DE3115291C2

DE3115291C2 - "Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger"

Info

Publication number: DE3115291C2
Application number: DE3115291A
Authority: DE
Inventors: Stefan 7537 Remchingen-Wilferdingen Brinkhaus; Manfred Dipl.-Ing. 7501 Marxzell-Burbach Röhrich
Original assignee: Becker Autoradiowerk GmbH
Current assignee: Becker Autoradiowerk GmbH
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE3115291A1; US4450588A

Abstract

Die Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger, insbesondere AM-Empfänger für den Einbau in Kraftfahrzeuge, enthält einen abstimmbaren Empfangskreis, dessen veränderliche Induktivität durch die Arbeitswicklung (L ↓1) eines Transduktors (12) gebildet ist. Die Steuerwicklung (L ↓2) des Transduktors (12) wird von einem Steuerstrom (I) durchflossen. Die Steuerwicklung (L ↓2) dient gleichzeitig als frequenzbestimmendes Element eines Hilfsoszillators (16). Eine Frequenzregelschleife zur Regelung der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) durch Regelung des Steuerstromes (I) ist vorgesehen. Die Abstimmschaltung ermöglicht eine selektive Anpassung des abgestimmten Antennenkreises an die Vorstufe des Empfängers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger mit wenigstens einem abstimmbaren Empfangskreis, der als veränderliche Induktivität die Arbeitswicklung eines Transduktor., enthält, dessen Steuerwicklung von einem Steuerstrom durchflossen ist Eine solche Abstimmschaltung ist aus der AT-PS 1 69 048 bekannt

Die Abstimmung der verschiedenen Kreise eines Hochfrequenzempfängers kann durch Verändern von kapazitiven oder induktiven Elementen erfolgen. Bei modernen Empfängerschaltungen sind zur Abstimmung der verschiedenen Empfangskreise Kapazitätsdioden vorgesehen, deren Kapazität durch eine veränderbare Gleichspannung gesteuert wird. Die Abstimmung mittels einer Gleichspannung ermöglicht die Verwirklichung von elektronischen Abstimmschalturrgen und Frequenzregelschleifen, die eine hohe Stabilität der eingestellten Empfangsfrequenz gewährleisten. In vielen Fällen bringt jedoch der Einsatz von Kapazitätsdioden eine Verschlechterung des Signal/Rauschabstandes mit sich. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Abstimmung de«; Antennenkreises bei mit Stabantennen ausgerüsteten Rundfunkempfängern, insbesondere solchen für den Einbau in Kraftfahrzeuge. Für relativ niedrige Empfangsfrequenzen (Langwelle, Mittelwelle und Kurzwelle) weist z. B. die Stabantenne an einem Kraftfahrzeug eine relativ hohe Antennenkapazität von 50 bis 100 pF auf, so daß eine selektive Anpassung der Antenne an die Vorstufe nur mit hohem Schaltungsaufwand und bei einer wesentlichen Verschlechterung des Rausch/Signal-Verhältnisses möglich ist. Bei aperiodischer Anpassung der Antenne an die Vorstufe werden Selektivität und Großsignalverhalten wesentlich verschlechtert

Bei induktiver Abstimmung bereitet hingegen die selektive Anpassung der Antenne an die Vorstufe keine Schwierigkeiten, wobji gleichzeitig optimale Werte des Rausch/Signal-Verhältnisses erreicht werden. Dies ist jedoch im industriellen Maßstab bisher nur mit mechanisch abstimmbaren Induktivitäten, sogenannten Variometern, möglich. Die Anwendung von elektronisch veränderbaren induktiven Elementen, insbesondere Transduktoren, wirft die Schwierigkeit auf, daß solche Elemente zum einen starken Exemplarstreuungen unterworfen sind, so daß in der Serienherstellung kein Gleichlauf zwischen Antennenkreis und anderen abgestimmten Kreisen erreicht werden kann, und zum anderen die Kennlinie djr Induktivität als Funktion des

Steuerstromes sich wegen der Remananz der verwendeten Ferritkerne und durch Temperaturabhängigkeit ändert

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Abstimmschaltung für Rundfunkempfänger, die zur optimalen Anpassung der Antenne an die Vorstufe und gleichzeitigen Optimierung des Signal/Rausch-Verhältnisses, Großsignalverhaltens und der Selektivität die Anwendung von elektronisch gesteuerten Transduktoren in Serienherstellung ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch eine Abstimmschaltung der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist daß die Steuerwicklung gleichzeitig als frequenzbestimmendes Element eines Hilfsoszillators ausgebildet ist und daß eine Frequenzregelschleife zur Regelung der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators durch Regelung des Steuerstroms vorgesehen ist

Bei der erfindungsgemäßen Abstimmschaltung sind die oben erläuterten Eigenschaften des Transduktor unschädlich. Insbesondere sind Exemplarstreuungen hinsichtlich der Kennlinie der Induktivität als Funktion des Steuerstromes unschädlich, und auüi die Änderung dieser Kennlinie aufgrund von Remanenz- und Tempe" ratureffekten hat keinerlei Auswirkung auf die erreichte Konstanz der eingestellten Abstimmfrequenz.

Hinsichtlich der Empfangseigenschaften ergeben sich optimale Werte, wie sie sonst nur bei Anwendung von mechanischer induktiver Abstimmung möglich sind. Gegenüber der Anwendung von Kapazitätsdioden ergibt sich z.B. ein um 10 bis 15 dB besserer Rauschabsiand. Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, daß unabhängig von Exemplarstreuungen, Remanenz- und Temperatureffekten bei einem Transduktor das Verhältnis der Induktivität der Arbeitswicklung zur Induktivität der Steuerwicklung konstant bleibt. Grundsätzlich wäre es möglich, die Induktivität der Steuerwicklung zu messen, um den Steuerstrom so zu regeln, daß die davon abhängige Induktivität der Arbeitswicklung, die im Antennenkreis liegt den richtigen Wert erhält. Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung wird jedoch anstelle der Messung der Induktivität der Steuerwicklung die Frequenz eines Hilfsoszillators gemessen, der ⁴' als frequenzbestimmendes Element die Steuerwicklung des Transduktor enthält. Es wurde nämlich gefunden, daß ebenso wie das Verhältnis von Arbeit'.induktivität zu Steuerinduktivität auch das Verhältnis von Abstimmfrequenz zur Frequenz des Hilfsoszillators unabhängig von den oben erläuterten Exempiarstreuungen, Remanenz- und Temperatureffekten ist. Dies wird im einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispieie der Erfindung erläutert.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen, Weiterbil-" düngen und besondere Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen angegeben und ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt ^b" F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Abstim"ischaltung;

Fig.2 eine schematische Darstellung des in der Abstimrnschältung verwendeten Transduktor;

Fig. 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der ⁶' Arbeitsweise der Erfindung;

F i g. 5 ein Detailschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform eines Digif.l/Analog-Wandlers und eines Hilfsoszillators für die Abstimmschaltune.

Bei der in F i g. I als Blockschaltbild gezeigten Ausführungsform enthält der abgestimmte Antennenkreis eines Empfängers 10 die Arbeitswicklung L\ eines Transduktors 12 mit einem dazu parallelgeschalteten Abgleichkondensator C* wobei der Verbindungspunkt zwischen einer Stabantenne A, der Arbeitswicklung L\ des Transduktors 12 und dem Abgleichkondensator C_-1 an den Eingang der ersten Stufe des Empfängers 10 angelegt ist. Der Empfänger 10 ist z. B. für AM-Empfang im Kurz-, Mittel- und Langwellenbereich ausgelegt; es kann sich aber auch um FM-Empfänger oder Einseitcnbandempfänger für beliebige Frequenzbereiche handeln.

Zur Abstimmung des Antennenkreises wird über die Steuerwicklung L₂ des Transduktors 12 ein Steuerstrom /geführt, dessen Größe von einer noch im einzelnen zu erläuternden Frequenzregelschleife bestimmt wird. Die Abstimmung der weiteren abstimmbaren Kreise des Empfängers 10 erfolgt im Gleichlauf mit der Abstimmung des Antennenkreises über eine Frequenzregelschleife, die in herkömmlicher Weise ausgebildet ist und daher hier nicht weiter erläutert wird. Mit U ist die Abstimmfrequenz bezeichnet, auf die sowohl der Antennenkreis als auch die übrigen abstimmbaren Kreise des Empfängers IO abgestimmt sind. Das zur Abstimmung der übrigen Kreise des Empfängers 10 erforderliche Regelsignal wird aus einem Mikroprozessor 14 gewonnen, der zusätzlich zur Funktion der Frequenzregelschleife eine Vielzahl weiterer Funktionen erfüllt, die für den Betrieb des Empfängers und ggf. weiterer Zusatzeinrichtungen, z.B. Zeituhr o.dgl., erforderlich sind. Insbesondere ist der Mikroprozessor 14 auch ein wesentlicher Bestandteil einer Frequenzregelschleife zur Abstimmung des Antennenkreises, wie nun im einzelnen erläutert wird.

Die Arbeitswicklung Lj des Transduktors 12. über die der Steuerstrom / fließt, ist gemeinsam mit einem paraiieigeschalteten Kondensator C das schwingungsfrequenzbestimmende Element eines Hilfsoszillators 16. Der Hilfsoszillator 16 ist so ausgebildet, daß der durch ihn verursachte, in der Steuerwicklung L₂ fließende Strom sehr viel kleiner ist als der Steuerstrom /, so daß durch ihn die Induktivität der Steuerwicklung nur unwesentlich beeinflußt wird. Das von dem Hilfsoszillator 16 gelieferte Schwingungssignal hat die Hilfsfrequenz f₂. die um Größenordnungen niedriger ist als die Frequenz fi, auf die der Empfänger 10 abgestimmt werden soll. Eine Amplitudenregelschaltung 18 hat die Aufgabe, das Ausgangssignal des Hilfsoszillators 16 möglichst frei von Oberschwingungen zu halten, da diese in den Bereich der Empfangsfrequenz fallen könnten und bei höherer Intensität zu Pfeif störungen führen würden. Das Ausgangssignal des Hilfsoszillators 16 wird über einen Pegelanpassungsverstärker 20 dem Mikroprozessor 14 zugeführt.

Die gewünschte Empfangsfrequenz f, wird in den Mikroprozessor 14 mittels einer Eingabeschaltung 22 eingegeben, bei der es sich im einfachsten Falle um ein mechanisches Abstimmelement oder eine Tastatur, bei aufwendigeren Ausführungsformen jedoch um eine Sendersuchs^.naltung od. dgl. handelt. An den Mikroprozessor 14 ist ferner ein Festwertspeicher 24 angeschlossen, in dem vorbestimmte Verhältnisse der Empfangsfrequenzen /i zu diesen fest zugeordneten Schwingungsfrequenzen h des Hilfsoszillators 16 abgespeichert sind. Zu jeder gewünschten, über die Eingabeschaitung 22 eingegebenen Empfangsfrequenz /₂ holt sich der Mikroprozessor 14 aus dem Festwertspeicher 24 den zugehörigen, darin abgespeicherten Wert des Verhältnisses f\/f₂. Der Mikroprozessor 14 erzeugt über einen Digital/Analog-Umsetzer 26 und einen nachgeschalteten Spannungs/Strom-Wandler den Steuerstrom /, der erforderlich ist, damit der Hilfsoszillator auf der zu dem vorbestimmten Verhältnis f\/f₂ gehörenden Schwingungsfrequenz /j schwingt. Weicht die Schwingungsfrequenz f₂ von dem vorgeschriebenen Wert ab. se wird der Steuerstrom /durch den Mikroprozessor 14 schrittweise nachgeregelt, bis der Sollwert erreicht ist.

Die Arbeitsweise der in F i g. I schematisch gezeigten Abstimmschaltung und die ihr zugrunde liegenden Erfindungsgedanken werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die F i g. 2,3 und 4 erläutert.

Ein Transduktor herkömmlicher Art ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich um einen sogenannten Doppelkern-Transduktor, der einen Mittelschenkel MS und zwei Außenschenkel AS\, AS2 aufweist. Die Arbeitswicklung besteht aus zwei Wicklungshälften Wi. VVi'. die auf die Außenschenkel AS\ bzw. AS2 aufgewickelt sind und gleiche Windungszahl aufweisen. Die Steuerwicklung W₂ ist auf dem Mittelschenkel MS aufgewickelt. Der Wicklung W₂ ist die Induktivität L₂ zugeordnet, während den beiden gegensinnig in Reihe geschalteten Wicklungshälften Wi. Wi' die Arbeitsinduktivität L₁ zugeordnet ist. Durch die gegensinnige Reihenschaltung der Wicklungshälften Wi, Wi' wird erreicht- daß die durch Signalkomponenten in der Steuerwicklung W₂ induzierten Signale sich in der Arbeitswicklung auslöschen. Dies ist bei der Abstimmschaltung von großer Bedeutung, da in der Steuerwicklung W₂ das Ausgangssignal des Oszillators 16 mit der Frequenz h vorhanden ist, das von dem Antennenkreis ferngehalten werden soll. Da eine vollständige Auslöschung der gegensinnig induzierten Signalanteile aufgrund von stets vorhandenen geringen Unsymmetrien nicht möglich ist, ist bei der erfindungsgemäßen Abstimmschaltung Sorge dafür getragen, daß die Schwingungsfrequenz f₂ des Hilfsoszillators 16 um Größenordnungen kleiner als die Empfangsfrequenz /Ί ist und daß in dem Ausgangssignal des Hilfsoszillators 16 ein sehr geringer Oberwellenanteil enthalten ist. Die Amplitudenregelschaltung 18 hält den Pegel des Ausgangssignals des Hilfsoszillators 16 auf einem sehr niedrigen Wert, bei dem das Ausgangssignal praktisch sinusförmig ist.

Bei einem Transduktor gilt allgemein für die Arbeitsinduktivität L₁ und die Steuerinduktivität L₂:

L₁ =

C)

(2)

μ₂ -

2 μι ■ A\

L_x bo L,

Arbeitsinduktivität (des HF-Kreises),
Steuerinduktivität,

Länge der magnetischen Feldlinien der Außenschenkel,

Länge der magnetischen Feldlinien des Mittelschenkels,

Querschnitt der Außenschenkel,
Querschnitt des Milielschenkels,
Effektive Permeabilität des Ferritwerkstoffes der Außenschenkel,

//2 = Effektive Permeabilität des Ferritwerkstoffes des Miuelschenkeis,

W₁ = Windungszahl der Arbeitsinduktivität.
W₂ = Windungszahl der Steuerinduktiviiät.

Für das Verhältnis von Arbeitsinduktivität L₁ zu Steuerinduktivität L₂ läßt sich aus den Gleichungen (1) und (2^ ableiten:

L μ;

2 "ι

₁ ¹ ■ I₁

ΛμιΛι 1

/,11,/I₁ J

= iitii. ΓΑ . JiL. Δ + _!_Ί

υ/. I / j λ I

L Ί

13L

/I₂

(4)

Darin sind μ die effektive Permeabilität des Spulenkerns, Φ der Magnetfluß, / die Länge der magnetischer, Feldlinien im Spulenkern, / der in der Spulenwicklung fließende Strom, W die Windungszahl der Spule und A der Querschnitt des Spulenkerns.

Der Magnetfluß Φ ist abhängig vom Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie des verwendeten Ferritmaterials und daher von der Remanenz und von dem Temperaturkoeffizient dieses Ferritmaterials. Daher muß sich für eine konstante effektive Permeabilität μ der Steuerstrom /zeit- und temperaturabhängig ändern, so daß er keine geeignete Bezugsgröße für den Wert der Arbeitsinduktivität L\ ist

In einem gegebenen Transduktor gehört zu jedem Wert der effektiven Permeabilität μ, in den Außenschenkeln ein bestimmter Wert der effektiven Permeabilität μ₂ im Mittelschenkel, der sich aus der Geometrie des Transduktor und aus den Arbeitspunkten auf der Magnetisierungskennlinie berechnen läßt. Wenn die Arbeitsinduktivität L, konstant gehalten wird, indem der Steuerstrom /entsprechend der durch Temperatur- und Remanenzänderungen hervorgerufenen Abweichung des Magnetflusses Φ nachgeregelt wird, so bleibt das Verhältnis μ\/μ₂ konstant. Daher bleibt nach Gleichung (3) auch das Verhältnis LxIL₂ konstant

Umgekehrt läßt sich demnach auch die Arbeitsinduktivität L; konstant halten, indem die zugehörige Steuerinduktivität Lr bestimmt und durch Nachregeln des Steuerstromes /konstant gehalten wird.

Da die Windungszahl Wi der Arbeitswickiung, der Querschnitt A\ der Außenschenkel und die Länge l\ der magnetischen Feldlinien im Außenschenkel für einen gegebenen Transduktor fest vorgegeben sind, folgt aus Gleichung (1). daß die Arbeitsinduktiviiät Z-i nur durch eine Änderung der Permeabilität μι des Ferritwerkstoffes der Außenschenkel geändert werden kann.

Aus den Induktionsgesetzen folgt allgemein für eine gegebene Induktivität:

F i g. 3 zeigt für einen gegebenen Transduktor die Abhängigkeit der Arbeitsinduktivität L, von der Steuerinduktivität Lj bei verschiedenen Werten des Steuerstromes /. Es zeigt sich, daß die Punkte für die verschiedenen Werte des Steuerstromes / auf einer Geraden liegen.

Die Bestimmung der Steuerinduktivität L₂ kann grundsätzlich im Rahmen der Erfindung auf beliebige Weise erfolgen. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, den Wert der Steuerinduktivität L₂ indirekt zu bestimmen, und zwar über die Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators 16 bei der in F i g. I gezeigten Ausführungsform. Da die im Diagramm der Fig. 3 gezeigte Gerade nicht durch den Ursprung verläuft, ergibt sich bei dieser Ausführungsform kein linearer Zusammenhang zwischen der Empfangsfrequenz /i und der Schwingungsfrequenz /j des Hilfsoszillators 16. Dieser Zusammenhang ist in dem Diagramm der F i g. 4 als gestrichelte Kurve a dargestellt. Es ergibt sich eine gekrümmte Kennlinie. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Anzahl von Werten, die zur Approximation dieses Zusammenhanges zwischen der Empfangsfrequenz /j und der Schwingungsfrequenz h des Hilfsoszillators 16 ausreicht, in einem Festwertspeicher abgespeichert wird, zu dem die Steuerschaltung der Frequenzregelschleife des Antennenabstimmkreises Zugriff hat. Die einzelnen Werte werden empirisch ermittelt und dann in dem Festwertspeicher 24 (Fig. 1) abgespeichert. Es ist jedoch auch möglich, den Verlauf der gekrümmten Kennlinie durch einen Mikroprozessor berechnen zu lassen, wenn dieser ausreichend schnell arbeitet und genügend Rechenkapazität zur Verfügung hat.

Um mit einer relativ geringen Anzahl von Werten, die in dem Festwertspeicher 24 abgespeichert werden müssen, auszukommen, wird eine Steuerkennlinie f_x = F(f₂) für den jeweils verwendeten Transduktortyp in Ka^terscnruien νυΐι /.. d. iwmiz. iui uic /-Vuaiiiuumcquenz /", ausgemessen, und die gefundenen Werte werden dann in dem Festwertspeicher 24 abgespeichert. Die zwischen den einzelnen Rasterschritten liegenden Punkte der Steuerkennlinie werden dann mittels des Mikroprozessors 14 mit genügender Genauigkeit interpoliert. Der Mikroprozessor 14 gibt dann ein digitales Ausgangssignai aus, das über den Digital/Analog-Umsetzer 26 und den Spannungs/Stromwandler 28 in den erforderlichen Steuerstrom /umgesetzt wird. Der Hilfsoszillator 16 schwingt auf der durch die Steuerinduktivität Z-2 und den Kondensator C gegebenen Frequenz fj, die über den Verstärker 20 dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird. Dieser vergleicht Isr.vert und Sollwert dieser Frequenz /j und regelt schrittweise den Steuerstrom / so lange nach, bis !stund Sollwert übereinstimmen. Nun ist auch die Arbeitsinduktivität Li auf ihrem Sollwert und bildet mit der Kapazität der Stabantenne A und dem Abgleichkondensator C_M einen Schwingkreis, der auf den eingegebenen Wert f\ der Empfangsfrequenz abgestimmt ist Der Abgleichkondensator C₁ ermöglicht den Ausgleich von Kapazitätsstreuungen der angeschlossenen Stabantenne.

Wenn sich durch Abbau der Remanenz oder durch Temperaturänderungen des Transduktors 12 die Resonanzfrequenz /i, auf die der Antennenkreis abgestimmt ist, ändert, so ändert sich gleichzeitig entsprechend der Kennlinie a nach Fig.4 (gestrichelte Kurve) auch die Frequenz £ des Hilfsoszillators 16, und der Mikroprozessor 14 regelt den Steuerstrom / nach, bis wieder der

Sollwert von h und folglich auch von f\ erreicht ist.

Eine wesentliche Vereinfachung der Abstimmschaltung kann erreicht werden, wenn der Transduktor 12 in geeigneter Weise ausgebildet wird, wie im folgenden im einzelnen erläutert wird.

Es wird wieder au^r F i g. 2 Bezug genommen. Das von der Steuerwicklung W₂ im Mittelschenkel MS verursachte Magnetfeld teilt sich symmetrisch in die beiden Außenschenkel ASi, AS₂ auf. Daher ist der magnetische Fluß Φι im Mutelschenkel doppelt so groß wie der magnetische Fluß Φ₂ in den beiden Außenschenkeln.

Φ,

Nach den Induktionsgesetzen gilt:

Daher ist

R
B₂

(5)

(6)

(7)

(8)

Aus der Gleichung (7) und Gleichung (8) ergibt sich:

(9)

B_x B₂

Φ,

A_x

A₂

02 '

Gleichung (5) in Gleichung (9) eingesetzt ergibt:
2 0₂ A₂ _ 2A₂

(10)

B₁

B₂ A_x 02 A_x '

Für den Sonderfall A_x = 2 A₂ gilt:
|i = 1 B_x = B₂.

In einem homogenen Magnetwerkstoff gehören, entsprechend der Magnetisierungskennlinie, zu gleichen magnetischen Induktionen Bgleiche magnetische Feldstärken //und daher entsprechend der Beziehung

gleiche Permeabilitäten μ.

Daher gilt Tür B_x = B₂ ebenfalls μ, = μ,.

Setzt man in Gleichung (3) diesen Sonderfall μ, = μ, und A_x=I A₂ ein, so ergibt sich die vereinfachte Beziehung:

L_x _ 2 W_x ¹ L₂ W₂ ²

(H)

In dieser Gleichung stehen nur noch feste, durch die Bauform vorgegebene Größen. Daher ist das Verhältnis L_xZL₂ nun eine Konstante, so daß auch das Verhältnis f_xZh konstant ist.

Bei genauer Betrachtung ist das Verhältnis L_xZL₂ jedoch nicht absolut konstant weil bei höheren magnetischen Feldstärken ein Teii der magnetischen Feldlinien nicht mehr durch die Außenschenkel geht, sondern ein Streufeld bildet. Dann gilt natürlich die Beziehung B_x = B₇ nicht mehr.d. h. A_x : A₂>2S).

Aus empirischen Untersuchungen geht hervor, daß bei einem Verhältnis A_x : A₂ = 2,5 ein Optimum hinsichtlich der Konstanz des Verhältnisses f_xZf₂ erreicht wird. Bei anderen Ausführungen des Doppelkeines liegt das Verhältnis im Bereich von 2.0-2,7, insbesondere 2,3-2,6.

In Fig.4 zeigt die mit durchgezogenem Strich eingezeichnete Gerade b die Steuerkennlinie, die sich ergibt, wenn die Beziehung B_x = B₂ streng gilt. Die mit durchgezogenem Strich gezeichnete gekrümmte Kennlinie c stellt die Stcücrkcnnlinie eines Transduktors dar. bei dem das Vernaltnis A] /u A₂ Jon Wert 2.45 hat. Dieser Wert hat sich in der Praxis als günstig erwiesen.

Die Steuerkennlinie f\ = F(f₂) wird durch die oben angegebene Bemessung des Transduktors so weil linearisiert, daß es ausreicht, in dem Festwertspeicher 24 nur noch wenige Werte für das Verhältnis f_x/f₂ abzuspeichern, insbesondere Anfangs- und Endv.cr; des gewünschten Empfangsbereiches.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein detailliertes Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform von Teilen der erfindungsgemäßen Abstimmschaltung dargestellt ist.

Der Digital/Analog-Umsetzer ist in einfacher Weise als Integratorschaltung ausgebildet, welche die von dem Mikroprozessor 14 über die Anschlüsse Pl, P2 gelieferten pulsförmigen Signale integriert. Diese Integratorschaltung enthält einen Operationsverstärker OPl, dessen Ausgang über einen Kondensator Cj auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt ist. Der nicht invertierende Eingang ist über einen Spannungsteiler aus Widerständen Re, Ri auf ein konstantes Bezugspotential gelegt. Dieses Bezugspotential wird mittels eines Kondensators Ci stabilisiert. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OPl erhält über einen Widerstand Rs entweder ein positives oder ein negatives Ansteuersignal, je nachdem, welcher von zwei in Reihe zwischen die Betriebsspannung geschalteten Transistoren Ti. T₂ durchgesteuert ist. Die Ansteuerung des Transistors Γι erfolgt über den Ansch!;¹·? Pl und einen aus zwei Widerständen R_x, R₂ gebildeten Spannungsteiler, während die Ansteuerung des Transistors T₂ über den Anschluß P2 und einen aus den Widerständen Po, R* gebildeten Spannungsteiler erfolgt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OPl wird über einen Widerstand Rs und einen Glättungskon-■ >o densator G einem Spannungs/Stromwandler zugeführt, der aus den beiden Transistoren Tj, Tt gebildet ist. Der von dem Transistor Ti gelieferte Strom / gelangt als Steuerstrom zu dem einen Ende der Steuerwicklung L₂.

Der Hilfsoszillator 16 in Fig. 1 ist vorzugsweise gemäß F i g. 5 gebildet aus einem Transistor Ts, dessen Kollektor mit demselben Ende der Steuerinduktivität L₂ verbunden ist wie der Kollektor des Transistors Ti, einem Transistor T^, dessen Basis über einen Kondensator Q, vom Kollektor des Transistors Ts angesteuert t>o wird, und aus einer Konstantstromquelle, die mittels eines Transistors Tj gebildet ist dessen Kollektor über Widerstand R\2 bzw. R_Xt mit dem Emitter des Transistors Ts bzw. Te verbunden ist dessen Emitter über einen Widerstand R22 an Masse liegt und dessen Basis ein über einen Kondensator Cs geglättetes Regelsignal empfängt das von einer aus Dioden Di 1, Oi 2 gebildeten Gleichrichterschaltung geliefert wird. Der Kollektor des Transistors T₇ "liefen einen von der

Regt-lspannung abhangigen Konstantstem zu den parailelgeschalteten Emitterkreisender Transistoren T·,, T₀. Der von dem Transistor Ti gelieferte Konstants'.rom teilt sich folglich in die Widerstände Rn und Ru auf. Bei einem Ansteigen der Spannung in einem der Widfjrstän- ' de /?i2. R\a muß folglich die Spannung in dem jeweils anderen Widerstand abnehmen und umgekehrt. Die Basis des 1 ransistors Ts ist über einen aus Widerständen Rio. R_t] gebildeten Spannungsteiler auf konstantes Potential gelegt. In ähnlicher Weise ist die Basis des u Transistors 71,. dessen Kollektor mit dem positiven Po! der Versorgungsspannung verbunden ist, über einen aus Widerstanden R\t,. R\-, gebildeten Spannungsteiler auf eine geeignete Vorspannung gelegt, wird jedoch über den Kondensator G aus dem Kollektorkreis des ι Transistors Ά in Mitkopplung angesteuert, so daß die Bedingungen für Schwingbetrieb erfüllt sind. Das Schwingen erfolgt mit der Frequenz /j, die durch den Parallelresonanzkreis aus der Steuerinduktivität L-> und

dem Kondensator Ci gebildet ist.

Das die Basis des Transistors Τη ansteuernde Regelsignal wird aus dem Ausgangssignal des so gebildeten Hilfsoszillators gewonnen, wozu dieses Ausgangssignal über einen Kondensator Q am Kollektor des Transistors T₅ ausgekoppelt und ι.litteis eines Transistors 7"» verstärkt wird. Das ·. om Kollektor des Transistors 7g über einen Kondensator Ce ausgekoppelte verstärkte Signal wird mittels der Dioden Di \, D/2 gleichgerichtet, um das Regelsignal zu erhalten. Am Kollektor wird ferner das verstärkte Ausgangssignal des Hilfsoszillators abgenommen, das dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird.

Die oben beschriebene Ausgestaltung des Hilfsoszillators 16 in F i g. 1 zeichnet sich durch Einfachheit, leichte Integrierbarkeit, Freiheit von Oberwellen und niedrige Schwingungsampliludc aus. Sie ist daher zur Anwendung bei der in Fig. 1 gezeigten Abstimmschaltung besonders gut geeignet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger mit wenigstens einem abstimmbaren Empfangskreis, der als veränderliche Induktivität die Arbeitswicklung eines Transduktors enthält, dessen Steuerwicklung von einem Steuerstrom durchflossen ist, dadurch gekennzeichnet,

IO

— daß die Steuerwicklung (L₂) gleichzeitig als frequenzbestimmendes Element eines Hilfsoszillators (16) ausgebildet ist und

— daß die Frequenzregelschleife zur Regelung der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) '5 durch Regelung des Steuerstromes (I) vorgesehen ist.

2. Abstimmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzregelschleife derart ausgebildet ist. daß sie die Schwingungsfrequenz (f₂) des Hilfsoszillators (16) auf einem Wert hält, der in einem vorbestimmten Verhältnis (f\lfi) zur Empfangsfrequenz (Ti) steht, auf den der Empfangskreis (Lu A, C₁) abgestimmt ist.

3. Abstimmschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Verhältnis (f\/f₂) für den jeweils verwendeten Transduktor (12) und für wenigstens zwei der gewünschten Werte der Empfangsfrequenz (ft) in einem Festwertspeicher (24) abgespeichert ist. zu dem eine in der Frequenzregelschleife enthaltene Steuerschaltung (14) Zugriff bat.

4. Abstimmschaliung -;iach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verseht denen Werte des vorbestimmten Verhältnisses für die gewünschten Empfangsfrequenzen empirisch ermittelt sind.

5. Abstimmschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unlinearer Abhängigkeit der Empfangsfrequenz von der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) eine Vielzahl von Verhältniswerten in dem Festwertspeicher (24) abgespeichert ist, durch welche die Kurve dieser nichtlinearen Abhängigkeit approximiert wird.

6. Abstimmschaltung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß bei angenähert linearer Abhängigkeit der Empfangsfrequenz von der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) nur wenige Werte des vorbestimmten Verhältnisses in dem Festwertspeicher (24) abgespeichert sind.

7. Abstimmschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die wenigen Werte des vorbestimmten Verhältnisses die Werte sind, die zum Anfang und Ende des gewünschten Abstimmbereiches gehören.

8. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor (12) mit symmetrischem Doppelkern ausgebildet ist, auf dessen Mittelschenkel (MS) die Steuerwicklung (L₂) und auf dessen Außenschenkeln (ASu AS₂) je eine Wicklungshälfte (W₁, W₁') der Arbeitswicklung (L₁) angeordnet ist.

9. Abstimmschaliung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungshälften (Wu Wy') gegensinnig in Reihe geschaltet sind.

10. Abstimmschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittclschcnkels (MS) zu dem

20

M) Querschnitt (A,) der Außenschenkel (AS_U AS₂) so bemessen ist, daß unter Betriebsbedingungen die Permeabilität (μ₂) des Mittelschenkels angenähert gleich der Permeabilität (μ!) der Außenschenkel ist

11. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekeanzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (Ai) der Außenschenkel (AS₁, AS₂) einen. Wert von größer als 2,0 aufweist

12. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (A_x) der Außenschenkel (ASu AS₂) einen Wert von 2,0-2,7 aufweist.

13. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (At) der Außenschenkel (ASi, AS₂) einen Wert von 23 -2,6 aufweist.

14. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzregelschaltung als Steuerschaltung (14) einen Mikroprozessor umfaßt, der die Istfrequenz des Hilfsoszillators (16) mit siner der jeweiligen Empfangsfrequenz (Ti) zugeordneten Sollfrequenz vergleicht und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein digitales Steuersigna! an einen Digital/Analog-Umsetzer (26) abgibt, dessen Ausgangssignal dem Steuerstrom (I) des Transduktors (12) proportional ist.

15. Abstimmschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital/Analog-Umsetzer (26) als Integratorschaltung ausgebildet ist.

16. Abstimmschaltung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Digital/Analog-Umsetzer (26) ein Spannungs/Strom-Wandler (28) nachgeschaltet ist.

17. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abstimmbare Empfangskreis ein Antennenkreis ist.

18. Abstimmschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenkreis auf Empfangsfrequenzen im Bereich des AM-Rundfunks abstimmbar ist.

19. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfrequenz (F₂) des Hilfsoszillators (16) um Größenordnungen niedriger als die Empfangsfrequenz (Ti) ist.

20. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsoszillator (16) so ausgebildet und an die Steuerwicklung (L₂) angekoppelt ist. daß der in dieser durch den Hilfsoszillator (16) bewirkte Stromfluß gegenüber dem Steuerstrom (I) vernachlässigbar klein ist.

21. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Amplitudenregelschaltung (18), die die Schwingungsamplitude des Hilfsoszillators (16) auf einen Wert regelt, bei dem keine zu Überlagerungsstörungen führenden Oberwellen erzeugt werden.

22. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsoszillator (16) gebildet ist aus:

— einem ersten Transistor (Ts). in dessen Kollektorkreis die Arbeitswicklung (L₂) des Transduk-

tors (12) liegt;

— einem zweiten Transistor (T₆), dessen Basis von dem aus dem Kollektorkreis des ersten Transistors abgegriffenen Signal angesteuert ist und dessen Emitterkreis parallel zu dem Emitterkreis des ersten Transistors geschaltet ist; und

— einer Konstantstromquelle (Tj), welche beide Emitterkreise des ersten und des zweiten Transistors (Ts, Te) speist

23. Abstimmschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Konstantstromquelle (T7) gelieferte Strom durch ein aus dem Ausgangssignal des Hilfsoszillators (16) gewonnenes Regelsignal geregelt ist