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Empfängerschaltung für ein Gerät der Nachrichtentechnik,
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insbesondere Rundfunk- und Fernsehempfänger, mit Kapazitätsdiodenabstimmung
Die Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung für ein Gerät der Nachrichtentechnik,
insbesondere Rundfunk- und Fernsehempfangsgerät, mit Kapazitätsdiodenabstimmung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Moderne Empfängerschaltungen für Rundfunk- und Fernsehgeräte mit Kapazitätsdiodenabstimmung
bedienen sich zweier, an sich gleichwirkender Verfahren zum Verstimmen der Oszillatorkreise
zum Abstimmen derselben auf die Frequenz eines empfangenen Senders, die sich jedodi
in der Erzeugung der Abstimmspannung wesentlich unterscheiden. Bei einfach ausgebildeter
Kapazitätsdiodenabstimmung wird die Abstimmspannung analog mittels einstellbarer
Spannungsteiler oder elektronisch einstellbarer Spannungsspeicher eingestellt. Die
Abstimmspannung wird dabei so lange verändert, bis der Oszillator auf die Frequenz
des gewünschten Senders eingestellt ist. Aufgrund der Bauteiletoleranzen, ihrer
Temperaturabhängigkeit und den Empfangsbedingungen ist es dabei nicht ausgeschlossen,
daß die Abstimmung oder der empfangene Sender in ihrer Frequenz driften, so daß
bei Rundfunkgeräten, infolge des Weglaufens des Senders, hörbare akustische Beeinträchtigungen
gegeben sind und bei Fernsehempfängern die Bildqualität und der Ton wesentlich beeinträchtigt
werden. Um diesem entgegenzuwirken, sind
automatische Frequenzkorrekturschaltungen
(AFC-Schaltungen) bekannt, die dem ZF-Verstärker der Empfängerschaltung nachgeschaltet
sind und einen Diskriminator aufweisen, der dann eine Regelgleichspannung erzeugt,
wenn die Zwischenfrequenz von der Resonanzfrequenz des Diskriminatorkreises abweicht.
Die Differenzspannung ist dabei von der Verstimmungsgröße- und -richtung abhängig
und bewegt sich auf dem für die Diskriminatorkennlinle symptomatischen S-förmigen
Kurvenverlauf. Diese so gewonnene Spannung wird als Regel spannung der Abstimmspannung
direkt überlagert, so daß der Oszillator so lange nachregelt, bis die Zwischenfrequenz
gleich groß der Resonanzfrequenz des Diskriminatorkreises ist.
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Wenn ein Sender driftet oder infolge einer Temperaturbeeinflussung
die Abstimmspannung sich verändert, so wird diese automatisch über den Regelkreis
nachgeregelt, so daß ein optimaler Empfang gewährleistet ist.
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Nach dem zweiten Verfahren wird die Abstimmspannung nicht analog gewonnen,
sondern mittels digitalem Frequenzsynthetisator mit einstellbarem Frequenzteiler,
der die Oszillatorfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators im wahlweise einstellbaren
Teilerverhältnis teilt. Die geteilte Frequenz wird in einer Phasenvergleichsschaltung
mit einer konstanten Referenzfrequenz verglichen. Die proportional der Phasenabweichung
gewonnene Spannung bildet die Abstimmspannung. Für dieses Verfahren gibt es zwei
Lösungen der Regelung der Abstimmspannung, um innerhalb der eingestellten Empfangsfrequenz
ein Driften des Senders zu vermeiden. Bei der einen Ausführungsart einer bekannten
automatischen Frequenzkorrekturschaltung wird gemäß dem vorgenannten Abschnitt von
einem dem ZF-Verstärker nachgeschalteten Diskriminator eine Differenzspannung abgegriffen,
die bei Ausregelung gleich groß der Mittenspannung ist, die
mit
AFC-Spannung bezeichnet wird. Die Mittenspannung kann OV oder einen bestimmten Wert
aufweisen. Die erzeugte Spannung wird der Abstimmspannung direkt überlagert. Bei
der anderen Ausführung der Regel schaltung wird dem Diskriminator ein Analogdigitalwandler
nachgeschaltet, über den das fest eingestellte Teilerverhältnis des dem Oszillator
nachgeschalteten Frequenzteilers schrittweise entsprechend dem Abweichungsgrad innerhalb
der Regelschaltung verändert wird. Entsprechend der Zählerstellung dieses verwendeten
Frequenzteilers verändert sich die Abstimmspannung.
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Die Einstellung der Frequenzteiler erfolgt bei manueller Betätigung
durch entsprechende Einstellung mittels Vorwahlschalter oder Impulsgeber, die in
Abhängigkeit vom Drehwinkel eines Abstimmknopfes eine bestimmte Anzahl von Impulsen
abgeben. Die Einstellung kann aber auch elektronisch erfolgen, indem bei Anwendung
einer Schaltung zum elektronischen Suchlauf die Teiler in einem bestimmten Raster
durchfahren werden und automatisch in Abhängigkeit eines aufgefundenen Senders unterbrochen
werden.
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Bei eineranderen bekannten Empfängerschaltung mit Frequenzsynthetisator
wird die Abstimmspannung dadurch erzeugt, daß der während einer Meßzeit ermittelte
Zählerstand des dem Oszillator nachgeschalteten Frequenzteilers mit einem eingestelltentZählerstand
in einem Festwertspeicher derart verglichen wird, daß ausgehend vom Zählerstand
des Festwertspeichers abwärtszählend verglichen wird.
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Entsprechend der Abweichung werden Nachstimmimpulse erzeugt, die eine
Änderung der Abstimmspannung im Abstimmspannungsspeicher bewirken. In den Festwertspeicher
ist die Frequenz des aufzusuchenden Senders eingegeben. Mit Erreichen des Vergleichswertes
"Null ist der Abstimmvorgang beendet.
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Gleichzeitig wird die AFC eingeschaltet, deren Spannung
der
Abstimmspannung direkt überlagert wird. Die Abstimmung kann bei diesen Systemen
ebenfalls über einen elektronischen Suchlauf erfolgen.
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Das zuerst beschriebene Verfahren gestattet neben der manuellen Einstellung
der Abstimmspannung, z. B. über Potentiometer, ebenfalls einen elektronischen Suchlauf,
wobei die Speicherspannung eines Ladekondensators in gewünschter Weise durch Entladen
bzw. Aufladen des Kondensators derart verändert wird, bis ein Sender aufgefunden
ist.
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Bei allen Ausführungen werden während der Abstimmung, sei es durch
manuelle Einstellung, durch elektronischen Suchlauf, oder durch Festeingabe von
bestimmten Spannungswerten oder Teilerverhältnissen des Frequenzteilers, in der
Regel die automatischen Frequenzkorrekturschaltungen abgeschaltet, um ein Durchlaufen
ihres Regelbereiches zu vermeiden und ein schnelleres Auffinden der jeweiligen Sender
zu ermöglichen. Liegen z. B. zwei Sender dicht nebeneinander, so kann bei eingeschalteter
AFC ein schnelles Auffinden des benachbarten Senders durch Eigenregelung beeinträchtigt
oder aber sogar vermieden werden.
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In Verbindung einer Kapazitätsdiodenabstimmung mit digitalem Frequenzsynthetisator,
bei dem durch einen elektronischen Suchlauf das gesamte Frequenzspektrum durchlaufen
wird, kommt es bei Anwendung einer solchen Schaltung in Fernsehempfangsgeräten dazu,
daß auf dem Bildschirm laufend störende verrauschte Bilder schlecht empfangener
Sender zu sehen sind oder ein Flimmern serie Empfängerrauschen wahrgenommen wird,
so daß der unbefangene Zuschauer leicht auf einen technischen Defekt des Gerätes
schließt. Um diesen Eindruck zu vermeiden, wird in der Regel mit Beginn des Abstimmvorganges
eine Bild- und Tonaustastung ausgelöst und diese erst wieder dann aufgehoben, wenn
der gewünschte Sender gefunden bzw. eingestellt ist.
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Läßt dabei ein Empfangspegel auf einen schlechten Empfang schließen,
so werden bei elektronischem Suchlauf die Sender von vorneherein übergangen. Dasselbe
wird auch bei Empfängerschaltungen praktiziert, deren Abstimmspannung mittels elektronischer
Mittel analog eingestellt wird, da hier die gleichen Gegebenheiten sind. Dies trifft
auch auf Rundfunkgeräte zu, wobei hier noch eine Vielzahl von Sendern zusätzlich
zu verzeichnen sind, die dicht beienanderliegen. Die Empfangspegel und die senderspezifischen
Signale (beim Fernsehen Vertikal- und/oder Horizontalinpulse, beim Stereorundfunk
der Hilfsträger usw.) bilden die Schaltkriterien für die Bild- und Tonaustastung
sowie Suchlaufstop. Nach Auffinden des gewünschten Senders oder eines Senders mit
entsprechend hohem Empfangspegel mittels elektronischem Suchlauf wird die automatische
Frequenzkorrekturschaltung nach Beendigung des Abstimmvorganges wieder eingeschaltet,
so daß ein Driften des Senders vermieden wird.
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Es hat sich gezeigt, daß in empfindlichen digitalen und analogen Abstimmsystemen
das Anliegen von Störimpulsen zu einer Nachregelung über den AFC-Kreis führen kann,
was entweder ein kurzzeitiges Driften des Senders bewirkt.
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oder aber auch in Verbindung mit einem elektronischen Suchlauf einen
Suchlauf auslöst. Die Abstimmspannung wird dabei durch das Auftreten eines Störimpulses
so weit verschoben, daß der Oszillator mit seiner Frequenz aus dem digitalen Frequenzraster,
das für den elektronischen Suchlauf vorgesehen ist, herausfällt, so daß eine Nachsteuerung
innerhalb des Frequenzoszillators bewirkt wird. Bei analogen Systemen ist dieses
ebenfalls der Fall, wobei die Abstimmw spannung erneut eingestellt werden muß. Wird
die AFC-Schaltung bei Beginn eines Abstimmvorganges ausgeschaltet, so müssen besondere
Vorkehrungen getroffen werden, damit die AFC-Schaltung im Fall des Anliegens eines
Störimpulses angeschaltet bleibt. Ferner muß dafür Sorge getragen werden, daß der
Austastimpuls für die Bild-Farbe- und Tonaustastung bei
Fernsehgeräten
bzw. Tonaustastung bei Rundfunkgeräten nicht unterbrochen ist, wozu die Erkennungsschaltung
entsprechend ausgebildet sein muß. Erfolgt dieses nicht, so bewirken die Störimpulse
eine Austastung sowohl des Bildes als auch des Tones, was ebenfalls als störend
empfunden wird.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik und der Problematik der
automatischen Frequenzkorrektur in Empfängerschaltungen liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die Erzeugung der Regel spannung für die automatische Frequenzkorrektur
unabhängig von Störimpulsen zu machen, um zu verhindern, daß sehbare oder hörbare
Beeinträchtigungen beim Empfang eines Senders entstehen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Anspruch 1 wiedergegebenen
technischen Lehre gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Empfängerschaltung mit Kapazitätsdiodenabstimmung
des Oszillators mit einem analogen Abstimmungsspannungsspeicher und einer automatischen
Frequenzkorrekturschaltung, die mittels eines Schalters an eine erfindungsgemäß
ausgebildete Kondensatorschaltung mit hoher Zeitkonstante anschaltbar ist, Fig.
2 eine Empfängerschaltung mit Frequenzsynthetisator zur Digital einstellung der
Abstimmspannung mit einem elektronischen Schalter zum Anschalten einer Kondensatoranordnung
an die Regel schaltung für die
automatische Frequenzkorrektur,
und Fig. 3 eine Ausbildung des elektronischen Schalters zum Anschalten des Kondensators,
wie er z. B. in Fig. 2 eingesetzt werden kann.
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In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist eine Empfängerschaltung dargestellt,
an deren Eingang A das Antenneneingangssignal liegt, das in einem Verstärker 1 verstärkt
wird. Die Empfangsfrequenz wird in einer nachgeschalteten Mischerstufe 2 additiv
mit der Frequenz -des spannungsgesteuerten Oszillators 3 gemischt. Die so erhaltene
Zwischenfrequenz wird in einem Zwischenfrequenzverstärker 4 verstärkt. Über eine
Koppeispule oder kapazitive Ankopplung wird ein Teil der verstärkten Zwischenfrequenz
ausgekoppelt und einer Regel schaltung 5 mit integriertem Diskriminator zur automatischen
Nachstimmung der Oszillatorfrequenz zugeführt. Über den Ausgang B ist der ZF-Verstärker
4 mit dem die Zwischenfrequenz verarbeitenden Empfängerschaltungen verbunden.
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Die Regel-schaltung 5, z. B. ein Demodulator, wird durch an sich bekannte
lose und feste gekoppelte Bandfilter gebildet, die über Dioden an parallel geschaltete
Arbeitswiderstände mit Mittelpunktabgriff angeschlossen sind.
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Diesenden Diskriminator bildenden Teil, können Verstärker zur Verstärkung
des positiven und des negativen Ausgangsspannungsteils nachgeschaltet sein. Sie
sind Bestandteil der Regel schaltung 5. Die in Abhängigkeit von der Abweichung der
Zwischenfrequenz von der Resonanzfrequenz des Diskriminatorkreises erzeugte positive
oder negative Spannung, deren Größe abhängig ist von der Verstimmung der Richtung
gegenüber der Frequenz des empfangenen Senders, wird über den Schaltkontakt 6a eines
Schalters 6 an einen Spannungsspeicher 7 angeschaltet. Von dem Spannungsspeicher
7 wird die als Abstimmspannung dienende Spannung abgegriffen und den frequenzbestimmenden
Kapazitätsdioden des Oszillators 3 zugeführt. Entsprechend der Vorspannung der Kapazitätsdioden
werden die Schwingkreise
des Oszillators verstimmt. Stimmt die
Oszillatorfrequenz mit der aufgefundenen Empfangsfrequenz des gewünschten Senders
überein, so liegt am Ausgang der Regel schaltung 5 keine Spannung oder aber ein
bestimmtes,der Regelschaltung eigenes Potential an, das als Mittenspannung auch
dann gegeben ist, wenn die Regelung auf einen optimalen Wert sich eingestellt hat.
Gemäß der Erfindung wird nach Beendigung des Abstimmvorganges, der durch Anlegen
der Spannungsquelle UB1 an den elektronischen Speicher 7 erfolgt und durch Öffnen
des Schalters 6 mit dem Schaltkontakt 6b beendet ist, gleichzeitig der Schaltkontakt
6c geschlossen, über den ein von der Spannungsquelle U 5 über einen hochohmigen
Widerstand 8 auf eine der Mittenspannung entsprechende Spannung aufgeladenen Kondensator
9 angeschaltet wird. Dieser Kondensator 9 ist so groß, daß die sich aus dem Innenwiderstand
der Regel schaltung und dem Durchgangswiderstand des Schalters 6 über Schaltkontakte
6c und dem Kondensator bedingte Zeitkonstante sehr groß ist, so daß bei plötzlich
einsetzender Regelung infolge eines Störimpulses keine Änderung der Abstimmspannung
bewirkt wird. Dadurch wird vermieden, daß Störimpulse zum Weglaufen des empfangenen
Senders führen. Mit erneuter Betätigung des Schalters 6 über Kontakt 6b wird ein
neuer Abstimmvorgang ausgelöst, wobei gleichzeitig die Kontakte 6a und 6c geöffnet
sind.
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Während des Suchlaufes durch Erhöhen der Spannung im Spannungsspeicher
7 oder Erniedrigen derselben, werden die Schwingkreise des Oszillators 3 auf eine
neue empfangene Frequenz eingestellt. Nach Ablauf des Vorgangs durch Öffnen des
Schaltkontaktes 6b über Schalter 6 werden die Schaltkontakte 6a und 6c geschlossen,
so daß eine automatische Frequenzkorrektur auch bei langsam driftenden Sendern stets
gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel ist von einer Empfängerschaltung für Fernsehempfangsgeräte
ausgegangen worden, wobei die Mittenfrequenz des Demodulators der Regel schaltung
5 bei
38,9 MHz liegt und 5 V beträgt.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Empfängerschaltung
mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung dargestellt. Der Grundaufbau
der Empfängerschaltung in Fig. 2 ist identisch mit dem in Fig. 1.
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Über den Eingang A gelangt das Empfangssignal an den Verstärker 1
und wird von-diesem verstärkt an die Mischstufe 2 abgegeben und in dieser additiv
mit der Oszillatorfrequenz des Oszillators 3 gemischt. Die so erhaltene Zwischenfrequenz
wird im Zwischenfrequenzverstärker 4 verstärkt und an die Regel schaltung 5 abgegeben,
die ebenfalls aus einem Demodulator mit Diskriminatorschaltung und evtl. aus nachgeschalteten
Verstärkern besteht. Die Regelschaltung 5 weist einen Schalteingang C auf, über
den bei Anliegen eines Schaltimpulses die Regel schaltung 5 ab- bzw. angeschaltet
wird. Der Abstimmvorgang bei dieser Schaltungsanordnung ist ein anderer als der
im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Der hier verwendete Spannungsspeicher 10 wird
über einen Digitaleinsteller 11 sowohl in positiver als auch in negativer Richtung
auf einen der Einstellung des Digitaleinstellers 11 entsprechenden Spannungsgröße
eingestellt. Die so gewonnene Spannung dient als Abstimmspannung für den Oszillator
3. Die Einstellung der Digitalwerte erfolgt folgendermaßen: Die am Oszillator abgegriffene
und einerseits dem Mischer 2 zugeführte Frequenz wird andererseits in einem Vorteiler
12 heruntergeteilt und einer Torschaltung 13 zugeführt.
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Ein quarzstabilisierter Oszillator 14 steuert einen Zeitrasterzähler
15, der in einem bestimmten Zeitraster die Torschaltung 13 und einen Frequenzzähler
16 steuert, der die in einem Festwertspeicher 17 gespeicherte Frequenzzahl des gewünschten
Senders mit der geteilten Oszillatorfrequenz vergleicht, derart, daß von der eingestellten
Fes;
wertspeicherzahl abwärtszählend verglichen wird. Liegt die
Abweichung über dem Wert "Null", so erzeugt der Digitaleinsteller 11 negative Nachstimmimpulse,
umgekehrt bei Abweichen unter dem Wert "Null". Wird der Zählerstand "Null" erreicht,
so wird der Abstimmvorgang über die Blockierschaltung 27 beendet. Ein abgegebener
Impuls sperrt den Digitaleinsteller 11. Während der Festlegung der Nachstimmimpulse
im Digitaleinsteller 11 wird aufgrund einer Innenbeschaltung ein Dauersignal (H
oder L) über Ausgang E abgegeben. Dieses Ausgangs signal bewirkt in einem Umschalter
18, daß er als AFC-Schalter dient, daß die Regel schaltung 5 während des Einstellvorganges
abgeschaltet bleibt. Der Regelkreis hat somit keinen Einfluß auf die Festlegung
der Abstimmspannung im Spannungsspeicher 10. Erst weun der Abstimmvorgang beendet
ist, wird über den Ausgang E das Signal L (OV) angezeigt, wodurch einerseits die
Regel schaltung 5 wieder zur Regelung der automatischen Frequenzkorrektur an den
Spannungszeiger 10 angeschaltet und andererseits über den weiteren Umschalter 19
mit dem Schaltkontakt 20 mit dem Kondensator 9 verbunden wird, der während des Abstimmvorganges
über den hochohmigen Widerstand 8 auf eine Spannung aufgeladen ist, die annähernd
gleich groß der Üiskriminatormittenspannung der Regel schaltung 5 ist, so daß eine
Einstellung auf die Regel spannung ohne seh-und hörbare Frequenzdrift erfolgt und
bei Anliegen von Störimpulsen vermieden wird, daß sich die Abstimmspannung entsprechend
der sich ändernden Regelspannung ändert, da der Kondensator mit seiner großen Zeitkonstante
die stellimpulsbedingten Regelgrößen eliminiert. Bei hochempfindlichem elektronischen
Suchlauf mit Selbsteinsetzung des Suchlaufs, z. B. bei Autorundfunkempfängern mit
Verkehrsfunksuchlauf, wird bei Anliegen eines Störimpulses ein selbsttätiges, digitales
Nachlaufen innerhalb des digitalen Abstimmsystems ausgelöst. Dies wird durch die
Schaltung vermieden. Anstelle des hier verwendeten Frequenzsynthetisators
können
aber auch andere Synthetisatorschaltungen verwendet werden, bei denen die Regel
spannung in einem Analogdigitalwandler in eine digitale Einstellgröße umgewandelt
wird, die den Zählerstand des Frequenzteilers entsprechend verändert, dessen Frequenz
mit einer Referenzfrequenz verglichen wird. Die der Phasenverschiebung proportionale
Spannung dient als Abstimmspannung. Die Regelung erfolgt somit mittelbar.
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In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausbildung eines elektronischen Umschalters
gemäß Ziffer 19 in Fig. 2 dargestellt.
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Dieser Umschalter besteht aus einem an sich bekannten Miller-Integrator
mit der Diode 21, die mit ihrer Kathode an die Basis eines npn-notierten Transistors
22 angeschlossen ist, der mit seinem Emitter gegen Masse geschaltet ist. Der Kollektor
dieses Transistors 22 ist zum einen über einen Widerstand 23 an das Gate eines Feldeffekttransistors
24 und zum anderen über einen Kondensator 25 mit seiner Basis verbunden. Der Kollektor
ist ferner über einen Widerstand mit der Betriebsspannungsquelle UB2 verbunden.
Eingangsseitig liegt in Abhängigkeit vom Abstimmvorgang ein Spannungswert H oder
ein Spannungswert L (OV) an. Letzterer soll dann anliegen, wenn der Abstimmvorgang
beendet ist, d. h. die AFC eingeschaltet wird und damit auch der Kondensator 9 angeschaltet
wird. Liegt das Signal H an, ein positiver Spannungswert, so ist augenblicklich
der Transistor 22 des Miller-Integrators leitend, so daß am Gate des Feldeffekttransistors
24 die Spannung "Null" liegt. Durch die Ladespannung des über den Widerstand 8 auf
die Mittenspannung des Diskriminators U 5 aufgeladenen Kon-densators 9 sperrt der
Feldeffekttransistor 24 selbsttätig, so daß die Regel schaltung 5 nicht angeschaltet
ist.
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Ist der Abstimmvorgang beendet und am Ausgang des Digitaleinstellers
11 in Fig. 2 die Spannung "Null" zu verzeichnen (L), so wird der-Transistor 22 gesperrt,
was infolge der Zwischenschaltung des Kondensators 25, bedingt durch seine Umadung,
langsam erfolgt.
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Somit wird auch der Feldeffekttransistor nur langsam leitend, wodurch
der Kondensator 9 auf die eigentliche Regel spannung aufgeladen wird. Über einen
Ausgang F, der am Kollektor des Transistors 22 liegt, kann das Signal abgegriffen
werden, das zur Bild- und Tonausblendung dient.