DE3686110T2

DE3686110T2 - Afc-anordnung fuer breitband-fm-empfaenger.

Info

Publication number: DE3686110T2
Application number: DE8686112956T
Authority: DE
Inventors: Noriaki Omoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2006-09-20
Also published as: DE3686110D1; CA1259378A; US4709406A; EP0215490A3; EP0215490B1; EP0215490A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur automatischen Scharfabstimmung für einen FM-Rundfunkempfänger und insbesondere auf ein System zur automatischen Scharfabstimmung für einen Empfänger, der für den Empfang von Breitband-FM- Signalen zu verwenden ist, die von einem Erdsatelliten gesendet werden.
In einem FM-Empfänger, in dem für die Abstimmung ein Frequenzsynthetisierer verwendet wird, ist die Genauigkeit, mit der die Frequenz des Überlagerungsoszillators eingehalten wird gleich derjenigen des Bezugsfrequenzsignals der Frequenzsynthetisierschaltung. Üblicherweise wird zum Erzeugen des Bezugsfrequenzsignals ein Quarzkristalloszillator benutzt, so daß dann, wenn die Frequenzgenauigkeit des empfangenen Signals ausreichend hoch ist, ein zufriedenstellender Grad an Frequenzgenauigkeit für das Zwischenfrequenz- bzw. ZF- Signal erreicht wird, ohne daß es erforderlich ist, in den Empfänger ein System zur automatischen Scharfabstimmung einzubauen. Im Falle eines Empfängersystems für den Empfang von Sendungen aus einem Satelliten auf einer Umlaufbahn wird jedoch das empfangene Mikrowellenband-Signal zuerst durch einen Abwärts-Umsetzer (der nahe an der Antenne, d.h., im Freien angebracht ist) in ein erstes ZF-Signal umgesetzt und dieses Signal über ein Kabel dem im Haus aufgestellten Empfänger zugeleitet. Das erste ZF-Signal wird dann in dem Empfänger in ein zweites ZF-Signal umgesetzt. Die Abstimmung, nämlich die Wahl eines erwünschten Empfangskanals erfolgt durch eine Frequenzumsetzung in das zweite ZF-Signal unter Änderung der Frequenz eines Überlagerungsoszillatorsignals, das für diese Umsetzung verwendet wird. Bei einem solchen System wird selbst dann, wenn das Überlagerungsoszillatorsignal des Empfängers im Innenraum durch eine Frequenzsynthetisierschaltung erzeugt wird und daher hervorragende Frequenzgenauigkeit hat, für die zweite Zwischenfrequenz keine zufriedenstellende Frequenzgenauigkeit erreicht, falls die Umsetzungsfrequenzgenauigkeit des im Freien angebrachten Abwärts-Umsetzers nicht ausreichend hoch ist. In der Praxis ist festzustellen, daß hinsichtlich der Schwingungsfrequenz eines Überlagerungsoszillators eines im Freien angebrachten Abwärts-Umsetzers infolge von Umgebungstemperaturschwankungen eine Frequenzverschiebung von mehreren MHz auftritt. Im Falle des zweiten ZF-Signals wird jedoch selbst dann, wenn die Frequenzgenauigkeit verhältnismäßig gering ist, das Ausmaß der Frequenzabweichung innerhalb von mehreren 100 kHz gehalten. Daher ist selbst dann, wenn in der Kanalwählerschaltung eines solchen Empfängers ein Frequenzsynthetisierschaltungssystem verwendet wird, die Verwendung eines Systems zur automatischen Scharfeinstellung wichtig, um die Frequenzgenauigkeit des zweiten ZF-Signals auf einem ausreichend hohen Wert zu halten.
Im folgenden wird der Ausdruck "Überlagerungsoszillator" auf die Bezeichnung des Überlagerungsoszillators eingeschränkt, dessen Signal zum Erzeugen des zweiten ZF-Signals benutzt wird, während das zweite ZF-Signal einfach als ZF-Signal bezeichnet wird.
Ein Beispiel für eine mit einem System zur automatischen Scharfabstimmung ausgestattete Kanalwählerschaltung mit einer Frequenzsynthetisierschaltung nach dem Stand der Technik ist in der JP-PS 55-23674 beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild dieses Beispiels für den Stand der Technik, in dem 1 einen Empfangssignaleingangsanschluß bezeichnet, 2 einen Hochfrequenzverstärker bezeichnet, 3 eine Frequenzmischstufe bezeichnet, 4 einen spannungsgesteuerten Überlagerungsoszillator bezeichnet, 5 eine Phasenregelkreis- bzw. PLL-Frequenzsynthetisierschaltung bezeichnet, 6 einen ZF-Verstärker bezeichnet, 7 einen FM-Demodulator bezeichnet, 8 einen Ausgangsanschluß für das demodulierte Signal bezeichnet, 9 ein Tiefpaßfilter (TPF) bezeichnet und 10 eine Frequenzabweichungsdetektorschaltung bezeichnet. Fig. 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Frequenzabweichungsdetektorschaltung 10, in welcher das demodulierte Ausgangssignal des FM-Demodulators 7 durch das Durchlassen durch ein Tiefpaßfilter 9 geglättet wird, um dadurch die Gleichspannungskomponente des demodulierten Signals zu entnehmen. Diese Gleichspannungskomponente wird in einem Paar von Spannungsvergleichern 10a und 10b jeweils mit festgelegten Bezugsspannungspegeln Vr1 und Vr2 verglichen. Die von dem Tiefpaßfilter 9 abgegebene Gleichspannungskomponente des demodulierten FM-Signals stellt den mittleren Spannungspegel des demodulierten FM-Signals dar. Dieser mittlere Spannungspegel entspricht der mittleren Frequenz des von der Frequenzmischstufe 3 erzeugten ZF-Signals. Durch Vergleichen dieses mittleren Spannungspegels mit den vorbestimmten Bezugsspannungspegeln Vr1 und Vr2 mittels der in Fig. 2 gezeigten Schaltung kann ermittelt wird, ob die Mittelfrequenz des ZF-Signals gegenüber einer vorbestimmten Zwischenfrequenz um mehr als einen vorbestimmten Frequenzbereich versetzt ist. Außerdem erfaßt die Schaltung die Richtung dieser Frequenzabweichung aus dem vorbestimmten Bereich, d.h., die Ausgangssignale aus Anschlüssen 10e und 10f zeigen jeweils an, ob die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals niedriger oder höher als die Soll-Zwischenfrequenz ist. Die Ausgangssignale aus den Anschlüssen 10e und 10f werden an die PLL-Frequenzsynthetisierschaltung 5 angelegt, die durch eine Feineinstellung der Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators 4 anspricht, um der Frequenzabweichung entgegen zu wirken, d.h., das Ausmaß der Frequenzabweichung aus dem vorbestimmten Bereich auf einem ausreichend kleinen Ausmaß zu halten.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird jedoch die Bezugsfrequenz für die automatische Scharfabstimmung durch den Demodulator 7 selbst gebildet. Im Falle eines Empfängersystems für den Empfang von Sendungen eines Erdsatelliten zeigt jedoch der FM-Demodulator 7 keine sehr gute Temperaturstabilität bezüglich des Zusammenhangs zwischen der Eingangsfrequenz und der Ausgangsspannung, da die wichtigste Auslegeerfordernis für einen solchen Demodulator darin besteht, daß er für das Verarbeiten von hochfrequenten Breitband-FM-Signalen geeignet sein muß. Aus diesem Grund ist es schwierig, ein System zur automatischen Scharfabstimmung in der in Fig. 1 dargestellten Form zu verwirklichen, das einen hohen Grad an Genauigkeit der ZF-Signalfrequenz einhält. Falls bei der Demodulation für das FM-Signal ein hoher Grad von Linearität aufrecht erhalten werden muß, wie es im Falle eines Videosignals gilt, dann ist es außerordentlich wichtig, sicherzustellen, daß keine Amplituden- und Phasenfehler entstehen. Falls eine Zwischenfrequenzversetzung auftritt, entstehen derartige Fehler als Folge des Durchleitens des FM-ZF- Signals durch das ZF-Bandpaßfilter.
Zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems wurde von der Anmelderin früher (in der am 18. September 1985 eingereichten japanischen Patentanmeldung No. 60-205762) ein System zur automatischen Scharfabstimmung mit dem Ziel vorgeschlagen, die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden. In diesem System zur automatischen Scharfabstimmung wird als Frequenznormal ein hochgenaues Bezugsfrequenzsignal verwendet. Das FM-ZF-Signal wird an die Eingänge von zwei Frequenzteilern angelegt, die jeweils voneinander verschiedene Frequenzteilungsverhältnisse haben. Diese Frequenzteilungsverhältnisse und die Frequenz des Bezugsfrequenzsignals werden derart gewählt, daß dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF-Signals mit einer oberen Grenzfrequenz übereinstimmt (die um ein bestimmtes Ausmaß höher als eine vorbestimmte Zwischenfrequenz ist), das Ausgangssignal eines der Frequenzteiler hinsichtlich der Frequenz mit dem Bezugssignal übereinstimmt, sowie derart, daß dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF-Signals mit einer unteren Grenzfrequenz übereinstimmt (die um ein bestimmtes Ausmaß niedriger als die vorbestimmte Zwischenfrequenz ist), das Ausgangssignal des anderen Frequenzteilers hinsichtlich der Frequenz mit dem Bezugssignal übereinstimmt. Es werden auch zwei Frequenzvergleicher verwendet, wobei das Bezugsfrequenzsignal an einen Eingang eines jeden dieser Frequenzvergleicher angelegt wird und die Ausgangssignale der Frequenzteiler jeweils an die anderen Eingänge der Frequenzvergleicher angelegt werden. Die sich ergebenden Ausgangssignale der Frequenzvergleicher werden über jeweilige Integratorschaltungen oder Tiefpaßfilter geleitet, um dadurch zwei Frequenzvergleichssignale zu erzeugen, deren Pegel die Frequenzbeziehung zwischen dem Bezugsfrequenzsignal und dem ZF- Signal anzeigen. Diese Signale werden an eine Frequenzsynthetisierschaltung angelegt, welche eine Steuerspannung zur Steuerung der Überlagerungsoszillatorfrequenz erzeugt, um dadurch entsprechend der Frequenzbeziehung zwischen dem Bezugsfrequenzsignal und dem ZF-Signal eine Feineinstellung der Steuerspannung und damit eine Feinregelung der Überlagerungsoszillatorfrequenz und dadurch der Zwischenfrequenz auszuführen.
In einem solchen System zur automatischen Scharfabstimmung müssen dann, wenn die obere und die untere Grenze der Frequenzabweichung in bezug auf die vorgeschriebene Zwischenfrequenz als fH und fL, die Bezugssignalfrequenz als f&sub0; und die Frequenzteilungsverhältnisse der Frequenzteiler als NH und NL bezeichnet sind, die folgenden Beziehungen eingehalten werden:
fH = NH FS ...(1)
fL = NL FS ...(2)
fL < f&sub0; < fH ...(3)
Es ist daher ersichtlich, daß dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die obere Erfassungsgrenzfrequenz fH ist, die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers mit dem Frequenzteilungsverhältnis NH höher als fH/NH wird und daher (gemäß Gleichung (1)) höher als die Bezugssignalfrequenz FS wird. Infolgedessen zeigt das Ausgangssignal des das letztere Frequenzteilerausgangssignal und das Bezugsfrequenzsignal aufnehmenden Frequenzvergleichers an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die obere Erfassungsgrenze fH wird. Gleichermaßen wird dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF- Signals niedriger als die untere Erfassungsgrenze fL ist, die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers mit dem Teilungsverhältnis NL niedriger als fL/NL und damit (gemäß Gleichung (2)) niedriger als die Bezugssignalfrequenz FS. Infolgedessen zeigt das Ausgangssignal des das letztere Frequenzteilerausgangssignal und das Bezugsfrequenzsignal aufnehmenden Frequenzvergleichers an, daß die Mittelfrequenz des ZF- Signals niedriger als die untere Erfassungsgrenze fL geworden ist.
Als derartiger Frequenzvergleicher für einen Phasen- (Frequenz)-Vergleich kann eine digitale Schaltung eingesetzt werden. Ein Empfänger für den Empfang von Erdsatellitensendungen erzeugt jedoch ein breitbandiges ZF-Signal mit einem hohen Frequenzmodulationsgrad. Daher ist es erforderlich, die Frequenzteilungsverhältnisse NL und NH ausreichend hoch zu wählen, um sicherzustellen, daß der Frequenzmodulationsgrad der Ausgangssignale dieser Frequenzteiler ausreichend niedrig für die Gewährleistung ist, daß nicht als Ergebnis der durch die Breitband-Frequenzmodulation des ZF-Signals verursachten Frequenzabweichung eine fehlerhafte Funktion der Frequenzvergleicher auftritt.
Die Ausgangssignale der Frequenzvergleicher werden dann über einfache Integratorschaltungen (oder Tiefpaßfilter) geleitet, um dadurch die Gleichspannungskomponente eines jeden Signals herauszugreifen und damit zwei Frequenzvergleichssignale zu erhalten. Eines dieser Frequenzvergleichssignale wechselt zwischen einem hohen und einem niedrigen logischen Pegel, wenn die Größe der Abweichung der Mittelfrequenz des ZF-Signals die obere Erfassungsgrenze fH erreicht, während das andere Frequenzvergleichssignal gleichermaßen den logischen Pegel wechselt, wenn die Frequenz des ZF-Signals die untere Erfassungsgrenze fL erreicht. Die Kombination dieser beiden Frequenzvergleichssignale kann dazu benutzt werden, zu beurteilen, welche von drei möglichen Bedingungen gegenwärtig für die Mittelfrequenz fC des ZF-Signals gilt, nämlich fC < fL, fL < fC < fH oder fH < fC. Daher können die Frequenzvergleichssignale dazu benutzt werden, zu beurteilen, ob eine Feineinstellung der Überlagerungsoszillatorfrequenz vorgenommen werden sollte (d.h., durch Feineinstellung der an den Überlagerungsoszillator angelegten Steuerspannung im Falle eines Empfängers mit einer Synthetisierschaltung für das Erzeugen einer solchen Steuerspannung) und auch in welcher Richtung diese Feineinstellung der Überlagerungsoszillatorfrequenz vorzunehmen wäre.
Ein Beispiel für ein solches System zur automatischen Scharfabstimmung ist in dem Blockschaltbild in Fig. 3 gezeigt. Wie bei dem vorangehenden Beispiel wird ein empfangenes Signal (aus einem Abwärts-Umsetzer) über einen Hochfrequenzverstärker 2 einer Mischstufe 3 zugeführt, um ein ZF- Signal zu erzeugen, das an einen FM-Demodulator 7 angelegt wird. Eine Synthetisierschaltung 5 wie ein PLL-Frequenzsynthetisierer erzeugt eine Frequenzsteuerspannung, die an einen Überlagerungsoszillator 4 angelegt wird, um die Überlagerungsoszillatorfrequenz zu steuern, die der Mischstufe 3 zugeführt wird. Das ZF-Signal wird einem jeden von zwei Frequenzteilern 9 und 10 zugeführt, die jeweils Frequenzteilerverhältnisse NH und NL haben. Die sich ergebenden Ausgangssignale der Frequenzteiler 9 und 10 werden jeweils an die Eingänge von zwei Frequenzvergleichern 12 und 13 angelegt, während jeweils an die anderen Eingänge der Frequenzvergleicher 12 und 13 ein von einem Bezugssignaloszillator 11 mit einer Frequenz FS erzeugtes Bezugsfrequenzsignal angelegt wird. Jeder der Frequenzvergleicher 12 und 13 kann ein digitaler Vergleicher sein, beispielsweise mit der in Fig. 5 gezeigten Gestaltung. Ein solcher Frequenzvergleicher zeigt eine Beziehung zwischen Phasen (Frequenzen) an und die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals desselben hat die in Fig. 4 gezeigte Form. Die Ausgangssignale der Frequenzvergleicher 12 und 13 werden über jeweilige Tiefpaßfilter (TPF) 14 und 15 geleitet, um Wechselspannungskomponenten der Vergleicherausgangssignale zu beseitigen und dadurch jeweilige Frequenzvergleichssignale zu erzeugen.
An jedem der Frequenzvergleicher 12 und 13 nach Fig. 3 wechselt dann, wenn die Mittelfrequenz des dem Frequenzvergleicher 12 oder 13 zugeführten frequenzgeteilten ZF-Signals höher als die Bezugsfrequenz ist, das entsprechende Frequenzvergleichssignal auf einen hohen logischen Pegel (der nachfolgend als H-Pegel bezeichnet wird), während dann, wenn die Mittelfrequenz des frequenzgeteilten ZF-Signals niedriger als die Bezugsfrequenz ist, das entsprechende Frequenzvergleichssignal auf einen niedrigen logischen Pegel wechselt (der nachfolgend als L-Pegel bezeichnet wird). Die Fig. 6A und 6B sind grafische Darstellungen, die jeweils die Änderungen der aus den Tiefpaßfiltern 14 und 15 abgegebenen Frequenzvergleichssignale zeigen, wobei auf den horizontalen Achsen die ZF-Signal-Mittelfrequenzen aufgetragen sind und auf den vertikalen Achsen der Pegel des Frequenzvergleichssignals aufgetragen ist. Bezeichnet man die vorgeschriebene Mittelfrequenz des ZF-Signals mit f&sub0;, so müssen die Bezugsfrequenz und die Frequenzteilungsverhältnisse NH und NL der folgenden Beziehung genügen:
FS x NL < f&sub0; < FS x NH
Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß dann, wenn das erste Frequenzvergleichssignal (d.h., das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 14) den H-Pegel hat, die Mittelfrequenz des ZF-Signals um ein Ausmaß höher als die vorgeschriebene Frequenz ist, welches eine vorbestimmte Grenzfrequenz (FS x NH) übersteigt. Daher ist es erforderlich, mittels der Synthetisierschaltung 5 eine Feineinstellung der Steuerspannung des Überlagerungsoszillators 4 derart vorzunehmen, daß diese Frequenzabweichung korrigiert wird. Falls auf ähnliche Weise das zweite Frequenzvergleichssignal (d.h., das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 15) den L-Pegel hat, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals um ein bestimmtes Ausmaß niedriger als die vorgeschriebene Zwischenfrequenz ist, d.h., niedriger als eine untere Grenzfrequenz (FS x NL). Die Synthetisierschaltung 5 muß daher eine Korrektur der Überlagerungsoszillatorfrequenz in einer Richtung für das Korrigieren dieser Frequenzabweichung ausführen.
Es ist erforderlich, daß ein FM-Empfänger für den Empfang von Erdsatellitensendungen eine Regelgenauigkeit der automatischen Scharfabstimmung innerhalb von mindestens ± 300 kHz hat, d.h., der Frequenzabweichungsbereich in bezug auf die vorgeschriebene Mittelfrequenz des ZF-Signals sollte ± 300 kHz sein. Daher sollte jede der Größen (FS x NH - f&sub0;) und (f&sub0; - FS x NL) derart gewählt sein, daß sie innerhalb von 300 kHz liegt.
Falls beispielsweise die vorgeschriebene Mittelfrequenz f&sub0; des ZF-Signals 510 MHz ist, die Bezugsfrequenz FS 10 kHz ist, das eine der Frequenzteilungsverhältnisse NH 51030 ist und das andere Frequenzteilungsverhältnis NL 50970 ist, sind die vorstehenden Bedingungen erfüllt.
In dem vorstehend beschriebenen System nach Fig. 3 wird das ZF-Signal hinsichtlich der Frequenz durch zwei Frequenzteiler mit voneinander verschiedenen Frequenzteilungsverhältnissen geteilt und die frequenzgeteilten Ausgangssignale werden hinsichtlich der Frequenz mit einer Bezugsfrequenz verglichen, wodurch auf genaue Weise eine Frequenzabweichung ermittelt werden kann, die bewirkt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals aus einem vorbestimmten Frequenzabweichungsbereich heraustritt (der mit der vorgeschriebenen Zwischenfrequenz als Mitte eingestellt ist). Die Frequenzstabilität dieses Systems ist durch die Bezugsfrequenz bestimmt, so daß dann, wenn eine hochstabile und hochgenaue Oszillatorschaltung wie ein quarzgesteuerter Oszillator zum Erzeugen der Bezugsfrequenz verwendet wird, ein System zur automatischen Scharfabstimmung verwirklicht werden kann, das eine Frequenzregelungsgenauigkeit hohen Grades hat.
Obgleich bei einem System zur automatischen Scharfabstimmung in der in Fig. 3 gezeigten Form die Frequenzgenauigkeit außerordentlich hoch ist und die langzeitige Frequenzabweichung nahezu Null ist, ist es jedoch erforderlich, zwei gesonderte Frequenzteiler, zwei Frequenzvergleicher und zwei Tiefpaßfilter zu verwenden. Daher hat dieses System den Nachteil, daß die Herstellungskosten verhältnismäßig hoch sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur automatischen Scharfabstimmung zu schaffen, welches die Mittelfrequenz eines frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals in bezug auf einen vorbestimmten Zwischenfrequenzwert mit hoher Genauigkeit innerhalb eines vorbestimmten Frequenzabweichungsbereichs hält, während sich verhältnismäßig niedrige Herstellungskosten für ein solches System ergeben.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System zur automatischen Scharfabstimmung zu schaffen, das die vorstehend genannten Vorteile hat und durch das im Vergleich zu Schaltungsausführungen nach dem Stand der Technik die Zeit weitgehend verkürzt werden kann, die auf einen Kanalwählvorgang (für das Wählen eines neuen Empfangskanals) folgend bis zum Erreichen eines Einrastzustands der automatischen Frequenzregelung benötigt wird.
Im einzelnen hat ein erfindungsgemäßes System zur automatischen Scharfabstimmung die Funktion, eine Korrektur einer Frequenzabweichung einer Mittelfrequenz eines frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals in bezug auf einen vorbestimmten Zwischenfrequenzwert derart auszuführen, daß die Größe der Frequenzabweichung innerhalb eines vorbestimmten Frequenzabweichungsbereichs gehalten ist. Ein solches System zur automatischen Scharfabstimmung dient zum Einsatz in einem Frequenzmodulations-Empfängersystem, das eine Überlagerungsoszillatorschaltung zum Erzeugen eines Überlagerungsoszillatorsignals und eine zum Aufnehmen des Überlagerungsoszillatorsignals geschaltete Mischstufe für das Erzeugen des frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals enthält,
wobei das System zur automatischen Scharfabstimmung
eine Steuereinrichtung, eine Frequenzvergleichseinrichtung, die durch die Steuereinrichtung zum selektiven Betreiben in einem ersten Zustand für das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit einer oberen Grenzfrequenz des Frequenzabweichungsbereichs und in einem zweiten Zustand für das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit einer unteren Grenzfrequenz des Frequenzabweichungsbereichs gesteuert ist und die ein die Ergebnisse der Frequenzvergleiche anzeigendes Frequenzvergleichssignal erzeugt,
eine erste und eine zweite Zwischenspeichereinrichtung, die durch die Steuereinrichtung zum Speichern des Frequenzvergleichssignals als Datenwert für das Verhältnis zwischen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals und der oberen und unteren Grenzfrequenz gesteuert sind und eine Frequenzeinstelleinrichtung aufweist, die durch die Steuereinrichtung zum Einstellen der Überlagerungsoszillatorfrequenz gesteuert ist,
wobei die Steuereinrichtung auf den Frequenzvergleichsvorgang folgend beurteilt, ob der in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung gespeicherte Datenwert anzeigt, daß die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals innerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegt, und dann, wenn die Mittelfrequenz als innerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegend beurteilt wird, die aufeinanderfolgenden abwechselnden Vergleiche der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der oberen bzw unteren Grenzfrequenz durch die Frequenzvergleichseinrichtung, auf einen Vergleich der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der oberen Grenzfrequenz folgend das Einspeichern des Pegels des Frequenzvergleichssignals in die erste Zwischenspeichereinrichtung und auf einen Vergleich der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der unteren Grenzfrequenz folgend das Einspeichern des Pegels des Frequenzvergleichssignals in die zweite Zwischenspeichereinrichtung bewirkt, während die Steuereinrichtung ferner dann, wenn gemäß der Anzeige durch den in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung gespeicherten Datenwert die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als außerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegend beurteilt wird, die Frequenzeinstelleinrichtung derart steuert, daß die Überlagerungsoszillatorfrequenz zum Einbringen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals in den Frequenzabweichungsbereich eingestellt wird.
Ferner wird erfindungsgemäß eine automatische Frequenzregelschaltung angegeben, in der
die Steuereinrichtung dann, wenn gemäß der Anzeige durch die in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung gespeicherten Daten die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als höher als die obere Grenzfrequenz beurteilt wird, das wiederholte Ausführen einer Folge von Betriebsvorgängen bewirkt, die
das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der oberen Grenzfrequenz,
das Einspeichern des Frequenzvergleichssignalpegels in die erste Zwischenspeichereinrichtung und
das Steuern der Frequenzeinstelleinrichtung zu einem Verringern der Überlagerungsoszillatorfrequenz um ein festgelegtes Ausmaß umfassen, und
in der die Steuereinrichtung dann, wenn gemäß der Anzeige durch die in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung gespeicherten Daten die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als niedriger als die untere Grenzfrequenz beurteilt wird, das wiederholte Ausführen einer Folge von Betriebsvorgängen bewirkt, die
das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der unteren Grenzfrequenz,
das Einspeichern des Frequenzvergleichssignalpegels in die zweite Zwischenspeichereinrichtung und
das Steuern der Frequenzeinstelleinrichtung zu einer Erhöhung der Überlagerungsoszillatorfrequenz um ein festgelegtes Ausmaß umfassen.
In dem erfindungsgemäßen System zur automatischen Scharfabstimmung wird als Frequenznormal eine hochstabile Bezugsfrequenz verwendet, wobei das Bezugssignal und ein ZF-Signal an jeweilige veränderbare Frequenzteiler angelegt werden, um dadurch ein frequenzgeteiltes Bezugssignal und ein frequenzgeteiltes ZF-Signal zu erzeugen, die an die Eingänge eines Frequenzvergleichers angelegt werden. Das Ausgangssignal des Frequenzvergleichers wird über ein Tiefpaßfilter geleitet, um dadurch das Frequenzvergleichssignal zu erhalten, das an jeweilige Eingänge von zwei Zwischenspeicherschaltungen angelegt wird. Die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler werden jeweils durch eine Steuereinheit derart gesteuert, daß selektiv zwei voneinander verschiedene Kombinationen dieser Frequenzteilungsverhältnisse gebildet werden, während die Steuereinheit auch die Zwischenspeicherung durch die Zwischenspeicherschaltungen steuert. Die Werte der Bezugsfrequenz und der Frequenzteilungsverhältnisse werden derart gewählt, daß mit einer dieser durch die Steuereinheit herbeigeführten Kombinationen der Frequenzteilungsverhältnisse letztlich die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der vorstehend genannten oberen Grenzfrequenz verglichen wird, während bei dem Herbeiführen der anderen Kombination der Frequenzteilungsverhältnisse die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals letztlich mit der vorstehend genannten unteren Grenzfrequenz verglichen wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein System zur automatischen Scharfabstimmung eines FM-Empfängers nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist ein Schaltbild einer bei dem Beispiel nach Fig. 1 verwendeten Frequenzabweichungsdetektorschaltung.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein System zur automatischen Scharfabstimmung für einen Breitband-FM-Empfang, das früher von der Anmelderin der Erfindung vorgeschlagen wurde.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung von Änderungen einer Gleichspannungskomponente eines Ausgangssignals in bezug auf eine Eingangssignal-Frequenzdifferenz für einen digitalen Frequenzvergleicher.
Fig. 5 ist ein Schaltbild eines Beispiels für einen digitalen Frequenzvergleicher.
Fig. 6A und 6B zeigen jeweils die Zusammenhänge zwischen dem Ausgangsspannungspegel aus in der Schaltung nach Fig. 3 gezeigten Tiefpaßfiltern und der ZF-Signal- Mittelfrequenz.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 8A und 8B zeigen jeweils die Zusammenhänge zwischen dem Ausgangsspannungspegel aus zwei in der Schaltung nach Fig. 7 gezeigten Zwischenspeicherschaltungen und der ZF-Signal-Mittelfrequenz
Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen einer durch ein Tiefpaßfilter in der Schaltung nach Fig. 7 verursachten Verzögerungszeit und dem Grad der durch das System zur automatischen Scharfabstimmung erreichten Frequenzabweichungs-Erfassungsgenauigkeit.
Fig. 10A und 10B zeigen jeweils die Zusammenhänge zwischen der ZF-Signal-Mittelfrequenz und Ausgangssignalen einer ersten und einer zweiten Zwischenspeicherschaltung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 während eines Einziehvorgangs für die automatische Scharfeinstellung.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 12 zeigt den Zusammenhang zwischen der ZF-Signal-Mittelfrequenz und dem Ausgangssignal der ersten Zwischenspeicherschaltung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 während des Einziehvorgangs zur automatischen Scharfabstimmung, während Fig. 13 den gleichen Zusammenhang bei beendetem Einziehvorgang zeigt.
Fig. 14 zeigt in bezug auf die Zeitachse die Änderungen von aufeinanderfolgenden Überlagerungsoszillatorfrequenz-Verschiebungen, die während des in Fig. 12 und 13 als Beispiel dargestellten Einziehvorgangs zur automatischen Scharfabstimmung ausgeführt werden, und die entsprechenden Änderungen der Zwischenspeicherausgangssignale.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine Schaltung zum Umsetzen der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Zwischenspeicherschaltung in ein Korrekturanzeigesignal und in Korrekturrichtungssignale.
Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm von Betriebsvorgängen, die von einem Mikroprozessor für das Ausführen von verschiedenen Funktionen einer Steuereinheit und einer Synthetisierschaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7 ausgeführt werden, und
Fig. 17 ist ein Ablaufdiagramm von Betriebsvorgängen, die durch einen Mikroprozessor zum Ausführen von verschiedenen Funktionen einer Steuereinheit und einer Synthetisiereinheit des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 ausgeführt werden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zur automatischen Scharfabstimmung wird unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild in Fig. 7 beschrieben. In Fig. 7 sind Blöcke, die den Blöcken in dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel für ein System zur automatischen Scharfabstimmung entsprechen, mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Ein empfangenes FM-Signal (das beispielsweise aus einem Abwärts- Umsetzer zugeführt wird) wird von einem Eingangsanschluß 1 weg über einen Hochfrequenzverstärker 2 an eine Mischstufe 3 angelegt, um ein FM-ZF-Signal zu erzeugen, das durch einen ZF-Verstärker 6 zum Demodulieren durch einen FM-Demodulator 7 durchgelassen wird. An einem Ausgangsanschluß 8 tritt dadurch ein demoduliertes FM-Signal auf. Die Schwingungsfrequenz eines spannungsgesteuerten Überlagerungsoszillators 4 wird durch eine Steuerspannung bestimmt, die von einer Frequenzsteuerspannung-Synthetisierschaltung 5 erzeugt wird. Die Kombination aus der Frequenzsteuerspannung-Synthetisierschaltung 5 und dem Überlagerungsoszillator 4 wird im folgenden als eine Phasenkopplungskreis- bzw. PLL-Schaltung angenommen, jedoch ist die Erfindung auch bei einem Empfängersystem anwendbar, bei dem für die Steuerung der Überlagerungsoszillatorfrequenz eine Spannungssynthetisierschaltung verwendet ist, welche zum Erzeugen einer Frequenzsteuerspannung beispielsweise einen Digital/Analog-Wandler verwendet.
Eine Bezugsfrequenz mit hoher Frequenzgenauigkeit wird durch einen Bezugssignaloszillator 11 erzeugt, der ein Quarzkristall-Schwingungselement 21 benutzt. Die Schwingungsfrequenz des Bezugssignaloszillators 11 wird mit FS bezeichnet. Das Bezugssignal und das ZF-Signal werden jeweils veränderbaren Frequenzteilern 23 bzw. 22 zugeführt (d.h., Frequenzteilern, deren jeweilige Teilungsverhältnisse auf mindestens zwei verschiedene Werte steuerbar sind), und deren Ausgangssignale werden an einen Frequenzvergleicher 24 angelegt.
Der in Fig. 7 durch eine gestrichelte Umrißlinie eingerahmte Schaltungsteil 25 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein hochintegrierter Phasenkopplungskreis- bzw. PLL-Teil, d.h., ein Schaltungsteil, der in einer allgemein verwendeten Art von Frequenzsynthetisierschaltung enthalten ist, die in einer integrierten Schaltung gebildet ist. Die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 werden durch ein Signal aus einer Steuereinheit 27 gesteuert, die außerhalb des hochintegrierten Teils 25 ausgebildet ist. Der veränderbare Frequenzteiler 22 kann auf eines von zwei Frequenzteilungsverhältnisse eingestellt werden, die mit NIH und NIL bezeichnet werden, während der veränderbare Frequenzteiler 23 auf zwei Frequenzteilungsverhältnisse NSH und NSL eingestellt werden kann. Der Frequenzvergleicher 24 ist vorzugsweise digital aufgebaut, beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 5, mit dem in Fig. 4 gezeigten Zusammenhang zwischen der Eingangssignalphase und der Ausgangsspannung, d.h. so, daß die Ausgangsspannung des Frequenzvergleichers 24 den H-Pegel annimmt, wenn die Frequenz des von dem veranderbaren Frequenzteiler 22 angelegten frequenzgeteilten ZF-Signals höher als diejenige des von dem veränderbaren Frequenzteiler 23 angelegten frequenzgeteilten Bezugssignals ist, und den L-Pegel annimmt, wenn die Frequenz des frequenzgeteilten ZF-Signals niedriger als die Frequenz des frequenzgeteilten Bezugssignals ist. Die Wechselspannungskomponenten des Ausgangssignals des Frequenzvergleichers 24 (beispielsweise die Bezugsfrequenzkomponente) werden durch ein Tiefpaßfilter 26 ausgeschieden, um dadurch ein Frequenzvergleichssignal zu erhalten.
Wenn man die vorgeschriebene Zwischenfrequenz mit f&sub0; und die obere und untere Grenzfrequenz des (vorangehend definierten) Frequenzabweichungsbereichs mit fH und fL bezeichnet, müssen durch die gewählten Werte für NIH, NSH, NIL, NSL und FS die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
fH = FS NIH/NSH ...(6)
fL = FS NIL/NSL ...(7)
fL < f&sub0; < fH ...(8)
Der logische Pegel des Frequenzvergleichssignals aus dem Tiefpaßfilter 26 wird in jeweils eine von zwei Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 zu Zeitpunkten eingespeichert, die durch Signale bestimmt sind, die von der Steuereinheit 27 an die Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 angelegt werden. Die Zusammenhänge zwischen den Ausgangssignalen der Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29, nämlich der in diesen gespeicherten Frequenzvergleichssignalpegel und der ZF- Signal-Frequenz sind in Fig. 8A und 8B gezeigt.
Die grundlegende Funktion des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7 ist folgende: Nimmt man zunächst an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals innerhalb des vorbestimmten Frequenzabweichungsbereichs liegt, d.h., die Mittelfrequenz höher als die untere Grenzfrequenz fL und niedriger als die obere Grenzfrequenz fH ist, so steuert die Steuereinheit 27 den Betrieb der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 derart, daß aufeinanderfolgend und abwechselnd dieser Betrieb zwischen einem ersten Betriebszustand, bei dem die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 jeweils NIH bzw. NSH sind, und einem zweiten Zustand umgeschaltet werden, bei dem diese Frequenzteilungsverhältnisse jeweils NIL bzw. NSL sind. Nach dem Einstellen des ersten Betriebszustands in der Weise, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals mit der oberen Grenzfrequenz fH (= FSNIH/NSH) des Frequenzabweichungsbereichs verglichen wird, wartet die Steuereinheit 27 eine ausreichende Zeitspanne (eine Erfassungsverzögerungszeit gemäß der nachfolgenden Beschreibung) für das Erreichen eines Pegels des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 26, nämlich des Frequenzvergleichssignals ab, der das Ergebnis dieses Frequenzvergleichsvorgangs genau anzeigt. Falls die Mittelfrequenz des ZF-Signals niedriger als die obere Grenzfrequenz fH ist, dann hat bei dem Vergleich mit den auf NIH und NSH eingestellten Frequenzteilungsverhältnissen das Frequenzvergleichssignal den L-Pegel, so daß dieser L-Pegelzustand als Datenwert in der Zwischenspeicherschaltung 28 gespeichert wird, während dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als fH ist, das Frequenzvergleichssignal den H-Pegel hat, der in der Zwischenspeicherschaltung 28 gespeichert wird.
Nachdem der zweite Betriebszustand der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 eingestellt worden ist, so daß die MIttelfrequenz des ZF-Signals mit der unteren Grenzfrequenz fL (= FSNIL/NSL) des Frequenzabweichungsbereichs verglichen wird, wird auf ähnliche Weise von der Steuereinheit 27 der Ablauf der Erfassungsverzögerungszeit abgewartet und dann der Ausgangssignalpegel des Tiefpaßfilters 26, nämlich der Frequenzvergleichssignalpegel in der Zwischenspeicherschaltung 29 gespeichert. Falls die Mittelfrequenz des ZF-Signals niedriger als die untere Grenzfrequenz fL ist, hat in diesem Fall das Frequenzvergleichssignal den L-Pegel, so daß als Datenwert in die Zwischenspeicherschaltung 29 ein L-Pegelzustand eingespeichert wird, während dann, wenn die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die Frequenz fL ist, das Frequenzvergleichssignal den H-Pegel hat und dieser Zustand in die Zwischenspeicherschaltung 29 eingespeichert wird.
Aus den Fig. 8A und 8B ist ersichtlich, daß die auf einen solchen Datenspeichervorgang folgende Kombination der in den Zwischenspeichern 28 und 29 gespeicherten Daten (und damit der von den Zwischenspeichern 28 und 29 jeweils erzeugten Ausgangssignalpegeln) die gegenwärtige Beziehung zwischen der Mittelfrequenz des ZF-Signals und dem vorbestimmten Frequenzabweichungsbereich anzeigt. D.h., wenn das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 29 den L-Pegel hat, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals unterhalb der unteren Grenzfrequenz fL liegt, nämlich der Dateninhalt der Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 anzeigt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals nach oben zu verstellt werden muß, um diese Frequenz in den Frequenzabweichungsbereich zurückzubringen. Falls das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 28 den H-Pegel hat, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die obere Grenzfrequenz fH ist, so daß die Mittelfrequenz nach unten zu verstellt werden muß. Falls andererseits das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 28 den L-Pegel hat, während das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 29 den H-Pegel hat, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF- Signals in dem vorbestimmten Frequenzabweichungsbereich liegt, so daß keine Einstellung der Mittelfrequenz erforderlich ist.
Jedesmal dann, wenn die Steuereinheit 27 neue Daten in die Zwischenspeicherschaltung 28 oder in die Zwischenspeicherschaltung 29 eingespeichert hat, beurteilt die Synthetisierschaltung 5, ob die Kombination der in der Zwischenspeicherschaltung 28 und der Zwischenspeicherschaltung 29 gespeicherten Daten anzeigt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals innerhalb des vorbestimmten Frequenzabweichungsbereichs liegt, oder ob die Daten anzeigen, daß eine Korrektur der Mittelfrequenz erforderlich ist. Falls eine Korrektur erforderlich ist, ermittelt die Synthetisierschaltung 5 aus den in den Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 gespeicherten Daten die für diese Korrektur erforderliche Richtung. Falls die Korrektur als erforderlich befunden wird, führt die Synthetisierschaltung 5 eine festgelegte Spannungsänderung der dem Überlagerungsoszillator 4 zugeführten Frequenzsteuerspannung aus, wobei die Richtung dieser Spannungsänderung und damit die Richtung der sich ergebenden Frequenzänderung der Überlagerungsoszillatorfrequenz durch die erforderliche Korrekturrichtung bestimmt ist und die Amplitude der Änderung der Frequenzsteuerspannung (und damit die Amplitude der sich ergebenden Änderung der Überlagerungsoszillatorfrequenz) eine feste Größe ist.
Falls beispielsweise auf einen Frequenzvergleich unter Einstellung der Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 auf NIH bzw. NSH folgend die Mittelfrequenz des ZF-Signals als höher als die obere Grenzfrequenz fH ermittelt wird, wenn die Inhalte der Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 bewertet werden, bewirkt die Synthetisierschaltung 5 das Senken der Überlagerungsoszillatorfrequenz um ein festgelegtes Ausmaß (von beispielsweise 200 kHz). Die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 werden unverändert gehalten und nach der benötigten Erfassungsverzögerungszeit wird der Frequenzvergleichssignalzustand in der Zwischenspeicherschaltung 28 gespeichert. Falls das sich ergebende Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 28 nun als auf dem H- Pegel liegend beurteilt wird, was anzeigt, daß eine weitere Frequenzkorrektur erforderlich ist, wird die vorstehende Schrittefolge wiederholt, um die Überlagerungsoszillatorfrequenz weiter um das festgelegte Ausmaß zu senken. Diese Vorgänge werden wiederholt fortgesetzt, bis beurteilt wird, daß das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 28 den L-Pegel hat, nämlich daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals unterhalb der oberen Grenzfrequenz fH liegt.
In der vorstehenden Beschreibung wurden die Steuereinheit 27 und die Synthetisierschaltung 5 als voneinander gesondert arbeitend beschrieben. In einem tatsächlichen System zur automatischen Scharfabstimmung können jedoch die meisten der von der Steuereinheit 27 und der Synthetisierschaltung 5 ausgeführten Funktionen mit Ausnahme der Erzeugung einer Frequenzsteuerspannung mittels einer einzigen Steuereinrichtung ausgeführt werden, d.h., mittels eines einzigen Mikroprozessors, der auf geeignete Weise programmiert wurde.
Wie es vorstehend unter Bezugnahme auf das Beispiel nach Fig. 3 ausgeführt wurde, ist es wünschenswert, daß der Grad der durch die automatische Scharfabstimmschaltung erzielten Frequenzregelgenauigkeit innerhalb von ungefähr ± 300 kHz liegen sollte, d.h., der Frequenzabweichungsbereich in bezug auf die vorgeschriebene Mittelfrequenz des ZF-Signals ± 300 kHz betragen sollte. Daher sollte jede der Größen (FSNIH/NSH - f&sub0;) und (f&sub0; - FSNIL/NSL) als innerhalb von 300 kHz liegend gewählt werden. Um den Modulationsgrad des frequenzgeteilten ZF-Signals in einem ausreichenden Ausmaß herabzusetzen, so daß sichergestellt ist, daß sich keine durch die Frequenzmodulation des ZF-Signals verursachte fehlerhafte Funktion des Frequenzvergleichers 24 ergibt, sollte jedes der Frequenzteilungsverhältnisse NIH und NIL ungefähr gleich 50000 gemacht werden. Nimmt man beispielsweise an, daß die vorgeschriebene Zwischenfrequenz 510 MHz ist und die Frequenz des Bezugssignals 4 MHz ist, ist den vorstehend umrissenen Bedingungen durch die folgenden Werte genügt:
Frequenzteilungsverhältnis NIH = 51030
Frequenzteilungsverhältnis NIL = 50970 und
Bezugsfrequenz-Frequenzteilungsverhältnisse NSH = NSL = 400
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird das ZF-Signal direkt an den veränderbaren Frequenzteiler 22 angelegt, der in dem hochintegrierten PLL-Schaltungsteil 25 enthalten ist. Falls es jedoch erforderlich ist, kann unter Verwendung eines Vorteilers eine Voraus-Frequenzteilung des ZF-Signals vorgenommen werden, bevor das ZF-Signal dem hochintegrierten PLL-Schaltungsteil 25 zugeführt wird. In diesem Fall wird das gesamte Frequenzteilungsverhältnis für das ZF-Signal zu dem Produkt aus den Frequenzteilungsverhältnissen des Vorteilers und des veränderbaren Frequenzteilers, der in dem hochintegrierten PLL-Schaltungsteil 25 enthalten ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Frequenzteilungsverhältnisse des veränderbaren Frequenzteilers 23 NSH = NSL. Falls jedoch ein Vorteiler verwendet wird und der Vorteiler für die Bezugsfrequenz benutzt wird und ein Frequenzteilungsverhältnis Np hat, sind die tatsächlich an der Bezugsfrequenz angewandten Frequenzteilungsverhältnisse NPNSH und NPNSL. Als Ergebnis entsteht eine Einschränkung des Freiheitsgrads für das Wählen erwünschter Werte für die wirksamen Frequenzteilungsverhältnisse. Zum Maximieren des Genauigkeitsgrades bei dem Festlegen der Frequenzabweichungsbereichsgrenzen ist es wichtig, daß NSH und NSL beliebig gewählt werden können.
In den letzten Jahren wurde es allgemeine Praxis, die Einstellung der Frequenzteilungsverhältnisse in einer Schaltung wie dem Schaltungsteil 25 durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor vorzunehmen. Daher kann gemäß den vorstehenden Ausführungen ein solcher Mikroprozessor auch die Funktionen der Steuereinheit 27 ausführen und er könnte außerdem diejenigen der Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29 ausführen, während dann, wenn in der Synthetisierschaltung 5 ein auf einem D/A-Wandler basierender Spannungssynthetisier-Phasenkopplungskreis verwendet wird, die Funktionen der Synthetisierschaltung 5 gleichfalls durch Mikroprozessorsteuerung ausgeführt werden könnten.
Das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebene erste Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt den Vorteil einer hochgenauen Frequenzregelung wie bei dem Beispiel nach Fig. 3. Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung hat jedoch den weiteren Vorteil einer einfacheren Schaltungsgestaltung, da es lediglich erforderlich ist, einen einzigen Frequenzvergleicher und ein einziges Tiefpaßfilter zu verwenden. Daher kann ein erfindungsgemäßes System zur automatischen Scharfabstimmung unter geringeren Kosten als ein System wie das gemäß Fig. 3 hergestellt werden.
Der Modulationsgrad des ZF-Signals in einem Empfänger für den Empfang von Breitband-FM-Signalen (beispielsweise von einem Erdsatelliten) ist ziemlich hoch. Dies kann eine fehlerhafte Funktion des Frequenzvergleichers eines erfindungsgemäßen Systems zur automatischen Scharfabstimmung ergeben, falls der Frequenzvergleicher ein digitaler Vergleicher mit dem Aufbau nach Fig. 5 und der Eingabe/Ausgabe- Kennlinie nach Fig. 4 ist. Zum ausreichenden Verringern des Modulationsgrades des frequenzgeteilten ZF-Signals ist es daher zum Sicherstellen einer fehlerfreien Funktion des Frequenzvergleichers erforderlich, die Frequenzteilungsverhältnisse NIH und NIL ausreichend hoch anzusetzen. Falls ferner ein von einem Erdsatelliten gesendetes Signal eine Videosignalkomponente enthält, wird dem Videosignal vor dem Senden ein Energieverteilungssignal überlagert, um bestimmte Empfangsausfallbedingungen zu verhindern, die im Falle von Boden-Mikrowellenfunkverbindungssystemen nicht auftreten.
Die Frequenz des Energieverteilungssignals ist typischerweise 30 Hz, was eine entsprechende Frequenzmodulationsabweichung von (ungefähr) 2 MHz Spitze-Spitze hervorruft. Daher ist der sich aus dem Energieverteilungssignal ergebende Modulationsgrad ungefähr 67000. Es ist somit erforderlich, für die veränderbaren ZF-Signal-Frequenzteiler Frequenzteilungsverhältnisse anzusetzen, die jeweils größer als ungefähr 50000 sind. Infolge der Verwendung eines derart hohen Wertes des Frequenzteilungsverhältnisses beträgt die Frequenzdifferenz zwischen dem frequenzgeteilten ZF-Signal und dem Bezugssignal an dem Eingang des Frequenzvergleichers (d.h., des Frequenzvergleichers 24 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel) lediglich 1/50000 der Differenz zwischen den Erfassungsgrenzfrequenzen FSNIH/NSH und FSNIL/NSL.
Beispielsweise wird eine Frequenzdifferenz von 300 kHz in dem ZF-Band in eine Frequenzdifferenz von 6 Hz an dem Eingang des Frequenzvergleichers 24 umgesetzt, so daß das Frequenzvergleicherausgangssignal eine 6 Hz-Komponente enthält. Zum Integrieren dieser 6 Hz-Signalkomponente und dadurch zum Erhalten der Gleichspannungskomponente des Frequenzvergleicherausgangssignals als Frequenzvergleichssignal ist es erforderlich, daß die Integriereinrichtung (d.h., das Tiefpaßfilter 26 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel) ein Nacheilen des Frequenzvergleichssignals hinter dem Frequenzvergleicherausgangssignal um ein Ausmaß verursacht, das mindestens gleich einer Periode des 6 Hz-Signals ist. Daher tritt eine Verzögerung von ungefähr 0, 17 Sekunden auf, bevor die Pegeländerung des Frequenzvergleicher-Ausgangssignals in eine entsprechende Änderung des logischen Pegels des Frequenzvergleichssignals umgesetzt ist. Es ist daher ersichtlich, daß, je näher die Frequenzabweichungs-Erfassungsgrenzen (fL und fH) der vorgeschriebenen Zwischenfrequenz kommen, d.h., je genauer der Frequenzvergleichsvorgang auszuführen ist, die Zeit umso länger wird, die das Frequenzvergleichssignal zum Erreichen eines richtigen Pegels benötigt, nachdem das ZF-Signal aus dem Frequenzabweichungsbereich heraustritt. D.h., sobald die erwünschte Genauigkeit des Frequenzvergleichs erhöht wird, werden die Frequenzkomponenten des Ausgangssignals der Frequenzvergleicherschaltung (beispielsweise der Frequenzvergleicherschaltung 24 nach Fig. 7) niedriger, so daß die Zeitkonstante des für das Herausgreifen der Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals der Frequenzvergleicherschaltung erforderlichen Tiefpaßfilters (des Tiefpaßfilters 26 nach Fig. 7) dementsprechend vergrößert werden muß. Dieser Zusammenhang ist in der grafischen Darstellung in Fig. 9 veranschaulicht. Daher verstreicht eine beträchtliche Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt des Ausführens eines Frequenzvergleichsvorgangs und dem nachfolgenden Zeitpunkt, an welchem der Frequenzvergleichssignalpegel auf genaue Weise das Ergebnis dieses Vergleichs anzeigt. Daher ist es bei jedem Einleiten des Frequenzvergleichsvorgangs erforderlich, daß das System vor dem Einspeichern des Pegels des Frequenzvergleichssignals in die betreffende Zwischenspeicherschaltung 28 oder 29 eine vorbestimmte "Erfassungsverzögerungszeit" abwartet. Aus der Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Erfassungsverzögerungszeit auf ungefähr 1 Sekunde eingestellt werden sollte, falls die Frequenzgenauigkeit auf 50 kHz gehalten werden soll, d.h., falls ein sich aus der automatischen Scharfeinstellung ergebendes Korrekturüberschwingen auf 50 kHz zu begrenzen ist.
Es wird nun der Prozeß des Ziehvorgangs bei der automatischen Scharfabstimmung beschrieben, nämlich des Vorgangs zum Einbringen der Mittelfrequenz des ZF-Signals in den vorbestimmten Frequenzabweichungsbereich, nachdem das Ergebnis eines Kanalwählvorgangs zum Ändern des Empfangskanals diese Mittelfrequenz wesentlich aus dem Frequenzabweichungsbereich herausgetreten ist. Im folgenden wird angenommen, daß der maximale Ziehbereich des Systems zur automatischen Scharfabstimmung 3 MHz ist, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals in bezug auf die vorbestimmte Zwischenfrequenz eine Abweichung von 3 kHz hat, daß die Frequenzregelgenauigkeit 50 kHz sein soll (so daß eine Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde erforderlich ist) und daß eine Feineinstellungs-Frequenzregelung der Überlagerungsoszillatorfrequenz in diskreten Frequenzversetzungen von jeweils 200 kHz vorgenommen wird. In diesem Fall wird nach einem Kanalwählvorgang zum Wählen des Empfangs einer neuen Kanalfrequenz die Mittelfrequenz des ZF-Signals durch die Steuerung der Steuereinheit 27 und der Synthetisierschaltung 5 gemäß der vorangehenden Beschreibung in aufeinanderfolgenden Schritten von 200 kHz versetzt, d.h., durch aufeinanderfolgende Schritte der Frequenzfeineinstellung der Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz. Dieser Prozeß ist in Fig. 10A und 10B veranschaulicht. Wie gezeigt, sind insgesamt 14 von derartigen Frequenzversetzungen erforderlich, bevor die Mittelfrequenz des ZF-Signals in den Frequenzabweichungsbereich hineingezogen ist, nämlich bis ein Einrastungszustand der Frequenzregelung erreicht ist. Daher beträgt die gesamte für das Erreichen des automatischen Frequenzregelungs-Einziehzustands benötigte Zeit (1 s x 14) = 14 s unter der Voraussetzung, daß die aufeinanderfolgenden Feineinstellungs-Frequenzversetzungen um 200 kHz um die vorstehend genannten Erfassungsverzögerungs-Zeitabstände von 1 Sekunde, nämlich um die Verzögerungszeit einer Sekunde voneinander beabstandet sind, die während des normalen automatischen Frequenzregelvorgangs dazu benötigt wird, ein durch die vorstehend genannte Frequenzvergleichssignal-Nacheilzeit verursachtes Überschwingen der Frequenzkorrektur zu verhindern.
Die übermäßige Länge der für den Abschluß des Ziehvorgangs der automatischen Frequenzregelung benötigten Zeit ist ein schwerwiegendes Problem. Es wäre anzumerken, daß ein gleichartiges Problem bei einem automatischen Scharfabstimmsystem nach dem Stand der Technik wie dem vorangehend beschriebenen nach Fig. 1 auftritt. In diesem Fall ist es erforderlich, ein Tiefpaßfilter zum Herausgreifen der Gleichspannungskomponente des demodulierten Signals zu benutzen und diesen Gleichspannungspegel mit einem Bezugspegel zu vergleichen, um eine Frequenzabweichung der Mittelfrequenz des ZF-Signals zu erfassen. Im Falle von Signalsendungen eines Erdsatelliten mit einer dem Videosignal überlagerten Energieverteilungskomponente ist es erforderlich, daß dieses Tiefpaßfilter eine beträchtlich große Zeitkonstante hat, um Fehler der Funktion der Frequenzdetektorschaltungen zu verhindern. Wegen der durch dieses Tiefpaßfilter hervorgerufenen Nacheilzeit ist es erforderlich, eine Erfassungswartezeit anzusetzen, d.h., eine Verzögerungszeit für die Übertragung des Ausgangssignals der Frequenzabweichungsdetektorschaltung 10 zu der Synthetisierschaltung 5. Sobald die Genauigkeit der Frequenzregelung erhöht wird, muß diese Verzögerungszeit entsprechend verlängert werden, so daß das Problem der Ziehzeit bei der automatischen Frequenzregelung gleichfalls bei einer solchen Schaltung nach dem Stand der Technik auftritt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 beschrieben, bei dem das Problem einer langen Ziehzeit bei der automatischen Frequenzregelung nach einem Kanalwechsel im wesentlichen überwunden ist. Zunächst besteht gemäß Fig. 11 der als Frequenzabweichungsdetektorschaltung 36 bezeichnete Block aus derjenigen Kombination der Schaltungsblöcke bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7, die das ZF-Signal aufnimmt und als Ausgangssignale der ersten und zweiten Zwischenspeicherschaltung die Ausgangssignale der Zwischenspeicherschaltungen 28 bzw. 29 über Ausgangsleitungen 28a bzw. 29a abgibt, d.h., aus der Steuereinheit 27, den veränderbaren Frequenzteilern 22 und 23, dem Bezugssignaloszillator 11, dem Frequenzvergleicher 24, dem Tiefpaßfilter 26 und den Zwischenspeicherschaltungen 28 und 29. Es sollte jedoch angemerkt werden, daß dieses zweite Ausführungsbeispiel auch bei der von der Anmelderin früher eingereichten, vorangehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschriebenen Patentanmeldung anwendbar ist, wobei in diesem Fall der Block 36 der Kombination der Blöcke entsprechen würde, die das ZF-Signal aus dem ZF-Verstärker 6 aufnehmen und die Frequenzvergleichssignale aus den Tiefpaßfiltern 14 und 15 abgeben.
Mit 35 ist eine Synthetisierschaltung bezeichnet, die wie im Falle des unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel entsprechend einer Kombination von über die Zwischenspeicherausgangsleitungen 28a und 29a angelegten Ausgangssignalen eine Frequenzsteuerspannung bestimmt und einstellt, die an einen Überlagerungsoszillator 4 angelegt wird. Mit 37 ist eine Steuereinheit bezeichnet, die im wesentlichen die gleichen Funktionen wie die Steuereinheit 27 des vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels hat, aber zusätzlich die Funktion zum Bestimmen des Wertes einer veränderbaren Erfassungsverzögerungszeit hat, was nachfolgend beschrieben wird. Mit 34 ist ein Eingangsanschluß bezeichnet, der zum Aufnehmen eines Kanalwählbefehlsignals geschaltet ist, d.h., eines Signals, das eine Änderung der Empfangskanalfrequenz durch eine bestimmte Änderung des Pegels der an den Überlagerungsoszillator 4 angelegten Spannung durch die Synthetisierschaltung 35 bestimmt. Die Steuereinheit 37 und die Synthetisierschaltung 35 sind jeweils zum Aufnehmen dieses Kanalwählbefehlsignals aus dem Anschluß 34 geschaltet. Die Steuereinheit 37 stellt die Erfassungsverzögerungszeit (d.h., die durch den Signaleingabeteil hervorgerufene Verzögerungszeit) auf einen von zwei verschiedenen Werten ein, von denen der eine wesentlich niedriger als der andere ist, in Abhängigkeit davon, ob das System in einem Ziehzustand zur automatischen Frequenzregelung arbeitet oder die automatische Scharfabstimmung erreicht hat. Im einzelnen wird während des fortgesetzten Empfangens eines bestimmten Kanals, nämlich während des normalen Empfangsvorgangs diese Verzögerungszeit auf einem Wert gehalten, der ausreichend groß ist, einen hohen erforderlichen Grad an Frequenzregelgenauigkeit sicherzustellen. Wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird diese Frequenzregelgenauigkeit zu 50 kHz angenommen, so daß während der normalen automatischen Frequenzregelung eine Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde erforderlich ist. Wenn zum Ändern der Frequenz des gewählten Kanals ein Kanalwählvorgang ausgeführt wird, wird die Mittelfrequenz des ZF-Signals des neu gewählten Kanals im allgemeinen wesentlich von der vorgeschriebenen Zwischenfrequenz weg versetzt sein, so daß sie durch einen Ziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung zu dieser Frequenz hin gebracht werden muß. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung von der Steuereinheit 37 (aus dem daran angelegten Kanalwählbefehlssignal) ein solcher Kanalwählvorgang ermittelt wird, bewirkt die Steuereinheit 37 eine Änderung der Erfassungsverzögerungszeit auf einen Wert, der wesentlich kürzer als derjenige für den normalen Betrieb ist, z.B. vorzugsweise im Bereich vom 0,1- bis 0,3-fachen des Wertes für den normalen Betrieb. Infolgedessen wird der Einziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung in einer wesentlich kürzeren Zeit ausgeführt.
Wenn darauffolgend die Steuereinheit 37 aus den Inhalten der Zwischenspeicher 28 und 29 (gemäß der vorangehenden Beschreibung für das erste Ausführungsbeispiel) ermittelt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals zwischen die obere und die untere Grenzfrequenz fH und fL gebracht worden ist, ändert die Steuereinheit 37 die Erfassungsverzögerungszeit sofort auf den normalen Wert (d.h., bei dem vorstehend angegebenen Beispiel auf 1 Sekunde). Infolge dieser sofortigen Wiedereinstellung der normalen Verzögerungszeit ergibt die von der Synthetisierschaltung 35 ausgeführte nächste Frequenzversetzung kein großes Überschwingen der Mittelfrequenz des ZF- Signals aus dem Frequenzabweichungsbereich heraus, das ansonsten auftreten würde. Wenn nunmehr die Mittelfrequenz des ZF-Signals in den vorbestimmten Frequenzabweichungsbereich gebracht ist, wird danach die normale automatische Frequenzregelung zum Halten der Zwischenfrequenz in dem Frequenzabweichungsbereich ausgeführt, wie es vorangehend unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Dieser Ziehvorgang bei der automatischen Frequenzregelung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 12, 13 und 14 veranschaulicht. Es ist angenommen, daß auf einen Kanalwählvorgang zum Ändern auf eine neue Kanalfrequenz folgend die Mittelfrequenz des ZF-Signals gegenüber der vorgeschriebenen Zwischenfrequenz um 3 MHz versetzt ist und daß die Größe einer jeden Frequenzeinstellversetzung auf 200 kHz begrenzt ist. Auf die Eingabe des Kanalwählbefehlssignals aus dem Anschluß 34 hin ändert die Steuereinheit 37 die von einem Signaleingabeteil 35c hervorgerufene Verzögerungszeit von dem Normalwert (von z.B. 1 Sekunde) auf einen kürzeren Wert, der zu 0,1 s angenommen ist. Danach treten in Abständen von 0,1 Sekunden jeweils aufeinanderfolgende 200 kHz- Verschiebungen der Mittelfrequenz des ZF-Signals auf, die in Fig. 12 bis 14 von 1 bis 17 numeriert sind. Als Ergebnis der vierzehnten dieser 200 kHz-Frequenzverschiebungen, nämlich zu einem in Fig. 14 gezeigten Zeitpunkt tA fällt die Mittelfrequenz des ZF-Signals unter die obere Grenzfrequenz fH des Frequenzabweichungsbereichs, die bei diesem Beispiel um + 300 kHz in bezug auf die vorbestimmte Mittelfrequenz versetzt ist. Wegen der durch das Tiefpaßfilter 26 gemäß der vorangehenden Beschreibung verursachten Verzögerung ändert sich jedoch das Ausgangssignal der Zwischenspeicherschaltung 28 von dem Pegel H auf den Pegel L (zur Anzeige, daß die Mittelfrequenz unter die obere Grenzfrequenz fH gelangt ist) zu einem in Fig. 14 mit tB bezeichneten nachfolgenden Zeitpunkt, d.h., nachdem bei diesem Beispiel die siebzehnte 200 kHz-Frequenzverschiebung eingeleitet wurde. Wenn von der Steuereinheit 37 dieser L-Pegelzustand des Ausgangssignals des Zwischenspeichers 28 erfaßt wird, wird die Erfassungsverzögerungszeit sofort auf eine Sekunde geändert. Infolgedessen könnte zwar die 17. Frequenzverschiebung die Mittelfrequenz des ZF-Signals geringfügig unter die untere Grenzfrequenz fL versetzt haben, jedoch ermöglicht es die nachfolgende Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde, daß das Frequenzvergleichssignal (und damit das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 29) von dem Pegel H auf den Pegel L abfällt, bevor der Speicherinhalt das nächstemal durch die Steuereinheit 37 bewertet wird. Zu diesem Zeitpunkt erkennt die Steuereinheit 37 aus dem L-Pegelzustand des Ausgangssignals des Zwischenspeichers 29, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals unter die untere Grenzfrequenz fL abgefallen ist. Infolgedessen dient die nächste (nämlich die 18.) 200 kHz- Frequenzverschiebung zum Erhöhen der Mittelfrequenz, so daß diese Frequenz in den Frequenzabweichungsbereich gebracht wird. Als Ergebnis ist zu Beginn des nächsten Erfassungsverzögerungsintervalls von 1 Sekunde (d.h., nach einem Zeitpunkt tC nach Fig. 14) der Ziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung abgeschlossen, was durch den L-Pegel des Ausgangssignals des Zwischenspeichers 28 und den H-Pegel des Ausgangssignals des Zwischenspeichers 29 angezeigt ist.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß dann, wenn für den 18. Frequenzschritt die Erfassungsverzögerungszeit auf 0,1 Sekunden verblieben wäre, die Mittelfrequenz des ZF-Signals beträchtlich unter die untere Grenzfrequenz fL versetzt werden würde, d.h., um ungefähr 500 kHz.
Es ist daher ersichtlich, daß bei diesem Beispiel die für das Beenden des Ziehvorgangs zur automatischen Frequenzregelung benötigte gesamte Zeit die folgende ist:
0,1 s x 17 + 1 s x 1 = 2,7 s.
Diese ist daher beträchtlich kürzer als die Zeit, die für den Ziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung bei einem System zur automatischen Scharfabstimmung erforderlich ist, bei dem nicht eine selektive Umstellung der Detektorsignal- Verzögerungszeit auf die vorstehend für das zweite Ausführungsbeispiel beschriebene Weise ausgeführt wird.
Falls während des Ziehvorgangs zur automatischen Frequenzregelung die Verzögerungszeit statt auf 0,1 Sekunden wie bei dem vorstehenden Beispiel auf 0,3 Sekunden eingestellt wird, würde die für das Beenden des Ziehvorgangs zur automatischen Frequenzregelung benötigte gesamte Zeit ungefähr 5 Sekunden betragen. Der Erfinder hat erkannt, daß die verkürzte Erfassungsverzögerungszeit während des Ziehvorgangs zur automatischen Frequenzregelung vorzugsweise in dem Bereich von dem 0,1- bis 0,3-fachen des Wertes der Erfassungsverzögerungszeit liegen sollte, die während der normalen automatischen Scharfabstimmung eingestellt ist.
Bei der Beschreibung der vorstehenden Ausführungsbeispiele wurde angenommen, daß die Steuereinheit (27 oder 37) auf direkte Weise die Dateninhalte der Zwischenspeicher 28 und 29 nutzt, wobei die Kombination der Pegel dieser Dateninhalte anzeigt, ob die Mittelfrequenz des ZF-Signals innerhalb oder außerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegt. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, eine Schaltung für das Umsetzen der in den Zwischenspeichern 28 und 29 gespeicherten Daten, nämlich der diese Daten darstellenden Ausgangssignale der Zwischenspeicher 28 und 29 in ein Korrekturanzeigesignal, dessen Pegel anzeigt, ob eine Korrektur der Mittelfrequenz des ZF-Signals erforderlich ist, und in Korrekturrichtungssignale zu verwenden, die die erforderliche Richtung einer solchen Korrektur anzeigen. Ein Beispiel für eine Schaltung mit dieser Funktion ist in Fig. 15 gezeigt. Die Ausgangssignale der Zwischenspeicher 28 und 29 werden jeweils über die Leitungen 28a und 29a den Eingängen eines Antivalenzglieds zugeführt, welches dadurch ein Ausgangssignal mit dem Pegel L erzeugt, wenn eine Korrektur der ZF- Signal-Mittelfrequenz erforderlich ist, bzw. mit dem Pegel H, wenn keine Korrektur erforderlich ist. Die Ausgangssignale des Zwischenspeichers 28 und des Zwischenspeichers 29 können direkt als Korrekturrichtungssignale benutzt werden, wie es aus der vorangehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 8A und 8B ersichtlich ist.
Gemäß den vorangehenden Ausführungen können die Funktionen der Steuereinheit 27 und zumindest eines Teils der Synthetisierschaltung 5 bei dem in Fig. 7 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch einen digitalen Mikroprozessor ausgeführt werden. Die Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktion eines solchen Mikroprozessors veranschaulicht. Wenn zum Wählen eines neuen Empfangskanals eine Kanalumschaltung vorgenommen wird (beispielsweise durch ein an die Synthetisierschaltung 5 angelegtes Kanalwählbefehlssignal, das an der Synthetisierschaltung 5 das Vornehmen einer vorbestimmten Änderung der Überlagerungsoszillatorfrequenz bewirkt), tritt das (im folgenden einfach als System bezeichnete) Mikroprozessorsystem bei einem Schritt 41 in den in Fig. 16 gezeigten Funktionsablauf ein. Bei dem Schritt 41 stellt das System die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 auf jeweils NIH bzw. NSH ein. Als nächstes wird bei einem Schritt 42 eine Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde abgewartet. Dies ist die Zeit, die dafür erforderlich ist, daß eine Änderung des Pegels des Ausgangssignals (der Gleichspannungskomponente) des Frequenzvergleichers 24 eine Änderung des logischen Pegels des Frequenzvergleichssignals aus dem Tiefpaßfilter 26 ergibt. Bei einem nachfolgenden Schritt 43 wird der Speicherinhalt des Zwischenspeichers 28 in das System eingelesen. Dann wird bei einem Schritt 44 bestimmt, ob der Zwischenspeicherinhalt der Pegel H oder der Pegel L ist. Wenn der Inhalt der Pegel H ist, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die obere Grenzfrequenz fH ist, wobei in diesem Fall ein Schritt 45 ausgeführt wird. Bei diesem Schritt befiehlt das System an der Synthetisierschaltung 5 eine Verringerung der Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz, wonach der Betriebsablauf zu dem Schritt 41 zurückkehrt. Der Prozeß durchläuft dann aufeinanderfolgend die gerade beschriebene Schritteschleife, bis bei dem Schritt 44 ermittelt wird, daß der Inhalt des Zwischenspeichers 28 der L-Pegel ist. In diesem Fall schreitet der Betriebsablauf zu einem Schritt 46 weiter, bei dem das System die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 auf NIL und NSL einstellt. Der Ablauf wartet dann über ein Erfassungsverzögerungsintervall von 1 Sekunde (Schritt 47) und schreitet danach zu einem Schritt 48 weiter, bei dem der Inhalt des Zwischenspeichers 29 eingelesen wird. Dann wird der Datenpegel des Zwischenspeichers 29 bestimmt (Schritt 49), wonach dann, wenn der Datenwert auf dem L-Pegel liegt (der anzeigt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals niedriger als die untere Grenzfrequenz fL ist), das System an der Synthetisierschaltung 5 das Erhöhen der Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz befiehlt. Danach kehrt der Betriebsablauf zu dem Schritt 46 zurück. Die Schleife der Schritte 46 bis 50 wird dann periodisch wiederholt, bis bei dem Schritt 49 ermittelt wird, daß der Inhalt des Zwischenspeichers 29 der H-Pegel ist, der anzeigt, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die untere Grenzfrequenz fL ist, d.h., innerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegt. Der Betriebsablauf kehrt dann zu dem Schritt 41 zurück.
Aus dem Ablaufdiagramm in Fig. 16 ist ersichtlich, daß bei diesem Beispiel auf einen Kanalumschaltvorgang folgend die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 auf NIH und NSH eingestellt werden. Es wäre jedoch anzumerken, daß es gleichermaßen möglich ist, diese Frequenzteilungsverhältnisse anfänglich auf NIL und NSL einzustellen, d.h., in den Programmablauf in den Schritt 46 statt in den Schritt 41 einzutreten.
Außerdem können gemäß den vorangehenden Ausführungen die Steuereinheit 37 und der Eingangsteil der Synthetisierschaltung 35 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 und 12 als Funktionen eines Mikroprozessors realisiert werden. Die Fig. 17 zeigt ein Beispiel eines geeigneten Mikroprozessor-Ablaufdiagramms für das zweite Ausführungsbeispiel. Wenn (durch Anlegen eines Kanalwahlbefehlssignals an den Anschluß 34 nach Fig. 11) eine Kanalumschaltung ausgeführt wird, wird zuerst bei einem anfänglichen Schritt 61 eine Kanalkennung gesetzt, wonach dann bei einem Schritt 61 eine Verzögerungskennung gesetzt wird. Der Setzzustand der Verzögerungskennung zeigt an, daß die Frequenzerfassungs-Verzögerungszeit im Gegensatz zu dem normalen Verzögerungswert von 1 Sekunde 0,1 s sein soll. Bei einem nächsten Schritt 63 werden die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 auf NIH und NSH eingestellt. Bei einem nachfolgenden Schritt 64 wird ermittelt, ob die Verzögerungskennung gesetzt ist oder nicht. Falls die Verzögerungskennung gesetzt ist, wird eine Verzögerungszeit von 0,1 s abgewartet, während dann, wenn die Verzögerungskennung rückgesetzt ist, eine Verzögerungszeit von 1 s abgewartet wird. Nach Ablauf dieser Verzögerungszeit wird der Inhalt des Zwischenspeichers 28 eingelesen. Falls der Inhalt des Zwischenspeichers 28 bei einem nachfolgenden Ermittlungsschritt 66 der H-Pegel ist, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals höher als die obere Grenzfrequenz fH ist, so daß das System an der Steuerspannungsgeneratorschaltung (Synthetisierschaltung) 5 (die in Fig. 11 gezeigt ist) das Verringern der Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz befiehlt. Als nächstes wird von dem System bei einem Schritt 68 ermittelt, ob die Verzögerungskennung gesetzt ist, und, falls die Kennung gesetzt ist, die Kanalkennung bei einem nachfolgenden Schritt 69 rückgesetzt. Der Programmablauf kehrt dann zu dem Schritt 63 zurück.
Bei dem vorstehend anhand der Fig. 12 bis 14 beschriebenen Beispiel für einen Ziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung wird der Vorgang über die die Schritte 63 bis 69 enthaltende Schleife für insgesamt 16 Umläufe durch die Schleife wiederholt. Bei der 17. Wiederholung wird bei dem Schritt 66 das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 28 als L-Pegel bewertet, wodurch angezeigt ist, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals niedriger als die obere Grenzfrequenz fH geworden ist.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird bei dem Schritt 69 die Kanalkennung rückgesetzt. Es ist jedoch möglich, die Gestaltung derart zu treffen, daß nach dem Rücksetzen der Kanalkennung während eines anfänglichen Umlaufs durch die vorstehend beschriebene Schleife der Schritt 69 während der nachfolgenden Schleifenwiederholungen übergangen wird.
Falls bei dem Schritt 66 der Datenwert in dem Zwischenspeicher 28 als L-Pegel ermittelt wird, schreitet der Betriebsablauf zu einem Schritt 70 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Kanalkennung gesetzt oder rückgesetzt ist. Falls die Kanalkennung rückgesetzt ist, wird bei einem Schritt 71 die Verzögerungskennung rückgesetzt und der Programmablauf schreitet zu einem Schritt 72 weiter. Infolge dieses Rücksetzens der Verzögerungskennung wird die Erfassungsverzögerungszeit wieder auf 1 Sekunde eingestellt. Falls jedoch bei dem Schritt 70 die Kanalkennung als gesetzt ermittelt wird (nämlich angezeigt ist, daß ein Ziehvorgang zur automatischen Frequenzregelung von einer anfänglichen ZF-Signal- Mittelfrequenz an zu beginnen ist, die unterhalb der unteren Grenzfrequenz fL liegt), schreitet das Programm direkt zu dem Schritt 72 weiter. Bei diesem Schritt werden die Frequenzteilungsverhältnisse der veränderbaren Frequenzteiler 22 und 23 zu NIL und NSL angesetzt. Bei einem nachfolgenden Schritt 73 wird ermittelt, ob die Verzögerungskennung gesetzt oder rückgesetzt ist, und danach wird während einer Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde abgewartet, falls die Kennung rückgesetzt ist. Falls die Verzögerungskennung gesetzt ist, wird die Verzögerungszeit auf 0,1 s verkürzt. Nach Beenden dieses Verzögerungszeitabschnitts beginnt ein Schritt 74, bei dem das System die in dem Zwischenspeicher 29 gespeicherten Daten ausliest. Falls diese bei einem Schritt 75 als L-Pegel ermittelt werden, zeigt dies an, daß die Mittelfrequenz des ZF-Signals unterhalb der unteren Grenzfrequenz fL liegt, so daß das System der Steuerspanflungsgeneratorschaltung (Synthetisierschaltung) 5 das Herbeiführen einer Erhöhung der Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz befiehlt. Danach wird bei einem Schritt 77 ermittelt, ob die Verzögerungskennung gesetzt oder rückgesetzt ist. Falls die Verzögerungskennung gesetzt ist, kehrt das Programm zu dem Schritt 72 zurück.
Bei dem vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 14 beschriebenen Beispiel wird eine solche Frequenzerhöhung um 200 kHz als 18. Frequenzverschiebung ausgeführt, um den Einzugvorgang zur automatischen Frequenzregelung abzuschließen.
Falls bei dem Schritt 77 ermittelt wird, daß die Verzögerungskennung rückgesetzt worden ist, kehrt das Programm zu dem Schritt 63 zurück. Danach wird die Mittelfrequenz des ZF-Signals mit der oberen Grenzfrequenz fH des Frequenzabweichungsbereichs unter Nutzung einer Erfassungsverzögerungszeit von 1 Sekunde verglichen. Darauffolgend schreitet jedesmal dann, wenn die Überlagerungsoszillatorfrequenz um 200 kHz verringert wurde (bei dem Schritt 67), der Prozeß von dem Schritt 68 zu dem Schritt 72 weiter (da die Verzögerungskennung rückgesetzt ist). Die Mittelfrequenz des ZF- Signals wird dann (bei den Schritten 72 bis 75) mit der unteren Grenzfrequenz fL verglichen. Falls keine Korrektur erforderlich ist, kehrt das Programm zu dem Schritt 63 zurück und die ZF-Signal-Mittelfrequenz wird erneut mit der oberen Grenzfrequenz fH verglichen. Solange die Mittelfrequenz des ZF-Signals in dem Frequenzabweichungsbereich verbleibt, wird sie auf diese Weise aufeinanderfolgend abwechselnd mit der oberen und der unteren Grenzfrequenz fH und fL des Frequenzabweichungsbereichs verglichen.

Claims

1. System zur automatischen Scharfabstimmung für eine Korrektur einer Frequenzabweichung einer Mittelfrequenz eines frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals in bezug auf einen vorbestimmten Zwischenfrequenzwert in der Weise, daß das Ausmaß der Frequenzabweichung innerhalb eines vorbestimmten Frequenzabweichungsbereichs gehalten wird, für ein Frequenzmodulationsempfängersystem mit einer Überlagerungsoszillatorschaltung (4) zum Erzeugen eines Überlagerungsoszillatorsignals und einer für die Aufnahme des Überlagerungsoszillatorsignals geschalteten Frequenzmischstufe (3) zum Erzeugen des frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals, wobei das System zur automatischen Scharfabstimmung

eine Steuereinrichtung (27), eine Frequenzvergleichseinrichtung (25, 26), die durch die Steuereinrichtung (27) zum selektiven Betreiben in einem ersten Zustand für das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit einer oberen Grenzfrequenz (fH) des Frequenzabweichungsbereichs und in einem zweiten Zustand für das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit einer unteren Grenzfrequenz (fL) des Frequenzabweichungsbereichs gesteuert ist und die ein die Ergebnisse der Frequenzvergleiche anzeigendes Frequenzvergleichssignal erzeugt,

eine erste und eine zweite Zwischenspeichereinrichtung (28, 29), die durch die Steuereinrichtung (27) zum Speichern des Frequenzvergleichssignals als Datenwert für das Verhältnis zwischen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals und der oberen und unteren Grenzfrequenz (fH, fL) gesteuert sind, und

eine Frequenzeinstelleinrichtung (5) aufweist, die durch die Steuereinrichtung (27) zum Einstellen der Überlagerungsoszillatorfrequenz gesteuert ist,

wobei die Steuereinrichtung (27) auf den Frequenzvergleichsvorgang folgend beurteilt, ob der in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) gespeicherte Datenwert anzeigt, daß die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals innerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegt, und dann, wenn die Mittelfrequenz als innerhalb des Frequenzabweichungs bereichs liegend beurteilt wird, die aufeinanderfolgenden abwechselnden Vergleiche der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der oberen bzw. unteren Grenzfrequenz (fH, fL) durch die Frequenzvergleichseinrichtung (25, 26), auf einen Vergleich der Mittelfrequenz des Zwichenfrequenzsignals mit der oberen Grenzfrequenz (fH) folgend das Einspeichern des Pegels des Frequenzvergleichssignals in die erste Zwischenspeichereinrichtung (28) und auf einen Vergleich der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der unteren Grenzfrequenz (fL) folgend das Einspeichern des Pegels des Frequenzvergleichssignals in die zweite Zwischenspeichereinrichtung (29) bewirkt, während die Steuereinrichtung (27) ferner dann, wenn gemäß der Anzeige durch den in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) gespeicherten Datenwert die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als außerhalb des Frequenzabweichungsbereichs liegend beurteilt wird, die Frequenzeinstelleinrichtung (5) derart steuert, daß die Überlagerungsoszillatorfrequenz zum Einbringen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals in den Frequenzabweichungsbereich eingestellt wird.

2. System zur automatischen Scharfabstimmung gemäß Anspruch 1, in der die Steuereinrichtung (27) dann, wenn gemäß der Anzeige durch die in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) gespeicherten Daten die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als höher als die obere Grenzfrequenz (fH) beurteilt wird, das wiederholte Ausführen einer Folge von Betriebsvorgängen bewirkt, die

das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der oberen Grenzfrequenz (fH),

das Einspeichern des Frequenzvergleichssignalpegels in die erste Zwischenspeichereinrichtung (28) und

das Steuern der Frequenzeinstelleinrichtung (5) zu einem Verringern der Überlagerungsoszillatorfrequenz um ein festgelegtes Ausmaß umfassen, und

in der die Steuereinrichtung (27) dann, wenn gemäß der Anzeige durch die in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) gespeicherten Daten die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals als niedriger als die untere Grenzfrequenz (fL) beurteilt wird, das wiederholte Ausführen einer Folge von Betriebsvorgängen bewirkt, die

das Vergleichen der Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals mit der unteren Grenzfrequenz (fL),

das Einspeichern des Frequenzvergleichssignalpegels in die zweite Zwischenspeichereinrichtung (29) und

das Steuern der Frequenzeinstelleinrichtung (5) zu einer Erhöhung der Überlagerungsoszillatorfrequenz um ein festgelegtes Ausmaß umfassen.

3. System zur automatischen Scharfabstimmung gemäß Anspruch 1, bei dem die Frequenzvergleichseinrichtung (25, 26)

einen Bezugssignaloszillator (11) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer festgelegten Frequenz (FS),

einen zur Aufnahme des frequenzmodulierten Zwischenfrequenzsignals geschal teten ersten veränderbaren Frequenzteiler (22) zum Erzeugen eines frequenzgeteilten Zwischenfrequenzsignals, der durch die Steuereinrichtung (27) zum selektiven Vornehmen einer Frequenzteilung mit Frequenzteilungsverhältnissen NIH und NIL während des Betriebs in dem ersten und zweiten Betriebszustand gesteuert ist, wobei NIH größer als NIL ist,

einen zur Aufnahme des Bezugssignals geschalteten zweiten veränderbaren Frequenzteiler (23) zum Erzeugen eines frequenzgeteilten Bezugssignals, der durch die Steuereinrichtung (27) zum selektiven Ausführen einer Frequenzteilung mit einem ersten und einem zweiten Frequenzteilungsverhältnis NSH bzw. NSL während des Betriebs in dem ersten bzw. zweiten Betriebszustand gesteuert ist, wobei NSH größer oder gleich NSL ist und wobei die Werte FS, NIH, NIL, NSH und NSL jeweils derart gewählt sind, daß ein Frequenzwert FSNIH/NSH gleich der oberen Grenzfrequenz (fH) des Frequenzabweichungsbereichs ist und ein Frequenzwert FSNIL/NSL gleich der unteren Grenzfrequenz (fL) des Frequenzabweichungsbereichs ist, und

eine Frequenzvergleichsschaltung (24) zum Vergleichen der Frequenzen des frequenzgeteilten Bezugssignals und des frequenzgeteilten Zwischenfrequenzsignals zum Erzeugen des Frequenzvergleichssignals aufweist.

4. System zur automatischen Scharfeinstellung nach Anspruch 3, in dem die Frequenzvergleichseinrichtung (25, 26) ferner ein zur Aufnahme eines Ausgangssignals der Frequenzvergleichsschaltung (24) geschaltetes Tiefpaßfilter (26) zum Erzeugen des Frequenzvergleichssignals aufweist.

5. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 4, das ferner eine Verzögerungssteuereinrichtung (37) zum Einstellen einer vorbestimmten Datenübertragungs-Zeitverzögerung bei der Übertragung der durch die Steuereinrichtung (27) zu bewertenden Speicherdaten in der ersten und zweiten Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) aufweist.

6. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 5, in dem die Dauer der Datenübertragungs-Zeitverzögerung konstant gehalten ist.

7. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 5, in dem die Frequenzeinstelleinrichtung (5) auf ein von außen zugeführtes Kanalwählbefehlssignal durch Ändern der Schwingungsfrequenz der Überlagerungsoszillatorschaltung (4) um ein vorbestimmtes Ausmaß für das Umstellen auf einen gewählten Empfangskanal anspricht und in dem die Verzögerungssteuereinrichtung (37) auf das Kanalwählbefehlssignal durch Einstellen der Datenübertragungs-Zeitverzögerung auf einen ersten Wert hierfür anspricht und im Ansprechen auf eine nachfolgende Änderung der Speicherdaten in der Zwischenspeichereinrichtung (28, 29), die anzeigen, daß die Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzsignals in den Frequenzabweichungsbereich versetzt worden ist, das Einstellen der Datenübertragungs-Zeitverzögerung auf einen zweiten Wert hierfür bewirkt, der wesentlich länger als der erste Wert hierfür ist, sowie danach die Datenübertragungs-Zeitverzögerung auf dem zweiten Wert hierfür hält.

8. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 7, in dem der erste Datenübertragungs-Verzögerungszeitwert im Bereich des 0,1- bis 0,3-fachen des zweiten Datenübertragungs-Verzögerungszeitwerts liegt.

9. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 2, in dem die Überlagerungsoszillatorschaitung (4) einen spannungsgesteuerten Oszillator für das Bestimmen der Überlagerungsoszillatorfrequenz aufweist und in dem die Frequenzeinstelleinrichtung (5) eine Frequenzsteuerspannung- Synthetisierschaltung zum Erzeugen einer Steuerspannung für das Bestimmen einer Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators aufweist, wobei die Frequenzsteuerspannung-Synthetisierschaltung auf die in der Zwischenspeichereinrichtung (28, 29) gespeicherten Daten durch Erzeugen von Änderungen der Steuerspannung für das Erhöhen oder Verringern der Überlagerungsoszillatorfrequenz in den festgelegten Ausmaßen anspricht.

10. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 1, in dem die Steuereinrichtung (27) durch Funktionen realisiert ist, die durch einen digitalen Mikroprozessor ausgeführt werden.

11. System zur automatischen Scharfabstimmung nach Anspruch 6, in dem die Verzögerungssteuereinrichtung (37) durch Funktionen realisiert ist, die durch einen digitalen Mikroprozessor ausgeführt werden.