DE4303110A1 - Rundfunk-Empfangssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Empfangssysteme für Tonrundfunk im Meterwellenbereich, die vorzugsweise für den mobilen Einsatz, z. B. in Kraftfahrzeugen, und für die Verwendung mit aktiven Antennen konzipiert sind.

Bei den mobilen Empfangssystemen - vor allem bei den Autoradioanlagen - werden ein hoher Ausstattungsgrad und Multifunktionalität und gleichzeitig Kompaktbauweise angestrebt.

Dabei sind die aktive Antenne und der Empfänger als räumlich getrennte Einheiten ausgebildet.

Der Empfänger - d. h. der Tuner (HF-Stufe, Mischer und ZF- Stufe mit Selektion und Demodulation) und die NF-Stufe - ist nach dem bekannten Stand der Technik stets in einem Gehäuse mit im wesentlichen vereinheitlichten Abmessungen und Anschlüssen untergebracht, das meist in einer entsprechenden Aussparung im Paneel oder in der Schaltkonsole des Fahrzeugs angeordnet ist und frontseitig bedient wird. Mit der Antenne ist der Empfänger über ein - je nach Anordnung der Antenne im Fahrzeug - mehr oder weniger langes HF-Koaxialkabel verbunden, über das auch die Stromversorgung der Antenne geführt sein kann.

Dieses Prinzip hat verschiedene Nachteile:

• 1. Bei den aktiven Antennen werden hohe Anforderungen an die Linearität des Verstärkerteils und an die Rausch­ anpassung gestellt. Eine hohe Linearität ist erforderlich, um Kreuzmodulation und Intermodulation weitgehend zu verhindern, und die Senkung der Rauschtemperatur des Antennenverstärkers ist notwendig, um das Signal/Rausch- Verhältnis am Tunereingang zu verbessern. Nun treten in Gebieten bzw. zu Zeiten hoher Signal­ spannungen, z. B. bei hohen Sendeleistungen, in der Nähe der Sender - in großen Städten - oder bei atmosphärischen Entladungen, häufig Antennenüberspannungen auf, die das Tuner-Eingangsteil nicht mehr verarbeiten kann. Zum Schutz des Empfängers und um den geforderten Intermodulations­ abstand zu gewährleisten, wird im Tuner vor der ersten Verstärkerstufe eine Pegelregelung vorgenommen. Das hat aber gleichzeitig zur Folge, daß der durch den Verstärker­ teil der Antenne gewonnene Pegel zeitweise nicht voll genutzt wird.
• 2. Das HF-Koaxialkabel zwischen Antenne und Empfänger stellt einen zusätzlichen Kostenfaktor dar. Es hat z. B. bei Anordnung der Antennenstruktur in der Heckscheibe oft eine beträchtliche Länge, und damit im Zusammenhang stehen Kriterien, wie Dämpfung durch Kabel und Verbindungs­ elemente, Impedanzanpassung usw. Eine Optimierung der Betriebsparameter läßt sich auch hier nur mit einem gewissen Mehraufwand erzielen.
• 3. Die Ausbildung der oft hochwertigen Empfänger als ein kompaktes, auch nach dem Einbau im Prinzip separates Gerät, das leicht demontiert werden kann, begünstigt Diebstahlshandlungen, die meist noch mit der Beschädigung des Fahrzeugs verbunden sind. Als Antwort darauf werden heute z. B. Geräte angeboten, die komplett als heraus­ nehmbarer Einschub ausgebildet sind, oder das Bedienteil ist abnehmbar, und bei Verlassen des Fahrzeugs verbleibt nur das separat nicht gebrauchsfähige Schaltungsgehäuse an seinem Platz.

Diese Sicherungsmaßnahmen ändern nichts am prinzipiellen Aufbau und an der exponierten Position der Geräte; sie sind also nur von Wirkung, wenn der Nutzer sie auch tatsächlich konsequent handhabt und die damit verbundenen Unbequemlichkeiten auf sich nimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Änderung des Schaltungsaufbaus des Empfangssystems - in seinen Komponenten wie in der Zuordnung zum Fahrzeug - den Schutz des Empfängers vor Antennenüberspannung bei gleichzeitiger Einhaltung des geforderten Intermodulationsabstands zu verbessern, den Material- und Kostenaufwand zu senken und auch eine optimale Sicherung gegen Diebstahl zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. In den Unteransprüchen werden bevorzugte Ausführungsvarianten beschrieben.

Die Erfindung ist Grundlage und Voraussetzung für die Verringerung der Belastungen und auch der Anforderungen an bestimmte Baugruppen, die für die Lösungen des Stands der Technik noch charakteristisch sind. Dies gilt speziell für das Verstärkerteil der aktiven Antenne, das nun nicht mehr die zeitweise überhöhten Eingangsspannungen verarbeiten muß und an das dabei nicht mehr die bisherigen extremen Linearitätsanforderungen gestellt werden - die sich bei starkem Signaleinfall ohnehin nur partiell realisieren lassen.

Der Schaltungsaufbau und -aufwand insgesamt ist durch die Zusammenfassung von Antennenverstärker und Tuner vereinfacht und läßt - bei konsequenter Weiterverfolgung des erfindungs­ gemäßen Systemgedankens - weitere Verbesserungen und Einsparungen bei der Zuordnung und Neuaufteilung der Komponenten von Antenne und Empfänger im Fahrzeug zu.

Die Möglichkeit der Aufteilung einzelner Komponenten des Empfangssystems im Fahrzeug und der Integration in geeignete Karosserieteile unter dem Gesichtspunkt der elektrisch/ funktionellen und auch der technologischen Optimierung führt zwangsläufig dazu, daß das Autoradio in der herkömmlichen Bauweise, als in verschiedener Sicht weniger günstige Lösung, zunehmend an Boden verlieren wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 Schaltskizze einer Autoradioanlage mit aktiver Antenne, Stand der Technik,

Fig. 2 erfindungsgemäße Schaltung mit regelbarem Dämpfungsglied vor dem Verstärkerteil der Antenne,

Fig. 3 Regelung des Dämpfungsglieds nach dem Ausgangs­ signalpegel des Verstärkerteils der Antenne,

Fig. 4 selektive Dämpfungsregelung.

Dabei ist

Bezugszeichenliste

1 passiver Teil der Antenne,
2 Antennenverstärker,
3 Tuner,
4 NF-Teil,
5 Lautsprecher,
6 regelbares Dämpfungsglied am Tunereingang,
7 regelbares Dämpfungsglied vor dem Antennenverstärker,
8 Detektor,
9 Selektionskreis,
P Eingangssignal-Pegel der Antenne,
P′, P′′ Pegelverlauf,
IMA Intermodulationsabstand.

Der Eingangssignal-Pegel P am passiven Antennenteil 1 liegt normalerweise im Minimum bei P = -6 dBµV und darf maximal 120 dBµV betragen. Die Obergrenze ergibt sich aus der Forderung nach einem Intermodulationsabstand von mindestens IMA = 50 dB. Bei Antennenüberspannungen < 120 dBµV tritt neben der und auf Grund der zu hohen Ausgangsspannung des Antennenverstärkers 2 eine Verringerung des Intermodulations­ abstands ein, die die Signalqualität und die Weiter­ verarbeitung des Signals beeinträchtigt. Bei dem Empfänger nach Bild 1 ist deshalb in der Tunerschaltung vor der ersten Verstärkerstufe ein regelbares Dämpfungsglied 6 vorgesehen, das den Tuner 3 vor solchen Spannungsspitzen schützt.

Mit dem erfindungsgemäßen Schaltungsprinzip (Fig. 2) werden überhöhte Ausgangsspannungen des rauschangepaßten Antennen­ verstärkers 2 vermieden. Das regelbare Dämpfungsglied 7 macht die bisher notwendige Pegelabschwächung am Tunereingang überflüssig.

So wurden in einem Test folgende Pegelwerte gemessen:
- zwischen dem Dämpfungsglied 7 und dem Antennenverstärker 2

P′ = -6 bis 80 dBµV,

- hinter dem Antennenverstärker 2

P′′ = maximal 80 bis 90 dBµV.

Damit können die Linearitätsanforderungen für den Antennen­ verstärker zur Gewährleistung des geforderten Intermodu­ lationsabstands reduziert werden.

Die Regelspannung für das Dämpfungsglied 7 kann, wie in Fig. 3 gezeigt, über eine Detektionsschaltung 8 direkt aus dem Ausgangssignal des Antennenverstärkers 2 gewonnen werden. Dabei wird immer dann, wenn in einem beliebigen Kanal des Frequenzbands - oder in mehreren gleichzeitig - überhohe Pegelspitzen auftreten, die Antennenspannung für den gesamten Frequenzbereich gesenkt. Das Prinzip ist einfach und effektiv.

Bei der selektiven Regelung nach Fig. 4 wird die Regel­ spannung aus dem ZF-Signal gewonnen. Direkt hinter dem passiven Antennenteil 1 erfolgt über den Selektionskreis 9 eine selektive Filterung des Eingangssignals, durch die Signale, die zu Intermodulationsprodukten führen würden, vom Antennenverstärker 2 ferngehalten werden. Die selektive Regelung spricht nur bei ausreichend hoher Eingangsspannung an.

Die unmittelbare räumliche Verbindung von Antennenverstärker und Tuner zu einem Schaltungsmodul hilft zum einen, Bauteile einzusparen. Die Antennenverstärker-Funktion wird in den Tuner integriert. Zum anderen wird der so ergänzte Tuner aus seiner bisherigen Position entfernt. Dort verbleibt nur das Bedienteil, das für sich allein "wertlos" ist.

Die Schaltungsminiaturisierung erlaubt heute so kleine geometrische Abmessungen und eine hohe Varianz in den äußeren Konturen, daß das Tunermodul z. B. an beliebigen Stellen der Karosserie angeordnet werden kann. Der Fensterholm bietet sich deshalb als Vorzugslösung an, weil heute in zunehmendem Maß Leiterstrukturen in den Fahrzeugscheiben als passiver Teil 1 der aktiven Antenne verwendet werden.

Claims (4)

1. Empfangssystem für den mobilen Tonrundfunk, vorzugsweise für den Einsatz in Kraftfahrzeugen und mit Verwendung von aktiven Antennen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - in die Schaltung der aktiven Antenne ist zwischen dem passiven Teil (1) und dem rauschangepaßten Antennen- Verstärker (2) ein regelbares Dämpfungsglied (7) zur Begrenzung des Signalpegels bei Antennenüberspannung eingefügt,
• - der Abgriff der Regelspannung für das Dämpfungsglied (7) ist im Signalweg hinter dem Antennenverstärker (2) angeordnet.
• - die Schaltung des Tuners (3) ist ohne eingangsseitige Signalspannungsbegrenzung aufgebaut, und der Tuner ist als separates, räumlich vom Empfänger getrenntes Modul in einem Karosserieteil am Antennenausgang angeordnet,
• - der Antennenverstärker (2) mit Dämpfungsglied (7) ist in die Tunerschaltung integriert.

2. Empfangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Scheibenantenne als aktive Antenne der Tuner (3) mit integriertem Antennenverstärker (2) direkt am Scheibenrand, vorzugsweise in einem Holm, angeordnet ist.

3. Empfangssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hinter dem Antennenverstärker (2) angeordnete Detektionsschaltung (8), mit der die Regelspannung für das regelbare Dämpfungsglied (7) aus dem verstärkten Antennensignal gewonnen wird.

4. Empfangssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch selektive Dämpfung des Antennensignals über einen an den Ausgang des passiven Antennenteils (1) angeschlossenen Tuner-Selektionskreis (9), wobei die Regelspannung aus dem ZF-Teil gewonnen wird.