DE3036482A1

DE3036482A1 - HF receiver with single IF stage - has nonlinear amplifier tuned to harmonic of IF

Info

Publication number: DE3036482A1
Application number: DE19803036482
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. 3201 Söhre Hansen
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1980-09-27
Filing date: 1980-09-27
Publication date: 1982-05-06

Abstract

The signal entering from the aerial (1) passes through an HF amplifier (2) and is then mixed (3) with the output of an oscillator (4) to give an intermediate frequency via a band pass filter (5). The IF is amplified (6) and applied to a circuit element with a non-linear transfer function (7). The non-linear amplifier (7) enhances the harmonics in the IF signal from which one is isolated by a band pass filter (8) and a highly frequency selective amplifier (9). This selected frequency is then demodulated (10) and, after amplification (11), applied to the loudspeaker (12). The use of only one mixer stage improves the signal to noise ratio w.r.t that of a multi-mixer receiver. The receiver requires no more filter components than a simple superheterodyne.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangsstufe mit einer HF-Vorstufe, einer der HF-Vorstufe nachgeschalteten Mischstufe zur Bildung von zwischenfrequenten Signalen aus den der PF-Vorstufe entnehmbaren Empfangssignalen, einem der Mischstufe nachgeschalteten ZF-Verstärker zur Verstärkung der von der Mischstufe gebildeten zwischenfrequenten Signale und einem dem ZF-Verstärker nachgeschalteten Demodulator Empfangsstufen dieser Art sind in ihren Empfangseigenschaften und hinsichtlich der Gesamtvfrst.irkung der dem Demodulator vorgeschalteten Stufen verbesserungswürdig.The present invention relates to a receiving stage with an RF pre-stage, a mixer stage downstream of the HF pre-stage to generate intermediate frequencies Signals from the received signals that can be taken from the PF pre-stage, one of the mixer downstream IF amplifier to amplify the generated by the mixer stage intermediate frequency signals and a demodulator connected downstream of the IF amplifier Reception stages of this type are in their reception properties and in terms of Overall structural effect of the stages upstream of the demodulator in need of improvement.

Die Erfindung und ihre Vorteile Gemäß der der vorliegenden Patentanmeldung zugrundeliegenden Erfindung läßt sich eine Empfangsst.ufe der eingangs erwähnten Art hinsichtlich ihrer Empfangseigen:chaften und der Gesamtverstärkung der dem Demodulator vorgesclialteten SLufen dadurch deutlich verbessern, daß im Signalweg zwischen dem ZF-Verstärker und dem Demodulator ein selektiver Verstärker angeordnet ist und der selektive Verstärker auf eine Obrwelle der dem ZF-Verstärker entnehmbaren zwischenfrequenten Signale abgestimmt ist.The invention and its advantages according to the present patent application The underlying invention can be a receiving stage of the initially mentioned Kind in terms of their receiving properties: chaften and the overall gain of the demodulator The fact that the signal path between the IF amplifier and the demodulator, a selective amplifier is arranged and the selective amplifiers on an upper wave of the intermediate frequencies that can be taken from the IF amplifier Signals is matched.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung lassen sich Oberwellen der zwischenfrequenten Signale mit ausreichenden Signalpegeln dadurch erzielen, daß zwischen dem ZF-Verstärker und dem selektiven Verstärker eine Stufe mit nicht linearer Übertragungsfunktion zur Bildung der Oberwellen von den dem ZF-Verstärker entnehmbaren zwischenfrequenten Signalen angeordnet ist.According to an advantageous development of the present invention harmonics of the intermediate-frequency signals can be generated with sufficient signal levels achieve that between the IF amplifier and the selective amplifier a Step with non-linear transfer function for the formation of the harmonics of the Intermediate frequency signals which can be taken from the IF amplifier is arranged.

Eine Stufe mit nichtlinearer Übertragungsfunktion, die schon bei zwischenfrequenten :Signalen geringer Amplitude deutlich ausgeprägte Oberwellen dieser zwischenfrequenten Signale erzeugt, wird gemäß einer vorteiLhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung von einem Tratisistor gebildet, wobei an den Kollektor des Transistors timer eiiien hochohmigen Widerstand eine nur geringfiigig iiber der Schwellw-rtsllannung des Transistors liegende Betriebsspannung des Transistors geführt ist, die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors mit einem niederohmigen Widerstand überbrückt ist, der Emitter des Transistors auf Massepotential gelegt ist, der Ausgang des ZF-Verstärkers zur Entnahme der zwischenfrequenten Signale über einen Kondensator mit der Basis des Transistors verbunden ist uid der Kollektor des Transistors zur Entnahme der ersten OberweLle der zwischenfrequenten Signale mit dem Eingang des selektiven VersLärkers verbunden ist.A stage with a non-linear transfer function that is already used at intermediate frequencies : Signals of low amplitude have clearly pronounced harmonics of these intermediate frequencies Signals generated is according to an advantageous embodiment of the present invention formed by a Tratisistor, with timer eiiien at the collector of the transistor The high resistance is only slightly above the threshold voltage of the The transistor's operating voltage is guided, the collector-base path of the transistor is bridged with a low resistance, the emitter of the Transistor is connected to ground potential, the output of the IF amplifier for extraction the intermediate frequency signals via a capacitor to the base of the transistor connected is uid the collector of the transistor for taking the first upper wave of the intermediate frequency signals are connected to the input of the selective amplifier is.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere darin, daß aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus die dem Demodulator vorgeschalteten Stufen eine sehr große Gesamtverstärkung aufweisen, ohne daß dabei die Gefahr eines Selbstschwingens dieser Stufen besteht. Insoesondere läßt sich damit eine Gesamtverstärkung erzielen, die mit einem einzigen ZF-Verstärker nicht erreichbar ist.The advantages of the present invention are in particular that that due to the structure according to the invention, the stages connected upstream of the demodulator have a very large overall gain without the risk of self-oscillation of these stages. In particular, an overall gain can thus be achieved which cannot be achieved with a single IF amplifier.

Dies gilt insbesondere für lunkempfangsgeräte mit hoher Zwischenfrequenz, wie sie beispielsweise in gängigen Funkempfangsgeräten für den UHF- und VKF-Bereich üblich sind. Derartige Funkempfänger weisen zur Erzielung einer hohen Gesamtverstärkung der dem Demodulator vorgeschalteten Stufen zwei Mischstufen und zwei ZF-Verstärker auf. Durch die erfinduiigsgemäße Ausbildung von Funkempfangsgeräten dieser Art kann aul eine Mischstufe verzichtet werden. Da Mischstufen das Signal-Rausch-Verhältnis der von ihnen verarbeiteten Nutzsignale verschlechtern, weisen mit erfindungsgemäß ausgebildeten Empfangsstufen versehene Funkempfangsgeräte gegenüber Funkempfangsgeräten mit zwei Mischstufen eine wesentlich höhere Empfindlichkeit auf. Die Erfindung läßt sich daher besonders vorteilhaft in Funkempfängern einsetzen, in denen die Frequenzaufbereitung mit Hilfe von phasengerasteten Regelkreisen nach dem PLL-Prinzip erfolgt, da nach dem PLL-Prinzip geregelte Mischeroszillatoren ein besonders starkes und das Signal-Rausch-Verhältnis merklich verschlechterndes Phasenrauschen aufweisen. Somit läßt sich aufgrund des bei Anwendung des erfindungsgemäßen Aufbaus möglichen Wegfalls einer zweiten Mischstufe die Empfindlichkeit bei Funkempfängern mit PLL-Schaltkreisen zur Frequenzaufbereitung merklich verbessern.This applies in particular to radio receivers with a high intermediate frequency, as they are, for example, in common radio receivers for the UHF and VKF range are common. Such radio receivers have to achieve a high overall gain the demodulator upstream stages two mixing stages and two IF amplifiers. Due to the inventive training of radio receivers of this type, a mixer stage can be dispensed with. Since mixer stages the signal-to-noise ratio of the useful signals processed by them deteriorate, according to the invention trained receiving stages provided radio receiving devices compared to radio receiving devices with two mixer stages a much higher sensitivity. The invention leaves are therefore particularly useful in radio receivers in which the frequency processing with the help of phase-locked control loops according to the PLL principle, since after Mixer oscillators controlled by the PLL principle have a particularly strong signal-to-noise ratio exhibit noticeably degrading phase noise. Thus, due to the when using the structure according to the invention, a second mixing stage may be omitted the sensitivity of radio receivers with PLL circuits for frequency processing noticeably improve.

Zeichnung Eine erfindungsgemäß aufgebaute Empfangsstufe wird nachfolgend an den Figuren 1 und 2 näher erl.iutert.DRAWING A receiving stage constructed according to the invention is shown below Explained in more detail on Figures 1 and 2.

In Figur 1 ist der Aufbau timer <rfindungsg<mIißen Empfangsstllfe an einem Blockscllalttyild erläuteltert Figur 2 zeigt den erfindungsgemäJen Aufbau einer Stufe mit nichtlinearer Übertragungskennlinie.In FIG. 1, the structure of the timer is required to receive reception explained on a block diagram. FIG. 2 shows the structure according to the invention a stage with a non-linear transfer characteristic.

Bei der Empfangs stufe g'mäß der Figur 1 gelangen die Signale von der Antenne 1 über die HF-Vorstufe 2 an die mit dem Mischeroszillator 4 verbundene Mischstufe 3, der die zwischenfrequenten Signale über den Bandpaß 5 entnommen werden. Dem Bandpaß 5 ist der ZF-Verstjrker 6 nachgeschaltet. Dem ZF-Verstärker 6 ist in erfindungsgemäßer Weise die Stufe 7 mit einer nichtlinearen Übertragungsfunktion natXhgeschaltet. Der Stufe 7 folgt der auf eine Oberwellen der zwis hentrequenten Signale abgestimmte Bandpaß 8 und der erfindungigemaß vorzusehende selektive Verstärker 9, wobei bei ausreichender Selektivität des Verstärkers 9 auch auf den Bandpaß 8 verzichtet werden kann. Dem selektiven Verstärker 9 sind der Demodulator 10, der NF-Verstärker 11 und der Lautsprecher 12 nachgeschaltet.In the reception stage according to FIG. 1, the signals arrive from the antenna 1 via the RF pre-stage 2 to the one connected to the mixer oscillator 4 Mixing stage 3 from which the intermediate-frequency signals are taken via bandpass filter 5. The IF amplifier 6 is connected downstream of the bandpass filter 5. The IF amplifier 6 is in according to the invention, the stage 7 with a non-linear transfer function natXh switched. The level 7 follows the one of the harmonics of the zwis hentrequenten Signals matched bandpass filter 8 and the selective amplifier to be provided according to the invention 9, with sufficient selectivity of the amplifier 9 also on the bandpass filter 8 can be dispensed with. The selective amplifier 9 are the demodulator 10, the LF amplifier 11 and the loudspeaker 12 connected downstream.

Bei der in der Figur 2 largestellten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die zwiscllen den ZF-Verstärker 6 und dem auf eine Oberwelle der dem ZF-Verstälker 6 entnehmbaren zwischenfrequenten Signale abgestimmten Bandpaß( 8 ges(haltete Stufe 7 mit nichtlinearer Kennlinie in ihrem Aufbau genauer dargestellt.In the circuit arrangement according to the invention shown in FIG is the between the IF amplifier 6 and the one on a harmonic of the IF amplifier 6 removable intermediate-frequency signals matched bandpass filter (8 total (held level 7 is shown in more detail with a non-linear characteristic in its structure.

Über den Koppelkondensator C gelangen die zwischenfrequenten Ausgangssignale des ZF-Verstärlcers 6 an die Basis des Transistors T.The intermediate-frequency output signals arrive via the coupling capacitor C. of the IF amplifier 6 to the base of transistor T.

An den Anschlußpunkt P wird die nur wenig über der Schwellwertspannung des Transistors T liegende Betriebsspannung des Transistors T gelegt. Diese Spannung liegt bei etwa 1 V und wird über den hochohmigen Widerstand R1 an den Kollektor des Transistors T Strecke geführt. Die Basis-Kollektor- des Transistors T ist mit dem niederohmigon Widerstaiid R2 überbrückt. Der Emitter des Transistors T liegt über den sehr niederohmigen Widerstand R3, der der Temperaturkompensation und sur Arbeitspunktstabilisierung des Transistors T dient, an Masse. Die Werte der Widerstände liegen bei R1: 10 kn, R2: 1 k Q und R2: 33 n.At the connection point P, the voltage is only slightly above the threshold value of the transistor T lying operating voltage of the transistor T is applied. This tension is around 1 V and is sent to the collector via the high-resistance R1 of the transistor T route out. The base-collector of the transistor T is with bridged by the low resistance resistor R2. The emitter of the transistor T is located via the very low resistance R3, which is used for temperature compensation and sur Working point stabilization of the Transistor T is used to ground. the Resistance values are R1: 10 kn, R2: 1 k Q and R2: 33 n.

Am Kollektor des Transistors T ist die erste Oberwelle der am Ausgang des ZF-Verstärkers 6 anstehenden zwischenfrequenten Signale zu entnehmen. Der Kollektor des Transistors T ist dazu mit dem auf die genannte erste Oberwelle abgestimmten Bandpaß 8 verbunden, an den sich der in der Figur 1 darg stellte selektive Verstärker 9 anschließt.At the collector of transistor T, the first harmonic is that at the output of the IF amplifier 6 pending intermediate-frequency signals. The collector of the transistor T is matched to the said first harmonic Bandpass filter 8 connected to the selective amplifier shown in FIG. 1 9 connects.

Die Stufe 7 mit nichtlinearer Üb rtragungsfunktion gemäß Figur 2 arbeitet dabei wie folgt.The stage 7 with a non-linear transfer function according to FIG. 2 operates doing this as follows.

Bei positiven Halbwellen des Eingangssignals wird der Transistor T leitend und erzeugt am Kollektor invertierte, also negative Halbwellen. Bei negativen Halbwellen des Eingangssignales sperrt der Transistor. Das Ausgangssignal liegt hier aber nicht, wie bei üblichen Transistorschaltungen im Sperrzustand auf der Betriebsspannung, sondern es folgt aufgrund des kleinen Basis-Kollektor-Widerstandes dem Eingangssignal und weist wiederum negative Halbwellen auf. Schon bei kleinljn Eingangssignalen führt dieses Verhalten zu Einsattlungen und dmit zu einer stark ausgeprägten ersten Oberwelle, welche durch den nachfolgenden Bandpaß 8 selektiert wird.With positive half-waves of the input signal, the transistor T conductive and generates inverted, i.e. negative half-waves at the collector. With negative The transistor blocks half-waves of the input signal. The output signal is but not here, as is the case with conventional transistor circuits in the blocking state on the Operating voltage, but it follows due to the small base-collector resistance the input signal and again has negative half-waves. Even with kleinljn Input signals this behavior leads to dips and thus to a strong pronounced first harmonic, which is selected by the subsequent bandpass filter 8 will.

Mit erfindungsgemäßen Empfangs stufen lassen sich Funkempfänger mit sehr guten Empfangseigenschaften aufbauen. Dabei dient der der Stufe 7 mit der nichtlinearen Übertragungsfunktion nachgeschaltete Bandpaß 8 gleichzeitig der ZF-Nahselektion, so daß erfindungsgemäß ausgebildete Funkempfänger keinen größeren Filteraufwand er-, fordern, als sog. Einfachsuper mit nur einer Mischstufe.With the receiving stages according to the invention, radio receivers can be used build up very good reception properties. The level 7 is used with the non-linear one Transfer function downstream bandpass filter 8 at the same time as the IF near-range selection, so that radio receivers designed according to the invention do not require any major filter effort as a so-called single super with only one mixer stage.

Unter Einsatz erfindungsgemäßer Empfangsstufen lassen sich Funkempfänger mit guten Empfangseigenschaften unter Einsparung von Bauelementen einfach aufbauen.Radio receivers can be set up using reception stages according to the invention Easily set up with good reception properties while saving components.

Claims

Receiving stiife claims receiving stuie for a radio receiver with an HF pre-stage, a mixer stage downstream of the H} pre-stage for formation of intermediate-frequency signals from the received signals that can be taken from the RF pre-stage, an IF amplifier connected downstream of the mixer to amplify the Intermediate frequency signals formed in the mixer stage and an intermediate frequency amplifier connected downstream of the IF amplifier Demodulator, characterized in that the IF amplifier wipes in the signal path (6) and the dem <'dulator (10) a selective amplifier (9) is arranged and the selective amplifier (9) to a harmonic of the IF amplifier (6) removable Intermediate frequency signals is matched.

2. Receiving stage according to claim 1, characterized in that in the signal path a stage (7) between the IF amplifier (6) and the selective amplifier (9) with non-linear transfer function for the formation of harmonics from the IF amplifier (6) removable intermediate frequency signals is arranged.

3. receiving stage according to claim 2, characterized in that the Stage (7) with a non-linear transfer function formed by a transistor (T) is to the collector of the transistor (T) via a high-resistance resistor (R1) an operation which is only slightly above the threshold voltage of the transistor (T) voltage of the transistor (T) is, the collector-base route of the transistor (T) is bridged with a low-resistance resistor (R2), the Emitter of the transistor (T is connected to ground potential, the output of the IF amplifier (6) to remove the intermediate frequencies th signals via a capacitor (C) with the base of the transistor (T) is connected and the collector of the transistor (T) for taking the first harmonic of the intermediate frequency signals with the input of the selective amplifier (9) is connected.