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Funkstörmessempfänger
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Die Erfindung betrifft einen Funkstörmessempfänger zum Messen und
Anzeigen der Rauschspannung und von Störimpulsen laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Funkstörmessempfänger dieser Art sind bekannt. Ihre Eigenschaften
sind durch DIN und durch CISPR genormt (DIN-Norm 57876, Oktober 1975, sowie CISPR
Publ. 16 "Specification for CISPR Radio interference measuring apparatus and measurement
methods" 1977 herausgegeben durch Bureau Central de la Commission Electrotechnique
Internationale, Genf). Solche Messempfänger sind im Prinzip Überlagerungsempfänger
mit veränderbaren Eingangsdämpfungsgliedernund einer ausgangsseitig nach einem Gleichrichter
angeschalteten Bewertungsschaltung, in welcher nach den erwähnten Normvorschriften
die Eingangssignale für die Instrumentenanzeige in Abhängigkeit von ihrem Eingangspegel
und ihrer Wiederholfrequenz nach einer vorbestimmten Bewertungskennlinie bewertet
werden (s. beispielsweise Impulsbewertungskurve Fig. 1, Seite 46 der CISPR-Druckschrift).
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Die Bewertungsschaltung besteht aus einem Bewertungsnetzwerk mit Ladekondensator,
dessen Lade- und Entladezeitkonstanten nach den erwähnten Normvorschriften bemessen
sind. Wenn anstelle von mechachanischen Anzeigeinstrumenten bei Geräten dieser Art
schnellere,
beispielsweise elektronische Anzeigeeinrichtungen verwendet
werden, ist es auch schon bekannt, der Bewertungsschaltung entsprechende Nachbildungsschaltungen
zur elektrischen Nachbildung der mechanischen Zeitkonstante des Anzeigeinstrumentes
nachzuschalten, da auch diese Instrumenten Zeitkonstante -durch die Normvorschriften
vorgegeben ist und die Bewertung mitbestimmt.
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Wegen der hohen Übers teuerungs forderung an solche Messempfanger
insbesondere im VHF und UHF-Bereich wird der nutzbare Arbeitsbereich der Analoganzeige
sehr klein, beispielsweise nur 12 bis 15 dB. In diesem Bereich muss die Anzeige
natürlich sehr genau sein. Versuche haben ergeben, dass die Impulsbewertung für
niedrige Pulsfrequenzen am unteren Ende des Anzeigebereiches durch die Eigenrauschanzeige.
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des Messempfängers stark verfälscht wird und dadurch die zulässigen
Toleranzen überschritten werden. Fig. 1 zeigt die nach CISPR-Norm vorgegebene Impulsbewertungskennlinie,
in welcher im logarithmischen Maßstab die Abhängigkeit des relativen Eingangspegels
des Messempfängers von der Impulsfrequenz dargestellt ist. Die nach CISPR-Norm geforderte
in Fig. 1 ausgezogen gezqichnete theoretische Bewertungskennlinie 1 wird durch den
oben genannten Fehler im Bereich für niedrige Wiederholfrequenzen verfälscht, sie
wird etwa für Pulsfrequenzen unterhalb 5 Hz bis zur Einzelimpulsbewertung im Sinne
der gestrichelt eingezeichneten Kurve 2 abgeflacht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Verfälschung der Impulsbewertung
von Eingangs impulsen niedriger Wiederholfrequenz durch die Eigenrauschanzeige des
Messempfängers zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Funkstörmessempfänger lau Oberbegriff
des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die erwähnte Verfälschung
der Impulsbewertung einerseits auf der durch das Rauschen verursachten zu hohen
Spannung am Bewertungskondensator des Bewertungsnetzwerkes bei Eintreffen des zu
bewertenden Impulses beruht und auf der zu hohen Anzeige des Instrumentes beim Eintreffen
des Impulses, dessen Zeitkonstante die Bewertung ja mitbestimmt. Die Bewertung von
Impulsen von relativ geringer Wiederholfrequenz, vor allem beispielsweise auch die
Einzelimpulsbewertung, wird hierdurch um den Eigehrsuasbpsgel vorfälseht. Durch
Aie erfindunsc6emasce Massnahme wird gewährleistet, dass erst dann, wenn ein Eingangsimpuls
eintrifft, der eine theoretisch über dem Rauschspannungsäquivalent liegende Anzeige
ergibt, der zweite Bewertungszweig angeschaltet wird, der bisher noch abgeschaltet
blieb und dessen Bewertungskondensator daher nicht mit der Eigenrauschspannung des
Empfängers beaufschlagt war, der also sich während dieser Abschaltung entladen konnte.
Trifft ein zu bewertender und über dem Rauschen liegender Impuls auch mit niedriger
Wiederholfrequenz oder sogar ein Einzelimpuls auf, so wird der bisher noch nicht
aufgeladene Bewertungszweig angeschaltet und damit auch diese Impulse richtig bewertet.
Durch diese erste erfindungsgemässe Massnahme wird beispielsweise eine Verbesserung
des unteren Kennlinienbereiches erreicht, wie dies schematisch in Fig. 1 durch den
gestrichelt eingezeichneten Kennlinienzweig 3 dargestellt ist. Daraus ist ersichtlich,
dass mit dieser ersten Massnahme noch nicht die theoretisch geforderte Kennlinienform
1 erreicht wird. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung wird deshalb im Sinne
des Unteranspruches 4 vorgeschlagen, zusätzlich auch noch die bei solchen Geräten
meist vorgesehene Instrumentennachbildung zweizweigig auszuführen, so dass für die
eigentliche Impulsbewertung immer ein nicht bereits durch Rauschen aufgeladene elektrische
Nachbildung bei der eigentlichen Impulsberwertung benutzt wird. Durch die Kombination
dieser beiden erfindungsgemässen Massnahmen wird damit praktisch auch im unteren
Frequenzbereich der Impulsbewertung die ideale Kennlinie 1 nach Fig. 1 erreicht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 2 zeigt schematisch die Bewertungsschaltung eines bekannten Funkstörmessempfängers
der eingangs erwähnten Art. Das vom Zwischenfrequenzverstärker kommende Signal wird
in üblicher Weise mit einem Gleichrichter gleichgerichtet und die so gewonnene Hüllkurve
des und GleithrtEhtunz Eingangssignales wird über einen zur Spannginpragun enenden
Vorverstärker 4 dem eigentli hen Bewertungsnetzwerk 5 mit dem Bewertungskondensator
6 zugeführt. Neben diesem ersten Bewertungsnetzwerk 5 ist ein gleichartiges ebenfalls
nach den Normvorschriften aufgebautes Bewertungsnetzwerk 7 mit einem Rewertungskondensator
8 vorgesehen. Die beiden Bewertungsnetfwerke 5 und 7 können wechselweise über einen
eingangsseitigen Umschalter 9 und einen ausgangsseitigen Umschalter 10 zwischen
den Vorverstärker 4 und dem schematisch angedeuteten Anzeigesystem 11 eingeschaltet
werden. Die Schalter 9 und 10 sind über zwei Spannungskomparatoren 12 und 13 gesteuert.
Der erste Spannungskomparator 12, der am Ausgang des Vorverstärkers 4 angeschaltet
ist, vergleicht die Eingangsspannung des Bewertungsnetzwerkes mit einem Eingangspegel
V1, der um einen durch die in Fig. 1 dargestellte Bewertungskennlinie bestimmten
Wert über dem Raus chspannungsäquivalent Vn liegt. Nachdem sich aus Fig. 1 ergibts
dass eine nennenswerte Verfälschung der Bewertung erst ab-:-.
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etwa 5 Hz ergibt, wird dieser Schwellwert V1 in der Praxis mit 31,5
dB über dem Rauschspannungsäquivalent V gewählt. Solange der n Pegel V1 nicht überschritten
wird, nehmen die Schalter 9 und 10 die in Fig. 2 dargestellte Schaltstellung ein,
d.h. das Bewertungsnetzwerk 5 ist eingeschaltet und das Bewertungsnetzwerk 7 ist
abgeschaltet, sein Bewertungskondensator 8 wird also nicht mit Rauschspannung beaufschlagt
und kann sich entladen. Erst wenn über den Komparator 12 festgestellt wird, dass
der Pegel V1 überschritten wird, werden die Umschalter 9 und 10 betätigt, das mit
Rauschspannung aufgeladene Bewertungsnetzwerk 5 also abgeschaltet und der ankommende
zu bewertende
Impuls auf das bisher noch nicht mit Rauschspannung
aufgeladene Bewertungsnetzwerk 7 gegeben und damit unverfälscht am Anzeigesystem
11 angezeigt. Vom Komparator 12 wird ausserdem noch über eine Zeitverzögerungsschaltung
14 beispielsweise nach 10 Millisekunden der am Ausgang der beiden Bewertungsnetzwerke
5 und 7 angeschaltete Komparator 13 wirksam, der dann die Ausgangsspannung mit einem
Sollwert V2 vergleicht, der geringfügig über dem Rauschspannungsäquivalent Vn gewählt
ist, beispielsweise 1 bis 2 dB darüber.
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Wird also nach 10 Millisekunden ueber den Komparator 1) featgestelltJ
dass die bewertete Ausgangsspannung wieder bis nahezu auf Rauschspannung abgesunken
ist, werden die Schalter 9 und 10 über den Komparator 13 wieder in die in Fig. 2
dargestellte Schaltstellung zurückgeschaltet, es wird über das Bewertungsnetzwerk
5 also wieder ausschliesslich Eigenrauschen des Empfängers bewertet und angezeigt.
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Impulse niedriger Folgefrequenz, deren Anzeigewert nach der Bewertung
knapp über der Rauschanzeige liegt, sind, wie Fig. 1 zeigt, wesentlich höher als
die Rauschspitzen. Deshalb ist die Einstellung des Schwellwertes V1 für den Komparator
12 relativ unkritisch. Kritischer ist dagegen die Einstellung des Schwellwertes
V2 für den Komparator 13, mit dem das Bewertungsnetzwerk 7 wieder abgekoppelt wird.
Wird dieser Wert V2 jedoch etwa 2 dBüber Vn gewählt, so ist auch diese Einstellung
nicht weiter kritisch.
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zur Verrin erung Fig. 2 zeigt eine weitere MöglichkSHUF)dieser~Anzeigeverfälschung
Impulse mit geringer Wiederholfrequenz, und zwar für einen FunkessemPfänger'bei
dem ein schnelles Anzeigesystem 11 benutzt wird und daher zwischen Bewertungsschaltung
und Anzeigesystem eine entsprechend der mechanischen Zeitkonstante des Anzeigeinstrumentes
bemessene elektrische Nachbildungsschaltung vorgesehen ist. Gemäss dieser Weiterbildung
der Erfindung sind wieder zwei getrennte elektrische Nachbildungsschaltungen 15
und 16 gleicher Art vorgesehen, die über einen eingangsseitigen Umschalter 17 und
einen ausgangsseitigen Umschalter 18 wieder in Abhängigkeit von zwei^ annungskomparatoren
19
und 20 an und abschaltbar sind. In der in Fig. 2 dargestellten Schaltstellung der
Schalter 17 und 18 ist die erste Nachbildung 15 angeschaltet. Wird über den Komparator
19 festgestellt, dass das Ausgangssignal dieser Nachbildungsschaltung einen oberhalb
des Rauschspannungsäquivalents Vn liegenden Wert annimmt, so wird zunächst der Schalter
17 umgeschaltet, d.h. die Nachbildungsschaltung 16 angeschaltet. Über den an deren
Ausgang liegenden Komparator 20 wird nach einer gewissen Zeitverzögerung auch der
zweite Schalter 18 umgeschaltet, wenn nämlich auch der Ausgangspegel der Nachbildungsschaltung
16 einen Wert über dem Rauschspannungsäquivalent Vn erreicht. In diesem Fall ist
also dann die bisher noch nicht mit Rauschspannung aufgeladene Nachbildungsschaltung
16 eingeschaltet und dadurch wird die erwähnte weitere-Verbesserung der Anzeigegenauigkeit
erreicht. Sinkt der Ausgangspegel wieder auf einen Wert unter Vn, erfolgt wieder
die Rücksohaltung auf die Nachbildungsschaltung 15.
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Fig. 3 zeigt ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel. Hier sind
zwei komplette Bewertungszweige vorgesehen. Der obere Bewertungszweig besteht wieder
aus einem Eingangsverstärker 4, einem Bewertungsnetzwerk 5 und einem nachgeschalteten
Ausgangsverstärker 21, der untere zusätzliche Bewertungszweig besteht aus einem
gleichen Eingangsverstärker 22, einem gleichen Bewertungsnetzwerk 7 und einem Ausgangsverstärker
23. Der Komparator 12 vergleicht das Eingangssignal wieder mit dem Schwellwert V1
und schliesst den zwischen Bewertungsnetzwerk 7 und Verstärker 22 angeordneten Schalter
24 wenn V1 überschritten wird. Wird durch den zweiten am Ausgang des Verstärkers
23 angeschalteten Komparator 13 festgestellt, dass der Schwellwert V2 überschritten
wird, wird der am Ausgang des Verstärkers 21 vorgesehene Schalter 25 geöffnet und
der am Ausgang des Verstärkers 23 angeordnete Schalter 26 geschlossen.
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Auch--hier kann die oben erwähnte zusätzliche Verbesserung der Nachbildungs-Umschaltung
auf einfache Weise verwirklicht werden.
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In diesem Fall ist es nur nötig, jeweils am Ausgang der Verstärker
21 bzw. 23 die beiden getrennten Instrumenten-Nachbildungsschaltungen 15 und 16
zwischenzuschalten, wie dies in Fig. 3 gestrichelt schematisch angedeutet ist. In
diesem Fall kann im Komparator 13 die Ausgangsspannung sogar unmittelbar mit Vn
verglichen werden, da hierdurch die zusätzliche Nachbildungsschaltung ja bereits
eine weitere Beruhigung des AusgangssignaTs erreicht wird.
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Mit einem erfindungsgemässen Messempfänger kann also weiterhin das
Eigenrauschen des Empfängers für den Benutzer angezeigt werden, wie dies bei solchen
Geräten wünschenswert ist, gleichzeitig wird aber selbsttätig auf genaue Bewertung
umgeschaltet, wenn ein zu bewertender Impuls eingangsseitig ankommt.
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Für die Festlegung der Schwellwerte V1 und V2 und auch für Vn muss
das Eigenrauschen des Empfängers, das durch dessen Aufbau bestimmt ist, festgelegt
werden. Dieses Eigenrauschen ist oft stark abhängig von der Frequenz. Die Schwellwerte
V1, V2 und Vn müssten also frequenzabhängig entsprechend geändert werden. Gemäss
einer Weiterbildung der Erfindung kann es in solchen Fällen zweckmässig sein, automatisch
die Schwellwerte in Abhängigkeit von dem momentan festgestellten Rauschspannungsäquivalent
zu ändern. In diesem Fall ist es nur nötig, eine entsprechende Einrichtung zum Messen
der Rauschspannung vorzusehen und damit die entsprechenden Schwellwerte zu ändern.
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Besonders einfach ist dies mit modernen Mikroprozessoren möglich.