DE3500217C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Unterdrücken von Zwischenstationsgeräuschen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Zwischen­ stationsgeräuschen gemäß der Gattung des Haupt­ anspruchs.

Bei Abstimmvorgängen in Empfängern, insbesondere in FM-Empfängern, entsteht bedingt durch die hohe Gesamtverstärkung sogenanntes Zwischenstations­ rauschen. Außerdem tritt während des Abstimmens auf einen zu empfangenen Sender, bedingt durch die S-förmige Wandlerkennlinie der FM-Demodulatoren ein niederfrequenter Ausgleichsvorgang auf, dessen Grundfrequenz abhängig ist von der Geschwindigkeit des Abstimmvorgangs.

Weitere niederfrequente Ausgleichsvorgänge sind durch das Einschwingen von PLL-Mischoszillator­ systemen bedingt, wobei die Abstimmspannung, die an den frequenzbestimmenden Abstimmdioden des Oszil­ lators liegt, mit der Spannung dieses Ausgleichs­ vorgangs moduliert wird und sich dem FM-Demodulator des Empfängers als Frequenzmodulation zur Demodu­ lation darbietet.

Sowohl das Zwischenstationsrauschen als auch die Ausgleichsvorgänge sind störende Signale. Zur Unter­ drückung des Zwischenstationsrauschens sind Schal­ tungsanordnungen bekannt, welche "Stummtastung" oder auch "Muting" genannt werden. Bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen ist im NF-Signalweg eine Tor­ schaltung angeordnet, welche den Signalweg während des Abstimmvorgangs für eine bestimmte Zeit sperrt. Es ist ferner bekannt, unterschiedlich große Zeit­ konstanten für das Schließen und das Öffnen der Torschaltung zu verwenden, wobei die Zeitkonstante beim Öffnen wesentlich größer als diejenige beim Schließen ist, um auch tiefstfrequente Ausgleichs­ vorgänge unhörbar zu machen.

Insbesondere beim sehr schnellen Abstimmen, d. h. bei einem sehr schnellen Übergang von einem Sender auf einen anderen, werden die geforderten Austast­ zeiten jedoch so kurz, daß die tiefstfrequenten Ausgleichsvorgänge länger dauern als die Austast­ zeiten. Die bekannten Stummtastschaltungen können daher die Stummtastung nicht mehr in der geforderten Weise durchführen.

Aus der Funkschau 1976, Heft 20, Seite 172 ist eine Stummschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ kannt, bei der der NF-Ausgang ständig über einen RC-Hochpaß ausgekoppelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Zwischen­ stationsgeräuschen anzugeben, bei welchen trotz kürzester Austastzeiten Ausgleichsvorgänge unhörbar gemacht werden, die länger als die Austastzeiten dauern.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei sehr schnellen Übergängen von einem Sender zum anderen nicht nur das Rauschen sondern auch die tiefstfrequenten Ausgleichsvorgänge unterdrückt werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiter­ bildungen und Verbesserungen der Erfindung und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme von Signalen, welche in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftreten und

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in detaillierterer Darstellung.

In Fig. 1 ist schematisch als Ersatzbild die stumm­ zutastende NF-Quelle 1 mit der Signalspannung u_S1 dargestellt. Das Signal U_S1 am Ausgang 5 der NF-Quelle 1 wird über einen umschaltbaren Hochpaß 2 und eine Torschaltung 3 dem Ausgang 6 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zugeführt. Die am Ausgang 6 anstehende Signalspannung U_S2 wird wie üblich nach entsprechender Verstärkung einem nicht dargestellten Lautsprecher zugeführt. Den Steuer­ eingängen 8, 9 des Hochpasses 2 und der Torschaltung 3 werden von einer Ablaufsteuerschaltung 4 Steuersignale u₁ und u₂ zugeführt. Diese Steuer­ signale werden in der Ablaufsteuerschaltung 4 aus dem den Stummtast-Vorgang einleitenden und kontrol­ lierenden Steuersignal u₀ abgeleitet. Hierzu enthält die Ablaufsteuerschaltung 4 im wesentlichen Rechteck­ impulsformer.

Die Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird nun mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten Span­ nungs-Zeit-Diagramme erläutert. Das in Zeile a) der Fig. 2 gezeigte Signal u₀ nimmt während derjenigen Zeit, während der der Empfänger auf einen Sender ab­ gestimmt ist den Wert 1 und während der Dauer des Ab­ stimmvorgangs den Wert 0 an. Der Beginn des Abstimm­ vorgangs ist mit t₁, das Ende mit t₂ bezeichnet.

Das in Zeile b) der Fig. 2 dargestellte Steuersignal u₁ hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die gleiche Form wie das der Ablaufsteuer­ schaltung 4 zugeführte Steuersignal u₀. Es wird der Austastschaltung 3 zugeführt, welche demgemäß zwischen t₁ und t₂ in den nichtleitenden Zustand ge­ schaltet wird.

Dem Hochpaß 2 wird das in Zeile c) der Fig. 2 darge­ stellte Steuersignal u₂ zugeführt. Es beginnt gleich­ zeitig mit den anderen Steuersignalen, überdauert diese jedoch bis zum Zeitpunkt t₃.

Bevor jedoch die in den Zeilen b) und c) dargestell­ ten Signale zur Umschaltung des Hochpasses 2 bzw. der Torschaltung 3 verwendet werden, durchlaufen sie noch ein Tiefpaßglied, welches in Fig. 1 nicht darge­ stellt ist. Der Grund dafür liegt darin, daß beim Schalten der NF-Signale abrupte Schaltvorgänge zu unerwünschten Knackgeräuschen führen.

Die Auswirkung der Schaltvorgänge auf das NF-Signal sind in Zeile d) der Fig. 2 dargestellt. Das NF-Sig­ nal U_S2 am Ausgang 6 wird beginnend zum Zeitpunkt t₁ unterdrückt. Dieses geschieht mit einer Zeit­ konstante T₁, welche deutlich kleiner ist als die gesamte Dauer der Stummtastung (t₂-t₁). Gleich­ zeitig wird der Hochpaß 2 auf die höhere untere Grenzfrequenz geschaltet, welche oberhalb der Fre­ quenz der tiefstfrequenten Ausgleichsvorgänge liegt. Nach Ablauf der Stummtastung wird zum Zeitpunkt t₂ die Torschaltung 3 in den leitenden Zustand geschaltet, was wiederum nicht abrupt, sondern mit einer Zeitkonstante T₂ erfolgt.

Bis zum Zeitpunkt t₃ ist jedoch die Grenzfrequenz des Hochpasses 2 noch auf den höheren Wert geschal­ tet. Während dieser Zeit (t₃-t₂) ist also die eigentliche Stummtastung bereits abgeschaltet, das gewünschte Programm bereits hörbar, es fehlen jedoch noch die tiefsten Frequenzen, welche erst wieder zum Zeitpunkt t₃ durch die Umschaltung des Hochpasses 2 eingeschaltet werden.

Der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 werden bei 12 die stummzuschaltenden Signale zugeführt. Der Tran­ sistor 11 dient der nachfolgenden Schaltung als nie­ derohmige Signalquelle und ist mit seinem Kollektor über den Punkt 13 an eine nicht dargestellte Span­ nungsquelle angeschlossen. Zusammen mit dem Wider­ stand 14 arbeitet der Transistor 11 als Kollektor- Grundschaltung.

Der Kondensator 15 bildet zusammen mit dem nachfol­ genden Netzwerk einen Hochpaß. Dabei kann der Wider­ stand 16 über einen Transistor 17 mit konstantem Potential (Spannungsquelle 18) verbunden werden. Ist dies der Fall, also im leitenden Zustand des Tran­ sistors 17, ist die Grenzfrequenz f_g2 höher als die Grenzfrequenz f_g1, wenn nämlich der Widerstand 16 nicht wirksam ist.

Der Wert der weiteren Widerstände wird nun derart gewählt, daß f_g1 unterhalb des zu übertragenden Audio-Frequenzbandes liegt. Der Widerstand 16 ist klein gegenüber dem wirksamen Widerstand der weite­ ren Widerstände, so daß f_g2 deutlich oberhalb f_g1 liegt und somit den unteren Teil des Audio-Frequenz­ bandes abschneidet.

Während der Kondensator 15, der Widerstand 16 und der Transistor 17 im wesentlichen das schaltbare Filter 2 (Fig. 1) bilden, besteht die Torschaltung 3 aus dem Widerstand 19 und dem Transistor 20. Ist der Transistor im leitenden Zustand, so wird das aus­ gangsseitige Ende des Widerstands 19 mit konstantem Potential (Spannungsquelle 18) verbunden, womit das Signal praktisch kurzgeschlossen wird. Der Wider­ stand 21 teilt zusammen mit dem Widerstand 19 das NF-Signal auf einen Wert, der im aufgetasteten Zu­ stand der Schaltung (also bei nichtleitendem Tran­ sistor 20) noch keine Verzerrung durch die Kollek­ tor-Emitter-Diode des Transistors 20 erzeugt, und dient gleichzeitig als Spannungsreferenz für die Kollektoren der Transistoren 17 und 20. Über einen Koppelkondensator 22 kann das Signal vom Schaltungs­ punkt 23 zur weiteren Verwendung entnommen werden, wobei der Eingangswiderstand einer weiteren Schal­ tung als Widerstand 24 dargestellt ist.

Die Transistoren 17 und 20 werden von der Ablauf­ steuerschaltung 4 wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben angesteuert. Durch die bei 7 zugeführte Steuerspannung u₀ werden zwar mit Hilfe der Schal­ ter 25 und 26 rechteckförmige Steuerspannungen u₁ und u₂ erzeugt, diese werden jedoch über Tiefpaß­ glieder den Transistoren 17 und 20 zugeführt, so daß die Transistoren nicht abrupt, sondern mit einem alt­ mählichen Übergang geschaltet werden. Im Falle des Transistors 17 besteht das Tiefpaßglied aus den Widerständen 27, 28 und 29. Für den Transistor 20 dienen als Tiefpaßglied die Widerstände 30, 31 und der Kondensator 32.

Wie in Fig. 2d) durch die gestrichelt gezeichneten Umhüllenden angedeutet ist, ist die Zeitkonstante T₁, mit welcher die Torschaltung 3 in den nichtlei­ tenden Zustand geschaltet wird, klein gegenüber der Zeitspanne zwischen t₁ und t₂ Der Grund dafür liegt darin, daß die Stummschaltung möglichst unmittelbar nach dem Beginn des Abstimmvorgangs erfolgen soll. Die Zeitkonstante T₁ ist bestimmt durch die Parallel­ schaltung der Widerstände 30 und 31 und den Wert des Kondensators 32.

Für die Unterdrückung der tiefstfrequenten Schwin­ gungen der obengenannten Ausgleichsvorgänge ist es erforderlich, daß die Zeitspanne (t₃-t₁) größer als n : f_s ist. Hierbei sind f_s die dominierende Fre­ quenz der zu unterdrückenden Schwingung des Aus­ gleichsvorgangs und n die Anzahl der zu unterdrücken­ den Schwingungen des Ausgleichsvorgangs.

Von dieser Bedingung ausgehend, können zwei Fälle unterschieden werden:

• (1) (t₂ - t₁) ist wesentlich größer als n : f_s, dann gilt u₁ = u₂ und (t₃-t₂) = 0.

Wenn dann T₃ viel kleiner als (t₂-t₁) ist, bleibt bei wiederholtem Abstimmvorgang der Schaltablauf nahezu unverändert.

• (2) (t₂-t₁) ist ähnlich oder kleiner als n : f_s, hierbei werden dann wie in Fig. 2 b) und c) darge­ stellt verschiedene Steuerspannungen u₁ und u₂ er­ forderlich. T₂ kann ungefähr gleich T₃ sein.

Anstelle eines Hochpaßfilters könnte auch ein ande­ res Filter verwendet werden, je nach störender Fre­ quenz des Ausgleichsvorgangs, beispielsweise ein Notch-Filter für eine PLL-Referenzfrequenz (z. B. 1,25 kHz). Es kann auch vorteilhaft sein, die Grenz­ frequenz des Hochpasses zu Beginn des Abstimm­ vorgangs noch vor dem Schalten der Torschaltung 3 auf den höheren Wert umzuschalten. Der zeitliche Ablauf der Steuerspannungen u₁ und u₂ ist dann ent­ sprechend zu ändern.

Claims (4)

1. Verfahren zur Unterdrückung von Zwischenstationsgeräuschen beim Abstimm­ vorgang von Empfängern, insbesondere FM-Empfängern, mit einer Austastung des NF-Signals während des Abstimmvorganges und einer Filterung des NF-Signals im unteren Teil des Frequenzbereiches, dadurch gekennzeich­ net, daß die untere Filterfrequenzgrenze des Hochpasses (2) umschaltbar ist und noch für eine vorgegebene Zeitdauer nach Ende der Austastung auf Frequenzen oberhalb der niederfrequenten, durch den Abstimmvorgang be­ dingten Störfrequenzen gehalten wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Hochpaßfilter und einer Torschaltung im NF-Signalweg zur Stummschaltung während des Abstimmvorganges, gekennzeichnet durch einen Hochpaß (2) mit schaltbarer unterer Grenzfrequenz und durch eine Ablaufsteuerung (4), die eine Anhebung der unteren Grenz­ frequenz über die Dauer der Stummschaltung hinaus während einer vorgegebenen Zeitdauer aufrechterhält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufsteuerschaltung (4) während des Abstimmvorganges ein erstes Steuersignal (u₀) zugeführt ist und an der Ablaufsteuerschaltung (4) ein zweites Steuersignal (u₁) für den Hochpaß (2) und ein drittes Steuersignal (u₂) für die Torschaltung (3) abnehmbar ist und daß das dritte Steuersignal (u₂) länger als das zweite Steuersignal (u₁) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und das dritte Steuersignal über je ein Tiefpaßglied zu Steuereingängen des Hochpasses (2) und der Torschaltung (3) geleitet sind.