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Verfahren zur Abstimmung von Empfangsgeräten der Nachrichten-
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technik.
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Zusammenfassung: Es wird ein Verfahren zur Abstimmung von EmDfangsgeräten
der Nachrichtentechnik beschrieben, bei dem eine drehbare Abstimmscheibe Impulse
abgibt, die einen Mikroprozessor steuern, welcher ein Teilerverhältnis für einen
Frequenzsynthesizer in PLL-Schaltung verändert.
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In Abhängigkeit von der Größe der Winkelgeschwindigkeit der Abstimmscheibe
werden die Frequenzschritte der Abstimmung unterschiedlich eingestellt, so daß ein
schnelles Abstimmen frequenzmäßig weit auseinander liegender Sender möglich ist
und
bei verminderter Winkelgeschwindigkeit derAbstimmscheibe automatisch für eine Feinabstimmung
erforderliche kleinere Frequenzschritte erfolgen.
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Stand der Technik: Die Erfindung geht aus von einem elektronischen
Abstimmsystem für Nachrichtengeräte. Zur genauen und stabilen Frequenzeinstellung
derartiger Geräte sind Abstimmschaltjngen bekannt, die nach dem Frequenzsynthesizerprinzip
arbeiten. Hierzu wird eine PLL-Schaltung (Phase locked loop) verwendet, wobei diese
Frequenz- und Phasenverriegelungsschleife in Verbindung mit einem Quarz hoher Frequenz
für eine äusserst große Genauigkeit und Konstanz der erzeugten Oszillatorfrequenz
im Gerät sorgt. Die Oszillatorfrequenz wird durch ein bestimmtes Teilerverhältnis
eines programmierbaren Teilers in der PLL-Schaltung eingestellt. Durch digitale
Eingabe verschiedener Teilerfaktoren in kodierter Form kann der Empfänger auf diese
Weise leicht und genau auf die verschiedenan Empfangsfre, quenzen abgestimmt werden
(Funkschau 1976, Heft 20, Seite 839-843 und IEEE Transaction on Consumer Electronics
Vol. CE Nr. 4, November 1977).
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In der DE-OS 26 48 882 wird ein elektronisches Kanalwahlsystem beschrieben,
bei dem zur direkten Anwahl einet einzelnen Kanals aus mehreren Frequenzbändern
und unter Anwendung des PLL-Systems ein Mikroprozessor, bestehend aus einer Ein-Ausgabe-
Einheit CPIA) einer Zentraleinheit (CPUl, einem Schreib - Lese - Speicher (RAM)
und einem Festwertspeicher (ROM) verwendet wird und daß ein Kanaleinsteller
vorgesehen
ist, dessen Ausgangssignal über die Ein-Ausgabe-Einheit der Zentraleinheit zugeführt
und im Mikroprozeszor in ein diesem Kanal zugeordnetes Teilerverhältnis über die
Ein-Ausgabe-Einheit einem programmierbaren Teiler eingegeben wird, dem auch die
Oszillatorfrequenz des Tuners zugeführt wird, wonach die durch den programmierbaren
Teiler heruntergeteilte Frequenz in der Phasenvergleichsstufe des PLL-Systems mit
der Referenzfrequenz verglichen und die daraus erhaltene Spannung-zur Abstimmung
des Abstimmaggregates herangezogen wird.
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In der DE-OS 28 11 246 wird ein Rundfunkempfällger.beschrieben, der
zur Steuerung der Programmspeichereinrich;ung einen Mikroprozessor verwendet, der
mit einem Random-!+.ccess-Memory CRAM) zur Speicherung von mit den Mikroprozessor
erzeugten und durch diesen verwendeten digitalen Daten sowie mit einem Read-Only-Memory
(ROM) zur Speicherung einer Befehlsfolge zur Ablaufsteuerung zusammenwirkt. Eine
der Speichereinrichtungen beinhaltet hierbei Stationsbasisnummern in binärer digitaler
Form, dessen Stationsfrequenz, auf die der Empfänger abstimmbar ist, zugeordent
sind. Bei Eingabe einer der Stationsbasisnummern steuert der Mikroprozessor eine
Einrichtung zur Erzeugung eines geeigneten digitalen Abstimmsignals. Bei der soeben
geschilderten Anordnung ist zwecks kontinuierlicher Abstimmung mittels eines Hand-Rades
eine undurchsichtige Abstimmscheibe vorgesehen, die zwei konzentrische Ringe von
öffnungen enthält, die in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegen, so daß
undurchsichtige und lichtdurchlässige Bereiche abwechselnd aneinander anschließen.
Diese Öffnungen bewirken bei Drehung der Abstimmscheibe Unterbrechungen von Lichtstrahlen,
die von Leuchtelementen auf der einen Seite der Abstimmscheibe:- ausgehen
und
von lichtempfindlichen Elementen auf der anderen Seite der Abstimmscheibe registriert
werden. Eine: arldiese Lichtsensoren angeschlossene elektronische Schaltung leitet
aus der entstehenden Impulsfolge die Drehrichtung der Abstimmscheibe ab.
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Aufgabe der Erfindung: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die zuletzt beschriebene Hand-Rad-Abstimmung in Nachrichtengeräten mit Frequenzsynthesizer
besser bedienbar zu machen. Bei der bekannten Hand-Rad-Abstimmung-wird bei jedem
durch die Lichtunterbrechung. erzeugten Impuls die Frequenzabstimmung je nach Drehrichtung
der Abstimmscheibe um einen gleich großen Schritt zu höheren oder niedrigeren Werten
verändert. Dies ist auch der Fall in jedem mechanischen System mit Drehkondensatorabstimmung
oder bei Verwendung von Kasazitätsdioden als Abstimmelemente mit Potentiometerabstimmug.
Bei diesen Anordnungen ist die erzielte zeitliche Frequenzänderung der Abstimmung
eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes. Zwischen Winkelgeschwindigksit
und Frequenzänderung besteht hierbei immer ein linearer Züsammenhang. Außerdem benötigt
man für eine vorgegebene Frequenzänderung immer eine bestimmte Umdrehungszahl ziels
Betätigungsgliedes, da eine bestimmte Untersetzung zwischen der Umdrehungszahl des
Hand-Rades und in der des rehkondensators oder des Potentiometers notwendig ist,
damit die erforderliche Feinabstimmung möglich ist. Diese Untersetzung verursacht
aber, daß es länger dauert und daß viele Umdrehungen
notwendig
sind, wenn z.B. von einem Sender an einem Empfangsbereichsende zu einem Sender am
andereh Empfangsbereichsende abgestimmt werden soll. Es gibt zwaF Schaltungsanordnungen
mit Sendersuchlauf, die bei Drücken eines Knopfes eine Digitalinformation incrementieren
oder decrementieren, woraus in einem Digital-Analog-Wandler die Abstimmspannung
für die Abstimmdioden gebildet wird. Die zuvor geschilderte Schwierigkeit bei der
Abstimmung wird hier dadurch umgangen, daß die digitalisierten Schritte über ein
Knopf-Paar der Abstimmgeschwindigkeit 1 zugeordnet werden und über ein weiteres
Knopf-Paar der Abstimmgeschwindigkeit i:iD oder 1:5 für eine Feinabstimmung. Diese
Maßnahme besitzt jedoch den Nachteil, daß dieses nur mit einer konstanten Frequenzänderung
geht, da keine Beeinflußung der Geschwindigkeit möglich ist, wie dies z.B. durch
Erhöhen der Winkelgeschwindigkeit des Hand-Rades erreicht werden kann. Außerdem
ist die Feinabstimmung von der>Betätigung weiterer Bedienungselemente abhängig.
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Durch die im Anspruch gekennzeichneten Maßnahmen wird erreicht, daß
in Abhängigkeit von der vorhandenen Winkelgeschwindigkeit des Hand-Rades (Abstimmscheibe)
des Nachrichtengerätes die Frequenzschritte der Abstimmung nicht nur in der Aufeinanderfolge
vorgenommen, sondern daß auch die einzelnen Frequenzschritte verändert werden, so
daß bei hoher Winkelgeschwindigkeit größere Frequenzschritte und bei kleinerer Winkelgeschwindigkeit
kleinere Frequenzschritte erfolgen. Dadurch ist mit der Betätigung nur eines Hand-Rades
ein schnelles Abstimmen als auch eine Feinabstimmung möglich.
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Beschreibung: Um dies zu ermöglichen wird das nachfolgend beschriebene
Verfahren zur Abstimmung vorgescilagen, das mit Hilfe der Zeichnung erläutert wird.
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Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild, in welchem das Verfahren zur Abstimmung
angewendet wird; Figur 2 zeigt ein Impulsdiagramm der Abtastelektronik, Figur 3
zeigt die verschiedenen Verfahrenssc\\ritts.
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In Figur 1 sind zwei Empfangsteile 1 und 2 eines Rundfunkempfängers
für frequenzmodulierte und amplitudenmodulierte Signale gezeigt. Die in die Zwischenfrequenz
umgesetzten Signale werden an die Zwischenfrequenzverstärkerstufen 3 und 4 weitergegeben,
von wo aus sie über die Demodulatoren 5 und 6 an die Niederfrequenzausgänge NF-FM
NF-AM gelungen. Zur Anzeige der Feldstärke dient ein umschaltbares ließinstrument
7 und zur Anzeige der Sollabstimmung bei FM-Siglalen das Mitteninstrument 8. Die
Oszillatorfrequenzen fosz-fm und fo5z-am werden den Empfangsteilen 1 und 2 an einem
besonderen Ausgang entnommen, und auf den vom Mikroprozessor 9 programmierbaren
Teiler 10 gegeben. Dieser liegt in der bekannten PLL-Schleife, so daß an dessen
Ausgängen über ein Integrierglied 11 bzw. 12 die Abstimmspannung UA/FM bzw. UA/AM
gewonnen wird.
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Der Mikroprozessor 9 erhält Steuerimpulss aus einer von einem Hand-Rad
angetriebenen Abstimmscheibe beeinflußten Abtestelektronik
13.
Als Abtastelektronik mit Abstimmscheibe kann eine in der zuvor genannten DE-OS 28
11 246 in Figur 3 offenbarte Anordnung dienen . Diese Abtastelektronik liefert z.B.
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Impulsfolgen nach Figur 2, aus denen die Drehrichtung der Abstimmscheibe
ableitbar ist. Erfindungsgemäß wird zusätzlich aus der Impulsfolgezeit ein entsprechender
Frquenzschritt abgeleitet. Es erfolgt eine Bewertung der Grq3e des nächst folgenden
Abstimmschrittes in Abhängigkeit von der Impulsfolgezeit. Zum Beispiel soll derAbstimmschrit
bei großer Impulsfolgezeit mit plus/minus 25 KHz-Schrittan und bei kleiner Impulsfolgezeit
mit plus/minus 100 KHz-Schritten bewertet werden. Diese Bewertung erfolgt in Abhsngigkeit
einer vorgegebenen Grenze der Winkelgeschwindigkeit der Abstimmscheibe.
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In Figur 3 werden die für den Ablauf des Verfahrens zur Abstimmung
notwendigen Schritte naher erläutert. Nach dem Einschalten des Empfängers.(Start)
werden zunächst die Arbeitsregister des Mikroprozessorsystems auf Null gesetzt.
Darauf wird der'gerade anstehende von der Abstimmsch3ibe abgegebene Kode in das
Register 1 eingeschrieben. Nach Figur 2 durchläuft der Abtastkode in der einen Drehrichtung
der Abstimmscheibe die Werte 01-11-10-00 und in der entgagengesetzten Richtung die
Werte 01-00-10-11. Darauf wird dsr von der Abstimmscheibe abgetastete Wert auf ein
RegistEr 2 gegeben.
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Sobald diese gedreht wird, tritt eine Abweichung zwischen den Inhalten
der beiden Register 1 und 2 auf. mit nicht jede Abweichung ausgewertet wird, wird
zum Beispiel nur jede vierte Änderung ausgewertet, z.B. der Übergang 01-11 in der-einen
Richtung und der Übergang 10-11 in der anderen Richten. Hieraus ist dann@auch die
Abstimmrichtung ableitbar, die in einem dritten
Register gespeichert
wi.rd. Hiernach wird ein Zeitzähler incrementiert, der ein 8-bit-Register lädt.
Solange keine Abweichung zwischen den Inhalt des Registers 1 und dem Kodesignal
der Abstimmscheibe festgestellt wird, wird der Zeitzähler incrementiert.
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Das Zeitzählerregister hat eine Kapazität von H'FF'. Der Inhalt dieses
Registers erreicht demnach be langsamer Umdrehungsgeschwindigkeit der Abstimmscheibe
sehr schnell einen vorgegebenen Schwellwert von z.B. H'7F' (was der halben Kapazität
dieses Registers entspricht - H'FF' gleich 255 und H'7F' gleich 12710) In Abhängigkeit
von dieser Entscheidung, ob das Zählerregister >H'7F' ist, wird ein bestimmter
Wert in ein Impulswertregister eingeschrieben, nach dem aus dem Register 3 die abgespeicherte
Abstimmrichtung fiestgestellt wurde. Zum Beispiel soll das Impu.lswertregister bei
einem Inhalt des Zählerregisters <H'7F' und Abstimmung zu höheren Frequenzen
mit dem Wert H'2' (gleich R laden werden, ist dagegen die Abstimmung zu niedrigeren
Frequenzen abgespeichert worden, dann erhält das Impulswertregister den Wert H'FE'
(gleich 1111 1110).Auf analoge Weise erhält bei einem Zustand des Zählerregisters
> H'7F' und zu höheren Abstimmfrequenzen das Impulswertregister den Wert H'1'
(gleich #### pR1) anderenfalls den Wert H'FF' (gleich 1111 1111) Diese Einteilung
in vier Bereiche von Frequenzschritten gilt als Beispiel. Selbstverständlich können
ebenso noch mehr Zählerabschnittemit entsprechend mehreren Schrittbewertungen vorgesehen
werden.
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Das System unternimmt daraufhin eine Umkodierung des Impulswert registers
stehenden Wertes in einen entsprechenden Frequenzschritt:
Zum Beispiel:
AM FM H'#1' e 0,5 + 25 KHz H'#2' + + 5 t100 KHz H'FF' -0,5 -25 KHz H'FE' - 5 -100
KHz Daraufhin wird dieser ermittelte Frequenzschritt zur aktuellen Anzeige addiert
oder von dieser subtrahiert und der diesem entsprechende Teilerfaktor für die PLL-Schleife
ausgegeben, worauf die gewünschte Oszillatorfrequenz eingestellt und die Empfangsfrequenz
angezeigt wird, solange, bis der Inhalt des Registers 2 durch Drehen der Abstimmscheibe
wieder verändert wird. Schließlich bietet das soeben beschriebene Abstimmverfahren
eine einfache MQglichkeit zur Korrektur von Abweichungen der Zwischenfrequenz, die
von Empfangsgerät zu Empfangsgerät von der Sollfrequenz abweichen kann, z.B. bei
Verwendung von Keramikfiltern in den Zwischenfrequenzkreisen, bei deren Austausch
im Reparaturfall. Deshalb muß das Teilerverhältnis für die Zwischenfrequenz der
tatsächlich im Xmpfangsgerät sich ausbildende Zwischenfrequenz angepaßt werden In
der PLL-Schaltung wird die Oszillatorfrequenz gemassen und mit der Referenzfrequenz
verglichen. Da die Oszi.ilatorfrequenz um den Betrag d er Zwischenfrequenz höher
liest als die Empfangsfrequenz muß diese Zwischenfrequenz beiisrwünschter Anzeige
der Empfangsfrequenz von der gemessene Oszillatorfrequenz subtrahiert werden, d.h.
in der PLL-Scaleife wird zum Teilerverhältnis für die (höhere) Oszillatorfrequenz
das Teilerveihältnis für die Zwischenfrequenz addiert.
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Die PLL-Schleife befindet sich im eingerasteten Zustand, wenn
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fe + fZF = fref N = P wobei fe gleich Empfangsfrequenz fzF gleich Zwischenfrequenz
fref gleich Referenzfrequenz N gleich Teilerfaktor für die gemessene Frequenz P
gleich Teilerfaktor für die Referenzfrequenz ist.
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Bei einer Korrektur zum Ausgleich einer Abweicbung der Zwischenfrequenz
fZF um plus/minus # fZF muß entsprechend das Teilerverhältnis N um plus minus NK
verändert werden: fe + fZF # # fZF = fref N # N NK = P Dieser korrigierte Teilerfaktor
um N K kann mit dem beschriebenen Abstimmsystem leicht eingestellt werden. Hierzu
wird durch Umschalten während des Korrekturvorgangs der Wert des Impulswertregisters
nach folgender Tabelle umkodiert: AM FM.
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H'#1' + 0,5 +5 KHz H'#2' + 0,5 +5 KHz H'FF' -0,5 -5 KHz H'FE' -0,5
-5 KKz das heißt, die Frequenzschritte werden niedriger bewertet.
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Die Frequenzanzeige selbst wird hierbei nicht verändert, der
Wert
der ZF-Korrektur wird abgespeichert, so daß sich immer die für das betreffende Empfangsgerät
maßgebliche Zwischenfrequenz einstellt. Beim Abgleich geht man so vor, daß zunächst
ein Sender eingestellt wird, dessen Emofangsfrequenz bekannt ist, die über die digitele
Frequenzanzeige 14 ausgegeben wird. Bei notwendiger Korrektur steht das Mitteninstrument
zunächst nicht auf dem Abgleichpunkt. Nach Umschalten auf die Korrektur wird durch
Verdrehen der Abstimmscheibe auf den Abgleichpunkt eingestellt, wobei sic die Frequenzanzeige
nicht ändert. Nach diesen Vorgang wirX der Schalter wieder umgeschaltet, so daß
das Verfahren zur Abstimmung wie zuvor beschrieben ablaufen kann.