DE3240565C2 - Direktmischender Synchronempfänger - Google Patents

Abstract

Bei einem direktmischenden Synchronempfänger für AM-Empfang mit einstellbarer Empfangsfrequenz, der einen PLL-Kreis zur Synchronisierung der Überlagerungsschwingung und einen Mischer für die Amplitudendemodulation aufweist, ist ein steuerbarer Oszillator vorgesehen, der ein Frequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz ein Vielfaches der Empfangsfrequenz beträgt, wobei zur Erzeugung von gegeneinander um 90° versetzten Signalen, von denen das eine den Mischer der Demodulationsstufe und das andere den Mischer des PLL-Kreises ansteuert, Frequenzteiler vorgesehen sind.

Description

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stellen, was eine wesentliche Voraussetzung für eine spielen näher erläutert

Integration des Systems ist Direktmischende Synchron- Wie die Fig. 1 zeigt, wird bei einem direktmischenempfänger haben auch keine prinzipiellen Gleichlauf- den Synchronempfänger das Antennensignal einem abprobleme, da der Parallelgleichlauf zwischen Vorselek- stimmbaren selektiven Verstärker 1 zugeführt, der das tion- und Überlagerungsempfänger — im Gegensatz 5 Empfangssignal bevorzugt verstärkt Das Ausgangssizum Superhetempfänger — unproblematisch ist Bei di- gnd des selektiven Verstärkers 1 wird den beiden multirektmischenden Synchronempfängern ist aber auch die plikativen Mischern 2 und 3 zugeführt Als multiplikati-Schwellwertempfindlichkeit besser als bei Superhet- ve Mischer werden beispielsweise passive Ringmischer empfängern, die außer von der Rauschzahl der Ein- oder aktive Bauformen wie z. B. die integrierten Schaltgangsstufe auch von der Demodulationsbandbreke be- 10 kreise TDA 1062 oder MC 1595 verwendet Der Mistimmt wl/d, welche bei der Synchrondemodulation nur scher 3 ist Teil eines PLL-Kreises, der an den einen halb so groß ist wie bei Zwei-Seitenband-AM mit her- Eingang des Mischers 2 ein Signal mit der Frequenz des kömmlicher Demodulation. Empfangssignals liefert Der PLL-Kreis weist außer Direktmischende Synchronempfänger für AM-Emp- dem Mischer 3 ein Schleifenfilter 4. einen Verstärker 5 fang mit einstellbarer Empfangsfrequenz weisen bei- 15 sowie eine Einheit 6 auf, die zwei um 90° versetzte spielsweise einen PLL-Kreis zur Synchronisierung der Signale mit der Frequenz des Empfangssignals liefert Überlagerungsschwingung und einen Mischer für die Wird das von der Einheit 6 und damit vom PLL-Kreis Amplitudendemodulation auf. Bei einem solchen Emp- gelieferte Signal von der Frequenz des Empfangssignals fänger sind Signale zu erzeugen, die gegeneinander um zusammen mit dem Empfangssignal dem Mischer 2 90° versetzt sind. Das eine dieser Signale steuert den 20 gleichphasig oder gegenphasig zugeführt, so entsteht Mischer der Demodulationsstufe und das andere Signal am Ausgang des Mischers 2 ein niederfrequentes Signal, den Mischer des PLL-Kreises an. welches direkt die gewünschte Information enthält

Die Erzeugung von Signalen, die um 90° phasenver- Dem Mischer 2 ist ein NF-Verstärker 7 nachgeschaltet

setzt sind, stößt dann auf Schwierigkeiten, wenn ein re- der das demodulierte Signal verstärkt

lativ großer Frequenzbereich abgestimmt werden soll, 25 Das Schleifenfilter 4 besteht gemäß der F i g. 2 bei-

wie es bei Funkempfängern der Fall ist Bisher werden spielsweise aus einem Widerstand 8 im Längszweig, ei-

dafür aufwendige Allpaßfilter oder Signalkoppler (Hy- nem Kondensator 9 im einen Querzweig und einem Wi-

brids) verwendet die nicht integrierbar sind. derstand 10 sowie einem Kondensator 11 im anderen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Querzweig. Schleifenfilter können jedoch auch in aktidirektmischenden Synchronempfänger eine Lösung für 30 ver Form innerhalb des Verstärkers 5 ausgeführt sein,
die Erzeugung von um 90° phasenversetzten Signalen Die zwei um 90° gegeneinander versetzte Signale lieanzugeben, die integrierbar ist und zu einem einfache- fernde Einheit 6 weist gemäß der F i g. 3 beispielsweise ren Aufbau eines direktmischenden Synchror.cmpfän- einen spannungsgesteuerten Oszillator 12 auf, der den gers führt. Diese Aufgabe wird bei einem direktmi- Phasenwender 13 sowie den ersten Frequenzteiler 14 sehenden Synchronempfänger der eingangs erwähnten 35 ansteuert Dem Phasenwender 13 ist der zweite Fre-Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steuer- quenzteiler 15 nachgeschaltet Der Oszillator liefert ein bare Oszillator ein Frequenzsignal erzeugt, dessen Fre- Signal, dessen Frequenz gleich der doppelten Frequenz quenz ein Vielfaches der Empfangsfrequenz beträgt des Empfangssignals ist Dieses Signal wird durch die und daß zur Erzeugung der gegeneinander um 90° ver- beiden Frequenzteiler 14 und 15 im Verhältnis 2 :1 hersetzten Signale Frequenzteiler vorgesehen sind. 40 untergeteilt, so daß an den beiden Ausgängen 16 und 17

Die Erfindung ermöglicht nicht nur eine leichtere In- der in der F i g. 3 dargestellten Einheit Signale entstetcgration und einen einfacheren Aufbau, sondern sie hat hen, deren Frequenz gleich der Empfangsfrequenz ist. auch den Vorteil, daß der Oszillator keine Eigenstörung Der Phasenwender 13 bewirkt eine Phasenverschieim Empfangssystem verursacht Auch dadurch wird ein bung um 180°, während an den Ausgängen 16 und 17 einfacherer Aufbau des Synchronempfängers ermög- 45 infolge der Frequenzteilung um 90° gegeneinander verlicht, setzte Signale entstehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Die F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Frequenz des steuerbaren Oszillators gleich der zweifa- Einheit 6 der F i g. 1. Nach der F i g. 4 liefert der span-

chen Empfangsfrequenz und das Ausgangssignal wird in nungsgesteuerte Oszillator 12 selbst zwei um 180° pha-

zwei gegenphasige Signale umgewandelt, von denen das 50 senverschobene Signale, von denen eines dem ersten

eine einem ersten Frequenzteiler und das andere einem Frequenzteiler 14 und das andere dem zweiten Fre-

zweiten Frequenzteiler zugeführt wird. quenzteiler 15 zugeführt wird. Durch die Frequenztei-

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung lung erscheinen am Ausgang (18,19) der Schaltung der

steuert der steuerbare Oszillator einen Phasenwender F i g. 4 zwei um 90° phasenverschobene Signale,

und den ersten Frequenzteiler an, wobei der zweite Fre- 55 Die F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform des span-

quenzteiler dem Phasenwender nachgeschaltet ist Es nungsgesteuerten Oszillators 12 der F i g. 4, der zwei um

besteht aber auch die Möglichkeit daß der steuerbare 180° phasenverschobene Signale liefert. Nach der

Oszillator die beiden gegenphasigen Signale selbst lie- F i g. 5 weist ein solcher Oszillator einen Schwingkreis

fert mit einer Varaktordoppeldiode 20 sowie eine Schwing-

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht 60 kreisspule 21 auf. An diesen Schwingkreis ist ein kreuz-

darin, daß der steuerbare Frequenzteiler einen dritten gekoppelter Differenzverstärker mit den beiden Transi-

Frequenzteiler ansteuert, der zwei gegenphasige Signa- stören 22 und 23 transformatisch angekoppelt, an des- Ie mit der zweifachen Empfangsfrequenz liefert von sen Ausgängen die um 180° phasen verschobenen Signa-

denen das eine den ersten Frequenzteiler und das ande- Ie abgenommen werden können. Der eine Ausgang ist

re den zweiten Frequenzteiler ansteuert Der steuerba- 65 mit der Basis des Transistors 23 und der andere Aus-

re Oszillator liefert in diesem Fall die vierfache Emp- gang mit der Basis des Transistors 22 verbunden. Wie

fangsfrequenz. die F i g. 5 weiter zeigt, ist der Kollektor der Transisto-

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbei- ren jeweils mit der Basis des anderen Transistors ver-

bunden. Gespeist wird der Oszillator durch die Betriebsspannungsquelle 24.

Die F i g. 6 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Einheit 6 der Fig. 1. Während der Oszillator der F i g. 3 und 4 ein Signal liefert, dessen Frequenz gleich der zweifachen Empfangsfrequenz ist, liefert der Oszillator 12 der Fig.6 ein Signal, dessen Frequenz gleich der vierfachen Empfangsfrequenz ist Dieses Signal wird dem dritten Frequenzteiler 25 zugeführt, der zwei um 180° phasenverschobene Signale liefert, deren Frequenz aufgrund der Frequenzteilung im Verhältnis 2:1 nur noch der zweifachen Empfangsfrequenz entspricht. Das eine Signal wird dem ersten Frequenzteiler 14 und das andere Signal dem zweiten Frequenzteiler 15 zugeführt Infolge der weiteren Frequenzteilung im Verhältnis 2:1 entstehen an den beiden Ausgängen (26. 27) zwei um 90° phasenverschobene Signale, deren Frequenz gleich der Empfangsfrequenz ist

Die F i g. 7 zeigt als Beispiel Kurvenformen der in der Anordnung der F i g. 3 im Betrieb auftretenden Signale. Die F i g. 7a zeigt das Ausgangssignal des Oszillators 12, aus dem mittels des Frequenzteilers 14 das Signal der F i g. 7b erzeugt wird, welches infolge der Frequenzteilung im Verhältnis 2 :1 die halbe Frequenz des Signals der F i g. 7a aufweist Die Rechteckform des Signals der Fig.7b ergibt sich durch die Verwendung von Flip-Flops im Frequenzteiler 15.

Das Signal der Fig.7c ist das Ausgangssignal des Phasenwenders 13 der F i g. 3, welches um 180° gegenüber dem Ausgangssignal des Oszillators 12 phasenverschoben ist Das Signal der F i g. 7d ist das Ausgangssignal des zweiten Frequenzteilers 15, welches infolge der Herunterteilung im Verhältnis 2 :1 nur noch die halbe Frequenz des Signals der Fig.7c und damit die Frequenz des Empfangssignals aufweist Die Rechteckform des Signals der F i g. 7d ist ebenfalls auf Flip-Flops im Frequenzteiler zurückzuführen.

Vergleicht man die Signale der F i g. 7b und 7d, so erkennt man, daß diese beiden Signale, von denen das eine (F i g. 7b) am Ausgang 16 und das andere (F i g. 7d) am Ausgang 17 der Schaltungsanordnung der Fig.3 auftritt wie gewünscht eine Phasenverschiebung von 90° gegeneinander aufweisen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

1 2 lieh ist Außerdem besteht die Gefahr, daß der Oszillator Patentansprüche: auf der Empfangsfrequenz schwingt Das klassische Konzept eines Funkempfängers der

1. Direktmischender Synchronempfänger mit ein- heutigen Zeit bedient sich des Superhet-Prinzips. Bei stellbarer Empfangsfrequenz, der einen PLL-Kreis 5 diesem Prinzip wird bekanntlich das Eingangssignal in zur Synchronisierung der Überlagerungsschwin- ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzt, selektiv s/ergung, einen Mischer (2) für die Amplitudendemodu- stärkt und demoduliert Die klassische Form der analolation, einen Mischer (3) für den PLL-Kreis und ei- gen Signalverarbeitung benötigt hochselektive Bandnen steuerbaren Oszillator (6) aufweist und bei dem paßfilter im ZF-Teil. Als Bauformen solcher Bandpaßfilzwei um 90° versetzte Signale erzeugt werden, die io ter werden neben LC-Filtem auch Keramik-, Quarzden Mischern zugeführt werden, dadurch ge- und Oberflächenwellenfilter verwendet Solche Filterkennzeichnet, daß der steuerbare Oszillator bauformen stehen jedoch der weiterführenden Inlcgra-(6) ein Frequenzsignal erzeugt dessen Frequenz ein tion des analogen Signalverarbeitungsteils und damit Vielfaches der Empfangsfrequenz beträgt, und daß einer rationellen Empfängerfertigung entgegen. Die gczur Erzeugung der gegeneinander um 90° versetz- 15 nannten Filterbauformen sind. z. T. auch sehr kostspicten Signale Frequenzteiler (14,15) vorgesehen sind. lig. Unter diesen Umständen kommt der Entwicklung

2. Synchronempfänger nach Anspruch t, dadurch neuer integrierbarer Empfängerkonzepte eine besondejekennzeichnet, daß die Frequenz des steuerbaren re Bedeutung za

Oszillators (6) gleich der zweifachen Empfangsfre- Neue Möglichkeiten bietet der sogenannte dircktmiquenz ist und daß das Ausgangssignal in zwei gegen- 20 sehende AM-Empfänger, der im Prinzip bekannt ist und phasige Signale umgewandelt wird, von denen das der in bekannter Weise einen multiplikativen Mischer, eine einem ersten Frequenzteiler (14) und das ande- einen Niederfrequenzverstärker und einen Überlagere einem zweiten Frequenzteiler (15) zugeführt wird, rungsoszillator aufweist Bei dem bekannten direktmi-

3. Synchronempfänger nach Anspruch 1 oder 2, sehenden AM-Empfänger wird keine Zwischenfrequenz dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Oszilla- 25 erzeugt, sondern gleich das Nutzsignal demodulieri, intor (6) einen Phasenwender (13) und den ersten Fre- dem der Überlagerungsoszillator auf das zu empfangenquenzteiler (14) ansteuert und daß dem Phasenwen- de Nutzsignal abgestimmt und mit dem Träger des der (13) der zweite Frequenzteiler (15) nachgeschal- Nutzsignals phasenrichtig synchronisiert wird. Unter tet ist dieser Bedingung werden vom Mischer die Seitenbän-

4. Synchronempfänger nach einem der Ansprü- 30 der des Nutzsignals direkt in das Basisband, d.h. NF-che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- Band, transportiert und damit die direkte Demodulation bare Oszillator (6) derart ausgebildet ist, daß er die des Nutzsignals bewirkt Das so gewonnene Signal kann zwei gegenphasigen Signale liefert. dann bandbegrenzt verstärkt als Informationssignal

5. Synchronempfänger nach einem der Ansprü- wiedergegeben werden.

ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- 35 Im folgenden wird auf die Signalumsetzung bei einem bare Oszillator (6) derart ausgebildet ist, daß er ein direktmischenden Synchronempfänger noch näher einSignal mit der vierfachen Empfangsfrequenz liefert gegangen. Das dem Mischer zugeführte hochfrequente und daß er einen dritten Frequenzteiler (25) ansteu- Signalspektrum weist beispielsweise ein relativ schwaert, der zwei gegenphasige Signale mit der zweifa- ches Nutzsignal sowie ein starkes Störsignal auf. Die chen Empfangsfrequenz liefert, von denen eines den 40 beiden Signale beinhalten jeweils das Trägersignal soersten Frequenzteiler (14) und das andere den zwei- wie die Modulations-Seitenbänder. Die Frequenz des ten Frequenzteiler (15) ansteuert Überlagerungsoszillators sei auf das Nutzsignal abge-

6. Synchronempfänger nach einem der Ansprü- stimmt und mit dessen Träger synchronisiert Dabei sind ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- die Phase des Oszillatorsignals und die Phase des Nutzbare Oszillator (6) zur Erzeugung der gegenphasi- 45 signals am Mischer gleich- oder gegenphasig.

gen Signale symmetrisch ausgebildet ist Am Mischerausgang entsteht in diesem Fall eine der

7. Synchronempfänger nach einem der Ansprü- Trägeramplitude des Nutzsignals proportionale Gleichche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Mischer Stromkomponente sowie die Summe der demodulierten (2, 3) und die Frequenzteiler (14, 15, 25) in einem Seitenspektren des Nutzsignals und des transponierten, gemeinsamen Halbleiterkörper integriert sind. 50 aber nicht demodulierten Störsignalspektrums, letzteres

versetzt um den ursprünglichen Frequenzabstand. Am

Ausgang des bandbegrenzten NF-Verstärkers erscheint

das demodulierte Nutzsignal verstärkt während das vom Störsignal stammende Spektrum nach Maßgabe

Die Erfindung betrifft einen direktmischenden Syn- 55 der Tiefpaßcharakteristik des N F-Verstärkers abge-

chronempfänger mit einstellbarer Empfangsfrequenz, schwächt wird.

der einen PLL-Kreis zur Synchronisierung der Überla- Das bekannte Empfängersystem hat den Vorteil, daß

gerungsschwingung, einen Mischer für die Amplituden- es eine Eigenselektivität besitzt da im Idealfall aus-

demodulation, einen Mischer für den PLL-Kreis und schließlich das Signal demoduliert wird, dessen Träger-

,,, einen steuerbaren Oszillator aufweist und bei dem zwei eo frequenz gleich der Frequenz des Überlagerungsoszilla-

i;' um 90° versetzte Signale erzeugt werden, die den Mi- tors ist. Pfeifstellen, wie sie beim Superhetempfänger

**· schern zugeführt werden. durch Signalspektren auf der Signalfrequenz entstehen,

Ein derartiger Synchronempfänger ist aus der Zeit- gibt es hier nicht.

ν· schrift »IEEE Transactions on Broadcast and TV Recei- Ein direktmischender Synchronempfänger hat den

;?, vers« 1969, Seiten 300—308 bekannt Der bekannte 65 weiteren Vorteil, daß die Kanalselektion auf der NF-

ijji Synchronempfänger hat jedoch den Nachteil, daß die Ebene und damit im Basisband vorgenommen werden

i! Erzeugung von um 90° versetzten Signalen über einen kann. Wegen der Eigenselektivität des Systems sind kci-

'ΐ großen Abstimmbereich nur mit großem Aufwand mög- ne hohen Anforderungen an die Filtercharakteristik zu