DE2814577A1 - Ueberlagerungsempfaenger - Google Patents

Description

• Überlagerungsempfänger
• Die Erfindung betrifft einen Überlagerungsempfänger mit einem Oszillator-Kreis und mindestens einem Vorkreis, die beide mit elektronischen Mitteln abstimmbar sind.
• Stand der Technik Es ist seit vielen Jahrzehnten bekannt, den Gleichlauf bzw. Parallellauf zwischen Oszillator und Vorkreis, z.B. bei durch Drehkondensatoren abgestimmten Überlagerungsempfängern durch zusätzliche Parallel- und Serien-Kondensatoren im Oszillator-Kreis vorzunehmen.
• Das gilt auch für Geräte, die mit Kapazitäts-Dioden abgestimmt sind und auch solche, deren Abstimmung durch Magnet-Variometer erfolgte, nur mit dem Unterschied, daß hier mit Serien- und Parallel-Induktivitäten gerarbeitet wird.
• Der mit den bekannten Mitteln abgestimmte Gleichlauf ist nicht exakt, sondern besteht, zumindest theoretisch, immer nur an 3 Punkten des Wellenbereiches.
• Mit den bekannten Mitteln konnte je Wellenbereich auch immer nur Frequenz-Variationen von max. 1 : 3,5 gemacht werden, da die Abstimm-Mittel größere Variationen nicht zuliessen und auch der Gleichlauf zu schlecht wurde.
• Auch konnte aus Gleichlaufgründen nur immer einem Wellenbereich des Oszillators ein Wellenbereich des oder der Vorkreise zugeordnet werden, obwohl bei höherliegender ZF durchaus die theoretische Möglichkeit bestand, innerhalb eines Wellenbereiches, der vom Oszillator erfaßt wird, den Wellenbereich des Vorkreises zumindest einmal umzuschalten.
• Es sind Überlagerungsempfänger bekannt, die mit einer sehr hohen ersten Zwischen-Frequenz arbeiten, die über dem Kurzwellenbereich, also über 30 MHz liegt.
• Mit solchen Uberlagerungsempfängern ist es möglich, mit dem Oszillator in einem einzigen Wellenbereich, d.h. in einem einzigen Hub,den gesamten Rundfunkbereich von 150 kHz bis 30 MHz zu überstreichen.
• In der Zeitschrift "Nachrichten-Elektronik, Heft 2, 1978 wird auf den Seiten 65 und 66 ein solcher Uberlagerungs-Empfänger beschrieben. Hier wird die Oszillator-Frequenz durch Frequenz-Synthese gewonnen. Sie läuft von 71,415 MHz bis 101,4 MHz. Die erste Zwischen-Frequenz liegt bei 71,4 MHz. Der Empfangsbereich läuft von 15 kHz bis 30 MHz. Bei Empfängern der beschriebenen Art ist es üblich, mit nicht abgestimmten Eingangsschaltungen zu arbeiten und für die wesentlichen Teilbereiche des gesamten Rundfunkbandes umschaltbare, festabgestimmte Filter anzuordnen.
• Bei dem beschriebenen Empfänger wird die Frequenz-Erzeugung und die Umschaltung der Filter durch einen Mikro-Computer gesteuert.
• Es hat sich herausgestellt, daß nichtabgestimmte Eingangsschaltungen, auch wenn diese mit umschaltbaren Filtern arbeiten, erhebliche Nachteile haben. Es ist z.B. nicht möglich, einen sehr starken Ortssender auszuschalten, der den ersten Mischer kreuzmoduliert. Auch ist es nicht möglich, Antennen zu verwenden, die auf die magnetischen Komponente des elektro-magnetischen Feldes ansprechen. Diese Antennen, die sog.
• Ferrit-Antennen, zeichnen sich dadurch aus, daß sie in stark störverseuchten Empfangsorten einen wesentlich störfreieren Empfang bringen, als die bekannten statischen Antennen. Ferrit-Antennen sind nur dann effektiv, wenn sie scharf auf den zu empfangenden Sender abgestimmt sind.
• Da mit den o.a. konventionellen Mitteln die Herstellung eines Gleichlaufes zwischen einem von etwa 70 bis etwa loo MHz laufenden Oszillator und einem in den Empfangsbereichen mehrfach umzuschaltenden Vorkreis nicht möglich ist, bleibt nur übrig, wie bei den allerersten Überlagerungsempfãngern aus den 2oer Jahren, den Vorkreis mit Hand, getrennt vom Oszillator, gesondert einzustellen. Das mag zwar für professionelle Anwendungen oder auch für Amateure zumutbar sein, ein solcher Überlagerungsempfänger würde aber als Konsum-Empfänger von der breiten Öffentlichkeit als unbedienbar abgelehnt.
• Wie in FUNKSCHAU 1975, Heft 14, Seite 356, linke Spalte ausgeführt, wird zur Herstellung eines Gleichlaufs mangels einfachen elektrischen Mitteln sogar ein mechanisches Korrekturgetriebe verwendet.
• Aufgabe Es besteht die Aufgabe, einen Gleich- bzw. Parallel-Lauf zwischen einem Oszillator-Kreis und einem oder mehreren Vorkreisen und/oder Filter- bzw. Sperrkreisen mit einer Vielzahl von Gleichlauf-Punkten mit einfachen Mitteln herzustellen, auch dann, wenn innerhalb des Frequenz-Hubes des Oszillators der oder die Vorkreise und/oder die Filter bzw. Sperrkreise mindestens einmal, vorzugsweise mehrfach umgeschaltet werden müssen.
• Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 beschriebenen Mitteln gelöst.
• Vorteile Der dem Überlagerungsempfänger der im Stand der Technik beschriebenen Art anhaftende Nachteil, keine automatisch mitlaufenden Selektiv-Vorkreise verwenden zu können, wird durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
• Auch bei normalen Uberlagerungsempfängern können bei Anwendung des vorgenannten Prinzips die bisher vorhandenen Mittel zur Herstellung des Gleichlaufs weggelassen werden.
• Der Gleichlauf kann an beliebig vielen Stellen des Frequenz-Hubes genau gemacht werden. Wird z.B. im Mikro-Computer ein nichtflüchtiger, programmierbarer Speicher benutzt, dann können, zumindest für professionelle Anwendungen, die Vorkreise individuell, unter Berücksichtigung aller durch den Aufbau des Überlagerungsempfängers bedingten Gegebenheiten durch individuelle Programmierung, z.B. durch einen Pruf-Automatentmit größter Präzision abteglichen werden. Ein Abgleich nach bisheriger Art mit Hand entfällt.
• Das Verfahren ist sowohl für die Abstimmung mittels Magnet-Variomater (Abstimm-Strõme) als auch für die Anwendung von Kapazitäts-Dioden (Abstimmspannung) geeignet.
• Bei allen Empfängern, die für den Oszillator eine Frequenz-Synthese benutzen, kann aus dem Teilungs-Verhältnis der programmierbaren Teiler eine durch Spannungs-Synthese hergestellten, im Mikro-Computer vorprogrammierte Abstimmspannung für den Gleichlauf der Vorkreise und sonstigen im Eingang befindlichen Selektions-Mittel, einschl. der Umschalt-Vorgange vorprogrammiert werden. Die Empfangsteile werden wesentlich vereinfacht, verbilligt und verbessert, Erläuterung der Erfindung Die Erfindung wird anhand der Abbildung näher erläutert. Die Abbildung zeigt einen Uberlagerungsempfänger mit einem Vorkreis 1, der mit einer Abstimm-Diode 2 kapazitiv abgestimmt ist.
• Der Vorkreis 1 ist auf mehrere Wellenbereiche umschaltbar. Die Umschalt-Kontakte sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
• Ein Mikro-Computer 3 liefert die Abstimm-Spannung UAbstimm über eine Leitung 4 und die Umschalt-Befehle für die Wellenbereichs-Umschaltung über eine oder mehrere Leitungen 5. Die Abstimm-Spannung UAbstimm ändert in bekannter Weise die Kapazität der Abstinim-Diode 2 Abstimm und damit die Resonanz-Frequenz = Empfangs-Frequenz f des Vorkreises 1 e wie in der Grafik 6 dargestellt.
• Der Vorkreis 1 wird von der Antenne 7 gespeist.
• Die Empfangs-Frequenz f wird dem Mischer 8 zugeführt, der beispielse weise einen oder mehrere Feld-Effekt-Transistoren 9 enthält. Ein ortlicher Oszillator lo, der ebenfalls kapazitiv mittels einer Kapazitãts-Diode 11 abgestimmt ist und an den in bekannter Weise eine PLL (Phase-Locked Loop) 12 angeschlossen ist, speist in bekannter Weise den Mischer 8 und erzeugt dort ein ZF-Signal 13.
• Am Mikro-Computer 3 ist eine Bedieneinheit 14 angeschlossen, die das Bedientastenfeld 15 enthält, mit dem z.B. die zu empfangenden Frequenzen eingegeben werden und ein Display 16, mit dem die empfangende Frequenz angezeigt wird.
• Das Bedientastenfeld 15 kann ausser der Frequenz-Eingabe-Tasten in bekannter Weise auch noch Tasten für Schnellsuchlauf und Feinsuchlauf in beiden Skalen-Richtungen sowie Mittel für die Regulierung der Lautstärke, usw. enthalten.
• Das Bedienfeld 15 kann ebenfalls in bekannter Weise über eine Fernbedienung mit dem Mikro-Computer verbunden sein.
• Weiterhin ist an dem Mikro-Computer 3 ein Speicher 17 angeschlossen, mit dem digitale Funktionen gespeichert werden. Der Speicher ist vorzugsweise nichtflüchtig.
• Die PLL 12 besteht in bekannter Weise aus einem Referenz-Oszillator, einem programmierbaren Teiler, der die Frequenz des Oszillatorkreises lo programmierbar teilt und einer Frequenz- bzw. Phasenvergleichs-Schaltung, die aus dem Unterschied der Referenz-Frequenz und der programmierbar geteilten Oszillator-Frequenz eine Nachstimm-Spannung für die Kapazitäts-Diode 11 in dem Sinne liefert, daß beide Frequenzen in Übereinstimmung gebracht werden.
• Durch Eingabe des Teilungs-Verhältnisses des programmierbaren Teilers der PLL über das Tastenfeld 15 wird somit der Oszillator 11 gezwungen, auf der eingestellten Frequenz zu schwingen.
• Beträgt z.B. die Zwischen-Frequenz 40 MHz und ist der Empfangsbereich o,l bis 30 MHz, so muß die Oszillator-Frequenz in dem Bereich 40,1 MHz bis 70 MEz abstimmbar sein.
• Es ist technisch möglich, diesen Bereich ohne Umschaltung der Induktivitäten des Oszillators lo in einem einzigen Hub durchzuführen.
• Wie bekannt, ist es unmöglich, einen Vorkreis 1 mit einem so großen Frequenz-Bereich wie von o,l bis 30 MEz ohne Umschalt-Mittel für die Induktivitäten aufzubauen. Es sei denn, es wird ein a-periodischer Vorkreis verwendet. Letzterer hat aber die eingangs beschriebenen Nachteile, die sich vor allem dann auswirken, wenn starke Ortssender, vorzugsweise im Mischer 8, Kreuzmodulation hervorrufen.
• Der Frequenz-Umfang des Vorkreises 1 muß somit in eine ganze Reihe von Teilbereichen aufgeteilt werden, wie z.B. Langwelle, Mittelwelle, Grenzwelle und verschiedene Kurzwellen.
• Es ist ein Vorteil des Mikro-Computeis 8, mit Hilfe des Speichers 17 sich den zu jeder programmierten Oszillator-Frequenz dazugehörigen Frequenz-Teilbereich des Vorkreises 1 merken zu können. Die Frequenz-Teilbereiche des Vorkreises 1 sind also schon den einzelnen Schritten des programmierten Teilers der PLL in richtiger Weise zugeordnet.
• Darüber hinaus besteht aber gemäss vorliegender Erfindung ein ganz entscheidender weiterer Vorteil dadurch, daß auch die Abs timm-Spannung UAbstimm für die Kapazitäts-Diode 2 des Vorkreises 1 in kleinen treppenförmigen Schritten in richtiger Weise über Mikro-Computer und Speicher den einzelnen programmierbaren Frequenz-Schritten des Oszillators 11 zugeordnet wird. Das bedeutet, daß trotz des Abstimmen des Oszillators in einem einzigen Hub und der Unterteilung des Frequenz-Umfanges des Vorkreises 1 in viele Frequenz-Teilbereiche von oben bis unten ein exakter Gleichlauf erzielt wird.
• Im Gegensatz zu den konventionellen Mitteln, einen Gleichlauf zu erzeugen, der immer nur in 3 Punkten stimmen konnte, kann hier ein Gleichlauf exakt über die gesamte Skala erzielt werden.
• Das Abstimm-Prinzip gemäss vorliegender Erfindung unter Einschaltung eines Mikro-Computers erlaubt es grundsätzlich, bei jedem Überlagerungs-Empfänger, der eine PLL enthält, einen nunmehr exakten Gleichlauf über den gesamten Frequenz-Bereich hinweg zu erzielen, auch dann, wenn wie in bekannter Weise jedem Empfangs-Frequenz-Bereich ein zugehöriger Oszillator-Frequenz-Bereich zugeordnet ist.
• Grundsätzlich aber erlaubt das neuartige Prinzip die Herstellung eines exakten Gleichlaufs auch dann, wenn Eingangs-Kreis und Oszillator-Kreis voneinander völlig verschiedene Frequenz-(Teil-)-Bereiche besitzen.
• Vorteilhafterweise wird beim Abgleich des Empfängers in der Fertigung mittels eines Prüf-Automaten der exakte Gleichlauf des Vorkreises 1 dadurch hergestellt, daß der Speicher 17 individuell an die Kennlinie der Kapazitäts-Diode 2 angepaßt programmiert wird.
• Da der Speicher nichtflüchtig ist, bleibt diese Programmierung über die Lebensdauer des Gerätes erhalten.
• Es ist aber auch möglich, den Speicher 17 von vornherein nach der Kennlinie einer mittleren Diode fest zu programmieren, um dann im Prüffeld mittels einer der bekannten Methoden, z.B, einstellbare Teilung der Abstimmspannung (Trimmpotentiometer), die Kennlinie der verwendeten Diode an die Kennlinie der mitteleren Diode anzupassen.
• In Weiterbildung der Erfindung können zusätzlich zu den Vorkreisen 1 auch noch mitlaufende Sperrkreise z.B. für die Spiegelfrequenz durch eine weitere Abstimm-Spannung, deren Schritte in einem weiteren Speicher gespeichert sind, im Gleichlauf gehalten werden.
• Ein Überlagerungsempfänger nach Anspruch 3 kann in Weiterbildung der Erfindung vorteilhafterweise als Mehrnormen-Fernsehempfanger ausgebildet sein. Bekanntlich besitzt die französische Norm im VHF-Bereich Kanäle, bei denen der Oszillator einmal oberhalb und einmal unterhalb der Empfangs-Frequenz schwingt. Hierfür waren bisher komplizierte und teure Umschalt-Einrichtungen notwendig. Mit einem Empfänger nach Anspruch 3 wird diese Umschaltung durch entsprechende preiswerte Software ersetzt. Vorteilhafterweise wird der Mikro-Computer dabei auch dazu benutzt, um normenabhängig weitere Umschaltungen im Gerät (Bild-ZF, Ton-ZF, Video, Ton-Demodulation, usw.) vorzunehmen.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Überlagerungsempfänger mit einem Oszillator-Kreis und mindestens einem Vorkreis, die beide mit elektronischen Mitteln abgestimmt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuer-Spannungen bzw. Steuer-Ströme dieser elektronischen Mittel (2, 11) unter Berücksichtigung der Gleichlauf- bzw.

   Parallellauf-Bedingungen durch einen Mikro-Computer (3) erzeuahar sind.
2. 2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß beim Durchlaufen eines Frequenz-Bereiches des Oszillator-Kreises (10) die Frequenz-Teil-Bereiche der (des) Vorkreise (s) (1) mindestens einmal umschaltbar sind und die Umschalt-Befehle ebenfalls im Mikro-Computer (3) erzeugbar sind.
3. 3. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oszillator-Frequenz durch Frequenz-Synthese gewinnbar ist, während die zur Oszillator-Frequenz passende Vorkreis-E;requenz durch mikrocomputergesteuerte Spannungs-Synthese einstellbar ist.
4. 4. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Informationen für die Erzeugung der Steuerspannungen und/oder Steuerströme für die elektronischen Mittel (2) zur Abstimmung der (des) Vorkreise (s) (1) in nichtflüchtigen, programmierbaren Speichern (17) speicherbar sind.
5. 5. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 bis 4, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß neben dem (den) Vorkreis (en) (1) zusätzlich noch andere mitlaufende und/oder festabgestimmte Selektionsmittel mikrocomputergesteuert abstimmbar und/oder umschaltbar sind.
6. 6. Uberlagerungsempfänger nach Anspruch 3, insbesondere Mehrnormen-Fernsehempfänger, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß durch den Mikro-Computer auch übrige Teile des Empfängers normenabhängig umgeschaltet werden.