DE69317016T2 - FM-Empfänger mit dynamischer MF-Filterabstimmung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen FM-Empfänger mit einem Hochfrequenzteil (RF), mit Mitteln zur Abwärtsmischung eines gewünschten hochfrequenten (HF)FM-Empfangssignals zu einem zwischenfrequenten (ZF) FM-Signal, mit einem ZF-Teil mit einem abstimmbaren ZF-Filter, mit einem FM-Demodulator zur Demodulation des Basisbandmodulationssignals des ZF-FM-Signal, wobei dieser Demodulator mit einer Basisbandsignalverarbeitungsanordnung gekoppelt ist, sowie mit einer ZF- Abstimmregelschleife, die über den FM-Demodulator mit einem Abstimmregeleingang des ZF-Filters gekoppelt ist zur augenblicklichen Abstimmregelung des ZF-Filters mit dem Basisbandmodulationssignal.
• Ein derartiger FM-Empfänger ist aus der internationalen PCT- Anmeldung WO 88/08223 bekannt.
• Die genannten Mittel für eine Abwärtsmischung eines gewünschten HF- FM-Empfangssignals zu einem zwischenfrequenten (ZF) FM-Signal des bekannten FM- Empfängers umfassen eine abstimmbare erste Mischstufe) mit der ein gewunschtes HF- FM-Empfangssignal aus einem HF-FM-Empfangsbereich zu einer ersten Zwischenfrequenz von 10,7 MHz umgesetzt wird. Das auf diese weise erhaltene erste ZF-Signal wird nach einer ersten ZF-Selektion in diesem bekannten FM-Emp-fänger mit Hilfe eines festen zweiten Mischstufe abermals umgesetzt, was zu einem zweiten ZF-Signal mit einer mittleren Frequenz von 700 kHz flihrt. Dieses zweite ZF-Signal wird nach einer zweiten ZF-Selektion in dem genannten abstimmbaren ZF-Filter dem FM- Demodulator zugeführt zur Demodulation des zweiten ZF-Signals, was zu dem gewünschten Basisbandmodulationssignal führt. Ein Ausgang des FM-Demodulators ist mit einem Abstimmregeleingang des abstimmbaren ZF-Filters gekoppelt für eine dynamische Regelung der Abstimmung des ZF-Filters in Abhängigkeit von dem Basisbanmodulationssignals. Dadurch folgt die Resonanzfrequenz des ZF-Signals augenblicklich der Frequenzmodulation des ZF-FM-Signals, so daß das ZF-Filter relativ schmalbandig ausgebildet werden kann, was die Selektivität fördert.
• Um zu vermeiden, daß ein Nachbarsenderträger, die dem Träger des gewünschten Signal frequenzmäßig nähert und in den Einfangbereich der ZF- Abstimmschleife gelangt, zu einer Abstimmung des ZF-Filters auf diesen Nachbarsender führt, wird die Abstimmregelung des bekannten FM-Empfängers bei einem bestimmten Amplitudenpegel des Abstimmregelsignals abgeschaltet, welchem Vorgang unmittelbar eine Einstellung (Reset) der Abstimmung des ZF-Filters auf einen Ausgangswert, beispielsweise auf die Zwischenfrequenz von 700 kHz folgt. Das Abschalten der Abstimmregelung des ZF-Filters und das Neuemfangen der ZF-Abstimmregelung auf den gewünschten Träger, wenn dieser wieder in dem Durchlaßband des in der genannten Ausgangseinstellung abgestimmten ZF-Filters erscheint, führt zu deutlich hörbaren Rauschspiten, die über längere Perioden bestehen können und/oder zu längeren Stummschaltperioden, falls diese Rauschsignale mittels eine Stummschaltung ausgetastet werden.
• Die Erfindung hat u.a. zur Aufgabe, auf einfache Weise diese Nachteile auszuschalten.
• Ein FM-Empfänger der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß in der ZF-Abstimmregelschleife zwischen einem Ausgang des FM-Demodulators und dem Abstimmregeleingang des ZF-Filters ein erste Verstärker-Begrenzer vorgesehen ist, dessen Verstärkung bei zunehmender Eingangssignalamplitude allmählich abnimmt und dabei ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude zu einem Begrenzungswert für eine kontinuierliche und allmähliche Begrenzung des Abstimmregelsignals in der ZF-Abstimmregelschleife bei einer zunehmenden Ausgangssignalamplitude des FM-Demodulators monoton zunimmt.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Einfang- und Haltebenehmen der ZF-Abstimmregel schleife dadurch sehr verbessert wird, daß die Abstimmregelung ständig beibehalten und das Abstimmregelsignal in der Amplitude begrenzt wird.
• Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme wird vermieden, daß eine unerwünschte Nachbarabstimmung stattfindet, d.h. daß das ZF-Filter nach Einfang der ZF-Abstimmregelschleife auf einen starken Nachbarsender in der Abstimmung mitgezogen wird zu der mittleren Trägerfrequenz dieses Nachbarn. Die Amplitudenbegrenzung des Abstimmregelsignals führt auch dazu, daß das ZF-Filter während der Begrenzung nach wie vor auf eine Frequenz abgestimmt ist, die ein schnelles Einfangen der ZF-Regelschleife auf den gewünschten Senderträger ermöglicht, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind für eine Ausgangsabstimmeinstellung des ZF-Filters.
• Vorzugsweise weist ein derartiger erfindungsgemäßer FM-Empfänger das Kennzeichen auf, daß der FM-Demodulator eine Multiplizierschaltung aufweist, sowie Mittel zum aus dem ZF-FM-Signal Herleiten eines Paares FM-modulierter Signal mit einem untereinander gleichen Modulationssignal und einem Phasenunterschied, der bei der Trägerfrequenz im Schnut 90 Grad beträgt und mit dem FM-Modu-lationssignal variiert, wobei diese Mittel eine abstimmbare frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung mit einem Abstimmregeleingang, wobei dieser FM-Demodu-lator auch mit einer Demodulatorabstimmschleife versehen ist, die ein Tiefpaßfilter aufweist, über das ein Ausgang der Multiplizierschaltung mit dem Abstimmregeleingang der frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Verstärkung in der ZF-Abstimmregelschleife kleiner ist als in der Demodulatorabstimmregelschleife.
• Bei Anwendung dieser Maßnahme ist auf einfache Weise eine genaue Matching der Schleifenparameter der ZF-Abstimmregelschleife mit der der Demodulatorabstimmregelschleife möglich. Dabei läßt sich das Einfang- und Haltebenehmen der Demodulatorabstimmregelschleife aufrichtige Weise gegenüber dem der ZF- Abstimmregelschleife einstellen um zu vermeiden, daß Nachbarsender die Regelwirkung der ZF-Abstimmregelung stören. Ein derartiger Quadraturdemodulator ist an sich bekannt, beispielsweise aus der Deutschen Patentanmeldung Nr. 26 36 268.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen FM- Empfängers weist das Kennzeichen auf, daß in der Demodulatorabstimmregelschleife des FM-Demodulators ein zweiter Verstärker-Begrenzer vorgesehen ist, von dem ein Ausgang mit dem Abstimmregeleingang der abstimmbaren, frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung sowie mit der Basisbandsignalverarbeitungsanordnung gekoppelt ist, wobei dieser zweite Ververstärkergrenzer bei einer zunehmenden Eingangssignalamplitude in der Verstärkung allmählich abnimmt und dabei ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude monoton auf einen Begrenzungswert zunimmt für eine kontinuierliche und allmähliche Begrenzung des Abstimmregelsignals in der Demodulatorabstimmregel schleife bei einer zunehmenden Ausgangssignalamplitude des FM- Demodulators, wobei die bei dem Begrenzungswert des zweiten Begrenzer-Verstärkers auftretende Abstimmfrequenzabweichung in der frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung größer ist als die beim Begrenzungswert des ersten Verstärker- Begrenzers auftretende Abstimmfrequenzabweichung in dem ZF-Filter.
• Bei Anwendung dieser Maßnahme wird einerseits eine Verzerrungsarme Demodulation des Basisbandmodulationssignals erhalten und andererseits auf einfache Weise ohne Unterbrechung der Schleifenwirkung vermieden, daß unerwqnschte Änderungen in der Abstimmung auftreten. Dadurch wird eine wichtige Störungsreduktion erhalten.
• Eine Ausführungsform eines derartigen FM-Empfängers, der sich relativ preisgünstig verwirklichen läßt, ist gekennzeichnet durch ein den beiden genannten Abstimmregelschleifen gemeinsames Schleifenfilter, das zwischen einem Ausgang der Multiplizierschaltung des FM-Demodulators und Eingängen des ersten und zweiten Verstärker-Begrenzers vorgesehen ist.
• Eine weitere Vereinfachung wird dadurch erhalten, daß jeder der beiden Verstärker-Begrenzer mittels eine emittergekoppelten Transistorpaares verwirklicht wird.
• Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen FM- Empfängers, der sich besonders einfach integrieren läßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das ZF-Filter und die frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung einen ersten bzw. zweiten kaskadengeschalteten Resonanzverstärker aufweisen, je mit phasengleichen und Quadratureingängen und Ausgängen, wobei diesen phasengleichen und Quadratureingängen des ersten Schwingungsverstärkers phasengleiche und Quadraturanteile des ZF-Signals zugeführt werden, wobei die phasengleichen und Quadraturausgänge des ersten Schwingsverstärkers mit ersten Eingängen einer ersten und zweiten Multiplizierstufe der Multiplizierschaltung gekoppelt sind und wobei phasengleiche und Quadraturausgänge des zweiten Schwingungsverstärkers mit zweiten Eingängen der zweiten bzw. ersten Multiplizierstufe gekoppelt sind, wobei Ausgänge der beiden Multiplizierstufen mit Eingängen einer Überlagerungsschaltung gekoppelt sind für eine gegenseitige Überlagerung der Ausgangssignals der ersten und zweiten Multiplizierstufe, wobei diese Überlagerungsschaltung mit einem Tießaßfilter gekoppelt ist, das den beiden genannten Abstimmregelschleifen gemeinsam ist.
• Derartige Schwingungsverstärker sind an sich aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 420 974 bekannt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 einen erfindungsgemäßen FM-Empfänger
• Fig. 2 einen Verstärker-Begrenzer zum Gebrauch in dem Empfänger nach Fig. 1,
• Fig. 3 den verlauf der Verstärkung der Verstärker-Begrenzer zum Gebrauch in dem FM-Empfänger nach Fig. 1 als Funktion der Eingangssignalamplitude,
• Fig. 4 einige Signalformen zur Erläuterung der verzerrungsarmen Signalverarbeitung in dem FM-Empfänger nach Fig. 1.
• Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen FM-Empfänger mit einem HF- Antenneneingang zum daran Anschließen einer Antenne ANT, mit der ein HF-Eingangsteil RF für eine HF-Verstärkung und Selektion eines gewünschten HF-FM- Empfangssignals gekoppelt ist, dem Mittel für eine Heruntermischung eines gewünschten HF-FM-Empfangssignals zu einer Zwischenfrequenz folgen, wobei diese Mittel eine abstimmbare erste Mischstufe M1 aufweisen, der aus einem Abstimmoszillator TO ein abstimmbares Oszillatorsignal zugeführt wird für eine Abstimmung auf das und eine Frequenzumwandlung des gewünschten HF-FM-Empfangssignals zu einem ersten ZF-Signal mit einer etwa auf einer ersten Zwischenfrequenz fl liegenden Trägerfrequenz, sowie mit einem ersten ZF-Teil IF1 für eine Selektion des ersten ZF- Signals, dem eine zweite Mischstufe M2 folgt für eine Herungermischung des ersten ZF-Signals zu einem zweiten ZF-Signal mit einer etwa auf einer zweiten Zwischenfrequenz f2 liegenden Trägerfrequenz.
• Der Abstimmoszillator TO wird dabei auf eine Frequenz abgestimmt, deren Wert f1 von dem der Trägerfrequenz des gewünschten HF-FM-Empfangssignals abweicht, mittels einer über die Abstimmregelklemme Vt zugeführten Abstimmspannung, während der zweiten Mischstufe M2 aus einer festen Ortsoszillatoranordnung LO ein Mischsignal zugeführt wird mit einer festen Oszillatorfrequenz, deren Wert f2 von der ersten Zwischenfrequenz f1 abweicht.
• Die Heruntermischung in der zweiten Mischstufe M2 geht mit einer Umwandlung von einphasig zu Phasenquadratur einher. Dazu ist die zweite Mischstufe M2 mit einer phasengleichen Multiplizierschaltung M2i und einer Quadraturmultiplizierschaltung M2q versehen, der einerseits gemeinsam das erste ZF-Signal und andererseits aus einer festen Ortsoszillatoranordnung LO phasengleiche und Quadraturmischsignalanteile zugeführt werden. Diese phasengleichen und Quadraturmischsignalanleite sind dadurch erhalten worden, daß das Oszillatorsignal eines FOs mit einem richtigen geraden Faktor in einem Frequenzteiler FD in der Frequenz geteilt worden ist. In einer praktischen Ausführungsform betrug die erste Zwischenfrequenz 10,7 MHz, die zweite Zwischenfrequenz 300 kHz, die Oszillatorfrequenz des FOs 22 MHz und der Teilungsfaktor des FDs 2.
• Die zweite Mischstufe M2 ist muit phasengleichen und Quadraturausgängen versehen, die über phasengleiche und über Quadratursignaistrecken I und Q mit einem als abstimmbares ZF-Filter wirksamen ersten Resonanzverstärker RA1 gekoppelt sind für eine Selektion des zweiten ZF-Signals. Ein derartiger Resonanzverstärker ist an sich aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 420 974 bekannt und eignet sich insbesondere dazu, in integrierter Form ausgebildet zu werden. Aus der obengenannten Patentanmeldung ist bekannt, daß derartige Resonanzverstärker in dem betreffenden Anwendungsbereich als abstimmbares Polyphasenfilter vom Phasenquadraturtyp auch bei sehr niedrigen Werten der Resonanzfrequenz fres ein lineares Abstimmverhalten und eine um fres herum symmetrische Banddurchlaßkennlinie sowie eine punktsymmetrische Phasenkennlinie aufweisen, wodurch eine verzerrungsarme Selektion erhalten wird.
• Der erste Resonanzverstärker RA1 ist mit einem Phasenquadratur-FM- Demodulator DEM gekoppelt, dem eine Basisbandmodulationssignalverarbeitungsanordnung ASP zur Verarbeitung des Basisband-Audiomodulationssignals und eine Tonwiedergabeanordnung L zur Wiedergabe des gewünschten Audiosignals folgen.
• Ein erster Ausgang O1 des FM-Demodulators DEM ist über einen ersten Verstärker-Begrenzer AL1 und ein als erstes Schleifenfilter LF1 wirksames Tiefpaßfilter mit einem Abstimmregeleingang des ersten abstinimbaren Resonanzverstärkers RA1 gekoppelt. Der erste Verstärker-Begrenzer AL1 dient für eine noch näher zu beschreibende Verstärker und für eine allmähliche Begrenzung (soft limiting) des ZF- Filterabstimmsignals und das erste Schleifenfilter LF1 dient zur Selektions desselben. Dadurch wird eine ZF-Abstimmregelschleife erhalten, welche die Abstimmfrequenz des als zweites ZF-Filter wirksamen ersten Resonanzverstärkers RA1 augenblicklich mit dem Basisbandmodulationssignal dees zweiten ZF-Signals variiert. Die Bandbreite des ersten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA1 kann dadurch wesentlich kleiner gewählt werden als die Bandbreite des Basisbandmodulationssignals, so daß eine relativ hohe ZF-Selektivität ohne Verlust von Nutzsignalinformation erzielbar ist.
• Die Verstärkung des Verstärker-Begrenzers AL1 nimmt bei zunehmender Eingangsspannung allmählich ab und zwar derart, daß die Ausgangsspannung bei einem zunehmenden Wert der Eingangsspannung zunimmt, beispielsweise nach einer Tangenshyperbolfunktion und durch Sättigungserscheinungen bei einer nach unendlich zunehmenden Eingangsspannung asymptotisch einem bestimmten Begrenzungswert nähert. Über die Wahl des Begrenzungswertes wird nachstehend noch geschrieben. Ein solches Transistordifferenzpaar ist in Fig. 2 dargestellt und ist mit einem emittegekoppelten Transistorpaat T1, T2 mit einer gemeinsamen Emitterstromquelle und mit Kollektorwiderständen R1 und R2 versehen. In der dargestellten Ausführungsform ohne Emitterwiderstände wird die genannte Tangenshyperbolfunktion erhalten. Durch Verwendung von Emitterwiderständen kann davon abgewichen werden, unter beibehaltung des Charakters einer leitenden Begrenzung. Der dargestellte erste Verstärker- Begrenzer AL1 liefert eine Ausgangsspannung und eine Verstärkung, die als Funktion der Eingangsspannung variieren, wie durch die Kurven C1 bzw. C2 in Fig. 3 dargestellt ist. Vollständigkeitshalber sind in dieser Fig. 3 durch die Kurven C3 und C4 entsprechende Kennlinien eines noch zu beschreibenden zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 dargestellt. Die Schaltungskonfiguration derartiger Verstärker-Begrenzer sowie deren Verhalten bei varuerdender Eingangsspannung gehört zu den normalen Kenntnissen des Fachmanns und bedarf zum Verständnis der vorliegenden Erfindung keiner weiteren näheren Beschreibung.
• Infolge der Begrenzung des Ausgangssignals des ersten Verstärker- Begrenzers AL1 bei einem in der Amplitude zunehmenden Demodulatorausgangssignal an dem ersten Ausgang O1 wird das ZF-Filter RA1 bei einem Einfangen der ZF- Abstimmregel schleife auf einen unerwünschten Nachbarsenderträger, der Frequenzmo dulation dieses Nachbarsenderträgers folgen, aber nur insofern und solange diese Frequenzmodulation innerhalb des Regelgebietes dieser ZF-Abstimmschleife stattfindet. Überschreitet der Nachbarsenderträger dieses Regelgebiet, so bleibt die Abstimmreglung beibehalten und das ZF-Filter RA1 wird auf der durch den Begrenzungspegel des ZF-Abstimmregelsignals bestimmten Abstimmfrequenz stehen. Bei Neuerscheinung des gewünschten Trägers innerhalb des Abstimmgebietes der ZF-Abstimmregelschleife in dem letztgenanten Stand des ZF-Filters RA1, wird RA2 diesem gewünschten Träger in der Abstimmfrequenz wieder folgen. Weil der erste Verstärker-Begrenzer AL1 bei einem in der Amplitude zunehmenden Demodulatorausgangssignal an einem ersten Ausgang O1 allmählich in der Verstärkung abnimmt, wird eine effektive Reduktion von Störungen infolge von Einfangerscheinungen erhalten.
• Der FM-Demodulator DEM ist versehen mit einem als abstimmbare frequenzabhängige Phasendrehungsschaltung wirksamen zweiten Resonanzverstärker RA2 mit phasengleichen und Quadratureingängen Vi und Vq, die mit den genannten phasengleichen und Quadratursignalstrecken I und Q und mit phasengleichen und Quadraturausgängen VI und VQ gekoppelt sind, mit einer als Phasenquadratur dritten Mischstufe wirksamen Multiplizierschaltung M3 mit einer ersten und zweiten als erste und zweite Phasenvergleichsschaltung wirksamen Multiplizierstufe M31 und M32 mit einem ersten bzw. zweiten Eingang I11 und I12, I21 bzw. I22, mit einer Überlagerungsschaltung 55, mit der nacheinander ein als zweites Schleifenfilter LF2 wirksames Tiefpaßfilter und der oben bereits genannte zweite Verstärkjer-Begrenzer AL2 gekoppelt sind. Ein Ausgang des zweiten Schleifenfllters LF2 liegt an dem ersten Ausgang O1, während ein Ausgang des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 an einem zweiten Ausgang O2 des FM-Demodulators DEM liegt.
• In der dargestellten Ausführungsform ist die Quadratureingangssig nalstrecke Q des als frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung wirksamen zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 mit dem ersten Eingang I11 der ersten Multiplizierstufe M31 sowie mit dem Quadratureingang Vq des Resonanzverstärkers RA2 gekoppelt. Die phasengleiche Eingangssignalstrecke I des zweiten abstimm-baren Resonanzverstärkers RA2 ist mit dem ersten Eingang 121 der zweiten Multiplizierstufe M32 sowie mit dem phasengleichen Eingang Vi des Resonanzverstärkers RA2 gekoppelt. Der phasengleiche Ausgang VI des zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 ist mit dem zweiten Eingang I12 der ersten Multiplizierstufe M31 gekoppelt, während der Quadraturausgang VQ des Resonanzverstärkers RM mit dem zweiten Eingang I22 der zweiten Multiplizierstufe M32 gekoppelt ist. Ausgänge der ersten und der zweiten Multiplizierstufe M31 und M32 sind mit Eingängen der Überlagerungsschaltung SS gekoppelt, in der eine geeignete Überlagerung der Ausgangssignale der ersten und zweiten Multiplizierstufe M31 und M32 gebildet wird, was nachstehend noch näher beschrieben wird.
• Der zweite abstimmbare Resonanzverstärker RA2 sorgt für eine frequenzabhängige Phasendrehung des dem phasengleichen Eingang Vi zugeführten phasengl eichen Eingangssignals bzw. des dem Quadratureingang Vq zugeführten Quadratursignals, wobei diese Phasendrehung mit dem Modulationssignal variiert und bei der zweiten Zwischenfrequenz f2 Null beträgt. Jeder der ersten und zweiten als erste und zweite Phasenvergleichsschaltung wirksamen Multiplizierstufen M31 und M32 der Multiplizierschaltung M3 wird auf diese Weise ein Paar FM-modulierte Signale mit einem unterinander gleichen Modulationssignal und mit einer Phasendifferenz zugeführt, die bei der Trägerfrequenz im Schnitt 90 Grad beträgt und mit dem FM- Modulationssignal variiert. An den Ausgängen der ersten und zweiten Multiplizierstufe M31 und M32 der Multiplizierschaltung M3 wird in dem Gleichstromanteil das gewünschte Basisbandmodulationssignal erhalten, wobei diese Signale beispielsweise mit untereinander entgegengesetzter Phase auftreten können. Außerdem werden Störerzeugnisse zweiter ordnung erhalten, die in dem gegebenen Beispiel mit untereinander gleicher Phase auftreten. Durch eine geeignete Überlagerung in der Überlagerungsschaltung SS - in diesem Beispiel Differenzbildung - wird eine Kompensation der genannten Störanteile zweiter Ordnung erhalten, während die gewünschten Gleichstromanteile in den Ausgangssignalen der ersten Multiplizierstufe M31 und der zweiten Multplizierstufe M32 zueinander addiert werden. Eine Selektion des Basisbandmodulationssignals erfolgt durch das zweite Schleifenfilter LF2, dem der zweite Verstärker- Begrenzer AL2 folgt. Die Verstärkungskennlinie des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 entspricht der des ersten Verstärker-Begrenzers AL1, in dem Sinne, daß auch die Verstärkung des Verstärker-Begrenzers AL2 bei zunehmender Einbgangsspannung allmählich abnimmt und zwar derart, daß die Ausgangsspannung bei zunehmendem Wert der Eingangsspannung monoton zunimmt, beispielsweise gemäß einer Tangenshyperbolfunktion und durch Sättigungserscheinungen bei einer nach unendlich zunehmenden Eingangsspannung asmptotisch einem bestimmten Begrenzungswert nähert. Der zweite Verstärker-Begrenzer AL2 entspricht was die Verstärkungskennlinie und die Funktion anbelangt denen des ersten Verstärker-Begrenzers AL1, zeigt aber eine Verstärkung und einen Begrenzungspegel, die vorzugsweise größer sind die des ersten Verstärker-Begrenzers AL1, wie durch die Kurven C3 und C1 in Fig. 3 dargestellt ist.
• Der Ausgang des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 ist mit einem Abstimmregeleingang des zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 gekoppelt zur Regelung der Abstimmung des zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 in Abhängigkeit von dem Basisbandmodulationssignal, sowie mit der genannten Basisbandmodulationssignalverarbeitungsanordnung ASP. Über die Überlagerungsschaltung SS, das zweite Schleifenfilter LF2, den zweiten Verstärker-Begrenzer AL2 und die Rückkopplung zu dem Abstimmregeleingang des zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 wird eine Demodulatorabstimmregelschleife erhalten, mit der eine mit dem Basisbandmodulationssignal variierende Abstimmung des als frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung wirksamen zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 erhalten wird. Dadurch wird die Strecke, über die das zweite ZF-Signal die Phasenkennlinie des zweiten abstimmbaren Resonanzverstärkers RA2 durchläuft, stark reduziert, was zu einer Linean sierung der Demodulationswirkung des FM-Demodulators DEM führt.
• In der dargestellten Ausführungsform haben die ZF- Abstimmregelschleife und die Demodulatorabstimmregelschleife eine Anzahl Schaltungen gemeinsam, worunter das zweite Schi eifenfilter LF2.
• Um Signalverzerrung in der Demodulatorabstimmregelschleife infolge der nicht-linearen Verstärkungskennlinie das AL2 zu vermeiden, soll die Verstärkung in dieser Schleife relativ hoch gewählt werden. Ausgehend von einem sinusfbrmigen Basisbandmodulationssignal wird dann jede Abweichung von dieser Sinusform stark entgegengekoppelt und damit reduziert. An dem zweiten Ausgang O2 des FM- Demodulators DEM wird dann fast verzerrungsfrei das sinusförmige Basisbandmodulationssignal erhalten, wie dies durch die Kurve S3 in Fig. 4B dargestellt ist.
• Dieses unverzerrte Signal, nachstehend als Signal S2 bezeichnet, ist durch die in dem zweiten Verstärker-Begrenzer AL2 auftretende nicht-lineare Verstärkung des stark verzerrten Eingangssignals des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2, des Signais an dem ersten Ausgang O1 des FM-Demodulators DEM. Dieses letztere Signal ist durch die Kurve S1 in Fig. 4A angegeben und wird nachstehend durch Signal S1 bezeichnet. Wegen Stabilitätsanforderungen soll die Verstärkung in der ZF-Abstimmregelschleife relativ gering sein. Damit aus dem stark verzerrten Signal S1 ein sinusförmiges Signal zu erhalten soll die Verstärkungskennlinie des ersten Verstärker- Begrenzers AL1 der des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 entsprechen, in dem Sinne, daß die Verstärkung und der Begrenzungspegel des ersten Verstärker-Begrenzers AL1 kleiner sein sollen als die des zweiten Verstärker-Begrenzers AL2. Bei einem geeignet gewählten Skalierungsfaktor in der Verstärkung des ersten Verstärker- Begrenzers AL1 gegenüber dem zweiten Verstärker-Begrenzers AL2 wird an dem Ausgang des ersten Verstärker-Begrenzers AL1 ein nahezu unverzerrtes Signal, in dem betreffenden Fall ein sinusförmiges Signal, als Abstimmregelsignal für das ZF-Filter RA1 erhalten.
• Dadurch wird der Effekt eines Verstärker-Begrenzers mit einer geraden Verstärkungskennlinie erhalten, und zwar eine verzerrungsfreie Signalverarbeitung, unter Beibehaltung eines störungsarmen Einfangverhaltens infolge der eigentlichen allmählichen Begrenzung, die mit den ersten und zweiten Verstärker-Begrenzer AL1 und AL2 erhalten wird.
• Die Verwendung einander in ihrer Wirkung entsprechender Schaltungsanordnungen, wie der erste abstimmbare Resonanzverstärker RA1 und der zweite abstimmbare Resonanzverstärker RA2, der erste Verstärker-Begrenzer AL1 und der zweite Verstärker-Begrenzer AL2, die phasengleichen und Quadraturmultiplizierschaltungen in der zweiten Mischstufe M2 und die Multiplizierschaltung M3, sowie die gemeinsame Verwendung von Schaltungsanordnungen in den beiden Abstinimregeischleifen, ermöglicht ein weitgehendes "Matching" und damit eine einfache und genaue Fertigung.
• Es dürfte einleuchten, daß die Erfindung sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. So ist es durchaus möglich, mittels eines Resonanzverstärkers, dem eine abstimmbare Einphasenmischstufe statt des dargestellten FM- Demodulators vorhergeht, eine Phasenspaltung zu verwirklichen, sowie statt des dargestellten FM-Demodulators einen herkömmlichen FM-Quadraturdemodulator zu verwenden, wie aus der Deutschen Patentanmeldung 26 36 268 bekannt, den Verstärker- Begrenzer All und den zweiten Verstärker-Begrenzer AL2 auf andere Art und Weise (beispielsweise asymmetrisch) auszubilden, das Abstimmregelsignal für das ZF-Filter RA1 aus dem nicht-verzerrten Ausgangsgangssignal an dem zweiten Ausgang O2 mittels eines Strom- oder Spannungsteilers statt aus dem verzerrten Signal an dem ersten Ausgang O2 mittels des ersten Verstärker-Negrenzers AL1 herzuleiten, die zweite Mischstufe M2 fortzulassen und das abstimmbare ZF-Filter RA2 und den FM- Demodulator DEM auf die erste Zwischenfrequenz abzustimmen, und das abstimmbare ZF-Filter mit mehreren kaskadengeschalteten Resonanzverstärkerstufen auszubilden.

Claims (6)

1. FM-Empfänger mit einem Hochfrequenzteil (RF), mit Mitteln (M1) zur Abwärtsmischung eines gewünschten HF-FM-Empfangssignals zu einem zwischenfrequenten (ZF) FM-Signal, mit einem ZF-Teil mit einem abstimmbaren ZF-Filter (RA1), mit einem FM-Demodulator zur Demodulation des Basisbandmodulationssignals des ZF-FM-Signals, wobei dieser Demodulator mit einer Basisbandsignalverarbeitungsanordnung (ASP) gekoppelt ist, sowie mit einer ZF-Abstimmregelschleife, die über den FM-Demodulator mit einem Abstimmregeleingang des ZF-Filters (RA1) gekoppelt ist zur augenblicklichen Abstimmregelung des ZF-Filters mit dem Basisbandmodulationssignal, dadurch gekennzeichnet, daß in der ZF-Abstimmregelschleife zwischen einem Ausgang (O1) des FM-Demodulators und dem Abstimmregeleingang des ZF-Filters (RA1) ein erster Verstärker-Begrenzer (AL1) vorgesehen ist, dessen Verstärkung bei zunehmender Eingangssignalamplitude allmählich abnimmt und dabei ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude zu einem Begrenzungswert für eine kontinuierliche und allmähliche Begrenzung des Abstimmregelsignals in der ZF- Abstimmregel schleife bei einer zunehmenden Ausgangssignalamplitude des FM- Demodulators monoton zunimmt.

2. FM-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der FM-Demodulator eine Multiplizierschaltung (M3) aufweist, sowie Mittel FO, FD, M2, RA2) zum aus dem ZF-FM-Signal Herleiten eines Paares FM-modulierter Signale (VI, VQ) mit einem untereinander gleichen Modulationssignal und einem Phasenunterschied, der bei der Trägerfrequenz im Schnitt 90 Grad beträgt und mit dem FM-Modulationssignal variiert, wobei diese Mittel eine abstimmbare frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung (RA2) mit einem Abstimmregeleingang aufweisen, wobei dieser FM-Demodulator auch mit einer Demodulatorabstimmschleife versehen ist, die ein Tiefpaßfilter aufweist, über das ein Ausgang der Muluplizierschaltung mit dem Abstimmregeleingang der frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung (RA2) gekoppelt ist, wobei die Verstärkung in der ZF-Abstimmregelschleife kleiner ist als in der Demodulatorabstimmregelschleife.

3. FM-Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Demodulatorabstimmregel schleife des FM-Demodulators ein zweiter Verstärker- Begrenzer (M2) vorgesehen ist, von dem ein Ausgang (O2) mit dem Abstimmregeleingang der abstimmbaren, frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung (RA2) sowie mit der Basisbandsignalverarbeitungsanordnung gekoppelt ist, wobei die Verstärkung dieses zweiten Verstärker-Begrenzers (AL2) bei einer zunehmenden Eingangssignalamplitude allmählich abnimmt und dabei ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude monoton auf einen Begrenzungswert zunimmt für eine kontinuierliche und allmähliche Begrenzung des Abstimmregelsignals in der Demodulatorabstimmregelschleife bei einer zunehmenden Ausgangssignalamplitude des FM-Demodulators, wobei die bei dem Begrenzungswert des zweiten Begrenzer-Verstärkers auftretende Abstimmfrequenzabweichung in der frequenzabhängigen Phasenverschiebungsschaltung (RA2) größer ist als die beim Begrenzungswert des ersten Verstärker-Begrenzers (AL1) auftretende Abstimmfrequenzabweichung in dem ZF-Filter (RA1).

4. FM-Empfänger nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein den beiden genannten Abstimmregelschleifen gemeinsames Schleifenfilter (LF2), das zwischen einem Ausgang der Multiplizierschaltung (M3) des FM-Demodulators und Eingängen des ersten und zweiten Verstärker-Begrenzers (AL1, AL2) vorgesehen ist.

5. FM-Empfanger nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zwei Verstärker-Begrenzer (AL1, AL2) ein emittergekoppeltes Transistorpaar aufweist.

6. FM-Empfänger nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ZF-Filter (RA1) und die frequenzabhängige Phasenverschiebungsschaltung (RA2) einen ersten bzw. zweiten kaskadengeschalteten Resonanzverstärker aufweisen, je mit phasengleichen und Quadratureingangen und mit Ausgängen, wobei diesen phasengleichen und Quadratureingängen des ersten Resonanzverstärkers phasengleiche und Quadraturanteile des ZF-Signals zugeführt werden, wobei die phasengleichen und Quadraturausgänge des ersten Resonanzverstärkers mit ersten Eingängen (I11, I21) einer ersten und zweiten Multiplizierstufe (M31, M32) der Multipuzierschaltung (M3) gekoppelt sind und wobei phasengleiche und Quadraturausgänge des zweiten Resonanzverstärkers mit zweiten Eingängen der zweiten bzw. ersten Multiplizierstufe (M31, M32) gekoppelt sind, wobei Ausgänge der beiden Multiplizierstufen (M31, M32) mit Eingangen einer Überlagerungsschaltung (SS) gekoppelt sind für eine gegenseitige Uberlagerung der Ausgangssignale der ersten und zweiten Multiplizierstufe (M31, M32), wobei diese Überlagerungsschaltung (SS) mit einem Tiefpaßfilter (LFZ) gekoppelt ist, das den beiden genannten Abstimmregelschleifen gemeinsam ist.

TEXT IN DER ZEICHNUNG:

Fig. 3: gain = Verstärkung