DE4307014B4

DE4307014B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Empfang von Rundfunksignalen

Info

Publication number: DE4307014B4
Application number: DE4307014A
Authority: DE
Inventors: Amar G. Framingham Bose; Richard Framingham Kirkpatrick
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2013-03-06
Also published as: US5483693A; DE4307014A1

Abstract

Rundfunkempfangsvorrichtung mit:
a) wenigstens einem ersten (12) und einem zweiten Antennenelement (14), wobei die Antennenelemente (12, 14) einen ersten (42) und einen zweiten Ausgang (44) aufweisen und in der Länge deutlich kürzer als ein Viertel einer Wellenlänge bei gewünschter Betriebsfrequenz sind;
b) einem FM-Empfangsschaltkreis (13), der einen ersten (1) und einen zweiten Eingang (2), die mit dem ersten (42) bzw. zweiten Ausgang (44) der Antennen (12, 14) gekoppelt sind, sowie einen ersten und einen zweiten FM-Ausgang zum Bereitstellen eines Paares von FM-Empfangssignalen aufweist; und
c) wenigstens einem AM-Empfangsschaltkreis (15), der einen ersten (1) und einen zweiten Eingang (2) aufweist, die mit dem ersten (42) bzw. zweiten (44) Ausgang der Antennen (12, 14) gekoppelt sind, wobei der AM-Empfangsschaltkreis (15) eine Additionsschaltung (38) und einen AM-Ausgang zum Bereitstellen eines AM-Signals enthält, das eine Summe von vom ersten (42) und zweiten Ausgang (44) der Antennenelemente (12, 14) erhaltenen Signalen...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundfunkempfangsvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, und auf ein Verfahren zum Empfangen von Rundfunk- oder Radiosignalen.
Derartige Vorrichtungen sind in der Rundfunktechnik in verschiedenen Ausführungen bekannt. Beispielsweise offenbart VERANTH (U.S. Anmeldung Nr. 07/540,108 – ebenfalls auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen –, auf deren Offenbarungsinhalt Bezug genommen wird) eine Empfangsvorrichtung, die im wesentlichen einem abstimmbaren Antennensystem entspricht. Dieses enthält eine Antennne hoher Güte, d. h. eine Antennne mit hohem Q-Wert, mit einer Länge, die deutlich geringer ist als eine Viertelwellenlänge bei der gewünschten Betriebsfrequenz. Ein steuerbares reaktives bzw. induktives Element ist an die Antenne zur Abstimmung der Antenne in einem Resonanzschaltkreis hoher Güte auf die erwünschte Signalfrequenz gekoppelt. Ein Antennenabstimmschaltkreis, der auf die Frequenz anspricht, auf welche die Antenne abgestimmt wurde, liefert dem steuerbaren reaktiven Element ein Antennenabstimmsignal, derart, daß die Antenne auf der Frequenz des erwünschten Signals abgestimmt bleibt. Das Antennenabstimmsignal wird dabei so moduliert, daß das System das gewünschte Signal einfangen kann.
Gewisse bekannte Rundfunkempfangsvorichtungen für Fahrzeuge verwenden Mehrfachantennen in einem sog. Mehrfachempfangs- bzw. Mehrfachantennensystem, wobei typischerweise zwei Antennen zum Einsatz kommen. Ein derartiges Mehrfachempfangssystem wählt entweder das Signal der Antenne mit höherer Empfangsqualität aus oder kombiniert die Signale der Antennen in einer bestimmten Art und Weise miteinander. PARKER offenbart beispielsweise (U.S. Anmeldung Nr. 07/783,273 – ebenfalls auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen –, auf deren Offenbarungsinhalt Bezug genommen wird) ein abstimmbares Mehrfachantennensystem mit zwei Empfangsantennen, die beide deutlich kürzer als eine Viertelwellenlänge bei der gewünschten Betriebsfrequenz sind. Jede Antenne ist an eines von einem Paar steuerbarer reaktiver Elemente gekoppelt, sowie an einen von einem Paar von Antennenabstimmschaltkreisen, welche den reaktiven Elementen Abstimmsignale liefern. Ein Schaltkreis steuert unabhängig davon jeweils die beiden Antennenabstimmsignale.
Die Druckschrift DE 36 34 439 A1 behandelt ein Verfahren zum Empfangen frequenzmodulierter (also nicht amplitudenmodulierter) Radiowellen im VHF- und UHV-Bereich mittels mehrerer Antennen, z. B. in einem Kraftfahrzeug, wobei das von jeder Antenne empfangene Signal in besonderer Weise weiterverarbeitet wird, nämlich mit einem im Empfänger erzeugten Träger gemischt wird. Die so entstandenen Mischsignale werden mit je einem Koeffizienten bewertet und die bewerteten Mischsignale zu einem Summensignal addiert. Die Rundfunkempfangsvorrichtung verwendet aber nicht einen einzigen FM-Empfangsschaltkreis, der ein Paar unterschiedlicher FM-Signale bereitstellt, die dann weiterverarbeitet werden können. Des weiteren fehlt es der Rundfunkempfangsvorrichtung an einem AM-Schaltkreis.
DE 38 36 046 C2 beschäftigt sich mit der Verarbeitung der empfangenen Rundfunksignale, d. h. eine spezielle Art und Weise der Verarbeitung von empfangenen Diversity-Signalen von mehreren Antennen und Bereitstellen eines Signals, welches an die ”Empfangsschaltung” angelegt wird. Es geht dabei um die Optimierung des Diversity-Empfangs bei z. B. fahrenden Kraftfahrzeugen.
Als weiterer Stand der Technik werden die Zusammenfassungen des JP-Abstract 62-159927 und des JP-Abstract 56-168443 genannt.
Als ein Nachteil der bekannten Systeme ist die relativ geringe Empfangsleistung bzw. der geringe Antennengewinnn der verwendeten kurzen Antennen zu nennen, da bekanntlich die Empfangsleistung in besonderen Maße von der Antennenlänge abhängt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen.
Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Rundfunkempfangsvorrichtung nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruch 1 bereit. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Empfangen von Rundfunksignalen nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 13 gerichtet. Weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung gewährleistet zum einen eine verbesserte Klarheit bzw. Unverfälschtheit des Signalempfangs aufgrund des Mehrfach-FM-Empfangs. Besonders vorteilhaft kommt hinzu, daß die Leistung des AM-Empfangs durch die Summierung der empfangenen AM-Si gnale deutlich erhöht wird. Dies ermöglicht besonders vorteilhaft den Einsatz eines Paares von Antennen, die deutlich kleiner als eine Viertelwellenlänge bei der gewünschten Betriebsfrequenz sind, wobei durch die erfindungsgemäße Summierung der Antennensignale trotzdem eine gute Empfangsleistung erzielt wird. Hierdurch wird eine hochempfindliche Rundfunkempfangsvorrichtung realisiert mit sehr kurzen Empfangsantennen, die gegenüber langen Antennen eine Reihe von Vorteilen aufweisen: kurze bzw. kürzere Antennen sind deutlich einfacher und unauffälliger an der äußeren Oberfläche eines Fahrzeuges anzubringen. Kürzere Antennen sind mechanisch weniger komplex aufgebaut und dadurch kostengünstiger herzustellen. Desweiteren sind kürzeren Antennen weniger anfällig für Beschädigung, da sie von irgendwelchen Widerständen, beispielsweise beim Streifen des Fahrzeugs an Ästen oder Sträuchern, nicht so leicht erfaßt werden. Außerdem können kürzere Antennen fertigungstechnisch einfach und kostengünstig verstärkt werden, um das Risiko einer Beschädigung und/oder einer absichtlichen Zerstörung weiters zu verringern. Alternativ dazu können kürzere Antennen auch mit einer Antennenkuppel aus nicht leitendem Material zum Schutz gegen Witterungseinflüsse, sowie zur Verkleinerung und Symmetrierung des Windwiderstandes umgeben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das die logische Anordnung einer erfindungsgemäßen Empfangsvorichtung veranschaulicht; und
2a, b ein schematisches Schaltkreisdiagramm eines exemplarischen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Nachfolgend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, – insbesondere auf 1, die ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der logischen Anordnung einer erfindungsgemäßen Empfangvorrichtung zeigt. Eine erste 12 und eine zweite Antenne bzw. Antennenelement 14, die jeweils ein oberes und unteres Ende aufweisen, sind mit Eingängen 1 bzw. 2 sowohl eines FM-Mehrfach-RF(Rundfunkfrequenz)-Abschnittes 13, als auch eines AM-RF-Abschnittes 15 verbunden. Diese Abschnitte liefern linke und rechte Audioausgangssignale über die Ausgänge L_out bzw. R_out linke und rechte Eingänge L_in bzw. R_in eines Audioabschnittes 17. Der Audioabschnitt 17 liefert verstärkte linke und rechte Signale an Lautsprecher 21 und 22.
Der FM-Mehrfach-RF-Abschnitt 13 ist vorzugsweise entsprechend der Erfindung der vorstehend beschriebenen Anmeldungen von VERANTH und PARKER ausgestaltet, so daß ein guter FM-Stereo-Empfang mit sehr kurzen Antennen erreicht wird. Durch eine zusätzliche Kombination, vorzugsweise Summierung, der durch diese sehr kurzen Antennen 12 und 14 gelieferten Signale im AM-RF-Abschnitt wird außerdem ein ausreichend starkes Signal erhalten, um einen guten AM-Empfang mit diesen sehr kurzen Antennen zu gewährleisten.
In 2 wird ein schematisches Schaltkreisdiagramm eines exemplarischen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Empfangsvorichtung für den Einsatz in Fahrzeugen dargestellt, wobei spezifische Parameterwerte enthälten sind. Dabei zeigen 2a den zur Antenne 12 gehörigen Abschnitt und 2b den zur Antenne 14 gehörigen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Empfangsschaltkreises 10 zur Kombination der Antennensignale, der ein typisches Bauteil eines vollständigen Rundfunkempfängers ist, der für die Installation innerhalb eines Fahrzeuges (hier nicht gezeigt) vorgesehen ist. Beide Abschnitte sind über die mit A und B gekennzeichneten Leitungen miteinander verbunden. Der Empfangsschaltkreis 10 umfaßt Abstimmschaltkreise 16 (2a), 18 (2b), die mit dem Antennenpaar 12, 14 verdrahtet sind. Die Abstimmschaltkreise 16 und 18, sowie Vorverstärker 24 und 26 sind vorzugsweise an der Basis bzw. dem unteren Ende jeder Antenne angeschlossen. FM-RF-Vorverstärker 20 und 22 können ebenso an der Basis der Antennen angeschlossen sein. Die letzteren Vorverstärker können auch anderswo installiert sein, falls sie mit einer jeweiligen Antenne durch eine Koaxialübertragungsleitung verbunden sind, deren elektrische Länge im wesentichen einem ganzzahligen Vielfachen von halben Wellenlängen entspricht. Die Abstimmschaltkreise enthalten FM-Ausgänge 25, 27, die ein Paar von FM-RF-Vorverstärkern 20, 22 mit Signalen versorgen. Dabei sind die FM-RF-Vorverstärker 20, 22 am unteren Ende der Antennenelemente 12, 14 angeordnet. Die Abstimmschaltkreise enthalten außerdem AM-Ausgänge 21, 23, die Signale einem Paar von AM-RF-Vorverstärkern 24, 26 liefern. Die FM-Vorverstärker enthalten jeweils einen Ausgang 30, 32, wobei jeder davon ein vorverstärktes FM-Signal anderen Schaltkreisen des Empfangssystems zuführt, die in der Regel eine Decodierung und Verstärkung eines FM-Audio-Empfangsprogramm durchführen. Die AM-Vorverstärker enthalten jeweils einen Ausgang 34, 36, die an einen RF-Verstärker 28 über einen Additions- bzw. Summierschaltkreis 38 gekoppelt sind. Die AM-RF-Verstärker enthalten einen AM-Verstärkersummenausgang 40, der ein AM-Summensignal an andere Abschnitte des Empfängers zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise Decodierung und Verstärkung, liefert, um ein AM-Audio-Empfangsprogramm zu erzeugen.
Die erste 12 und zweite Antenne 14 sind in der Regel identisch aufgebaut und können Monopolantennen (oder Stab- bzw. Peitschenantennen) sein, die in der Länge deutlich kürzer sind als ein Viertel einer Wellenlänge der gewünschten Betriebsfrequenz. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Empfang von Rundfunk-Audioprogrammen in Autos beträgt die Länge der Antennen etwa 25,4 cm (10 inches). Jede Antenne enthält einen Ausgang 42, 44, wodurch jede Antenne an den Eingang eines der Abstimmschaltkreise 16, 18 gekoppelt ist.
Diese Abstimmschaltkreise 16, 18 sind in der Regel identisch aufgebaute Abstimmschaltkreise bzw. Tuner hoher Güte (Q > 100), wobei jeder davon einen ersten Induktor bzw. Induktionsspule, 46, 50 im Strompfad zwischen dem Eingang des Tuner und dem AM-Ausgang 21, 23 des Tuners, sowie einen zweiten Induktor bzw. Induktionsspule, 48, 52 im Strompfad zwischen dem AM-Ausgang des Tuners und der Verbindung zur Erde 11 enthält. Jeder Abstimmschaltkreis enthält außerdem erste 54, 58 und zweite steuerbare reaktive Elemente 56, 60, beispielsweise entgegengesetzt gepolte Varaktoren, und eine dritte Induktionsspule 62, 64, die in Reihe in einem Strompfad zwischen dem Eingang des Abstimmschaltkreises und der Erde angeordnet sind. Des weiteren ist ein Widerstand 66, 68 in jedem Strompfad zwischen der Abstimmeingangsleitung 70 und einem Punkt zwischen den jeweiligen Varaktoren angeordnet. Die FM-Ausgänge 25, 27 werden jeweils von Abzweigungen an den entsprechenden dritten Induktionsspulen 62, 64 versorgt.
Die FM-Vorverstärker 20, 22 sind in der Regel identisch aufgebaut, wobei jeder davon einen Eingangskondensator 72, 74 und ein Vorspannungsnetz mit ersten 78, 84, zweiten 80, 86 und dritten Vorspannungsreihenwiderständen 82, 88 umfaßt, die in einem Strompfad zwischen einer 12-Volt-FM-Spannungsversorgungsschiene 76 und der Erde angeordnet sind. In jedem FM-Vorverstärker empfängt eine erste Gatee lektrode 94, 96 eines Doppelgate-MOSFET 90, 92 eine Vorspannung von einem Punkt zwischen dem ersten und zweiten Vorspannungswiderstand, und eine zweite Gateelektrode 98, 100 ist an den Eingangskondensator und an einen Punkt zwischen dem zweiten und dritten Vorspannungswiderstand gekoppelt. Ein sogenannter Sourcewiderstand 102, 104 und ein sogenannter Sourcekondensator 106, 108 sind in Parallelschaltung zwischen der Sourceelektrode des MOSFET und der Erde angeordnet. Eine sogenannte Drain-Induktionsspule 110, 112 ist zwischen der FM-Versorgungsschiene und der Drainelektrode des MOSFET angeordnet, wobei die Drainelektrode als FM-Ausgang 30, 32 des Vorverstärkers verwendet wird. Dieser Ausgang bzw. diese Ausgangsleitung ist abgeschirmt und wird weiteren Schaltungselementen des Empfängers zugeführt. Ein erster Kondensator 71, 75 ist zwischen der Erde und der FM-Versorgungsschiene angeordnet und ein zweiter Kondensator 73, 77 befindet sich in einem Strompfad zwischen der ersten Gateelektrode und der Erde.
Die AM-Vorverstärker 24, 26 sind in der Regel identisch aufgebaut, wobei jeder davon einen Eingang enthält, der mit einer Gateelektrode eines JFET 114, 116 verbunden ist. In jedem AM-Vorverstärker sind ein sogenannter Sourcewiderstand 118, 122 und ein sogenannter Sourcekondensator 120, 124 in Parallelschaltung zwischen der Sourceelektrode des JFET und der Erde angeordnet. Die Drainelektrode des JFET wird dabei als AM-Ausgang 34, 36 des Vorverstärkers verwendet. Dieser Ausgang bzw. Ausgangsleitung wird abgeschirmt und dem Additionsschaltkreis 38 zugeführt.
Der Additionsschaltkreis umfaßt zwei Serienwiderstände 37, 39 zur Oszillationsunterdrückung, die in einem Strompfad zwischen den Ausgängen des ersten und zweiten AM-Vorverstärkers angeordnet sind. Der Additionsnchaltkreis umfaßt des weiteren einen Ausgang 126, der mit einem Punkt verbunden ist, der sich in einem Strompfad zwischen den Sum mierwiderständen befindet. Dieser Ausgang wird dem Eingang des AM-RF-Verstärkers zugeführt.
Der RF-Verstärker umfaßt einen Transistor 128, dessen Emitterelektrode derart verbunden ist, um die Ausgaben des Summierschaltkreises zu empfangen. Ein Vorspannungsnetz umfaßt erste 130 und zweite Vorspannungswiderstände 132, die zwischen Erde und einer 12-Volt-AM-Versorgungsschiene 134 angeschlossen sind. Die Basiselektrode des Transistors liegt an einem Punkt an in einem Strompfad zwischen diesem ersten und zweiten Widerstand. Dieser Punkt ist außerdem verbunden mit einem Strompfad, der zur Erde führt und einen Kondensator 140 enthält. Ein zweiter Kondensator 138 ist in einem Strompfad enthalten, der von der Erde zur AM-Versorgungsschiene führt. Die Primärspule eines AF-Transformators 136 ist in einem Strompfad zwischen der AM-Versorgungsschiene und der Kollektorelektrode des Transistors angeordnet, und die Sekundärspule liefert den AM-Ausgang bzw. das AM-Ausgangssignal 40, das in der Regel an weitere Schaltkreise des Empfängers angelegt wird.
Somit enthält der erfindungsgemäße Antennenkombinationsschaltkreis 10 Schaltkreisabschnitte, die einen AM-Schaltkreis definieren sowie Schaltkreisabschnitte, die einen FM-Schaltkreis definieren. Besonders vorteilhaft sind bestimmte Elemente, einschließlich der Komponenten des Abstimmschaltkreises, Teile von beiden dieser Schaltkreise, was die Anzahl der benötigten Schaltelemente insgesamt reduziert. Hierdurch werden in besonderem Maße die Fertigungskosten verringert und außerdem die Zweckmäßigkeit sowie Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Kombinatonsschaltkreises erhöht.
Jeder der Schaltkreise 16 und 18 liefert ein AM-Ausgangssignal und ein FM-Ausgangssignal aus einem angeschlossenen Ausgang, derart, daß der Einfluß des Schaltkreises des nicht ausgewählten Bandes – AM- oder FM-Band – auf den Schaltkreis des ausgewählten Bandes – FM- oder AM-Band – minimal ist. Das heißt, daß der FM-Resonanzschaltkreis mit Varaktordioden 54, 56 und Induktionsspule 62 eine hohe Impedanz bei AM-Bandfrequenzen aufweist, wenn der AM-Empfang ausgewählt wurde. Durch Erhöhen der Abstimmspannung in Leitung 70 auf eine hohes Niveau wird die Kapazität der Varaktoren 54 und 56 verringert, so daß sich diese hohe Impedanz bei AM-Bandfrequenzen einstellt. Die Induktoren 46 und 48, sowie Gateelektrode 114 ergeben eine ausreichend hohe Inpedanz bei FM-Bandfrequenzen.
Der AM-Vorverstärkereingang mit den Induktoren 46 und 48 in Leitung 21 und die Schaltkreis 24 sind nicht abgestimmt. Die Bandpaß- bzw. Bandbreitencharakteristik erstreckt sich in etwa im Bereich zwischen 400 kHz und 10 MHz. Der FM-Eingangsschaltkreis ist dagegen auf den ausgewählten Kanal im FM-Band abgestimmt, wie vorstehend beschrieben.
Falls nun ein Anwender der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung ein AM-Rundfunkprogramm empfangen möchte, so betätigt er hierzu eine Bandauswahlsteuervorrichtung (hier nicht gezeigt) am Empfänger und bewirkt hierdurch, daß die Empfangsvorrichtung ein festes Spannungspotential von 28 Volt an der Abstimmeingangsleitung 70 anlegt. Hierdurch wird die Reaktanz der Varaktoren 54, 55, 58, 60 auf ein Niveau gesetzt, das ein optimales Abstimmen durch jeden der zwei Abstimmschaltkreise 16, 18 der AM-Signale innerhalb des gewünschten AM-Betriebsbandes ermöglicht. Die Abstimmschaltkreise geben die resultierenden Signale an ihren Ausgängen 21, 23 aus. Diese Signale werden daraufhin durch separate AM-Vorverstärker verstärkt bzw. vorverstärkt.
Jeder AM-Vorverstärker enthält einen Kaskoden-Schaltkreis. Eine Schaltung summiert die Ausgangsströme zweier gemeinsamer Sourcestufen zu einer gemeinsamen Basisstufe. Die Ausgangssourceimpedanz der gemeinsamen Source-FET-Stufen 24, 26 ist sehr hoch, während die Eingangsimpedanz der gemeinsamen Basis der Bipolartransistorstufe 28 sehr niedrig ist. Demzufolge fließt der gesamte Zusatzstrom von jeder FET-Stufe in den Emitter und liefert einen Emitterstrom, welcher der Vektorsumme der Ausgangsströme der FET-Stufen 24 und 26 entspricht. Widerstände 37 und 39 unterdrücken Nebenoszillationen im Bereich außerhalb des erwünschten Bandes. Der AM-RF-Verstärker 28 verstärkt das Summensignal und leitet es anderen Schaltkreisen innerhalb des Empfängers weiter. Das verstärkte Summensignal besitzt im allgemeinen ein Amplitudenniveau, das doppelt so hoch ist wie dasjenige einer Einzelantenne. Besonders vorteilhaft erreicht hierdurch die Erfindung einen klareren Empfang von AM-Rundfunkprogrammen.
Des weiteren verbessert die Erfindung das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, wenn der Empfang intern rauschbegrenzt ist; d. h. das in der Antenne erzeugte Rauschen überlagert sich nicht dem internen Rauschen des Empfängers. Dagegen überlagert das Antennenrauschen das Empfängerrauschen, wenn das System extern rauschbegrenzt ist. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel bei Verwendung von kurzen Antennen arbeitet das System im Grenzbereich zwischen den Bedingungen externer und interner Rauschbegrenzung.
Bei internen Rauschbegrenzungsbedingungen liegt am RF-Vorverstärkerausgang eine Komponente des gewünschten RF-Signals an, wobei die Hälfte davon von jeder Antenne geliefert wird. Bei der Verwendung von zwei Antennen verdoppelt sich diese Ausgangssignalspannung im Vergleich zur Verwendung von einer Einzelantenne. Es treten aber auch zwei Rauschkomponenten auf, nämlich eine von jedem Vorverstärkerschaltkreis. Da diese Rauschkomponenten unkorreliert sind, ist die Vorverstärkerausgangsrauschleistung doppelt so groß wie für ein System mit einer Einzelantenne. Daraus resultiert eine Verbesserung der Signalleistung von 6 dB und eine Erhöhung der Rauschleistung von 3 dB. Zusammen ergibt es eine Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses von 3 dB.
Besonders vorteilhaft erzielt somit das erfindungsgemäße Empfangssystem ein bestimmtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis im AM-Betrieb mit zwei Antennen, die deutlich kürzer sind als eine entsprechende Einzelantenne mit demselben Signal-zu-Rausch Verhältnis. Weiters ist die Erfindung nicht nur in einem System mit kurzer Antennen für Mehrfach-FM-Empfang von Vorteil, sondern auch in jeder beliebigen intern rauschbegrenzten Rundfunkempfangsvorrichtung.
Falls der Anwender ein FM-Rundfunkprogramm hören möchte, stellt er hierzu den Bandauswahlregler auf die FM-Position. Dies bewirkt, daß die Empfangsvorrichtung eine Spannung im Bereich zwischen 2 und 10 Volt an der Abstimmungseingangsleitung anlegt. Diese Spannung kann verändert werden, um optimalen Empfang für eine bestimmte gewünschte Frequenz zu gewährleisten. Im übrigen wird diese Spannung von einem Schaltkreis im Empfänger geliefert, die in Übereinstimmung mit den Prinzipien der in der Einleitung erwähnten, gemeinsam übertragenen Anmeldungen arbeitet. Die Abstimmschaltkreise 16, 18 übergeben die resultierenden Signale den FM-RF-Vorverstärkern 20, 21, welche diese Signale vorverstärken und diese den Empfängern an ihren Ausgängen 30, 32 zur Verfügung stellen. Weitere Schaltungen innerhalb des Empfängers können derartig arbeiten, daß sie von diesen zwei vorverstärkten Signalen das eine mit dem höheren Wert einer erwünschten Qualität auswählen, beispielsweise als Trägeramplitude.
Die Erfindung nützt vorteilhaft die Tatsache aus, daß die Wellenlänge von AM-Rundfunkbandfrequenzen deutlich länger als die Wellenlänge von FM-Rundfunkbandfrequenzen ist. Für FM-Signale sind wenigstens zwei FM-Antennen um einen mit der Wellenlänge der Frequenzen im FM-Band vergleichbaren Abstand voneinander derart getrennt, daß jede Antenne un terschiedliche FM-Signale empfängt, was beispielsweise bei Mehrfachempfang in besonderem Maße nützlich ist. Andererseits ist dieser Abstand nur ein geringer Bruchteil einer Wellenlänge bei Frequenzen im AM-Band. Dies führt zu dem Ergebnis, daß zwei Antennen nahezu gleiche phasengleiche Signale im AM-Frequenzbereich empfangen, diese addieren und den Empfänger mit einem Signal versorgen, das im wesentlichen zweimal dem von einer Einzelantenne erhältlichen Signal entspricht. Deshalb besteht ein weiterer Grundgedanke der Erfindung darin, jede beliebige Zahl von Antennen zu benützen, wobei angrenzende Antennen durch einen Abstand vergleichbar mit einer Wellenlänge bei FM-Bandfrequenzen voneinander getrennt sind, und wobei die äußersten Antennen durch einen Abstand, der wesentlich kleiner als eine Wellenlänge bei AM-Frequenzen ist, voneinander getrennt sind.
Zusammenfassend wird hierdurch eine Rundfunkempfangsvorrichtung realisiert, die sich durch hervorragende Empfangscharakteristiken im FM- und AM-Frequenzbereich auszeichnet und insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet ist.

Claims

Rundfunkempfangsvorrichtung mit: a) wenigstens einem ersten (12) und einem zweiten Antennenelement (14), wobei die Antennenelemente (12, 14) einen ersten (42) und einen zweiten Ausgang (44) aufweisen und in der Länge deutlich kürzer als ein Viertel einer Wellenlänge bei gewünschter Betriebsfrequenz sind; b) einem FM-Empfangsschaltkreis (13), der einen ersten (1) und einen zweiten Eingang (2), die mit dem ersten (42) bzw. zweiten Ausgang (44) der Antennen (12, 14) gekoppelt sind, sowie einen ersten und einen zweiten FM-Ausgang zum Bereitstellen eines Paares von FM-Empfangssignalen aufweist; und c) wenigstens einem AM-Empfangsschaltkreis (15), der einen ersten (1) und einen zweiten Eingang (2) aufweist, die mit dem ersten (42) bzw. zweiten (44) Ausgang der Antennen (12, 14) gekoppelt sind, wobei der AM-Empfangsschaltkreis (15) eine Additionsschaltung (38) und einen AM-Ausgang zum Bereitstellen eines AM-Signals enthält, das eine Summe von vom ersten (42) und zweiten Ausgang (44) der Antennenelemente (12, 14) erhaltenen Signalen umfaßt.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Antennenelemente (12, 14) ein unteres und ein oberes Ende aufweist, und daß der FM-Empfangsschaltkreis (13) einen ersten (20) und zweiten FM-Vorverstärkerschaltkreis (22) umfaßt, die an den jeweiligen unteren Enden des ersten (12) und zweiten Antennenelementes (14) angeordnet sind.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ersten (12) und zweiten Antennenelement (14) vergleichbar ist mit einer Wellenlänge bei Frequenzen im FM-Band und deutlich geringer ist als eine Wellenlänge bei Frequenzen im AM-Band.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster (16) und zweiter Abstimmschaltkreis (18) enthalten ist, wobei der erste Abstimmschaltkreis (16) mit dem ersten Antennenelementausgang (42) gekoppelt ist, und der zweite Abstimmschaltkreis (18) mit dem zweiten Antennenelementausgang (44) gekoppelt ist.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (16) und der zweite Abstimmschaltkreis (18) jeweils einen gemeinsamen Abstimmeingang enthalten zum Empfang eines Steuersignals zur Veränderung der Abstimmcharakteristiken der Abstimmschaltkreise (16, 18).
Rundfunkempfangsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abstimmschaltkreis (16) ein erstes Paar (54, 56) an steuerbaren reaktiven Elementen aufweist, die in Reihe mit dem ersten Antennenelementausgang (42) angeordnet sind, und daß der zweite Abstimmschaltkreis (18) ein zweites Paar (58, 60) an steuerbaren reaktiven Elementen aufweist, die in Reihe mit dem zweiten Antennenelementausgang (44) angeordnet sind.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abstimmschaltkreis (16) folgende Elemente enthält: a) einen ersten (46) und einen zweiten Induktor bzw. Induktionsspule (48), die in einem ersten Strompfad zwischen dem ersten Antennenelementausgang (42) und Erde (11) in Reihe geschaltet sind; b) einen ersten (54) und zweiten entgegengesetzt gepolten Varaktor (56) und eine dritte Induktionsspule (62), die in Reihe in einem zweiten Strompfad zwischen dem ersten Antennenelementausgang (42) und der Erde (11) geschaltet sind; c) einen dritten Strompfad, der einen ersten Widerstand (66) enthält, der zwischen einem Punkt zwischen dem ersten (54) und zweiten entgegengesetzt gepolten Varaktor (56) und einem Abstimmeingang (70) angeordnet ist; d) einen ersten abgestimmten AM-Ausgang (21), der in einem ersten Strompfad zwischen der ersten (46) und zweiten Induktionsspule (48) vorgesehen ist; e) einen ersten abgestimmten FM-Ausgang (25), der von einer ersten Abzweigung an der dritten Induktionsspule (62) versorgt wird; und und daß der zweite Abstimmschaltkreis (18) folgende Elemente enthält: a) einen vierten (50) und fünften Induktor bzw. In duktionsspule (52), die in einem vierten Strompfad zwischen dem zweiten Antennenelementausgang (44) und der Erde (11) in Reihe geschaltet sind; b) einen dritten (58) und einen vierten entgegengesetzt gepolten Varaktor (60), sowie eine sechste Induktionsspule (64), die in einem fünften Strompfad zwischen dem zweiten Antennenelementausgang (44) und der Erde (11) in Reihe geschaltet sind; c) einen sechsten Strompfad, der einen zweiten Widerstand (68) enthält, der zwischen einem Punkt zwischen dem dritten (58) und vierten entgegengesetzt gepolten Varaktor (60) und dem Abstimmeingang (70) angeordnet ist; d) einen zweiten abgestimmten AM-Ausgang (23), der im vierten Strompfad zwischen der vierten (50) und fünften Induktionsspule (52) vorgesehen ist; und e) einen zweiten abgestimmten FM-Ausgang (27), der von einer zweiten Abzweigung an der sechsten Induktionsspule (64) versorgt wird.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von FM-Vorverstärkern (20, 22) des FM-Empfangsschaltkreises (13) auf die Abstimmschaltkreise (16, 18) ansprechen, und daß der AM-Empfangsschaltkreis (15) ein Paar von AM-Vorverstärkern (24, 26) enthält, die auf die Abstimmschaltkreise (16, 18) ansprechen, wobei die Additionsschaltung (38) auf die AM-Vorverstärker (24, 26) anspricht.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste FM-Vorverstärker (20) des FM-Empfangsschaltkreises (13) auf das erste abgestimmte FM-Ausgangssignal (25) des ersten Abstimmschaltkreises (16) anspricht, daß der zweite FM-Vorverstärker (22) auf das zweite abgestimmte FM-Ausgangssignal (27) des zweiten Abstimmschaltkreises (18) anspricht, und daß der AM-Empfangsschaltkreis (15) einen ersten AM-Vorverstärker (24) enthält, der auf das erste abgestimmte AM-Ausgangssignal (21) des ersten Abstimmschaltkreises (16) anspricht, sowie einen zweiten AM-Vorverstärker (26), der auf das zweite abgestimmte AM-Ausgangssignal (21) des zweiten Abstimmschaltkreises (18) anspricht, wobei die Additionsschaltung (38) einen ersten Eingang enthält, der auf den ersten AM-Vorverstärker (24) anspricht und einen zweiten Eingang, der auf den zweiten AM-Vorverstärker (26) anspricht.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionsschaltung (38) ein Widerstandsnetz enthält.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (12, 14) jeweils in der Länge nicht größer als etwa 25,4 cm (10 inches) sind.
Rundfunkempfangsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswahlschaltkreis enthalten ist, der auf die FM-Ausgangssignale des FM-Empfangsschaltkreises anspricht, um dasjenige FM-Signal auszuwählen mit dem höchsten Wert der gewünschten Qualität.
Verfahren zum Empfangen von Rundfunksignalen, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen von RF-Signalen am Ausgang (42, 44) eines Paares von Antennen (12, 14), die in der Länge deutlich kürzer als ein Viertel einer Wellenlänge bei einer gewünschten Betriebsfrequenz sind; b) Abstimmen der bereitgestellten RF-Signale auf eine gewünschte Frequenz durch einen Abstimmschaltkreis, um ein Paar von abgestimmten FM-Signalen zu erzeugen; c) Abstimmen der bereitgestellten RF-Signale auf eine gewünschte Frequenz, um ein Paar von abgestimmten AM-Signalen zu erzeugen; und d) Summieren der abgestimmten AM-Signale, um ein AM-Summensignal zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmen des bereitgestellten AM-Signals und das Abstimmen des bereitgestellten FM-Signals zu verschiedenen Zeiten mit einem gemeinsamen Abstimmschaltkreis durchgeführt werden, und daß die Abstimmcharakteristiken des Abstimmschaltkreises durch Veränderung eines Abstimmsteuersignals variiert werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Variation der Abstimmcharakteristiken während des FM-Empfangs eine Variation der Abstimmcharakteristiken umfaßt, derart, daß der FM-Empfang des FM-Empfangssignals verbessert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Variation der Abstimmcharakteristiken durch Veränderung des Abstimmsteuersignals die Veränderung der Vorspannung an zwei Paaren von entgegengesetzt gepolten steuerbaren reaktiven Elementen, insbesondere Varaktoren (54, 56; 58, 60), umfaßt, die jeweils in Reihe mit einem der Antennenausgänge (42; 44) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das FM-Signal mit dem höchsten Wert einer gewünschten Qualität ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestimmten FM-Signale, insbesondere vor dem Auswählen, vorverstärkt werden, und daß die abgestimmten AM-Signale vor dem Summieren vorverstärkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Antennen (12, 14) mit einem gegenseitigen Abstand in der Größenordnung einer Wellenlänge bei Frequenzen im FM-Band und mit einem deutlich kleineren gegenseitigen Abstand als eine Wellenlänge bei Frequenzen im AM-Band angeordnet werden.