-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Interferenzdetektionsschaltung
mit Gate-Mitteln mit einer Gate-Steuerung um zu vermeiden, dass
Interferenz in einem eingegebenen Signal ausgegeben wird, und mit
Steuermitteln, die mit der Gate-Steuerung
gekoppelt sind zum Erzeugen eines Gate-Steuersignals.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum
Detektieren von Interferenz, wobei vermieden wird, dass ein Eingangssignal,
auf dem Interferenz überlagert
ist, ausgeliefert wird, indem das genannte Eingangssignal mit Hilfe eines
Gate-Steuersignals gesteuert wird.
-
Weiterhin
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Empfänger mit
Abstimmmitteln und mit Demodulatormitteln, von denen ein Eingang
mit den Abstimmmitteln gekoppelt ist, und mit einem Ausgang.
-
Eine
derartige Interferenzdetektionsschaltung und ein derartiges Verfahren
werden üblicherweise
im Bereich von Video und Audio benutzt, wie in Empfängern, in
Autoradios usw., werden aber auch in Messapparatur und Radaranlagen
benutzt.
-
Die
allgemein bekannte Interferenzschaltung benutzt die Gate-Mittel
zum Ausschalten desjenigen Teils der eingegebenen Signale, auf denen
Interferenz überlagert
ist. Dieser Teil wird dann durch einen Teil ersetzt, der nicht mit
Interferenz verunreinigt ist.
-
Die
bekannten Interferenzschaltungen weisen den Nachteil auf, dass die
Amplitude der detektierten Interferenzen eine feste Schwelle übersteigen sollen
um diese Schaltungsanordnungen durch Erzeugung des Gate-Steuersignals
zu aktivieren. Einige Interferenztypen haben eine kleine Amplitude, können aber
sehr störend
sein für
ein relativ schwaches Signal, das beispielsweise von einem weit
entfernten Sender herrührt.
Derartige Interferenzen werden von den bekannten Interferenzschaltungen kaum
detektiert.
-
Ein
weiteres Problem bei den bekannten Schaltungsanordnungen bezieht
sich auf die Festlegung der Schwelle. Einerseits soll diese Schwelle groß genug
sein um falsche Interferenzdetektion zu vermeiden, während andererseits
diese Schwelle niedrig genug sein soll um störende Interferenzen zu detektieren.
-
US 4.525.868 beschreibt
einen Interferenzdetektor zur Verwendung in einem Funkempfänger beim
Ermitteln, wenn zwei träger
ein Taktsignal erzeugen, mit einem NF-AVR-Verstärker, der das empfangene Signal
verstärkt,
mit einem Demodulator und einem Sprachdetektor um zu ermitteln,
ob das empfangene Signal moduliert ist, mit einem Amplitudendetektor
zum Messen der Amplitude des Verstärkerausgangs, einer Pegelmessschaltung
zum Messen des Taktanteils des Amplitidendetektorausgangssignals,
einer Vergleichsschaltung zum Liefern eines Interferenzsignals,
wenn der Taktanteil einen vorbestimmten Pegel übersteigt, und einem von dem Sprachdetektor
gesteuerten Gate um das Interferenzsignal zu sperren, wenn das empfangene
Signal moduliert ist.
-
EP 0.597.525 beschreibt
eine Schaltungsanordnung eine Anordnung zum Detektieren impulsförmiger Interferenzsignale
durch Hindurchführung
des Signalgemisches durch eine Schwellenschaltung mit einem Schwellenwert.
Zum Ausgleichen von Schwankungen des Signalpegels wird das Signalgemisch
oder der Schwellenwert gesteuert. Die Steuerung wird wesentlich
unabhängig
von den impulsförmigen
Interferenzen und wird im Wesentlichen durch die statistische Verteilung
des Störsignals
dadurch ermittelt, dass das Signalgemisch einem Amplitudenvergleich
ausgesetzt wird zum Erzeugen des Steuersignals.
-
WO
97/23.959 beschreibt eine Anordnung zum Detektieren benachbarter
Kanalinterferenz, wobei in dieser Anordnung Amplitudeninformation
und Phase/Frequenzinformation eines HF-Signals multipliziert werden
zum Erhalten eines Ausgangssignals, das die relative Stärke und
die Aufenthaltsstelle eines benachbarten Trägers angibt, der die Nachbarkanalinterferenz
verursacht.
-
Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile
dadurch zu vermeiden, dass eine Interferenzschaltung und ein Verfahren
zum Detektieren von Interferenz geschaffen wird, die imstande sind,
auf zuverlässige
Art und Weise mehrere Typen von Interferenz zu detektieren und die
es ermöglichen,
zu angemessenen Kosten auf einem einzigen Chip implementiert zu
werden. Die vorliegende Erfindung wird durch die Hauptansprüche definiert.
Die Nebenansprüche
definieren bevorzugte Ausführungsformen.
-
Der
Vorteil der Interferenzschaltung und des Interferenzdetektionsverfahrens
nach der vorliegenden Erfindung ist, dass die bevorzugte augenblickliche
größenabhängige (die
unabhängig
ist von dem Vorzeichen, d. h. die gleiche für positive und negative Amplitude)
und frequenzabhängige
Diskriminationskurve zu einer optimalen Diskrimination zwischen
interferenzbehafteten und interferenzfreien eingegebenen Signalen
führt,
und zwar für
verschiedene Interferenztypen. Ein Interferenztyp, wobei ein starkes
Sigal ein gewünschtes
schwaches Signal stört,
kann nun optimal diskriminiert werden, und zwar durch eine spezielle
Einstellung der Definition der Diskriminationskurve in Termen des
Verhaltens der augenblicklichen Größe zu der augenblicklichen
Frequenz in der Amplitude-Frequenzdomäne. Bei einem anderen Interferenztyp,
wobei starke Signale mit einer niedrigen Frequenz an geringen Interferenzen
leiden, werden diese kleinen Interferenzen auch detektiert, während im
Allgemeinen starke Signale, die an relativ geringen Interferenzen
leiden auf Wunsch wieder dadurch unbeeinflusst gelassen werden können, dass
die Diskriminationskurve in der genannten Domäne spezifisch definiert wird
zum Reduzieren möglicher
hörbarer
Effekte, wenn die Interferenzschaltung nach der vorliegenden Erfindung
benutzt wird zum Austasten oder Sperren von Interferenzen in Audioanordnungen.
-
Interferenzschaltungen
in diesen Audioanordnungen haben ein Zeitverzögerungselement zum transportieren
des Audiosignals durch dieselbe hindurch. Ein derartiges Verzögerungselement
ist ziemlich kostspielig wegen der hohen Anforderungen, die daran
in Bezug auf Rauschen und Verzerrung gestellt werden. Es ist ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass diese weniger kostspielig
ist, weil sie kein Verzögerungselement
aufweist, sondern stattdessen nur Steuermittel zur Steuerung des
Austastung störender Interferenzen
ohne die Notwendigkeit einzugreifen, anders als in das Audiosignal
selber.
-
Eine
Ausführungsform
der Interferenzschaltung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen
auf, dass die Mittel zum Definieren einer Diskriminationskurve in
Termen einer augenblicklichen Größe und einer
augenblicklichen Frequenz ein nicht lineares Übertragungsfunktionsmittel
aufweisen.
-
Der
Vorteil dieser Ausführungsform
der Interferenzschaltung nach der vorliegenden Erfindung ist, dass
sie einen Freiheitsgrad schafft, wobei der Entwurf und die Form
der Graphik der Diskriminationskurve dadurch optimal an die gewünschten
Diskriminationseigenschaften angepasst werden können, dass die nicht linearen
Charakteristiken dieser auf einfache Art und Weise zu implementierenden
Elemente gewählt
werden.
-
Eine
weitere Ausführungsform
der Interferenzschaltung nach der vorliegenden Erfindung weist das
Kennzeichen auf, dass die Mittel zum Definieren der Diskriminationskurve
in Termen der augenblicklichen Größe und der augenblicklichen
Frequenz des eingegebenen Signals mit einem Bezugssteuereingang
versehen sind zum Beeinflussen der Lage der Diskriminationskurve
in der augenblicklichen Größe zu augenblicklichen
Frequenzdomäne.
-
Dies
mach die Diskrimination zwischen interferenzbehafteten und weniger
oder nicht interferenzbehafteten Signalen sogar anpassbar an beispielsweise
die augenblickliche Größe des eingegebenen Signals.
-
Eine
Ausführungsform
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf,
dass das Gate-Steuersignal zum Aktivieren des Sperr- oder Austastvorgangs
erzeugt wird, wenn eine rechnerische Beziehung, insbesondere eine
Addition oder ein Produkt der augenblicklichen Größe und der augenblicklichen
Frequenz des Eingangssignals der definierten Diskriminationskurve
nähert
oder diese kreuzt.
-
Eine
derartige Ausführungsform
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil,
dass diese auf einfache Weise dadurch geschaffen werden kann, dass
ein nicht lineares Übertragungsfunktionsmittel
angewandt wird.
-
Eine
weitere Ausführungsform
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen
auf, dass nach Detektion einer Interferenz die Empfindlichkeit für künftige Interferenzen während einer
Zeitperiode beeinflusst wird.
-
Dies
wird auf einfache aber genaue Art und Weise dadurch gemacht, dass
die adaptive Diskriminationskurve in der Amplitude-Frequenzdomäne vorübergehend
verschoben wird, was den Effekt einer Vermeidung einer Vielfachtriggerung
unter störungsreichen
Umständen
hat.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein
Beispiel einer bekannten Interferenzdetektionsschaltung,
-
2 eine
Diskriminationskurve in der augenblicklichen Amplituden- augenblicklichen
Frequenzdomäne
zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung,
-
3 eine
Ausführungsform
der Interferenzdetektionsschaltung nach der vorliegenden Erfindung
mit einem Steuermittel,
-
4 eine
Graphik einer möglichen Übertragungsfunktion
eines nicht linearen Übertragungsfunktionsmittels,
angewandt in der Interferenzdetektionsschaltung nach der vorliegenden
Erfindung,
-
5 ein
weiteres Steuermittel zur Anwendung in einer zweiten Ausführungsform
der Interferenzdetektionsschaltung nach der vorliegenden Erfindung,
-
6 Graphiken
von Beispielen relevanter Spannungen in der Ausführungsform nach 5,
-
7 noch
ein anderes Steuermittel zur Anwendung in einer dritten Ausführungsform
der Interferenzdetektionsschaltung nach der vorliegenden Erfindung,
-
8 Graphiken
von Beispielen relevanter Spannungen in der Ausführungsform nach 7, und
-
9 ein
schematisches Schaltbild eines Empfängers mit einer Interferenzdetektionsschaltung nach
der vorliegenden Erfindung,
-
10 ein
schematisches Schaltbild eines FM-Stereoempfängers mit einer Interferenzdetektionsschaltung
nach der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt
eine Ausführungsform
einer bekannten Interferenzdetektionsschaltung 1, integriert als
eine AM-Rauschdetektionsschaltung. Ein Audiosignal Vaudio,
dem ein Interferenzsignal Vinterference überlagert
ist, wird einem Eingang 2 der Detektionsschaltung 1 zugeführt. Bei
Detektion einer Interferenz in dem Audiosignal an dem Eingang 2 durch
ein Steuermittel 3 wird ein Gate-Mittel 4 gesperrt,
wodurch vermieden wird, dass das Eingangssignal dem Ausgang 5 der
Interferenzdetektionsschaltung 1 zugeführt wird. Die Interferenzdetektionsschaltung 1 hat eine
Verzögerungsschaltung 6,
die zwischen dem Eingang 2 und dem Gate-Mittel 4 vorgesehen
ist. Das Gate-Mittel 4 hat eine Gate-Steuerung 7,
an der ein Gate-Steuersignal erzeugt wird, damit es ermöglicht wird,
dass das Eingangssignal an dem Eingang 2 zu dem richtigen
Zeitpunkt gesperrt wird, wenn einmal Interferenz detektiert worden
ist und solange diese Interferenz dauert. Das Steuermittel 3 der
bekannten Interferenzdetektionsschaltung 1 umfasst ein
Hochpassfilter 8, eine Vergleichsschaltung 9 und
eine Gate-Zeitgeberschaltung 10 zum Erzeugen des Gate-Steuersignals
oder Gate-Austastsignals
an der Gate-Steuerung 7, wenn nur eine positive Interferenz detektiert
wird, die einen Wert Vthreshold übersteigt.
-
2 zeigt
eine Graphik der augenblicklichen Größe Aaudio gegenüber der
augenblicklichen Frequenz Faudio, wobei
eine Diskriminationskurve D definiert ist zur Erläuterung
des Begriffes, dass Eingangssignale entweder in einem schraffierten
Gebiet mit normal erwarteter augenblicklicher Größe und augenblicklicher Frequenz
liegen, oder außerhalb dieses
Gebietes liegen, wobei in dem letzteren Fall eine Interferenz detektiert
wird. Man könnte
sagen, dass der augenblickliche Vektor (Aaudio,
Faudio) entweder innerhalb oder außerhalb
des durch die Diskriminationskurve definierten Gebietes liegt.
-
Die 3, 5 und 7 zeigen
eine Ausführungsform
eines relevanten Teils von Interferenzdetektionsschaltungen 1,
insbesondere des Steuermittels 3, wobei die Schaltungsanordnungen 1 nicht eine
Verzögerung 6 aufweisen,
sondern stattdessen eine direkte Verbindung zwischen dem Eingang 2 und
dem Gate-Mittel 4 haben. Diese zu beschreibenden Ausführungsformen
umfassen Mittel 11 zum Definieren einer Diskriminationskurve
in Termen einer augenblicklichen Größe und einer augenblicklichen Frequenz.
Dieses eine Diskriminationskurve definierendes Mittel umfasst ein
nicht lineares Übertragungsfunktionsmittel 11 in
den hier dargestellten Ausführungsformen.
Selbstverständlich
könnte
eine derartige Diskriminationskurve auch simuliert oder digital
definiert werden, beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus
oder einer Subroutine, implementiert in einem Mikroprozessor.
-
4 zeigt
ein sättigungsähnliches
Verhalten des nicht linearen Übertragungsfunktionsmittels 11,
das Vsatout gegenüber Vsatin als
eine Funktion eines möglicherweise
anwendbaren Vreference wertes eines derartigen
Mittels 11. Vreference schafft
die Möglichkeit in
der Graphik nach 2 die Lage der Diskriminationskurve
D in der augenblicklichen Größe gegenüber der
augenblicklichen Frequenzdomäne
anzupassen. Die Richtungen der entgegengesetzten Pfeile P gegen
diejenigen Richtungen an, in denen die Kurve D in Abhängigkeit
von beispielsweise der augenblicklichen Amplitude des Signaleingangs
bei 2 verschoben werden kann. Anwendung des nicht linearen Mittels 11 ergibt
ein Ausgangssignal Vdiscrimination, das
eine nicht lineare Funktion des Produktes Aaudio ist,
d. h. augenblicklicher Größe, und
Faudio, d. h. augenblicklicher Frequenz.
Dieses Produkt ist nur eine mögliche arithmetische
Beziehung. Selbstverständlich
können andere
arithmetischen Beziehungen gewünschtenfalls
verwirklicht werden, wie eine Addierung oder eine mehr komplizierte
und nicht symmetrische Beziehung zwischen Aaudio und
Faudio. Eine derartige Beziehung kann durch
nicht näher
spezifizierte aber dem Fachmann bekannte analoge oder digitale Mittel verwirklicht
werden. Eine derartige Beziehung kann dann von dem Parameter Vreference abhängig gemacht werden, um die
Verschiebung der Diskriminationskurve D n der genannten Amplitudenfrequenzdomäne zu ermöglichen.
-
Die
Ausführungsform
nach 3 umfasst ein erstes Schleifenmittel mit einem
Differenzverstärker 12 mit
einem ersten Differenzeingang 13, der mit dem Eingang 2 verbunden
ist und einen zweiten Differenzeingang 14; wobei das nicht
lineare Element 11 zwischen dem Differenzverstärker 12 und
einem Integrator/Tiefpassfiltermittel 15 vorge sehen ist,
dessen Ausgang mit dem zweiten Differenzeingang 14 verbunden
ist. Das Mittel um zu detektieren, ob die Kombination der augenblicklichen
Größe und der
augenblicklichen Frequenz des eingegebenen Signals der Diskriminationskurve
nähert,
umfasst in diesem Fall den Differenzverstärker 12. Nach Gleichrichtung
von Vsatin mit Hilfe eines Gleichrichters 16 entsteht
Vdiscrimination, wobei dieser Wert ein Maß aufweist
in Bezug auf den relativen Abstand zwischen der definierten Diskriminationskurve
und der Vektorkombination der augenblicklichen Größe und Frequenz
in der genannten Domäne
oder in dem genannten Raum. Es sei bemerkt, dass diese verbesserte
zweidimensionale kombinierte Diskrimination nicht durch das Vorzeichen
der Interferenz beeinflusst ist, während die bekannte Interferenzdetektionsschaltung
nur auf Interferenzen mit einem positiven Vorzeichen reagierte. Die
Wirkungsweise der Ausführungsform
nach 3 ist derart, dass wenn das Produkt von Aaudio und Faudio dem
Wert Vreference nähert, durch die Neigung der
Graphik nach 4 der Wert Vdiscrimination in
der Nähe
des Ursprungs der Graphik schnell zunimmt.
-
Es
sei weiterhin bemerkt, dass Vreference gleichzeitig
die Neigung bei einem kleinen Wert Vsatin und
den Sättigungswert
von Vsatout bei einem großen Wert
von Vsatin steuert, was zu einem weiteren
verbesserten Interferenzdetektionsverhalten führt sowohl bei geringen Interferenzen,
die schwachen Eingangssignalen überlagert
sind als auch bei größeren Interferenzen,
die stärkeren
Eingangssignalen überlagert
sind.
-
In
den anhand der 5 und 7 zu beschreibenden
Ausführungsformen
wird auf effektive Weise Vreference benutzt,
wobei dieser Wert mit Hilfe eines zweiten Schleifenmittels erzeugt
wird, das in dem bereits beschriebenen ersten Schleifenmittel verschachtelt
ist. Das zweite Schleifenmittel umfasst einen Verstärker 17,
dem Vdiscrimination zugeführt wird
zur Ermittlung der Verstärkung
der zweiten Schleife, wobei dieser Verstärker 17 mit einem
Tiefpassfilter 18 verbunden ist zur Ermittlung des dynamischen
Verhaltens der zweiten Schleife. Das Tiefpassfilter 18 liefert
das Steuersignal Vreference für die nicht
linearen Übertragungsfunktionsmittel 11.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsformen,
welche die zweiten Schleifenmittel benutzen, ist derart, dass der
durch Vreference ausgedrückte Diskriminationspegel für stationäre Audiosignale
automatisch auf die mittlere Audiosignalstärke Vaudio eingestellt
wird. Eine Interferenz wird eine starke Zunahme von Vdiscrimination verursachen,
was zu einem Triggersignal für
den Austastimpuls am Ausgang 19 der Vergleichsschaltung 9 führt.
-
6 gibt
an, was passiert, wenn eine positive oder negative Interferenz in
dem Audiosignal Vaudio auftritt. Dadurch
ragt Vdiscrimination heraus und durch die
Tiefpassfilteraktion in dem Filter 18 kehrt Vreference langsam
zu dem Pegel zurück,
den er für
stationäre Audiosignale
hatte. Dies bedeutet, dass ein Gebiet reduzierter Empfindlichkeit
geschaffen wird, angegeben durch RRS in 6, was vielfache
Triggerung unter störungsbehafteten
Bedingungen vermeidet, wie diese mit einer immer wachsenden Bevölkerungsdichte
und einer entsprechenden das Potential störenden Aktivitätendichte öfter auftreten.
-
7 zeigt
eine noch weiter fortgeschrittene Ausführungsform, wobei der Verstärker 17 mit
einer Kaskadenschaltung 20 aus einem Tiefpassfilter und einem
Allpassfilter verbunden ist. In diesem Fall wird die Start- und
Stopinformation für
den Austastimpuls an dem Ausgang 19 unmittelbar von Vreference hergeleitet, welche die gefilterte
Version von Vdiscrimination ist.
-
8 zeigt,
dass wegen der Allpasswirkung Vreference einen
negativen Vorläufer
hat, sobald Interferenz detektiert wird. Dieser bleibt negativ während eines
Zeitintervalls, das eine Funktion der Grenzfrequenzen des Tiefpass-
und des Allpassfilters ist, und eine Funktion der Verstärkung der
zweiten Schleife. Diese Parameter können derart eingestellt werden, dass
ein unmittelbar verwendbarer Austastimpuls von der Vergleichsschaltung 9 erzeugt
werden kann, wobei in diesem Fall auf eine einzelne Gate-Zeitgeberschaltung
verzichtet werden kann. Die Schwellenspannung der Vergleichsschaltung 9 ist
Null. Die Eingangspolarität
ist entgegengesetzt zu der in 5 dargestellten
Ausführungsform,
wobei die variable Schwellenspannung der Vergleichsschaltung 9 hoch sein
soll, zum Starten des Austastimpulses an dem Ausgang 19.
-
Das
erste Schleifenmittel wird selbstverständlich schneller reagieren
als das zweite Schleifenmittel, weil das erste Schleifenmittel imstande sein
soll, durch die Diskriminationskurve hindurch zu ragen, deren Lage
P dem laufenden Mittelwert des Produktes der augenblicklichen Größe und der
augenblicklichen Frequenz des Eingangssignals folgt. Das zweite
Schleifenmittel, insbesondere die Tiefpassfiltercharakteristik schreibt
das Zeitintervall des laufenden Mittelwertes vor, der die Position
P bestimmt.
-
9 zeigt
ein schematisches Schaltbild eines Empfängers 21 mit einem
Tunermittel 22, das mit einer Antenne 23 gekoppelt
ist, mit einem Demodulatormittel 24, dessen Eingang 25 mit
dem Tunermittel 22 gekoppelt ist, und mit einem Audioausgang 26 zum
Liefern von Vaudio zu der Interferenzdetektionsschaltung 1,
wobei diese Schaltungsan ordnung 1 zwischen dem Ausgang 26 und
dem Schallwiedergabemittel, wie beispielsweise einem Lautsprecher
S, vorgesehen ist. Im Falle eines stereophonischen Audiosignals
mit einem stereophonischen linken und einem rechten Audiosignal
Vaudio und Vaudio', ausgeliefert an
dem Audioausgängen 26 bzw. 26' des Demodulatormittels 24 ist
zwischen dem Audioausgang 26' und dem
Tonwiedergabemittel S' eine
Interferenzdetektionsschaltung 1' vorgesehen. Der Empfänger 21 kann ein
AM-Mono- oder Stereoempfänger
oder ein FM-Empfänger sein.
Im Falle eines AM-Empfängers umfasst
das Demodulatormittel 24 einen AM-Detektor. Im Falle eines
FM-Empfängers
umfasst das Demodulatormittel 24 einen FM-Detektor sowie
einen Stereo-Demultiplexer.
-
10 zeigt
schematisch einen stereophonischen FM-Empfänger mit Elementen entsprechend denen
des Empfängers
nach 9, die mit den gleichen Bezugszeichen angegeben
sind. Die Tunermittel 22 sind mit einem FM-Demodulator 27 verbunden, der
der Interferenzdetektionsschaltung 1 ein Stereo-Multiplexersignal
liefert. Ein Ausgang der Interferenzdetektionsschaltung 1 ist
mit einem Demultiplexer 28 gekoppelt zum Herleiten des
linken und rechten Stereo-Audiosignals von dem Ausgangssignal der
Interferenzdetektionsschaltung 1 und zum Liefern dieser
Signale zu dem betreffenden linken und rechten Stereo-Tonwiedergabemittel
SL und SR.
-
Text in der
Zeichnung
-
5
-
-
7
-