DE2165911A1

DE2165911A1 - Schaltung fuer den empfang amplitudenmodulierter oder frequenzmodulierter signale

Info

Publication number: DE2165911A1
Application number: DE2165911A
Authority: DE
Inventors: William Peil
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-01-04
Filing date: 1971-12-31
Publication date: 1973-08-16
Also published as: US3665507A; GB1338201A; FR2121533A1

Description

1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.

Schaltung für den Empfang amplitudenmodulierter oder frequenzmodulierter Signale

Die Erfindung betrifft Rundfunkempfänger für amplitudenmodulierte (AM) und frequenzmodulierte (PM) Signale und insbesondere eine Schaltung (Signalprocessor), die wahlweise im amplituden-modulierten oder im frequenzmodulierten Betrieb arbeiten kann. Die hier beschriebene Schaltung führt die Punktionen der Frequenzumsetzung, der Verstärkung des Signals und eines Detektor- oder Gleichrichterteils aus. Dabei werden die funktionalen Bauteile für Amplitudenmodulation und"Prequenz-modulation gemeinsam verwendet in einer einer solchen Weise, daß sich eine besondere Wirtschaftlichkeit . der Konstruktion für die Herstellung von integrierten Schaltungen ergibt.

Solche Empfänger für Amplitudenmodulationsbetrieb und Frequenzmodulationsbetrieb sind seit einiger Zeit bekannt, und werden entweder mit Vakuumröhren oder mit Transistoren hergestellt. Allgemein wurden Einrichtungen mit integrierten Schaltungen, bei denen aktive und passive Bauelemente auf einem monolithischen HaIbleiterblättchen ausgebildet sind, für die funktionalen Bauteile von Radioempfängern vorgeschlagen. Zur Zeit sind jedoch voll in-

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tegrierte Empfänger nicht allgemein erhältlich, obwohl ihre Einführung erwartet werden kann.

Der Ausdruck^vQllintegriert" wird in dem Sinne verwendet, daß eine volle Integration erreicht ist, wenn die aktiven und passiven Bauelemente, die praktisch integrierbar sind, in integrierte Schaltungen aufgenommen sind. Im allgemeinen beinhaltet die volle Integration, daß große Kondensatoren große Spulen, Abstimmkondensatoren, Einstellorgane, Lautsprecher, Schalter usw. nicht integriert sind und andererseits die aktiven Elemente - die erforderlichen Transistoren, die Leiterbahnen, die Widerstände, kleine Kondensatoren und manchmal kleine Induktivitäten integriert worden sind..

Da sich die vorliegende Erfindung mit einem Signalverarbeitungsteil zur Ausführung der Hauptfunktionen befaßt, welche für den Betrieb eines kombinierten AM/FM - Empfängers (Amplitudenmodulation AM und Frequenzmodulation FM) erforderlich sind, sind gewisse verwendete funktioneile Schaltkreise an sich bekannt. Beispielsweise sind Produktmultiplikatoren bekannt und wurden bereits für Demodulations - und Mischfunktionen vorgeschlagen. Weiterhin wurden Transistordifferenzverstärker als das Grundverstärkerelement für eine Breitbandverstärkung verwendet.

Bezüglich weiterer bekannter Einzelheiten betreffend AM/FM Empfänger ist es bekannt, daß die aktiven Elemente, insbesondere die Vakuumröhren, gemeinsam in den Zwischenfrequenzverstärkern und gleichzeitig in den Oszillator - und Mischfunktionen verwendet werden können. Der zweite Demodulationsvorgang ist gewöhnlich hinreichend verschieden bei dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb, so daß gewöhnlich getrennte Schaltungen und getrennte Vakuumröhren vorgesehen wurden. Bei AM-FM-Empfängern in Transistorbauweise bestand die übliche konstruktive Auslegung darin, daß man zwei zum größten Teil getrennte Empfänger herstellte, welche oft eine gemeinsame Einstellung der Abstimmung und gemeinsame Komponenten für die Weiterverarbeitung des Niederfre-

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quenz - oder des NF-Signals enthielten. In anderen Fällen werden gemeinsam verwendete Transistoren für die Zwisehenfrequenzverstärkung verwendet. Diese angewendeten Verfahren beruhen zum Teil auf der verringerten Wirtschaftlichkeit bei Verwendung von Transistoren in Beziehung zu weiteren Komplikationen, die sich bei einem Betrieb unter gemeinsamer Verwendung eines und desselben Bauelementes ergeben. Gegenwärtig sind voll integrierte Empfänger nicht allgemein verfügbar, welche den amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Empfang kombinieren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Signalverarbeitungsteil für amplitudenmodulierten oder frequenzmodulierten Empfang zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten Signalverarbeitungsteil für amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Empfang unter Verwendung von aktiven Elementen in Form von Halbleitern zu schaffen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Signalverarbeitungsteil für AM-FM-Empfang zu erhalten, der besonders angepaßt ist für die Herstellung mit integrierten Schaltungen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Demodulatorschaltung zu schaffen, die leicht von der AM-Demodulation auf FM-Demodulation umgestellt werden kann.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden bei einem neuartigen Signalverarbeitungsteil für AM-FM-Empfang erreicht, der einen Multiplikator-Mischer, einen Breitband-Verstärker und einen Multiplikator-Demodulator enthält.

In einer praktischen Ausführungsform enthält der Mischer ein Paar von Transistor-Differenzverstärkern, die in Multiplikationsächaltung verbunden sind und zwei Eingänge besitzen. Ein Eingang

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dient zur Zufuhr des ausgewählten Eingangssignals und der andere Eingang zur selektiven Verbindung mit getrennten Hochfrequenzoszillatoren, welche für die Betriebsart Amplitudenmodulation bzw. Frequenzmodulation verwendet werden. Dem Breitbandverstärker sind Filter vorgeschaltet (Lumped-Filters) und er ist in der Lage, das gemischte Signal in den konventionellen Zwischenfrequenzen zu verstärken, wie sie für den AM-und FM-Betrieb verwendet werden. Der Multiplikator-Demodulator erhält die praktische Form eines Paars von Differenzverstärkern, die in Multiplikationsschaltung miteinander verbunden sind und getrennte Eingangsabschnitte für den AM-Betrieb und den FM-Betrieb besitzen. Beim AM-Betrieb arbeitet der Detektor in der Betriebsart mit Unterdrückung der Trägerfrequenz (Stripped Carrier mode). Im FM-Betrieb arbeitet er als Phasendetektor (Quadrature Detektor). Es werden elektronische Schalteinrichtungen verwendet, um selektiv den gewünschten Hochfrequenzoszillator und den gewünschten Fingangsteil des Multiplikator-Demodulators zu betätigen. Die elektronische Schaltereinrichtung spricht auf einen Handschalter an, welcher den Betriebszustand auf einer Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung auf einen vorgegebenen Wert abändert. Wenn ein FM-Betrieb erwünscht ist, wird dieser Wert so eingestellt, daß er dem Wert entspricht, welcher einen Betrieb mit hohem Verstärkungsgrad in dem Zwischenfrequenzverstärker ergibt. Dieser Verstärker wird dabei von der linearen Verstärkung mit geregeltem Verstärkungsgrad entsprechend dem AM-Betrieb in den FM-Betrieb und damit in die Arbeitsweise des Verstärkers mit hohem Verstärkungsgrad und Begrenzung umgeschaltet. Die vorstehenden praktischen Ausführungsformen der Erfindung besitzen zu einem hohen Grade die gleichen Schaltungselemente gemeinsam und bewirken eine grundlegende Einsparung bei der Herstellung integrierter Schaltungen.

Ein besseres Verständnis dieser und weiterer Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen und den Abbildungen.

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BAD ORfOJNAt

Figur 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung.

Figur 2 ist ein elektrisches Schaltbild der Anordnung nach Figur ι .

Figur "' zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Radioempfängers unter Verwendung der Erfindung. Der Radioempfänger besitzt die allgemeine Form eines Superheatempfangers und ist ausgelegt für AM-FM-Betrieb.

Die Signalumwandlung auf eine festgelegte Zwischenfrequenz wird erreicht durch die Blöcke '³ , '.2 uud ^3. Ein Hochf r^quenzeingangssi;;nalnetzJ ist durch den Block "* ' symbolisiert. Es erhält ein Signal von den örtlichen Antennen und enthält abgestimmte Schaltkreise 24 und ?5 für AM-Empfang bzw. FM-^mpfang, wobei die Betriebsart durch einen Schalter 26 auswählbar ist, der in dem Block!'"¹ dargestellt ist. Das Eingangsnetzwerk 11 für das Hochfrequenzsignal koppelt das empfangene AM-Signal oder FM-Signal auf die Vier-Quadrant-Multiplikator-Mischerschaltung 12, v/o das Signal mit einem örtlich erzeugten Signal vom Oszillator des Blocks 13 gemischt wird. Der örtliche Oszillator 13 enthält einen getrennten AM-Oszillator 32 und einen FM-Oszillator 33, welche selektiv mit dem "Mischeij.12 mit Hilfe eines ebenfalls in dem Block "?3 dargestellten elektronisch betätigten Schalters-'34 verbunden werden können. Die aus dem Mischer 12 erhaltenen Signale besitzen eine feste Zwischenfrequenz ( 455 kHz für AM und 10,7 MHz für FM) und werden dem Zwischenfrequenzfilter 14 zugeführt.

Die individuelle Signalauswahl bzw. die Hauptverstärkung in dem Radioempfänger geschieht in den Blöcken 14 für das Zwischenfre- queuzfilter bzw. dem Black 15 für den Zwischenfrequenzverstärker. Das Zwischenfrequenzfilter 14 verwendet zwei Filter, nämlich das Filter 35 für AM-Betrieb und das Filter 36 für FM-Betrieb, und eine SchaltereinrichtunrJ37 zur Auswahl des gewünschten.

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Filters. Die Filter des Blocks ¹4 sind so ausgelegt, daß sie die notwendige Filterung für Auswahl (Unterdrückung) des benachbarten Kanals liefern (Adjacent channel Selektion).

Nach der Filterung im Block ^Λ 4 wird das Zwischenf reqiaenzsignal dem Zwischenfrequenzverstärker ¹5 zugeführt. Der Zwischenfrequenzverstärker 15 ist ein Vierstufenbreitbandverstärker, welcher eine lineare Verstärkung für das AM-Signal und eine Begrenzungsverstärkung sowohl für AM-Signal als auch für das FM-Signal liefert. Die ersten drei Stufen besitzen einen Verstärkungsgrad von etwa 55 db in dem AM-Betrieb und bringen die Amplitude des AM-Signals auf einen geeigneten Wert für die Demodulation. In dem AM-Betrieb liefert die letzte Stufe die zusätzliche Verstärkung (etwa 25 db), die notwendig ist, um die Begrenzerwirkung zu erhalten und den Detektor 16 für die AM-Demodulation in einer Schalterbetriebsart zu treiben. Dies wird noch nachstehend im weiteren ausgeführt. In dem FM-Betrieb werden alle Stufen 38 - 4" für den maximalen Verstärkungsgrad eingestellt, und die Begrenzerwirkung geschieht in irgendeiner Stufe, welche von der Signalstärke abhängt, vor der Zuführung zum Detektor 16.

Nach geeigneter Filterung und Verstärkung wird das ausgewählte AM-Signal oder FM-Signal in dem Detektor 16/modeliert. Der AM-FM-Detektor 16 besitzt vier Komponenten 42, 43, 44 und 45. Der Multiplikator-Detektor 42 enthält ein Paar Differenzverstärker in Multiplikatorschaltung und die Blöcke 43 und 44 sind Signaleingangs-Differenzenverstärker zur Zuführung des AM-Signals bzw. des FM-Signals zu dem Multiplikator-Detektor 42. Die Eingangsabschnitte 43 bzw. 44 für AM-Betrieb bzw. FM-Betrieb werden selektiv durch den elektronischen Schalter 45 zugeschaltet oder abgeschaltet.

Nach der Demodulation in dem AM-FM-Detektor 16 werden die demodulierten FM-Signale zur weiteren Verstärkung und anschließenden Kopplung an den Lautsprecher 18 dem Niederf reoraenzv erstärk er 17 zugeführt. Zur gleichen Zeit wird ein Anteil des demodulierten

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Signals am Detektorausgang abgezweigt und zwecks automatischer Verstärkungsregelung dem Netzwerk (Schaltung)i9 für die Verstärkung zur automatischen Verstärkungsregelung zugeführt .

Das Netzwerk "¹D für die automatische Verstärkungsregelung steuert den Verstäkingsgrad des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers 12 und der Zwischenfrequenzverstärkerstufen 3o,3.3. Es wird weiterhin verwendet für die Umschaltung des Empfängers zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb. Wenn die Spannung auf dem Netzwerk 13 von außen erhöht wird, unterstützt das Netzwerk 19 die elektronische Umschaltung des örtlichen Oszillators 13 und des zweiten Detektors 1.6 zwischen dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb. Für diesen Zweck ist ein Bedienungsknopf 20 vorgesehen, der mit dem Netz\verk 1J verbunden ist. Wenn der Bedienungsknopf 20 betätigt wird, setzt er die Spannung auf der Leitung für die automatische Verstärkungsregelung auf einen abnorm hohen Wert, welcher die elektronischen Schalter 34, 45 wie nachstehend im einzelnen erörtert zur Auswahl der Betriebsart aktiviert. Es kann auch eine elektronische Umschaltung zum Schalten der Hochfrequenzsignaleingangsschaltungen 24, 25 und der Zwischenfrequenzfilter 35, 36 vorgesehen werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Knopf 20 mit den Schaltern 26 und 37 gekoppelt gezeigt und dies soll andeuten, daß entweder eine mechanische Schaltverbindung oder eine elektronische Schaltung verwendet werden kann.

Figur 2 zeigt weitere Schaltungseinzelheiten einer praktischen Ausführungsform nach Figur 1. Die Hochfrequenzsignaleingangsschaltung ι\ besitzt einen AM-Teil 24, der eine Ferritkern-Antenne, eine Primärwicklung, einen variablen Abstimmkondensator zur Abstimmung der Primärwicklung und eine nicht abgestimmte Sekundärwicklung enthält, welche so angeordnet sind, daß sie wahlweise durch den Schalter 26 mit dem Mischer 12 verbunden werden können. Der FM-Abschnitt 25 umfaßt ein Filterelement mit einer Primärwic lung, die geeignet ist zum

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Anschluß an eine äußere Antenne, einen induktiv gekoppelten abgestimmten Resonanzkreis und einen nicht abgestimmten sekundären Ausgangskreis. Der FM-Abschnitt ?5 ist so angeordnet, daß er wahlweise über den Schalter 26 mit dem Mischer "* 2 verbunden v/erden kann .

Der Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischer ¹2 umfaßt ein paar Differenzverstärker 28, 2j in dem ersten oder höheren Rang (rank), die in einer Multiplikatorschaltung verbunden sind und einen einzelnen Differenzverstärker 30 in dem zweiten oder niedrigeren Rang. Der höhere Eang und insbesondere die gepaarten Basen der Differenzverstärker ?& und 29 sind als Eingang A und - A des Multiplikators bezeichnet. Die gepaarten Emitter des Diff erenzverstärkers 28, 2.) sind als Eingänge B bzw. -B bezeichnet und die Ströme an diesen Punkten werdei gesteuert durch den Differenzverstärker 30. Der Differenzverstärker 30 ist konventionell aufgebaut und seine Emitter sind mit einer steuerbaren Stromquelle 31 verbunden. Der Verstärkun<?;sgrad des Mischers 12 wird gesteuert durch die Stromquelle 31, welche ihrerseits durch das Netzwerk ¹O für die automatische Verstärkungsregelung gesteuert oder geregelt ist. Der Ausgang des Multiplikators ist als AB oder - AB bezeichnet und kann von irgendeinem der beiden Kollektoren in dem höheren Rang entnommen werden.

Bei der Verwendung des Multiplikator-Mischers ¹2 für die Frequenzumwandlung werden der AM-Abschnitt und der FM-A.bschnitt des Hochfrequenzsignaleingangs-Netzwerkes 11 der Basis eines Transistors im Differenzverstärker 30 zugeführt und die Basis des anderen Transistors ist dann wechselspannungsmäßig geerdet. Der AM-Abschnitt bzw. der FM-Abschnitt des örtlichen Oszillators 13 werden einzeln dem Eingang A bzw.-A zugeführt.

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Der örtliche Oszillator "»3 ist in Figur 2 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Die AM-Oszi11atorschaltun£ ist bei 3Γ gezeifit. Sie ist ein Oszillator mit negativem Widerstand, der ein Transistorpaar und eine abgestimmte Resonanzkreisschaltung mit einer gekoppelten Wicklung umfaßt. Ein Kollektor jedes Transistors ist jeweils mit einem Ende der gekoppelten Wicklung verkoppelt und die Basis jedes Transistors ist überkreuz mit dem Kollektor des anderen Transistors gekoppelt. Die Emitter sind zusammen mit einer Stromquelle verbunden, die durch den elektronischen Schalter 34 gesteuert ist. Der Resonanzschaltkreis wird abgestimmt mit Hilfe eines Abstimmkondensators, der zur gleichzeitigen Nachstellung mit den Abstimmkondensatoren in den Eingangsschaltun^en und ?5 eingerichtet ist. Die Kopplungswicklung des AM-Oszillators ist mit dem Α-Anschluß des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers 12 verbunden.

Der FM-Abschnitt 33 des örtlichen Oszillators 13 ist ebenfalls ein negativer Widerstandsoszillator mit dem gleichen Aufbau wie der AM-rAbschnitt. Bei ihm sind ebenfalls die Emitter seines Transistorpaares mit einer Konstantstromquelle gekoppelt, welche durch den elektronischen Schalter 34 gesteuert wird. Sein Abstimnschaltkreis wird abgestimmt mit Hilfe eines Abstimmkondensators, der zur gleichzeitigen Betätigung mit den Abstimmkondensatoren in den anderen abgestimmten Schaltungen °4, 25 und 32 ausgelegt ist. Der Ausgang des FM-Oszillators ist mit dem Anschluß -A des Multiplikatormischers "»2 verbunden.

Der Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischer ¹2 wird vorzugsweise in einei^Schalterbetriebsart betrieben, welche sich aus dem Antrieb durch den örtlichen Oszillator ergibt. Bei einer solchen Betriebsart wird die örtliche Oszillatorspannung den Anschlüssen A und -A des Multiplikators 12 mit ausreichender Amplitude zugeführt, um die Differenzverstär-

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BADORiGlNAl.

ker 28 und 23 zwischen Zuständen mit gutem Stromdurchlaß zu schalten. Wenn sie auf diese Weise betätigt werden, wirken die Differenzverstärker als Schalter bezüglich des an den Eingängen B und -B zugeführten EingangesignaIs, Diese Betriebsart ist besonders erwünscht, da sie dazu neigt, die Nichtlinearität der Verarbeitung des empfangenen Signals zu vermindern und gleichzeitig die Erzeugung von willkürlichen (spurious) oder Rauschsignalen zu verhindern, die sich aul irgendeiner Nichtlinearität ergeben könnten. Diese Betriebsart besitzt auch den Vorteil, daß sie den Konverter unempfindlich macht gegenüber Änderungen der Ausgangsspannung dee Oszillators.

Die Verwendung eines Vier-Quadranten-Multiplikators für den Betrieb in der Umgebung von etwa ¹OO MHz, wie sie für den FM-Betrieb benötigt wird, ist erst kürzlich möglich geworden durch das Aufkommen verbesserter Hochfrequenztransistoreinrichtungen. Für einen einwandfreien Betrieb des Multiplikators sollten die aktiven Komponenten für den Betrieb bei diesen Frequenzen ausgewählt werden.

Die selektive Betätigung des AM-Abschnittes oder des FM-Abschnittes des örtlichen Oszillators 13 wird erreicht mit Hilfe der elektronischen Steuerung 34, die mit den Stromquellen in den . Emitterzuleitungen der Transistorpaare des Oszillators verbunden sind. Der elektronische Schalter 34 steuert die Basisspannung der Transistoren, welche die Stromquellen bilden. Die Schaltung ist abhängig von der Spannung in dem Netzwerk 19 für die automatische Verstärkungsregelung. Die Auswirkung der Umschaltung besteht darin, daß der Strom, welcher dem Transistorpaar in^{e nem}anderen Oszillatorabschnitt zugeführt wird, abgeschaltet wird und der Strom zum Transistorpaar in dem anderen Oszillator zugeschaltet wird. Auf diese Weise kann zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt nur ein Oszillatorabschnitt betriebsfähig sein. Diese Schaltung^-

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art gestattet, daß sowohl der AM-Abschnitt als auch der FM-Abschnitt des Oszillators mit festen Verbindungen in dieser Schaltung mit dem Mischer verbunden werden kann.

Die Signale von dem Oszillator 13 und von der abgestimmten Eingangsschaltung ¹¹ werden in dem Multiplikator-Mischer " ?. durch ein multiplikatives Verfahren gemischt. Das gemischte Ausgangssignal wird entweder an dem Anschluß AB oder dem Anschluß -AB des Mischers entnommen und dem Zwischenfrequenzfilter (ZF-Filter) ¹4 zugeführt.

Wie bereits angedeutet, besitzt das Zwischenfrequenzfilter "*4 getrennte AM-Filter 35 und FM-Filter 36 und die Filter werden selektiv mit Hilfe des Schalters 37 in die Schaltung eingefügt. Beide Filter 35 und 36 sind Bandpassfilter und ergeben eine ausreichende Abschwächung (Dämpfung) für die gewünschte Kanalselektivität. Das AM-Filter 34 kann entweder die Form eines keramischen Filters, eines mechanischen Filters oder eines zusammengefaßt aufgebauten LC-Füters (lumped) besitzen. Typischerweise ist es auf 455 kHz abgestimmt und besitzt eine Bandbreite zwischen 6-8 kHz, Es"liefert eine resultierende Kanaldämpfung in der Größenordnung von 60 - ^OO db, abhängig von den Anforderungen für eine bestimmte Anwendung. Das FM-Filter 35 kann ebenfalls ein Keramikfilt^i' oder ein Filter in zusammengefaßter gedrängter Bauweise sein. Typischerweise beträgt seine Bandbreite 240 kHz. Die Selektivität für den zweiten benachbarten Kanal ist gewöhnlich größer als 40 db mit einer resultierenden Abschwächung die ähnlich ist wie die Abweichung, im AM-Betrieb.

Der Zwischenfrequenzverstärker ¹5 liefert 4 Stufen für die Signalverstärkung, welche Sowohl im AM-Betrieb als auch im FM-Betrieb verwendet werden. Jede Stufe 38, 33, 4O und 4i enthält einen Differenzverstärker mit zwei Transistoren, an die sich ein Paar Transistoren in Emitter-

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folgeschaltung am Ausgang jeder Stufe anschließen. Der Eingangsverstärker 38 besitzt einen einseitigen Eingangsschluß (single ended), welcher mit dem Ausgang des ZF-Filters 11 gekoppelt ist. Die Verstärkung und die Kopplung zwischen den Stufen im Innern des Verstärkers 1.5 geschieht jedoch durch eine abgeglichene Verbindung mit zwei Leitungen, wobei durchweg Gleichspannungskopplung verwendet wird. Es wird eine Gegenkopplung verwendet, um die Gleichspannungsvorspannung für den Arbeitspunkt des ganzen Verstärkers zu stabilisieren. Da der Verstärker an sich in der Lage wäre, von Gleichspannung bis zu hohen Frequenzen zu verstärken, drückt die Gegenkopplung die untere Frequenzgrenze auf einen Punkt unterhalb der AM-Zwischenfrequenz von 455 kHz. Die obere Frequenzgrenze liegt oberhalb der FM-Zwischenfrequenz von 10,7 MHz und wird gewöhnlich bestimmt durch die Frequenzgrenzen der aktiven Komponenten.

Beim AM-Betrieb liefert der Verstärker 15 drei Stufen 38, 39, 40 mit linearer Verstärkung und eine Stufe mit Begrenzungsverstärkung zur Verwendung für den Demodulationsvorgang. Die erste und zweite Stufe 38,3 9 liefern eine lineare Verstärkung in Abhängigkeit von der automatischen Verstärkungssteuerung durch das Netzwerk ¹ 9. Die dritte Stufe 4o arbeitet linear, besitzt jedoch eine feste Steuervorspannung, welche die volle Verstärkung ergibt. Die letzte Stufe 41 ist ebenfalls mit einer festgelegten Steuervorspannung ausgestattet und arbeitet mit maximaler Verstärkung. Im AM-Betrieb verstärkt die Stufe 4"¹. das Signal bis zu dem Punkt, an dem die Begrenzungsverstärkung die gewünschte Betriebsart ist. Daher wird am Ausgang des Verstärkers 15 eine Rechteckwelle konstanter Amplitude mit der Zwischenfrequenz und in Phase mit dem empfangenen Zwischenfrequenzsignal erzeugt'. Diese Rechteckwelle stellt die Trägerfrequenz dar, an der die Modulationsseitenbänder weggenommen oder unterdrückt s ind.

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Beim FM-Betrieb liefert der Verstärker 15 vier Verstärkungsstufen. Die Verstärkungsbegrenzung geschieht dabei gewöhnlich in irgendeiner Stufe vor dem Ausgang des Verstärkers. Wie nachstehend noch erörtert, wird das Netzwerk 1.-.) für die automatische Verstärkungssteuerung im FM-Betrieb mit einer hohen festgelegten Vorspannung versorgt. Dies beAvirkt, daß der Mischer und die beiden Verstärkerstufen 38 und 3:3 mit hohem Verstärkungsgrad arbeiten. Gleichzeitig arbeiten die Stufen 40 und 41 mit hohem Verstärkungsgrad infolge einer unabhängigen Einstellung der Steuervorspannung. Wenn daher ein starkes Signal empfangen wird, kann die Begrenzung in der ersten oder zweiten Verstärkerstufe erfolgen. Wenn dagegen ein schwaches Signal empfangen wird, wird die Begrenzung in der vorletzten Stufe 40 oder der letzten Stufe '4t erfolgen. Daher ist am Ausgang des Verstärkers 15 bei allen brauchbaren Signalstärken am Eingang ein Signal mit praktisch konstanter Amplitude vorhanden. Dieses Ausgangssignal konstanter Amplitude ist geeignet zur FM-Demodulation in dem Multiplikator-Detektor 1.6.

Wie bereits ausgeführt, liefert der Detektor 16 sowohl AM-Demodulation als auch FM-Demodulation. Er umfaßt einen doppelt abgeglichenen Vier-Quadranten-Multiplikator 42. Dieser besitzt zwei Paare von Differenzverstärkern in einem höheren Rang und einen getrennten Differenzverstärker 43 für AM-Betrieb und einen Differenzverstärker 44 für FM-Betrieb in einem niedrigeren Rang. Beim AM-Betrieb arbeitet der Detektor 16 in der Betriebsart mit Trägerfrequenz und unterdrückten Seitenbändern. In der FM-Demodulation arbeitet der Detektor 16 als Phasendetektor (quadrature detector).

Wie aus Figur 2 ersichtlich, umfaßt der höhere Rang der Differenzverstärker die Transistorpaare 46, 47 bzw. 48, 49. Die Basen der Transistoren 46, 43 sind miteinander

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verknüpft und bilden den Eingang A. Der Eingang A ist mit dem Emitter einer Emitterfolpgstufe in der Zwischenfrequenzverstärkerstufe 4"* verbunden. Die Basen der Transistoren 47, 48 sind ebenfalls miteinander verbunden und bilden den Eingang -A. Der Eingang -A ist an den Emitter der anderen Emitterfolgestufe in der Zwischenfrequenzverstärkerstufe 41 gekoppelt. Diese A -A Anschlußverbindung an die Endverstärkerstufe 41 liefert ein amplitudenbe^renztes Signal zur Schaltung des Multiplikators bei der AM-Deraodu-Iat'ion und der FM-Demodulation".

Der Differenzverstärker 43 des unteren Rangs wird für die Zuführung des linearen AM-Eingangssignals verwendet. Der Differenzverstärker 43 enthält ein Transistorpaar 50, 51, deren Kollektoren mit den gemeinsamen Emitterverbindungen der Transistoren 46, 47 (B-Eingang) bzw. 48, 4) (-B-Eingang) verbunden sind. Die Basen der Transistoren 50, 51 sind über Spannungsabfalldioden mit den getrennten Ausgängen der dritten Zwischenfrequenzstufe 40 verbunden. Die Emitter der Transistoren 50, 51 sind miteinander verbunden über einen Rückkopplungswiderstand, dessen Mittenabgriff mit einer Stromquelle 67 verbunden ist, welche durch den elektronischen Schalter 45 gesteuert ist.

BeimFM-Betrieb wird der untere Differenzverstärker 44 als Eingangsstufe für die um 90° phasenverschobene Komponente (quadrature component) verwendet. Er enthält ein Paar von Transistoren 52, 53, deren Kollektoren zu dem B-Eingang bzw. dem -B-Eingang des Detektor-Multiplikators·: k2 geführt sind. Die Basen der Transistoren 52, 53 sind miteinander verbunden und über eine Spannungsabfalldiode an eine Emitterfolgestufe am Ausgang der Zwischenfrequenzverstärkerstufe 41 verbunden. Der Eingang-A des Detektormultiplikators 42 ist mit der gleichen Emitterfolgestufe verbunden Der Emitter des Transistors 52 ist mit einem abgestimmten Reihenresonanzkreis 54 verbunden, dessen anderer Anschluß geerde^*t ist. In ähnlicher Weise ist der Emitter des Tran-

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sistors 53 mit einem abgestimmten Resonanzkreis 54 verbunden, dessen anderer Anschluß ebenfalls geerdet ist. Ein Widerstand koppelt die Emitter der beiden Transistoren 52, 53 miteinander und stellt durch Erniedrigung des Gütewertes oder durch Dämpfung des abgestimmten Kreises die erwünschte Neigung der Kurve für die Demodulation ein. Der Emitter des Transistors 52 ist mit einer Konstantstromquelle 73 verbunden, welche durch den elektronischen Schalter 45 gesteuert ist. Durch eine getrennte Verbindung ist der Emitter des Transistors 53 mit einer zweiten Stromquelle 74 verbunden, die ebenfalls durch den elektronischen Schalter 45 gesteuert ist. Wie noch nachstehend erläutert, gestattet der elektronische Schalter 45 den Betrieb eines Transistorpaares 50, 5t während das andere Transistorpaar 52, 53 außer Betrieb ist und umgekehrt.

Wie bereits angedeutet, arbeitet der Demodulator 1.6 im AM-Betrieb als Demodulator für Trägerfrequenz mit entfernten Seitenbändern. Es sei angenommen, daß der elektronische Schalter 45 richtig eingestellt ist, um den AM-Eingangsabschnitt 43 mit den Transistoren 50, 51 einzuschalten. Das an den Basen der Transistoren 50,51 zugeführte lineare Signal wird seinerseits auf die B-Eingänge der Transistorpaare 46, 47 und 48, 43 gekoppelt. Gleichzeitig wird die von den Seitenbändern befreite Trägerfrequenz relativ hoher Amplitude von der vierten Ausgangsstufe 4t über die Eingangsanschlüsse A -A zugeführt. Die Anwesenheit dieser beiden Signale in dem Multiplikator 42 erzeugt eine Produktgröße, welche äquivalent der Vollweg-Gleichrichtung des Eingangssignals ist.

In praktischer Hinsicht werden die höheren Ränge der Differenzenverstärker durch das vom Seitenband befreite Trägerfrequenzsignal ( dieses wird aus dem Begrenzerverstär-

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ker 4f erhalten ) geschaltet und die Schaltung findet statt beim Nulldurchgang des Trägerfrequenzsignals. Gleichzeitig wird das linear verstärkte modulierte Signal an den Basen des Signaleingangsverstärkers 43 zugeführt und steuert die an den Emittern (den Anschlüssen B -B) der Transistoren des höheren Rangs verfügbaren Ströme. Diese letztere Verbindung macht die Emitterströme in den Transistoren des höheren Rangs proportional der Mome.ntanamplitude des linearen AM-SignaIs .

Aus dieser vorstehenden Proportionalität und dem Charakter des Multiplikationsvorgangs bei Multiplikation von Signalen mit gleicher Phase erscheint die Wellenform des Ausgangsstroms an den Ausgangsanschlüssen AB (oder -AB) des Multiplikators in Form einer Vollweggleichrichtung des linearen Eingangssignals B -B. Die gleichgerichteten Wellen besitzen alle die gleiche Polarität am gleichen Ausgangsanschluß und besitzen eine Niederfrequenzkomponente proportional zur Amplitudenmodulation und eine Gleichstromkomponente proportional der Amplitude der Trägerfrequenz. Man kann diese Niederfrequenzkomponente durch geeignete Filterung des Ausgangssignals zur Beseitigung der Oberwellen zweiter und höherer Ordnung des Zwischenf requenzträgers gewinnen.

Bei der FM-Demodulation arbeitet der Detektor 16 als Phasendetektor. Wie zuvor wird über die Eingänge A -A der Differenzverstärker 46, 47 und 48, 4;) ein stark begrenztes FM-Signal zugeführt. Wenn der elektronische Schalter 46 so eingestellt ist, daß er den AM-Eingangsabschnitt 43 abschaltet und den FM-Eingangsabschnitt 44 zuschaltet, wird der B-B-Eingang erhalten aus dem FM-Eingangsabschnitt.

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Es ist nunmehr der B-B-Eingang zum Detektor 16 betrachtet. Eine zweite Verbindung wird hergestellt zu der Ausgangsstufe 41 und dadurch das stark begrenzte FM-Signal gemeinsam den Basen der Transistoren 52, 53 im unteren Rang des Detektormultiplikators 16 zugeführt. Die abgestimmte Schaltung 54 wird unterhalb des Durchlaßbereiches der Zwischenfrequenz abgestimmt und erzeugt einen nacheilenden Strom bezüglich der zugeführten Signalspannung. Die Phasenverschiebung, die dieser Schaltkreis erzeugt, ist eine Funktion der momentanen Frequenzabweichung des zugeführten Signals und wird für die Frequenzabweichung Null eingestellt auf einen Wert von 45°. Das gleiche Signal wird der Basis des Transistors 53 zugeführt, dessen Emitter an die zweite abgestimmte Schaltung 55 gekoppelt ist. Der abgestimmte Schaltkreis 55 ist identisch zi: dem ersten Schaltkreis mit der Ausnahme, daß er auf eine Frequenz oberhalb der Resonanzfrequenz eingestellt ist "and daher eine voreilende Phasenverschiebung ergibt mit einer Phasenvoreilung; von 45° bei der Frequenzabweichung Null. Wenn die momentane Frequenz des Signals ansteigt, drehen sich die Stromvektoren entsprechend den Kollektorströmen in den Transistoren 52 und 53 in der gleichen Richtung im Uhrzeigersinn. Wenn die momentane Frequenz absinkt, drehen sich die Stromvektoren in der gleichen Richtung im Gegenuhrzeigersinn. Diese beiden, etwa untereinander senkrechten Ströme^ deren Phase eine Funktion der momentanen Frequenzabweichung ist, werden dann den B-Eingängen des oberen Rangs der Differenzverstärker 46, 47 und 48, 4) zugeführt.

Die soeben beschriebenen Stromvektoren können als resultierende Ströme behandelt werden, welche weiter in untereinander entgegengesetzt gerichtete Stromvektoren zerlegt werden können (diese sind die brauchbaren Komponenten), und in untereinander unterstützende gleichgerichtete Strom-

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vektoren, welche wegen der Unterdrückung gemeinsamer Phase in dem Multiplikator bei Gegentaktausgang praktisch aufgehoben werden. Während die ursprünglichen oder resultierenden Stromvektoren bei der Frequenzabweichung Null eine Voreilung und eine Nacheilung gegen-.. über der Trägerfrequenz von 45° besitzen, sind die einander unterstützenden Komponenten bei der Frequenzabweichung Null des Trägers mit ihm in Phase und die beiden entgegengesetzt gerichteten Komponenten sind orthogonal zum Träger. Mit der Verschiebung der momentanen Frequenzabweichung des FM-Trägersignals verschieben sich jedoch die einander entgegengesetzt gerichteton Strotnkomponenten in ihrer Phase in der gleichen Richtung und mit der gleichen mittleren Geschwindigkeit wie die resultierenden Ströme.

Die Anwesenheit von FM-Signalen konstanter Amplitude an beiden Eingängen des oberen Rangs der Differenzverstärker 46, 47 und 48, 43 stellt den richtigen Zustand für dieJFM-Demodulation durch den Multiplikations-Prozeß dar. Wie bereits erwähnt, wird ein stark begrenztes FM-Signal oder ein solches Signal konstanter Amplitude zwischen den Eingängen A -A des oberen Rangs der Differenzverstärker zugeführt. Die Amplitude dieses Signals wird groß gemacht, so daß die Differenzverstärker durch das FM-Signal an den Null-Durchgängen des Signals zwischen hochstromdurchlässigen Zuständen geschaltet werden. Zum gleichen Zeitpunkt wird ein zweites FM-Signal konstanter Amplitude an den Eingängen B-B des Detektormultiplikators 42 zugeführt. Das zweite FM-Signal konstanter Amplitude ist orthogonal zu dem ersten Signal bei der Frequenzabweichung Null, verschiebt sich aber aus dieser Orthogonalität heraus mit der Änderung der momentanen Frequenz des Signals. Da das Ausgangssignal des Produktdemodulator eine Funktion des Sinus des Winkels

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zwischen den beiden zugeführten Signalen konstanter Amplitude ist, erzeugt diese Variierbarkeit der gegenseitigen Phasenlage eine Variation der Amplitude des Ausgangsproduktes, welche da^it die erwünschte Niederfrequenzmodulation enthält.

In praktischer Weise kann der DemodulationsVorgang wie folgt erklärt werden: Wenn das FM-Signal nicht von der Trägerfrequenz abweicht, erzeugt der Multiplikatordetektor 42 eine Folge von Rechteckwellen mit gleichen Impulszeiten in Positiven und Negativen (dwell times). Dieser Zustand entspricht der Erzeugung; einer Y/ellenf olge mit einer Frequenz entsprechend dem doppelten Wert der Zwischenfrequenz, welche die Gleichstromkomponente Null besitzen wegen der Gleichheit zwischen den positiven und negativen Impulszeiten. Wenn die Frequenz des FM-Signals um die Mittenfrequenz mit der Niederfrequenz schwankt, dann wir_jä die Wellenform an den Punkten A-A, deren Phase als Bezugswert ausgewählt wurde, wie zuvor die Bezugsphase besitzen. Die Wellenform an den Punkten B-B, deren Phase durch Zuführung zu den abgestimmten Schaltkreisen 54, 55 frequenzabhängig gemacht wurde, eilt nun der Wellenform A -A um einen anderen Betrag nach^wie zuvor. Es wird ein neuer Ausgangszustand erzeugt, in dem die Rechteckwellen am Ausgang jetzt eine kleine Impulszeit im Positiven und eine längere im Negativen besitzen. Diese Niederfrequenzänderung in den Gleichstromwerten erzeugt zwischen den Ausgangsanschlüssen A-B und - A-B eine Niederfrequenzgröße, die proportional der Änderung der gegenseitigen Phasenwinkel zwischen den jeweiligen Eingängen ist.

Nach geeigneter Filterung zur Abtrennung der Zwischenfrequenzträ.Pier und ihrer Oberwellen wird die Nied^rf requenzinformation gewonnen. Die demodulierten Ausgangssignale

BAD ORiGfNAL

von dem Demodulator 1.6 werden im Gegentakt dem Niederfrequenzverstärker 17 und anschließend einem Lautsprecher 18 zugeführt. Gleichzeitig steht ein demoduliertes Ausgangssignal zur automatischen Frequenzsteuerung oder -Regelung zur Verfügung, welche durch eine nicht besonders dargestellte Einrichtung durchgeführt wird.

Die Demodulation eines FM-Signals in einem Multiplikator-Detektor kann verschiedene theoretische Prinzipien verwenden. Das Ziel ist in jedem Falle die Ableitung eines elektrischen Signals, dessen Amplitude die ursprünglichen Schallamplituden wiedergibt. Bei der Frequenzmodulation wird der ursprüngliche Schall als Frequenzschwankung eines Hochfrequenzträgers aufgeprägt. In einem Multiplikator kann eine elektrische Amplitude entsprechend der ursprünglichen Schallinformation dadurch erhalten werden, daß aus dem FM-Signal zwei Wellen abgeleitet und dann ein Produkt dieser Wellen erzeugt wird, dessen Amplitude von der Frequenzschwankung des Signals abhängt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Phasenwinkel einer Welle relativ zur anderen von der momentanen Frequenzabweichung des Signals abhängig ist oder dadurch, daß die Amplitude einer Welle relativ zur anderen von der momentanen Frequenzabweichung abhängig gemacht wird. Die Variation jedes dieser beiden. Parameter erzeugt jeweils eine erwünschte Variation der Amplitude des Produktes der beiden Wellen. In ähnlicher Weise erhält man befriedigende Amplitudenschwankungen bei einer Variation beider Parameter, wobei gewöhnlich "ein Parameter überwiegt.

In der vorstehenden Schaltung wurde das Demodulationsprinzip hauptsächlich bezüglich einer Änderung des Phasenwinkels zwischen den beiden-Wellen erörtert. Durch Einstellung der Signalamplituden auf einen hohen Wert am Emittereingang (B - B) kann ein Vorherrschen des Winkeleffekts verursacht

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BAß -OFOGINAL"

werden.. Andererseits kann es erwünscht sein, eine Variation der Amplitude in irgendeinem Eingangsteil zu verwenden, um ein« linearere Wiedergabe des ursprünglichen Tons zu erzeugen. In den meisten praktischen Schaltungen herrscht ein Effekt vor; der andere ist jedoch gewöhnlich zu einem geringeren Maße vorhanden.

Neben den vorstehend geschilderten Unterschieden des Arbeitsprinzips ist es offensichtlich, daß die verschiedenen Arten der Zwischenνerbindüngen im Multiplikator möglich sind. Obwohl bei den heutigen Anwendungen für integrierte Schaltkreise abgeglichene Eingänge oft erwünscht sind, kann man auch nicht abgeglichene Eingangsverbindungen verwenden. In ähnlicher Weise können abgeglichene oder auch nicht abgeglichene Ausgangsverbindungen verwendet werden. Weiterhin kann man die an einem Satz der Eingangsanschlüsse oder an dem anderen Satz der Eingangsanschlüsse zugeführten Signale verzögern, ohne das resultierende Ausgangssignal zu verändern, da die Ausgangsamplitude eine Funktion der wechselseitigen Beziehung der Vektoren ist.

Wennj wie in den Abbildungen dargestellt, eine abgeglichene Ansteuerung verwendet wird, kann die am B-Eingang zugeführte Welle selbst in zwei Komponenten aufgespalten werden. Eine dieser beiden fellen wird dann voreilend phasenverschoben und die andere nacheilend phasenverschoben mit Hilfe eines Paars von frequenzabhängigen Phasenschiebernetzwerken. Alternativ hierzu kann man ein einziges f requenzabhäiigiges Phasenschiebernetzwerk verwenden, das bei der Frequenzabweichung Null eine Phasenverschiebung von 90° erzeugt.

In i.ipi· Fi'vur ^r- ist das Netzwerk 1 3 für die automatische Verstärkungsregelung in weiteren Einzelheiten gezeigt. Es enthält r?ino;i LpeiciTirkondensator 56, der an die Basis eines Trer.ntran-

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sistors 57 in Emitterfolgeschaltung gekoppelt ist und eine erste relativ kurze Zeitkonstante liefert, um den größten Teil der Niederfrequenz aus der Steuerschaltung für die automatische Verstärkungssteuerung zu entfernen.

Am Emitter der Transistorfolgestufe 57 ist ein Paar von untereinander entgegengesetzt gepolten Dioden 58, 50 vorgesehen, welche im Nebenschluß zu einem Reihenwiderstand 60 liegen. Zusammen mit einem zweiten Filterkondensator 61, der zwischen die Sammelleitung für die automatische Verstärkungssteuerung und Masse geschaltet ist, liefern die Komponenten 57 - 60 ein schnelles Einschalten und schnelles Jlbschalten (fast attack - fast release) der Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung während des Nachstimmens und liefern eine lange Zeitkonstante im abgestimmten Zustand.

Die AM-FM-Steuereinrichtung ?0 ergibt die Möglichkeit zur Umschaltung eines Empfängers zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb. Die Einrichtung ?0 betätigt den Schalter 62 zur Verbindung der Sammelleitung für die automatische Verstärkungsregelung über einen Widerstand 63 mit einer Quelle für positive Vorspannungspotentiale zum FM-Betrieb,. Wenn diese Verbindung hergestellt ist, wird die Spannung aus dieser Sammelleitung über den Wert angehoben, der beim AM-Betrieb durch die Signalstärke bestimmt ist (typischerweise zwischen o,7 und 1 ,"' Volt) auf einen neuen Viert von beispielsweise 1,5 Volt. Daher werden der Mischer und die ersten beiden Zwischenfrequenzstufen, welche an die Sammelleitung für die automatische Verstärkungssteuerung angeschlossen sind, bei der Einstellung auf FM-Betrieb mit voller Vers t ä rk UD ;T b ο t r i eb en .

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Zu den gleichen Zeitpunkt, in dem durch das Einstellorgan 20 die Spannung der automatischen Verstärkungskontrolle auf einen höheren Wert eingestellt wird, betätigt sie auch die Steuerorgane, die notwendig sind, um den Empfänger in den Betrieb für PM-Empfang umzustellen. Dies kann teilweise mit Hilfe von mechanischen Schaltern und teilweise durch elektronische Schalter oder nur durch mechanische Schalter oder nur

dureh elektronische Schalter bewerkstelligt werden. Mechanische Schalter können verwendet werden in der Vorwahl der Hochfrequenz und in der Zwischenfrequenzfilterwahl bei i'6 und 37 und elektronische Schalter 34 und 45 können verwendet werden, um den richtigen Hochfrequenzoszillator auszuwählen und den Multiplikator-Detektor IG zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb umzuschalten. In Anwendungen mit integrierten Schaltkreisen sind mechanische Schalter oft weniger erwünscht als elektronische Schalter, wie beispielsweise der elektronische Schalter 45.

Zur Vereinfachung wurde nur der elektronische Schalter 45 im einzelnen dargestellt. Am Eingan;; des elektronischen Schalters 45 ist ein« erste Diode 64 und ein als Diode geschalteter Transistor 65 vorgesehen. Beide sind in Reihe über die St suerleitung für die· automatische Verstärkungssteuerung geschaltet. Ein erster Steuertransistor 66 ist vorgesehen und seine Basis ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Teilen 64 und 65 verbunden. Sein Emitter ist geerdet und der Kollektor ist mit der Basis der Stromquelle 67 zur Steuerung des AM-Eingangsabschnittes verbunden zwecks Steuerung dieser Quelle. Gleichzeitig ist der Kollektor des Transistors 66 über einen Widerstand GS mit dem Punkt B + und dem Kollektor eines zweiten Transistors 63 verbunden, der als Diode betrieben wird. Der Emitter der Komponente 69 ist über einen Widerstand 70 mit Masse verbunden. Es ist ein zweiter Steuertransistor 7T vorgesehen, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Steuertransistors 66 verbunden ist.Sein Emitter ist mit

Masse über einen Widerstand 72 verbunden und sein Kollektor ist an die Basen der Stromquellen 73, 74 zur Steuerung des FM-Eingangsabschnittes angeschlossen zwecks Steuerung dieser Stromquellen. Der Kollektor des Transistors Ί" ist über einen Widerstand 75 mit einer Quelle für Vorspannungspotentiale und mit dem Kollektor eines dritten als Diode betriebenen Transistors 76 verbunden. Der Emitter dos Transistors 76 ist über einen Widerstand 7/ mit Masse verbunden.

Wie bereits erwähnt, arbeitet der elektronische Schalter 45 in Abhangigkeit von der Spannung auf der Stpuerleituiig für die automatische Verstärkungsregelung. Er schaltet den AM-Eingangsabschnitt des Detektors "6 ein,wenn die Spannung auf der Steuerleitung im Bereich zwischen o,7 und .1,"! Volt liegt und schaltet den FM-Abschnitt ein, wenn die Spannung auf der Steuerleitung oberhalb ^ , 5 liegt. Dieser letztere Zustand wictf eingestellt durch die Betätigung des Schalters G2 zur Verbindung der Steuerleitung mit einer positiven Spannunprsquelle. Da die Spannung auf der Steuerleitung durch Abtrennen der Steuerleitung von der Quelle ansinkt, sinkt die dem ersten Steuertansistor 66 zugeführte Vorspannung ab, und dieser Transistor wird gesperrt. Wenn dies eintritt, kann die Spannung an der Basis der Stromquelle 67 ansteigen und der Strom zum AM-Demodulatorabschnitt^S wird zugeschaltet. Gleichzeitig wird auch der zweite Steuertransistor 71 eingeschaltet, sein Stromdurchgang neigt dazu, die Spannung an der Basis der Stromquellen 73 und 74 zu verringern und den Strom für den FM-Demodulatorabschnitt abzuschalten. Umgekehrt wird beim Ansteigen der Spannung auf der Steuerleitung für die automatische Verstärkungsregelung durch Betätigung des Schalters und Verbindung mit der Spannungsquelle der erste Steuertransistor 63 leitend. Er neigt dann dazu, die Spannungsquelle abzuschalten, den Steuertransistor 61 abzuschalten und die Stromquellen 73, 74 für den FM-Betrieb einzuschalten. Der erzwungene Strom im Netzwerk für die automatische Verstärkungs-

BAD ORR=HNAl.'"

— Γ 5 —

regelung^ f ür den beim FM-Betrieb die Schaltung erfolgt, wird eingestellt durch den Strom in dem Widerstaxid 68. Sein Wert steuert daher den tatsächlich vorhandenen Schwellwert für die Umschaltung.

Der AM-FM-Detektor ¹6 wird elektronisch vom AM-Betrieb in den FM-Betrieb geschaltet durch Verwendung von überflüssigen oder zusätzlichen (redundant) Eingangsabschnitten 43, 44, steuerbare Stromquellen 67,73,74 für diese Ein^an'isabschnitte υηδνδ^Ώ Betriebszustand erfassenden elektronischen Mess^ihalter 45, welcher die Verhältnisse auf der Steuerleitung für die automatische Verstärkungsregelung erfaßt, die letzten Endes durch den von Hand betätigten Schalter ?.o eingestellt werden.

Der Vorteil des vorstehenden Lösungsweges besteht darin, daß er es gestattet, die zusätzlichen oder überflüssigen Ein ;ai7.':sabschnitte 43, 44 fest in der Sc hai tun¹; zu verdrahten, '■,'«iterhiii besitzt er den Vorteil, die Aktivieren ; des einen Abschnittes in Bevorzugung gegenüber dem anderen abhängig zu machen von der Änderung der elektrischen Zustände auf einer leicht verfügbaren Steuerleitung, nämlich dem Regelnetzwerk für die automatische Verstärkungsregelung. Wenn dies in dem Detektor "¹G ausgeführt ist, besteht eine geringe oder gar keine Wechselwirkung zwischen den aktiven und den im Ruhestand befindlichen Eingangsstufen. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, daß bei Herstellung der überflüssigen Verbindung am Emittereingang des Multiplikators 4P. die Emitterimpedanzen gewöhnlich ziemlich niedrig sind und andererseits die Durchlaßimpedanzen von dem abgeschalteten Eingangsabschnitt sehr hoch sind.

Der gleiche Lösungsweg kann verwendet werden bezüglich der Umschaltung anderer Teile der Radioempfängerschaltung zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb. Dies wird beispielsweise

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BAD

A Λ Ο

vorgeschlagen bezüglich 'Oszillators 1.3. Hier wird der AM-Abschnitt des örtlichen Oszillators dem Anschluß + A des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers ~-2 zugeführt und der FM-Oszillator ist dem Eingangsanschluß - A zugeführt. Der elektronische Schalter 34 betätigt einzelne Stromquellen, die jeweils einem oszillatorabschnitt zugeordnet sind, so daß er einen Abschnitt aktiviert und gleichzeitig den anderen Abschnitt abschaltet. Ein Oszillatorabschnitt stört den anderen nicht und liefert eine Rückleitung nach Masse für den anderen über die Eingänge A -A des Mischers. Unter der Annahme, daß die AM-Schaltung" arbeitet, liefert die Induktivität in der Wicklung des FM-Abschnittes des Oszillators einen Leitungsweg niedriger Impedanz zu dem Anschluß B +,welcher sich wechselspannungsmäßig auf Massepotential befindet. Beim FM-Betrieb liefert die verteilte Kapazität in der Wicklung des AM-Abschnittes einen Rückleiter nach Masse mit niedriger Impedanz.

In ähnlicher Weise können die Hochf requenzsignaleii:.gangsschaltung ^ΛΛ und die Zwischenf requenzf ilterschaltung "' 4 elektronisch zwischen dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb umgeschaltet werden. Die Zwischenfrequenzfilter 35, 36 können am bequemsten dadurch eingeschaltet werden, daß eine zusätzliche überflüssige Eingangsstufe 38 verwendet wird. Die Eingangsanschlüsse für eine dieser Stufen sind dabei mit dem Filter 35 und die Eingänge zur anderen Stufe mit dem Filter 36 verbunden. Die Kollektorausgänge der überflüssigen Stufen können miteinander verbundan werden und ihre getrennten Emitter werden mit getrennten Stromquellen verbunden, welche getrennt durch einen elektronischen Schalter ähnlich dem Schalter 45 steuerbar sind.

In ähnlicher Weise kann das Eingangsnetzwark Ή für das Hochfrequenzsignal zwischen dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb dadurch umgeschaltet werden, daß zusätzliche Differenzverstärker 3o im ersten Rang vorgesehenfwerden. En kann ein Sig-

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BAD ORIGfNAL

na] eingangsabschniti ?4 auf einem Differenzenverstärker

und der andere Signaleingangsabschnitt .°5 auf den anderen Differenzenverstärker gekoppelt werden. Die Kollektorausgänge der beiden Dif ferenzenverstärker können miteinander und mit den Anschlüssen B -B des Multiplikators 12 verbunden v/erden. Wie zuvor können die Emitter der einzelnen Differenzenverstärker getrennt an getrennt gesteuerte Stromquellen geführt werden zur Steuerung durch einen elektronischen Schalter ähnlich dem Schalter 45.

Es ist offensichtlich, daß nicht für jede Stufe mit Betriehsartumschaltung ein elektronischer Sehalter vorgesehen werden muß. Wenn der Verstärkungsgrad des Empfängers nicht zu gi*oß ist, kann man einen einzigen elektronischen Schalter zur Steuerun«; der verschiedenen über den Iladioempfanger verteilten

gemeinsamer Stromquellen verwenden. Wenn ein Paart/Steuerleitungen für diesen Zweck mit einem einzigen elektronischen Schalter verwendet werden, muß eine Filterung eingeschaltet werden, um eine Kopplung der einzelnen Stufen untereinander zu verhindern. Bei einem Empfänger mit hoher Verstärkung ist die Isolation mit Hilfe eines Filters iiMit ausreichend pnd es werden wahrscheinlich rrindestens zwei elektronische Schalter benötigt, wobei ein Schalter auf den Detektor "!6 und der andere auf die Blöcke i¹, "3 und ^4 arbeitet.

Zur Erzielung eines Radioempfängers mit neuartigem Aufbau, der sowohl im AM-Betrieb als auch im FM-Betrieb betätigt werden kann, wurde ein Mischer, ein Zv/ischenf requenzverstärker und ein Detektor als Kombination ausgewählt, die in der Lage sind, wahlweise in jeder Betriebsart mit einem Mindestmaß an Veränderung zu arbeiten. Solche Veränderungen werden erreicht durch Verwendung von zusätzlichen aktiven Schaltkreisen ohne zusätzliche Schalterkontakte. Bei Auslegung als integrierte Schaltung wird dabei vermieden, daß die Mindestzahl der Anschlußstifte für die Schaltung beträchtlich erhöht wird.

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BAD ORtGINAt,

Insbesondere wurde eine Multiplikatorausgestaltung für die Misch - und Demodulatorfunktionen verwendet und ein Breitbandverstärker für AM-Betrieb und FM-Betrieb. In dem Mischer werden zwei zusätzliche Oszillatorabschnitte vorgesehen und in dem Detektor oder Demodulator werden zusätzliche AM-Eingangsabschnitte und FM-Eingangsabschnitte vorgesehen. Die elektronische Umschaltung wird dabei in einer solchen Weise erreicht, daß die genaue Abstimmung der Schaltungen nicht beeinträchtigt wird durch die Unsicherheit mechanischer Schaltkontakte. In beiden Fällen werden die aktiven Elemente der zusätzlichen Abschnitte selektiv betätigt durch eine Stromquelle, die ihrerseits der Steuerung durch einen elektronischen Schalter unterliegt, welcher auf einen elektrischen Zustand anspricht, der von Hand auf einer Verstärkungsregelungsleitung eingeführt wird. Wenn diese elektrische Steuerung dazu gebracht wird, dem Betrieb des Zwischenfrequenzverstärker mit vollem Verstärkungsgrad zu entsprechen, wenn ein FM-Betrj& erwünscht ist, werden der Zwischenfrequenzverstärker und andere ihm vorgeschaltete Verstärkerelemente, die mit dieser Steuerleitung verbunden sind, in der erwünschten begrenzenden Art mit hohem Verstärkungsgrad für den FM-Betrieb betätigt. Gleichzeitig gestattet die gleiche Steuerleitung eine automatisch gesteuerte lineare Verstärkung in der Betriebsart für Amplitudenmodulation.

Obwohl der Empfänger Schaltereinrichtungen elektronischer Art oder anderer Art für die Hochfrequenzeingangsschaltkreise und die Zwischenfrequenzfilterschaltkreise benötigen kann, ermöglicht die vorstehende Auswahl elektronischer Schalter und die Wahl eines elektronischen Steuerzustandes für ihre Betätigung die erwünschte Steuerung auf zwei Betriebsarten von allen drei Hauptkomponenten ohne hierzu zusätzliche mechanische Schalter oder Anschlußverbindungen zu erfordern.

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Bei der Herstellung in Form einer integrierten Schaltung werden daher die Zwischenverbindungsanschlußstifte auf ein Minimum verringert. Solche Stifte werden benötigt, um eine Verbindung zwischen den Blättchen mit der integrierten Schaltung und den nichtintegrierbaren Bauteilen (Abstimmungsschaltkreisen, großen Kondensatoren, Bedienungsknöpfen, Lautsprechern usw.) des vollständigen Radioempfängers herzustellen. Ein Radioempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung kann typischerweise als integrierte Schaltung mit einem Mindestmaß von 16 Anschlußstiften hergestellt werden. Dabei werden vier Anschlüsse den verschiedensten Gleichspannungsquellen und Masse zugeordnet, ein Anschlußstift dem Hochfrequenzeingangsschaltkreis 11, zwei Anschlußstifte den Oszillatorabschnitten 32, 33 _r zwei Anschlüsse den Zwischenfrequenzfilter 14, zwei Anschlüsse den Stabilisierungskondensatoren, die in dem Rückkopplungsnetzwerk des Zwischenfrequenzverstärkers verwendet werden, zv/ei Anschlüsse den Phasenschiebernetzwerken für FM-Betrieb, welche dem Demodulator ¹6 zugeordnet sind, zwei Anschlußstifte den Netzwerken für die automatische Verstärkungsgradsteuerung und schließlich ein Anschlußstift dem Niederfrequenzausgang. Diese Stifte sind in Figur 2 durch Kreise an ihren entsprechenden Stellen bezeichnet.

Die Technologie der integrierten Schaltung ist am weitesten fortgeschritten bezüglich der bipolaren Technologie. Sowohl die Funktionen der Verstärkung als auch der Multiplikation können mit Transistoreinrichtungen, typischerweise Siliziumtransistoren, ausgeführt werden und insbesondere kann die Multiplikationsfunktion mit Differenzenverstärkern mit Transistorpaaren ausgeführt werden, die zur Multiplikation miteinander verbunden sind. Es sind andere integrierbare Einrichtungen vorhanden, wie beispielsweise die MOSEET-Einrichtungen, die sich zur Zeit in einer raschen Entwicklung befinden. Mit weiteren Verbesserungen kann erwartet werden,

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daß sie sowohl die Verstärkungsfunktion als auch die Multiplikationsfunktion ausführen können, welche in der erfindungsgemäßen Anordnung erforderlich sind.

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Claims

Patentansprüche

1J Signalverarbeitungsschaltung für araplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

a) einen Multiplikator-Detektor (42) mit zwei Differenzenverstärkern, die Basiseingänge, Emittereingänge und Kollektoreingänge besitzen und zur Multiplikation miteinander schaltungsmäßig verbunden sind.,

b) eine erste Quelle für Wellen konstanter Amplitude, die mit einem Eingang des Multiplikator-Detektors verbunden ist, wobei diese Wellen aus einem ausgewählten AM-Signal oder FM-Signal abgeleitet sind, und eine vorgegebene Phasenbeziehung bezüglich des ausgewählten Signals besitzen,

c) eine zweite Quelle für Wellen, die aus dem ausgewählten AM-Signal abgeleitet sind, wobei die Wellen von dieser zweiten AM-Signalquelle die Amplitudeninformation des ausgewählten AM-Signals Nulldurchgangspunkte besitzen, die koinzident sind mit den amplitudenmodulierten Wellen von der ersten Quelle zur Demodulation für Trägerfrequenzen ohne Seitenband,

d) eine zweite Quelle von Wellen, die aus dem ausgewählten FM-Signal abgeleitet sind, wobei die Wellenvon dieser zweiten FM-Signalquelle sich von den Wellen aus der ersten Signalquelle für FM-Signale bezüglich eines frequenzabhängigen Parameters zur Erzielung einer Multiplikator-Demodulation unterscheiden,

e) eine Einrichtung zum selektiven Verbinden des Ausgangs einer der zweiten Quellen mit dem anderen Multiplikator-Detektoreingang und

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f) eine Einrichtung zur Ableitung der demodulierten Wellenformen, die an einen Ausgang des Multiplikator-Detektors gekoppelt ist.

2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der eine Multiplikator-Detektoreingang der Basiseingang ist, die dort zugeführte Welle konstanter Amplitude von der ersten Quelle eine ausreichende Amplitude besitzt, um die Differenzenverstärker in dem Demodulator zwischen Schaltzuständen mit hohem Durchlaß zu schalten und der andere Multiplikator-Detektoreingang der Emittereinpran^ ist.

3. Signalverarbeitung^chaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß der frequenzabhängige Parameter die Phase ist und die Wellen von der zweiten FM-Signalquelle praktisch konstante Amplituden besitzen.

4. Signalverarbeitun^chaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß sowohl die Phase als auch die Amplitude frequenzabhängige Parameter sind.

5. Signalverarbeitung%chaltung nach Anspruch 3, d adurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Phasenbeziehung an den Eingängen des Multiplikator-Detektors so ausgewählt ist, daß man eine Phasenfrequenzmodulatibon - Demodulation erhält.

6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß die erste Quelle einen Zwischenfrequenzverstärker (4~* ) zur Sin,-

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nalverstärkung mit einem hinreichenden Verstärkungsgrad umfaßt, welcher ein amplitudenbegrenztes Signal an seinem Ausgang beim AM-Betrieb oder FM-Betrieb ab-■;ibt und daß die zweite .Signalquelle einen Anfangsteil des Zwischenfrequenzverstärker besitzt und die Zwischenfrequenzverstärkung ermöglicht, welche für AM-Demodulation erforderlich ist und Ausganganschlüsse zur Entnahme eines linearen AM-Signals besitzt.

7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6, d a durch gekennzeichnet, daß die zweite AM-3ignalquelle weiterhin einen dem Multiplikator-Detektor zugeordneten Verstärker besitzt, dessen Eingang mit dem Ausgang des Anfangsteils des Zwischenfrequenzverstärkers verbunden ist und dessen Ausgang an den Emittereingang des Multiplikator-Detektors geschaltet ist.

8. Signalverarbeiturgsschaltung nach Anspruch 7, d a durch gekennzeichnet, daß Phasenschiebereinrichtungen (54, 55) vorgesehen sind.zur Auftrennung der Wellen von der zweiten FM-Signalquel-Ie in zwei Teilwellen, von denen die eine eine Nacheilung und die andere eine Voreilung bezüglich der frequenzmodulierten Wellen von der ersten Quelle um jeweils 45 bei der Frequenzabweichung Null besitzt und ähnliche Steigungen der Kurve der Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz besitzen,

'·. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8, d a durch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebereinrichtung ein Paar Phasenschietaernetzwerke mit einem frequenzabhängigen Phasenverlauf besitzt und die zweite FM-Si^nalquelle umfaßt:

ein Transistorpaar, das dem Multiplikator-Detektor zugeordnet ist und dessen Basen mit dem Ausgang des Zwischenfrequenzverstärker verbunden sind und dessen Emitter jeweils mit einem der Phasenschiebernetzwerke verbunden sind und deren Kollektoren jeweils mit. ^einem der Emittereingänge des Multiplikator-Detektors verbunden sind.

Io. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet," daß es ein Netzwerk (19) für automatische Verstärkungsregelung besitzt, das, auf das demodulierte Ausgangssignal vom Multiplikator-Detektor anspricht und auf seiner Regelleitung oder Steuerleitung eine Spannung für automatische Verstärkungsregelung erzeugt, und

eine Betätigungseinrichtung (2o), die an die Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung gekoppelt ■ ist zur wahlweisen Änderung der Spannung auf dieser Steuerleitung auf einen Wert, der außerhalb des Bereichs der Werte liegt, die aus dem demodulierten Ausgangssignal verfügbar sind und

eine auf .· Spannungswert ansprechende Einrichtung (45), die mit der Steuerleitung verbunden ist und auf diesen außerhalb des normalen Wertebereichs liegenden Spannungswert anspricht zur Verbindung des Ausgangs der zweiten FM-Signalquelle mit dem andere Detektoreingang und zur Abtrennung des Ausgangs der zweiten AM-Signalquelle

ti. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der V/ert dieser wahlweise aufprägbaren Spannung so gewählt ist, daß er die mit der Steuerleitung verkoppelten Verstärkerstufen während des FM-BetrJ£bs mit voller Verstärkung betreibt.

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¹Γ·. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 11, d adurch gekennzeichnet, daß die zweite AM-Signalquelle und die zweite FM-Signalquelle jeweils eine steuerbare Stromquelle in dem Emitterkreis der dem Detektor-Multiplikator zugeordneten Verstärker umfassen und diese steuerbaren Stromquellen mit dem Ausgang der auf Spannung ansprechenden Einrichtung für den wahlweisen Betrieb verbunden sind.

13. Signalverarbeitungsschaltung für amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Signale, dadurch g e k ennze ic hn e t, daßsie umfaßt: einen Multiplikator-Detektor mit mehrfachen Eingängen, einen ersten diesem Detektor zugeordneten Transistorverstärker zur Zuführung eines AM-Signals an einem Eingang zur Demodulation, einem zweiten Demodulator zugeordneten Transistorverstärker zur Zuführung eines FM-Signals aS^lfrngang zur Demodulation, ein Paar von steuerbaren Stromquellen, die jeweils den Strom eines des Verstärkers steuern, eine Steuerleitung, eine von Hand bedienbare_/ Einrichtung (2o) zur Einstellung eines elektrischen Parameters auf einen vorgebbaren Wert auf der Steuerleitung und einen elektronischen Schalter (45), der mit der Steuerleitung verbunden ist und auf das Erreichen dieses Wertes durch den Steuerparameter so anspricht, daß er die Stromquelle aktiviert, welche einen Eingangsverstärker steuert und die Stromquelle außer Betrieb setzt, welche den anderen Eingangsverstärker steuert.

14. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche Brextbandverstärkereinrichtung zur Verstärkung des AM-Signals und des FM-Signals vor der Zuführung zu dem Multi-

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plikator-Detektor und den zugeordneten Verstärkern besitzt, wobei die Steuerleitung eine Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung ist, welche an den Ausgang des Detektors angeschlossen ist zur Zuführung einer Regelspannung für .die Verstärkung zu der zusätzlichen Signalverstärkereinrxchtung während des AM-BetriebSjwobei diese Regelspannung aus dem Ausgangssignal abgeleitet ist und der vorgebbare Wert den FM-Betrieb aktiviert und die volle Verstärkung in der Verstärkereinrichtung herstellt.

¹5. SxgnalverarbeitungBchaltung nach Anspruch 1.4, d adurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

einen Multiplikator-Mischer (12) mit mehrfachen Eingängen, einen ersten dem Mischer zugeordneten Transistor-Oszillator zur Zuführung von Schwingungen auf einen Eingang desselben zur Mischung der amplitudenmodulierten Signale, einen zweiten Transistor-Oszillator, der ebenfalls dem Mischer zugeordnet ist zur Zuführung von Schwingungen an einen Eingang zur Mischung von FM-Signalen, ein Paar steuerbare Stromquellen, die jeweils den Strom eines der Oszillatoren steuern und einen elektronischen Schalter, der mit der Steusrleiter verbunden ist und bei Vorliegen des vorgegebenen Wertes des Steuerparameters anspricht unter Aktivierung der Stromquelle , die den einen Oszillator steuert und Inaktivierung der Stromquelle, welche den anderen Oszillator steuert.

16. Signalverarbeitungschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikatoren je- · weils ein Paar zur Multiplikation schaltungsmäßig verbundener Transistordifferenzverstärker enthalten.

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