DE4313211A1 - Dämpfungsglied für einen Empfänger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungsglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das in einem Empfänger zum Vermindern der Intensität eines HF-Signals (Hochfrequenz­ signals) vorgesehen ist.

Die Intensität eines an einen Radioempfänger übertragenen HF- Signals ändert sich entsprechend der sich zeitlich und ört­ lich ändernden elektrischen Feldstärke. In einem starken elektrischen Feld wird das HF-Signal übermäßig stark, wodurch Zwischen- und Kreuzmodulationen verursacht werden. Um derar­ tige Modulationen zu verhindern, wird ein Dämpfungsglied in dem Empfänger vorgesehen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Teils eines Über­ lagerungsempfängers gezeigt, wobei der Schaltkreis ein Dämp­ fungsglied 2a zum Dämpfen eines übertragenen HF-Signals, das von einer Antenne 1 empfangen wird, und eine Abstimmschaltung 3 zum Abstimmen auf das HF-Signal und zur Impedanzanpassung aufweist. Das empfangene Signal wird an einen Hochfrequenz­ verstärker 4 angelegt, in dem das HF-Signal auf einen vorbe­ stimmten Pegel verstärkt wird. Dann wird das Signal einem Mischer 5 zugeleitet, in dem es mit einem intern erzeugten Signal aus einem Übertragungsoszillator 6 gemischt wird, wodurch ein Zwischenfrequenzsignal ZF von 10,7 Megahertz erzeugt wird.

Das Dämpfungsglied 2a umfaßt eine PIN-Diode D2 mit einer Ka­ thode, die mit der Antenne 1 über einen Kondensator C2 ver­ bunden ist, und einer Anode, die mit der Abstimmschaltung 3 über einen Kondensator C1 verbunden ist. Die Kathode der PIN- Diode D2 ist über einen Widerstand R1 auf Masse gelegt. Die Anode ist über eine Spule L1 mit einem Steuerspannungsgenera­ tor 7a verbunden, der durch ein Signal von einer CPU 8 ge­ steuert wird. Die Kondensatoren C1 und C2 sind zur Unter­ drückung von Gleichstrom vorgesehen. Die Spule L1 verhindert einen Durchgang des HF-Signals durch die Spule selbst. Der Betriebswiderstand der PIN-Diode D2 nimmt mit Zunahme des angelegten Vorwärtsstroms ab.

Wenn der Steuerspannungsgenerator 7a von der CPU 8 derart be­ trieben wird, daß die Steuerspannung der PIN-Diode D2 ab­ nimmt, erhöht sich ihr Widerstand, wodurch der Dämpfungsgrad des sie durchfließenden HF-Signals zunimmt. Wenn die Steuer­ spannung erhöht wird, nimmt der Dämpfungsgrad ab.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dämpfungs­ glieds. Das Dämpfungsglied 2b weist eine PIN-Diode D2 auf, deren Anode mit einem Verbindungspunkt zwischen den Kondensa­ toren C1 und C2 verbunden ist und deren Kathode auf Masse gelegt ist. Das heißt, die PIN-Diode D2 ist parallel zum HF- Signal geschaltet, so daß ein Nebenschlußstromkreis gebildet wird. Die Steuerspannung wird vom Steuerspannungsgenerator 7a über die Spule L1 angelegt, um den Widerstand der Diode zu steuern.

Beim Betrieb wächst mit Erhöhung der Steuerspannung der Vor­ wärtsstrom an. Der Widerstand der PIN-Diode D2 wird somit kleiner, so daß als Folge die Dämpfung des HF-Signals zu nimmt. Umgekehrt wird die Steuerspannung verkleinert, um den Dämpfungsgrad zu reduzieren.

Fig. 7 zeigt die Zwischenmodulations-Kennlinien des in Fig. 5 dargestellten Dämpfungsglieds 2a, wenn das HF-Signal ver­ schieden stark gedämpft wird. In der Darstellung ist auf der Abszisse die Differenz (Δf) zwischen den Frequenzen des ge­ wünschten HF-Signals und des ungewünschten Störsignals aufge­ tragen, das in einem übermäßig starken elektrischen Feld auf­ tritt. Auf der Ordinate ist der HF-Signal-Eingangspegel auf­ getragen, der zulässig ist, um keinen vorbestimmten Störpegel zu verursachen, und zwar in bezug auf die Differenz Δf und verschiedene Dämpfungsgrade.

Die Darstellung zeigt, daß der zulässige Pegel im allgemeinen mit der Zunahme der Differenz Δf zwischen dem HF-Signal und der Störwelle (dem Störsignal) anwächst. Dies tritt infolge der Abstimmkennlinie der Abstimmschaltung 3 auf. Damit werden im Prinzip die Kurven der zulässigen Pegel im wesentlichen parallel nach oben verschoben, wenn der Dämpfungsgrad zunimmt.

Wird jedoch stark gedämpft, beispielsweise um 20 Dezibel, nimmt der zulässige Pegel ab, wenn die Differenz 1 Megahertz überschreitet. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn die Differenz Δf positiv ist, so daß der zulässige Wert klei­ ner wird als der bei einer Dämpfung von 10 oder 15 Dezibel.

Die Ursache dieses Phänomens wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Steuerspannung, die im Steuerspannungsgenerator 7a erzeugt wird, verringert wird, um den Dämpfungsgrad zu erhöhen, steigt die Eingangsimpedanz an der PIN-Diode D2 an.

Das Störsignal kann wegen der Streukapazität, die zwischen der Anode und der Kathode der PIN-Diode D2 vorliegt, und der magnetischen Kopplung im Raum in die Schaltung gelangen.

Ferner stimmen die PIN-Diode D2 und die Abstimmschaltung in ihrer Impedanz nicht überein, so daß die Reflexion des HF- Signals eine stehende Welle erzeugt. Die Gefahr einer Zwischenmodulation erhöht sich somit.

Obwohl die nominale Maximaldämpfung des Dämpfungsglieds 2a 20 Dezibel beträgt, kann die Zwischenmodulation nur bis ungefähr 10 Dezibel unterdrückt werden.

Bei dem Dämpfungsglied 2b gemäß der Fig. 6 kann das HF-Signal nur um 10 Dezibel gedämpft werden, da der Widerstand der Di­ ode D2 nicht auf Null gebracht werden kann. Des weiteren kann eine Fehlanpassung im Signalschaltkreis auftreten, wenn die Antenne 1 mit anderen Empfängern gemeinsam benützt wird. Zu­ sätzlich wird das HF-Signal für andere Empfänger unerwünscht gedämpft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfungsglied anzugeben, dessen Dämpfungsgrad bei jedem Dämpfungspegel er­ höht werden kann, ohne daß die Zwischenmodulation zunimmt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Dämpfungsglied zum Dämpfen eines Pegels eines Eingangssignals, das von einem Empfänger aufgenommen wird, mit einem vorbestimmten Dämp­ fungsgrad angegeben, umfassend eine erste Steuereinrichtung zum Steuern des Eingangssignalflusses in Übereinstimmung mit einem ersten Steuersignal und eine zweite Steuereinrichtung zum Reduzieren der Impedanz einer Eingangsseite der ersten Steuereinrichtung auf einen vorbestimmten Wert in Überein­ stimmung mit einem zweiten Steuersignal, wenn der Eingangs­ signalfluß durch die erste Steuereinrichtung reduziert wird.

Die erste Steuereinrichtung umfaßt zumindest eine erste PIN- Diode, deren Widerstand in Übereinstimmung mit dem ersten Steuersignal steuerbar ist. Die zweite Steuereinrichtung umfaßt eine zweite PIN-Diode, deren Widerstand in Überein­ stimmung mit dem zweiten Steuersignal steuerbar ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird, wenn das HF-Signal stark gedämpft werden soll, die Impedanz der Eingangsseite des Dämpfungsglieds vermindert, um eine Einführung von Störsigna­ len zu verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Radioempfängers mit einem Dämpfungsglied gemäß einer Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines Dämpfungsglieds gemäß der vorliegenden Erfin­ dung zeigt;

Fig. 3 eine Tabelle, die den Betrieb der Dioden im Dämp­ fungsglied der Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 eine Darstellung der Zwischenmodulationskennlinien des Empfängers mit dem Dämpfungsglied gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 und 6 Blockdiagramme von Radioempfängern, die jeweils ein herkömmliches Dämpfungsglied aufweisen; und

Fig. 7 eine Darstellung der Zwischenmodulationskennlinien des Empfängers aus Fig. 5.

Der in Fig. 1 gezeigte Radioempfänger, bei dem ein Dämpfungs­ glied gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ist, ist dem in Fig. 5 dargestellten Empfänger ähnlich. Die in Fig. 5 gezeigten Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile.

Das HF-Signal von der Antenne 1 wird über ein Dämpfungsglied 2A an die Abstimmschaltung 3 angelegt und in einem Hochfre­ quenzverstärker 4 verstärkt. Das gedämpfte HF-Signal und ein Signal von einem Überlagerungsoszillator 6 werden dann zu einem Mischer 5 geführt, um ein Zwischenfrequenzsignal ZF von 10,7 Megahertz zu erzeugen.

Das Dämpfungsglied 2A der vorliegenden Erfindung weist eine PIN-Diode D2 auf, deren Anode mit der Abstimmschaltung 3 über den Kondensator C1 verbunden ist. Die Kathode der PIN-Diode D2 ist mit der Antenne 1 über den Kondensator C2 verbunden und über den Widerstand R1 geerdet.

Der Ausgang des Kondensators C2 ist über einen Kondensator C4, einen Widerstand R4 und eine PIN-Diode D1 auf Masse ge­ legt, so daß ein Nebenschlußstromkreis gebildet ist. Die An­ ode der Diode D1 ist mit dem Widerstand R4 verbunden. Der Wi­ derstand R4 weist einen Widerstandswert von ungefähr 100 Ohm auf, der klein genug ist, daß der Betrieb der Antenne 1 nicht beeinflußt wird. Der Kondensator C4 ist zum Unterdrücken von Gleichstrom vorgesehen.

Die PIN-Diode D2 wird abhängig von einer an deren Anode von einem Steuerspannungsgenerator 7B über eine Spule L1 angeleg­ ten Steuerspannung linear gesteuert. Der Steuerspannungsgene­ rator 7B ist beispielsweise ein D/A-Wandler, der in Überein­ stimmung mit einem Signal von einer CPU 8 betrieben wird, die mit einem Auswahlschalter 9 verbunden ist, so daß ein geeig­ neter Strom an die PIN-Diode D2 in Abhängigkeit von der durch den Auswahlschalter 9 eingestellten, gewünschten Dämpfung angelegt wird. Wenn der von einem Radioempfänger wiedergege­ bene Ton Störungen beinhaltet, die durch die Zwischenmodula­ tion des HF-Signals verursacht sind, betätigt der Benutzer nach und nach den Knopf des Auswahlschalters 9, um einen ge­ eigneten Dämpfungsgrad auszuwählen.

An die PIN-Diode D1 wird eine Steuerspannung von einem Steu­ erspannungsgenerator 7A über eine Spule L2 angelegt. Der Steuerspannungsgenerator 7A umfaßt beispielsweise einen Tran­ sistor, der geeignet ist, eine Spannung mit hohem Pegel oder eine Spannung mit niedrigem Pegel an die PIN-Diode D1 in Übereinstimmung mit einem Signal von der CPU 8 anzulegen, wo­ durch die PIN-Diode D1 leitend (an) oder nicht leitend (aus) geschaltet wird. Wenn die Diode D1 leitend ist, wird deren Widerstand klein, so daß das an die Abstimmschaltung 3 ange­ legte HF-Signal abgeschwächt wird.

Wenn der Auswahlschalter 9 so eingestellt ist, daß das HF- Signal wenig gedämpft wird, legt die CPU im Betrieb ein Signal an den Steuerspannungsgenerator 7B an, so daß eine hohe Steuerspannung an die PIN-Diode D2 angelegt wird. Da der Widerstand an der Diode D2 klein ist, wird der Strom des durch die Diode D2 fließenden HF-Signals groß.

Wenn der Auswahlschalter 9 so eingestellt ist, daß der Dämp­ fungsgrad groß ist, wird die der Diode D2 zugeführte Steuer­ spannung verkleinert. Der Widerstand der PIN-Diode D2 erhöht sich, wodurch der Dämpfungsgrad zunimmt. Gleichzeitig wird der Steuerspannungsgenerator 7A derart betrieben, daß eine Spannung mit hohem Pegel an der Anode der PIN-Diode D1 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der CPU 8 anliegt, wodurch der Widerstand der Diode D1 verkleinert wird. Somit wird die Diode D1 leitend. Als Folge sinkt die Impedanz des Nebenschlußstromkreises auf einen Wert ab, welcher der Summe des Widerstandes R4, das heißt 100 Ohm, und des Widerstandes der Diode D1 entspricht. Die Summe des Widerstandes wird auf einen bevorzugten Wert eingestellt, so daß ein Kurzschluß verhindert wird. Somit wird eine Einkopplung eines Störsi­ gnals verhindert. Ferner wird eine Dämpfung des HF-Signals für andere Empfängern verhindert, wenn die Antenne 1 mit anderen Empfängern gemeinsam benützt wird. Da die Änderung der Impedanz des Dämpfungsglieds 2A von der Antenne aus gese­ hen abnimmt, wird eine Impedanzfehlanpassung beseitigt, wo­ durch die Reflexion des HF-Signals beschränkt wird. Demgemäß wird die Zwischenmodulation beschränkt, so daß der zulässige Wert verbessert wird, wie in der Fig. 4 dargestellt ist.

Wird der Auswahlschalter 9 so betätigt, daß das HF-Signal nicht reduziert wird, arbeitet der Steuerspannungsgenerator 7A derart, daß eine Spannung mit niedrigem Pegel erzeugt wird, wodurch die PIN-Diode D1 nichtleitend ist. Somit wird eine Abnahme der Empfindlichkeit des Empfängers verhindert.

Gemäß Fig. 2 weist das Dämpfungsglied 2B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche PIN-Diode D3 auf, die zwischen der Diode D2 und dem Kondensa­ tor C1 vorgesehen ist. Die Anoden der PIN-Diode D2 und D3 sind miteinander verbunden. Die Kathode der PIN-Diode D2 ist mit dem Steuerspannungsgenerator 7B über eine Spule L3 ver­ bunden, und die Kathode der Diode D3 ist mit einem Steuer­ spannungsgenerator 7C über die Spule L1 verbunden. Die Steu­ erspannungsgeneratoren 7B und 7C werden durch die CPU 8 ge­ steuert, um eine Spannung mit hohem oder niedrigem Pegel in Übereinstimmung mit der Betätigung des Auswahlschalters 9 zu erzeugen. Somit wird, anders als bei der PIN-Diode D2 der er­ sten Ausführungsform, der Widerstand beider PIN-Dioden D2 und D3 erhöht, wenn eine Spannung mit hohem Pegel angelegt wird.

Zu den PIN-Dioden D2 und D3 sind Reihenschaltungen, bestehend aus einem Kondensator C5 und einem Widerstand R5 bzw. einem Widerstand R6 und einem Kondensator C6 parallel geschaltet. Die Anoden der Dioden D2 und D3 sind mit einer Energieversor­ gung +B über einen Widerstand R7 und mit Masse über den Widerstand R1 verbunden.

Die PIN-Diode D1 ist in der gleichen Weise wie beim Dämp­ fungsglied 2A der ersten Ausführungsform geschaltet und wird mit einer Spannung mit hohem oder niedrigem Pegel vom Steuer­ spannungsgenerator 7A beaufschlagt.

Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf die Tabelle der Fig. 3 beschrieben.

Wenn der Auswahlschalter 9 auf Aus geschaltet wird, steuert die CPU 8 den Steuerspannungsgenerator 7A so an, daß eine Spannung mit niedrigem Pegel an der PIN-Diode D1 anliegt, wodurch das HF-Signal gesperrt wird. Die Steuerspannungsge­ neratoren 7B und 7C legen Spannungen mit niedrigem Pegel an die entsprechenden PIN-Dioden D2 und D3. Da die Widerstände der Dioden D2 und D3 klein werden, sind die Dioden leitend (an), so daß das HF-Signal von der Antenne 1 ohne Dämpfung durch die Dioden D2 und D3 fließen kann.

Wenn der Auswahlschalter 9 so eingestellt ist, daß eine Dämp­ fung von 10 Dezibel ausgewählt ist, erzeugt der Steuerspan­ nungsgenerator 7B eine Spannung mit hohem Pegel, der Steuer­ spannungsgenerator 7C eine Spannung mit niedrigem Pegel. Als Folge wird der Widerstand der PIN-Diode D2 groß, so daß sie nicht leitend wird (aus). Demgemäß fließt das HF-Signal durch den Kondensator C5, den Widerstand R5 und die PIN-Diode D3, wodurch die PIN-Diode D2 umgangen wird. Das HF-Signal wird somit durch den Widerstand R5 gedämpft.

Um das HF-Signal mit 15 Dezibel zu dämpfen, werden die Steu­ erspannungsgeneratoren 7B und 7C so von der CPU 8 gesteuert, daß eine Spannung mit niedrigem bzw. eine mit hohem Pegel er­ zeugt wird. Demgemäß werden der Widerstand der Diode D2 klein und derjenige der Diode D3 groß, wodurch das HF-Signal durch die PIN-Diode D2, den Widerstand R6 und den Kondensator C2 fließt, wodurch die PIN-Diode D3 umgangen wird. Damit wird das HF-Signal durch den Widerstand R6 um 15 Dezibel gedämpft. Gleichzeitig wird die PIN-Diode D1 mit einer Spannung mit ho­ hem Pegel vom Steuerspannungsgenerator 7A beaufschlagt. Das HF-Signal wird auf Masse geleitet, wodurch die Impedanz des Nebenschlußstromkreises verkleinert wird.

Wenn die Dämpfung von 20 Dezibel gewählt wird, werden die Steuerspannungsgeneratoren 7B und 7C so betrieben, daß Span­ nungen mit hohen Pegeln erzeugt werden. Somit werden die Wi­ derstände der PIN-Dioden D2 und D3 groß, so daß die Dioden sperren. Demgemäß wird das HF-Signal über den Kondensator C5, die Widerstände R5 und R6 und den Kondensator C6 übertragen, wodurch die Dioden D2 und D3 umgangen werden, so daß das Signal durch die Widerstände R5 und R6 gedämpft wird. Der Widerstand der Diode D1 wird klein gehalten, um die Eingangs­ impedanz zu vermindern. Damit wird die Dämpfung des HF-Si­ gnals so gesteuert, daß die Zwischenmodulation vorzugsweise in der gleichen Weise eingeschränkt wird, wie bei der in Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsform.

Die PIN-Diode D1 der Ausführungsformen kann linear gesteuert werden, wobei in diesem Fall der Widerstand R4 weggelassen werden kann. Jede der PIN-Dioden D2 und D3 bei der zweiten Ausführungsform können in der umgekehrten Richtung geschaltet werden, so daß die Anode mit der Steuerspannung beaufschlagt wird. Die Steuerspannungsgeneratoren 7B und 7C werden dann umgekehrt betrieben, um die PIN-Dioden in der gleichen Weise leitend zu machen.

Ferner können die in den Ausführungsformen verwendeten PIN- Dioden der vorliegenden Ausführungsformen durch andere Halb­ leiterelemente und Relais mit guten Hochfrequenzeigenschaften ersetzt werden. Der Auswahlschalter 9 kann die Steuerspan­ nungsgeneratoren direkt steuern, wodurch die CPU 8 weggelas­ sen werden kann. Die Ausführungsformen können des weiteren so modifiziert werden, daß die HF-Signale durch Anwenden einer automatischen Verstärkungssteuerung oder durch Erfassen einer Mehrwegübertragung automatisch gedämpft werden. Weiter kann die vorliegende Erfindung auf Empfänger angewandt werden, bei denen sich die empfangenen Frequenzen von denjenigen eines Radioempfängers unterscheiden.

Aus der vorgenannten Beschreibung wird deutlich, daß die vor­ liegenden Erfindung ein Dämpfungsglied zum Dämpfen eines HF- Signals angibt, das von einem Empfänger aufgenommen wird, um die Zwischenmodulationen zu beschränken. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Eingangsimpedanz der Eingangsseite des Dämpfungsglieds verringert, wenn die gewünschte Dämpfung groß ist, so daß eine Zwischenmodulation verhindert wird. Wird die Antenne mit anderen Empfängern gemeinsam verwendet, wird eine Dämpfung des HF-Signals für andere Empfänger verhindert.

Claims (5)

1. Dämpfungsglied zum Dämpfen des Pegels eines von einem Empfänger aufgenommenen Eingangssignals mit einem vor­ bestimmten Dämpfungsgrad, gekennzeichnet durch:
Einrichtungen (7A, 7B) zum Erzeugen eines ersten Steuersignals und eines zweiten Steuersignals;
eine erste Steuereinrichtung (D2) zum Steuern des Durch­ gangs des Eingangssignals in Übereinstimmung mit dem ersten Steuersignal; und
eine zweite Steuereinrichtung (D1) zum Reduzieren der Impedanz einer Eingangsseite der ersten Steuereinrich­ tung auf einen vorbestimmten Wert in Übereinstimmung mit dem zweiten Steuersignal, wenn der Durchgang des Ein­ gangssignals durch die erste Steuereinrichtung reduziert wird.

2. Dämpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung zumindest eine erste PIN-Diode (D2) umfaßt, deren Wider­ stand in Übereinstimmung mit dem ersten Steuersignal steuerbar ist.

3. Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung eine zweite PIN-Diode (D1) umfaßt, deren Widerstand in Übereinstimmung mit dem zweiten Steuersignal steuerbar ist.

4. Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung einen Kondensator (C4), einen Widerstand (R4) und eine PIN-Diode (D1) umfaßt, die zwischen einer Eingangsseite der ersten PIN-Diode (D2) und Masse in Reihe geschaltet sind.

5. Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C5) und ein Widerstand (R5) parallel zu der ersten PIN-Diode (D2) in Reihe geschaltet sind.