DE3426507A1

DE3426507A1 - Empfangsteil

Info

Publication number: DE3426507A1
Application number: DE19843426507
Authority: DE
Inventors: Rodney James Swindon Wiltshire Lawton
Original assignee: Plessey Overseas Ltd
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS6042943A; GB2143691A; NL8402169A; GB8319785D0; FR2549658A1

Description

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER

Patentnnwalto European Patent Attorneys

München - H - Stuttgart 3 4 2 6 5 G

17. Juli 1984

PLESSEY OVERSEAS LIMITED

Vicarage Lane

Ilford, Essex / England

Unser Zeichen: P 2508

Empfangsteil

Die Erfindung betrifft einen Empfangsteil, der insbesondere für Radio- oder Fernsehempfänger oder für den direkten Empfang von durch Satelliten ausgestrahlte Sendungen verwendet werden kann.
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Die Erfindung ergibt sich aus Schwierigkeiten in Verbindung mit dem Empfang von Signalen, die von Satelliten ausgestrahlt werden. Für derartige Ausstrahlungen wurde ein Frequenzband von 11,7 bis 12,7 GHz zugeteilt, und normalerweise wird ein Doppel-Überlagerungsempfänger verwendet, der einen ersten Zwischenfrequenzbereich von 950 bis 1350 MHz besitzt, wobei ein Empfangsteil eine zweite Zwischenfrequenz von 600, 134 oder 20 MHz liefert. Eine derartige Anordnung erfordert für den zweiten Mischer eine Lokaloszillatorfrequenz, die zwischen 1550 und 1950 oder zwischen 350 und 750 MHz verändert werden kann. Ein Oszillator mit einem Abstimm-

HD /Ma

bereich von 1550 bis 1950 MIIz kann nur schwer mit der geforderten Stabilität zur Verfügung gestellt werden. Dies beruht im Fall der Anwendung von phasenstarren Schleifen darauf, daß für diese Frequenzen geeignete Frequenzteiler benötigt werden. Zwar kann diese Frequenz durch Teilung erhalten werden, jedoch sind dann komplexe Filtertechniken erforderlich, um ein ausreichend sauberes Signal zu erhalten. Wenn eine Oszillatorfrequenz von 350 bis 750 MHz verwendet wird, entsteht eine Spiegelfrequenz von 1300 bis 2100 MHz, wovon der untere Frequenzwert ungefähr eine Oktave von der Zwischenfrequenz entfernt ist, so daß eine aufwendige ZF-Filterung erforderlich ist, um die notwendige Spiegelfrequenzunterdrückung zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eingangsteil zu schaffen, der für den Empfang von Sendungen über Satellit geeignet ist und bei dem wenigstens einige der oben erwähnten Schwierigkeiten vermieden oder zumindest gemildert werden, wobei dieser Eingangsteil für verschiedenste Empfangsanwendungen geeignet sein soll.

Durch die Erfindung wird ein Empfangsteil bzw. Tuner geschaffen, der einen Eingang für das Empfangssignal, zwei in Reihe in den Signalweg zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Empfangsteils geschaltete Mischer, ein Filter im Signalweg zwischen dem Ausgang des zweiten Mischers und dem Ausgang des Empfangsteils sowie einen gemeinsamen Lokaloszillator enthält, dessen Ausgang an jeweils einen Eingang der zwei Mischer angeschlossen ist. Durch die Verwendung von zwei Mischstufen, die durch denselben Oszillator gespeist werden, kann die Oszillatorfrequenz wesentlich herabgesetzt werden.

Ein zusätzliches Filter kann im Signalweg zwischen den beiden Mischern vorgesehen sein.

Der Empfangsteil bzw. Tuner kann einen Verstärker enthalten, der im Signalweg zwischen den beiden Mischern angeordnet ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein zusätzlicher Mischer vorgesehen, der im Signalweg angeordnet ist und dessen einer Eingang an den Ausgang des gemeinsamen Lokaloszillators angekoppelt ist. Ein Verstärker kann im Signalweg zwischen jedem Mischer und dem darauffolgenden Mischer vorgesehen sein.

Ferner kann ein Verstärker hinter dem letzten Mischer im Signalweg angeordnet werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Lokaloszillatorfrequenz von einer Bezugsfrequenz durch eine phasenstarre Schleife abgeleitet, die einen Oszillator mit variabler Frequenz zur Erzeugung der Lokaloszillatorfrequenz, einen Teiler sowie einen Phasen- oder Frequenzkomparator enthält, der die Bezugsfrequenz mit der heruntergeteilten Frequenz des mit variabler Frequenz arbeitenden Oszillators vergleicht. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Teiler ein variables Teilerverhältnis aufweisen, um die Selektion der gewünschten Lokaloszillatorfrequenz zu ermöglichen, die dann mit dem empfangenen Signal gemischt wird, um ein Signal zu ergeben, welches in das Durchlaßband des Filters bzw. der Filter fällt. Das Teilerverhältnis des Teilers kann durch einen Mikroprozessor ansprechend auf die Selektion eines vorbestimmten Kanals gesteuert werden. Der Empfangsteil kann in einen Empfänger eingebaut werden, wobei er dann eingangsseitig an eine Antenne und ausgangsseitig an einen Detektor angeschlossen ist. Ein derartiger Empfänger kann im Signalweg zwischen der Antenne und dem Empfangsteil einen von einem Filter gefolgten Mischer enthalten, der durch einen weiteren Lokal-

oszillator mit einer voreingestellten Frequenz gespeist wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Empfängers für von Satelliten ausgestrahlte

Sendungen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines für den Empfang von über Satellit ausgestrahlten Sendungen bestimmten Empfängers, dessen Empfangsteil

erfindungsgemäß ausgebildet ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Weiterbildung des

in Fig. 2 gezeigten Empfangsteils; 20

Fig. 4 eine angenäherte Filtercharakteristik des Filters 13 in den Figuren 2 und 3;

Fig. 5 eine angenäherte Filtercharakteristik für das Filter 31 in Fig. 3; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines phasenstarren Lokaloszillators, der zur Anwendung bei den Ausführungsformen nach den Figuren 2 und 3 geeignet ist.

Der in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Empfänger für den Empfang von Satellitensendungen enthält eine Reflektorantenne 10, die an den Eingang eines Mischers 11 angekoppelt ist, welcher einen Lokaloszillator 12 mit fester Frequenz aufweist. Der Ausgang des Mischers ist über ein Bandpaßfilter 13 an einen Empfangsteil bzw.

-γ.

Tuner 14 angekoppelt. Der Tuner enthält einen Mischer 15, der das Ausgangssignal des Filters 13 empfängt, einen zweiton Lokaloszillator 16, der den Mischer speist, und ein Bandpaßfilter 17, das zwischen den & Ausgang des Mischers 15 und den Ausgang des Empfangsteils 14 geschaltet ist. Der Ausgang des Empfangsteils 14 ist an einen Detektor 18 angekoppelt. Wenn der Empfänger nicht für den Empfang einer einzigen Übertragungsfrequenz ausgelegt wird, ist die Frequenz des Lokaloszillators 16 variabel, um den Empfänger auf einen vorbestimmten Bereich von Eingangssignalen abzustimmen und ein Signalgemisch mit dem Eingangssignal des Empfangsteils zu bilden, das ein in das Durchlaßband des Filters 17 fallendes Signal enthält. Bei einer solchen Anordnung gilt F__ = / F_._T - F.^ / ,

XJi JLlN UoC

worin F__ die Mittenfrequenz des Filters 17, F_„ die

Xr XlN

Signalfrequenz am Eingang des Empfangsteils 14 und F die Frequenz des Lokaloszillators 16 ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist es schwierig, einen ausreichend stabilen Oszillator 16 zur Verfügung zu stellen.

Das in Fig. 2 gezeigte Grundprinzip des erfindungsgemäßen Empfangsteils ist auf einen Empfänger angewendet, der dem nach Fig. 1 gleicht. Einander entsprechende Schaltungsblöcke sind daher mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Der Eingang des Empfangsteils 20 ist an den Ausgang des Filters 13 angekoppelt, um einen Signalweg zu bilden, der über zwei Mischer und 22 sowie ein Bandpaßfilter 17 zum Ausgang des Empfangsteils führt, der an den Detektor 18 angeschlossen ist. Die zwei Mischer sind mit einem gemeinsamen Lokaloszillator 23 versehen, der wegen der doppelten Mischwirkung nur die Hälfte der Frequenz des in Fig. 1 verwendeten Oszillators 16 aufweisen muß. Ein solcher Oszillator kann leichter verwirklicht werden. Bei einer derartigen Anordnung gilt * IF 'IU OSC ' '

Eine Weiterbildung der Ausführung nach Fig. 2 ist in Fig. 3 gezeigt. Um eine verbesserte Empfindlichkeit und/oder Selektivität zu erreichen, sind ein Verstärker 30 und/oder ein Bandpaßfilter 31 im Signalweg zwischen den beiden Mischern 21 und 22 vorgesehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, die ein Filter enthält, sind nur relativ einfache Filtertechniken erforderlich. Diese Erfordernisse für die Filter 13 und 31 sind in den Figuren 4 bzw. 5 verdeutlicht. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, benötigt das Filter 13 ein Durchlaßband von 950 bis 1350 MHz mit einer 5OdB-Dämpfung bei der am nächsten liegenden Spiegelfrequenz von 2150 MHz, während ein 30dB-Dämpfungsfilter für 600 MHz, der Frequenz der letzten Zwischenfrequenz, benötigt wird. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, muß das Filter 31 ein Durchlaßband von 175 bis 375 MHz mit einer 50dB-Dämpfung bei der am nächsten liegenden Spiegelfrequenz von 1375 MHz aufweisen, was ein Verhältnis von 3,6 für die oberste Frequenzgrenze des Durchlaßbandes ergibt und eine Dämpfung von nur 14 dB/Oktave erfordert.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann der Oszillator 23 mit fester Frequenz arbeiten, wenn der Empfänger nur eine Sendefrequenz empfangen soll; zum Empfang verschiedener Sendefrequenzen weist der Oszillator 23 eine variable Frequenz auf. Er ist vorzugsweise als phasenstarrer Oszillator ausgebildet, der mit einer stabilen Bezugsfrequenz verriegelt ist.

Ein Blockschaltbild eines geeigneten Oszillators ist in Fig. 6 gezeigt.

Der in Fig. 6 gezeigte abstimmbare Oszillator 40 ist mit einem Referenzoszillator 41 über eine Phasenregelschleife phasenverriegelt, die einen Teiler 4 2 und einen Phasen- oder Frequenzkomparator 43 enthält.

Durch Wahl des geeigneten Teilerverhältnisses η kann die Lokaloszillatorfrequenz auf den Wert f _ χ η gebracht werden, worin f _f die Frequenz des Referenzoszillators 41 ist; die Lokaloszillatorfrequenz wird & der Frequenz des Referenzoszillators phasenstarr nachgeregelt. Das Teilerverhältnis wird vorzugsweise durch einen Mikroprozessor 44 gewählt, der nach einem vorbestimmten Algorithmus ansprechend auf die Selektion des jeweiligen Kanals durch den Kanalwähler 45 arbeitet. Da der erforderliche Steuerbereich des Lokaloszillators klein ist, ist das Teilerverhältnis normalerweise durch einen konstanten Faktor plus einer Variablen gegeben, die durch den Mikroprozessor gesteuert wird. Der Ausgang des Oszillators 40 bildet die Eingangssignale für die Mischer des Empfangsteils.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden zwei Mischer verwendet. Bei anderen Ausführungsformen sind drei oder mehr Mischer vorgesehen, die von einem gemeinsamen Lokaloszillator gespeist werden. Bei derartigen Ausführungsformen können ein Verstärker und/oder Filter zwischen jedem Mischer und dem darauffolgenden Mischer im Signalweg vorgesehen sein.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsformen beschrieben, die für den Empfang von über Satelliten ausgestrahlten Sendungen bestimmt sind; der erfindungsgemäße Empfangsteil ist jedoch auch auf andere Empfangsanwendungen anwendbar, insbesondere bei herkömmlichen Radio- und Fernsehempfängern.

Besondere Vorteile der Erfindung sind:

1) Die Lokaloszillatorfrequenz wird um den Faktor 2 oder mehr reduziert;

1 2) der Abstimmbereich des Oszillators kann um den Faktor 2 oder mehr verkleinet werden;

3) verbesserte Spiegelfrequenz- und Bandfilterung; 5

4) eine bessere Mischverstärkung ergibt sich aus der Mischung bei niedrigerer Frequenz und aus den niedrigeren Ansteuerpegeln, welche die Mischer benötigen;

5) Verbesserung der Gesamtverstärkung durch Verstärkung zwischen den Mischstufen des Empfangsteils, wodurch der Rauschabstand verbessert wird;

15 6) der Empfangsteil ist geeignet zur Ausbildung als integrierte Schaltung oder Hybridschaltung.

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Claims

PRINZ₅ LEISER;, .BUNKER PARTNER Patentanwält-e· — European Patent Attorneys

München Stuttgart 3426507

17. Juli 1984

PLESSEY OVERSEAS LIMITED

Vicarage Lane

Ilford, Essex / England

Unser Zeichen: P 2508

Patentansprüche

1J Empfangsteil mit einem Eingang für ein empfangenes Signal, gekennzeichnet durch zwei in Reihe in einen Signalweg zwischen den Eingang und den Ausgang des Empfangsteils geschaltete Mischer, ein Filter im Signalweg zwischen dem Ausgang des zweiten Mischers und dem Ausgang des Empfangsteils und einen gemeinsamen Lokaloszillator, dessen Ausgang an jeweils einen Eingang jedes Mischers angekoppelt ist.
2. Empfangsteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Filter, das in den Signalweg zwischen den zwei Mischern geschaltet ist.
3. Empfangsteil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich^- net durch einen Verstärker, der in den Signalweg zwischen den zwei Mischern eingeschaltet ist.

HD/Ma
4. Empfangsteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen zusätzlichen Mischer, der im Signalweg angeordnet ist und einen Eingang aufweist, der an den Ausgang des gemeinsamen Lokal-Oszillators angekoppelt ist.
5. Empfangsteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalweg zwischen jedem Mischer und dem darauffolgenden Mischer ein Verstärker angeordnet ist.
6. Empfangsteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem letzten Mischer ein Verstärker vorgesehen ist.
7. Empfangsteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Lokaloszillators von einer Bezugsfrequenz durch eine Phasenregelschaltung abgeleitet ist, die einen abstimmbaren Oszillator zur Erzeugung der Lokaloszillatorfrequenz, einen Teiler und einen Phasen- oder Frequenzkomparator enthält, welcher die Bezugsfrequenz mit der heruntergeteilten Frequenz des abstimmbaren Oszillators vergleicht.
8. Empfangsteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler ein variables Teilerverhältnis aufweist, so daß die jeweils gewünschte Lokaloszillatorfrequenz wählbar ist, die nach Mischung mit dem empfangenen Signal ein Signal ergibt, welches in das Durchlaßband des Filters bzw. der Filter fällt.
9. Empfangsteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilerverhältnis des Teilers durch einen Mikroprozessor ansprechend auf die Selektion eines vorbestimmten Kanals gesteuert wird.

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10. Empfänger, gekennzeichnet durch einen Empfangsteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dem eine Antenne vorausgeht und auf den ein Detektor folgt.

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11. Empfänger nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

einen im Signalweg zwischen der Antenne und dem Empfangsteil angeordneten Mischer, auf den ein Filter folgt, wobei der Mischer durch einen weiteren Lokaloszillator gespeist wird, der eine voreingestellte Frequenz auf-10 weist.