
abgestimmten Hilfsoszillator zu verwenden, der im Gleichlauf mit-der. Selektionskreisen
und auf deren Frequenz abgestimmt die nacheinander eingeschalteten und durchgestimmten
Hochfrequenzbereiche motorgetrieben durchläuft, bis er bei richtiger Abstimmung
der Selektionskreise ein Zwischenfrequenzsignal imEmpfänger hervorruft, das seinerseits
den antreibenden Motor stillsetzt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, in
seiner Treffsicherheit erheblich von der eingestellten Bandbreite im Empfänger abzuhängen.
Bei z.B. sehr schmaler Telegrafie-Bandbreite ist es zum einwandfreien Einfangen
in den oberen Srequenzbereichen notwendig, den Abstimmotor für den Drehkondensator
sehr langsam laufen zu lassen. Der Äbatimmvorgang erfordert also viel Zeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Bereitstellung einer sich automatisch
einstellenden, mehrkreisigen Vorselektion in einer Selektionseinheit, die auch vom
eigentlichen Funkempfänger abgesetzt sein kann, zu erreichen, wobei die Nachteile
und Schwierigkeiten der bekannten Einrichtungen vermieden sind.
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Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Hochfrequenz-Vorselektionseinrichtung
der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß eine Mischstufe
vorgesehen ist, die aus zwei dem eigentlichen Funkempfänger vom Frequenzsynthesizer
gelieferten Umsetzfrequenzen eine von der hbstimmfrequenz der eingangsseitigen Vorselektlonsschwingkreise
abweichende Frequenz bildet, welche in einem Tiefpaß ausgesiebt wird, daß ein durch
stimmbarer und mit den Hochfrequenz-Vorselektionsschwingkreisen angetriebener Hilfsoszillator
vorgesehen ist, der ebenfalls die im Tiefpaß ausgesiebte und mit der Empfangsfrequenz
nicht über einstimmende Frequenz erzeugen kann, daß die Ausgänge des Hilfsoszillators
und des Tiefpasses mit einer weiteren Mischstufe verbunden sind, an deren Ausgang
ein im Rahmen der über die Frequenzbereichswahl mittels des die Spulen einschaltenden
Schaltmotors
umschaltbarer Tiefpaß liegt, und daß der zu Beginn des Abstimmvorgangs eingeschaltete
und den Vor- und Rücklauf der Drehkondensatoren besorgende Schaltmotor elektrisch
mit dem Ausgang des umschaltbaren Tiefpasses verbunden ist und dann abschaltet,
wenn die Differenz der beiden der weiteren Mischstufe zugeführten Frequenzen innerhalb
der Grenzfrequenz des umschaltbaren Tiefpasses liegt.
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Vor dieser kontinuierlichen Abstimmung erfolgt die Einschaltung des
richtigen Frequenzbereichs. Dies wird in zweckmäßiger Weise dadurch erreicht, daß
die vom Frequenzsynthesizer kodiert abgegebene Frequenzinformation den für die Spulenumschaltung
vorgesehenen Motordrehschalter derart steuert,-daß der die Frequenzbereichseinstellung
vornehmende Wellenschalter für die Wahl der-Spulen und des umschaltbaren Tiefpasses
im richtigen Bereich steht, und dieser Tiefpaß mit wachsender Empfangsfrequenz am
Eingang des Empfängers stufenweise eine höhere Grenzfrequenz erhält. Dadurch wird
unter Berücksichtigung der Trägheit des Brehkondensator-Motorantriebs erreicht,
daß die Antriebsachse in allen Frequenzbereichen mit konstanter Drehzahl laufen
kann und trotzdem die gleiche relative Treffsicherheit der Abstimmung erreicht wird.
Außerdem wird durch die stufenweise Tiefpaßumschaltung ein dem jeweiligen Frequenzbereich
angepaßtes, von der eingestellten Empfängerbandbreite unabhängiges Abbremsen des
kontinuierlichen Motorantriebs gewährleistet.
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Weitere Einzelheiten der'Erfindung werden anhand eines in einer Figur
dargestellten Schaltungsbeispiels in Blockschaltbildform näher erläutert.
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Die Figur zeigt das Blockschaltbild eines mit einem Frequenzsynthesizer
1 arbeitenden Kurzwellen-Empfängers G mit einer abgesei ten Hoehfrequenæ-Yorselektionseirffieit
3. Der Empfänger 2 -soll t+nerhalb des Frequenzbereichs zwischen 10 kliz und 30
MHz beiden. Ein über eine Antenne 4 empfangenes Eingangssignal mit
der
Frequenz fe wird dem Eingang einer Schwingkreis-Abstimmeinrichtung 5 zugeführt,
die aus einer Anzahl von abstimmbaren Drehkondensatoren 6, wechselbaren Spulen 7
und einem Transistorverstärker 8 besteht. Die Antenne 4 läßt sich über einen Schalter
9 an Masse legen. Das Ausgangssignal der Abstimmeinrichtung 5 wird dem Empfänger
2 zugeführt, der die Mischeinrichtungen zur Erzeugung der Zwischenfrequenzen sowie
die Demodulationseinheit und die Niederfrequenzverstärker enthält. Die Oszillator-Frequenzen
für die Mischteile des Empfängers 2 werden vom Synthesizer 1 geliefert, so rauch
die beiden Umsetzfrequenzen f1 = 73,04... 103,03MHz und f2 = 73 MHz. Diese beiden
Umsetzfrequenzen f1 und f2 werden außerdem einer Mischstufe 10 zugeführt, in der
eine von der Ein gangssignalfrequenz fe der Selektionskreise in der Abstimmeinheit
5 abweichende Frequenz f3 gebildet wird, die in einem iefpaß 11 ausgesiebt wird.
Ein durchstimmbarer und mit den Hochfrequenzkreisen in der Abstimmeinheit 5 angetriebener
Hilfsoszillator 12, der aufgrund der Abstimmung seiner Resonanzkreiselemente 13
und 14 ein Signal mit der Frequenz 3' ' abgibt, ist so.ausgelegt, daß er ebenfalls
die Frequenz f3 erzeugen kann. Die in der Hochfrequenz-Abstimmeinrichtung 5 vor
und hinter dem Transistorverstärker 8 befindlichen Schwingkreise bestehen aus durch
mechanische Drehschalter wechselbaren Spulen 7 sowie dem bis 1800 durchdrehbaren
Mehrfach-Drehkondensator 6. Für den Antrieb der Drehschalter ist ein Schaltmotor
15 vorgesehen, während ein zweiter Schaltmotor 16 den Vor- und Rücklauf des Mehrfach-Drehkondensators
6 und 14 besorgt. Das physikalische Kriterium für die Abschaltung des Schaltmotors
16 lautet: f3' = fe + 30 kHz.
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Die Ausgänge des Hilfsoszillators 12 und des Tiefpasses 11 sind mit
den beiden Eingängen einer Mischstufe 17 verbunden. Am Ausgang dieser Mischstufe
17 liegt ein hinsichtlich seiner Frequenz umschaltbarer Tiefpaß 18. Sobald die Differenz
der Frequenzen f31 und f3 innerhalb der Grenzfrequenz des Tiefpasses 18 liegt, wird
über einen Gleichrichter 19 und einen Verstärker 20 der zu Beginn des Abstimmvorganges
eingeschaltete Motor 16 abgeschaltet. Die Drehkondensatoren 6 haben damit ihre korrekte
Abstimmeinstellung erreicht.
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Vor dieser kontinuierlichen Abstimmung erfolgt die Schaltung des richtigen
Prequenzbereiches. Die vom Synthesizer 1 an einem Ausgang 21 kodiert abgegebene
Frequenzinformation steuert- über eine Reihe logischer Gatter 22 den Motordrehschalter
15 so, daß der Wellendrehschalter für die Wahl der Spulen 7 und des Tiefpasses 18
im richtigen Bereich steht. Der Tiefpaß 18 erhält mit wachsender Empfangsfrequenz
fe stufenweise eine höhere Grenzfrequenz.
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Es wird dadurch unter Berücksichtigung der Trägheit des Motorantriebes
für den Mehrfach-Drehkondensator 6 erreicht, daß die QI1-triebsachse in allen Frequenzbereichen
mit konstanter Drehzahl laufen kann, wobei trotzdem die gleiche relative Abstimmtreffsicherheit
erzielt wird.
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Die Schaltung ist außerdem völlig unabhängig von der im Empfänger
2 eingestellten Zwischenfrequenz-Bandbreite. Während der Abstimmung wird der Antenneneingang
der Abstimmeinheit 5 mittels des Schalters 9 kurzgeschlossen. Zei mechanisch zusammengefaßte
Schalter 23 setzen während des normalen Empfangs die Bildung der Hilfsfrequenzen
außer Betrieb. Die Vorselektionsschaltung nach dem Ausführungsbeispiel kann für
10 kEz bis 30 MHz ausgelegt werden, jedoch auch auf 1,5 bis 30 MIlz beschränkt bleiben.
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Nach dem Einschalten der Empfangs anlage wählt der durchlaufende Schaltmotor
15 den neuen Frequenzbereich der Vorselekiton, sofern dies erforderlich ist: In
diesem Palle dreht der Motor 16 gleichzeitig die kontinuierliche Abstimmung in die
Ruhelage. Sobald der Schaltmotor 16 richtig steht, wird der neue einlauf der kontinuierlichen
Abstimmung bis zum Abbremsen freigegeben. Zwei Schalter 24 und 25 sind zur Verbindung
mit der zugeordneten Betriebs spannung vorgesehen, szo daß sich die beiden Schaltmotorer
15 und 16 damit abschalten lassen.
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1 Figur 6 Patentansprüche