DE2713107A1 - Automatische rauschbegrenzerschaltung - Google Patents

Description

Dlpl.-Phys. O.E. Weber d-· Manchen π HofbrunnetraBe 47 Telefon: (089) 791 SOSO

' J · Tetogramm: monopotweber

münchen

M 511

MOTOROLA. INC.
1305 East Algonquin Road Schaumburg, 111. 60196
USA

Automatische Rauschbegrenzerschaltung

Die Erfindung betrifft einen automatischen Rauschbegrenzer zur Verwendung in einem HF-Empfänger oder Funkempfänger.

Bekannte Rauschbegrenzerschaltungen sind entweder sehr kompliziert und entsprechend teuer in der Herstellung, da sie meistens auch eine große Anzahl von teueren Bauelementen benötigen, oder sie haben sich bei entsprechend preiswerter Ausführung hinsichtlich ihrer Leistung als unzureichend erwiesen. Im Idealfall sollte eine automatische Rauschbegrenzerschaltung zur Verwendung in einem amplitudenmodulierten Empfänger alle Signale begrenzen, welche eine bestimmte Modulation überschreiten, im allgemeinen 100 % Modulation, weil dadurch der bekannte Pegel der NF-Übertragung vom Sender dargestellt wird. Bisher sind preiswerte und leicht herstellbare Rauschbegrenzerschaltungen für amplitudenmodulierte Empfänger nicht in der Weise gebaut worden, daß sie in Reaktion auf den gewünschten Modulationsgrad oder den gewünschten Modulationsindex eine ordnungsgemäße Begrenzung durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Rauschbegrenzerschaltung zu schaffen, welche besonders preiswert

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herstellbar ist und zugleich mit außerordentlicher Genauigkeit arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Eine vorzugsweise vorgesehene Vorspannungsschaltung spannt die Schaltereinrichtung auf Null vor, wenn kein empfangenes HF-Signal vorhanden ist. Die Vorspannungsschaltung weist eine Temperaturkompensationsschaltung auf, um die Vorspannung auch bei Temperaturschwankungen konstant halten zu können.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Rauschbegrenzerschaltung, welche in Verbindung mit einem herkömmlichen amplitudenmodulierten Funkempfänger verwendet wird.

In der Zeichnung ist in einem Schaltschema ein herkömmlicher Empfänger dargestellt, bei welchem eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Rauschbegrenzerschaltung verwendet wird. Der Empfänger weist eine Antenne 12 auf, die einen HF-Verstärker 14- speist. Der HF-Verstärker weist normalerweise eine Abstimmeinrichtung auf, um eine ausreichende Selektivität bei derjenigen Hochfrequenz zu gewährleisten, auf welche der Empfänger abgestimmt ist. Der HF-Verstärker speist einen Eingang eines Mischers 16, dessen weiterer Eingang mit einem Überlagerungsoszillator 18 verbunden ist. Der Mischer 16 arbeitet in herkömmlicher Weise, um die empfangenen HF-Signale von dem HF-Veretärker 14 in eine Zwischenfrequenz umzuformen. Die in dieser Weise umgeformten HF-Signale von dem Mischer 16 werden gefiltert und verstärkt, wie es grundsätzlich bekannt ist, und «rar in dea ΖΓ-Veretärker und der Filterstufe 20.

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Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 20 ist ein amplitudenmoduliertes Signal, welches als Wellenform 22 dargestellt ist. Es ist eine zu 100 % modulierte Wellenform dargestellt, bei welcher das HF-Signal eine Hüllkurve bildet, welche durch ein NF-Modulationssignal festgelegt ist. Zur Veranschaulichung ist die Wellenform in der Weise dargestellt,daß sie einen Rauschimpuls 24 aufweist. Dieser Rauschimpuls 24 wurde nicht durch den Sender übertragen, sondern dieser Rauschimpuls 24 wurde vielmehr über das Übertragungsmedium eingeführt.

Das amplitudenmodulierte HF-Signal 22 wird einem Spitzendetektor 28 zugeführt, welcher einen bipolaren Transistor 30 aufweist, dessen Kollektorlastwiderstand 32 mit einem mit B+ bezeichneten Vorspannungspotential verbunden ist, während ein Emitterwiderstand 34 mit dem Erdpotential verbunden ist.

Die amplitudenmodulxerte Wellenform 22 bewirkt, daß der Transistor 30 des Spitzendetektors in einen nicht-linearen Betriebsbereich getrieben wird. In dieser Betriebsart wird der Transistor praktisch zu einem Halbweg-Gleichrichter, weil die positiv verlaufenden Auslenkungen des Eingangssignals 22, welche den Transistor in den durchlässigen Zustand versetzen, einen Filterkondensator 38 auf die Spitzen-HF-Spannung aufladen, minus dem Basis-Emitter-Abfall der Transistorstufe 30. Der Wert des Emitterwiderstandes 34 und derjenige irgendwelcher nachgeschalteter Widerstände, welche mit dem Emitter des Transistors 30 verbunden sind, sind derart gewählt, daß der Filterkondensator 38 mit einer Zeitkonstanten von 0,2 Millisekunden entladen wird. Somit bewirkt der Gesamtwiderstand, welcher auf den Kondensator 38 linflußhat, daß die Spannung am Ausgang des Spitzendetektors HF-Signale ausfiltert und Frequenzen von 5 kHz und darunter reproduziert. Dies ist durch die Wellenform 40 dargestellt, wobei die HF-Signale von der modulierten Wellenform 22 ausgefiltert sind, so daß das wiedergewonnene NF-Signal, ein Teil des Rauschimpulses 24 und ein

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Gleichstromsignal 42 mit einem Pegel, welcher für die Größe des HP-Signals 22 repräsentativ ist, übrig bleiben.

Die Ausgangswellenform 40 von dem Spitzendetektor 28 wird durch ein Tiefpaßfilter 50 weiterverarbeitet, welches ein Paar von Eeihenwiderständen 52 und 54- aufweist, zwischen denen ein Shunt-Kondensator 56 angeschlossen ist. Die Widerstandswerte der Widerstände 52 und 54 werden derart gewählt, daß die ordnungsgemäße Entladung des Kondensators 38 in Verbindung mit dem Widerstand 34 gemäß den obigen Angaben erfolgen kann und daß in Verbindung mit dem Kondensator 56 an dem Anschluß 58 zwischen den Widerständen 52 und 54 sowie am Kondensator 56 ein Gleichstromsignal auftritt, welches einen Pegel hat, der sowohl für den Gleichspannungspegel 42 als auch für den Signalpegel 40 des wiedergewonnenen Wechselspannungssignals von dem Spitzendetektor 28 repräsentativ ist.

Das Ausgangssignal des Spitzendetektors 28 wird ebenfalls durch ein Hochpaßfilter 60 geführt, welches einen Widerstand 62 und einen in Reihe geschalteten Kondensator 64 aufweist. Das Hochpaßfilter läßt zu seiner Ausgangsklemme 66 das wiedergewonnene NF-Signal 43 vom Spitzendetektor 28 durch, während der Kondensator 64 die Gleichspannungskomponente 42 des Ausgangssignals vom Detektor 28 blockiert.

Zwischen der Ausgangsklemme 59 des Tiefpaßfilters 50 und der Ausgangsklemme 66 des Hochpaßfiltere 60 ist eine Halbleiter-Gleichrichterdiode 70 angeordnet, deren.Anode mit der Klemme 59 verbunden ist und deren Kathode mit der Klemme 66 verbunden ist. Die Diode 70 wirkt als Schalter, wodurch dann, wenn die Ausgangsspannung an der Klemme 59 die Spannung an der Klemme 66 um einen vorgegebenen Schwellenpegel überschreitet, die Diode 70 in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird und eine geringe Impedanz aufweist. Wenn die Vorspannung an der Diode 70 geringer ist als die Schwelle, wird die Diode in entgegengesetzter

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Richtung vorgespannt und weist eine sehr hohe Impedanz auf.

Mit der Kathode der Diode 70 ist weiterhin eine Vorspannungsschaltung 74 verbunden. Diese Vorspannungsschaltung 74- weist in Reihe geschaltete Widerstände 76 und 78 auf, die an einen gemeinsamen Punkt 80 angeschlossen sind, wobei das freie Ende des Widerstandes 78 mit dem Erdpotential verbunden ist. Ein dritter Widerstand 82 stellt eine Verbindung von der mit B+ bezeichneten Quelle für eine Gleichvorspannung zu der gemeinsamen Klemme 80 her. Die Werte der Widerstände 76, 78 und 82 in der Vorspannungsschaltung 74· sind derart gewählt, daß bei Abwesenheit eines HF-Signals von dem Empfänger zu der Spitzendetektorstufe 28 die Gleichvorspannung an der Diode 70 gleich Null wird. Somit hält die Vorspannungsschaltung 74 die Diode 70 auf einer hohen Impedanz, wenn kein HF-Signal vorhanden ist.

Ein Temperaturkompensationsnetzwerk 90 weist eine Diode 92, welche mit der Diode 70 identisch ist, und einen Widerstand 94 auf. Die Kompensationsschaltung 90 ist parallel zu dem Kondensator 6A des Hochpaßfliters 60 angeordnet.

Wenn im Betrieb das HF-Eingangεsignal zu dem Spitzendetektor 28 ansteigt, nehmen auch die durchschnittliche Gleichspannung und der Spitzenwert des wiedergewonnenen NF-Signals aus dem Spitzendetektor zueinander proportional zu. Der durchschnittliche Gleichspannungspegel vom Spitzendetektor 28 bewirkt, daß ein Strom durch die Widerstände 52 und 54, durch die Diode 70 und durch den Widerstand 76 ebenso wie durch die Widerstände 62 und 94 sowie durch die Diode 92 fließt, so daß auf diese Weise die Diode 70 auf eine geringe Impedanz gebracht wird. Das wiedergewonnene NF-Signal vom Detektor 28 wird in vorgegebener Weise durch die Widerstände 62 und 76 abgeschwächt bzw. gedämpft und wird über dae Hochpaßfilter 60 der Kathode der Diode 70 zugeführt. Di· Abechwächung bzw. Dämpfung, welche durch die Widerstände 62 und 76 bewirkt wird, ist derart

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beschaffen, daß bei einer Modulation von 100 % des HF-Trägersignals die Spitζen-NF-Spannung, welche an der Ausgangsklemme 66 des Hochpaßfilters 60 auftritt, der Gleichspannung an dem gemeinsamen Verbindungspunkt 58 in dem Tiefpaßfilter 50 gleich ist. Für Signale, welche mehr als 100 % Modulation aufweisen, wird die Diode 70 entgegengesetzt vorgespannt und in den Zustand versetzt, in welchem sie eine hohe Impedanz aufweist. Für Signale mit einer Modulation von 100 % oder darunter ist die Diode 70 durchlässig, und das wiedergewonnene NF-Signal, welches am Ausgang 66 des Hochpaßfilters auftritt, wird über die Diode 70 dem Ausgang des Tiefpaßfilters 59 zugeführt und anschließend dem Ausgang der automatischen Rauschbegrenzerschaltung, um durch den NF-Verstärker 91 verstärkt zu werden und anschließend im Lautsprecher 92 in ein hörbares Signal umgesetzt zu werden.

Für Signale, welche 100 % Modulation überschreiten, wie es bei dem Rauschimpuls 24- der Fall ist, wird die Diode 70 entgegengesetzt vorgespannt, so daß dadurch der Ausgangspegel für das maximal zulässige NF-Signal bei 100 % Modulation begrenzt wird. Dies wird durch die Wellenform 100 veranschaulicht, bei welcher das NF-Signal 102 dem NF-Verstärker 91 und dem Lautsprecher zugeführt wird, wobei ersichtlich ist, daß der Rauschimpuls 24 in seiner Größe auf den Spitzenwert des NF-Pegels begrenzt ist. Somit wird durch die Begrenzerschaltung automatisch Jeglicher Rauschimpuls auf das bei 100 % Modulation maximal zulässige NF-Signal begrenzt.

Die Temperaturkompensationsschaltung 90 steuert die Ruhevorspannung auf der Diode 70, wodurch die ordnungsgemäße Null-Vorspannung für die Diode 70 unter Ruhestrombedingungen über einen großen Temperaturbereich geliefert wird. Beispielsweise nimmt mit ansteigender Temperatur die Schwellenspannung der Diode 70 ab, wodurch bei Abwesenheit eines HF-Signals die Diode derart vorgespannt werden konnte, daß eie eine geringe

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Impedanz aufweist. Um dies zu kompensieren, nimmt auch die Diode 92, welche eine identische Charakteristik aufweist wie die Diode 70, in bezug auf ihre Schwellenspannung in dem richtigen Verhältnis ab, um die Vorspannung an der Kathode der Diode 70 auf Null zu halten. Somit beeinflußt eine Veränderung in der Schwellenspannung der Diode 70 aufgrund einer veränderten Umgebungstemperatur die Arbeitsweise des Systems nicht. Die Widerstände 62 und 94 sind derart gewählt, daß sie den Widerständen 52 und 54 gleich sind, so daß identische Vorspannungsströme durch jede der Dioden 70 und 92 fließen, wodurch die Temperaturkompensation der Dioden optimal gesteuert wird.

Gemäß der Erfindung ist eine automatische Rauschbegrenzerschaltung geschaffen worden, welche eine begrenzte Anzahl von preiswerten Bauelementen verwendet, um eine automatische Rauschbegrenzung mit außerordentlicher Genauigkeit zu gewährleisten.

- Patentansprüche -

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AO Leerseite

Claims (2)

1. Patentansprüche

   f1./Automatisehe Rauschbegrenzerschaltung zur Verwendung in
   ^^ einem HF-Empfänger, welcher ein HF-Signal erzeugt, welches durch ein NF-Signal amplitudenmoduliert ist, dadurch
   gekennzeichnet, daß ein Spitzendetektor (28; 30, 32, 34, 38) vorgesehen ist, um das amplitudenmodulierte HF-Signal gleichzurichten und zu filtern, so daß das NF-Signal daraus wiedergewonnen werden kann, wobei ein Gleichspannung ssignal erzeugt wird, welches für die Stärke des
   HF-Signals repräsentativ ist, daß weiterhin ein Tiefpaßfilter (50; 52, 54-, 56) vorhanden ist, um das wiedergewonnene NF-Signal und das Gleichspannungssignal von dem Spitzendetektor zu verarbeiten und an dem Ausgang einen repräsentativen Gleichspannungspegel zu liefern, daß weiterhin ein Hochpaßfilter (60; 62, 64) vorgesehen ist, welches an seinem Ausgang einen vorgegebenen Anteil des wiedergewonnenen NF-Signals von dem Spitzendetektor liefert, daß das Hochpaßfilter verhindert, daß der von dem Spitzendetektor erzeugte Gleichstrom an seinen Ausgang gelengt, daß weiterhin eine
   Rauschbegrenzer-Ausgangsklemme (59) vorgesehen ist, daß
   weiterhin eine Schaltereinrichtung (70) vorhanden ist, welche einen Halbleiter-Gleichrichter (70) aufweist, der zwischen dem Ausgang des Tiefpaßfilters (50) und dem Ausgang des
   Hochpaßfilters (60) angeordnet ist, daß der Gleichrichter
   in Reaktion darauf eine geringe Impedanz aufweist, daß das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters das Ausgangssignal des
   Hochpaßfilters um einen vorgegebenen Schwellenpegel übersteigt, während der Gleichrichter andernfalls eine hohe
   Impedanz aufweist, daß weiterhin eine Vorspannungseinrichtung (74; 76, 78, 80, 90) vorhanden ist, welche mit dem
   Halbleiter-Gleichrichter verbunden ist, um bei Abwesenheit

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   eines HF-Signals von dem Empfänger eine Vorspannung von Null an dem Gleichrichter zu erzeugen, und daß weiterhin die Vorspannungseinrichtung eine Temperaturkompensationseinrichtung (90; 92, 9*0 aufweist, um den Gleichrichter über einen weiten Temperaturbereich auf der Vorspannung Null zu halten, wenn kein HF-Signal vom Empfänger kommt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung (70) eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, das durch das Hochpaßfilter hindurchgegangene NF-Signal der Rauschbegrenzer-Ausgangsklemme zuzuführen, und zwar für alle NF-Signale, welche einer Modulation von 100 % oder weniger des HF-Signale entsprechen.

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