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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Bereitstellung einer
passenden Impedanz zwischen dem Ausgang eines Mischers und dem Eingang
eines Zwischenfrequenzfilters in einem Radiosendungsempfänger, und
spezieller die Verwendung eines einzelnen Transformators, um die
Impedanz beider Zwischenfrequenzfilter mit ihren entsprechenden
Mischern in einem Dualband-Radioempfänger anzupassen.
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Die
Mehrheit der Radioempfänger
arbeitet unter Verwendung von Überlagerungsempfang,
worin eine empfangene Radiosendewelle zur Filterung und weiteren
Verarbeitung in der Frequenz auf eine Standardfrequenz verschoben
wird. In einem Zwischenfrequenzverstärker werden zum Beispiel eingehende
Radiofrequenz-Signale (RF Signal, Radio Frequency Signal; Radiofrequenz-Signal)
von einer Antenne zur Umwandlung in ein Zwischenfrequenz-Signal
(IF Signal, Intermediate Frequency Signal; Zwischenfrequenz-Signal)
mit einer festen Mittenfrequenz in einen Mischer eingespeist. IF-Signale werden
gefiltert und verstärkt,
bevor sie zur Demodulation in einen Detektor eingespeist werden.
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In
einem Dualband-Radioempfänger,
wie etwa einem AM/FM-Empfänger,
müssen
für jedes empfangene
Sendungsband getrennte Verarbeitungskomponenten beibehalten werden.
In einer typischen Art von AM- oder FM-Empfänger verwendet der AM-Signalpfad
eine Doppelüberlagerung,
in der die erste AM-IF-Frequenz die gleiche ist wie die FM-IF-Frequenz.
Jedoch wird noch immer getrennte AM- und FM-Signalverarbeitung benötigt, selbst wenn
in einem Teil beider Signalpfade identische Mittenfrequenzen für IF-Signale
benutzt werden, weil AM- und FM-Signalverarbeitung inkompatibel
sind. Speziell verwenden AM- und FM-Sendestandards verschiedene Bandbreiten
und verschiedene Modulationstypen. Außerdem sind AM- und FM-Signalwege
auf einer gedruckten Leiterplatte gewöhnlich räumlich getrennt, und es wurde
keine Teileintegration gesucht. Während integrierte Dual-AM/FM-Schaltungen
eingeführt
werden, wird eine Teileintegration wünschenswerter.
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Die
Verschaltung zwischen jedem Signalpfad des Empfängers zwischen aktiven und
passiven Vorrichtungen erfordert die Verwendung einer Impedanzabstimmung,
um zwischen aufeinander folgenden Elementen in den Signalpfaden
eine maximale Leistungsübertragung
zu erhalten. Zum Beispiel kann zu Abstimmungszwecken zwischen verschiedenen
Vorrichtungen ein Transformator eingeschoben werden. Ein derartiger
Transformator wird typischerweise zwischen dem Mischer und dem nachfolgenden
IF-Filter in einem Zwischenfrequenzverstärker eingesetzt.
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In
einem Dualband-Empfänger
werden möglicherweise
doppelt so viele Abstimmungstransformatoren benötigt, was wegen der Anzahl
benötigter Transformatoren
und des zur Unterbringung der Transformatoren erforderlichen Leiterplattenplatzes in
zusätzlichen
Kosten resultiert. Außerdem
muß jeder
einzelne Transformator während
der Herstellung des Empfängers
eingestellt (d.h. in der Frequenz getrimmt) werden. Daher wäre es wünschenswert
die Anzahl der benötigten
passenden Transformatoren zu reduzieren.
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U.S.-Patent
Nr. 3 497 811 beschreibt einen Zwischenfrequenz-Radioempfänger, der
in der Lage ist entweder AM- oder FM-Signale selektiv zu empfangen,
und als sein Ziel ein Zwischenstufen-Kopplungsnetzwerk aufweist,
welches die Notwendigkeit für
mindestens einen Kopplungskondensator umgeht. Zwei zum Betrieb bei
unterschiedlichen IF-Frequenzen beabsichtigte Zwischenstufen-IF-Transformator
weisen jeder auf p-Resonanz abgestimmte Sekundärwicklungen auf. Ein einzelner
Kondensator dient für
beide Wicklungen als ein Bein des p, und stellt zur gleichen Zeit
eine korrekte Anpassung auf die nachfolgende IF-Verstärkerstufe bereit.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt den Vorteil, einen Anpassungstransformator
in einem Dualband-Radioempfänger
zu beseitigen, indem er mit einem einzigen Transformator eine Impedanzanpassung
in beiden Signalpfaden erreicht. Ein AM/FM-Tuner kann folglich mit
einer kleineren Leiterplatte erreicht werden, die eine verringerte
Anzahl von Bauteilen und weniger Einstellarbeit während der
Herstellung aufweist.
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Speziell
stellt die vorliegende Erfindung einen Dualband-Radioempfänger bereit,
der umfaßt:
einen
ersten RF-Signalabschnitt, der ein erstes RF-Signal in einem ersten
Sendeband ausgibt;
einen an diesen ersten RF-Signalabschnitt
gekoppelten ersten Mischer, welcher ein erstes IF- Signal ausgibt, das
eine erste Zwischenfrequenz aufweist;
einen zweiten RF-Signalabschnitt,
der ein zweites RF-Signal in einem zweiten Sendeband ausgibt;
einen
an diesen zweiten RF-Signalabschnitt gekoppelten zweiten Mischer,
der ein zweites IF-Signal ausgibt,
das eine zu dieser ersten Zwischenfrequenz im Wesentlichen gleiche
zweite Zwischenfrequenz aufweist;
Mittel um zu einer gegebenen
Zeit nur einen dieser ersten und zweiten Mischer zu aktivieren;
eine
Resonanzschaltung;
einen ersten IF-Filter, um dieses erste
IF-Signal von dieser Sekundärwicklung
zu filtern, wenn dieser Empfänger
in diesem ersten Sendeband empfängt;
einen
zweiten IF-Filter, um dieses zweite IF-Signal von dieser Sekundärwicklung
zu filtern, wenn dieser Empfänger
in diesem zweiten Sendeband empfängt; und
eine
an diesen ersten IF-Filter und diesen zweiten IF-Filter gekoppelte
Isolationsschaltung;
dadurch gekennzeichnet, daß diese
Resonanzschaltung einen einzelnen Impedanz-Anpassungstransformator einschließt, der
beide dieser ersten und zweiten IF-Signale empfängt, wobei dieser Empfänger eine
parallel an diese ersten und zweiten Mischer gekoppelte Primärwicklung
einschließt;
und eine induktiv an diese Primärwicklung
gekoppelte Transformator-Sekundärschaltung
einschließt.
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Die
Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das einen vereinfachten Dualband-Radioempfänger der
bisherigen Technik zeigt;
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2 ein
schematisches Diagramm ist, das den gemeinsamen Anpassungstransformator
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 eine
Seitenansicht ist, welche die Konstruktion eines Transformators
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
ein schematisches Diagramm, das eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Dualband-AM/FM-Radioempfängers 10 ist
in 1 gezeigt. Eine Antenne 11 ist an einen
FM-Signalpfad 12 und an einen AM-Signalpfad 13 angeschlossen. FM-Signalpfad 12 schließt einen
an FM-RF-Verstärker 15 angeschlossenen
FM-RF-Filter 14 ein. Ein bezüglich der Frequenz ausgewähltes und
verstärktes Signal
ist von FM-RF-Verstärker 15 zu
einem ersten Eingang eines Mischers 16 gekoppelt. Der andere Eingang
von Mischer 16 empfängt
ein lokales Empfängeroszillator-Signal
von einem Oszillator 17, das eine ausgewählte Frequenz
besitzt, um eine Frequenzumsetzung auf die Zwischenfrequenz des FM-Signalpfades
zu erzeugen. Das IF-Signal von Mischer 16 tritt durch einen
Anpassungstransformator 18 zu einem Keramikfilter 24 durch.
Transformator 18 schließt eine Primärwicklung 20 und
eine Sekundärwindung 21 ein,
die einen Kopplungskoeffizienten aufweisen der angepaßt ist um
eine Umwandlung zwischen der Impedanz des Mischers und des Filters bereitzustellen.
Mischervorbelastung wird durch einen an eine Versorgungsspannung
Vcc und an einen Mittenabgriff von Primärwicklung 20 angeschlossenen
Widerstand 22 bereitgestellt. Ein Kondensator 23 ist
zwischen dem Mittenabgriff und Masse angeschlossen, um Stromversorgungs-Filterung
bereitzustellen. Kondensator 23 weist eine Kapazität auf, die einen
AC-Kurzschluß für das IF-Signal
bereitstellt.
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Das
gefilterte IF-Signal von Keramikfilter 24 wird in einem
FM-IF-Verstärker 25 verstärkt. Ein FM-Detektor 26 demoduliert
das IF-Signal, und dann wird in Stereodecoder 27 – wie es
in der Technik bekannt ist – Stereoton
wiedergewonnen. Stereosignale werden zu einem Audioprozessor 28 geliefert,
um Lautstärke-,
Klang- und Abstimmungsregelungen für eine Mehrzahl von Lautsprecherausgängen bereitzustellen.
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In
dem AM-Signalpfad 13 von Empfänger 10 wird Doppelüberlagerung
mit einer relativ hohen IF-Frequenz und einer niedrigeren zweiten
IF-Frequenz eingesetzt. Eine zweite niedrigere IF-Frequenz ist notwendig,
um eine ausreichend enge Bandpaß-Filterung
des AM-Signals bereitzustellen.
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In 1 verstärkt ein
AM-RF-Verstärker 30 Antennensignale
von der Antenne in dem AM-Sendeband und liefert ein RF-Signal zu
einem Eingang eines Mischers 31. Ein anderer Mischereingang empfängt ein
lokales Empfängeroszillator-Signal
von einem Oszillator 32 mit einer Frequenz, die durch eine
Phasenregelkreis-Regelung (nicht gezeigt) variiert wird, um ein
gewünschtes
AM-Sendesignal in der gewählten
Zwischenfrequenz zu platzieren. Ein Transformator 33 weist
eine Primärwicklung 34 und eine
Sekundärwicklung 35 mit
einem Kopplungskoeffizienten auf, der angepaßt ist um die Impedanz von dem
Ausgang von Mischer 31 auf den Eingang des AM-Quarzfilter 40 umzuwandeln.
Mischervorbelastung und Stromversorgungs-Filterung werden durch Widerstand 36 und
den an einen Mittenabgriff von Primärwicklung 34 angeschlossenen
Kondensator 38 bereitgestellt. Filter 40 liefert
ein IF-Signal zu
einem ersten AM-IF-Verstärker 41.
Das verstärkte IF-Signal
wird durch einen anderen Keramikfilter 42 hindurchgeführt, und
wird durch einen zweiten AM-Mischer 43 und einen Oszillator 44 auf
eine zweite (niedere) IF-Frequenz umgewandelt. Ein zweites AM-IF-Signal ist durch
einen Transformator 45 magnetisch zu einem anderen Keramikfilter 48 gekoppelt. Transformator 45 paßt Impedanzen
des zweiten Mischerausgangs und Filters 48 an und stellt
zusätzliche
Bandpaß-Filterung
bereit. Vorspannung für Mischer 43 wird über die
an Widerstand 46 und Kondensator 47 angeschlossene
Primärwicklung
mit Mittenabgriff von Transformator 45 bereitgestellt.
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Das
zweite gefilterte AM-IF-Signal von Filter 48 wird in einem
zweiten AM-IF-Verstärker 50 verstärkt und
wird dann in AM-Detektor 51 detektiert. Die demodulierte
AM-Ausgabe wird zu einem entsprechenden Eingang von Audioprozessor 28 geliefert. Audioprozessor 28 schließt weitere
Eingaben von anderen Audioquellen ein, wie etwa Kassetten- oder CD-Spieler.
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Wie
aus 1 offensichtlich ist, verwendet der Empfänger der
bisherigen Technik einen zweiten Impedanzanpassungs-Transformator
zwischen den Mischern und Filtern in jedem jeweiligen Signalpfad. Neben
den Kosten jedes einzelnen Transformators verbraucht die Notwendigkeit
einer Mehrzahl von Transformatoren zusätzlichen Leiterplattenplatz
und erfordert zusätzliche
Einstellarbeit während
der Herstellung des Empfängers;
und erhöht
dadurch die Kosten des Empfängers.
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Die
Frequenz des IF-Signals in jedem Signalpfad wird ausgewählt, um
gute Spiegelfrequenzunterdrückung,
gute Verstärkung,
Stabilität
und enge Bandbreite bereitzustellen. Eine FM-IF ist typischerweise
konzipiert um bei 10,7 MHz zu liegen, während eine typische AM-IF-Mittenfrequenz
bei 450 kHz konzipiert, ist. In dem Doppelüberlagerungs-Empfänger werden
zwei Überlagerungsbetriebsweisen
bei einer hohen und einer niedrigen Zwischenfrequenz in einem einzelnen
Signalpfad benutzt. Der höherfrequente
IF-Abschnitt stellt eine gute Spiegelfrequenzunterdrückung bereit,
während
der niederfrequentere IF-Abschnitt
verbesserte Selektivität
und Verstärkung bereitstellt.
Der AM-Signalpfad profitiert besonders von der Verwendung der Doppelüberlagerung.
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Um
aus Standard-Tunerbauteilen Vorteil zu ziehen, sind möglicherweise
die meisten – wenn
nicht alle – in
den beiden Signalpfaden verwendeten IF-Frequenzen bevorzugt gleich
den Standardwerten von 450 kHz und 10,7 MHz. Oftmals werden verschiedene
Abschnitte der beiden getrennten Signalpfade bei im Wesentlichen
identischen Zwischenfrequenzen arbeiten. In 1 besitzt
das erste AM-IF-Signal von Mischer 31 folglich eine IF-Frequenz
gleich der IF-Frequenz des FM-IF-Signals von Mischer 16 (z.B.
10,7 MHz).
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2 zeigt
ein schematisches Diagramm der vorliegenden Erfindung, in der ein
einzelner Transformator eingesetzt wird, um in einem Dualband-Radioempfänger Impedanzanpassung
in zwei getrennten Signalpfaden bereitzustellen. Eine Resonanzschaltung 55 schließt einen
Transformator 56 ein, der eine Primärwicklung 60 und ein
Paar von Sekundärwicklungen 61 und 62 aufweist.
Ein Kondensator 57 ist über
Primärwicklung 60 hinweg
angeschlossen. Ein Kondensator 58 ist zwischen Masse und
einem Mittenabgriff von Primärwicklung 60 angeschlossen.
Der Mittenabgriff ist außerdem
durch einen Widerstand 59 an Versorgungsspannung Vcc gekoppelt. Resonanzschaltung 55 stellt
zusätzliche
Filterung des IF-Signals bereit, speziell bei weit von der IF-Frequenz
(z.B. 10,7 MHz) entfernten Frequenzen. Wegen der Filterung von Resonanzschaltung 55 muß die Zwischenfrequenz
der beiden Signalpfade im Wesentlichen gleich sein, so daß beide
in das Paßband
der Schaltung fallen.
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Primärwicklung 60 ist
parallel zu den Ausgängen
von FM-Mischer 16 und AM-Mischer 31 angeschlossen,
welche jeweilige IF-Signale bereitstellen, die im Wesentlichen identische
Zwischenfrequenzen (z.B. um 10,7 MHz) aufweisen. Eine EIN/AUS-Regelung 54 ist
an beide Mischer 16 und 31 angeschlossen, um jenen
dem nicht empfangenen Sendeband entsprechenden Mischer abzuschalten.
Dies verringert Impedanzbelastungs-Effekte auf den aktiven Mischer.
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Die
Verbindung der Sekundärwicklungen 61 und 62 ist
an Masse angeschlossen. Das andere Ende von Sekundärwicklung 61 ist
durch ein Impedanzanpassungs- und FM-Isoliernetzwerk 65 an
den Eingang von Keramikfilter 24 gekoppelt. Netzwerk 65 schließt Reihenwiderstand 66 und
einen Pull-Down-Widerstand 65 ein. Netzwerk 65 isoliert die
Spiegelimpedanz von Keramikfilter 24; zusätzlich dazu,
daß es
die Impedanzanpassung des Transformators und Keramikfilters verbessert.
Keramikfilter 24 besitzt eine typische Eingangsimpedanz
von ungefähr
330 Ohm. Widerstand 66 kann zum Beispiel einen Widerstand
von ungefähr
47 Ohm besitzen, und Widerstand 67 einen Widerstand von
ungefähr 330
Ohm.
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Das
andere Ende von Sekundärwicklung 62 ist
durch ein Impedanzanpassungs- und AM-Isoliernetzwerk 68 an den Eingang
von AM-Quarzfilter 42 gekoppelt. Netzwerk 68 schließt einen
Pull-Down-Widerstand 69 und einen Reihenwiderstand 70 ein. Quarzfilter 42 kann
eine typische Eingangsimpedanz von ungefähr 1500 Ohm aufweisen. Widerstand 69 kann
zum Beispiel einen Widerstand von ungefähr 1500 Ohm aufweisen, und
Widerstand 70 kann einen Widerstand von ungefähr 1000
Ohm aufweisen. Die Eingänge
der Filter 24 und 42 sind folglich isoliert, um Signalspiegelung
von dem Filter in dem gegenwärtig inaktiven
Signalpfad in den aktiven Signalpfad hinein zu verhindern.
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Die
Kopplungskoeffizienten zwischen Primärwicklung 60 und Sekundärwicklungen 61 und 62 sind
gewählt
um die notwendige Impedanzanpassung zwischen den jeweiligen Mischern
und Filtern bereitzustellen. Typischerweise wird eine engere Kopplung
der dem AM-Signalpfad entsprechenden Sekundärspule 62 benötigt, weil
die Eingangsimpedanz eines AM-Quarzfilters höher ist als die Eingangsimpedanz
eines FM-Keramikfilters. Zum Beispiel wurde ein Kopplungskoeffizient
von ungefähr
0,48 zwischen Primärwicklung 60 und
Sekundärwicklung 62 verwendet,
und ein Kopplungskoeffizient von ungefähr 0,4 zwischen Primärwicklung 60 und
Sekundärwicklung 61.
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Die
Schaltung von 2 stellt Impedanzanpassung für zwei Empfangssignalpfade
unter Verwendung nur eines Transformators bereit, und verringert
dadurch Teilezahl, Leiterplattenplatz und Bauteiljustierung während der
Herstellung. Zusätzlich
wird eine Mischervorbelastung zu zwei Mischern unter Verwendung
nur einer Widerstand-Kondensator-Kombination
bereitgestellt, wodurch Teilezahl und Leiterplattenplatz weiter
verringert wird.
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3 zeigt
einen mit Kern abgestimmten Transformator 71, der in der
bevorzugten Ausführungsform
nützlich
ist. Eine Stützhülse 72 nimmt
einen einstellbaren Ferritkern 73 zur Anpassung der Transformatorinduktivitäten auf.
Eine Primärwicklung 74 wird
auf einen Teil von Stützhülse 72 gewickelt. Eine
Sekundärwicklung 75 wird
direkt über
Primärwicklung 74 gewickelt,
um einen engen Kopplungskoeffizienten bereitzustellen. Eine andere
Sekundärwicklung 76 wird
auf einen anderen Abschnitt von Stützhülse 72 gewickelt,
um einen etwas niedrigeren Kopplungskoeffizienten bereitzustellen.
Eine Mehrzahl von Zuleitungen 77 wird bereitgestellt um
jede Wicklung mit einer Leiterplatte zu verbinden.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, die einen Transformator 80 mit einer einzelnen
Primärwicklung
und einer einzelnen Sekundärwicklung
einsetzt. Ein über
die Primärwicklung
hinweg angeschlossener Kondensator 81 vervollständigt eine
Resonanzschaltung mit Transformator 80. Mischervorbelastung
wird durch Widerstand 82 und Kondensator 83 bereitgestellt.
Die Sekundärwicklung
von Transformator 80 ist an einen FM-Keramikfilter 84 angeschlossen,
um ein gefiltertes IF-Signal zu dem FM-IF-Verstärker zu liefern. Ein Impedanzanpassungs-
und Isoliernetzwerk 85 ist zwischen den Ausgang von Keramikfilter 84 und
den Eingang eines AM-Quarzfilters 86 angeschlossen. Ein
gefiltertes IF-Signal
wird von Quarz 86 zu dem AM-IF-Verstärker geliefert. Anpassungsnetzwerk 85 paßt die Ausgangsimpedanz
von Keramikfilter 84 auf die Eingangsimpedanz von Quarzfilter 86 an.
Zusätzlich verhindert
Netzwerk 85 – ähnlich der
vorigen Ausführungsform – während FM-Empfang Signalspiegelung vom
Eingang von Quarzfilter 86 zu dem FM-IF-Verstärker.
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Die
Ausführungsform
von 4 hat den Vorteil, daß eine einzelne Transformator-Sekundärwindung
gebraucht wird, und nur ein Impedanzanpassungs- und Isoliernetzwerk
benötigt
wird. Weiterhin weist der AM-Signalpfad die zusätzliche, durch den FM-Keramikfilter
bereitgestellte Filterung auf. Da die Bandbreite des FM-IF-Filters
größer ist
als die Bandbreite des AM-IF-Filters, kann die zusätzliche Filterung
vom FM-IF-Filter in der Ausführungsform von 4 helfen
die AM-Selektivität
zu verbessern. In manchen Ausführungsformen
kann der zusätzliche
Einfügeverlust
von Quarzfilter 84 in den AM-Signalpfad jedoch prohibitiv
sein.