DE2343505C2

DE2343505C2 - Frequenzselektive Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2343505C2
Application number: DE2343505A
Authority: DE
Inventors: Minoru Hamamatsu Shizuoka Ogita
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1982-03-25
Also published as: DE2343505A1; JPS4944648A; US3939442A

Description

Die Erfindung betrifft eine frequenzselektive Schaltungsanordnung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Art.

Meistens enthalten solche Schaltungsanordnungen eine Keramikfilterschaltung mit einem symmetrischen T-Glied mit drei Keramikschwingern, einem symmetrischen π-Glied mit drei Keramikschwingern oder einer Kaskadenschaltung derselben oder einem einzigen Keramikschwinger mit asymmetrisch geteilten Elektroden. Bei einer in Fig. la dargestellten bekannten frequenzselektiven Schaltungsanordnung liegt ein relativ hoher Wirkwiderstand /?i in Reihe mit dem Eingang eines Keramikfilters CF und ein Wirkwiderstand R₂ liegt parallel zum Ausgang des Keramikfilters, wodurch ein Tiefpaßfilter mit einer Eingangsstreukapazität Q und einer Ausgangsstreukapazität Ci gebildet wird, oder es ist gemäß F i g. 1 b ein Bandfilter mit der Abstimmspule 7*(das zugleich als Impedanzwandler dient) zwischen Ίειη Wirkwiderstand R\ und dem Keramikfilter CF vorgesehen.

Bei der in F i g. 1 a dargestellten Schaltungsanordnung wird jedoch eine Verzerrung, die beim Durchgang von frequenzmodulierten Schwingungen durch das Keramikfilter aufgrund der Nichtlinearität seines Phasenmaßes auftritt, zu höheren Modulationsfrequenzen hin stärker, so wie es durch die Kurve a in F i g. 2 dargestellt ist, und differiert wegen der Ungleichmäßigkeit der Kenndaten von Keramikfiltern von einer Schaltungsanordnung zur anderen beträchtlich.

Mit der in Fig. Ib dargestellten Schaltungsanordnung ist es möglich, eine gute Linearität des

ίο Phasenmaßes des Keramikfilters durch eine kleine Verstellung der Abstimmspule T des Bandfilters zu erzielen, wobei aber der Gütefaktor Q der ADstimmspu-Ie T einen relativ hohen Wert haben muß, um einen Kompensationswert zu liefern, welcher eine Kenngrößenschwankung von einem Keramikfilter zum anderen überdeckt, was eine schlechte Linearität der Phasenkennlinie des Bandfüiers selbst an beiden Enden des Durchlaßbandes mit sich bringt und eine Kennlinie ergibt, wie sie durch die Kurve b in F i g. 2 dargestellt ist.

Weiter ist es schwierig, ein stabiles Temperaturverhalten zu sichern, weil die Spule einen hohen Gütefaktor Q hat.

Fig.3 zeigt das Schaltbild einer bekannten Schaltungsanordnung, bei der einstellbare Widerstände VRu VR₂ zum Eingang und Ausgang des Keramikfilters CFin Reihe geschaltet sind. Nach dem Einstellen der einstellbaren Widerstände auf einen Wert, bei dem eine minimale Verzerrung bei der Modulationsfrequenz von 1 kHz auftritt, wird die Modulationsfrequenz nacheinander von 40 Hz bis 50 kHz verändert, um den Verzerrungsfaktor zu messen, welcher den in Fig.4 dargestellten Verlauf hat. Fig.4 zeigt, daß der Verzerrungsfaktor innerhalb des Modulationsfrequenzbereiches von 100 bis 700 Hz fast eben verläuft und daß ein Wert unter 0,1% liegt, daß aber der Verzerrungsfaktor bei Modulationsfrequenzen über 1 kHz zunehmend ansteigt und einen Wert von 0,25 bis 0,42% bei einer Modulationsfrequenz von 1OkHz hat. Die Kurven A und B von Fig.4 zeigen die Verzerrungen, die sich

•to ergeben, wenn die Keramikfilter gewechselt werden, was verdeutlicht, daß es beträchtliche Schwankungen in den Kenngrößen gibt.

Die Bedeutung der Linearität der Phasenkennlinie, d.h. des Phasenmaßes bei frequenzselektiven Schaltungsanordnungen mit Keramikfilter für die FM-Zwischenfrequenzstufe von Rundfunkempfängern ist an sich bekannt (»Wissenschaftliche Berichte AEG-TeIefunken«, Band 43 [1970], Heft 2, S. 120 bis 139) und weiter gehören auch bereits frequenzselektive Schaltungsanordnungen für die FM-Zwischenfrequenzstufe von Rundfunkempfängern dem Stand der Technik an, bei welchen durch die endseitige Beschallung eines Keramikfilters das Phasenmaß des Empfänger-ZF-Teiles linearisiert ist (»Stemag-Nachrichten«, Heft 43 [April 1970], S. 1163 bis 1170 [Technisch-wissenschaftliche Werkszeitschrift der Steatit-Magnesia AG, Lauf a. d.

Pegnitz]), das Problem der Kenngrößenschwankungen ist bei ihnen aber nicht gelöst.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer frequenzselektiven Schaltungsanordnung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Art den linearen Bereich des Verzerrungsfaktors in Abhängigkeit von der Modulationsfrequenz zu erweitern und die Verzerrung der frequenzmodulierten Schwingung, die durch deren Durchgang durch das Keramikfilter hervorgerufen wird, zu verringern, d. h. die für die Übertragung von FM-Signalen erforderliche Linearität des Phasenmaßes im Zwischenfrequenzteil des Empfängers herbeizufüh-

Die Erfindung gibt für die Lösung dieser Aufgabe zwei Wege an, die durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 angeführten Merkmale offenbart sind.

Die bei den herkömmlichen frequenzselektiven Schaltungsanordnungen mit Keramikfiltern auftretenden, oben dargestellten Probleme, die durch Impedanzwertänderungen an den Eingangsklemmen hervorgerufen werden, sind bei den beiden frequenzselektiven Schaltungsanordnungen nach der Erfindung aufgrund der Herbeiführung des linearen Phasenmaßes durch die bewußte Fehlanpassung des Keramikfilters im erforderlichen Umfang gelöst.

Die frequenzselektive Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die für die FM-Zwischenfrequenzstufe von Rundfunkempfängern vorgesehen ist, deren Zwischenfrequenz 10,7 MHz beträgt, hat eine Durchlaßbandbreite von 250 kHz, was bei der genannten Zwischenfrequenz einer prozentualen Bandbreite von 2,33% entspricht. Diese Bandbreite entspricht in etwa den Bandbreiten von mit Wirkwiderständen beschalteten bekannten Trägerfrequenzfernsprechfiltern (»Electronics and Communications in Japan«, Vol. 53-A, Nr. 10 [Oktober 1970], S. 19 bis 24), so daß bei diesen — von der Bandbreite her gesehen — kein Anlaß bestünde, das Keramikfilter eingangs- und ausgangsseitig mit Spulen zu beschälten, weil dadurch eine Erhöhung der Bandbreite in nicht erforderliche Bereiche zu erwarten wäre. Diese bekannten Trägerfrequenzfernsprechfilter können zwar am Eingang und am Ausgang mit einer Parallelschaltung aus einer Spule und einem Widerstand versehen sein, in diesem Fall beträgt dann aber die prozentuale Bandbreite zwischen 15,4 und 20,5%.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Lösungsweg und ein Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Lösungsweg nach der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen d^:e

Fig. 1 bis 4 Schaltbilder und Betriebskennlinien von herkömmlichen frequenzselektiven Schaltungsanordnungen mit einem Keramikfilter, die

F i g. 5 und 7 Schaltbilder von einer Ausführungsform gemäß dem ersten Lösungsweg und von einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Lösungsweg nach der Erfindung und die

F i g. 6 und 8 Betriebskennlinien der Schaltungsanordnungen von F i g. 5 bzw. 8.

Ein Schaltbild einer gemäß dem ersten Lösungsweg konzipierten frequenzselektiven Schaltungsanordnung mit einem Keramikfilter CF ist in Fig.5a dargestellt. Dem Keramikfilter CF ist ein Netzwerk in Form eines Halbgliedes mit dem Filter zugewandten Querzweig vorgeschaltet, dessen Längszweig aus der Parallelschaltung eines Wirkwiderstandes R\ und eines Kondensators C besteht, wahrend dessen Querzweig durch eine Spule L\ gebildet ist, und an den Ausgang des Keramikfilters CF ist ein Netzwerk in Form eines Querzweiges angeschlossen, der aus der Parallelschaltung einer Spule Li und eines Wirkwiderstandes /?2 besteht. Fig.5b zeigt eine Ersatzschaltung der Schaltungsanordnung von F i g. 5a, in der η den Innenwiderstand der Spule Li und η den Innenwiderstand der Spule Li darstellt Das aus dem Wirkwiderstand R\, dem Kondensator Cund der Spule L\ bestehende Netzwerk ist, von der Eingangsseite des Keramikfilters CF aus in dieses Netzwerk hineingesehen, ein Parallelresonanzkreis. Die Resonanzfrequenz weicht leicht von der Mittenfrequenz (10,7 MHz) des Keramikfilters CF ab, wodurch das Netzwerk entweder kapazitives oder induktives Reaktanzverhalten gegenüber dem Keramikfilter CFzeigL

Versuche mit der vorgenannten Schaltungsanordnung haben ergeben, daß die Spulen L\ und Li feste Werte haben können. Die Einstellung des Kondensators C und des Wirkwiderstandes R\ verringert den Verzerrungsfaktor bei 30 Hz bis 10 kHz unter 0,1 %. wie es in Fig.6 dargestellt ist, wobei die Kurve des Verzerrungsfaktors innerhalb des Modulationsfrequenzbereiches von 40 Hz bis 7 kHz einen meist ebenen Verlauf zeigt. Die Kurven A und B gelten für verschiedene Keramikfilter und zeigen, daß bei den verschiedenen Kerarrikfiltern nur im Bereich hoher Frequenzen eine kleine Differenz auftritt. Die Trägerfrequenz in den Zwischenfrequenzstufen beträgt gewöhnlich 10,7 MHz.

Fig. 7 zeigt eine gemäß dem zweiten Lösungsweg verwirklichte Ausführungsform der frequenzselektiven Schaltungsanordnung, in welcher dem Keramikfilter CF

J5 beidendig Längszweige in Form von Wirkwiderständen /?i bzw. /?2 sowie Querzweige in Form von Spulen L\ bzw. L₁, die dem Eingangs- und Ausgangsklemmenpaar des Keramikfilters parallelliegen, angefügt sind. Beide Wirkwiderstände R\ und Ri sind einstellbar. Das Keramikfilter CFist das gleiche wie in F i g. 5.

Bei der frequenzselektiven Schaltungsanordnung von F i g. 7 liegt der Verzerrungsfaktor bei Modulationsfrequenzen von 40 Hz bis 4 kHz unter 0,1%. Bei dieser Schaltungsanordnung ergibt sich eine etwas schlechtere Kennlinie im Vergleich zur Kennlinie gemäß F i g. 6 der Schaltungsanordnung nach F i g. 5, die aber immer noch denen von herkömmlichen Schaltungsanordnungen dieser Art überlegen ist.

Es wird also der Verzerrungsfaktor der frequenzmodulierten Schwingung, der sich aufgrund des Durchgangs derselben durch das Keramikfilter ergibt, verringert und es können Keramikfilter, die unterschiedliche Verzerrungsfaktoren haben, so eingestellt werden, daß sie ungefähr die gleiche Kennlinie haben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzselektive Schaltungsanordnung mit vorgeschriebenem Verlauf des Phasenmaßes, die für die FM-Zwischenfrequenzstufe von Rundfunkempfängern vorgesehen ist und bei welcher ein Keramikfilter beidendig mit Netzwerken beschaltet ist, die Reaktanzschaltelemente enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Eingang des Keramikfilters (CF) vorgeschaltete Netzwerk durch ein Halbglied mit dem Filter zugewandten Querzweig verwirklicht ist, dessen Längszweig aus der Parallelschaltung eines Wirkwiderstandes (R\) und eines Kondensators (C) besteht, während dessen Querzweig durch eine Spule (L\) gebildet ist, und daß das an den Ausgang des Keramikfilters (CF) angefügte Netzwerk als Querzweig verwirklicht ist, der aus der Parallelschaltung einer Spule (L₂) und eines Wirkwiderstandes (R₂) besteht (F i g. 5a).

2. Frequenzselektive Schaltungsanordnung mit vorgeschriebenem Verlauf des Phasenmaßes, die für die FM-Zwischenfrequenzstufe von Rundfunkempfängern vorgesehen ist und bei welcher ein Keramikfilter beidendig mit Netzwerken beschaltet ist, die Reaktanzschaltelemente enthalten, g e kennzeichnet durch

a) die Verwendung von dem Keramikfilter (CF) beidendig angefügten Längszweigen in Form von Wirkwiderständen (Ru R₂),

b) die Verwendung von dem Keramikfilter (CF) beidendig angefügten Querzweigen, die durch Spulen (Lu L₂) verwirklicht sind, die dem Eingangs- und Ausgangsklemmenpaar des Keramikfilters parallelliegen (F i g. 7).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator ^einstellbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkwiderstände (Ru R2) einstellbar sind.