DE8916287U1

DE8916287U1 - Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF-Signalen von mindestens zwei Empfangsantennen

Info

Publication number: DE8916287U1
Application number: DE8916287U
Authority: DE
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1989-11-23
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 1999-11-24

Description

Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF-Signalen von mindestens zwei Empfangsantennen

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für Antennendiversity gemäß dem Oberbegriffen des Hauptanspruchs.

In der DE-OS 35 17 247 wird ein Antennen-Diversity-System für den mobilen Empfang frequenzmodulierter HF-Signale beschrieben, bei dem die wesentlichen Diversity-Funktionen in einen Prozessor integriert sind.

Der Prozessor steuert die Umschaltvorgänge zwischen den angeschlossenen Antennen in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten für Frequenzhub und Amplitude des FM-Signals, mit denen die aktuellen störungsbedingten Frequenzhubpulse und die Amplitudeneinbrüche verglichen werden.

Um zu verhindern, daß das System bei Auftreten starker Störungen und in Gebieten zu großer Pegelschwankungen bzw. zu schwachen Signalpegels zu häufig zwischen den Antennen umschaltet - zu große ümschalthäufigkeit ist stets mit einer Unruhe des Systems und mit schaltungsbedingten Reststörungen verbunden - werden die Schwellwerte für Frequenzhub und Amplitude nicht als Konstante vorgegeben, sondern "dynamisch dem mittleren Störgrad angepaßt". Das heißt, daß die Schwellwerte sich in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals - Stärke und Häufigkeit der Störungen, Pegelhöhe, Dauer von Einbrüchen - mit einem gewissen zeitlichen Versatz ("Nachführung") kontinuierlich ändern und die Umschalthäufigkeit auch unter ungünstigen Empfangsbedingungen innerhalb "physiologisch angenehmer" Grenzen verharren soll.

Umgeschaltet wird jedoch weiterhin, und besonders eben dann, wenn die Signalqualität ungünstig ist. Zu der Beeinträchtigung des Empfangs durch die äußeren Einflüsse gesellen sich bei der Lösung nach OS 35 17 247 zwangsläufig die Störungen durch das Umschalten, das bei an allen Antennen gleich ungünstigen Bedingungen keine Änderung des Gesamtverhaltens bzw. des Ergebnisses bewirken kann.

Mit dem Problem der durch das umschalten zwischen frequenzmodulierten Signalen auftretenden hörbaren Störungen beschäftigt sich auch die DE-OS 37 43 362. Als Lösung wird hier vorgeschlagen, den Pegel des Gesamtsignals während des Umschaltvorgangs abzusenken. Zusätzlich können das (Sprung-)Signal amplitudenbegrenzt und die Komponenten des Störsignals, die außerhalb des Nutzsignals liegen, herausgefiltert werden. Man will auf diese Weise den schaltungstechnischen Aufwand vermeiden, der bei Lösungen mit dem Prinzip gemäß z.B. OS 35 17 247 - Begrenzung der Umschalthäufigkeit notwendig ist, und verspricht einen Empfang ohne Beeinträchtigung durch Umschaltgeräusche, unabhängig von der Frequenz der Signalumschaltungen.

Auch dieses Prinzip hat Nachteile; sie resultieren daraus, daß, "den Pegel des Gesamtsignals abzusenken", heißt, daß die Wiedergabe-Lautstärke für den Augenblick des Umschaltens vermindert wird. Das heißt:

- Bei häufigem Umschalten wird die Lautstärke-Verminderung erkennbar und damit störend sein,

- in Gebieten mit insgesamt niedrigem Signalpegel wird der Nachteil der Lautstärke-Minderung gravierend,

- Störungen innerhalb des Nutzsignalbereichs werden nicht beseitigt; sollte die Lautstärke-Minderung bei hoher Umschalthäufigkeit durch höhere Verstärkung beseitigt werden, würden auch die Reststörungen verstärkt.

Die Lösungen des Stands der Technik - die hier mit zwei charakteristischen Beispielen beschrieben wurden - bieten also zum einen die auf "ein physiologisch erträgliches" Maß begrenzte Umschalthäufigkeit an - ohne die damit verbundenen Störungen zu beseitigen; welches Maß noch physiologisch erträglich ist, ist aber wohl subjektiv.

Zum anderen darf unbegrenzt umgeschaltet werden - aber auch dies auf Kosten der Wiedergabe-Qualität, wenn auch ohne Umschalt-Störgeräusche und mit um ein weniges verringertem Schaltungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umschalthäufigkeit eines Antennendiversity-Systems bei Betriebszuständen mit ungünstigen Empfangsbedingungen - speziell bei zu geringem Pegel -

auf einfache Weise wirkungsvoll zu vermindern, ohne die Signal- und damit die Wiedergabe-Qualität zusätzlich ungünstig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsvarianten und -details.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Minderung der Signalqualität durch Störungen erfahrungsgemäß immer nur kurzzeitig auftritt. Die auf den jeweiligen Störfall zurückzuführenden Umschaltungen bleiben in bezug auf Zahl und Zeitspanne begrenzt.

Der wesentliche Grund hoher Umschalthäufigkeit und länger andauernder Umschaltvorgänge sind Zonen mit im unteren Empfangsbereich schwankendem bis überhaupt fehlendem Signalpegel. Deshalb wurde als Führungsgröße der Signalpegel mit einem unteren Ausschalt- und einem oberen Einschaltwert als Referenzgrößen gewählt.

Als Hauptantenne wird dabei die Antenne bezeichnet, die insgesamt die besten Empfangseigenschaften hat - und zwar im UKW-Bereich wie auch für Lang-, Mittel- und Kurzwelle.

Wenn also der FM-Signalpegel örtlich so gering ist, daß der untere Schwellwert im Schwellwertschalter unterschritten wird, dann wird der Empfang - so lange, bis der obere Schwellwert wieder erreicht ist - durch das Umschalten auf alleinige Signalauskopplung über die Hauptantenne zumindest stabilisiert. Der Gewinn ist über die Hauptantenne im Regelfall am größten, und bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch den Verzicht auf jegliches Umschalten verhindert, daß zu dem an sich schon schwachen Pegel noch irgendwelche Beeinträchtigungen hinzukommen, wie sie für diesen Betriebszustand bei den Lösungen des bekannten Stands der Technik nicht ausgeschlossen werden konnten - entweder die Störgeräusche oder die zusätzliche Pegelabsenkung aufgrund des Umschaltens, ohne das man bei diesen Lösungen nicht auskommt.

Als weiterer Vorteil bot sich an, die Erfindung auch für den Fall des Umstellens des Geräts auf alleinigen AM-Empfang zu nutzen - bei dem ja kein ZF-Pegel im UKW-Bereich vorhanden ist. Der Stand der

Technik benötigt eine zusätzliche Steuerspannung, um das Diversitysystem abzuschalten und auf die Hauptantenne als ÄM-Empfangselement umzuschalten. Diese Steuerspannung wird über die ZF-Schnittstelle des Empfangsgerätes abgegriffen; das ist nicht ohne zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand möglich. Dieser zusätzliche Aufwand wird mit dem erfindungsgemäßen Prinzip ebenfalls eingespart.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Figur 1. Blockschaltbild mit Abschaltung der Diversity-Funktion

über den Modus des Diversity-Prozessors Figur 2. Blockschaltbild mit Steuerung über die Versorgungsspannung

Dabei sind

1 FM-Tuner und ZF-Verstärker

2 Demodulator

3 Schwellwertschalter

4 Diversity-Prozessor

5 Antennenumschalter

6 Antennen

7 Lautsprecher

8 Schaltstufe

9 Bypas

Ug geschaltete Versorgungsspannung für FM-Betrieb Uß Batteriespannung als Versorgungsspannung

Das im FM-Tuner und ZF-Verstärker 1 des Empfängers aufbereitete HF-Signal der aktuellen Antenne 6 wird im Demodulator 2 der Antennendiversity-Schaltung demoduliert. Das Ausgangssignal des Demodulators 2 wird - wie bei den Lösungen des bekannten Stands der Technik - der Störerkennung des Diversity-Prozessors 4 zugeführt. Neu ist der Schwellwertschalter 3, der die Pegelhöhe des Ausgangssignals des Demodulators 2 auswertet und bei unterschreiten des unteren Schwellwertes die Diversity-Funktion blockiert und auf Durchgang des Hauptantennensignals schaltet, bzw. bei Überschreiten des oberen Schwellwerts die Diversity-Funktion wieder freigibt. Das geschieht bei der Variante der Erfindung nach Figur 1 über den Modus des Diversity-Prozessors. Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird

über den Schwellwertschalter 3 und die Schaltstufe 8 direkt die Versorgungsspannung für den Prozessor 4 ausgeschaltet; sie wird dann über den Bypas 9 zur Schaltdiode der Hauptantenne geleitet.

Bei der Variante nach Figur 2 ist zu sichern, daß der Demodulator 2 und der Hauptverstärker der Diversity-Schaltung an die Versorgungsspannung angeschlossen bleiben, damit sich das Diversitysystem nach einem Pegeleinbruch - bzw. nach Einschalten des FM-Empfangs nach AM-Empfangsphase - selbsttätig wieder einschaltet.

Claims

Schutzansprüche

1. Schaltung zum Umschalten zwischen den frequenzmodulierten HF-Signalen von mindestens zwei Empfangsantennen in Abhängigkeit von der Signalqualität (Antennen-Diversity) für den Hörrundfunk in Kraftfahrzeugen, wobei vorzugsweise eine Antenne hoher Empfangsleistung gleichzeitig für FM- und für AM-Empfang (Hauptantenne) und mindestens eine weitere Antenne für alleinigen FM-Empfang Verwendung finden, und wobei die Schaltung im wesentlichen aus folgenden Bauelementen besteht:

- ein Demodulator (2) für das vom FM-Tuner/ZF-Verstärker (1) des Empfängers aufbereitete ZF-Signal,

- ein Diversity-Prozessor (4) mit den Funktionen

Erkennen und Auswerten von Störungen und von Signalpegelschwankungen und
... Steuerung der Antennenumschaltung und

- ein Antennenumschalter (5),

gekennzeichnet durch einen Schwellwertschalter (3), der

a) den demodulierten ZF-Ist-Pegel mit einem oberen und einem unteren vorgegebenen Schwellwert vergleicht und die Funktion des Diversity-Prozessors (4) in Korrelation zur Hauptantenne steuert, so daß das Diversitysystem nur in Funktion ist, wenn der vorhandene Signalpegel den unteren Schwellwert übersteigt, und daß bei Unterschreiten des unteren Schwellwerts auf alleinigen Betrieb der Hauptantenne umgeschaltet wird, und

b) das FM-Diversitysystem ausschaltet und auf Empfang über die Hauptantenne schaltet, wenn das Empfangsgerät auf ÄM-Empfang eingestellt wird.

2. Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (3) mit dem Modus des Diversity-Prozessors (4) verbunden ist und über den Modus bei gleichzeitiger Blockierung der Diversity-Funktion auf die Haupt— antenne schaltet oder die Diversity-Funktion wieder frei gibt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (3) mit einer Schaltstufe (8) verbunden ist, die alternierend den Diversity-Prozessor (4) oder, über den Bypas (9) zum Prozessor, direkt die Schaltdiode für die Hauptantenne an die Versorgungsspannung anschließt, und daß bei Abschaltung der Diversity-Funktion und Umschaltung auf die Hauptantenne der FM-Hauptverstärker und der FM-Demodulator der Diversity-Schaltung an die Versorgungsspannung angeschlossen bleiben.

4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (3) eine Schmitt-Trigger-Schaltung ist.