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Zeichenempfänger hoher Selektivität In Funk-Nachrichten-Übertragungssystemen
mit Selektivruf werden Einrichtungen benötigt, die in der Lage sind, Signale verschiedener
Frequenz, die unter Umständen sehr nahe zusammenliegen können, zu unterscheiden
und nur auf eine bestimmte Frequenz anzusprechen. Es ist bekannt, in Rufempfängern,
Freizeichenempfängern und auch in der Steuertechnik zu diesem Zweck mechanische
Resonanzrelais oder elektrische Resonanzkreise zu verwenden. Die Anforderungen an
die Frequenzkonstanz und die Selektivität solcher Selektionsmittel sind besonders
bei sehr eng benachbarten Frequenzen so hoch, daß diese unter ungünstigen Betriebsbedingungen,
z. B. beim Fahrzeugfunk in den Fahrzeugstationen, nicht mehr eingehalten werden
können. Einzungenrelais als mechanische Selektionsmittel sind aus mehreren Gründen
besonders stark benachteiligt. Die starken Temperaturschwankungen, denen z. B. ein
Selektivrufempfänger in einem Fahrzeug unterworfen ist, die Alterung und zusätzliche
Toleranzen in der Sendefrequenz können zur Folge haben, daß die Resonanzrelais nicht
mehr ansprechen, da sich die erforderliche Ansprechleistung infolge der scharfen
Resonanzkurve bei Abweichungen von der Resonanzfrequenz erheblich vergrößern kann.
Im Resonanzpunkt besteht andererseits wegen der großen Empfindlichkeit des Resonanzrelais
die Gefahr, daß Sprachfrequenzen, Kombinationsfrequenzen oder auch Rauschfrequenzen,
die der Resonanzfrequenz entsprechen, bereits bei relativ kleinem Pegel das Relais
unnötig zum Ansprechen bringen. Der gleiche Nachteil entsteht, wenn bei eng benachbarten
Zeichenfrequenzen Nachbarfrequenzen mit besonders großem Pegel empfangen werden,
da die Selektivität mit wachsendem Pegel sehr schlecht wird. Abgesehen davon, daß
durch unerwünschtes Ansprechen Fehlanrufe entstehen, wird die Lebensdauer der Resonanzrelais
so stark herabgesetzt, daß Fehlansprechen soweit wie möglich vermieden werden muß.
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Die Erfindung betrifft einen Zeichenempfänger hoher Selektivität,
insbesondere Selektivrufempfänger, unter Verwendung mechanischer Resonanzsysteme
oder elektrischer Resonanzkreise.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1103 409, die sich auf einen Selektivrufempfänger
für drahtlosen Verkehr mit einer Rufauswerteeinrichtung bezieht, ist es bereits
bekannt, als frequenzselektivesAbstimm-Mittel in Selektivrufempfängern ein Bandfilter
zu verwenden, wodurch eine genügend scharfe Aussiebung der relativ nahe beieinanderliegenden
Ruffrequenzen ermöglicht wird.
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Ferner ist in der deutschen Patentschrift 903 824 eine Schaltungsanordnung
beschrieben, die es ermöglicht, in einem elektrischen Signalempfänger, in dem eine
den Sprachschutz bewirkende Verriegelungsspannung erzeugt wird, den Selektionskreisen
eine Spannung zu entnehmen, die in einem aperiodischen Übertrager die Signalfrequenzen
so weit kompensiert, daß sich eine Pegelregelung für die Signalspannung ergibt.
Es wird hier also eine Möglichkeit aufgezeigt, den Pegel der Signalspannungen zu
regeln und damit die Auswertung störende überspannungen zu vermeiden.
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Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift 2 801290 eine Schaltungsanordnung
bekanntgeworden, die ein Differentialrelais enthält, in dem ein Abwägen bzw. Vergleichen
zweier Ströme, und zwar eines Ruhestromes mit einem beim Empfang einer bestimmten
Signalfrequenz auftretenden Strom, stattfindet. Die Erzeugung des beim Empfang der
bestimmten Signalfrequenz verursachten Stromes erfolgt dabei mit Hilfe des Serienresonanzkreises,
der in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 dieser Patentschrift mit den Ziffern
7 und 8 bezeichnet ist. Aus F i g. 2 kann dabei entnommen werden, wie sich
eine aus diesem Strom abgeleitete, diesem Strom etwa proportionale Spannung einer
Spannung überlagert, die dem Ruhestrom etwa proportional ist, der seinerseits eine
Folge des empfangenen restlichen, an den mit a, b bezeichneten Klemmen der
Schaltungsanordnung nach F i g. 1 wirksamen Wechselspannungsspektrums ist.
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Mit diesen bekannten Schaltungen soll eine Verbesserung des Empfangs
bzw. der Auswertung von Nutzfrequenzen erzielt werden.
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Um eine einem Bandfilter ähnliche Charakteristik unter Verwendung
von einfachen Resonanzrelais als Selektionsmittel, wie dies die Aufgabe der Erfindung
ist, zu erreichen, sind jedoch die bekannten Anordnungen nicht geeignet.
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Es sind zwar bereits mehrere Lösungen bekannt, einen derartigen Verlauf
der Resonanzkurve durch
eine entsprechende Bemessung des magnetischen
Kreises und durch die Wahl der magnetischen Werkstoffe des Resonanzrelais zu erreichen,
indem z. B. der Erregerkreis bis in die Sättigung ausgesteuert wird. Weiterhin sind
mechanische Dämpfungsvorrichtungen bekannt, die die Ansprechleistung im Gebiet der
Resonanz erhöhen. Diese auf magnetischer-bzw. mechanischer Basis beruhenden Lösungen
haben wiederum den- Nachteil, daß sich die Resonanzrelais weiter komplizieren und
verteuern und daß sie größere Streuungen der Betriebswerte bedingen. Ebenso hat
die Verwendung von Zweizungenresonanzrelais den Nachteil der wesentlich höheren
Herstellungskosten. Im Hinblick auf die relativ kurze Lebensdauer von -Resonanzrelais
ist- die-Kostenfrage von erheblicher Bedeutung.
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Die Erfindung `gibt eine Lösung an, die gewünschten Betriebseigenschaften
nicht durch entsprechend hochgezüchtete-Kansttuktionen jedes einzelnen --Resonanzrelais,
sondern durch eine solche Schaltung der Zeichenempfänger-,zu verwirklichen, daß
normale Resonanzrelais-unter Einhaltung der Forderung nach bester Betriebssieherheitr
und Wirtschaftlichkeit auch bei sehr--rauhem-Betrieb verwendet werdenkönnen. Gemäß
der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß den Selektionsmitteln eine Amplitudenschwelle
und ein. Regelverstärker vorgeschaltet sind, die die -empfangene Signalspannung
derart beeinflussen, daß die Selbktionsrimittel jeweils so --anspfe=-chen, als wenn
sie eine. Bandfilterresonanzkurve hätten. Dabei wir51, durch die Amplitudenschwelle
oder. ' durch ein E_lmplitudensieb erreicht, -daß die stärk - ausgeprägte - ,'esonanzspitze
nicht mehr zur Wirkung- kommt, -d: h.; däß .die Spannung jeder einzelnen - Frequenz;,
die- unterhalb der kleinsten' Axlsprechspannurig . tles Selektionsmittels liegt;
stark gedämpft und die -,-extreme Selektivität verringert wird. Erst bei Spannungen,
die zwischen der Ansprechspannung ud der kleinsten Rufspannung liegeiz, 'verringert
'sich die Dämpfung, um bei der Rufspannung selbst den Wert Null anzunehmen. Ist
die Schwelle zweckmäßig. so ausgelegt, daß sie erst bei Vorhandensein äller-zu-einem
Ruf oder Steuerbefehl gehörenden-Frequenzen überwunden wird, so verhindert sie dadurch,
daß Störfrequenzen, z. B. Geräusch oder Spräche, auf die Selektionsmittel ge-; langen.
Es ist zwar bekannt, Amplitudenschwellenin Funkempfängern zur Lösung einer anderen
Aufgabe zu verwenden, die darin besteht, daß beim Verbindungsaufbau- -.zwischen
einer beweglichen, Station und einer von mehreren verteilt angeordneten ortsfesten
Gegensprechstationen jeweils diejenige ortsfeste Station ausgewählt wird, welche
die gürl= stigsten übertragungsverhältnisse mit der beweglichen Station gewährleistet.
Die Auswahl dieser ortsfesten Station, - deren Sender eingeschaltet werden soll,
erfolgt in Abhängigkeit von der Größe der Empfangsspannung, wobei die Bedingung
erfüllt sein soll, daß ein bestimmter Schwellwert überschritten wird. Die Amplitudenschwelle
gibt demnach hier lediglich ein Kriterium für die Auswahl der amgünstigsten gelegenen
ortsfesten Station. Diese Aufgabe steht in keinem Zusammenhang mit einer Frequenzselektion,
sä - daß auch kein zwingender Grund besteht, die den Schwellwert erzeugenden Schaltungsmittel
schaltungsmäßig vor den Selektionsmitteln des Empfängers anzuordnen.
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Um außerdem störende Oberwellen, die zusammen mit Ruffrequenzen so-
groß sind; daß sie die Amplitudenschwelle überschreiten, unwirksam zu machen, werden
die Ruffrequenzen zweckmäßig so gewählt, daß die zweite und dritte Oberwelle einer
Ruffrequenz, die bei ungünstigen Ausbreitungsverhältnissen besonders stark auftreten,
nicht in das Nutzband einer anderen Ruffrequenz fallen. -Dagegen wirkt der Regelverstärker
in:- Sinne einer Verbesserung der Selektivität des weit ausladenden oberen Teiles
der Resonanzkurve, so daß stark einfallende Störspannungen mit Frequenzen in größerem
Abstand von der Resonanzfrequenz, z. B. einer Nachbarfrequenz, das Selektionsmittel
nicht zum Ansprechen bringen. Dadurch, daß der Bereich höherer Spannungen der einzelnen
Frequenzen durch den Regelverstärker zusammengedrückt wird, wird auch das mit der
Rufspannung ansteigende Intermodulationsprodukt aus zwei Frequenzen (2f,-f2), das
in das Nutzband fallen kann, in- gleichem Maße wie die Rufspannung - gedämpft. Ein.
Fehlansprechen auf Intermodulationsfxeqüenzen wird dadurch weitgehend ausgeschaltet.
"Zur Beseifigüng einer-unerwünschten Restdämpfung gei den. tiefsten -Ruffrequenzen,
die unterschiedliche Xüfspännungen- zur .Folge haben, kann sendeseitig.@ineEntzerrung;bder,empfangsseitig
ein Anheben des Frequenzganges -bei den, tiefen Frequenzen vorgenommen werden. -
@@ :Gemäß einer vorteilhaften -Ausgestaltung der-Er= findung wird der; -Zeichenempfänger
so ausgebildet, daß dem Eingang. des Regelverstärkers zwei gleichsinnige,--über
Widerstände parallelgeschaltete Gleichrichterpaare zur. Erzeugung der Schwelleneigenschaften
und -ein weiteres, parallel und gegensinnig zum verstärkerseitig :liegenden, in
Durchlaßrichtung :vorgespannten Gleichrichterpaar geschaltetes Gleichrichterpaar
vorgeschaltet sind u_tld daß -das : letztere, von einem Gleichrichterpäar
arim -Ausgang- des. Ver; stärkcrs gesteuerte Gleichrichterpaar mit dem ausgangsseitigen
Gleichrichterpaar die..--Regelung des Verstärkers bewirkt.
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Wenn die bei der Verwendung von Resonanzrelais auftretenden Probleme
bei Benutzung von elektrischen Resonanzkreisen auch nur in abgeschwächter Form aufreten,
so bietet die erfindungsgemäße Lösung, die nur---einen verhältnismäßig geringen
Aufwand benötigt und sicher arbeitet, auch-in .diesem= Falle erstrebenswerte Vorteile.
Besteht ein Selektivruf oder ein Steuerbefehl nicht aus. einer,, sondern aus mehreren
Frequenzen, so entsteht bei der Verwendung von üblichen Selektionsmitteln die zusätzliche
Forderung, daß deren Betriebswerte -eine möglichst geringe Streuung aufweisen. Sowohl
bei der Erst- als auch bei der Ersatzbestückung -erfordert das eine besondere Auswahl
der Selektionsmittel. Durch die Schaltung.. gemäß der Erfindung werden die Betriebsbedingungen
für alle Selektionsmittel zwangläufig: gleichgeschaltet und auch größere Toleranzen
aufgefangen, so daß für- Ersatzbestückungen keinerlei Sorgfalt aufgewendet zu werden
braucht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels,
das sich auf einen Selektivrufempfänger bezieht, näher erläutert.
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In der Figur ist die Schaltung eines Regelverstärkers mit einer Amplitudenschwelle
dargestellt.
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" Eine Schaltungsanordnung dieser Ausführung entspricht wirkungsmäßig
der Angleichung der Resonanzkurve eines mechanischen Resonanzsystems oder -eines
elektrischen Resonanzkreises an diejenige eines Bandfilters:
Über
eine der Sekundärwicklungen eines Übertragers Ü 1 sind der den Resonanzrelais vorgeschaltete
Regelverstärker und der Amplitudenschwellenerzeuger mit dem Funkempfänger verbunden.
über eine zweite Sekundärwicklung kann ein Freizeichenempfänger mit dem Funkempfänger
verbunden werden.
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Die am Verstärkereingang liegenden, gleichsinnig geschalteten Gleichrichterpaare
Gr 1 und Gr 2 dienen zur Erzeugung der Schwelleneigenschaften, während
die gegensinnig geschalteten Gleichrichterpaare Gr3 und Gr 4, von denen das
Gleichrichterpaar Gr 3 am
Verstärkereingang liegend dem Gleichrichterpaar
Gr 2 parallel geschaltet und das Gleichrichterpaar Gr 4
über einen
Übertrager 03 an den Ausgang des Verstärkers gelegt ist, die Regelung der
Verstärkung bewirken.
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Im Ruhezustand ist das Gleichrichterpaar Gr 2
über einen
Widerstand R 5 von einem Strom in Durchlaßrichtung durchflossen. Für Wechselströme
ist dieses Gleichrichterpaar sehr niederohmig, so daß zusammen mit den Vorwiderständen
R 2 und R 3 ein Spannungsteiler mit großer Dämpfung entsteht. übersteigen die Spannungen
der empfangenen Ruffrequenzen die kleinste zulässige Ansprechspannung des Rufempfängers,
so wirkt die über das Gleichrichterpaar Gr 1 an einem Ladekondensator C 1 entstehende
Gleichspannung über einen zwischen den Gleichrichterpaaren Gr 1 und Gr
2 angeordneten Widerstand R 4 dem Durchlaßstrom entgegen. Das Gleichrichterpaar
Gr2 wird jetzt hochohmig, und da das Gleichrichterpaar Gr3 ebenfalls in Sperrichtung
vorgespannt ist, gelangen die Rufspannungen mit einer gewissen Grunddämpfung an
den Eingang des zweistufigen, über einen Übertrager 02 angekoppelten Transistorverstärkers
mit den Transistoren TS1 und TS2. Um den Klirrfaktor möglichst klein zu halten,
wird der Pegel an den gesteuerten Widerständen klein gewählt. Ebenfalls zur Verbesserung
des Klirrfaktors dient ein Widerstand R 1, der zugleich einen definierten Eingangswiderstand
herstellt. Die nichtlineare Belastung, die durch das vorgespannte Gleichrichterpaar
Grl verursacht wird, wird damit weitgehend linearisiert.
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Bei Rufspannungen, die die kleinste zulässige Spannung überschreiten,
wird die an einem Kondensator C 5 über das Gleichrichterpaar Gr
4 am Ausgang des Transistorverstärkers entstehende Gleichspannung größer
als die Vorspannung am Abgriff' eines Widerstandes R 7, und ein durch das Gleichrichterpaar
Gr3 fließender Strom dämpft den Pegel am Verstärkereingang. Die Ausgangsspannung
am Übertrager Ü3, an den die Resonanzrelais, z. B. X l. bis X4, angeschlossen
sind, wird dadurch nahezu konstant gehalten. Der Einsatzpunkt der Regelung kann
mit dem als Potentiometer ausgebildeten Widerstand R 7 eingestellt werden.
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Die Vorspannungen zum Erzeugen der Amplitudenschwelle und für den
Regelvorgang werden von einer durch eine Zenerdiode Z konstant gehaltene Spannung
abgeleitet. Schwankungen der Batteriespannung bleiben dadurch wirkungslos. Zur Verringerung
des Klirrfaktors erhält der Verstärker eine Gegenkopplung, und zwar dadurch, daß
ein Teil der Verstärkerausgangsspannung über einen Kondensator C6 und einen Widerstand
R 15 an die Basis des Transistors TS 1 zurückgeführt wird. Der Regelverstärker
ist im übrigen so ausgebildet, daß seine Kennlinie im Arbeitsbereich möglichst flach
verläuft, um Störfrequenzen abzuschwächen. Um die Dämpfungsverzerrung des Verstärkers
im Nutzfrequenzbereich klein zu halten, wird die Verstärkung in diesem Bereich nahezu
konstant gehalten. Der bei hohen Frequenzen geringfügige Verstärkungsabfall, der
durch die Kapazität der Gleichrichter verursacht wird, verhindert, daß sich über
die Gegenkopplung bei hohen Frequenzen eine Rückkopplung ausbilden kann.