DE3015680A1

DE3015680A1 - Schaltungsanordnung fuer einen breitband-doppelueberlagerungsempfaenger

Info

Publication number: DE3015680A1
Application number: DE19803015680
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Onishi; Morikazu Sagawa; Mitsuo Saito; Sadahiko Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1980-11-06
Also published as: JPS55143848A; CA1149877A; DE3015680C2; US4315333A

Description

- Rnui im/- - !Cuimc Patentanwälte und

DÜHLING IMHNE Vertreter beim EPA

P-......... .i J I 0 0 ö U Dipl.-Ing. H.Tiedtke ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling

- 3 - Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 96

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

23. April 1980

DE 0360 / case G5-8007-

MN

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL COMPANY, LIMITED

Kadoma City, Japan

Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Breitband-Überlagerungsempfänger und insbesondere auf einen Breitband-Überlagerungsempfänger, dessen erste Zwischenfrequenz höher als eine ankommende Trägerfrequenz und dessen zweite Zwischenfrequenz niedriger als die erste Zwischenfrequenz ist.

Bei - häufig als Breitbandempfänger verwendeten Doppelüberlagerungsempfängern wird eine am Eingang anliegende Trägerfrequenz zweimal umgesetzt. Eine solche doppelte Umsetzung in einem Doppelüberlagerungsempfänger kann grundsätzlich auf zwei Arten geschehen. Beim ersten Verfahren wird eine empfangene Trägerfrequenz, die ein Ton- oder Videosignal enthalten kann, durch Mischung mit der Frequenz eines ersten Überlagerungsoszillators in einer ersten Mischstufe auf eine erste Zwischenfrequenz (IF) und anschließend durch

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Deutsche Bank (München) Klo. 51/61 070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939844 Posischeck (München) KIo. 670-43-804

-Α ΏΕ 0360 Mischung mit der Frequenz eines zweiten Überlagerungsoszillators in einer zweiten Mischstufe auf eine zweite Zwischenfrequenz herabgesetzt. Beim zweiten Verfahren wird eine empfangene Trägerfrequenz in einer ersten Mischstufe soweit angehoben, daß sie außerhalb des Empfangsbereichs liegt, und anschließend in einer zweiten Mischstufe gesenkt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Doppelüberlagerungsempfänger, der nach dem zweiten Verfahren arbeitet. In der US-PS'3 939 429 ist ein solcher Doppelumsetzungs- oder Doppelüberlagerungsempfänger beschrieben. Bei diesem wird die empfangene Trägerfrequenz zuerst mit einem breitbandigen Hochfrequenzverstärker verstärkt, dann in einer ersten und einer zweiten Mischstufe zweimal umgesetzt und anschließend an eine Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe angelegt.. Die Mischstufen bestehen aus doppelsymmetrischen Systemen, die Übertragungsleitungen zwischen dem Hochfrequenzverstärker und ™ der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe aus symmetrischen Schaltungen. Ein zwischen die erste und die zweite Mischstufe geschaltetes Bandpaßfilter enthält eine magnetische Resonanzschaltung, ζ. B. einen Yig-Baustein. Eine solche, dem in der vorstehend genannten

Patentschrift beschriebenen Verfahren entsprechende Schaltung ist im Aufbau komplex, da eine Anzahl von symmetrischen Schaltungen vorzusehen ist. Weiterhin muß das Bandpaßfilter mit einer externen Schaltung zur Kompensation von Temperaturschwankungen versehen sein,

wodurch der Aufbau noch komplexer wird. Ein solch komplexer Schaltungsaufbau erfordert notwendigerweise eine größere Anzahl von Elementen; der Empfänger ist somit voluminös und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Beseitigung der

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vorstehend genannten herkömmlichen Breitband-Doppelüberlagerungsempfängern anhaftenden Nachteile eine neue, nützliche und einfach aufgebaute Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger zu schaffen.

Weiterhin soll eine hauptsächlich aus unsymmetrischen Schaltungen bestehende Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger geschaffen ]0 werden.

Ferner soll eine Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger geschaffen werden, die zwischen einer ersten und einer zweiten Mischstufe eine in einfacher Weise aus Koaxialschaltungen, Mikrostrip-Leitungen oder ähnlichem aufgebaute Filtereinrichtung aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Schaltungsan-Ordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger, gekennzeichnet durch einen Breitbandverstärker zur Verstärkung °:nes Empfangsträgerfrequenzsignals, durch einen ersten Überlagerungsoszillator, durch eine erste Mischstufe zur Erzeugung einer ersten Zwischenfrequenz in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Breitbandverstärkers und des ersten Überlagerungsoszillators, durch eine auf die erste Zwischenfrequenz ansprechende Filtereinrichtung mit einem Bandpaßfilter und einem Tiefpaßfilter, durch einen zweiten Überlagerungsoszillator, durch eine zweite Mischstufe zur Erzeugung einer zweiten Zwischenfrequenz in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Filtereinrichtung und des zweiten Überlagerungsoszillators, durch eine auf die Ausgangssignale der zweiten Mischstufe ansprechende Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe zur Verstärkung des zweiten Zwischenfrequenzsignals und durch eine Mehrzahl von

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unsymmetrischen Schaltungen zur Herstellung der Verbindungen zwischen dem Breitbandverstärker und der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh— rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppe!überlagerungsempfänger.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für einen Breit-

band-Doppe!überlagerungsempfänger.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche, in der vorstehend genannten US-PS 39 39 429 beschriebene Schaltungsanordnung. Beim herkömmlichen Verfahren gelangt eine an einen Eingangsanschluß 1 angelegte Empfangsträgerfrequenz über einen Breitbandverstärker 15 und ein Tiefpaßfilter 14 an eine erste Mischstufe 3. Eine am Ausgang der mit der Frequenz eines ersten Überlagerungsoszillators 9 gespeisten ersten Mischstufe 3 erhaltene erste Zwischenfrequenz (IF) gelangt über ein diese erste Zwischenfrequenz durchlassendes Bandpaßfilter 4 an eine zweite Mischstufe 5. Die zweite Mischstufe 5 wird mit der Frequenz eines zweiten Überlagerungsoszillators

^ gespeist und erzeugt an ihrem Ausgang ein zweites Zwischenfrequenzsignal. Dieses zweite Zwischenfrequenzsignal wird von einer Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe 7 verstärkt und gelangt an einen Ausgangsanschluß 8.

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Durch Wahl der Frequenz des ersten Überlagerungsoszillators 9 wird ein in einer Anzahl von empfangenen Trägerfrequenzsignalen vorhandenes gegebenes Frequenzsignal auf einen ersten Zwischenfrequenzwert gehoben. Diese erste Zwischenfrequenz wird in der zweiten Mischstufe 5 auf eine am Ausgang abnehmbare zweite Zwischenfrequenz gesenkt. Die erste und zweite Mischstufe 3 bzw. 5 sind, wie vorstehend schon erwähnt, aus doppelsymmetrischen Schaltungen und sämtliche Übertragungsleitungen zwischen dem Breitbandverstärker 15 und der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe 7 aus symmetrischen Leitungen 2, 6, 11, 12 und 13 (in Fig. 1 durch Doppellinien dargestellt) aufgebaut. Das Bandpaßfilter 4 besteht aus einer magnetischen Resonanzschaltung, z. B.

einem Yig-Baustein. Durch die symmetrischen Schaltungen ist die Schaltungsanordnung von komplexem Aufbau und enthält eine größere Anzahl von Elementen.

Nachstehend ist eine erfindungsgemäße, hauptsächlieh unsymmetrische Schaltungen verwendende Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger beschrieben. Zur Beseitigung von Störungen der End-Zwischenfrequenz durch auftretende Störfrequenzen ist zwischen die erste und die zweite Mischstufe ein die Störs'ignale unterdrückendes Tiefpaßfilter geschaltet. Um das gesamte Signalübertragungssystem als unsymmetrische Schaltung verwenden zu können, sind zusätzlich jeweils eine Unsymmetrisch/Symmetrisch-Umwandlungs-

schaltung zwischen die erste Mischstufe und den ersten on

Überlagerungsoszillator, bzw. zwischen die zweite Mischstufe und den zweiten Überlagerungsoszillator geschaltet. Die Mischstufen bestehen aus einfach symmetrischen Schaltungen. Durch diese Maßnahmen kann die Anzahl der Halbleiterelemente z. B. für den Breitbandverstärker

und die Mischstufen auf die Hälfte der für eine herkömm-

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liehe Schaltungsanordnung notwendigen Anzahl reduziert werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger enthält einen Breitband-Hochfrequenzverstärker 21, einen ersten und zweiten Überlagerungsoszillator 32 bzw. 34, eine erste und zweite Unsymmetrisch/Symmetrisch-Umwandlungsschaltung 31 bzw. 33, eine erste und zweite Mischstufe 23 bzw. 26, eine Filtereinrichtung mit einem Bandpaßfilter 24 und einem Tiefpaßfilter 25 und eine Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe 28.

Ein Eingangsanschluß 20 zum Empfangen einer Empfangsfrequenz ist mit einem Eingangsanschluß des Breitbandverstärkers 21 verbunden, dessen Ausgangsanschluß über eine unsymmetrische Leitung 22 mit einem Eingangsanschluß der ersten Mischstufe 23 verbunden ist. Die erste Mischstufe 23 empfängt auch die Frequenz des ersten Überlagerungsoszillators 32, dessen Ausgangssignal zuerst von der ersten Symmetrierstufe bzw. Umwandlungsschaltung 31 in ein symmetrisches Signal aufgespalten wird und anschließend als aufgespaltenes symmetrisches Signal über eine symmetrische Leitung 30, die in Fig. 2 als Doppellinie dargestellt ist, an die erste Mischstufe 23 gelangt. Die erste Mischstufe 23 ist in einfach symmetrischer Art ausgeführt und kann somit das symmetrische Signal empfangen. Ein von der ersten Mischstufe 23 erzeugtes erstes Zwischenfrequenzsignal gelangt über das Bandpaßfilter 24 und das Tiefpaßfilter 25 an einen Eingangsanschluß der zweiten Mischstufe 26. Die zweite Mischstufe 26 empfängt zusätzlich die Frequenz des zweiten Überlagerungsoszillators 34, dessen Ausgangssignal zuerst durch die zweite

Symmetrierstufe bzw. Umwandlungsschaltung 33 in ein

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symmetrisches Signal aufgespalten wird und anschließend als aufgespaltenes symmetrisches Signal über eine symmetrische Leitung 35, die ebenfalls als Doppellinie dargestellt ist, an die zweite Mischstufe 26 gelangt. Die zweite Mischstufe 26 ist in einfach symmetrischer Art ausgeführt und kann somit das symmetrische Signal empfangen. Ein von der zweiten Mischstufe 26 erzeugtes, an ihrem Ausgang abnehmbares zweites Zwischenfrequenzsignal gelangt über eine unsymmetrische Leitung 27 an einen Eingangsanschluß der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe 28 und wird dort verstärkt. Das verstärkte zweite Zwischenfrequenzsignal gelangt an einen Ausgangsanschluß 29 und steht dort für die nächste Stufe zur Verfügung, die einen Demodulator und einen Ton- und/oder Videofrequenz-Verstärker enthalten kann.

Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Tiefpaßfilter 25 hinter dem Bandpaßfilter 24 angeordnet ist, kann es auch an anderer Stelle, z. B. zur Erzielung derselben Wirkung vor dem Bandpaßfilter 24 angeordnet sein. Die Funktion des Tiefpaßfilters 25 besteht in der Beseitigung von Störsignalen, die durch das Bandpaßfilter 24 gelangen. Das Bandpaßfilter 24 dient wie bei herkömmlichen Systemen zur Beseitigung von Störsignalen bei dem von der ersten Mischstufe abgenommenen ersten Zwischenfrequenzsignal. Diese Störsignale entstehen bei der Mischung durch Addition und Subtraktion der Empfangsfrequenz zu und von den ganzzah-

^ov ligen Vielfachen der Frequenz des von dem ersten Überlagerungsoszillator 32 angelegten Signals. Störsignale, deren Frequenz geringer als das 3-fache der ersten Zwischenfrequenz ist, werden durch das Bandpaßfilter

leicht beseitigt, Störsignale jedoch, deren Frequenzen ritz

darüber liegen, gelangen durnii das Bandpaßfilter 24.

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Das Bandpaßfilter 24 unterdrückt also solch hochfrequente Störsignale nicht wirkungsvoll. Wäre das Tiefpaßfilter 25 nicht vorhanden und der Ausgangsanschluß des Bandpaßfilters 24 somit direkt mit der zweiten Mischstufe 26 verbunden, so würden von dem Bandpaßfilter 24 nicht abgehaltene Störsignale an die zweite Mischstufe 26 gelangen und dort mit hohen Harmonischen der Frequenz des zweiten Überlagerungsoszillators gemischt werden. Bei dieser unerwünschten Mischung in der zweiten Mischstufe 26 würden dementsprechend Störsignale im zweiten Zwischenfrequenzsignal auftreten und zu unerwünschten Interferenzen führen. Die Funktion des Tiefpaßfilters 25 besteht also darin, am Ausgangsanschluß der ersten Mischstufe 23 auftretende Störsignale abzuhalten.

Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 25 ist geeignet gewählt, liegt jedoch vorzugsweise bei einem Wert, der geringer ist als das 3-fache der tiefstmöglichen Frequenz des ersten Überlagerungsoszillator 32. Der Grund dafür liegt darin, daß es besonders notwendig ist, Störsignale abzuhalten, die von einer Frequenz erzeugt werden, die gleich der 3-fachen Frequenz des ersten Überlagerungsoszillators ist, da die Leistung eines Signals mit einer solchen Frequenz relativ groß ist.

Im folgenden werden als Beispiel bei Untersuchungen erhaltene Werte verschiedener Frequenzen und Verstärkungen angeführt. Der Bereich des Breitbandverstärkers 21 geht von 40 bis 900 MHz, seine Verstärkung beträgt 20 dB. Der erste Überlagerungsoszillator 32 ist durch Spannung abstimmbar, seine Schwingfrequenz ist von ungefähr 2600 MHz bis 3400 MHz veränderbar. Die

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erste Zwischenfrequenz am Ausgang der ersten Mischstufe 23 liegt bei 2500 MHz . Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 25 liegt dann vorzugsweise bei 7000 MHz, da 7000 MHz geringer ist als das 3-fache der tiefstmöglichen Frequenz des ersten Überlagerungsoszillators. Zum Empfang von Fernsehsenderwellen ist die Frequenz des zweiten Überlagerungsoszillators 34 so gewählt, daß z. B. in USA die zweite Zwischenfrequenz in das 45 MHz-Band fällt (58 MHz in Japan). Mit der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung sind eine Rauschzahl von weniger als 4 dB im VHF-Band, eine Rauschzahl von weniger als 7 dB im UHF-Band und eine Gesamtverstärkung von 30 dB erzielbar.

Aus dem vorstehenden ist zu entnehmen, daß die Schaltungsanordnung hauptsächlich aus unsymmetrischen Schaltungen besteht. Sowohl die Übertragungsleitung zwischen dem Breitbandverstärker 21 und der ersten Mischstufe 23 als auch die Übertragungsleitung zwischen der zweiten Mischstufe 26 und der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe 28 bestehen aus unsymmetrischen Leitungen. Der Schaltungsaufbau wird noch weiter vereinfacht durch die Verwendung symmetrischer Mischstufen als erste und zweite Mischstufe 23 bzw. 26 und durch den Einsatz von Symmetrierstufen bzw. Umwandlungsschaltungen 31 bzw. 33 zwischen der ersten Mischstufe 23 und dem ersten Überlagerungsoszillator 32, bzw. zwischen der zweiten Mischstufe 26 und dem zweiten Überlagerungsoszillator 34-. Da der Abschnitt zwischen der ersten und

^ou der zv/eiten Mischstufe 23 bzw. 26 aus unsymmetrischen Schaltungen besteht, können Filter mit einfachem Aufbau, z. B. in Koaxial- oder Mikrostripleitungs-Ausführung, als Bandpaßfilter 24 und Tiefpaßfilter 25 verwendet werden. Die Filter 24 und 25 sind folglich leicht aus integrierten Mikrowellenschaltungen

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(microwave integrated circuits) aufbaubar, wodurch sich die Größe des Schaltungsaufbaus bzw. der Schaltungsanordnung erheblich reduzieren läßt.

Mit einer solchen einfach aufgebauten Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger können Fernseh- und/oder Rundfunksignale leicht ohne Umschalten der Empfangsbänder empfangen werden. Bei einer Vergrößerung des Empfangsbereichs können zusätzlieh UKW-Sendersignale, deren Frequenzband unterhalb des Fernseh-Bandes liegt, empfangen werden. Dies bedeutet, daß ein solcher Schaltungsaufbau auch im Breitband-Heimempfänger verwendbar ist.

Die Signalübertragungsleitungen eines zweistufigen Doppelüberlagerungsempfängers bestehen hauptsächlich aus unsymmetrischen Schaltungen. Die Schaltungsanordnung enthält einen Breitbandverstärker zur Verstärkung und zum Empfang einer ankommenden Trägerfrequenz, eine erste und eine zweite Frequenzumsetzungsstufe und eine Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe, wobei die Verbindung zwischen dem Breitbandverstärker und der ersten Frequenzumsetzungsstufe und die Verbindung zwischen der zweiten Frequenzumsetzungsstufe und der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe aus unsymmetrischen Leitungen gebildet sind. Sowohl die erste als auch die zweite Frequenzumsetzungsstufe enthalten eine aus einer einfach symmetrischen Schaltung aufgebaute Mischstufe, einen Überlagerungsoszillator und eine

dazwischengeschaltete Unsymmetrisch/Symmetrisch-Umwandlungsschalturi}"f. Eine Filtereinrichtung mit einem Bandpaßfilter und einem Tiefpaßfilter ist zur effektiven Unterdrückung von Störsignalen zwischen die erste

und die zweite Frequenzumsetzungsstufe geschaltet. 35

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Claims

TiEDTKE ° BüHLINQ Ή KwNE virtrÄ^efm EPA a O Dipl.-Ing. H.Tiedtke RUPE = PELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne 3 015680 Dipl--|ng-R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 0 89-5396 53 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 23. April 1980 DE 0360/case G5-8007-MN Patentansprüche

1.,· Schaltungsanordnung für einen Breitband-Doppelüberlagerungsempfänger, gekennzeichnet durch einen Breitbandverstärker (21) zur Verstärkung eines Empfangsträgerfrequenzsignals, durch einen ersten Überlagerungsoszillator (32), durch eine erste Mischstufe (23) zur Erzeugung einer ersten Zwischenfrequenz in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Breitbandverstärkers (21) und des ersten Überlagerungsoszillators (32), durch eine auf die erste Zwischenfrequenz ansprechende Filtereinrichtung (24, 25) mit einem Bandpaßfilter (24) und einem Tiefpaßfilter (25), durch einen zweiten Überlagerungsoszillator (34), durch eine zweite Mischstufe (26) zur Erzeugung einer zweiten Zwischenfrequenz in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Filtereinrichtung (24, 25) und des zweiten Überlagerungsoszillators (34), durch eine auf die Ausgangssignale der zweiten Mischstufe (26) ansprechende Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe (28) zur Verstärkung des zweiten Zwischenfrequenzsignals, und durch eine Mehrzahl von unsymmetrischen Schaltungen zur Herstellung der Verbindungen zwischen dem Breitbandverstärker (21) und der Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe (28).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zwei-

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939844 Posischeck (München) Kto. 670-43-B04

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te Mischstufe (23 bzw. 26) eine einfach symmetrische Schaltung enthalten.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Unsymmetrisch/Symmetrisch-Umwandlungsschal tung (31 bzw. 33), die zwischen dem ersten Überlagerungsoszillator (32) und der ersten Mischstufe (23) bzw. zwischen dem zweiten Überlagerungsoszillator (34) und der zweiten Mischstufe (26) angeordnet sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (24, 25) eine Koaxialschaltung enthält.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (24, 25) eine integrierte Mikrowellenschaltung enthält.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (25) niedriger ist als das 3-fache der Frequenz des ersten Überlagerungsoszillators (32).

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