NL8303754A - Direkt mengende synchrone ontvanger. - Google Patents

Description

f NO 32018 1

Direkt mengende synchrone ontvanger

De uitvinding heeft betrekking op een direkt mengende synchrone ontvanger voor AM-ontvangst met instelbare ontvangfrequentie, die een PLL-kring voor het synchroniseren van de heterodyne trilling omvat, alsmede een mengschakeling voor de amplitudemodulatie.

5 Het klassieke concept van een tegenwoordige radio-ontvanger maakt gebruik van het superheterodyne principe. Bij dit principe wordt zoals bekend het ingangssignaal naar een middenfrequentsignaal omgezet, selectief versterkt en gedemoduleerd. De klassieke vorm van de analoge signaalverwerking vereist zeer selectieve bandfilters in het middenfre-, 10 quente deel. Als uitvoeringsvormen van dergelijke bandfilters worden ‘ behalve LC-filters ook keramische, kwarts- en oppervlaktegolffilters toegepast. Dergelijke filterconstructies staan echter de verdere integratie van het analoge signaalverwerkende deel en daarmee een rationele ontvangerfabricage in de weg. De genoemde filterconstructies zijn mo-15 menteel ook zeer kostbaar. Onder deze omstandigheden wordt de ontwikke-ling van nieuwe integreerbare ontvangerconstructies bijzonder belangrijk.

Nieuwe mogelijkheden bieden de zogenaamde direkt mengende AM-ont-vangers, waarvan het principe bekend is en die op bekende wijze een 20 multiplicatieve mengschakeling, een laagfrequent versterker en een heterodyne oscillator bezit. Bij de bekende direkt mengende AM-ontvangers wordt geen middenfrequentie opgewekt, maar direkt het nuttige signaal gedemoduleerd, door de heterodyne oscillator op het te ontvangen nuttige signaal af te stemmen en met de draaggolf van het nuttige signaal 25 wat betreft de fase te synchroniseren. Onder deze voorwaarden worden door de mengschakeling de zijbanden van het nuttige signaal direkt naar de basisband, d.w.z. de laagfrequentband getransporteerd en daarmee de direkte demodulatie van het nuttige signaal teweeg gebracht. Het aldus verkregen signaal kan dan wat betreft zijn bandbreedte begrensd worden 30 versterkt en als informatiesignaal worden doorgegeven.

In het hiernavolgende wordt op de signaalomzetting bij een direkt mengende synchrone ontvanger nog nader ingegaan. Het aan de mengschakeling toegevoerde hoogfrequente signaalspectrum bezit bijvoorbeeld een relatief zwak nuttig signaal en een sterk storend signaal. De beide 35 signalen bevatten elk het draaggolfsignaal en de modulatiezijbanden. De frequentie van de heterodyne oscillator wordt op het nuttige signaal afgestemd en met de draaggolf hiervan gesynchroniseerd. Hierbij is de fase van het oscillatorsignaal gelijk of tegengesteld aan de fase van 8303754 r 2 het nuttige signaal in de mengschakeling.

In de uitgang van de mengschakeling ontstaat in dit geval een met de draaggolfamplitude van het nuttige signaal evenredige gelijkstroom-component en de som van de gedemoduleerde zijspectra van het nuttige 5 signaal en van het getransporteerde, maar niet gedemoduleerde storende signaalspectrum, welk laatste is verplaatst over de oorspronkelijke frequentieafstand. Op de uitgang van de wat betreft de band begrensde laagfrequentversterker verschijnt het gedemoduleerde nuttige signaal versterkt, terwijl het van het storende signaal afkomstige spectrum al 10 naar gelang de vorm van de laagdoorlaatkarakteristiek van de laagfrequent versterker wordt afgezwakt.

Het bekende ontvangersysteem heeft het voordeel, dat het een eigen selectiviteit bezit, omdat in het ideale geval uitsluitend (alleen) het signaal wordt gedemoduleerd, waarvan de draaggolffrequentie gelijk is 15 aan de frequentie van de heterodyne oscillator. Plaatsen met fluittonen, die bij superheterodyne ontvangers ontstaan door signaalspectra op de signaalfrequentie treden hier niet op.

Een direkt mengende synchrone ontvanger bezit het verdere voordeel, dat de kanaalselectie op het laagfrequente vlak en daarmee in de 20 basisband kan worden uitgevoerd. Vanwege de eigen selectiviteit van het stelsel behoeven geen hoge eisen aan de filterkarakteristiek te worden gesteld, wat een belangrijke voorwaarde is voor een integratie van het stelsel. Direkt mengende synchrone ontvangers hebben ook geen principiële gelijkloopproblemen, omdat de parallelle gelijkloop tussen voor-25 selectie- en heterodyne ontvanger - in tegenstelling tot bij superheterodyne ontvangers - niet problematisch is. Bij direkt mengende synchrone ontvangers is echter ook de drempelwaardegevoeligheid beter dan bij superheterodyne ontvangers, die behalve door het ruisgetal van de in-gangstrap ook door de demodulatiebandbreedte wordt bepaald, die bij de 30 synchrone demodulatie slechts half zo groot is als bij tweezijband-AM met gebruikelijke demodulatie.

Direkt mengende synchrone ontvangers voor AM-ontvangst met een instelbare ontvangfrequentie bezitten bijvoorbeeld een PLL-keten voor het synchroniseren van de heterodynetrilling en een mengschakeling voor de 35 amplitudemodulatie. Bij een dergelijke ontvanger moeten signalen worden opgewekt, die onderling 90° zijn verschoven. Het ene van deze signalen stuurt de mengschakeling van de demodulatietrap en het andere signaal de mengschakeling van de PLL-keten.

De opwekking van signalen, die 90° in fase zijn verschoven, stoot 40 op moeilijkheden als over een relatief groot frequentiegebied moet wor- 8303754 3 den afgestemd, wat bij radio-ontvangers bet geval is> Tot nu toe werden hiervoor kostbare totaalbandfilters of signaalkoppelaars (hybriden) toegepast, die niet kunnen worden geïntegreerd.

De uitvinding beoogt thans voor een direkt mengende synchrone ont-5 vanger een oplossing voor het opwekken van de onderling over 90° in fase verschoven signalen te verschaffen, die integreerbaar is en leidt tot een eenvoudiger bouw van een direkt mengende synchrone ontvanger. Dit wordt bij een direkt mengende synchrone ontvanger van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt, dat een stuur-10 bare oscillator aanwezig is, die een frequentiesignaal opwekt waarvan de frequentie een veelvoud is van de ontvangfrequentie, en dat voor het opwekken van onderling 90° verschoven signalen, waarvan het ene de mengschakeling van de demodulatietrap en het andere de mengschakeling van de PLL-kring stuurt, frequentiedelers aanwezig zijn.

15 De uitvinding biedt niet alleen de mogelijkheid van een gemakke lijker integratie en een eenvoudiger bouw, maar zij heeft ook het voordeel, dat de oscillator geen eigen storing in het ontvangstelsel veroorzaakt. Ook daardoor wordt een eenvoudiger bouw van de synchrone ontvanger mogelijk.

20 Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de frequentie van de stuurbare oscillator gelijk aan het tweevoudige van de ontvangfrequentie, terwijl het uitgangssignaal wordt omgezet in twee signalen met tegengestelde fase, waarvan het ene aan een eerste frequentiedeler en het andere aan een tweede frequentiedeler wordt toegevoerd.

25 Bij een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding stuurt de stuur bare oscillator een fasedraaier en de eerste frequentiedeler, waarbij de tweede frequentiedeler achter de fasedraaier is geschakeld. Ook bestaat echter de mogelijkheid dat de stuurbare oscillator de beide signalen met tegengestelde fase zelf levert.

30 Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat daarin, dat de stuurbare frequentiedeler een derde frequentiedeler stuurt, die twee signalen met tegengestelde fase met de tweevoudige ontvangfrequentie levert, waarvan het ene de eerste frequentiedeler en het andere de tweede frequentiedeler stuurt. De stuurbare oscillator levert in dit 35 geval de viervoudige ontvangfrequentie.

De uitvinding zal thans aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

Zoals figuur 1 toont, wordt bij een direkt mengende synchrone ontvanger het antennesignaal toegevoerd aan een afstembare selectieve 40 versterker 1, die het ontvangsignaal met voorkeur versterkt. Het uit- 3303754 4 * gangssignaal van de selectieve versterker 1 wordt toegevoerd aan de beide multiplicatieve mengschakelingen 2 en 3. Als multiplicatieve mengschakelingen worden bijvoorbeeld passieve ringmengschakelingen of actieve schakelingen zoals bijvoorbeeld de geïntegreerde schakelingen 5 TDA 1062 of MC 1595 toegepast. De mengschakelling 3 vormt deel van een PLL-kring, die aan de ene ingang van de mengschakeling 2 een signaal levert met de frequentie van het ontvangsignaal. De PLL-kring bevat buiten de mengschakeling 3 een lusfliter 4, een versterker 5 en een eenheid 6, die twee onderling 90° verschoven signalen met de frequentie 10 van het ontvangsignaal levert. Wordt het door de eenheid 6 en daarmee door de PLL-kring geleverde signaal met de frequentie van het ontvangsignaal samen met het ontvangsignaal aan de mengschakeling 2 in dezelfde fase of met. tegengestelde fase toegevoerd, dan ontstaat in de uitgang van de mengschakeling 2 een laagfrequentsignaal, dat direkt de ge-15 wenste informatie bevat. De mengschakeling 2 wordt gevolgd door een laagfrequentversterker 7, die het gedemoduleerde signaal versterkt.

Het lusfilter 4 bestaat volgens figuur 2 bijvoorbeeld uit een weerstand 8 in de langs tak, een condensator 9 in een dwarstak en een weerstand 10 alsmede een condensator 11 in de andere dwarstak. Lusfil-20 ters kunnen echter ook in actieve vorm binnen de versterker 5 zijn aangebracht .

De, twee over 90° onderling verschoven signalen leverende eenheid 6 bezit volgens figuur 3 bijvoorbeeld een spanning gestuurde oscillator 12, die de fasedraaier 13 alsmede de eerste frequentiedeler 14 25 stuurt. De fasedraaier 13 is achter de tweede frequentiedeler 15 geschakeld. De oscillator levert een signaal, waarvan de frequentie gelijk is aan de dubbele frequentie van het ontvangsignaal. Dit signaal wordt door de beide frequentiedelers 14 en 15 in de verhouding 2 : 1 onderverdeeld, zodat op de beide uitgangen 16 en 17 van de in figuur 3 30 weergegeven eenheid signalen ontstaan, waarvan de frequentie gelijk is aan de ontvangfrequentie. De fasedraaier 13 brengt een faseverschuiving van 190° teweeg, terwijl op de uitgangen 16 en 17 ten gevolge van de frequentiedeling over 90° onderling verschoven signalen ontstaan.

Figuur 4 toont een andere uitvoeringsvorm van de eenheid 6 in fi-35 guur 1. Volgens figuur 4 levert de spanning gestuurde oscillator 12 zelf twee over 180° fase verschoven signalen, waarvan er een aan de eerste frequentiedeler 14 en het andere aan de tweede frequentiedeler 15 wordt toegevoerd. Door de frequentiedeling verschijnen in de uitgang (18, 19) van de schakeling van figuur 4 twee onderling over 90° 40 in fase verschoven signalen.

8303754 5

Figuur 5 toont een uitvoeringsvorm van een spanning gestuurde oscillator 12 van figuur 4, die twee over 180° in fase verschoven signalen levert. Volgens figuur 5 bezit een dergelijke oscillator een tril-lingskring met een varaktordiode 20 in dubbele uitvoering en een tril-5 lingskringspoel 21. Op deze trillingskring is een kruiselings gekoppelde verschilversterker met de beide transistoren 22 en 23 transformato-risch aangesloten, van de uitgangen waarvan de over 180° in fase verschoven signalen kunnen worden afgenomen. De ene uitgangs is met de basis van de transistor 23 en de andere uitgang met de basis van de 10 transistor 22 verbonden. Zoals figuur 5 verder toont is de collector van elke transistor met de basis van de andere transistor verbonden. De oscillator wordt gevoed door de bedrijfsspanningsbron 24.

Figuur 6 toont nog een verdere uitvoeringsvorm van de eenheid 6 in figuur 1. Terwijl de oscillator van de figuren 3 en 4 een signaal le-15 vert, waarvan de frequentie gelijk is aan de tweevoudige ontvangfre-quentie, levert de oscillator 12 van figuur 6 een signaal, waarvan de frequentie gelijk is aan de viervoudige ontvangfrequentie. Dit signaal wordt toegevoerd aan de derde frequentiedeler 25, die twee over 180° in fase verschoven signalen levert, waarvan de frequentie op grond van de 20 frequentiedeling in de verhouding 2 : 1 nog slechts overeenkomt met de tweevoudige ontvangfrequentie. Het ene signaal wordt aan de eerste frequentiedeler 14 en het andere signaal aan de tweede frequentiedeler 15 toegevoerd. Ten gevolge van de verdere frequentiedeling in de verhouding 2:1 ontstaan over de beide uitgangen (26, 27) twee over 90° in 25 fase verschoven signalen, waarvan de frequentie gelijk is aan de ontvangfrequentie .

Figuur 7 toont als voorbeeld kromme vormen van de in de schakeling volgens figuur 3 tijdens bedrijf optredende signalen. Figuur 7a toont het uitgangssignaal van de oscillator 12, waaruit met behulp van de 30 frequentiedeler 14 het signaal van figuur 7b wordt opgewekt, dat ten gevolge van de frequentiedeling in de verhouding 2 : 1 de halve frequentie van het signaal van figuur 7a bezit. De rechthoekvorm van het signaal van figuur 7b ontstaat door toepassing van de flip-flop in de frequentiedeler 15.

35 Het signaal van figuur 7c is het uitgangssignaal van de fase- draaier 13 van figuur 3, dat over 180° is verschoven ten opzichte van het uitgangssignaal van de oscillator 12. Het signaal van figuur 7d is het uitgangssignaal van de tweede frequentiedeler, dat ten gevolge van de verdere deling in een verhouding 2 : 1 nog slechts de halve frequen-40 tie van het signaal van figuur 7c en daarmee de frequentie van het ont- 8303754 to 6

V

vangsignaal bezit* De rechthoekvorm van het signaal van figuur 7d is eveneens tot flip-flops in de frequentiedeler terug te voeren.

Als de signalen van de figuren 7b en 7d met elkaar worden vergeleken, blijkt dat deze beide signalen, waarvan het ene (figuur 7b) in de 5 uitgang 16 en het andere (figuur 7d) in de uitgang 17 van de schakeling volgens figuur 3 optreedt, zoals gewenst een faseverschuiving van onderling 90° vertonen.

83 0 3 7 5 h

Claims (7)

1. Direkt mengende synchrone ontvanger voor AM-ontvangst met instelbare ontvangfrequentie, die een PLL-kring voor het synchroniseren van de heterodynetrilling en een mengschakeling voor de amplitudedemo- 5 dulatie bezit, met het kenmerk, dat een stuurbare oscillator aanwezig is, die een signaal opwekt, waarvan de frequentie een veelvoud van de ontvangfrequentie bedraagt, en dat voor het opwekken van onderling over 90° verschoven signalen, waarvan het ene aan de mengschakeling van de demodulator en het andere aan de mengschakeling van de PLL-kring wordt 10 toegevoerd, frequentiedelers aanwezig zijn.

2. Synchrone ontvanger volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de frequentie van de stuurbare oscillator gelijk is aan het tweevoudige van de ontvangfrequentie en dat het uitgangssignaal in twee signalen met onderling tegengestelde fase wordt omgezet, waarvan het ene aan een 15 eerste frequentiedeler en het andere aan een tweede frequentiedeler wordt toegevoerd.

3. Synchrone ontvanger volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stuurbare oscillator een fasedraaier en de eerste frequentiedeler stuurt en dat de fasedraaier achter de tweede frequentiedeler is ge- 20 schakeld.

4. Synchrone ontvanger volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stuurbare oscillator zodanig is uitgevoerd, dat hij de twee signalen met tegengestelde fase levert.

5. Synchrone ontvanger volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 25 de stuurbare oscillator zodanig is uitgevoerd, dat hij een signaal levert met de viervoudige ontvangfrequentie en dat hij een derde frequentiedeler stuurt, die twee signalen met tegengestelde fase met de tweevoudige ontvangfrequentie levert, waarvan het ene de eerste frequentiedeler en het andere de tweede frequentiedeler stuurt.

6. Synchrone ontvanger volgens een de conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de stuurbare oscillator voor het opwekken van de signalen met tegengestelde fase symmetrisch is uitgevoerd.

7. Synchrone ontvanger volgens een van de conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de mengschakeling en de frequentiedeler in een gemeen-35 schappelijk halfgeleiderlichaam zijn geïntegreerd. 8303754