DE3222251A1

DE3222251A1 - Empfaenger

Info

Publication number: DE3222251A1
Application number: DE19823222251
Authority: DE
Inventors: Masaharu Tokyo Mori
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB2101822B; US4426732A; FR2507846B1; GB2101822A; JPS632375B2; JPS57204643A; NL8202355A; FR2507846A1

Description

-Jr-

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger, insbesondere einen einen Oberflächenwellen-Verstärker aufweisenden Empfänger mit großer Trennschärfe und hoher Empfindlichkeit.

Bekanntlich müssen drahtlose Empfänger vier Bedingungen, nämlich eine gute Empfindlichkeit, eine hohe Trennschärfe eine große Wiedergabegute und eine gute Stabilität besitzen. Ein Empfänger mit diesen vier Eigenschaften wird als gut bezeichnet. Neuerdings ist jedoch vor allem die Trennschärfe mehr und mehr wichtig, da die Zahl von SendeStationen immer mehr zunimmt.

Bisherige generelle Maßnahmen zur Verbesserung der Trennschärfe sind in der Verwendung von schmalbandigen Bandpassfiltern zu sehen. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines vorbekannten Sußerheterodyneempfängers mit derartigen Filtertypen.

In Fig. 1 sind mit 1 eine Antenne, mit 2, 4 und 7 Filter, mit 3 ein HS-Verstärker., mit 5 ein Frequenzwandler, mit 6 ein Empfängeroszillator, mit 8 ein Zwischenfrequenzverstärker, mit 9 ein Demodulator, mit 10 ein NF-Verstärker und mit 11 ein Lautsprecher bezeichnet. Es sei nunmehr das Problem der Trennschärfe eines derartig aufgebauten Empfängers betrachtet. Es ist nicht möglich, zuviel von den Frequenztrennungseigenschaften der Antenne 1 zu erwarten. Bei der Verstärkung von durch diese Antenne empfangenen hochfrequenten Signalen durch den HF-Verstärker 3 treten nachteilige Phänomene, wie beispielsweise Intermodulation und Kreuzmodulation aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften des Verstärkers auf. Daher ist in der auf die Antenne 1 folgenden Stufe ein Filter 2 vorgesehen.

Da der Frequenzwandler 5 im wesentlichen eine nichtlineare

* ♦

Schaltung darstellt und da neben der Intermodulation und der Kreuzmodulation Bildfrequenzinterferenzen zu berücksichtigen sind, werden die ungenügenden Frequenztrennungseigenschaften des Filters 2 durch das Filter 4 ergänzt.

Das Filter 7 trennt in die Zwischenfrequenz überführte Signale ab.

Wie bereits ausgeführt, wird im bekannten Empfänger eine ,Q in drei Filter aufgeteilte Filteranordnung verwendet.

Ist die empfangene Frequenz variabel, so werden für die Filter 2 und 4 die folgenden Auslegungsregeln verwendet:

jr (a) Aufbau mit einer variablen Mittenfrequenz;

(b) Aufbau, bei dem Filter mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen kommutiert werden; und

OQ (c), Aufbau mit breitbandigen Bandpassfiltern, welche Signale mit einem variablen Bandbereich durchlassen.

Da Filteranordnungen gemäß der Auslegungsregel (c) nicht schmalbandig sind, so sind sie gegenüber anderen Filtern

oc hinsichtlich der Trennschärfe nicht so gut. Filteranordnungen gemäß der Auslegungsregel (b) besitzen ein schmalbandiges Durchlaßband, so daß sie bis zu einem gewissen Grade verwendbar sind. Es sind jedoch zuviele Filter erforderlich, so daß sich Aufwands- und Raumfragen ergeben. Für Filteran-

3Q Ordnungen gemäß der Auslegungsregel (c) ist es nicht möglich, Frequenztrennungseigenschaften zu realisieren, um von den erwünschten Signalen verschiedene Signale ausreichend zu unterdrücken.

gc Bei Verwendung von Filteranordnungen gemäß der Auslegungsregel (a) muß die Anzahl von Filterstufen zur Realisierung

322225Ί

von zufriedenstellenden Trennschärfeeigenschaften erhöht werden. Dabei werden jedoch die Verluste erhöht. Speziell in dem Fall, in dem ein Filter dieser Ausgestaltung für das vorgenannte Filter 2 verwendet wird, ist es nicht möglich, die Anzahl der Stufen zu weit zu erhöhen, da dadurch die Rauscheigenschaften eines Empfängers erhöht werden und weiterhin der Gleichlauffehler des Filters zu berücksichtigen ist.

Um Interferenzen in benachbarten Kanälen zu unterdrücken, wird daher ein Filter 7 zur Trennung der Zwischenfrequenzsignale in der auf den Frequenzwandler 5 folgenden Stufe verwendet. Da für dieses Filter die Mittenfrequenz fest und die Freqzenz klein sein kann, handelt es sich um ein Filter, das wenig aufwendig ist und gute Frequenztrennungseigenschaften besitzt.

Wie bereits ausgeführt, sind die Frequenztremuingseigenschäften der Filter 2 und 4 hinsichtlich von durch den HF-Verstärker 3 und den Frequenzwandler 5 hervorgerufener Intermodulation und Kreuzmodulation nicht ausreichend.

Der Mechanismus der Erzeugung der Intermodulation wird im folgenden erläutert:

Ist die empfangene Frequenz gleich fd und sind Interferenzwellen der Frequenz fd hh Af und fd £ 2Af vorhanden, so wird im HF-Verstärker ein nichtlinearer Term dritter Ordnung der Frequenz fd gemäß folgender Beziehung erzeugt:

2 (fd +_ Af) - (fd +_ 2Af) = fd

Dieser Zusammenhang führt zu einer Interferenz. Af ändert sich dabei als Funktion der Art der übertragung, wobei dieser Wert in der Größenordnung von 10 kHz liegen kann.

-«ΤΙ Um eine derartige Interferenz zu eliminieren, ist es notwendig, ein HF-Filter zu verwenden, das Frequenzkomponenten ausreichend unterdrücken kann, welche sehr nahe an der zu empfangenden Frequenz liegen. Für derartige Filter stehen jedoch nur piezoelektrische Filter zur Verfügung, deren Mittenfrequenz festliegt und bei denen Quarze verwendet werden, so daß der Nachteil auftritt, daß ein derartiges Filter aufgrund der festen Mittenfrequenz lediglich nach der Auslegungsregel (b) aufgebaut sein kann.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bereits ein Empfänger mit ausgezeichneter Trennschärfe und hoher Empfindlichkeit unter Verwendung eines Filters mit variabler Mittenfreqzenz bei hohen Frequenzen, mit geringen Verlusten und einer guten ■je Trennschärfe in Betracht gezogen worden, wobei dieses Filter durch einen mit einem parametrischen Verstärkereffekt arbeitenden Oberflächenwellen-Verstärker gebildet wird.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Superheterodyne-Empfängers der oben beschriebenen Art, wobei gleiche Elemente wie im Empfänger nach Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In Fig. 2 sind mit 12 ein Oberflächenwellen-Verstärker, mit 13 ein elektrische Pumpenergie erzeugender Kreis, mit 14 ein Kreis zur Zuführung einer Gleichvorspannung zum Verstärker und mit 15 und 16 jeweils eine an jeweils einen Wandler des Oberflächenwellen-Verstärkers angekoppelte Anpassungsstufe bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines Oberflächenwellen-Verstärkers. In dieser Figur bezeichnet S ein Halbleitersubstrat aus Silizium (Si), I einen piezoelektrischen Film aus Zinkoxid (ZnO) und I¹ einen Siliziumoxid-Film (SiO-)· Das Halbleitersubstrat S, der Siliziumoxid-Film (SiO₂) und der piezoelektrische Film I bilden eine Schichtstruktur.

-X-

Der Siliziumoxid-Film I^r dient zur Stabilisierung der Oberfläche des Halbleitersubstrates.

12.. und 122 bezeichnen einen Eingang bzw. einen Ausgang g für elektrische Signale. Diese Elemente werden durch Oberflächenwellen-Wandler in Form von Kammelektroden gebildet, die an jeweils einen der vorgenannten Anpassungskreise 15 und 16 angekoppelt ist. Am Eingang 12.. werden elektrische Signale in mechanische Oberflächenwellen und am Ausgang 12~ -Q mechanische Oberflächenwellen in elektrische Signale überführt.

An einer Elektrode M werden eine Gleichvorspannung und eine elektrische Pumpenergie für den Verstärker zugeführt. Diese Elektrode M₁ ist im Ausbreitungsweg der Oberflächensignalwellen angeordnet.

Eine Elektrode M₂ bildet einen Ohm¹sehen Kontakt zur Erdung des Halbleitersubstrates S-.

Die vorgenannte Elektrode NL ist zur Vermeidung eines hochfrequenten Stroms über eine Drosselspule CH geerdet, über eine variable Gleichspannungsquelle 14 wird dem Verstärker über die genannte Elektrode eine Gleichvorspannung zuge ^führt·

Weiterhin ist die vorgenannte Elektrode M₁ auch über einen Kondensator C zur Vermeidung eines Gleichstroms geerdet und an eine HF-Quelle 13 zur Zuführung elektrischer Pumpenergie angekoppelt. Elektrische Eingangssignale, welche von der Anpassungsstufe 15 in den Eingang 12.. eingespeist werden, werden in Oberflächenwellen-Signale überführt, welche in einem Oberflächenteil des piezoelektrischen Films I zum Ausgang 12„ laufen. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Frequenz der sich ausbreitenden Oberflächenwellensignale gleich f ist.

-JB*-

Wird elektrische Pumpenergie der Frequenz 2f von der HF-Quelle 13 zusammen mit einer Gleichvorspannung von der Gleichspannungsquelle 14 über die Elektrode M₁ auf dem piezoelektrischen Film I zugeführt, so werden die Oberflächenwellensignale dann aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften der Kapazität der Oberflächenladungsschicht im Oberflächenteil des Halbleitersubstrats S unter der Elektrode M₁ durch einen parametrischen Wechselwirkungseffekt verstärkt, wobei die so verstärkten Oberflächenwellensignale am Ausgang IQ 12₂ in elektrische Signale überführt und abgenommen werden.

Der durch den vorgenannten Verstärkungseffekt bewirkte Verstärkungsfaktor hängt von der Länge der Elektrode M₁ in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellensignale, der Nichtlinearitätsgröße ξ im Oberflächenteil des Halbleitersubstrats, der Frquenz der elektrischen Pumpenergie, usw. ab, wobei es möglich ist, den Verstärkungsfaktor durch Änderung dieser Größen zu ändern.

°ie vorgenannte Nichtlinearitätsstärke ξ wird durch die Nichtlinearität der Kapazität der Oberflächenladungsschicht des Halbleitersubstrats festgelegt, welche ihrerseits vom Wert der Gleichvorspannung und der Größe der elektrischen Pumpenergie abhängt. In der Praxis wird der Ver-Stärkungsfaktor im Prinzip durch die vorgenannten beiden Arten von Parametern eingestellt.

Wie ausgeführt, hängt der Verstärkungsfaktor des Oberflächenwellen-Verstärkers 12 von der Kapazität der Oberflachenladungsschicht im Oberflächenteil des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats ab. Da dieser nichtlineare Effekt weit größer als der durch Ausnutzung des nichtlinearen Effektes der piezoelektrischen Schicht selbst realisierbare nichtlineare Effekt ist, ergibt sich der Vorteil, daß die elektrische Pumpenergie reduziert werden kann, um einen vorgegebenen Verstärkungsfaktor zu erreichen.

Da andererseits der parametrische Verstärkungseffekt des Oberflächenwellen-Verstärkers 12 eine Form eines Mitkopplungseffektes ist, ist es notwendig, die elektrische Größe Q zu vergrößern. Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Frequenzcharakteristik des Verstärkungsfaktors mit dem Parameter Q. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, kann auch ein Verstärkungseffekt mit variabler Bandbreite realisiert werden, da die Breite des Frequenzdurchlaßbandes zusammen mit Änderungen der Verstärkung A aufgrund einer Erhöhung gemäß einer gestrichelten Linie des Wertes Q geändert werden kann*

Da ein Oberflächenwellen-Verstärker 12 der oben beschriebenen Art als HF-Verstärker mit großer Verstärkung und einer ausgezeichneten Trennschärfe sowie bei Einspeisung einer geeigneten Gleichvorspannung und einer geeigneten elektrischen Pumpenergie auch für eine variable Abstimmung verwendet werden kann, ist es lediglich notwendig, daß die Frequenz der elektrischen Pumpenergie doppelt so hoch als die empfangene Frequenz ist. Daher können die vorbekannten Filter 2 und 4 sowie der HF-Verstärker 3 durch einen Oberflächenwellen-Verstärker -12 ersetzt werden.

Da der Verstärker darüber hinaus eine gute Trennschärfe besitzt, ist es möglich, Frequenzkomponenten zu unterdrücken, welche zu nahe beieinander liegen/um durch vorbekannte abgestimmte Kreise getrennt werden zu können. Darüber hinaus werden nachteilige Phänomene vermieden, welche in vorbekannten HF-Verstärkern und Frequenzwandlern auftreten, wobei es sich beispielsweise um Intermodulation und Kreuzmodulation handelt.

Da der Verstärkungsmechanismus des Oberflächenwellen-Verstärkers weiterhin ein parametrischer Verstärkungseffekt ist, besitzt der Verstärker einen geringen Rauschpegel, wodurch die Empfindlichkeit verbessert wird. Neben diesen Vor-

-χ ι teilen ist es nicht erforderlich, daß das in der Zwischenfrequenzstufe verwendete Filter 7 eine hohe Güte besitzt.

Wie bereits ausgeführt, besitzt ein Empfänger mit einem 5 Oberflächenwellen-Verstärker eine hohe Empfindlichkeit und eine ausgezeichnete Trennschärfe, wobei auch der Wert Q hoch ist, wenn der Oberflächenwellen-Verstärker einen großen Verstärkungsfaktor besitzt. Dies bedeutet, daß Signale problemlos empfangen werden können, wenn das Spek-

IQ trum der zu empfangenden Signale im Durchlaßband liegt, selbst, wenn das durch die zu empfangenden Signale belegte Frequenzband schmal und der Verstärkungsfaktor des Oberflächenwellen-Verstärkers groß ist. Ist jedoch das durch die Signale belegte Frequenzband groß und überschreitet das Durchlaßband des Oberflächenwellen-Verstärkers, so wird die Empfangsqualität nachteilig beeinflußt. Beispielsweise im FM-Sendebereich beträgt die belegte Frequenzbandbreite bis zu 200 kHz für eine Stereosendung. Andererseits liegt die Durchlaßbandbreite eines Oberflächenwellen-Verstärkers mit einem ausreichend großen Verstärkungsfaktor im Bereich von mehreren kHz bis mehreren zehn kHz. Ersichtlich ist daher ein. guter Empfang unter Verwendung eines Empfängers der vorstehend beschriebenen Art nicht möglich.

Wie bereits ausgeführt, werden Verfahren, wie beispielswei-

se FM-Gegenkopplungen und Gleichlauffilter verwendet, um FM-Signale zu empfangen. Dabei werden Elemente mit schmalbandigen Filtercharakteristiken verwendet (wobei die meisten dieser Elemente passive Elemente ohne Verstärkung sind). Derartige Elemente dienen zur Verbesserung der Empfindlichkeit und der Trennschärfeeigenschaften. Die Fig. 5 und 6 zeigen entsprechende Beispiele des Aufbaus derartiger Schaltungen .

Fig. 5 zeigt einen bekannten Empfänger mit einer FM-Gegen-

-jy-

kopplung. In dieser Figur bezeichnen 21 eine Antenne, 22 einen HF-Verstärker, 23 einen Frequenzwandler, 24 einen Empfängeroszillätor, 25 ein schmalbandiges Filter, 26 einen Zwischenfrequenzverstärker, 27 einen Frequenzdiskremenator, 28 einen NF-Verstärker und 29 einen Lautsprecher.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel unter Verwendung eines Gleichlauffilters. In dieser Figur bezeichnen 31 einen Phasenschieber, 32 eine Phasenvergleichsstufe und 33 ein Tiefpassfilter.

Ein charakteristisches Merkmal des in Fig. 5 dargestellten Beispiels besteht darin, daß der Empfängeroszillator 24 ein spannungsgesteuerter Oszillator ist und daß das Ausgangssignal des Frequenzdiskremenators 27 als Steuerspannung für diesen Oszillator verwendet wird. Die Schleife 23, 25, 26, 27, 24, 23 bildet, eine Frequenz-Gegenkopplungsschleife, wobei der Empfängeroszillator 24 so schwingt, daß er momentanen FrequenzverSchiebungen folgt. Am Ausgang des Frequenzwandlers 23 nimmt daher eine Frequenzabweichung in bezug auf das Ausgangssignal des HF-Verstärkers 23 ab, woraus folgt, daß das Spektrum von empfangenen Signalen das schmalbandige Filter 25 durchlaufen kann.

Ein charakteristisches Merkmal des Beispiels gemäß Fig. besteht darin, daß das schmalbandige Filter 25 ein Filter ist, dessen Mittenfrequenz durch eine Spannung gesteuert werden kann, und daß Signale, welche durch das Tiefpassfilter 33 aus Phasenfehlersignalen gefiltert werden, die ihrerseits durch Phasenvergleich der Ausgangssignale des Filters 25 und des Phasenschiebers 31 gewonnen werden, als Steuersignale für das Filter 25 verwendbar sind.

Dies ist eine, einer PLL (phasenstarre Schleife) analoge Technik, wobei das Ausgangssignal des Filters 33 ein demoduliertes Signal ist.

Der Nachteil der vorstehend beschriebenen beiden bekannten Beispiele besteht darin, daß im HF-Verstärker und im Frequenzwandler eine Intermodulationsinterferenz auftritt und daß in beiden Schaltungen keine Möglichkeit zur Unterdrückung dieses Effektes vorhanden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben erläuterten Nachteile einen FM-Empfanger mit hoher Empfindlichkeit und hoher Wiedergabetreue ohne störende Effekte wie beispielsweise im HF-Verstärker und im Frequenzwandler hervorgerufene Intermodulationsinterferenzen anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Empfänger der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Empfänger besitzt wenigstens zwei Ausgangskreise, welche elektrische Signale entsprechend den in unterschiedlichen Richtungen in der HF-Verstärkerstufe laufenden Schallwellen abnehmen, wobei Phasendifferenzen oder Frequenzdifferenzen zwischen den Ausgangssignalen der Ausgangskreiss erfaßt und die Frequenz der in den Oberflächenwellen-Verstärker eingespeisten elektrischen Pumpenergie als Funktion der erfaßten Ausgangssignale geregelt wird.

Ausgestaltungen des oben definierten Erfindurigsgedankens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Fig. 7 und 8 der Zeichnung dargestellten Ausführurigsbeispielen näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfängers; und

-"- 3222251 -Μι Fig. 8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfängers.

In Fig. 7 bezeichnen 41 eine Antenne, 42 ein Vor-Bandpassjfilter, 43 einen Zirkulator, 44 und 44' jeweils eine Anpassungsstufe, 45-1 einen Oberflächenwellen-Verstärker, 45-2 eine Gleichvorspannungs-Zuführungsstufe, 45-3 einen Pumpenergieverstärker, 45-4 einen spannungsgesteuerten Oszillator, CH eine Drossel, C einen Kondensator, 46 und 46' jeweils■einen Frequenzwandler, 47 einen Empfängeroszillator, 48 und 48' jeweils ein Zwischenfrequenzfilter, 49 und 49' jeweils einen Zwischenfrequenzverstärker, 50 eine Phasenvergleichsstufe, 51 ein Tiefpassfilter, 52 einen NF-Verstärker und 53 einen Lautsprecher. Es sei angenommen, j. daß die Frequenz von zu empfangenden Signalen gleich fs ist. Von der Antenne 41 kommende Signale setzen sich aus vielen Frequenzkomponenten zusammen/ von denen lediglich solche mit der richtigen Bandbreite durch das Vor-Bandpassfilter 42 aufgenommen werden (beispielsweise für ein ja-

2Q panisches FM-Band 76 bis 90 MHz). Die Ausgangssignale des Filters 42 durchlaufen den Zirkulator 43 und werden durch die Anpassungsstufe 44 in einen linken Wandler ä des Oberflächenwellen-Verstärkers 45-1 eingespeist. Vom linken Wandler a zu einem rechten Wandler b laufende Schallwellen

₂g werden verstärkt und erscheinen in Form von elektrischen Signalen wieder am rechten Wandler b. Es sei nun angenommen, daß die Frequenz der Pumpsignale gleich fp ist. Die Frequenz der sich von links nach rechts ausbreitenden Wellen ist gleich fs und unabhängig von fp. Gleichzeitig werden auch

QQ sich von rechts nach links ausbreitende Schallwellen erzeugt, deren Frequenz fi gleich fp-fs ist. ist fp - 2fs, so gilt fi = 2fs-fs = fs. Die Frequenzen der sich in beiden Richtungen ausbreitenden Wellen sind daher gleich fs. In diesem Falle haben die sich in beiden Richtungen ausbrei-

gg tenden Schallwellen den größten Verstärkungsfaktor. Für Fälle, in denen die Augenblicksfrequenz eine Funktion der

AU-

-yr-

Zeit ist, d.h., daß fs(t) gilt, was für FM der Fall ist, so ist auch die Pumpfrequenz fp eine Funktion der Zeit, d.h.,es gilt fp(t), wobei zwischen diesen Größen die folgende Beziehung gilt:

fp(t) = 2fs(t) (1)

Die Wirkungsweise des Verstärkers wird für den Fall erläutert, daß Gleichung (1) nicht erfüllt ist, d.h., daß 9^ilt:

fp(t) t 2fs(t) (2)

fs(t) i fi(t) (3)

fi(t) - fs(t) β Af (t) (4)

(Af(t) φ 0) (5)

Das am rechten Wandler b erscheinende Ausgangssignal fs(t) wird über die Anpassungsstufe 44' in den Frequenzwandler 46' eingespeist. Das, am linken Wandler a auftretende Ausgangssignal fi(t) wird durch die Anpassungsstufe 44 in den Zirkulator 43 eingespeist. Da es nicht möglich ist, daß von der Antenne 41 kommende Signale über den Zirkulator zum Frequenzwandler 46 gelangen können, sondern lediglich von der Anpassungsstufe 44 kommende Signale zum Frequenzwandler 46 gelangen, können Komponenten der Größe fi (t) effektiv ausgefiltert werden. In den Frequenzwandlern 46 und 46' werden die Frequenzen mittels des gemeinsamen Ausgangssignals des Empfängeroszillators 47 umgewandelt, wobei die so erhaltenen Frequenzen die Zwischenfrequenzfilter 48 und 48' sowie die Zwischenfrequenzverstärker und 49' durchlaufen. Ersichtlich ist die Differenz zwischen den Frequenzen an deren Ausgängen gleich Af(t) gemäß Gleichung (4). Das bedeutet, daß im Rahmen der Erfindung die Kreise eines sog. Superheterodynesystems, welche durch die Frequenzwandler 46 und 46' sowie den lokalen Oszillator 47 gebildet werden, nicht wesentlich sind.

IS

-VF--

Die beiden Zwischenfrequenzsignale mit einer Augenblicksfrequenzdifferenz f(t) werden durch die Phasenvergleichsstufe 50 in der Phase verglichen/ wobei an deren Ausgang Phasenfehlersignale entstehen. Gemäß der an sich bekannten Wirkungsweise einer PLL können diese Signale als Frequenzfehlersignale betrachtet werden. Diese Frequenzfehlersignale laufen über das Tiefpassfilter mit einer vorgegebenen übertragungsfunktion zum spannungsgesteuerten Oszillator 45-4 zur Erzeugung der Pumpenergie gelten die folgenden Beziehungen: 10

fp(t) > 2fs(t) (6)

fi(t) = fp(t) - fs(t) > fs(t) (7)

Af (t) = fi(t) - fs(t) > 0, (8)

so muß die Polarität des Signals der Phasenvergleichsstufe 50 bzw. des spannungsgesteuerten Oszillators 45-4 so sein, daß die Ausgangsfrequenz des Oszillators 45-4 reduziert wird. Falls folgende Beziehung gilt:

Af(t) < 0, ' <9)

so muß die Polarität natürlich so sein, daß die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 45-4 erhöht wird. Daraus ergibt sich, daß eine Form einer Frequenz-Gegenkopplungsschleife entsteht, so daß folgende Beziehung gilt:

Af (t) ■»· 0 . ' (10)

Aus den vorstehenden Betrachtungen folgt, daß Formel (1) erfüllt ist. Da nachteilige Interferenzsignalsignalkomponenten, mit denen die Größen fi(t) und fs(t) behaftet sind, durch den Oberflächenwellen-Verstärker 45-1 wirksam gedämpft werden, werden durch die Frequenzwandler 46 und 46' hervorgerufene Intermodulationsinterferenzen wesentlich verbessert. Neben der Tatsache, daß die Verstärkungsfunktion des Oberflächenwellen-Verstärkers auf einer parametrischen Verstärkung beruht, wird aufgrund der Reduzierung

äquivalenten Rauschbandbreite aufgrund des schmalbandigen Gleichlauffilters der Empfangsschwellwert verringert. Auf diese Weise ist ein FM-Empfänger mit hoher Empfindlichkeit realisierbar.

Fig. 8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Schaltungskomponenten wie in Fig. 7.

jQ Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 8 werden durch einen Wandler B und einen Multistrip-Koppler M lediglich sich von rechts nach links im piezoelektrischen Substrat ausbreitende Schallwellen aufgenommen, während ein Wandler D lediglich von links nach rechts verlaufende Schallwellen auf- ■ nimmt. Aufgrund dieser Tatsache hat diese Ausführungsform · den Vorteil, daß kein aufwendiger Zirkulator auf der Ausgangsseite erforderlich ist. Darüber hinaus müssen die Wandler I, B und D natürlich nicht durch einen Normaltyp gebildet werden. Es können auch andere Typen von ,Wandlern,

2Q wie beispielsweise aperiodische Wandler oder in einer Richtung arbeitende Wandler verwendet werden. P ist eine Pumpelektrode.

Der Aufbau des vorstehend erläuterten Oberflächenwellen-2j-Verstärkers ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht nur auf einen FM-Empfang sondern auch für eine Satellitenverbindung verwendbar, wobei es notwendig ist, den empfangenen Signalen zu folgen, da deren Frequenz sich beispiels-QQ weise durch Doppler-Verschiebung ändern kann.

Wie oben erläutert, ist es erfindungsgemäß möglich, einen Empfänger ohne Interferenzen und mit hoher Empfindlichkeit zu realisieren, wobei gleichzeitig der Aufwand vermindert gg werden kann, da in der Zwischenfrequenzstufe verwendete Filter nicht notwendigerweise eine hohe Güte besitzen müssen.

Leerseite

Claims

Patentanwälte DiAJu^NG.'H.'WEick-MAira, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MOHLSTRASSE22 TELEFON (0 89) 98 03 52

11. Juni 1982

DXIIIA TELEX 522621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN

Clarion Co., Ltd.

35-2 Hakusan 5-choiae, Bunkyo-ku

Colcyo / Japan

Empfänger

Patentansprüche

Empfänger, ■

gekennzeichnet durch
einen Oberflächenwellen-Verstärker (45-1) in der Empfänger-Hochfrequenzverstärkerstufe ,

wenigstens zwei Ausgangskröise (43, 44; 44' bzw. 44'; 44"), welche elektrische Signale entsprechend in unterschiedlichen Richtungen als Funktion von Eingangssignalen im Oberflächenwellen-Verstärker (45-1) laufenden Schallwellen abnehmen,

Detektorkreise (46, 48 , 49, 50; 46', 48', 49', 50) zur Erfassung von Phasenzählern oder Frequenzfehlern der elektrischen Ausgangssignale der Ausgangskreise (43, 44; 44' bzw. 44', 44") einen Kreis (45-2, 45-3, 45-4) zur Zuführung von elektrischer Pumpenergie zürn Oberflächenwellen-Verstärker (45-1),

und einen Regelkreis (51) .zur Regelung der Frequenz der elektrischen Pumpenergie als Funktion der Ausgangssignale der Detektorkreise (46, 48, 49, 50; 46', 48', 49', 50).

-2-
2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorkreise (46, 48, 49, 50; 46», 48', 49', 50) durch jeweils einen, an jeweils einen Ausgangskreis (43, 44; 44' bzw. 44', 44") angekoppelten Superheterodynekreis (46, 48, 49; 46', 48', 49') sowie eine Phasenvergleichsstufe (50) gebildet sind, an die Zwischenfrequenzsignale der Superheterodynekreise (46, 48, 49; 46', 48', 49') angekoppeIt s ind.
IQ 3. Empfänger nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis (45-2, 45-3, 45-4) zur Zuführung elektrischer Pumpenergie einen durch den Regelkreis (51) angesteuerten spannungsgesteuerten Oszillator (45-4) enthält.
4. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ausgangskreise (43, 44) einen Zirkulator (43) enthält.
5. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe vor dem Zirkulator (43) ein Bandpassfilter (42) vorgesehen ist.
6. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwellen-Verstärker (45-1) einen Multistrip-Koppler (M) aufweist.