DE3032701A1

DE3032701A1 - Rundfunkempfaenger mit einer frequenzgetasteten schleife mit tonfrequenter rueckkopplung und mit einer stummschaltung

Info

Publication number: DE3032701A1
Application number: DE19803032701
Authority: DE
Inventors: Wolfdietrich Georg Eindhoven Kasperkovitz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-09-04
Filing date: 1980-08-30
Publication date: 1981-03-19
Also published as: US4426735A; AT380136B; DE3050830C2; DE3032701C2; BR8005613A; FR2530098B1; GB2124842A; CA1163326A; GB8312991D0; ES494719A0; JPS6421534U; SE8006066L; SG22184G; IT8068358A0; FR2530098A1; HK40485A; JPS637052B2; JPH0336118Y2; GB2059702B; GB2059702A

Description

X Philips' G'oeilainpeiif abriefe. Eindhoven :":■■'[■./■ ■ 3032701

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-3-

Rundfunkempfanger mit einer freqaenzgetasteten Schleife mit tonfrequenter Rückkopplung und mit einer Stummschaltung"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rundfunkempfänger mit einer frequenzgetasteten Schleife mit nacheinander einem spannungsgesteuerten Oszillator mit einem Eingang für die Äbstimmspannung, einer mit einem Antenneneingang verbundenen Mischstufe, einem Filterelement und einem mit dem spannungsgesteuerten Oszillator verbundenen Frequenzspannungswandler.

Ein derartiger Rundfunkempfänger ist in dem Artikel "Ein neues Empfangsprinzip für FM-Empfänger mit integrierter Schaltung" von G.G. Gassmann und veröffentlicht in "Radio Mentor" Nr. 6, 1966, Seiten 512 bis 518 beschrieben worden.

Der bekannte Rundfunkeinpfanger hat durch Anwendung einer niedrigen Zwischenfrequenz einerseits die Möglichkeit einer Integration, zeigt aber andererseits ein unerwünschtes Abstimraverhalten. Letzteres ist auch eine Folge der Detektionskennlinie des Frequenz-Spannungswandlers. Durch Anwendung einer derartigen niedrigen Zwischenfrequenz sind je Sender mehrere stabile Abstimmungen möglich. Die in dem genannten Artikel beschriebene Massnahme, mit Hilfe eines bistabilen Multivibrators beim Durcbstimmen aus der gewünschten Abstimmung einen Frequenzsprung zu verwirklichen, wodurch die unerwünschten Abstimmungen überschlagen werden, stösst auf mehrere Nachteile. So muss beispielsweise vermieden werden, dass ein Frequenzsprung aus einer unerwünschten Abstimmung angefangen wird; der Frequenzsprung soll in der Durchstimmrichtung gemacht werden; die Schaltvorgänge des bistabilen Multivibrators dürfen nicht hörbar sein und es soll zwischen der Stell- und Rückstellspannung des bistabilen Multivibrators keinen spürbaren Unterschied geben.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Rundfunkempfänger der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der für Integration geeignet ist, mit einem eindeutigen Abstimmverhalten und einer automatischen Zwischensenderrauschunterdrückung.

Ein derartiger Rundfunkempfänger nach der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass ein Ausgang der Filterelementes einerseits mit einem ersten Eingang eines ersten Phasendetektors und andererseits über ein frequenzabhängiges 180°-Mlpass-Phasen-drehungsnetzwerk

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mit einem zweiten Eingang des ersten Phasendetektors gekoppelt ist, und dass dieser über einen ersten Begrenzer mit einem Regeleingang einer Stummschaltung zum Sperren eines Tonsignals ausserhalb der Abstimmung gekoppelt ist.

Infolge der Rückkopplung in der frequenzgetasteten Schleife und der Erequenzumwandlung auf eine niedrigere Mittelfrequenz tritt äusser einer einwandfreien Abstimmung auch eine stabile unerwünschte Nebenabstimmung auf. Bei Anwendung der erfindungsgemässen Massnahme bleibt eine Abstimmung auf die stabile unerwünschte Nebenabstimmfrequenz möglich, werden aber die Störeffekte, die. damit einhergehen, unterdrückt. Mit Hilfe des frequenzabhängigen 18(J°-Allpass-Phasendrehungsnetzwerkes, des ersten Phasendetektors und des damit gekoppelten ersten Begrenzers werden die Begrenzungen des eindwandfreien Abstimmbereiches angegeben. Beim üeberschreiten dieser Begrenzungen aus dem einwandfreien Abstimmbereich wird die Stummschaltung erregt. Durch die Tatsache, dass das Tonsignal zwischen den einwandfreien Ähstiraabereichen der Sender fehlt, merkt der Benutzer nichts vom Einfangen und vom getasteten Zustand auf den unerwünschten Nebenabstimmfrequenzen und er wird durchstimmen bis in das erwünschte einwandfreie Abstimmgebiet. Ausserdem findet eine Unterdrückung des Zwischensenderrauschens statt.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Rundfunkempfängers nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Erequenz-Spannungswandler einen zweiten Phasendetektor mit ersten und zweiten Eingängen enthält, dass der erste Eingang einerseits mit dem Filterelement

und andererseits über einen ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher mit dem zweiten Eingang verbunden ist und dass das frequenzabhängige 1&ü Allpass-Phasendrehungsnetzwerk einen zweiten frequenzabhängigen 90°- Phasendreher enthält, der mit dan ersten frequenzabhängigen 90°-Phasendreher in Kaskade geschaltet und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang

des ersten Phasendetektors gekoppelt ist.

Bei Anwendung dieser Massnahme wird durch Verwendung des ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendrehers einerseits als frequenzabhängiger Phasendreher in dem Erequenz-Spannungswandler und andererseits als Vorstufe vor dem zweiten frequenzabhängigen 90°-phasendreher

des frequenzabhängigen 180^o-Allpass-Phasendrehungsnetzwerkes eine vorteilhafte Verwirklichung des erfindungsgemässen Rundfunkempfängers möglich.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines derartigen

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Rundfunkempfängers weist das Kennzeichen auf, dass der erste Eingang des ersten Phasendetektors über einen zweiten Begrenzer mit dem Filterelement und dass der zweite Eingang des ersten Phasendetektors über einen dritten Begrenzer mit einem Ausgang des frequenzabhängigen 180 Allpass-Phasendrehungsnetzwerkes gekoppelt ist.

Durch diese Massnahme findet eine Steuerung der Stummschaltung unabhängig von der Amplitude des empfangenen Antennensignals statt.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsge. massen Rundfunkempfängers weist das Kennzeichen auf, dass der erste Phasendetektor eine Multiplizierstufe und ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz in der Grössenordnung von 1 Hz enthält.

Dadurch wird bei frequenzmodulierten Signalen einerseits vermieden, dass die Stummschaltung in einem tonfrequenten Rhythmus geschaltet wird und andererseits, dass die Stummschaltung zu träge ausgeschaltet wird, wodurch Sender beim Abstimmen überschlagen werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines derartigen Rundfunkempfängers nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der zweite Phasendetektor über einen ersten Verstärker-Begrenzer mit dem spannungsgesteuerten Oszillator verbunden ist.

Durch diese Massnahme ist bei richtiger Wahl der Begrenzungsamplitude des ersten Verstärkerbegrenzers die Schleifenverstärkung und die Grosse des wirksamen Gebietes der automatischen Frequenzregelung gegenüber dem Gebiet, in dem die Stummschaltung ausgeschaltet ist, in einem richtigen Verhältnis einstellbar. Bei Abstimmung auf dem Rand des einwandfreien Abstimmgebietes tritt durch die wenigstens teilweise begrenzende Wirkung des ersten Verstärkerbegrenzers eine Verzerrung des Tonsignals auf, wodurch der Benutzer einen Hinweis bekommt, dass eine optimalere Abstimmung möglich ist.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Rundfunkeinfängers weist das Kennzeichen auf, dass der zweite . Phasendetektor eine mit den beiden Eingängen verbundene Multiplizierstufe und ein damit gekoppeltes Tiefpassfilter enthält, dass eine Grenzfrequenz in der Grössenordnung des hörbaren Tonfrequenzbereiches hat und über die Stummschaltung mit einem Signalverarbeitungsteil des Rundfuhkempfängers verbunden ist.

Bei Anwendung dieser Massnahme funktioniert der Frequenz-Spannungswandler nicht nur als Regelspannungserzeugungsschaltung für die

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automatische Frequenzregelung, sondern auch als Frequenzdemodulator.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines derartigen Rundfunkempfängers weist das Kennzeichen auf, dass das Filterelement über einen zweiten Verstärkerbegrenzer einerseits mit dem ersten Eingang des zweiten Phasendetektors und andererseits mit dem zweiten Begrenzer gekoppelt ist.

Dadurch wird einerseits eine quadratische Verstärkung des ÄM-Rauschens von EM-Signalen, wie dies beispielsweise bei konventionellen FM-Quadraturdemodulatoren auftritt, vermieden. Dadurch, dass der mittlere Rauschpegel ausserhalb der Abstimmung bei diesem Empfänger dem mittleren Signalpegel bei einwandfreier Abstimmung entspricht, werden andererseits Rauschspitzen, die bei dem eingangs erwähnten Empfänger bei Schwankungen des Rauschpegels um den Signalpegel herum auftreten, vermieden.

Ausserdem werden durch eine richtige Wahl der Begrenzungs" amplitude dieses zweiten Verstärkerbegrenzers kleine Signale linear verstärkt, wodurch die Bandbreite der Schleife für kleine Rauschsignale kleiner ist als für die grösseren gewünschten Signale, wobei eine Be~ grenzung auftritt, so dass hochfrequente Räuschstörungen weniger hörbar sind.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungs~ gemässen Rundfunkempfängers weist das Kennzeichen auf, dass ein Eingang der Stummschaltung mit einer Rauschquellenschaltung zum Liefern eines Rauschsignals zum Tonsignalverarbaitungsteil des Empfängers bei Erregung der Stummschaltung gekoppelt ist.

· Dadurch wird ausserhalb der Abstimmung ein künstliches akzeptables Rauschsignal erzeugt, wodurch der Benutzer eine Anzeige in bezug auf das Funktioneren des FM-Empfängers bei Abstimmung zwischen Sendern hat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen FM~Empfanger nach der Erfindung,

Fig. 1a einen AM~Empfanger nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 5 den idealisierten Verlauf der Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungswandlers, des ersten Verstärkerbegrenzers, des ersten Phasendetektors bzw. des mit dem ersten Phasendetektor gekoppelten ersten Begrenzers des erfindungsgemässen Empfängers als Funktion einer genormten nicht modulierten Abstimmfrequenz bei einem bestimmten Pegel des Antennensignals,

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Fig. 6 das Abstimmverhalten des Empfängers nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen FM~Empfanger 1 nach der Erfindung, der einerseits an eine Antennenanordnung 1^u0 und andererseits an einen Lautsprecher 32 angeschlossen ist. Der FM~Empfanger 1 ist mit einer frequenzgetasteten Schleife 6 bis 18 mit einem Signaleingang 3 versehen, der über einen Eingangsverstärker 2 mit der Antennenanordnung 10^υ gekoppelt ist, sowie mit einer Regelschaltung 19 bis 27, die oinor" seits auf die nachstehend zu beschreibende Art und Weise mit der frequenzgetasteten Schleife 6 bis 18 gekoppelt ist und andererseits mit einem Regeleingang 28 einer Stummschaltung ¹P. Die Stummschaltung 29 ist mit ersten und zweiten Eingängen 3H und 34 versehen. Der erste Eingang ·?3 ist mit einem Signalausgang 5 der frequenzgetasteten Schleife 6 bis 18 gekoppelt. Der zweite Eingang °A ist mit einer Rausch" quelle -^5υ verbunden. Ein Ausgang der Stummschaltung 29 ist über einen Tonsignalverarbeitungsteil -^I mit dem Lautsprecher ^ό2 gekoppelt. Im Ruhezustand ist der erste Eingang 33 mit dem Ausgang der Stummschaltung 29 verbunden, bei Erregung ist der zweite Eingang r!⁴ mit dem Ausgang verbunden. Die frequenzgetastete Schleife 6 bis 18 enthält hinterein-

2Q ander eine mit dem Signaleingang 3 verbundene Mischstufe 6, ein Tief, passfilter 7, einen Frequenz"Spannungswandler '8, einen ersten Ver~ Stärkerbegrenzer 15, eine Addierschaltung '6 und einen mit der Mischstufe 6 gekoppelten spannungsgesteuerten Oszillator 17. Die Verbindung zwischen dem ersten Verstärkerbegrenzer '5 und der Addierschaltung 16 ist mit dem Signalausgang 5 der frequenzgetasteten Schleife 6 bis 18 verbunden. Die Addierschaltung 16 ist zugleich mit einem Abstimmspannungseingang 4 versehen und addiert die ihr zugeführte Abstimmspannung zu der Ausgangsspannung des ersten Verstärkerbegrenzers '5. Der Frequenz"Span" nungswandler 18 enthält einen zweiten, mit dem Tiefpassfilter 7 gekoppel7 ten Verstärkerbegrenzer 8, dessen Ausgang einerseits mit einem ersten Eingang 12 eines zweiten Phasendetektors ^jy und andererseits über eine Kaskadenschaltung aus einem zweiten Begrenzer ^y und einem ersten frequenzabhängigen 9^U -Phasendreher 1^υ mit einem zweiten Eingang I-³ des zweiten Phasendetektors 3? gekoppelt ist. Dieser zweite Phasendetektor 39 enthält eine Kaskadenschaltung aus einer mit den Eingängen 12 und 13 verbundenen Mischstufe 11 und einem mit dem ersten Verstärkerbegren" zer 15 verbundenen Tiefpassfilter 14.

Die Regelschaltung 'r! bis 2¹ enthält ein frequenzab"

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hängiges 180 -Allpass-Phasendrehungsnetzwerk (bzw. Kaufzeitfilter) 19, das über einen dritten Begrenzer 21 mit einem zweiten Eingang 24 eines ersten Phasendetektors 27 gekoppelt ist. Ein erster Eingang 23 des Phasendetektors 27 ist mit einem Ausgang des zweiten Begrenzers 9 des Frequenz-Spannungswandlers 18 gekoppelt. Ein Ausgang des ersten Phasendetektors 27 ist über einen ersten Begrenzer 26 mit dem Regeleingang 28 der Stummschaltung 29 verbunden.

Das frequenzabhängige 180 -Allpass-Phasendrehungsnetzwerk 19 enthält einen zweiten frequenzabhängigen 90°-Phasendreher 20, der zwischen dem ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher 10 des Frequenz-Spannungswandlers 18 und dem dritten Begrenzer 21 liegt. Die "beiden kaskadengeschalteten frequenzabhängigen 90°-Phasendreher 10 und 20 funktionieren zusammen als frequenzabhängiges 18Q°-Allpass-Phasendrehungsnetzwerk. Der erste Phasendetektor 27 enthält eine Kaskadenschaltung aus einer mit den beiden Eingängen 23 und 24 verbundenen Mischstufe 22 und einem mit dem ersten Begrenzer 26 verbundenen Tiefpassfilter

Der Eingangsverstärker 2 verstärkt das Antennensignal mit der Trägerfrequenz f and bietet dieses der Mischstufe 6 an. In der Mischstufe 6 wird dieses Antennensignal mit dem Signal des spannungsgesteuerten Oszillators 17 mit der Frequenz f_vrn multipliziert, wonach mit Hilfe des Tiefpassfilters 7 das gewünschte Mischprodukt mit der Frequenz f - iL—- selektiert wird. Unerwünschte Mischprodukte beispielsweise infolge von Nachbarsendern werden durch das Tiefpassfilter 7 unterdrückt. In einer praktischen Ausbildung betrug die 3 dB-Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 7.100 kHz.

Der zweite Verstärkerbegrenzer 8 verstärkt schwache Eingangssignale (beispielsweise Rauschsignale oder an der Seitenflanke des Tiefpassfilters 7 nicht völlig unterdrückte Signale) linear und funktioniert für starke Eingangssignale, die ungedämpft durch das Tiefpassfilter hin-

3Q durchgehen, als Begrenzer. Das Ausgangssignal des zweiten Verstärkerbegrenzers 8 wird einerseits dem ersten Eingang 12 der Mischstufe 11 zugeführt und andererseits dem zweiten Begrenzer 9, wo dieses Ausgangssignal in der Amplitude begrenzt wird. In dem nachfolgenden ersten frequenzabhängigen 90°-Phasendreher 10 findet eine frequenzabhängige Phasendrehung statt, wobei Signale mit der Frequenz f eine frequenzab-

-,o

hängige Phasendrehung von 90 erfahren. Für die Frequenz f_T, d.h. die charakteristische Frequenz des frequenzabhängigen 90^o-Phasendrehers 1C wurde in einer praktischen Ausführung 60 kHz gewählt.

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In der Mischstufe 11 werden die Ausgangssignale des frequenzabhängigen 90°-Phasendrehers 10 mit den Ausgangssignalen des zweiten Verstärkerbegrenzers 8 multipliziert. Die Mischprodukte, die dadurch erhalten werden, weisen eine Amplitude auf, die von dem Phasenunterschied zwischen den den beiden Eingängen 12 und 13 der Mischstufe 11 zugeführten Signalen abhängt und deren Amplitude proportional ist. Das Rauschverhalten des Frequenz-Spannungswandlers 18 ist dadurch günstiger als bei herkömmlichen FM-Quadraturdemodulatoren, bei denen die beiden zu multiplizierenden Signalen begrenzt werden. Derartige herkömmliche FM-Quadraturdemodulatoren funktionieren auch für kleine Rauschsignale quadratisch und verstärken dadurch die im Durchlassband des Tiefpassfilters 7 liegenden Rauschanteile in störendem Masse.

Aus den an dem Ausgang der Mischstufe 11 erhaltenen Mischprodukten- wird mit dem Tiefpassfilter 14 das tonfrequente Mischprodukt selektiert. Die Tiefpasskennlinie dieses Tiefpassfilters 14 bestimmt die Neigung und den Scheitelpunkt der Schleifenverstärkungskennlinie und damit den Frequenzbereich, in dem eine Rückkopplung in der Schleife stattfinden kann. Die Bandbreite dieses Tiefpassfilters 14, acuh als Schleifenfilter bezeichnet, betrug in einer praktischen Ausfünrungsform 15 kHz.

Um die Wirkungsweise des Frequenz-Spannungswandlers

näher zu erläutern, wird auf Fig. 2 verwiesen, in der durch die Kurve der idealisierte Verlauf der Ausgangsspannung V ™. dieses Frequenz-Spannungswandlders 18 als Funktion der als genormte Abstimmfrequenz benutzen Differenzfrequenz f - f bei einem bestimmten Pegel eines

2 VCO

nicht modulierten Antennensignals mit der Sendefrequenz f dargestellt ist.

Die Kurve 100 liegt infolge der in der Mischstufe 6 durchgeführten Umwandlung auf ein niedriges Zwischenfrequenzband synmetrisch zum Punkt f = f . Weiterhin wird bei Frequenzen JL und -f_T der genormten Abstimmfrequenz f - f eine Phasenverschiebung zwischen den Signalen an den beiden Eingängen 12 und 13 des zweiten Phasendetektors 39 um 90° erhalten. V ist dabei gleich Null. Wenn vorausgesetzt wird, dass die Frequenz, bei der ein Signal mit dem Pegel des genannten.

Antennensignals in dem Tiefpassfilter 7 fast völlig unterdrückt ist, f ist, wird bei einer genormten Abstimmfrequenz f - f , die grosser g ζ vco

ist als f oder kleiner als -f , V acuh in diesen Frequenzbereichen gleich NiIl.

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Bei genormten Abstiitimfrequenzen f - f , bei denen eine teilweise Unterdrückung des Antennensignals auf der Flanke des Tiefpassfilters 7 auftritt, kann das auf diese Weise gedämpfte Antennensignal kleiner sein als das von der Mischstufe 6 erzeugte, in dem Durchlassband des Tiefpassfilters 7 vorhandene Rauschsignal. Die Spannung V ist bei derartigen kleinen Signalamplituden durch die lineare Verstärkung in dem Verstärkerbegrenzer 8 unabhängig von der Frequenz, bei der diese auftreten. Der mittlere Rauschpegel nach Demodulation in dem Frequenz-Spannungswandler 18 fällt dadurch mit dem mittleren legel der einwandfreien Abstimmung bei f_ zusammen.. Damit wird erreicht, dass

schwache, ab und zu durch Rauschen überstimmte Antennensignale nicht zu impulsförmigen Störungen führen, weil Spannungssprünge zwischen dem Rauschpegel und dem Signalpegel nicht auftreten.

Das Ausgangssignal V_._, des Frequenz-Spannungswandlers 18

'5 wird dem ersten Verstärfeerbegrenzer 15 zugeführt, in dem eine lineare Verstärkung des Ausgangssignals V auf einen bestimmten maximalen Signalpegel erfolgt. Dieser maximale Signalpegel wird in der Zeichnung, u.a. bei einer genormten Abstimmfrequenz f₂ - f _Q von 0,5 f und 1,5 f_T erreicht. Die Signale oberhalb dieses maximalen Signalpegels werden begrenzt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Begrenzers 15 sei auf Fig. 3 verwiesen. In dieser Fig. 3 ist durch Kurven 110 bis 116 der idealisierte Verlauf der Ausgangsspannung VypQ des Verstärkerbegrenzers 15 als Funktion der als genormte Abstimmfrequenz benutzten Differenzfrequenz f - f.„_, bei einem bestimmten Pegel eines nicht

Z VCQ

modulierten Antennensignals mit der Sendefrequenz f , angegeben.

Der Verstärkerbegrenzer 15 ist in Begrenzung in den

durch die Kurven 111 bis 113 angegebenen Bereichen der genormten Abstimmfrequenz f - f_vcn- In diesen Bereichen, nachstehend als Haltebereiche bezeichnet, ist die Schleife zwar getastet, bleibt aber v_VCQ und damit die Oszillatorfrequenz f konstant. In den durch die Kurven 110 und 114 bis 116 bezeichneten Bereichen erfolgt eine lineare Verstärkung von V . Eine positive Rückkopplung in der frequenzgetasteten Schleife 6 bis 18 erfolgt jedoch in den durch die Kurven 115 und 116 bezeichneten Bereichen. Die Oszillatorfrequenz wird in diesen Frequenzbereichen sprungweise variieren.

Eine negative Rückkopplung findet in den durch die Kurven 114 und 110 bezeichneten Bereichen statt. In diesen Bereichen findet

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eine stabile Abstimmung statt, d.h. eine Verriegelung der frequenzgetasteten Schleife. Auf der Kurve 114 findet eine unerwünschte Nebenabstimmung statt, die nach der Erfindung auf die nachstehend beschriebene Art und Weise unterdrückt wird. Die Kurve 115 zeigt den Bereich einwandfreier Abstimmung bzw. den Folgebereich des spannungsgsst-euerten Oszillators 17 an.

Eine Regelspannung für die Stummschaltung wird mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Regelschaltung 19 bis 27 mit den frequenzabhängigen 180°-Allpass-Phasendrehungsnetzwerk 19, dem dritten Begrenzer 21, dem Phasendetektor 27 und dem ersten Begrenzer 26 erhalten.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Regelschaltung 19-27 sei auf die Figuren 4 und 5 verwiesen, in denen die Ausgangsspannung V_co des Phasendetektors 27 bzw. die Regelspannung V.^,^ an dem Ausgang des Begrenzers 26 als Funktion der als genormte Abstimmfrequenz benutzten Differenzfrequenz f - f bei einem bestimmten Pegel eines nicht modulierten Antennensignals mit der Sendefrequenz f idealisiert

Δι

dargestellt ist.

Der in Fig. 4 durch die Kurve 120 bezeichnete Verlauf von V™.., wird dadurch erhalten., dass die den Eingängen 23 und 24 der Mischstufe 22 zugeführten Signale beide begrenzt sind und untereinander einen in dem frequenzabhängigen 180°-Allpass-Phasendrehungsnetzwerk 19 realisierten Phasenunterschied aufweisen. Die charakteristische Frequenz des zweiten frequenzabhängigen 90°-Phasendrehers 20 ist. der des ersten frequenzabhängigen 90°-Phasendrehers 10 (f_T =60 kHz) entsprechend gewählt worden, wodurch bei einer genormten Abstimmfrequenz f - f_vco von 0; 0,5 f ; f ; 1,5 f ; -0,5 f; -f und -1,5 f eine Phasendrehung von 0, 90°; 180°; 270°; -90°; -180° bzw. -270° erhalten wird. Die Bandbreite des Tiefpassfilters 25 soll einerseits nicht zu gross gewählt werden, um zu vermeiden, dass die Stummschaltung bei Abstimmung in der Nähe von 0,5 i und 1,5 f_T ständig in einem tonfrequenten

Jj J-·

Rhythmus ein- und ausgeschaltet wird und soll andererseits nicht zu klein gewählt werden, um zu vermeiden, dass beim Abstimmen die Stummschaltung zu langsam ausgeschaltet wird, so dass Sender überschlagen werden. Ein praktischer Wert für diese Grenzfrequenz beträgt 1 Hz. Der in Fig. 5 durch die Kurve 130 dargestellte idealisierte Verlauf von V^™ wird durch eine unendliche Verstärkung von V_CQR in dem ersten Begrenzer 26 erhalten. Die Ausgangsspannung ν^τ™ des Begrenzers 26, mit anderen Worten die Regelspannung für die Stumm-

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schaltung 29, variiert sprungartig zwischen zwei diskreten Werten. Umschaltungen finden bei Werten -1,5 f_T; 0,5 f_T; 0,5 f_T und 1,5 f_ der ge-

u If Ii Jj

normten Abstinmfrequenz f - ^y₀₀ statt.

Dadurch, dass die Abstiimschaltung 29 bei einem positiven Wert von Vjßjpp, erregt wird und bei einem negativen Wert von V,^^ in den Ruhestand geschaltet wird, ist bei einer genormten Abstinmfrequenz ^f~ ~ f„~> kleiner als -1,5 f_T oder grosser als 1,5, f_T# oder zwischen

Z VCO J_i L·

-0,5 f ' und 0,5 L der Signalausgang 5 der frequenzgetasteten Schleife von dem Signalverarbeitungsteil 31 entkoppelt und die Rauschquelle 30 mit diesem Signalverarbeitungsteil 31 gekoppelt. Mit dem Lautsprecher 32 hat der Benutzer dadurch ausserhalb der Abstimmung eine akustische Anzeige dafür, dass der FM-Empfanger im Betrieb ist, während eine etwaige Nebenabstimmung auf den in Fig. 3 durch die Kurve 114 bezeichneten Bereich unterdrückt wird. Aus Rauschquelle kann das in einem Verstärker verstärkte thermische Rauschen eines Widerstandes benμtzt werden.

Bei einer genormten Abstimnfrequenz f - £„_- zwischen -1,5 f_T und -0,5 f_L oder zwischen 0/5 f, und 1,5 f"_L ist der Signalausgang 5 der frequenzgetasteten Schleife mit dem Signalverarbeitungsteil 31 verbunden und findet Wiedergabe tonfrequenter Signale mit dem Lautsprecher 32 statt. Wie obenstehend erwähnt» ist in dem Frequenzbereich zwischen -0,5 f_L und -1,5 fj die Schleife positiv rückgekoppelt/ so dass dieser Bereich sprungweise passiert wird und nur in dem einwandfreien Abstimrobereich zwischen 0,5 f_L und 1,5 f_L eine stabile Abstimmung möglich ist bei einer im Ruhezustand befindlichen Stumraschaltung 29.

Fig. 6 zeigt das Abstiimwerhalten des FM-Errpfängers nach der Erfindung. Zur Vereinfachung ist die Frequenz f^^ des spannungsgesteuerten Oszillators 17 als Funktion eines nicht modulierten Antennensignals mit einer kontinuierlich variierenden Senderfrequenz f_ und einer konstanten Anplitude dargestellt.

Durch die Linien p, q, r und s sind die Punkte angegeben, bei denen die genormte Abstiranfrequenz f„ - f„__ die Werte -1,5 f_T, -0,5 f_T, 0,5 f_T bzw. 1,5f. annimmt. Die Stunroschaltung 29 befindet sich im

Ii Ii

Ruhezustand bei der genormten Abstiainfrequenz f - f zwischen den Linien ρ und q und zwischen den Linien r und s, ausserhalb derselben ist die Stunmschaltung 29 erregt.

In dem Bereich, «of - f kleiner ist als -1,5 f, wird bei

ζ vco J-·

zunehmender f zunächst die Strecke G durchlaufen. Die frequenzgetastete Schleife ist hier entriegelt und der spannungsgesteuerte Oszillator 17

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ist freilaufend. Danach wird, wenn f - f ^ = -1,5 f_ ist, die Strecke

Z VCO L·

E erreicht, wo eine Verriegelung der frequenzgetasteten Schleife stattfindet und die Frequenz f des spannungsgesteuerten O.szillators 17 mit der Senderfrequenz f mitgezogen wird. Die Strecke E zeigt den

Ct

Bereich der stabilen Nebenabstinmung, der in Fig. 3 durch die Kurve 114 dargestellt ist.

Bei einer weiteren Zunahme von f wird die Strecke J durchlaufen. In diesem Bereich ist der Begrenzer 15 in Begrenzung und die Frequenz f.__ bleibt trotz einer zunehmenden f auf einem konstanten

VCO 2

Wert stehen. Die Strecke J entspricht dem durch die Kurve 112 in Fig. 3 bezeichneten Haltebereich. Weil beim Durchlaufen der Strecke G,"E und J die Stummschaltung erregt ist, findet eine Äbstirrrnung durch diesen Frequenzbereich stumm statt, oder nur unter Wiedergabe des als akustische Anzeige für den Abstjmmvorgang dienenden Rauschens der Rauschquelle 30.

Der Strekc J folgt bei einer zunehmenden f die Strecke A, wo eine positive Rückkopplung in der frequenzgetasteten Schleife stattfindet. Die Frequenz f nimmt dadurch plötzlich ab, bis die frequenzgetastete Schleife verriegelt wird. Bei dieser plötzlichen Abnahme von f_{v o} wird die Teilstrecke zwischen den Linien ρ und q durchlaufen.

Dadurch, dass die Stummschaltung 29 mit einer gewissen Trägheit infolge der kleinen Bandbreite des Tiefpassfilters 25 ausgeschaltet wird, bleibt die Stummschaltung auch während dieses Frequenzsprunges durch die genannte Teilstrecke zwischen ρ und q nach wie vor erregt, so dass der Frequenzsprung nicht hörbar wird.

Die Verriegelung der frequenzgetasteten Schleife findet in dem einwandfreien Abstimmbereich bzw. Folgebereich F statt. Dieser Bereich ist in Fig. 3 durch die Kurve 110 bezeichnet. Die Oszillatorfrequenz f „„ folgt hier der Senderfrequenz f über einen ziemlich grossen Bereich.

VCO 2

Auf diese Weise wird die Demodulationsfunktion mit einer automatischen Frequenzregelfunkt ion kombiniert.

Der Rand des Folgebereiches wird durch die Linie s gebildet, wo der Begrenzer 15 in Begrenzung gelangt und die Oszillatorfrequenz f_T^_ bei zunehmender Senderfrequenz f konstant bleibt. Die Stumm-

VCO ~' Z

schaltung 29 wird hier erregt. Die Strecke K wird dabei durchlaufen. Diese Strecke K entspricht dem Bereich, der in Fig. 3 durch die Kurve 113 bezeichnet ist.

Bei weiter zunehmender Senderfrequenz f gelangt der Begrenzer 15 aus der Begrenzung, und es findet eine positive Rückkopplung in der

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frequenzgetasteten Schleife statt (siehe Kurve 116 aus Fig. 3). Die Qszillatorfrequenz f^ nimmt dadurch plötzlich ab, bis die Schleife völlig entriegelt ist und der Oszillator völlig freiläuft. Die Strecke D wird dabei durchlaufen.

Bei einer noch weiter zunehmenden Senderfrequenz f„ bleibt die frequenzgetastete Schleife entriegelt und wird die Strecke H durchlaufen. Bei Abstimmung über die Strecken K, D und H ist die Stummschaltung erregt und ist nur das als akustische Abstinmanzeige benutzte Rauschen der Rauschquelle 30 hörbar. In einer praktischen Ausbildung stellte es sich heraus, dass der Folgebereich F etwa 350 kllz betrug.

Ausgehend von dem nun erreichten Frequenzbereich wird bei einer abnehmenden Senderfrequenz f nach der Strecke H die Strecke M durchlaufen, wo die Entriegelung der frequenz-getasteten Schleife bestehen bleibt. Bei weiter abnehmender Senderfrequenz f nimmt die genormte Abstimmfrequenz f - f ab, bis der Wert f erreicht wird

Z VCO Gj

und in der Schleife eine positive Rückkopplung auftritt (Kurve 116 in Fig. 3). In diesem Augenblick nimmt die Oszillatorfrequenz f plötzlich zu, bis die frequenzgetastete Schleife in verriegelung gelangt.

Dieser Frequenzsprung, dargestellt durch die Kurve B, ist wegen der erregten Stummschaltung 29 in diesem Frequenzbereich nicht hörbar.

Die Verriegelung der frequenzgetasteten Schleife findet in dem einwandfreien Abstimm- oder Folgebereich F statt, wo eine Demodulation und eine automatische Frequenzregelung stattfinden kann. Die Stummschaltung 29 befindet sich dabei im Ruhezustand. Der Rand des Folgebereiches F wird bei einer abnehmenden Senderfrequenz f bei der Linie r erreicht. Die genormte Abstinmfrequenz f - f_vpo beträgt hier 0,5 f _. Der Begrenzer 15 gelangt in Begrenzung, und die Strecke L entsprechend dem in Fig. 3 durch die Kurve 111 bezeichneten Bereich wird durchlaufen. Die Stummschaltung 29 ist nun erregt.

Bei einer weiteren Abnahme der Senderfrequenz f tritt bei der Linie q eine positive Rückkopplung in der frequenzgetasteten Schleife auf, wodurch die Oszillatorfrequenz f— plötzlich zunimmt, bis die Schleife entriegelt ist und der spannungsgesteuerte Oszillator 27 völlig freiläuft- Dabei wird die Strecke C durchlaufen. Ebenso wie bei der Strecke A passiert dieser Frequenzsprung über die Strecke C den Bereich zwischen den Linien ρ und q. Durch die geringe Bandbreite des Tiefpassfilters 25 wird die Stummschaltung 29 mit einer gewissen Ver-

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zögerung ausgeschaltet, so dass diese auch beim Passieren des letztgenannten Bereiches zwischen ρ und q nach wie vor erregt ist. Der Frequenzsprung wird dadurch unterdrückt. Bei einer noch weiteren Abnahme der genormten Abstimmfrequenz f - f bleibt die frequenzgetastete Schleife entriegelt und der spannungsgesteuerte Oszillator 17 ist völlig freilaufend.

Es sei bemerkt, dass es nun auch möglich ist, den Verstärkerbegrenzer 15 und/oder die Regelschaltung 19 bis 27 derart zu bemessen, dass eine Begrenzung von V _Q bereits auftritt, bevor die Stummschal-

tung 29 erregt wird. Durch die hörbare Tonverzerrung, mit der diese Begrenzung einhergeht, hat der Benutzer eine Anzeige bei Abstimmung auf" einen Rand des einwandfreien Äbstimmbereiches.

Fig. 1a zeigt einen AM-Empfanger 1' nach der Erfindung, in dem die Schaltungsanordnungen, die eine entsprechende Funktion wie die Schaltungsanordnungen des FM-Empfängers 1 aus Fig. 1 erfüllen, auf entsprechende Weise bezeichnet sind. Der AM-Empfanger 1' unterscheidet sich von dem FM-Empfanger 1 dadurch, dass die Demcdulatorfunktion nicht in dem Frequenz-Spannungswandler 18 stattfindet, sondern in einem über einen ÄVR-Verstärker 8* mit dem Tiefpassfilter 7 verbundenen Amplitudendetektor 51. Ein Ausgang des Amplitudendetektors 52 ist einerseits über ein ÄVR-Filter 50 mit einem Regeleingang des ÄVR-Verstärkers 8^? und andererseits mit dem Eingang 33 der Stummschaltung 29 verbunden. Die Zeitkonstante des ÄVR-Filters 50 beträgt etwa 0,1 see.

Der Frequenz-Spannungswandler 18 ist nur als Regelerzeugungsschaltung für eine automatische Frequenzregelung wirksam, was dadurch verwirklicht worden ist, dass das tonfrequente Tiefpassfilter 14 des FM-Empfängers 1 durch ein automatisches Frequenzregelfilter 14' mit einer Zeitkonstante von etwa 1 see ersetzt worden ist.

Der idealisierte Verlauf der Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungswandlers 18, des ersten Verstärkerbegrenzers 15, des ersten Phasendetektors 27 des ersten Begrenzers 26 dieses AM-Empfängers 1' nach der Erfindung als Funktion der genormten nicht modulierten Abstimmfrequenz bei einem bestimmten Pegel des Antennensignals sowie das Abstimmverhalten für nicht modulierte Signale weicht selbstverständlich nicht von dem des EM-Empfängers 1 ab und ist in den Fig. 2 bis 6 dargestellt.

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Claims

PHN 9558 *™ 20.8.1980 PATENTANSPRÜCHE:

1.J Rundfunkempfänger mit einer frequenzgetasteten Schleife mit nacheinander einem spannungsgesteuerten Oszillator mit einem Eingang für die Abstimmspannung, einer mit einem Antenneneingang verbundenen Mischstufe, einem Filterelement und einem mit dem spannungsgesteuerten Oszillator verbundenen Frequenz-Spannungswandler, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des Filterelementes (7) einerseits mit einem ersten Eingang (23) eines ersten Phasendetektors (27) und andererseits über ein frequenzabhängiges 180 -Allpass-Phasendrehungsnetzwerk (19) mit einem zweiten Eingang (24) des ersten Phasendetektors (27) gekoppelt ist, und dass dieser über einen ersten Begrenzer (26) mit einem Regeleingang (28) einer Stummschaltung (29) zum Sperren eines Tonsignals ausserhalb der Abstimmung gekoppelt ist.

2. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenz-Spannungswandler (18) einen zweiten Phasendetektor

(39) mit ersten und zweiten Eingängen enthält, dass der erste Eingang (12) einerseits mit dem Filterelement (7) und andererseits über einen ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher (10) mit dem zweiten Eingang (13) verbunden ist und dass das frequenzabhängige 180 -Allpass-Phasendrehungsnetzwerk einen zweiten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher (20) enthält, der mit dem ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher (10) in Kaskade geschaltet und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang (24) des ersten Phasendetektors (27) gekoppelt ist.

3. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang (23) des ersten Phasendetektors (27) über einen zweiten Begrenzer (9) mit dem Filterelement und dass der zweite Eingang (24) des ersten Phasendetektors (27) über einen dritten Begrenzer (21) mit einem Ausgang des frequenzabhängigen 180°-Allpass-Phasendrehungsnetzwerkes (19) gekoppelt ist.

4. Rundfunkempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, ■30 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Phasendetektor (27) eine Multiplizierstufe (22) und ein Tiefpassfilter (15) mit einer Grenzfrequenz in der Grössenordnung von 1 Hz aufweist. ^v

5. Rundfunkempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, ^v

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dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Phasendetektor (39) über einen ersten Verstärkerbegrenzer (15) mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (17) verbunden ist.

6. Rundfunkempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Phasendetektor eine mit den beiden Eingängen (12, 13) verbundene Multiplizierstufe (11) und ein damit gekoppeltes Tiefpassfilter (14) enthält, das eine Grenzfrequenz in der Grössenordnung des hörbaren Tonfrequenzbereiches hat und über die Stummschaltung (29) mit einem Signalverarbeitungsteil (31,

32) des Rundfunkempfängers verbunden ist (Fig. 1).

7. Rundfunkempfänger nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) über einen zweiten Verstärkerbegrenzer (8) einerseits mit dem ersten Eingang (12) des zweiten Phasendetektors (39) und andererseits über den zweiten Begrenzer (9) und den ersten frequenzabhängigen 90 -Phasendreher mit dem zweiten Eingang des zweiten Phasendetektors gekoppelt ist.

8. Rundfunkempfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingang (34) der Stummschaltung (29) mit einer Rauschquellenschaltung (30) zum Liefern eines Rauschsignals zum Tonsignalverarbeitungsteil (31, 32) des Empfängers bei Erregung der Stummschaltung (29) gekoppelt ist.

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