DE4241215A1 - Verfahren zur Stromversorgung eines eine Rauschsperre enthaltenden Hochfrequenzempfängers - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

Es ist ein Verfahren bekannt (ANT Nachrichtentechnische Berichte, 1989, Heft 6, Seiten 71 bis 75), bei dem zur Reduzierung des Strom­ verbrauchs des Hochfrequenzempfängers ein intermittierender Betrieb vorgesehen ist. Ein derartiger Hochfrequenzempfänger arbeitet mit einer herkömmlichen Frequenzaufbereitung, die bei einem Mehrkanal­ empfänger die Bereitstellung zahlreicher Schwingquarze voraussetzt. Der Einsatz einer PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung bei batterie- oder akkumulatorgespeisten Hochfrequenzempfängern scheiterte bisher im wesentlichen an dem vergleichsweise hohen Stromverbrauch der PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung. Deshalb war es nicht möglich, batterie- oder akkumulatorgespeiste Personenrufempfänger kleiner Abmessungen und geringen Gewichts, die zum Beispiel in der Tasche eines Hemdes getragen werden können, mit einer PLL-Frequenzauf­ bereitungsschaltung auszurüsten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der durchschnittliche Strombedarf für einen Hochfrequenz­ empfänger bei Anwendung einer PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung erheblich verringert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Vorteil ver­ bunden, daß der Stromverbrauch für die PLL-Frequenzaufbereitungs­ schaltung des Hochfrequenzempfängers von etwa 6 mA bei 5 V auf < 0,15 mA bei 5 V reduziert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Verringerung des Strombedarfs für die PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung in einem Hochfrequenzempfänger ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Schaltungsanordnungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind in der Zeichnung anhand zweier Figuren dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Rufempfängers mit Rauschsperre und PLL-Frequenzaufbereitungs­ schaltung und

Fig. 2 ein ausführlicheres Blockschaltbild der PLL- Frequenzaufbereitungsschaltung.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Empfangsantenne für einen Hochfrequenz­ empfänger 11, das ist vorzugsweise ein Personenrufempfänger. Die Empfangsantenne 10 ist über eine Hochfrequenzvorstufe 12 mit einem ersten Eingang 13 einer Mischschaltung 14 verbunden, deren Ausgang 15 über ein Zwischenfrequenzfilter 16 und einen Zwischenfrequenzverstär­ ker 17 mit einem ersten Eingang 18 eines Demodulators 19 verbunden ist. Eine PLL-Schaltung 23 bildet zusammen mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 24 eine PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 25. Die PLL- Schaltung 23 steht über weitere Anschlüsse mit einem Mikrorechner 28 in Verbindung. Ein Ausgang 26 des Demodulators 19 steht erstens mit einem ersten Eingang 30 eines Niederfrequenzverstärkers 31, zweitens mit einer Rauschsperre 32 und drittens mit einem Rufdekoder 33 in Ver­ bindung. An den Rufdekoder 33 schließt sich eine Anzeigevorrichtung 34 an und an den Niederfrequenzverstärker 31 ein Lautsprecher 35. Ein Aus­ gang 36 der Rauschsperre 32 steht erstens mit einem zweiten Eingang 37 des Niederfrequenzverstärkers 31 und zweitens mit einem zweiten Ein­ gang 38 der PLL-Schaltung 23 in Verbindung. Der zu der PLL-Schaltung 23 gehörende spannungsgesteuerte Oszillator 24 ist mit einem zweiten Ein­ gang 40 der Mischschaltung 14 verbunden.

Die Wirkungsweise des Hochfrequenzempfängers nach Fig. 1 ist folgende:

Empfängt die Empfangsantenne 10 einen mit einem Ruf modulierten Hoch­ frequenzträger, so wird dieser mit der Hochfrequenzvorstufe 12 selek­ tiert und verstärkt. Das Empfangssignal der Frequenz f_E wird dem ersten Eingang 13 und das Ausgangssignal der Frequenz f_O des spannungsgesteu­ erten Oszillators 24 dem zweiten Eingang 40 der Mischschaltung 14 zu­ geführt. Das am Ausgang 15 der Mischschaltung 14 zur Verfügung stehende Signal wird nach dem Passieren des auf die Zwischenfrequenz f_Z abge­ stimmten Zwischenfrequenzfilters 16 und nach einer Verstärkung durch den nachgeschalteten Zwischenfrequenzverstärker 17 mit dem Demodulator 19 demoduliert. In dem Fachmann bekannter Weise wird mit der PLL- Frequenzaufbereitungsschaltung 25 eine Oszillatorfrequenz f_O erzeugt.

Aus dem durch Demodulation mit dem Demodulator 19 erhaltenen Niederfre­ quenzsignal bildet der Rufdekoder 33, sofern er das Rufsignal als ein für den Hochfrequenzempfänger bestimmtes Rufsignal erkennt, ein der Nachricht entsprechendes Treibersignal für die Anzeigevorrichtung 34, das ist zum Beispiel ein LCD-Display. Zusätzlich kann anschließend ein demoduliertes Niederfrequenzsignal nach einer Verstärkung durch den Niederfrequenzverstärker 31 mit einem Lautsprecher 35 hörbar gemacht werden. In den Pausen, in denen kein Hochfrequenzsignal und kein Ruf­ signal empfangen werden, gibt die Rauschsperre 32 eine erste Steuer­ spannung U_R1 ab, die den Niederfrequenzverstärker 31 sperrt und die die PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 25 in den Bereitschaftszustand (Hold-Modus, Power-down-Modus) versetzt und so eine Reduzierung des Strombedarfs hervorruft. Dies geschieht vorzugsweise in einer Weise, die anhand eines Blockschaltbildes in Fig. 2 erläutert wird.

In einer alternativen Ausführung des Hochfrequenzempfängers nach Fig. 1 ist anstelle der Verbindung zwischen der Rauschsperre 32 und der PLL- Schaltung 23 eine in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Verbindung zwi­ schen der Rauschsperre und dem Mikrorechner 28 vorgesehen, der einen Eingang für die Steuerspannungen U_R1, U_R2 aufweist.

Nach Fig. 2 enthält eine PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 250 einen Phasendetektor 251, dessen ersten Eingang 252 eine quarzstabilisierte Referenzfrequenz f_R, dessen zweiten Eingang 253 die von der Rausch­ sperre 32 (Fig. 1) abgegebenen Steuerspannungen U_R1, U_R2 und dessen dritten Eingang 254 ein von der Frequenz f_O des spannungsgesteuerten Oszillators 240 durch einen oder mehrere Frequenzteiler 255 erhaltenes Signal der Frequenz f_O : n zugeführt wird. Weitere, nicht gezeichnete Eingänge übertragen die Programmierinformation vom Mikrorechner 28 an die PLL-Schaltung 250. Die Steuerspannungen U_R1 und U_R2 der Rausch­ sperre 32 gelangen auch an einen Eingang 257 des Frequenzteilers 255.

Die Wirkungsweise der PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 250 nach Fig. 2 ist folgende:

Gibt der Demodulator 26 kein demoduliertes Nutzsignal an die Rausch­ sperre 32 ab, so liefert diese an ihrem Ausgang 36 die erste Steuer­ spannung U_R1. Dadurch wird der zu der PLL-Frequenzaufbereitungs­ schaltung 250 gehörende Frequenzteiler 255 und gegebenenfalls auch weitere Frequenzteiler ausgeschaltet, so daß die PLL-Frequenzaufbe­ reitungsschaltung in einer Betriebsart mit verringertem Strombedarf im Hold-Modus bzw. Power-down-Modus arbeitet. Gleichzeitig wird der Ausgang 259 des Phasendetektors 251 durch die erste Steuerspannung U_R1 in den hochohmigen Zustand gesteuert, wobei vorausgesetzt wird, daß der Phasendetektor 251 einen Tri-State-Ausgang aufweist. Der spannungsgesteuerte Oszillator 240 schwingt ungerastet entsprechend dem zuletzt gespeicherten Regelspannungswert frei. Für die Speiche­ rung der Regelspannung lassen sich im Schleifenfilter 258 enthaltene Kondensatoren C ausnutzen, die sich in dieser Betriebsart nur über den Sperrstrom der in der PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 250 ent­ haltenen Kapazitätsdioden oder über den Leckwiderstand des hochohmi­ gen Tri-State-Ausgangs entladen können. In der genannten Betriebsart beträgt die Stromaufnahme des Phasendetektors weniger als ein Fünf­ zigstel derjenigen Stromaufnahme, die bei dem Normalbetrieb, das heißt bei dem vollaktivierten Betrieb, auftritt. Liefert der Demodulator 19 an seinen Ausgängen 26 und 30 ein demoduliertes Nutzsignal, so gibt die Rauschsperre 32 die Steuerspannung U_R2 ab, durch die die PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 25 in den Normalbetrieb, das heißt den nicht stromsparenden Betrieb, umgeschaltet wird.

Die maximale Betriebsdauer bei freilaufendem spannungsgesteuerten Oszillator 240, das heißt im nicht geregelten Betrieb bei verringer­ tem Strombedarf, wird als Resynchronisationsintervall bezeichnet und hängt entscheidend von der Kurzzeitstabilität des spannungsgesteuer­ ten Oszillators 240 ab. Während bei Personenrufempfängern zur kor­ rekten Auswertung des Nutzsignals eine Frequenzgenauigkeit von etwa zehn Prozent des Kanalrasters erforderlich ist, reicht zur Erkennung der Kanalbelegung eine wesentlich geringere Frequenzgenauigkeit aus, die zum Beispiel nur 50 bis 70 Prozent des Kanalrasters beträgt. Diese Frequenzgenauigkeit, die von einem freischwingenden, nicht ge­ rasteten und nicht quarzstabilisierten Oszillator eingehalten werden muß, läßt sich vorzugsweise mit Keramikresonator- oder SAW-Filter- Oszillatoren erreichen.

Die Kurzzeitstabilität des spannungsgesteuerten Oszillators 240 be­ stimmt das bei fehlendem Rufverkehr einzuhaltende Resynchronisations­ intervall, das heißt die maximale Dauer der Betriebsart mit verrin­ gertem Strombedarf.

Bei nicht belegtem Hochfrequenzkanal schaltet der Hochfrequenzemp­ fänger 11 nach dem Resynchronisationsintervall wieder in den voll­ aktivierten Modus, das heißt in den Normalbetrieb zurück, um drift­ bedingte Frequenzabweichungen auszuregeln und gegebenenfalls einen neuen Regelspannungswert zu bestimmen. Dazu muß der Phasendetektor 251 kurzzeitig vollaktiviert werden, das heißt der Frequenzteiler 255 bzw. die Frequenzteiler und der Detektor bzw. dessen Charge-Pump- Ausgang müssen eingeschaltet werden. Nach der Resynchronisation des spannungsgesteuerten Oszillators 240 kann der stromsparende Betrieb bei freischwingendem Oszillator bis zum Ablauf des Resynchroni­ sationsintervalls oder bis zum Ansprechen der Rauschsperre, das heißt bis zur nächsten Kanalbelegung, wieder aufgenommen werden. Dabei wird vorausgesetzt, daß jede Rufaussendung mit einem Vorlauf beginnt, dessen Dauer mindestens die Zeit für das Ansprechen der Rauschsperre 32 im Hochfrequenzempfänger 11 und die Einschwingzeit der PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung 250 abdeckt. Bei belegtem Hochfrequenzkanal bleiben alle Schaltungsteile des Hochfrequenz­ empfängers 11 grundsätzlich aktiviert.

In Fig. 2 ist noch eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens gezeigt, nach welchem der Hochfrequenzempfänger 11 bei dem Empfang und der Auswertung mit dem Rufdekoder 33 eines für ihn nicht be­ stimmten Anrufs wieder in die Betriebsart mit verringertem Strom­ bedarf umgeschaltet wird. Dies setzt ein Rufverfahren (zum Bei­ spiel POCSAG-Kode bei RPC1) voraus, bei dem den Nachrichtentele­ grammen oder den Sprachdurchsagen grundsätzlich eine Rufempfänger­ adresse vorausgeht. Sobald der Rufdekoder 33 eines Hochfrequenz­ empfängers 11 feststellt, daß keine für ihn bestimmte Rufempfänger­ adresse vorliegt, gibt er an einen Eingang 260 der PLL-Frequenz­ aufbereitungsschaltung 250 ein bestimmtes Signal ab, das die PLL- Frequenzaufbereitungsschaltung in die Betriebsart mit verringertem Strombedarf umschaltet. In diesem Zustand bleiben alle Hochfrequenz­ empfänger, die ihre Rufempfängeradresse nicht empfangen haben. Die­ ser Zustand hält bis zur folgenden Kanal(neu)belegung bzw. bis zum Ablauf des Resynchronisationsintervalls an. Das Resynchronisations­ intervall wird mit jedem Übergang in die Betriebsart mit verringer­ tem Strombedarf neu gestartet und nach einer festen Zeit oder einer erneuten Kanalbelegung beendet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Stromversorgung eines eine Rauschsperre enthalten­ den Hochfrequenzempfängers aus Batterie- oder Akkumulatorzellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauschsperre (32) bei als nicht belegt erkanntem Empfangskanal eine erste Steuerspannung (U_R1) an eine zu dem Hochfrequenzempfänger (11) gehörende PLL-Frequenz­ aufbereitungsschaltung (25) abgibt, durch die diese auf eine Betriebsart mit gegenüber dem Normalbetrieb verringertem Strom­ bedarf umgeschaltet wird, und daß die Rauschsperre (32) bei als belegt erkanntem Funkkanal eine zweite, die PLL-Frequenzaufberei­ tungsschaltung (25) auf den Normalbetrieb schaltende Steuerspan­ nung (U_R2) abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerspannung (U_R1) der Rauschsperre (32) mindestens einen der zu der PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung (25) gehörenden Frequenz­ teiler (255) abschaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerspannung (U_R1) der Rauschsperre (32) den Tri-State-Aus­ gang (259) des Phasendetektors (251) der PLL-Frequenzaufbereitungs­ schaltung (250) in den hochohmigen Zustand steuert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jeder empfan­ genen Nachricht eine Empfängeradresse vorhergeht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zu dem Hochfrequenzempfänger (11) gehörender Rufdekoder (33) bei als unzutreffend erkannter Rufadresse eine der ersten Steuerspannung (U_R1) entsprechende Steuerspannung an die PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung (250) abgibt.