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Die
Erfindung betrifft einen Tuner mit einem Eingang zum Empfangen eines
Eingangssignals, wobei der Tuner einen Oszillator zum Erzeugen eines
Oszillatorsignals, Teilungsmittel zum Teilen des Oszillatorsignals
und einen Mischer zum Mischen des Eingangssignals mit dem Oszillatorsignal
und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Ausgangssignals umfasst.
Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, einen
globalen FM-Tuner.
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Der
Begriff"Tuner" sollte hierin als
ein integrierter Tunerschaltkreis und als ein Tuner-Modul, das einen oder
mehrere integrierte Schaltkreise) und andere diskrete Bauteile umfasst,
verstanden werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Empfangen eines Eingangssignals,
das die Schritte des Erzeugens eines Oszillatorsignals, des Teilens
des Oszillatorsignals, des Mischens des Oszillatorsignals mit dem
Eingangssignal und des Bereitstellens eines Ausgangssignals umfasst.
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Es
gibt zum Beispiel auf der Welt verschiedene Normen für die FM-Empfangsbänder. Die
europäischen
und US-Normen unterscheiden sich bei ihrem Kanalabstand und ihrer
Preemphasis, haben aber ungefähr
die gleichen Frequenzgrenzen: 87,5-108 MHz in Europa und 87,9-107,9 MHz
in den USA. Der Kanalabstand und die Bandgrenzen können softwareprogrammierbare
Parameter sein. Bei einigen Stereodecodern ist der Deemphasiswert
auch ein softwaregesteuerter Parameter, z. B. beim CASP IC TEA6880
von Philips®.
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Daher
ist für
einen USA/Europa-FM-Tuner, d. h. einen in Europa und den USA einsetzbaren
FM-Tuner, keine Hardwareänderung
notwendig.
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Dies
ist jedoch beim japanischen und osteuropäischen Frequenzband nicht der
Fall. In Japan liegt das FM-Band im Bereich zwischen 76 und 91 MHz.
Die Oszillatorfrequenz wird unterhalb der Frequenz des gewünschten
Kanals eingestellt, um TV-Übertragungsfrequenzen
an der Bildposition, d. h. ZF = –10,7 MHz, zu verhindern. Daher
würde ein
globaler Tuner einen sehr großen
Bereich erfordern, um das japanische Band sowie die anderen abzudecken:
einen VCO-Frequenzbereich von 65,3 MHz bis 118,7 MHz. Wie dem Fachmann bekannt
ist, erfordert dies eine Kapazitätsänderung
der Varaktordiode von mehr als 3,3. In der Praxis wäre aufgrund
von Streukapazitäten
ein Kapazitätsverhältnis von
mehr als 4 erforderlich.
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Leider
ist die Abstimmspannung jedoch häufig
begrenzt. Zum Beispiel beträgt
die Versorgungsspannung bei Autoradioanwendungen nur 8,5 V, und
sie kann aufgrund von Welligkeits- und/oder Stabilisatortoleranzen
in den Versorgungsleitungen auf 8 V fallen. Die Sättigungsspannung
der bekannten PLL-Ladungspumpe vermindert die verfügbare Abstimmspannung
weiter auf ca. 7,5 V. Um jedoch eine) gutes) Tracking und Linearität des Tuner-Front-ends des Empfängers aufrechtzuerhalten,
sollte die Untergrenze der Abstimmspannung nicht wesentlich unter
2 V liegen. Der verbleibende Abstimmspannungsbereich ist zu schmal,
um die erforderliche Kapazitätsänderung
für Varaktordioden
bei ihrer Anwendung bei diesen Frequenzen zu erreichen. Daher ist
die gängige
Vorgehensweise, für
die FM-Japan-Anwendung
im Tuner-Front-end andere Bauteile einzusetzen.
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Die
Frequenz des unerwünschten
Signals wird als Bildfrequenz oder Bildsignal bezeichnet.
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Das
vorstehende Problem ist lösbar,
wie beim IC TEA6840 von Philips® erfolgt,
durch Einstellen des Oszillators auf oberhalb des gewünschten
Kanals auch im japanischen Band, wodurch der Frequenzbereich auf
87,6-118,7 MHz verringert wird, und durch den Einsatz der integrierten
Bildinjektion, um Störungen
durch die TV-Übertragungsfrequenzen
bei den Bildfrequenzen zu vermindern.
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Der
Oszillator wird mit dem Doppelten der erforderlichen Frequenz betrieben,
um nach einer Teilung durch 2, eine Phasenverschiebung zu erhalten,
die erforderlich ist, um ein Oszillatorsignal mit einer Phasendifferenz
von 0 und 90 Grad zu erhalten.
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Der
TEA6840 stellt eine globale Tuneranwendung bereit, weist jedoch
noch eine Anzahl von Nachteilen auf. Selbst mit 70 dB Bildunterdrückung ist/wäre der FM-Empfang
in einigen Gegenden Japans schlechter, verglichen mit Empfängern, deren
Oszillatorfrequenz unterhalb des gewünschten Kanals liegt, wo es
keine TV-Übertragungsfrequenzen
bei den Bildfrequenzen gibt (wie es in Japan genormt ist). Weiterhin
beträgt
die Abstimmspannung für
die Untergrenze des japanischen Bands nur ca. 1 V. Diese niedrige
Abstimmspannung vermindert die Intermodulationsleistung des dritten
Grades des Tuner-Front-ends.
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Dieses
Problem ist im osteuropäischen
Band noch größer, wo
die niedrigste Abstimmspannung nur 0,3 V beträgt. In diesem Fall ist es nicht
erforderlich, dass die Oszillatorfrequenz unterhalb des gewünschten Kanals
liegt, aber das Empfangsband beginnt bei der sehr niedrigen Frequenz
von 65 MHz.
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Ein
anderer dem Stand der Technik entsprechender Tuner ist aus dem Dokument
JP1265688 bekannt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen globalen Tuner bereitzustellen,
der nicht die Nachteile der vorstehend beschriebenen Tuner hat und
weiterhin mit dem Oszillator unterhalb des gewünschten Kanals ohne jegliche
Hardwareänderung
und mit einer akzeptablen minimalen Abstimmspannung auf das japanische Band
abstimmen würde.
Mit diesem Ziel stellt ein erster Aspekt der Erfindung einen Tuner,
wie in Anspruch 1 definiert, bereit. Ein zweiter Aspekt der Erfindung
stellt einen Audioempfänger,
wie in Anspruch 6 definiert, bereit. Ein dritter Aspekt der Erfindung
stellt ein Verfahren zum Empfangen eines Signals, wie in Anspruch
7 definiert, bereit.
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Durch
den Einsatz von Teilungsmitteln, die zwischen mindestens zwei Werten
umschaltbar sind, ist es möglich,
eine Teilung durch, zum Beispiel, einen Faktor 2 für Europa
und die USA einzusetzen und, zum Beispiel, einen Faktor 3 für Japan
und, zum Beispiel, Osteuropa einzusetzen. Dies macht es möglich, ZF
= –10,7 MHz
für Japan
einzusetzen, weil der Teilungsfaktor 3 die tatsächlichen
Oszillatorfrequenzen und damit die Abstimmspannungen auf ungefähr den gleichen
Bereich wie das europäische
und das US-Band bringt.
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Die
Erfindung und zusätzliche
Merkmale, die optional einsetzbar sind, um die Erfindung vorteilhaft
umzusetzen, ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen und in
den Figuren gezeigten Ausführungsformen
und werden unter Bezugnahme auf diese erläutert.
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1 zeigt
schematisch einen dem Stand der Technik entsprechenden Tuner,
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2 zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Tuner,
und
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
detaillierter.
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1 zeigt
schematisch einen dem Stand der Technik entsprechenden Tuner T des
TEA6840 von Philips®. Der Tuner empfängt an einem
Eingang 1 ein FM-Hochfrequenzsignal
S1. Der Eingang 1 ist über
einen HF-Filter F1 mit Mischmitteln M verbunden, die einen ersten
und einen zweiten Mischer M1 und M2 umfassen. Jeweilige andere Eingänge der
Mischer empfangen ein Signal von Teilungsmitteln D mit einer Phasendifferenz von
90 Grad. Ein Eingang der Teilungsmittel empfängt ein Oszillatorsignal So
von einem Oszillator O. Bei dieser Ausführungsform ist der Oszillator
O ein spannungsgesteuer ter Oszillator (VCO), der von einem Abstimmsystem
TS ein Spannungssignal Vt empfängt.
Dieses Signal Vt wird auch dem Filter F1 zugeführt.
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Das
Abstimmsystem TS wird durch einen Bus B gesteuert. Die Teilungsmittel
D teilen das Signal So durch 2. Der Oszillator arbeitet mit dem
Doppelten der erforderlichen Frequenz, um nach der Teilung durch
die Teilungsmittel durch einen Faktor 2 eine Phasenverschiebung
zu erhalten, die erforderlich ist, um ein Oszillatorsignal mit einer
Phasendifferenz von 0 und 90 Grad zu erhalten.
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Auf
diese Weise ist in der Praxis nachgewiesen worden, dass es möglich ist,
eine Gesamt-Bildunterdrückung
von 70 dB zu erreichen.
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Der
TEA6840 kann eine globale Tuneranwendung bereitstellen, weist jedoch
noch eine Anzahl von Nachteilen auf. Selbst mit 70 dB Bildunterdrückung ist/wäre der FM-Empfang in, zum Beispiel,
einigen Gegenden Japans schlechter, verglichen mit Empfängern, deren
Oszillatorfrequenz unterhalb des gewünschten Kanals liegt, wo es
keine TV-Übertragungsfrequenzen
bei den Bildfrequenzen gibt, wie in Japan. Weiterhin beträgt die Abstimmspannung
für die
Untergrenze des japanischen Bands nur ca. 1 V. Diese niedrige Abstimmspannung
vermindert die Intermodulationsleistung des dritten Grades des Empfänger-Front-ends.
Dieses Problem ist im osteuropäischen
Band noch größer, wo
die niedrigste Abstimmspannung nur 0,3 V beträgt. In diesem Fall ist es nicht
erforderlich, dass der Oszillator unterhalb des gewünschten
Kanals liegt, aber das Empfangsband beginnt bei der sehr niedrigen
Frequenz von 65 MHz.
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Die
nachstehende Tabelle zeigt die FM-Frequenzgrenzen und ihre entsprechenden
typischen Abstimmspannungen für
den TEA6840.
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2 zeigt
schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen Tuners T2. Elemente, die
mit denen in 1 identisch sind, haben entsprechende
Bezugszeichen. Ein Eingang 21 des Tuners T2 empfängt ein FM-Hochfrequenzsignal
S21. Nach dem Filtern in einem Filter F21 wird das Signal einem
Mischmittel M2 zugeführt.
Der andere Eingang des Mischers empfängt ein Signal von Teilungsmitteln
D2. Die Teilungsmittel können
ein Signal S2o, wie an ihrem Eingang von einem Oszillator O2 empfangen,
durch 2 oder durch 3 teilen.
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Für den Betrieb
in Europa oder in den USA teilen die Teilungsmittel das eingehende
Signal durch 2, d. h. durch denselben Faktor wie beim TEA6840.
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Für den Betrieb
in Japan wird das eingehende Signal der Teilungsmittel durch 3 geteilt.
Auf diese Weise werden die Oszillatorfrequenzen und damit die Abstimmspannungen
auf ungefähr
den gleichen Bereich wie in Europa und den USA gebracht.
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Der
Ausgang des Mischmittels ist über
einen Filter F22, der das Signal filtert, mit einem Demodulator DEM
zum Demodulieren des Signals in ein NF-Signal SAF verbunden, der
dieses Signal an einem Ausgang 22 bereitstellt.
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3 zeigt
detaillierter ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Tuners T3. Wieder empfängt ein
Eingang 31 des Tuners ein FM-Hochfrequenzsignal S31, das
einem Filter F31 zugeführt
wird. Das gefilterte Signal wird Mischmitteln M3 mit zwei Mischern
M31 und M32 zugeführt.
Andere Eingänge
der Mischer empfangen von einem Teilungsmittel D3 zwei Signale mit
einer Phasendifferenz von 90 Grad.
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Bei
diesem Beispiel umfasst das Teilungsmittel D3 zwei Teiler D31 und
D32. Der Teiler D31 teilt das eingehende Signal von einem Oszillator
O3 durch 2 und stellt bei Betrieb das geteilte Signal an den zwei
Ausgängen
mit einer Phasendifferenz von 90 Grad bereit. Der andere Teiler
D32 ist ein Teiler, der auf der Grundlage des "Wanderwellenteiler"-Prinzips
arbeitet. Dieser Teiler empfängt
ebenfalls das Signal von dem Oszillator O3, teilt jedoch bei Betrieb
dieses Signal durch 3 statt 2. Es arbeitet jeweils einer der Teiler:
Der Teiler D31 arbeitet in Europa und den USA, und der Teiler D32
arbeitet in Japan (und auch in Osteuropa). Zur Auswahl des Teilers,
der arbeiten muss, sendet ein Bus B3 ein Signal an die Teiler.
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Man
beachte, dass die Ausgänge
der jeweiligen Teiler vertauscht sind, d. h. die 0- und 90-Grad-Signale
haben ihren Platz getauscht. Dies muss erfolgen, damit der Tuner
in Japan bei ZF = –10,7
MHz statt +10,7 MHz arbeitet.
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Bei
der Japan-Tuneranwendung ist die ZF durch Umwandlung von unterhalb
des gewünschten
Signals auf –10,7
MHz eingestellt. Aber die Anwendung der Teilung durch 3 bringt die
tatsächliche
VCO-Frequenz und damit die Abstimmspannung auf ungefähr den gleichen
Bereich wie das europäische
und das US-Frequenzband. Die neuen VCO-Frequenzen und ihre entsprechenden Abstimmspannungen
sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.
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Die
dem Mischmittel zugeführte
Oszillatorfrequenz ist die Versetzung, d. h. der ZF-Wert der gewünschten
Antennenfrequenz (Fant), wie in der Audioabstimmpraxis allgemein
bekannt. Durch die unterschiedlichen Teilungswerte für Europa/USA
und Japan (und Osteuropa) und, falls notwendig, das Wechseln der
ZF von ZF = +10,7 MHz zu ZF = –10,7
MHz ist der Abstimmbereich für
Europa/USA und Japan im Wesentlichen angleichbar.
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Der
Oszillator O3 kann als ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO)
ausgeführt
sein, der von einem Abstimmsystem TS3 über eine Ladungspumpe CP und
einen Schleifenfilter LP eine Abstimmspannung Vt empfängt. Das
Abstimmsystem empfängt
auch das Ausgangssignal von dem Oszillator. Das Abstimmsystem TS3
ist mit dem Bus B3 verbunden, um Informationen auszutauschen.
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Die
Mischmittel M3 sind als Quadraturmischmittel ausgeführt, um
die Filterung zu verbessern. Die Ausgänge der Mischmittel sind mit
einem so genannten Hilbert-Transformator
HT verbunden, der zwei Ausgangssignale einer Summiervorrichtung
zuführt,
die einen positiven und einen negativen Eingang hat. Der Ausgang
der Summiervorrichtung ist über
einen Kanalfilter CF und einen Limiter LIM mit einem Demodulator DEM3
ver bunden. Der Demodulator ist mit dem AFC-Schaltkreis verbunden.
Da dieser globale Tuner bei ZF = –10,7 MHz oder +10,7 MHz arbeiten
kann, empfängt
der AFC-Schaltkreis den momentan genutzten ZF-Wert von dem Abstimmsystem
TS über
den Bus B3.
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Der
Demodulator DEM3 stellt ein Signal SAF an einem Ausgang 32 des
Tuners T3 bereit.
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Um
die inhärente
Bildunterdrückung
des Tuners (und des Empfängers)
aufrechtzuerhalten, sollte die Teilung durch 3 Quadraturausgänge bereitstellen.
Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Ein Verfahren
ist der Einsatz eines gängigen
CRL-Teilerschaltkreises
mit einer relativen Einschaltdauer von 50 % und eines passiven Phasenschiebernetzwerks.
Ein einfacheres Verfahren ist die Nutzung des "Wanderwellenteiler"-Prinzips,
um die Signale des lokalen Quadraturoszillators direkt zu erzeugen.
Im europäischen
und im US-Anwendungsmodus ist die Teilung durch 2 in Betrieb, und
die Teilung durch 3 ist im Japan-Modus in Betrieb.
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Natürlich stellt
der Kommunikationsbus B3 sicher, dass jeweils nur ein Teiler aktiv
ist.
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Der
geteilte Quadraturoszillator, kombiniert mit dem Hilbert-Transformator
und dem Breitband-Quadraturphasenschiebernetzwerk, dämpft die
Bildfrequenzen. Wenn jedoch die ZF-Frequenz von +10,7 MHz in –10,7 MHz
geändert
wird, sollten die Phasenreferenzen umgekehrt werden. Andernfalls
würde anstelle
des Bildsignals das gewünschte
Signal gedämpft
werden. Die kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Das einfachste
Verfahren ist, die Polarität
der Teilung-durch-3-Ausgänge
bezogen auf den Teilung-durch-2-Schaltkreis
umzukehren (wie in 3 gezeigt). Eine andere Möglichkeit
ist, die Polarität
eines der Eingänge
des Summierschaltkreises SUM umzukehren. Beträgt die ZF –10,7 MHz, kehrt der Ausgang
des FM-Demodulators seine Polarität ebenfalls um. Wenn, wie in 3,
ein AFC-Schaltkreis eingesetzt wird, sollte daher die Polarität wiederhergestellt
werden. Der Bus B3 kann eingesetzt werden, um die Polarität des Demodulators
umzuschalten.
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Der
neue globale Tuner mit der Teilung durch 3 stellt auch neue Möglichkeiten
zum Abstimmen auf das osteuropäische
Frequenzband bereit. Die Version mit ZF = –10,7 MHz kann ausgeführt werden,
wie in 3 gezeigt. Der minimale Abstimmspannungsbereich
ist jetzt auf 0,7 V erhöht,
was mehr Raum für
die Sättigungsspannung
der Ladungspumpe CP einräumt.
Die andere Möglichkeit
ist, auf +10,7 MHz zurückzuschalten,
wodurch die mini male Abstimmspannung auf 4,5 V erhöht wird.
Die Ausführung
des Schaltkreises würde
jedoch eine Änderung
der Eingangspolarität
am Summierschaltkreis erfordern, um die Bilddämpfung bei den korrekten Frequenzen
aufrechtzuerhalten.
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Die
Idee der Erfindung ist vorstehend auf der Grundlage einiger Beispiele
beschrieben worden. Der Fachmann ist sich der vielen verschiedenen
Lösungen
im Rahmen der betreffenden Erfindung wohl bewusst.
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Der
Begriff "Tuner" sollte hierin als
ein integrierter Tunerschaltkreis und als ein Tuner-Modul, das einen oder
mehrere integrierte Schaltkreis(e) und andere diskrete Bauteile
umfasst, verstanden werden.
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Die
Erfindung ist nicht nur in (tragbaren) Audioempfängern einsetzbar, sondern auch
in (tragbaren) Fernsehempfängern
und/oder in Autoradiogeräten
etc.
