DE957765C - Schaltung zur selbsttätigen Abstimmung eines Empfangers fur Hochfrequenzschwingungen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

T 10710 VIIIα/21a⁴

Es sind Schaltungen zur selbsttätigen Abstimmung eines Empfängers bekannt, durch welche die von Hand oder in anderer Weise grob auf den Empfangskanal eingestellte Abstimmung sich automatisch mit der Empfangsschwingung verknüpft und mit der Wirkung einer Feinabstimmung eine weitere Annäherung der Abstimmung an die Empfangsfrequenz bewirkt. Gewöhnlich wird zu diesem Zweck die Frequenz des Oszillators eines Überlagerungsempfängers durch eine Regelspannung beeinflußt, welche über ein frequenzselektives Organ von der Zwischenfrequenz des Empfängers abgeleitet ist. Um die nach der Grobabstimmung vorhandenen restlichen Verstimmungen nicht nur nach ihrer Größe, sondern auch nach ihrer Richtung unterscheiden zu können, muß das frequenzselektive Organ für Verstimmungen verschiedener Richtung auch Regelspannungen entgegengesetzter Polarität erzeugen. Geeignete Anordnungen sind unter der Bezeichnung Frequenzdiskriminator und Regelspannungserzeuger allgemein bekannt. Eine häufig verwendete Diskriminatoranordnung enthält beispielsweise ein aus zwei auf die Mittenfrequenz abgestimmten Parallelresonanzkreisen zusammengesetztes Filter, in welchem der eine Kreis den Primärkreis, der andere Kreis den Sekundärkreis bildet, welche miteinander vorzugsweise induktiv gekoppelt sind. Ein Teil der am Primärkreis stehenden Spannung ist an einen Mittelabgrifl des Sekundärkreises angeschlossen, und die Summe und die

Differenz der ganzen oder geteilten Primärspannung und der Sekundärspannungshälften werden zwei Gleichrichtern zugeführt, aus deren Ausgangsspannung die Differenz gebildet wird, welche die gewünschte Regelspannung darstellt.

Derartige bekannte Regelspannungserzeuger weisen für die mittlere Frequenz einen Nulldurchgang der Regelspannung auf, sowie beiderseits des Nulldurchganges je ein positives und ein negatives

ίο Maximum, von dem aus die äußeren Kurvenäste sich asymptotisch an die Nullachse annähern. Diese Gestalt der Kurve hat zur Folge, daß nicht nur in dem zwischen den beiden Maxima liegenden Kurvenbereich beiderseits des Nulldurchganges eine Regelspannung erzeugt wird, welche eine Annäherung der Abstimmung an die mittlere Frequenz bewirkt, sondern daß auch auf den äußeren Kurvenästen beiderseits der beiden Maxima Regelspannungen von den dort etwa vorhandenen Trägerschwingungen der Nachbarsender erzeugt werden. Bei der angegebenen Kurvenform haben diese Regelspannungen dann die Wirkung, die Abstimmung in Richtung auf den starken Nachbarsender hin zu ziehen, was durchaus unerwünscht ist.

Bei den üblichen Empfangsgeräten für Amplitudenmodulation reicht im allgemeinen die Selektivität der vor dem Diskriminator liegenden Empfangskreise aus, um diese unerwünschte Wirkung bereits hinreichend zu verringern. Die zur Wirkung kommenden Amplituden der Nachbarsender sind bis zum Diskriminator schon entsprechend gegenüber der zu empfangenden Schwingung des mittleren Kanals gedämpft. Trotzdem kann diese unerwünschte Wirkung Störungen hervorrufen, wenn man den Hoch- und Zwischenfrequenzteil des Empfängers für die Verstärkung eines sehr breiten Bandes bemißt, in welchem bis nahe an die Grenzen der Nachbarkanäle eine gleichbleibende Verstärkung vorhanden sein soll.

Wesentlich ungünstiger liegen diese Verhältnisse bei Empfangsgeräten für frequenzmodulierte Schwingungen, bei denen vor dem Diskriminator in der Regel wenigstens eine Einrichtung zur Verringerung der Amplitudenmodulation vorgesehen ist. Durch eine oder mehrere derartige sogenannte Begrenzerstufen wird die Vorselektion gegenüber den Nachbarkanälen zu einem großen Teil wieder unwirksam gemacht. Die Nachbarkanäle erscheinen daher häufig, besonders wenn ein starker Nachbarsender in großer Nähe vorhanden ist, mit derartig großer Amplitude im Vergleich zu den Amplituden des mittleren Kanals, daß ein merkliches Wegziehen der Abstimmung aus der gewünschten Mittelstellung heraus eintritt und infolgedessen der Nachbarkanal in störender Weise hörbar wird.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, derartige durch die übliche Form der Diskriminatorkurve bedingte Störungen zu vermeiden. In einer Schaltung zur selbsttätigen Abstimmung eines Empfängers mit Hilfe einer von den Empfangsschwingungen über einen Frequenzdiskriminator und Regelspannungserzeuger abgeleiteten Regelgröße unter Verwendung eines Diskriminators und Regelspannungserzeugers, dessen Regelspannungsverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz eine bei der mittleren Frequenz durch Null gehende Kurve ist, welche beiderseits der mittleren Nullstelle je eine weitere Nullstelle aufweist, wird erfindungsgemäß der Diskriminator derartig ausgebildet und bemessen, daß bei Übereinstimmung der mittleren Nullstelle mit dem Mittelwert der zu empfangenden Trägerfrequenz die seitlichen Nullstellen zwischen dem Mittelwert der zu empfangenden Trägerfrequenz und den Mittelwerten der Trägerfrequenzen der Nachbarkanäle liegen und von einer in einem solchen Nachbarkanal auftretenden Schwingung ein Regelspannungsanteil mit derartigem Richtungssinn erzeugt wird, daß die Abstimmung von dem genannten Nachbarkanal weggedrängt wird. Bei der entsprechend der Erfindung vorausgesetzten Kurvenform des Regelspannungsverlaufes wird von der Trägerfrequenz des Nachbarkanals demnach ein wesentlicher Anteil der gesamten Regelspannung erzeugt, und dieser Anteil hat einen derartigen Richtungssinn, daß ein Wegdrängen der Abstimmung von dem starken Nachbarsender eintritt. Diese Wirkung hat zur Folge, daß ein Durchschlagen der Signale des Nachbarkanals in dem Maße verringert wird, wie die Abstimmung von dem störenden Kanal weggedrängt wird. go

Es ist zu erwähnen, daß durch die deutsche Patentschrift 860 228 bereits eine Diskriminatoranordnung an sich bekanntgeworden ist, welche den für die Erfindung vorauszusetzenden Verlauf der Regelspannungskurve aufweist. In der genannten Patentschrift ist jedoch die Verwendung dieses Diskriminators lediglich für die Zwecke der selbsttätigen Abstimmung von Sendeeinrichtungen beschrieben, ohne daß dabei die Vorteile der Anwendung eines solchen Diskriminators für die Zwecke eines Empfängers erwähnt worden sind. Auch ist in dieser Patentschrift nicht die besondere Bemessung erwähnt, durch welche die Diskriminatoranordnung entsprechend der Erfindung die vorteilhafte Wirkung ergibt, daß von den Nachbarkanälen eine die Abstimmung von den Nachbarkanälen wegdrängende Regelspannung erzeugt wird.

Ferner ist zu erwähnen, daß in der USA.-Patentschrift 2242661 für die selbsttätige Abstimmung eines Empfängers die Verwendung eines Diskriminators mit einer Regelspannungskurve mit drei Nullstellen beschrieben worden ist. In dieser Patentschrift ist die Lehre gegeben, die seitlichen Nullstellen der Regelspannung auf vorbestimmte Werte der Frequenzabweichung zu legen. Der deutschen Patentschrift 747 411 ist ferner die Aufgabe als bekannt zu entnehmen, die Regelung im Frequenzabstand der Nachbarkanäle unwirksam werden zu lassen. Bei diesen bekannten Anordnungen wurde jedoch nicht die besondere Wirkung einer nach der Erfindung ausgebildeten Schaltung erzielt, daß außer der Feinabstimmung auf die gewünschte Empfangsfrequenz, wenn keine Störung durch einen Nachbarkanal vorliegt, auch noch ein selbsttätiges Ausweichen der Abstimmung in Riehtung des ungestörten Seitenbandes eintritt, wenn

in dem anderen Seitenband eine Störung durch den Nachbarkanal vorhanden ist. In diesem Zusammenhang ist auch auf die französische Patentschrift 955 3°3 hinzuweisen, welche die Aufgabe behandelt, die Selektivität eines Empfängers für frequenzmodulierte Hochfrequenzschwingungen zu erhöhen und die Störungen des Empfängers durch Signale der Nachbarkanäle zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe durch Verwendung eines auf

ίο einer Subharmonischen der Zwischenfrequenz schwingenden und von dieser mitgezogenen Hilfsoszillators, der durch eine Reaktanzröhre und mit Hilfe einer hinter dem Diskriminator abgenommenen Regelspannung zusätzlich im gleichen Sinne wie die durch das Mitziehen hervorgerufene Frequenzänderung frequenzmoduliert wird. In der Regelspannungsschleife sollen dabei frequenzselektive Mittel vorgesehen sein, durch deren Wirkung die Frequenzruckkoppelung nur bis zu den Grenzen des vorgesehenen Modulationsbereiches des gewünschten Signals positiv, darüber hinaus aber durch Phasenumkehr negativ wirkt. Dadurch wird erreicht, daß der Hilfsoszillator nur bis zu den Grenzfrequenzen des wiederzugebenden Zwischenfrequenzbandes mitgezogen werden kann, darüber hinaus aber an einem Mitlaufen mit einer außerhalb dieses Bereiches auftretenden Schwingung gehindert wird. Diese bekannte Anordnung besitzt zwar auch die Fähigkeit, die außerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches auftretenden Störungen auszuscheiden, jedoch ist zur Erreichung dieser Wirkung ein großer Aufwand zusätzlicher Schaltmittel erforderlich. Darüber hinaus besitzt die Schaltung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Wirkung der Ausschaltung von Störungen durch die Nachbarkanäle mit der selbsttätigen Feinabstimmung des Empfängers auf den gewünschten Kanal verknüpft ist, so daß durch die gleiche Anordnung beim Fehlen von Störungen die Mitten des vom Empfänger durchgelassenen Frequenzbandes und des Bandes der ankommenden Signalschwingung zur Übereinstimmung gebracht werden, während beim Auftreten einer Störung in einem der Seitenbänder ein Ausweichen der Ab-Stimmung zu dem nicht gestörten Seitenband hin eintritt.

In der Zeichnung ist in Abb. 1 eine Kurvendarstellung gegeben, in welcher der Kurvenverlauf bei einem Diskriminator entsprechend der Erfindung mit dem in Empfängerschaltungen üblichen Kurvenverlauf verglichen wird. In dem Schaubild ist in der Ordinatenrichtung die Größe der Regelspannung V_r aufgetragen, während in der Abszissenrichtung die Frequenz innerhalb eines über drei benachbarte Nachrichtenkanäle sich erstreckenden Bereiches aufgetragen ist. Die Kurve α stellt den in Empfängerschaltungen üblichen Regelspannungsverlauf dar, der bei der mittleren Frequenz f_m einen Nulldurchgang aufweist und der sich von den beiderseits dieses Nulldurchganges vorhandenen Extremwerten von verschiedenen Seiten her asymptotisch der Nullachse annähert. Bei der Trägerfrequenz f_u des unteren Nachbarkanals und der Trägerfrequenz f₀ des oberen Nachbarkanals sind daher noch wesentliche Anteile der Regelspannung vorhanden, durch welche die erwähnten Störungen zustande kommen. Die Wirkungsweise wird auch nicht grundsätzlich anders, wenn im Regelspannungserzeuger zusätzliche Begrenzereinrichtungen, beispielsweise zwei mit einer festen Vorspannung versehene Dioden, verwendet werden, durch welche die Kurve α in die Kurve a_t übergeführt wird. Die von den Nachbarkanälen herrührenden Regelspannungsanteile sind dann wohl gegenüber Kurve α verringert, können aber unter ungunstigen Bedingungen, besonders in der Nähe des Einregelpunktes auf die Mittelfrequenz, immer noch erheblich größer sein als der von der zu empfangenden Trägerschwingung gelieferte Regelspannungsanteil. Die Kurve b zeigt einen Kurvenverlauf, der im mittleren Gebiet gegenüber α keine wesentliche Änderung aufweist, bei dem jedoch bei den Frequenzen f_u und f₀ zwei weitere Nulldurchgänge liegen. Die Kurve c zeigt den bei einer Schaltung nach der Erfindung angewendeten Verlauf, bei welchem durch die Bemessung des Diskriminators die seitlichen Nulldurchgänge etwas näher an die mittlere Frequenz herangerückt sind, so daß bei f_u und f₀ Regelspannungsanteile erzeugt werden, welche die erwähnte Wegdrängung der Abstimmung vom Nachbarsender bewirken.

In den weiteren Abb. 2 bis 5 sind spezielle Anordnungen von Diskriminatoren bzw. Regelspannungserzeugern nebst den durch diese hervorgebrachten Kurvenformen des Regelspannungsverlaufes dargestellt, mit deren Hilfe die Erfindung unter Verwendung eines Kurvenverlaufes gemäß Kurve c in Abb. 1 verwirklicht werden kann.

In Abb. 2 a ist der Diskriminator aus zwei miteinander gekoppelten, wenigstens annähernd auf die mittlere Frequenz abgestimmten Parallelresonanzkreisen 1 und 2 aufgebaut, wobei das obere Ende des Parallelresonanzkreises ι über einen Kopplungskondensator mit der Mittelanzapfung des Sekundärkreises 2 verbunden ist. Durch die Gleichrichter 3 und 4 wird die Summe und die Differenz der ganzen Primärspannung und der halben Sekundärspannung gleichgerichtet und aus der Ausgangsspannung der Gleichrichter an den Ausgangswiderständen die Differenz gebildet. welche die Regelspannung V_r darstellt. In an sich durch die genannte deutsche Patentschrift 860 228 bekannter Weise ist in dem Sekundärkreis 2 ein piezoelektrischer Körper 5 parallel geschaltet, der einen Serienresonanzkreis von im Vergleich zu der Güte der Parallelresonanzkreise des Filters hoher Güte darstellt. Bei NF kann die Niederfrequenz abgenommen werden.

Für die in Abb. 2 a dargestellte Diskriminatorschaltung ergibt sich der in Abb. 2 b gezeigte Verlauf der Regelspannungskurve. F>ie Kurve d stellt den Verlauf dar, der sich ohne die Wirkung des piezoelektrischen Körpers 5 ergeben würde. Die Kurve e zeigt den durch die Wirkung dieses Körpers veränderten Verlauf der Kurve, der auch die für die Verwirklichung der Erfindung erforder-

lichen drei Nulldurchgänge aufweist, welche die gewünschte Lage zwischen dem Mittelwert der zu empfangenden Trägerfrequenz und den Mittelwerten der Trägerfrequenzen der Nachbarkanäle einnehmen.

In Abb. 3 a ist eine weitere Möglichkeit der Erzeugung des gewünschten Kurvenverlaufes dargestellt. Ein Diskriminator-Regelspannungserzeuger mit dem Sekuudärkreis 6 ist derartig bemessen, daß

ίο er eine große Steilheit des mittleren Teiles der Regelspannungskurve und geringen Abstand ihrer Umkehrpunkte aufweist. Für sich allein betrachtet, besitzt dieser aus dem Primärkreis ι und Sekundärkreis 6 aufgebaute Diskriminator einen Regel-Spannungsverlauf entsprechend der Kurve g in Abb. 3 b. Außerdem ist ein aus dem Primärkreis 1 und de"m Sekundärkreis 7 aufgebauter weiterer Diskriminator-Regelspannungserzeuger vorgesehen, der eine geringere Steilheit des mittleren Teiles der Regelspannungskurve und entsprechend größeren Abstand, ihrer Umkehrpunkte aufweist. Für sich allein betrachtet, ergibt dieser Teil einen Verlauf der Regelspannungskurve entsprechend h. Beide Regelspannungserzeuger sind zusammengefaßt und mit dem gemeinsamen Ausgang für die Abnahme der Regelspannung V_r verbunden, so daß sich als resultierender Regelspannungsverlauf die Kurve i in Abb 3 b ergibt. Diese Kurve besitzt den für die Erfindung erforderlichen Verlauf mit drei NuIlstellen. Durch die Bemessung der Dämpfungen der Kreise 6 und 7 hat man es in der Hand, den seitlichen Nullstellen die gewünschte Lage in bezug auf den Abstand der Empfangsfrequenzen zu geben. In Abb. 4 a ist eine weitere Diskriminatoranordnung zur Erzeugung eines geeigneten Kurvenverlaufes dargestellt. Mit dem Primärkreis 1 sind darin zwei Sekundärkreise 8 und 9 gekoppelt, welche zwei getrennten Diskriminatoren angehören, die hinsichtlich des Verlaufes ihrer Regelspannungskurven im wesentlichen übereinstimmen, jedoch mit den Nulldurchgängen ihrer Regelspannungskurven gegeneinander verstimmt sind. Diese Verstimmung ist derartig bemessen, daß sich die der mittleren Frequenz benachbarten Teile ihrer Regelspannungskurven k und m in Abb. 4b zu einer in der Umgebung der mittleren Frequenz hinreichend stellen resultierenden Kurve zusammensetzen. Grundsätzlich kann zur Verwirklichung des gewünschten Kurvenverlaufes eine Diskriminator-.schaltung mit einem Netz mit zwei auf die seitlichen Nulldurchgange abgestimmten Resonanzstellen f_sl und /_s2 und einer auf die mittleren Nullstellen abgestimmten Parallelresonanzstelle f„ verwendet werden, das beispielsweise gemäß Abb. 5 a aufgebaut sein kann. In diesem Netz ergibt die mittlere Induktivität zusammen mit dem parallel geschalteten Kondensator die Parallelresonanz /_p, und die aus dem mittleren Parallelresonanzkreis und dem oberen Kondensator gebildete Reihenschaltung die Serienresonanz /_S1. Zusammen mit der unteren Induktivität ergibt der mittlere Parallelresonanzkreis die weitere Serienresonanz f_S2. In Abb. 5 b ist der Blindwiderstandsverlauf einer j solchen Anordnung dargestellt, aus dem hervorgeht, daß sich ein Kurvenverlauf mit drei Nullstellen ergibt. ^s

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltung zur selbsttätigen Abstimmung eines Empfängers mit Hilfe einer von den Empfangsschwingungen über einen Frequenzdiskriminator und Regelspannungserzeuger abgeleiteten Regelgröße unter Verwendung eines Diskriminators und Regelspannungserzeugers, dessen Regelspannungsverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz eine bei der mittleren Frequenz durch Null gehende Kurve ist, welche beiderseits der mittleren Nullstelle je eine weitere Nullstelle aufweist, gekennzeichnet durch derartige Ausbildung und Bemessung des Diskriminators, daß bei Übereinstimmung der mittleren Nullstelle mit dem Mittelwert der zu empfangenden Trägerfrequenz (f_m) die seitlichen Nullstellen zwischen dem Mittelwert der zu empfangenden Trägerfrequenz und den Mittelwerten der Trägerfrequenzen (/„, f₀) der Nachbarkanäle liegen, und daß von einer in einem solchen Nachbarkanal auftretenden Schwingung ein Regelspannungsanteil mit derartigem Rieh- g₀ tungssinn erzeugt wird, daß die Abstimmung von dem genannten Nachbarkanal weggedrängt wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung in einem Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen, in welchem dem Diskriminator wenigstens eine Einrichtung zur Verringerung der Amplitudenmodulation vorausgeht.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator ein aus zwei miteinander gekoppelten, wenigstens annähernd auf die mittlere Frequenz abgestimmten Parallelresonanzkreisen zusammengesetztes Filter enthält, in welchem ein Ende oder eine Anzapfung des Primärkreises (1) mit einer Mittelanzapfung des Sekundärkreises (2) vei bunden ist, daß ferner die Summe und die Diffe renz der ganzen oder geteilten Primärspannung und der halben Sekundärspannung zwei Gleich- no richtern (3, 4) zugeführt werden, aus deren Ausgangsspannung die Differenz gebildet wird, und daß ein vorzugsweise durch einen piezoelektrischen Körper (5) gebildeter Serienresonanzkreis von im Vergleich zu der Güte der Parallelresonanzkreise hoher Güte dem Sekundärkreis des Filters parallel geschaltet ist (Abb. 2).
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diskriminator-Regel-Spannungserzeuger mit großer Steilheit des mittleren Teiles der Regelspannungskurve und geringem Abstand ihrer Umkehrpunkte in Verbindung mit einem Diskriminator-Regelspannungserzeuger mit geringerer Steilheit des mittleren Teiles der Regelspannungskurve und ent-

   sprechend größerem Abstand ihrer Umkehrpunkte derartig verwendet ist, daß sich eine resultierende Regelspannungskurve von einem Verlauf entsprechend der Differenz der Ordinatenwerte der Einzelkurven in Abhängigkeit von der Frequenz ergibt (Abb. 3).
5. 5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hinsichtlich des Verlaufes ihrer Regelspannungskurven im wesentlichen übereinstimmende, jedoch mit den Nulldurchgängen ihrer Regelspannungskurven gegeneinander verstimmte Diskriminatoren-Regelspannungserzeuger derartig verwendet werden, daß sich die der mittleren Frequenz benachbarten Teile ihrer Regelspannungskurven zu einer in der Umgebung der mittleren Frequenz hinreichend steilen resultierenden Kurve zusammensetzen (Abb. 4).
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskriminatorschaltung mit einem Netz mit zwei auf die seitlichen Nulldurchgänge abgestimmten Serienresonanzstellen (f_sv /_so) und einer auf die mittlere Nullstelle abgestimmten Parallelresonanzstelle (/„) vorgesehen ist (Abb. 5).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 242 661;
   deutsche Patentschrift Nr. 747 411;
   französische Patentschrift Nr. 955 303.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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