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Verfahren zur Abstimmung von Empfängern und Schaltung zur Durchführung
des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handabstimmtmg von Empfängern
der Nachrichtentechnik, bei denen ein Abstimmkreis durch eine Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette
angesteuert wird.
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Bei Empfängern der Nachrichtentechnik ist es bekannt, in Abstimmkreisen
phasenverriegelte Piegelschleifen (phase-locked loops) zu verwenden. Bei derartigen
Empfängern wird eine kontinuierliche Durchstimmung durch Auf-und Abzählen einer
Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette erreicht, über die ein einstellbarer Teiler der Regelschleife
angesteuert wird. Dies erfolgt bei bekannten Verfahren durch zwei Taster, die einen
Multivibrator einschalten, der die Zählerkette aufwärts, bzw. abwärts zählen läßt.
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Da zum Einstellen eines jeden Kanals die Zählgeschwindigkeit so klein
sein muß, daß die minderwertigste Stelle der Zählerkette noch ablesbar bleibt und
der Abstimmvorgang beliebig unterbrochen werden kann, kommt man bei bekannten Verfahren,
die den Nachteil aufweisen, den Abstimmvorgang mit konstanter Abstimm-Geschwindigkeit
durchzuführen, zu unvertretbar großen Zeiten für das einmalige Durchstimmen des
gesamten Bereiches.
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Beim FM-Bereich dauert das Durchstimmen z.B. ca. 5 Minuten.
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Andererseits wird bei einem derartigen Durchstimmen eine große Anzahl
völlig uninteressanter Sender mit erfaßt, was ebenfalls als Nachteil anzusehen ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile dadurch
vermieden, daß ein Abstimmbereich nicht mehr gleichmäßig durchgestimmt wird, sondern
daß uninteressante Teilbereiche schnell übergangen werden können, während man sich
einem empfangswürdigen Sender nahezu schrittweise nähert.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die Abstimmgeschwindigkeit, die von
der in einem astabilen Multivibrator erzeugten Taktfrequenz abhängt, proportional
zum Quadrat der Aus lenkung eines Steuerhebels aus seiner Ruhelage ist. Somit wird
man uninteressante Fequenzbereiche durch eine große Aus lenkung schnell überbrücken
und beim Annähern an einen empfangswürdigen Sender die Auslenkung stark vermindern.
Beim Erreichen des Senders wird der Steuerhebel in die Ruhelage gebracht, wodurch
der astabile Multivibrator gesperrt und der Abstimmvorgang somit unterbrochen wird.
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Es ist möglich, ein noch schnelleres Abstimmen zu erreichen, indem
die Aus lenkung des Steuerhebels sehr schnell vorgenommen wird, weil dadurch die
zu einer bestininten Aus lenkung gehörende Abstimmgeschwindigkeit schneller erreicht
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur
Handabstimmung von Empfängern der Nachrichtentechnik zu entwickeln, das die Nachteile
bekannter Verfahren vermeidet, mit dem es insbesondere möglich ist, empfangsw<irdige
Sender schnell aufzusuchen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1
angeführten Merkmale gelöst.
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Die Erfindung bietet den großen Vorteil, daß mit ihr eine stufenlose
Steuerung der Abstimmgeschwindigkeit möglich ist.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß für eine'Änderung der
Abstimarichtung dasselbe Bedienelement dient, mit dem die stufenlose Steuerung der
Abstinmgeschwindigkeit durchgeführt wird.
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Weitere Vorteile ergeben sich durch die Verwendung eines in CMOS-Technik
aufgebauten Mulivibrators, nämlich zum einen eine geringe Eigenstromaufnahme, zum
anderen wegen der großen Widerstandsvariation ein großer variabler Frequenzbereich.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 eine Schaltung eines astabilen Multivibrators, Fig. 3 einen Widerstandsverlauf
eines Potentiometers zwischen Punkten A und B (Fig. 2) in Abhängigkeit vom Drehwinkel
des Potentiometers, Fig. 4 eine Schaltung einer Freigabe- und Richtungserkennungsstufe,
Fig. 5 eine Anordnung zur Freigabe- und Richtungserkennung.
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Bevor auf die Wirkungsweise des Verfahrens eingegangen wird, sollen
anhand der Fig. 1, 2 und 4 die wesentlichen Bauteile einer Anordnung beschrieben
werden, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann.
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In einer Eingangsstufe eines Empfängers, in der eine phasenverriegelte
Regelschleife (phase locked loop, im folgenden PLL genannt) eingesetzt ist, dient
ein variabler Frequenz teiler 1 zum Durchstimmen eines Frequenzbereichs.
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Einem Eingang eines Phasenkomparators 2 der PLL wird eine Referenzfrequenz
zugeführt. Der Phasenkomparator 2 ist in bekannter Weise mit einem Tiefpaß 3 verbunden,
von dem eine Regelspannung an einen spannungsgesteuerten Oszillator 4 der PLL gelangt.
Zwischen den spannungsgesteuerten Oszillator 4 und den Phasenkomparator 2 ist der
variable Frequenzteiler 1 geschaltet. Ein zwischen dem variablen Frequenzteiler
1 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 4 abnehmbares Signal wird einem Mischer
eines Empfängers zugeführt.
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Der variable Frequenzteiler 1 wird von einer Vorwärts-Rückwärts-Zähler-Kette
5 angesteuert, deren Zählzustand auf einer Anzeigetafel 6 angezeigt wird. Die bis
hierher beschriebene Anordnung ist als dem technischen Stand entnehmbar anzusehen.
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Zum stcucrr. der Vorwärts-Pück r t-Zählcrkcttc 5 dient eine Einrichtigung,
die im wesentlichen aus einem astabilen Multivibrator 7 und einer Freigabe- und
Richtungserkennungsstufe 8 besteht. Der astabile Multivibarator 7 ist über einen
Ausgang mit einem ersten Eingang der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 verbunden,
während über einen Ausgang letzterer eine Information über ein Erreichen eines Skalenendes
einem ersten Eingang des astabilen Multivibrators 7 zugeführt wird.
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Von einem Freigabeausgang der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe
8 führt eine Verbindung zu einem zweiten Eingang des astabilen Multivibrators 7,
über die eine Startanweisung an den astabilen Multivibrator 7 gegeben werden kann.
Ein zweiter Ausgang der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe 8 ist mit einem zweiten
Eingang der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 verbunden. Über diese Verbindung wird
eine Anweisung über die Zählrichtung an die Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 gegeben.
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Der astabile Multivibrator 7 und die Freigabe- und Richtungserkennungsstufe
8 werden mit Hilfe eines Tandempotentiometers gesteuert, dessen erste Potentiometerbahn
9 in die Schaltung des astabilen Multivibrators 7 integriert ist, während die zweite
Potentiometerbahn 10 in die Schaltung der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe
8 integiert ist.
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Zum Verändern von wirksamen Widerständen werden die beiden Potentiometerbahnen
9, 10 synchron von einem Steuerhebel 11 betätigt. Der Steuerhebel 11 weist eine
Feder 12 auf, die ihn nach einer Betätigung selbsttätig in die Ruhelage zurückzieht.
In der Ruhelage befinden sich Schleifer an den Potentiometerbahnen 9, 10 in Mittentellung.
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In Fig. 2 ist die Schaltung des astabilen Multivibrators 7 dargestellt.
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Sie enthält u.a. ein Nand-Glied 13 mit drei Eingängen und einen Inverter
14.
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Der erste Eingang 15 des Nand-Gliedes 13 ist mit dem Freigabeausgang
der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe 8 und der zweite Eingang 16 mit dem Ausgang
des Inverters 14 verbunden. Der dritte Eingang 17 führt zu dem Ausgang der Vowärts-Rückwärts-Zählerkette
5, über den eine Information über das Erreichen eines Skalenendes abgegeben wird.
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Der Ausgang des Nand-Gliedes 13 führt zum einen an den ersten Eingang
(Takteingang) der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 und ist zum anderen über einen
Kondensator 18 und einen Widerstand 19 mit dem Eingang des Inverters 14 verbunden.
Die erste Potentiometerbahn 9 des Tandempotentiometers ist derart in den astabilen
Multivibrator 7 integriert, daß ihre Enden zusammengeschaltet und mit dem Ausgang
des Inverters 14 verbunden sind, während der Schleifer an der Verbindungslinie zwischen
Kondensator 18 und Widerstand 19 angeschlossen ist. Schließlich ist zwischen den
Eingang des Inverters 14 und den ersten Eingang 15 des Nand-Gliedes 13 eine Diode
20 geschaltet, die für ein schlagartiges Abstoppen der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette
5 bei einem gewünschten Sender sorgt.
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Es sei angemerkt, daß der astabile Multivibrator 7 in CMOS-Technik
ausgeführt ist. Aufgrund der großen Widerstandsvariation ergibt sich ein großer
variabler Frequenzbereich.
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In Fig. 4 ist der Schaltungsaufbau der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe
8 dargestellt. Es ist darin eine Parallelschaltung von zwei Widerstandszweigen enthalten,
bei der zwischen einer Spannungsquelle 21 nd Masse in dem ersten ZT.Teig ein erster
Teil der zweiten Potentinmeterbahn 10 mit einem ersten Widerstand 22 und im zweiten
Widerstandzweig der restliche Teil der zweiten Potentiometerbahn 10 mit einem zweiten
Widerstand 23 in Reihe liegt.
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Zwischen dem ersten Teil der zweiten Potentiometerbahn 10 und dem
ersten Widerstand 22 ist die Basis eines ersten Schalttransistors 24 angeschlossen,
dessen Emitterkollektorstrecke von einer Abzweigung zwischen dem restlichen Teil
der zweiten Potentiometerbahn 10 und dem zweiten Widerstand 23 nach Masse geschaltet
ist, wobei sich im Kollektorkreis ein weiterer Widerstand 25 befindet.
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Der Kollektor des ersten Schalttransistors 24 ist mit der Basis eines
Transistors 26 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor zum
einen über einen Widerstand 27 mit der Basis des ersten Schalttransistors 24 und
zum anderen über einen Widerstand 28 mit der Spannungsquelle 21 verbunden ist.
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Symmetrisch zu den beiden Widerstandszweigen sind ein zweiter Schalttransistor
29, ein weiterer Transistor 30 und Widerstände 31, 32 und 33 geschaltet. Die Kollektoren
der Transistoren 26 und 30 liegen an Eingängen eines Nand-Gliedes 34, dessen Ausgang
den Freigabeausgang der Freigabe-und Richtungserkennungsstufe 8 bildet. Der Kollektor
des Transistors 26 ist außerdem mit dem zweiten Ausgang der Freigabe- und Richtungserkennungsschaltung
8 verbunden.
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Nachdem die gesamte Anordnung beschrieben wurde, soll nun auf die
Wirkungsweise des Verfahrens eingegangen werden. Es wird von einem Zustand ausgegangen,
in dem der Steuerhebel 11 sich in seiner Ruhelage befindet.
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In diesem Zustand befinden sich die Schleifer an der ersten und zweiten
Potentiometerbahn 9, 10 des Tandempotentiometers genau in Mittenstellung.
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In d-cÔcr ri'ittanstallung sind die beIden SehalttrasIstoren 24, 29
gesperrt, da Basis und Emitter auf gleichem Potential liegen. Daher weisen die Kollektoren
der Transistoren 26 und 30 beide den Zustand H auf, der somit auch an den Eingängen
des Nand-Gliedes 34 liegt. Folglich liegt am Ausgang des Nand-Gliedes 34 der Zustand
L, so daß der astabile Multivibrator 7 gesperrt ist.
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Es werde davon ausgegangen, daß die Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette
5 vorwärts zählt, wenn der Kollektor des Transistors 26 den Zustand H besitzt. Wird
bei diesen Gegebenheiten der Steuerhebel 11 des Tandempotentiometers in die Richtung
bewegt, die ein Durchschalten des Schalttransistors 29 bewirkt, erscheint am Kollektor
des Transistors 30 der Zustand L, am Ausgang des Nand-Gliedes 34 somit der Zustand
H, und der astabile Multivibrator 7 wird freigegeben.
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Da am Kollektor des Transistors 26 nach wie vor der Zustand H herrscht,
beginnt die Vorwärts-Rüekwärts-Zählerkette 5 vorwärts zu zählen.
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Die Taktfrequenz und somit die Zählgeschwindigkeit der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette
5 wird von der Größe der Auslenkung des Steuerhebels 11 bestimmt. Dies soll anhand
der Fig. 2 und 3 erläutert werden.
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Wie man der Fig. 2 entnimmt, sind die Enden der ersten Potentiometerbahn
9, die den Widerstandswert R besitzen möge, im Punkt B zusammen-0 geschlossen und
mit dem Ausgang des Inverters 14 verbunden. In der Mittenstellung des Schleifers
der ersten Potentiometerbahn 9 ist der astabile Multivibrator 7, wie bereits erwähnt,
von der Freigabe- und Ricnrungsersennungsstufe 8 her gesperrt. In dieser SCt?iluug
liege zwischen den Punkten A und B ein wirksamer Widerstand von R x = R /4 max o
(Fig. 3).
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Bei einer gleichmäßigen Verschiebung des Schleifers aus der Mittenstellung
heraus, nimmt der Widerstand zunächst langsam, dann immer stärker ab. Es liegt ein
parabelförmiger Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Verschiebung des Schleifers
vor, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist. Dieser parabelförmige Verlauf wird durch das
Zusammenschließen der Enden der ersten Potentiometerbahn 9 erreicht.
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Da die Taktfrequenz nahezu umgekehrt proportional zum Widerstand ist,
erreicht man durch eine große Auslenkung des Steuerhebels 11 eine hohe Taktfrequenz
und somit eine große Suchgeschwindigkeit. Mit dieser großen Suchgeschwindigkeit
wird man uninteressante Frequenzbereiche schnell überfahren. Nähert man sich einem
vermuteten Sender, wird man die Auslenkung des Steuerhebels 11 vermindern, so daß
die Suchgeschwindigkeit abnimmt. Im letzten Teil des Suchvorgangs macht sich der
parabelförmige Widerstandsverlauf vorteilhaft bemerkbar, da in der Nähe des Maximums
der Parabel trotz relativ großer Auslenkungen des Steuerhebels 11 sehr kleine Änderungen
der Zählgeschwindigkeit vorherrschen, so daß man sich nahezu schrittweise einem
gesuchten Sender nähern kann.
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Ist ein Sender gefunden, bringt man den Steuerhebel 11 in seine Ruhelage
so daß der astabile Multivibrator 7 von der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe
8 gesperrt wird. Wird bei einem Suchvorgang das Ende eines Skalenbereichs erreicht,
so wird von der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 eine Information an das Nand-Glied
13 abgegeben, die den astabilen Multivibrator 7 ebenfalls sperrt.
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Es ist noch der Fall zu behandeln, bei dem der Steuerhebel in die
entgegengesetzte Kicatung ausgelenkt wird. ln diesem bail sind der Senalttransistor
24 und der Transistor 26 durchgeschaltet und am Kollektor des Transistors 26 steht
der Zustand L, der ein Rückwärts zählen der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 bewirkt.
Der astabile Multivibrator 7 wird wiederum über das Nand-Glied 34 gestartet, und
in ihm herrschen die gleichen Verhältnisse wie im zuerst betrachteten Fall, da aufgrund
des parabelförmigen Widerstandsverlaufs die Widerstandsverhältnisse beiderseits
der Mittenstellung des Schleifers symmetrisch sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im folgenden anhand
der Fig. 5 beschrieben werden. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß an die Stelle der Freigabe- und Richtungserkennungsstufe 8 eine andere
Anordnung 35 tritt.
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Daraus resultierend wird anstelle des Tandempotentiometers nur noch
ein einfaches Potentiometer mit der ersten Potentiometerbahn 9 benötigt.
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Der Steuerhebel 11 wird auf eine Achse 36 dieses Potentiometers montiert,
wie auch eine Nockenscheibe 37, von der eine Hälfte einen kleineren Radius aufweist
als die zweite Hälfte.
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Beiderseits des Steuerhebels 11 befinden sich zwei mechanische Schalter
38, 39, von denen jeweils einer durch ein Bewegen des Steuerhebels 11 und somit
durch eine Drehung der Nockenscheibe 37 geschlossen wird.
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In der Ruhelage des Steuerhebels 11 sind beide Schalter 38, 39 geöffnet.
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Ein von der Nockenscheibe 37 betätigbarer Arm des ersten Schalters
38 ist zum einen mit dem entsprechenden ersten Arm des zweiten Schalters 39 zum
anderen mit einer 5Zersorgungsspannungsnuelle 40 verbunden Zweite Arme der beiden
Schalter 38, 39 sind einerseits über Kondensatoren 41, 42 mit Masse, andererseits
über Widerstände 43, 44 miteinander verbunden, wobei die Verbindung der beiden Widerstände
43, 44 an Masse gelegt ist.
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Weiterhin sind die zweiten Arme der Schalter 38, 39 mit Eingängen
eines Oder-Gliedes 45 verbunden, an dessen Ausgang ein Befehl für eine Freigabe
des
astabilen Multivibrators 7 abgegeben werden kann.
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Der zweite Arm des Schalters 38 ist außerdem mit einem Ausgang 46
verbunden, über den die Zählrichtung der Vorwärts-Rückwärts-Zählerkette 5 festgelegt
wird. Die Wirkungsweise des Verfahrens läßt sich aus der beschriebenen Anordnung
leicht herleiten.