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Schaltungsanordnung für die selbsttätige Einstellung
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eines Funkempfängers auf einen Sender Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung für die selbsttätige Einstellung und Abstimmung eines Funkempfängers
auf den jeweils am stärksten einfallenden Sender einer gerade das gleiche Programm
aussendenden Sendergruppe.
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Bei ortsveränderlichen Funkempfangs-Stationen, wie sie z. B. in Kraftfahrzeugen,
schienengebundenen Bahnen, Schiffen oderFlugzeugen betrieben werden besteht oft
der Wunsch, eine ganz bestimmte Aussendung zu hören, die von mehreren Sendern einer
Sendergruppe auf verschiedenen Kanälen oder Frequenzen abgestrahlt wird. Bei ortsveränderlichen
Funkempfangsstationen hat man selbst bei Sender-Suchlaufautomatik, die auf einen
bestimmten Ansprech-Schwellenwert einstellbar ist, die Schwierigkeit, bei rapide
abnehmender Empfangsfeldstärke des gerade die gewünschte Aussendung ausstrahlenden
Senders der Sendergruppe einen weiteren Sender der gleichen Sendergruppe zu finden,
der die gleiche Aussendung bei größerer Empfangsfeldstärke ausstrahlt. Dies ist
in einem Kraftfahrzeug ein ziemlich mühseliges Unterfangen, selbst wenn eine Sender-Suchlaufautomatik
im Funkempfänger eingebaut ist, da sich die Zeiten für den eigentlichen Suchlauf
und des Erkennens des Nachrichteninhalts addieren.
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Zu diesem Zweck ist bereits aus der DE-PS 2 109 583-ein automatisch
arbeitendes System -zur überwachung eines speziellen Rundfunkprogramms mittels eingelagerter
Überwachungssignale bekannt. Dieses bekannte System dient dazu, einzelne in eine
laufende Sendung eingeblendete Teile, z. B. Werbetexte oder Darstellungen zu erkennen,
auszublenden und einer Aufzeichnung zuzuführen. Zeine Weiterentwicklung dieses Systems
ist in der DE-AS 2 232 344
offenbart. Ferner ist aus der DE-OS 2
339 221 ein abstimmbares Hochfrequenzempfangsgerät bekannt, das ebenfalls auf in
die Sendung eines Senders einer Sendergruppe eingestreute Kennschwingungen oder
Kennsignale anspricht.
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Diese und ähnliche Systeme werden seit einiger Zeit mit Erfolg als
Autofahrer-Informationssysteme für die automatische Einschaltung von Autoempfängern
auf Verkehrsdurchsagen der Sendergruppen eingesetzt. Eine Weiterentwicklung dieser
Gedanken stellt das in der Erprobung befindliche Autofahrer-Lenkungs- und Informationssystem
dar.
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Alle diese Systeme benötigen aber, und das ist im Sinne des durch
die Erfindung zu lösenden Problems ein schwerwiegender Nachteil, eine besondere
durch alle Sender der Sendergruppe abzustrahlende Kennung. Dies läßt sich nur bei
überragendem öffentlichen Interesse durchsetzen.
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Die Erfindung beschreitet daher einen völlig neuen Weg zur Lösung
dieses Problems, wobei es vor allem darauf ankommt, daß bei der Umschaltung auf
den jeweils stärken Sender einer das gleiche Programm ausstrahlenden Sendergruppe
keine hörbare Unterbrechung auftritt. Es ist an sich bereits bekannt, die Sender
einer Sendergruppe in Form einer Sendertabelle in einem Speicher zu programmieren
und über ein Sendersuchlaufverfahren den jeweils der gleichen Sendergruppe angehörenden
stärkeren Sender dann aufzusuchen, wenn der gerade empfangene Sender zu schwach
wird. Bei diesem Verfahren vergeht aber viel Zeit, und es ist dabei nicht mit Sicherheit
feststellbar, ob es sich um die gleiche Sendergruppe handelt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ganz generell durch
ein Verfahren gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß unter Verwendung von zwei
vollständigent mit phasenstarrer Schleife und synthetischer Frequenzerzeugung
arbeitenden
Empfangsteilen aus der im einen Empfangsteil gerade empfangenden Sendung ein Klangbild
abgeleitet wird, daß dabei gleichzeitig über den anderen Empfangsteil mittels Suchlaufs
das'gleiche Klangbild aufgesucht wird, daß dabei sowohl beim einen als auch beim
anderen Empfangsteil ein unterer Schwellenwert vorgegeben ist, der für ausreichende
Empfangs feldstärke überschritten werden muß und daß diese so erzeugten Klangbilder
in einer Vergleichsstufe miteinander verglichen werden, so daß bei positivem Vergleichsergebnis
die Frequenz des so ermittelten Ersatz senders eingespeichert wird und dann zur
Neuabstimmung des anderen Empfangsteils herangezogen wird, wenn die Empfangsfeldstärke
des vom einen LI Empfangsteil aufgenommenen Senders mit gleichemKlangbild den vorgegebenen
Schwellenwert um eine vorbestimmte Zeit unterschreitet.
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Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens kann entweder
von dig-italer Technik oder von Analogtechnik Gebrauch machen. Beide Varianten haben
ihre spezifischen Vorteile.
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So ist die Schaltungsanordnung für die digitale -Verarbeitung in der
Weise aufgebaut, daß zwei vollständige, aus Hochfrequenzteil, phasenstarrer Schleife,
Frequenzsynthesizer, Zwischenfrequenzteil und Demodulatorteil beStehende, mit einem
automatischen Sendersuchlauf versehene Empfangsteile vorgesehen sind, die über einen
Schalter wechselseitig an einen gemeinsamen Niederfrequenzteil anschaltbar sind,
daß ferner an jedem Demodulatorteil ausgangsseitig ein Tiefpaßfilter, ein Analog-Digitalwandler
und ein Speicher angeschlossen sind und daß die Ausgänge der Speicher über eine
Vergleichsstufe mit einer taktgesteuerten logischen Steuerschaltung verbunden sind,
die ihrerseits die beiden A/D-Wandler steuert und mit einem Frequenzwertspeicher
verbunden ist,
der der Umsteuerung des jeweils anderen Empfangsteils
auf die gefundene Frequenz und der Umschaltung dieses anderen Empfangsteils auf
den Niederfrequenzteil dient.
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Andererseits kann man die Schaltungsanordnung für eine analoge Verarbeitung
auch so gestalten, daß zwei vollständige aus Hochfrequenzteil, phasenstarrer Schleife,
Frequenzsynthesizer, Zwischenfrequenzteil und Demodulatorteil bestehende, mit einer
automatischen Sendersuchlauf schaltung versehene Empfangsteile vorgesehen sind,
die über einen Schalter wechselzeitig an einen gemeinsamen Niederfrequenzteil anschaltbar
sind, daß ferner an jedem Demodulatorteil ausgangsseitig ein Verzögerungsglied angeschlossen
ist, deren Ausgänge am Eingang eines Differentialverstärkers angeschlossen sind,
dessen Ausgang wiederum am positiven bzw. negativen Eingang je einer Vergleichsstufe
angeschlossen ist, und daß beide V.ergleichsstufen über ein ODER-Glied mit einer
taktgesteuerten logischen Steuerschaltung verbunden sind, die ihrerseits d-ie beiden
Verzögerungsglieder steuert und mit einem Frequenzwertspeicher verbunden ist, der
der Umsteuerung des jeweils anderen Empfangsteils auf die gefundene Frequenz und
der Umschaltung dieses anderen Empfangsteils auf den gemeinsamen Niederfrequenzteil
dient.
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In jedem Fall ist es aber von Vorteil, wenn für beide Empfangsteile
nur eine gemeinsame Sender-Suchlaufschaltung verwendet wird, die jeweils über einen
Umschalter an dem gerade nicht mit dem Niederfrequenzteil verbundenen Empfangsteil
angeschlossen ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn an den beiden Zwischenfrequenzteilen
eine Pegel steuerung mit einstellbarem Schwellenwert angeschlossen ist, die die
jeweilige Empfangssignalstärkeinformation an die logische Steuerschaltung übermittelt.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand von zwei Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der
Erfindung für analoge Verarbeitung und Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäß der
Erfindung für digitale Verarbeitung.
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Das Grundprinzip der Erfindung, nämlich die Erstellung von Klangbildern
des gerade aufgenommenen Senders und eines mit dem zweiten Empfangsteil über Suchlauf
aufgenommenen stärkeren Senders mit dem gleichen Programm, deren Speicherung und
Vergleich und gegebenenfalls elektronischer Umschaltung auf den zweiten Empfangsteil,
ist .in beiden Fällen das gleiche. Im einen Fall wird von Analogtechnik und im anderen
Fall von Digitaltechnik Gebrauch gemacht.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung enthält zwei Empfangsteile
mit je einem Hochfrequenzvertärker 1 und 2, einer phasenstarren Schleife (PLL),
einer synthetischen Frequenzerzeugung oder einen Frequenzsynthesizer, einem Zwischenfrequenzverstärker
4,5 und einen Demodulatorteil D. An den Zwischenfrequenzverstärkern 4 und 5 ist
gemeinsam eine Pegelsteuerung 3 angeschlossen. Für beide Empfangsteile gemeinsam
ist ein-Niederfrequenzverstärker 6 und eine Frequenzanzeige-7 vorgesehen.
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Die Ausgänge der Demodulatorteile der beiden Empfangsteile können
wechseizeitig über einen Umschalter 19 an je ein Verzögerungsglied 8 bzw. 9 angeschaltet
werden.
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Die Ausgänge der Verzögerungsglied.er 8, 9 sind an den beiden-Eingängen
eines Differentialverstärkers 10
angeschlossen, dessen Ausgang
über einen Kondensator 11 an Masse gelegt ist, und außerdem mit dem negativen Eingang
einer Vergleichsstufe 12 und dem positiven Eingang einer Vergleichsstufe 13 verbunden
ist, deren andere Eingänge durch Steuersignale ansteuerbar sind. Die Ausgänge der
Vergleichsstufe 12 und 13 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes 15 verbunden,
dessen Ausgang nach einer logischen Steuerschaltung 16 führt. Diese logische Steuerschaltung
kann in Form eines Mikroprozessors aufgebaut sein, kann aber auch eine festverdrahtete
logische Schaltung sein. Diese logische Steuerschaltung-16 wird dann durch einen
Taktgenerator 17 taktmäßig gesteuert. Die logische Steuerschaltung steuert den gesamten
Ablauf in dem Funkempfänger, insbesondere aber den Sendersuchlauf in der Sendersuchlaufschaltung
18, die Abspeicherung der Frequenz des neuen stärkeren Senders im Frequenzwertspeicher
21, sowie die Umschaltung eines Umschaltkontaktes 20, der mit dem Ausgang der Sendersuchlaufschaltung
verbunden ist. Außerdem sind Ausgänge der logischen Steuerschaltung noch an Eingängen
der Verzögerungsglieder 8 und 9 angeschlossen, deren Verzögerungszeit dadurch steuerbar
gemacht ist.
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Ferner ist die Pegelsteuerung 3 unmittelbar mit der logischen Steuerschaltung
verbunden.
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Die Ausgänge des Frequenzwertspeichers 21 sind ferner unmittelbar
mit der phasenstarren Schleife der beiden Empfangsteile verbunden.
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Wie man aus der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erkennt, arbeitet dieser
neuartige Funkempfänger wie folgt. Der Funkempfänger besteht dabei aus zwei vollkommen
gleichwertigen, mit Abstimmelementen ausgestatteten Empfangsteilen, die beide mit
phasenstarrer Schleife und synthetischer Frequenzerzeugung, digitaler Anzeige und
Steuerung arbeiten. In der gezeigten Schalterstellung
arbeitet
das Empfangsteil 1 mit dem elektronischen Schalter 19 und dem Niederfrequenzteil
6 als normaler Rundfunkempfänger, der auch von Hand abgestimmt werden kann.
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Während des normalen Empfangs durch den Empfangsteil 1 sucht der Empfangsteil
2, gesteuert durch die logische Steuerschaltung 16 - und die Sendersuchlaufschaltung-18,
einen Sender mit dem gleichen Klangbild.- Es werden aber nur Sender mit entsprechend
hoher Feldstärke zum Vergleich herangezogen. Die-Pegelsteuerung 3 übernimmt dabeidiese
Aufgabe.
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Die logische Steuerschaltung 16 kann dabei, wie bereits erwähnt, aus
einem Mikroprozessor oder einer festverdrahteten logischen Schaltung bestehen. Die
von beiden Empfangsteilen 1 und 2 aufgenommenen Klangbilder werden über die Verzögerungsglieder
8 und 9 dem Differentialverstärker 10 und den Vergleichsstufen 12 und 13 zugeführt.
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Laufzeitunterschiede der aufgenommenen Sendersignle von ca. + 1 Millisekunde
werden von der einstellbaren Verzögerung der Verzögerungsglieder 8 und 9 ausgeglichen.
Dieser Ausgleich wird durch die logische Steuerschaltung gesteuert.
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Eine Klangbildgleichheit wird dabei wie folgt festgestellt. Der Hochfrequenzteil
1 -ist von Hand auf einen Sender eingestellt. Der Hochfrequenzteil 2 sucht einen
Sender mit hoher Feldstärke. Wenn dieser gefunden ist, wird über den Differentialverstärker
10 auf Klangbildgleichheit verglichen. Zuvor werden über die Verzögerungsglieder
8 und 9 Laufzeitunterschiede bis zu + 1 Millisekunde ausgeglichen. Dies geschieht
wie folgt: Der festeingestellte Sender wird ohne Verzögerung an den einen Eingang
des Differentialverstärkers 10 angelegt, und der zweite aus dem zweiten Empfangsteil
kommende Sender wird über eine Verzögerung um bis zu 1 Millisekunde stufenlos verzögert.
Sollte keine Gleichheit festgestellt
werden, dann wird es in umgekehrter
Richtung versucht.
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Die Vergleichsstufen 12 und 13 legen dabei über die zweiten Eingänge
einen oberen und einen unteren Pegel fest, und innerhalb dieses Bandes wird auf
Gleichheit erkannt. Der Idealfall von Gleichheit wäre durch eine Spannung von O
Volt am Ausgang des Differentialverstärkers 10 gegeben.
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Wird dann noch immer keine Gleichheit der beiden Klangbilder erkannt,
wird ein neuer Sender mit entsprechend hoher Feldstärke aufgesucht, und dies wird
solange fort--gesetzt, bis ein Sender entsprechend hoher Feldstärke mit dem gleichen
Klangbild gefunden ist. Dessen Frequenz wird dann digital in dem Frequenzwertspeicher
21 abgespeichert.
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Wenn über die Pegelsteuerung 3 eine zu geringe Feldstärke des eingestellten
Senders erkannt wird, wird aus dem Frequenzwertspeicher 21 die Frequenz mit der
höchsten Feldstärke ausgewählt und in der phasenstarren Schleife des zweiten Empfangsteils
eingespeichert. Die logische Steuerschaltung schaltet dann die elektronischen Schalter
19 und 20 um. Dadurch wird ein neuer, stärkerer Sender mit dem gleichen Programm,
aber mit höherer Feldstärke auf den Niederfrequenzteil 6 geschaltet. Der Umschaltvorgang
ist nicht hörbar. Die neu eingestellte Frequenz wird dabei in der Frequenzanzeige
7 angezeigt.
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Die phasenstarre Schleife, die synthetische Frequenzerzeugung der
beiden->Empfangsteile und die logische Steuerschaltung werden durch einen quarzgesteuerten
Taktgeber 17 angesteuert.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ist im Prinzip ähnlich aufgebaut.
Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, während andere Teile,
die in
ähnlicher Position wie in Fig. 1 eingesetzt sind, mit Indizes
a versehen sind.
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Man erkennt wiederum die beiden Empfangsteile mit den Hochfrequenzteilen
1 und 2, die beiden phasenstarren Schleifen PLL, die Frequenzsynthesizer, die beiden
Zwischenfrequenzstufen 4 und 5, die Pegelsteuerung 3, den Niederfrequenzverstärker
6, die Frequenzanzeige 7, die beiden elektronischen Umschalter 19 und 20, die Sendersuchlaufschaltung
18, die logische Steuerschaltung 16, den Taktgenerator 17 und den Frequenzwertspeicher
21. In der gezeigten Schalterstellung arbeitet das Empfangsteil 1 über den elektronischen
Schalter 19 und den Niederfrequenzteil 6 als normaler Funkempfänger, der auch von
Hand abgestimmt werden kann. Während des normalen Empfangs-durch den einen Empfangsteil
sucht der andere Empfangsteil, gesteuert durch die logische Steuerschaltung 16 und
die Sendersuchlaufschaltung 18 einen-Sender mit gleichem Klangbild. Es werden dabei
aber nur Sender mit entsprechend hoher Feldstärke zum Vergleich herangezogen. Diese
Aufgabe übernimmt die Pegelsteuerung 3. Die logische Steuerschal= tung 1 6 kann
wiederum aus einem Mikroprozessor oder einer festverdrahteten Schaltung bestehen.
Die von beiden-Empfängern aufgenommenen Klangbilder werden über Tiefpässe 8a und
9a den beiden Analog-Digitalwandlern 10a und 11a zugeführt.
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Um eine genügende Genauigkeit zu bekommen, werden eine größere Anzahl
von digitalisierten Klangbildern in den Zwischenspeichern 12a und 13a eingespeichert.
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Um die Laufzeitunterschiede der Sendersignale von den verschiedenen
Senderstandorten (ca. + 1 Millisekunde) zu dem Empfänger auszugleichen, kann man
wie folgt eine Kompensation durchführen:
1. Durch zeitliche Verschiebung
der beiden Taktsignale TR1., TR2 gegeneinander, bis in der Vergleichsstufe 15a Übereinstimmung
erzielt wird.
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2. Durch Speicherung einer entsprechend größeren Anzahl von Meßwerten
in den Speichern 12a und 13a, die dann entsprechend zeitlich gegeneinander solange
verschoben werden, bis in der Vergleichsstufe 15 Übereinstimmung erzielt wird.
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Erfolgt -in der Vergleichsstufe 15 keine übereinstimmung, dann wird
über die logische Steuerschaltung 16 und'die Sendersuchlaufschaltung 18 ein neuer
Sender gesucht.
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Eine Übereinstimmung in der Vergleichsschaltung 15 bedeutet Klangbildgleichheit
beider Sender. In diesem Fall wird die Frequenz des so gefundenen Senders in dem
Frequenzwertspeicher 21 gespeichert. Gleichzeitig erfolgt ein neuer Suchvorgang,
um das gleiche Programm. auf einer anderen Senderfrequenz zu finden. Mehrere Senderfrequenzenit
dem gleiche Programm können dadurch in dem Frequenzspeicher 21 zwischengespeichert
werden.
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Wenn über die Pegel steuerung 3 eine zu geringe Feldstärke des gerade
eingestellten Senders erkannt wird, wird aus dem Frequenzwertspeicher 21 die Frequenz
mit der höchsten Feldstärke ausgewählt und in der Abstimmeinheit mit der phasen
starren Schleife PLL des zweiten Empfangsteils eingespeichert.
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Die logische Steuerschaltung schaltet dann die elektronischen Schalter
19 und 20 um. Damit wird ein neuer Sender mit dem gleichen Programm, aber mit höherer
Feldstärke dem Niederfrequenzteil 6 zugeleitet. Dieser Umschaltvorgang ist nicht
hörbar. Die neu eingestellte Frequenz wird in der Frequenzanzeige 7 angezeigt. Auch
im
vorliegenden Fall wird die phasenstarre Schleife der beiden Empfangsteile mit dem
Frequenzsynthesizer und die logische Steuerschaltung über einen quarzgesteuerten
Taktgeber 17 angesteuert.
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Durch die erfindungsgemäß aufgebauten- beiden Schaltungen kann ein
einmal eingestelltes Programm in seinem gesamten Einzugsbereich auf verschiedenen
Frequenzen jeweils mit der größten Feldstärke ohne manuelles Suchen empfangen werden.
Da die Umschaltung vollkommen geräuschlos und unmerklich schnell erfolgt, ist lediglich
aus der Frequenzanzeige zu erkennen, daß nunmehr ein anderer Sender eingestellt
ist. Der Aufwand für eine derartige Schaltung mag zunächst etwas hoch erscheinen.
Da sich aber die gesamte Schaltung leicht in integrierter Schaltungstechnik ausführen
läßt, könnte diese Schaltung ohne weiteres auch in heutige Geräteabmessungen eingebaut
werden.
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