HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Tuner zum Empfangen von
Satelliten-Rundfunksendungen, insbesondere einen BS-Tuner, der vorzugsweise dazu verwendet
wird, hochfrequente Eingangssignale über einen großen Frequenzbandbereich
zu empfangen.
(2) Beschreibung des Stands der Technik
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Derzeit hat Satellitenrundfunk weltweite Verbreitung, und für verschiedene
Systeme wird eine große Anzahl von Kanälen verwendet. In Japan begann die
Verwaltung im Jahr 1992 damit, die Ausübung von Satellitenrundfunk unter
Verwendung von Kommunikationssatelliten zu erlauben, um die Kanäle für
Satellitenrundfunk zu vervielfachen.
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Es wurde eine Anzahl von Empfangseinrichtungen für Satellitenrundfunk
vorgeschlagen, und Tuner bilden eine dieser Einrichtungen.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen bekannten Tuner zum Empfangen von
Satellitenrundfunk zeigt. Diese Figur zeigt einen DBS(direct broadcast
satellite)-Tuner für den Export nach Europa mit einem Eingangssignalbereich
von 950 bis 2050 MHz. Gemäß dieser Figur wird ein hochfrequentes Signal
eines durch eine Außenempfangsantenne aufgenommenen 12-GHz-Bands durch
einen LNB(low noise blockdown)-Wandler in ein hochfrequentes Signal des 1-
GHz-Bands umgesetzt und an einen Anschluss 1 geliefert. Dieses
Eingangssignal wird in einer Verstärkerschaltung 2 verstärkt und dann durch eine
Abschwächungseinrichtung 3 mit variabler Abschwächung im Pegel eingestellt,
um an ein variables Bandpassfilter 4 geliefert zu werden.
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Das Empfangsfrequenzband des variablen Bandpassfilters 4 kann entsprechend
der Frequenz einer Rundfunkstation, auf die abzustimmen ist, variiert
werden. Hinsichtlich des Tuners dient zum Auswählen des Signals von einer
gewünschten Rundfunkstation
das variable Bandpassfilter 4 dazu, ein
Frequenzband mit einer Mittenfrequenz nahe derjenigen der gewünschten
Rundfunkstation einzustellen, so dass nur das gewünschte Signal hindurchlaufen
kann, während überflüssige Signale wie z. B. Bildsignale usw. geschwächt
werden.
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Das Signal, das das Filter 4 durchlaufen hat, wird in der
Verstärkerschaltung 5 verstärkt und dann an eine Mischerschaltung 6 geliefert, in der das
verstärkte Signal mit einem von einer Ortsoszillatorschaltung 7 erzeugten
örtlich erzeugten Signal (Ortssignal) gemischt wird, um dadurch in ein
Zwischenfrequenz(ZF)signal eines 400 MHz-Bands umgesetzt zu werden. Das so
erhaltene ZF-Signal wird in einer Verstärkerschaltung 8 mit einstellbarer
Verstärkung verstärkt und an ein Bandpassfilter 9 geliefert, das das
Signalband einschränkt. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 9 wird in einer
Verstärkerschaltung 10 verstärkt und danach in einer
FM-Demodulationsschaltung 11 einer FM-Demodulation unterzogen, wobei das demodulierte Signal an
einem Grundband-Ausgangsanschluss 12 ausgegeben wird.
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Das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 10 wird an eine AGC(automatic
gain control = automatische Verstärkungsregelung)-Erkennungsschaltung 13
geliefert, in der eine AGC-Spannung erkannt wird. Dann wird die
AGC-Spannung in einer Gleichspannungsverstärkerschaltung 14 verstärkt, um als
Verstärkungssteuerungssignal an die AGC-Verstärkerschaltung 8 geliefert zu
werden. Die im Verstärker 14 verstärkte Spannung wird in einer weiteren
Gleichspannungsverstärkerschaltung 15 weiter verstärkt, und dann wird das
so verarbeitete Signal als Schwächungssteuerungssignal an die
Schwächungseinrichtung 3 mit variabler Schwächung geliefert.
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Ein PLL-Synthesizer 16 gibt, in Übereinstimmung mit einem Eingangssignal
zum Abstimmen auf eine gewünschte Rundfunkstation von einer
Steuerungsschaltung 17 aus z. B. einer CPU, ein Steuerungssignal zum Einstellen der
Schwingungsfrequenz des von der Ortsoszillatorschaltung 7 ausgegebenen
Ortssignals und der Mittenfrequenz des variablen Bandpassfilters 4 aus.
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Ein mit dem PLL-Synthesizer 16 verbundener Ausgang 18 ist ein solcher zur
Eingabe einer Abstimmspannung, und ein mit dem Eingangsanschluss 1
verbundener Ausgang 19 ist ein solcher zum Zuführen einer Gleichspannung an den
LNB-Wandler.
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Wenn der oben beschriebene herkömmliche DBS-Tuner so konzipiert ist, dass
er Eingangssignale über einen großen Frequenzbereich handhabt, wird es
schwierig, die Mittenfrequenz nahe derjenigen des Signals einer gewünschten
Rundfunkstation einzustellen, wodurch es schwierig ist, einen
Signalnachführzustand zu erzeugen. Dies beeinträchtigt die Funktionen des variablen
Bandpassfilters 4, das das gewünschte Signal durchlässt und überflüssige
Signale entfernt, was dazu führt, dass das ausgewählte Signal für Störungen
durch Bildsignale usw. anfällig wird.
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In Europa wird das Oberseiten-Heterodynsystem unter Verwendung eines
typischen ZF-Signals von 479,5 MHz verwendet. Demgemäß wird, wenn der
Frequenzbereich der Eingangssignale zum Bereich höherer Frequenzen hin verbreitert
wird, die Obergrenze der Frequenzen der Ortssignale hoch. D. h., dass der
PLL-Synthesizer, da die Frequenz des von der Ortsoszillatorschaltung 7 in
den PLL-Synthesizer 16 eingegebenen Ortssignals zunimmt, verbesserte
Empfindlichkeit aufweist, was zu erhöhten Herstellungskosten des Tuners führt.
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Das Dokument EP-A-0 401 932 offenbart einen Satelliten-Rundfunkempfänger
mit einer Reihe von Bandpassfiltern, die hinsichtlich der Bandpassfrequenz
aufeinanderfolgen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Tuner zum Empfangen von
Satellitenrundfunk zu schaffen, der keinerlei PLL-Synthesizer hoher
Empfindlichkeit benötigt und bei dem die Fähigkeit des variablen
Bandpassfilters als Eingabeeinrichtung selbst dann nicht beeinträchtigt ist, wenn hohe
Frequenzen der Eingangssignale verwendet werden.
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Gemäß der Erfindung ist ein Tuner zum Empfangen von Satellitenrundfunk mit
Folgendem geschaffen: einer Filtereinrichtung (4a, 4b) aus mehreren
variablen Bandpassfilter mit verschiedenen Frequenzbereichen innerhalb eines
Frequenzbandbereichs für hochfrequente Eingangssignale, die aus empfangenen
Satellitenrundfunksignalen hergeleitet wurden, und einer Auswähleinrichtung
(17) zum Auswählen eines der variablen Bandpassfilter in Übereinstimmung
mit der Frequenz einer Satelliten-Rundfunkstation, auf die abgestimmt
wurde; einer Frequenzwandlerschaltung (6, 7) aus einer Ortsoszillatorschaltung
(7), die ein örtlich erzeugtes Schwingungssignal entsprechend der Frequenz
der Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, erzeugt, und einer
Mischerschaltung (6), die ein Zwischenfrequenzsignal mit einer vorbestimmten
Zwischenfrequenz dadurch ausgibt, dass sie ein hochfrequentes Signal, das die
Filtereinrichtung durchlaufen hat, mit dem örtlich erzeugten
Schwingungssignal mischt; und einer Demodulationsschaltung (11) zum Entnehmen des
ursprünglichen Signals aus dem Zwischenfrequenzsignal; wobei dann, wenn die
Frequenz der Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, größer als ein
vorbestimmter Wert ist, die Frequenzwandlerschaltung das hochfrequente Signal,
auf das abgestimmt wird, auf Grundlage des
Unterseiten-Heterodynbetriebssystems auf das Zwischenfrequenzsignal mit der Zwischenfrequenz
herunterwandelt, während die Frequenzwandlerschaltung dann, wenn die Frequenz der
Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, niedriger als der vorbestimmte
Wert ist, das hochfrequente Signal, auf das abgestimmt wird, auf Grundlage
des Oberseiten-Heterodynbetriebssystems in ein Zwischenfrequenzsignal
derselben Zwischenfrequenz umsetzt.
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Im obigen Fall kann die Demodulationsschaltung ein Paar Ausgangsanschlüsse
aufweisen, die äquivalente demodulierte Signale ausgeben, die jedoch
einander entgegengesetzte Polaritäten zeigen.
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In den obigen Fällen kann die Demodulationsschaltung auf ihrer
Ausgangsseite über eine Umschalteinrichtung zum Auswählen eines des Paars von
Ausgangsanschlüssen verfügen, so dass in Übereinstimmung mit der Frequenz der
Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, eines der demodulierten Signale
mit einander entgegengesetzten Polaritäten ausgewählt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eines der variablen
Bandpassfilter aus der Filtereinrichtung in Übereinstimmung mit der Frequenz einer
Rundfunkstation, auf die abzustimmen ist, ausgewählt, woraufhin die
Mittenfrequenz des ausgewählten Filters nahe der Frequenz der ausgewählten
Rundfunkstation ausgewählt wird. Daher ist es möglich, den Frequenzbereich
jedes variablen Bandpassfilters einzuengen, was einfaches Nachführen
ermöglicht und eine Beeinträchtigung der Fähigkeit der Filtereinrichtung,
Störwellen zu entfernen, verhindert.
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Wenn die Frequenz einer Rundfunkstation, auf die abgestimmt wurde,
niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, setzt die Frequenzwandlerschaltung das
hochfrequente Signal, auf das abgestimmt wurde, auf Grundlage des
Oberseiten-Heterodynsystems, bei dem ein Ortssignal mit einer größeren Frequenz
als der Abstimmfrequenz eingestellt wird, in das Zwischenfrequenzsignal um;
und dann, wenn die Frequenz einer Rundfunkstation, auf die abgestimmt
wurde, größer als der vorbestimmte Wert ist, setzt die
Frequenzwandlerschaltung das hochfrequente Signal, auf das abgestimmt wurde, auf Grundlage des
Unterseiten-Heterodynsystems, bei
dem ein Ortssignal mit niedrigerer
Frequenz als der Abstimmfrequenz verwendet wird, in das Zwischenfrequenzsignal
um. Demgemäß ist es selbst dann, wenn die Obergrenze des
Empfangsfrequenzbereichs hochgeschoben wird, möglich, die Untergrenze der Frequenz des
Ortsoszillatorsignals innerhalb eines niedrigen Bereichs herunterzudrücken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen bekannten Tuner zum Empfangen von
Satellitenrundfunk zeigt;
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Tuners zum
Empfangen von Satellitenrundfunk gemäß der Erfindung zeigt;
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Fig. 3A ist ein Kurvenbild, das die Bandbereichsbreite von Eingangssignalen
zeigt;
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Fig. 3B ist ein Kurvenbild, das die Bandbereichsbreite von in einem
Empfangsmodus für ein hohes Band verwendeten Ortssignal zeigt;
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Fig. 3C ist ein Kurvenbild, das die Bandbereichsbreite von in einem
Empfangsmodus für ein niedriges Band verwendeten Ortssignal zeigt;
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines
Tuners zum Empfangen von Satellitenrundfunk gemäß der Erfindung zeigt; und
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Tuners zum Empfangen von Satellitenrundfunk gemäß der Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Tuner zum Empfangen von
Satellitenrundfunk gemäß der Erfindung zeigt. Hier erfolgt eine Beschreibung unter
Zuordnung derselben Bezugszahlen zu identischen Komponenten in der Figur,
wie sie bei der bekannten Konfiguration beschrieben wurden. Unterschiede
dieses Ausführungsbeispiels gegenüber der in Fig. 1 dargestellten
Konfiguration bestehen darin, dass das Filter 4 weggelassen ist, zwischen einer
Abschwächungseinrichtung 3 und einer Verstärkerschaltung 5 ein Paar
variabler Bandpassfilter 4a und 4b parallel vorhanden ist und auf der Seite der
Abschwächungseinrichtung 3 und der Seite der Verstärkerschaltung 5 jeweils
ein Umschalter 21 bzw. 22 eingefügt ist, so dass eines der Filter 4a und 4b
ausgewählt werden kann. Hierbei bilden eine Mischerschaltung 6 und eine
Ortsoszillatorschaltung 7 eine Frequenzwandlerschaltung.
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Der Umschaltvorgang der Umschalter 21 und 22 erfolgt in Übereinstimmung mit
einem Umschaltsignal, das von einer Steuerungsschaltung 17 aus z. B. einer
CPU usw. geliefert wird. Andere Elemente sind dieselben wie bei der o. g.,
in Fig. 1 dargestellten Konfiguration.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Frequenzbandbereich der
Eingangssignale über den Weitenbereich von 950 bis 2300 MHz. Um dies zu
meistern, wird der Frequenzbereich der Eingangssignale durch das Paar
variabler Bandpassfilter 4a und 4b in zwei Bandbereiche unterteilt, nämlich
einen ersten Bandbereich für niedere Frequenzen von 950 bis 2050 MHz durch
das variable Bandpassfilter 4a hindurch sowie ein zweites Band für hohe
Frequenzen von 2050 bis 2300 MHz durch das variable Bandpassfilter 4b
hindurch.
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Wenn in dieser Situation die Zwischenfrequenz zu 479,5 MHz angenommen wird,
liegen die Frequenzen der Ortssignale im Bereich von 1429,5 (d. h. 950 +
479,5) MHz bis 2529,5 (d. h. 2050 + 479,5) MHz für den Empfangsmodus im
niederen Band, in dem das Oberseiten-Heterodynsystem verwendet wird,
während die Frequenzen der Ortssignale für den Empfangsmodus im hohen Band, in
dem das Unterseiten-Heterodynsystem verwendet wird, die Frequenzen der
Ortssignale im Bereich von 1570,5 (d. h. 2050 - 479,5) MHz bis 1820,5 (d. h.
2300 - 479,5) MHz liegen. Die Fig. 3A bis 3C zeigen eine Eingangssignal-
Bandbreite (Fig. 3A), eine Ortssignal-Bandbreite im Empfangsmodus für das
hohe Band (Fig. 3B) und eine Ortssignal-Bandbreite im Empfangsmodus für das
niedrige Band (Fig. 3C).
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Demgemäß wählen die Schalter 21 und 22 eines der zwei variablen
Bandpassfilter 4a und 4b, wenn die Steuerungsschaltung 17 ein Umschaltsignal für
die Umschalter 21 und 22 in Zuordnung zur Frequenz eines Signals, auf das
abgestimmt wird, ausgibt. Genauer gesagt, wird das variable Bandpassfilter
4a ausgewählt, wenn die Frequenz des Signals, auf die abzustimmen ist, in
den Niederbandbereich fällt, während das variable Bandpassfilter 4b
ausgewählt wird, wenn die Frequenz des Signals, auf die abzustimmen ist, in den
Hochbandbereich fällt. Gleichzeitig wird die in der Ortsoszillatorschaltung
7 erzeugte Ortsfrequenz in solcher Weise eingestellt, dass im Empfangsmodus
für das niedere Band das Oberseiten-Heterodynsystem verwendet wird, während
im Empfangsmodus für
das hohe Band das Unterseiten-Heterodynsystem
verwendet wird.
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Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Paar Grundband-
Ausgangsanschlüsse 12a und 12b für die FM-Demodulationsschaltung 11
vorhanden ist. Bei der Erfindung wird, da die Frequenzumsetzung unter Verwendung
sowohl des Oberseiten- als auch des Unterseiten-Heterodynsystems erzeugt
wird, die Polarität des demodulierten Signals abhängig vom Typ des
verwendeten Heterodynsystems invertiert.
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Jeder der zwei Ausgangsanschlüsse 12a und 12b ist so ausgebildet, dass er
äquivalente demodulierte Signale ausgibt, die jedoch zueinander
entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, was es erlaubt, eines derselben in
Übereinstimmung mit der Frequenz der Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird,
oder abhängig vom Typ des Heterodynsystems auszuwählen. Daher ist es durch
geeignete Auswahl jederzeit möglich, die Polarität des demodulierten
Signals unabhängig von der Frequenz des Eingangssignals festzuhalten.
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Fig. 5 zeigt eine Variation des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der Ausgangsseite der
FM-Demodulationsschaltung 11 ein Umschalter 24 zum Auswählen eines der zwei
demodulierten Signale mit einander entgegengesetzten Polaritäten vorhanden. Der
Umschalter 24 ist auf solche Weise konfiguriert, dass der Umschaltvorgang in
Übereinstimmung mit dem von der Steuerungsschaltung 17 übertragenen
Umschaltsignal erfolgt. Durch den Betrieb des Umschalters ist es möglich,
jederzeit das in der Polarität fixierte FM-demodulierte Signal an einem
Grundband-Ausgangsanschluss 25 unabhängig von der Frequenz des
Eingangssignals (oder des ausgewählten Heterodynsystems) zu erhalten.
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Nun wird der Betrieb der Erfindung unter Bezugnahme auf Fälle beschrieben,
in denen ein hochfrequentes Signal von 1000 MHz und ein hochfrequentes
Signal von 2200 MHz empfangen werden. Als Erstes gibt die
Steuerungsschaltung 17, wenn ein hochfrequentes Signal von 1000 MHz empfangen wird, ein
Umschaltsignal für die Umschalter 21 und 22 aus, so dass aus den variablen
Bandpassfiltern 4a und 4b das variable Bandpassfilter 4a ausgewählt wird,
um dadurch einen Nachführzustand für Signale im niedrigen Band
einzustellen.
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Da die Frequenzumsetzung auf Grundlage des Oberseiten-Heterodynsystems
erfolgen soll, gibt die Steuerungsschaltung 17 ein Steuerungsschaltung für
den PLL-Synthesizer 16 zum Einstellen einer Mittenfrequenz in solcher Weise
aus, dass die Ortsfrequenz einen Wert von 1479,5 (d. h. 1000 + 479,5) MHz
einnehmen kann.
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Indessen ist es möglich, da die FM-Demodulationsschaltung 11 derzeit aus
einem IC-Bauteil mit einem Differenzverstärker besteht, von der
FM-Demodulationsschaltung 11 ein Paar Demodulationssignale mit einander
entgegengesetzten Polaritäten abzugreifen. Demgemäß wird, wenn das hochfrequente von
1000 MHz empfangen wird, das das negative Synchronisiersignal enthaltende
demodulierte Signal vom Umschalter 24 als Ausgangssignal ausgewählt.
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Als Nächstes gibt die Steuerungsschaltung 17, wenn auf ein hochfrequentes
Signal von 2200 MHz abzustimmen ist, ein Umschaltsignal für die Umschalter
21 und 22 aus, so dass von den zwei variablen Bandpassfiltern 4a und 4b das
variable Bandpassfilter 4b ausgewählt wird, um dadurch einen
Nachführzustand für Signale im hohen Band einzustellen.
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Da die Frequenzumsetzung auf Grundlage des Unterseiten-Heterodynsystems
erfolgen muss, gibt die Steuerungsschaltung 17 ein Steuerungssignal für den
PLL-Synthesizer 16 zum Einstellen der Mittenfrequenz in solcher Weise aus,
dass die Ortsfrequenz von 1720,5 (d. h. 2200 - 479,5) MHz einnehmen kann.
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Im zweiten Fall ist, da die Frequenzumsetzung auf Grundlage des
Unterseiten-Heterodynsystems erfolgt, die Polarität des demodulierten Signals
relativ zum ersten Fall invertiert, in dem ein hochfrequentes Signal von 1000
MHz empfangen wird. Daher wird der Umschalter 24 so umgepolt, dass das
andere demodulierte Signal mit entgegengesetzter Polarität zu der des beim
Empfang des hochfrequenten Signals von 1000 MHz ausgewählten demodulierten
Signals aus den zwei Ausgangssignalen der FM-Demodulationsschaltung 11
ausgewählt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, am
Ausgangsanschluss 25 ein demoduliertes Signal mit derselben Polarität zu erhalten,
das das negative Synchronisiersignal enthält, wie dann erhalten, wenn das
hochfrequente Signal von 1000 MHz empfangen wird.
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Gemäß der Erfindung ist es durch Auswählen eines Filters aus mehreren
variablen Bandpassfiltern in Übereinstimmung mit der Frequenz einer
Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, möglich, die Bandbereichsbreiten der
einzelnen Filter einzuengen. Demgemäß ist es selbst dann, wenn der
Frequenzbereich der Eingangssignale weit ist, möglich, irgendein
hochfrequentes Signal einer gewünschten Rundfunkstation innerhalb des Frequenzbereichs
durchzulassen, ohne dass die Fähigkeit der variablen Bandpassfilter
beeinträchtigt ist, Störwellen zurückzuweisen.
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Da der Oberseiten-Heterodynmodus verwendet wird, wenn die Frequenz der
Rundfunkstation, auf die abgestimmt wird, in den Niederbandbereich fällt,
und der Unterseiten-Heterodynmodus verwendet wird, wenn die Frequenz in den
Hochbandbereich fällt, kann selbst dann, wenn der Frequenzbereich der
Eingangssignale groß ist, verhindert werden, dass die Frequenz der Ortssignale
höher wird. Demgemäß ist es nicht erforderlich, irgendeinen
hochempfindlichen PLL-Synthesizer zu verwenden, und daher ist es möglich, die
Herstellkosten des Tuners zu senken.