DE1231313B - Circuit for frequency adjustment and frequency negative feedback of the oscillator of an overlay receiver - Google Patents
Circuit for frequency adjustment and frequency negative feedback of the oscillator of an overlay receiverInfo
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Description
Schaltung zur Frequenznachstellung und Frequenzgegenkopplung des Oszillators eines überlagerungsempfängers Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Frequenznachstellung und Frequenzgegenkopplung des Oszillators eines überlagerungsempfängers für frequenzmodulierte elektrischeHochfrequenzschwingungen mit Hilfe der im Demodulator für die Zwischenfrequenz--schwingung gewonnenen und an ein frequenzbestirnmendes Element des Oszillatorschwingkreises angelegten Gleichspannung für die Frequenznachstellung und mit Hilfe der gleicherweise gewonnenen Modulationsspannung für die Frequenzgegenkopplung.Circuit for frequency adjustment and frequency negative feedback of the oscillator of a heterodyne receiver The invention relates to a circuit for frequency adjustment and frequency negative feedback of the oscillator of a heterodyne receiver for frequency-modulated electrical high frequency oscillations with the help of the demodulator for the intermediate frequency oscillation obtained and to a frequency-determining element of the oscillator circuit applied DC voltage for the frequency adjustment and with the help of the same obtained modulation voltage for the frequency negative feedback.
Ultrakurzwellensender arbeiten normalerweise frequenzmoduliert, wobei der maximale Hub 75 klü beträgt. Zur verzerrungsfreien Übertragung muß die Bandbreite B, des Zwischenfrequenzteiles des Empfängers bestimmten Mindestanforderungen genügen. Bei Berücksichtigung der höchsten zu übertragenden Frequenz f" = 15 kHz für monaurale Wiedergabe und einem Phasenhub AO=5 ergibt sich die Bandbreite Bf ## 2f" (AO + 1) zu 180 kHz und mit f, = 53 kHz für stereophone Wiedergabe bei A 0 #:# 1,5 zu 250 kHz. Wie die Praxis zeigt, läßt sich aber eine noch befriedigende Qualität der Übertragung auch dann erreichen, wenn die tatsächliche Bandbreite weiter unter dem für verzerrungsfreie Übertragung theoretisch erforderlichen Wert liegt, wofür die Ursache darin zu suchen ist, daß die Amplitudenstatistik insbesondere in dem für die Übertragung kritischen, oberen Frequenzbereich (10 bis 15) kHz nur relativ selten Maximalamplituden enthält. Störungen äußern sich dann im wesentlichen bei Zischlauten in Sprachsendungen und bei Becken- und Besenlauten in Musikübertragungen in Form des sogenannten Spuckeffektes.Ultra-short wave transmitters normally work with frequency modulation, with a maximum stroke of 75 klü. For distortion-free transmission, the bandwidth B of the intermediate frequency part of the receiver must meet certain minimum requirements. Taking into account the highest frequency to be transmitted f " = 15 kHz for monaural reproduction and a phase deviation AO = 5, the bandwidth Bf ## 2f" (AO + 1) is 180 kHz and f, = 53 kHz for stereophonic reproduction at A. 0 #: # 1.5 to 250 kHz. As practice shows, a still satisfactory quality of the transmission can be achieved even if the actual bandwidth is further below the value theoretically required for distortion-free transmission, the reason for which is to be found in the fact that the amplitude statistics are particularly in that for the transmission critical, upper frequency range (10 to 15) kHz contains only relatively rarely maximum amplitudes. Disturbances are then essentially expressed in the case of sibilant sounds in voice broadcasts and in the case of cymbal and broom sounds in music transmissions in the form of the so-called spitting effect.
Bei der Übertragung von stereophonen Sendungen werden wesentlich höhere Anforderungen an den Hochfrequenzübertragungsweg gestellt, weil die übertragung nach dem Multiplexverfahren einmal bis zu wesentlich höheren Frequenzen von f, = 53 kHz erfolgt und zum anderen die bei der monauralen Sendung weniger störenden, harmonischen Anteile der Verzerrungen infolge der Transponierung bei der Rückgewinnung des aus Rechts- und Linkssignal bestehenden Stereosignals aus dem zusammengesetzten, .aus geträgerter Differenzinformation und aus Sumn#eninformation bestehenden Multiplexsignal als mchtharmonische Anteile auftreten und damit bedeutend störender sind. Empfänger mit ausreichen--Aen Eigenschaften für. stereophone Übertragung müssen daher, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, eine sehr breite und in der Gruppenlaufzeit möglichst ebene Selektionskurve haben.When transmitting stereophonic broadcasts, the requirements placed on the high-frequency transmission path are much higher, because the multiplex method is used to transmit up to significantly higher frequencies of f = 53 kHz and, on the other hand, to reduce the harmonic components of the distortions, which are less disturbing in monaural broadcasts the transposition in the recovery of the stereo signal consisting of the right and left signal from the composite signal. Receiver with sufficient- aen properties for. Unless special measures are taken, stereophonic transmission must therefore have a very broad selection curve that is as flat as possible in the group delay.
Die praktisch üblichen Werte für die Bandbreite sind für monauralen Empfang (100 bis 150) kHz und für stereophonen Empfang (200 bis 250) kHz. Eine Optimierung der Eigenschaften für monauralen und stereophonen Empfang ist daher mit einer festen Bandbreite nicht möglich. Wählte man eine solche von 100 bis 150 kHz für beide Empfangsarten, so wäre die stereophone Übertragung unbefriedigend, und bei einer festen Bandbreite von 200 bis 250 kHz würden für monaurale Übertragung die Emfindlichkeits- und Selektionswerte unnötig herabgesetzt.The practically usual values for the bandwidth are for monaural reception (100 to 150) kHz and for stereophonic reception (200 to 250) kHz. Optimizing the properties for monaural and stereophonic reception is therefore not possible with a fixed bandwidth. If one selected a bandwidth of 100 to 150 kHz for both types of reception, stereophonic transmission would be unsatisfactory, and with a fixed bandwidth of 200 to 250 kHz the sensitivity and selection values for monaural transmission would be unnecessarily reduced.
Für monauralen und stereophonen Empfang günstige Bedingungen ließen sich bekannterweise durch Umschaltung der Bandbreite des verwendeten Filters erzielen, was aber aufwendig wäre, weil ein Filter für eine bei Ultrakurzwellenübertragung -übliche Zwischenfrequenz von 10,7 MHz eine Bandbreitenumschaltung kaum zuläßt.As is known, favorable conditions for monaural and stereophonic reception can be achieved by switching the bandwidth of the filter used, but this would be expensive because a filter for an intermediate frequency of 10.7 MHz customary in ultra-short wave transmission hardly allows bandwidth switching.
Die Lösung eines ähnlichen Problems ist dadurch bekannt, daß bei einem überlagerungsempfänger für amplitudenmodulierte Schwingungen mit schmalem Frequenzspektrum und frequenzmodulierte Schwingungen mit erheblich breiterem Frequenzspektrum, in dem sowohl die amplitudenmodulierten Schwingungen als auch die frequenzmodulierten Schwingungen einen gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker mit nur einem Frequenzbereich durchlaufen, die amplitudenmodulierten Schwingungen nach einmaliger Mischung und die frequenzmodulierten Schwin-.gungen nach zweimaliger Mischung den gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker durchlaufen, die Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers entsprechend dem Frequenzbereich der amplitudenmodulierten Schwingung bemessen ist und die frequenzmodulierten Schwingungen mittels eines an sich bekannten Verfahrens, nämlich der Synchronisation des (iszillators der zweiten Mischerstufe mit einem ganzen Vielfachen der Zwischenfrequenz, dermaßen in ihrer Bandbreite komprimiert werden, daß sie ohne wesentliche Verzerrungen den schmalbandigen Zwischen- j frequenzverstärker passieren können. Für das zu Betracht stehende Problem ist eine zweimalige Mischung aber zu aufwendig, und außerdem sollen auch nicht die frequenzmodulierten Schwingungen einen Zwischenfrequenzverstärker für amplitudenmodulierte Schwingungen durchlaufen, so daß gar keine derartige, einige Vielfache betragende FrequenzkQmpre5ksion erforderlich ist.The solution to a similar problem is known in that in a heterodyne receiver for amplitude-modulated oscillations with a narrow frequency spectrum and frequency-modulated oscillations with a considerably broader frequency spectrum, in the amplitude-modulated vibrations as well as the frequency-modulated Vibrations share a common intermediate frequency amplifier with only one frequency range run through the amplitude-modulated oscillations after one-time mixing and the frequency-modulated vibrations after mixing twice the common Intermediate frequency amplifier run through the bandwidth of the intermediate frequency amplifier according to the frequency range the amplitude-modulated oscillation and the frequency-modulated oscillations by means of a method known per se, namely the synchronization of the (oscillator the second mixer stage with a whole multiple of the intermediate frequency, so are compressed in their bandwidth so that they are without significant distortion narrowband intermediate j frequency amplifier can pass. For that to be considered The problem at hand is a two-fold mixture, however, too time-consuming and, moreover, should neither does the frequency-modulated oscillations have an intermediate frequency amplifier for amplitude-modulated oscillations, so that none at all, some Multiple frequency response is required.
Zur Änderung des Modulationshubes der empfangenen Schwingungen ist es bekannt, die durch Demodulation entstehende niederfrequente Schwingung oder die durch Frequenzvervielfachung oder -teilung auf die Frequenz der überlagerungsschwingung gebrachte, zwischenfrequente Schwingung mit ihren Modulationsseitenbändern zur Frequenz- bzw. Phasenmodulation der örtlichen überlagerungsschwingung zu verwenden.To change the modulation range of the received oscillations is it is known, the low-frequency oscillation resulting from demodulation or the by frequency multiplication or division to the frequency of the superposition oscillation brought, intermediate frequency oscillation with its modulation sidebands to the frequency or to use phase modulation of the local superposition oscillation.
Weiterhin ist ein Transponierungsempfänger bekannt, dessen Zwischenfrequenzteil mit einem Frequenzdemodulator ausgerüstet ist und dessen Oszillator mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Oszillatorfrequenz mittels einer modulationsfrequenten Spannung versehen ist.Furthermore, a transposition receiver is known, the intermediate frequency part of which is equipped with a frequency demodulator and its oscillator with a device for controlling the oscillator frequency by means of a modulation-frequency voltage is provided.
Nach den bekannten Lösungen der Aufgabe, durch Frequenzgegenkopplung eine Bandbreitenverringerung zu erzielen, sind verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung einer dynamischen Rückführung für die Frequenzgegenkopplung vorhanden. Bei hochwertigen überlagerungsempfängem wird ein Gleichspannungsanteil vom Demodulator auf den Eingang zurückgeführt, um eine Frequenznachstellung bei der Senderwahl durch automatische Abstimmung zu erreichen. Für den Empfang und die Wiedergabe von Sendungen, bei denen die hochfrequenten Schwingungen sehr verschieden stark frequenzmoduliert sind, mit einem übertragungsgerät unter optimalen Bedingungen besteht deshalb die Aufgabe, daß bei Sendungen mit weniger starker Frequenzmodulation derHochfrequenzschwingungen die günstigstenEmpfangs- und Selektionswerte durch möglichst schmale Auslegung der Bandbreite des Empfängers erreicht sowie bei Sendungen mit starker Frequenzmodulation der Hchfrequenzschwingungen Verzerrungen weitestgehend durch Frequenzgegenkopplung vermieden werden und daß die Frequenzgegenkopplung mit einer Frequenznachstellung derart vereinigt ist, daß möglichst wenig zusätzliche Schaltungsmittel notwendig werden.According to the known solutions to the problem, by means of frequency negative feedback Achieving a bandwidth reduction are various training options a dynamic feedback for the frequency negative feedback available. With high quality Überlagungsempfängem is a DC voltage component from the demodulator to the input led back to a frequency readjustment in the station selection by automatic Attain vote. For the reception and playback of programs for which the high-frequency vibrations are frequency-modulated to very different degrees, with A transmission device under optimal conditions therefore has the task of that in broadcasts with less strong frequency modulation of the high frequency oscillations the most favorable reception and selection values thanks to the narrowest possible design of the Bandwidth of the receiver reached as well as for broadcasts with strong frequency modulation of the high-frequency vibrations, distortions largely due to frequency negative feedback can be avoided and that the frequency negative feedback with a frequency adjustment is combined in such a way that as little additional circuit means as possible is necessary will.
In einem nach der Erfindung ausgeführten überlagerungsempfänger durchlaufen frequenzmodulierte Schwingungen verschieden breiten Spektrums -z.B. beim Empfang von Mono- oder Stereosendungen - das gleiche Filter und einen gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker, der wie das Filter für die bei Sendungen mit schmalem Hochfrequenzspektrum erforderliche Mindestbandbreite ausgelegt ist. Die vorangestellte Aufgabe wird hierbei mit einer Schaltung zurFrequenznachstellung und Frequenzgegenköpplung des Oszillators des Überl-ageruilgseiüplängers mit Hilfe der im für die Zwischenfrequenzschwingung bestimmten »emödulator gewonnen und an ein frequenzbestimmendes Element des Oszillatorschwingkreises angelegten Gleichspannung für die Frequenznachstellung und der gleicherweise gewonnenen Modulationsspannung für die Frequenzgegenkopplung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgangsspannung des Demodulators an die Steuerelektrode eines Verstärkerelementes angeschaltet ist, an dessen einer Ausgangselektrode die Gleichspannung und an dessen anderer Ausgangselektrode die Modulationsspannung derart abgenommen sind, daß das Verstärkerelement für die Gleichspannung als Verstärker und für die Modulationsspannung als Impedanzwandler arbeitet, und daß die Gleichspannung und die Modulationsspannung getrennt an die beiden Anschlüsse einer in an sich bekannter Weise als Element zur Frequenznachstellung verwendeten Kapazitätsdiode angelegt sind.In an executed according to the invention heterodyne receiver through frequency-modulated oscillations broad spectrum -eg different when receiving mono or stereo broadcasts - the same filter and a common intermediate frequency amplifier as designed, the filter for the required for shipments with a narrow frequency spectrum minimum bandwidth. The preceding task is hereby obtained with a circuit for frequency adjustment and frequency negative feedback of the oscillator of the overlap with the help of the emödulator determined for the intermediate frequency oscillation and applied to a frequency-determining element of the oscillator circuit according to the invention for the frequency adjustment and the modulation coupling voltage for the frequency adjustment thus obtained for the frequency adjustment solved that the output voltage of the demodulator is connected to the control electrode of an amplifier element, at one output electrode the DC voltage and at the other output electrode the modulation voltage are taken such that the amplifier element works as an amplifier for the DC voltage and as an impedance converter for the modulation voltage, and that the direct voltage and the modulation voltage separately to the two connections in a manner known per se as an element for the frequency capacity diode used are applied.
Der Ausgangsspannung des Demodulators ist dabei zweckmäßig über einen Spannungsteiler eine Vorspannung entsprechend demPotential derSteuerelemente des Verstärkerelementes hinzugefügt.The output voltage of the demodulator is expedient via a Voltage divider biases according to the potential of the control elements of the Reinforcement element added.
Das frequenzmodulierte Signal durchläuft also wie üblich die Mischstufe, wird auf eine feste Zwischenfrequenz transponiert, als solche verstärkt und im Demodulator zur Erzeugung einer dem Momentanwert des Frequenzhubes proportionalen Momentanspannung verwendet, die über den genannten Spannungsteiler und die beschriebene, erfindungsgemäße Schaltung zur Mischstufe zurückgeführt wird und eine Nachstimmung der Oszillatorfrequenz in dem Sinne ausführt, daß der Momentanhub der transponierten Zwischenfrequenz kleiner wird, so daß für die Dünensionierung des Zwischenfrequenzverstärkers nur noch mit dem reduzierten Hub zu rechnen ist und ein Zwischenfrequenzverstärker für Sendungen nicht so starker Frequenzmodulation üblicher Dünensionierung zur übertragung von Sendungen verwendet werden kann, bei denen eine stärkere Frequenzmodulation der empfangenen Hochfrequenzschwingung vorliegt. Insbesondere kann somit ein UKW-überlagerungsempfänger in seiner Bandbreite für monaurale Sendungen ausgelegt sein und trotzdem stereophone Sendungen mit einwandfreier Qualität übertragen. Die beiden Forderungen, die statische Rückführung zur Frequenznachstellung für die automatische Scharfabstimmung mit einer hohen Regelsteilheit zu versehen und die dynamische Rückführung aus Gründen der Phasenreinheit so auszubilden, daß eine möglichst niedrige, meist eine zusätzliche Wandlerstufe erfordernde Impedanz auftritt, sind durch die erfindungsgemäße Kombination der statischen und dynamischen Rückführung erfi.Ult, weil die Impedanzwandlerstufe gleichzeitig als Gleichspannungsverstärker ausgebildet ist.The frequency-modulated signal goes through the mixer as usual, is transposed to a fixed intermediate frequency, amplified as such and in the demodulator to generate an instantaneous voltage proportional to the instantaneous value of the frequency deviation used, the above-mentioned voltage divider and the described, according to the invention Circuit is fed back to the mixer and a retuning of the oscillator frequency executes in the sense that the instantaneous deviation of the transposed intermediate frequency is smaller is, so that for the thin dimensioning of the intermediate frequency amplifier only with the reduced hub is to be expected and an intermediate frequency amplifier for broadcasts not so strong frequency modulation conventional thin dimensioning for the transmission of Broadcasts can be used in which a stronger frequency modulation of the received high-frequency oscillation is present. In particular, a VHF overlay receiver can thus be designed in its bandwidth for monaural broadcasts and still stereophonic Broadcast programs with impeccable quality. The two demands, the static one Feedback to frequency readjustment for automatic sharpening with a to provide high control steepness and the dynamic feedback for reasons of To train phase purity so that as low as possible, usually an additional Impedance requiring converter stage occurs due to the combination according to the invention the static and dynamic feedback is met because the impedance converter stage is designed at the same time as a DC voltage amplifier.
Bei Verwendung eines überlagerungsempfängers mit der erfindungsgemäßen Schaltung zum Empfang von monauralen und stereophonen UKW-Sendungen ist meist eine automatische Umschaltung vorgesehen, die den Empfänger auf Stereoempfang umschaltet, wenn ein Stereosignal vorliegt.When using a heterodyne receiver with the inventive Circuitry for receiving monaural and stereophonic VHF broadcasts is usually one automatic switching provided, which switches the receiver to stereo reception, when there is a stereo signal.
Bei derartigen Empfängern ist eine durch Frequenzgegenkopplung erzielbare Bandbreitenverringerung bei Monoempfang nicht erforderlich, wohl aber bei Stereoempfang. Deshalb ist bei Vorhandensein einer automatischen Umschaltung von Mono- -auf Stereoempfang zweckmäßig diese Umschaltung mit der erfindungsgemäßen Schaltung gekoppelt, so daß die dynamische Rückführung nur bei Stereoempfang eingeschaltet wird.With receivers of this type, frequency feedback can be used Bandwidth reduction is not necessary for mono reception, but it is necessary for stereo reception. Therefore, if there is an automatic switchover from mono to Stereo reception expediently this switching coupled with the circuit according to the invention, so that dynamic feedback is only switched on for stereo reception.
In der Zeichnung sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken an Hand von Blockschaltbildern beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 einen überlagerungsempfänger mit Frequenznachstellung und Frequenzgegenkopplung in schematisierter Darstellung und F i g. 2 einen erfindungsgemäß zugleich als Gleichspannungsverstärker für die statische Rückführung ausgebildeten Impedanzwandler für die dynamische Rückführung.In the drawing, the ideas on which the invention is based are described using block diagrams. F i g. 1 a heterodyne receiver with frequency adjustment and frequency negative feedback in a schematic representation and FIG. 2 shows an impedance converter for dynamic feedback, which is designed according to the invention at the same time as a DC voltage amplifier for static feedback.
In F i g. 1 ist ein Empfänger mit einer Mischstufe 1, einem Zwischenfrequenzverstärker 2, einem Demodulator 3 und einem Decoder 4 dargestellt. Eine durch WiderständeS und 6 und einen Kondensator7 gebildete statische Rückführung sowie eine von einem aus Widerständen 8 und 9 bestehenden Spannungsteiler abgeleitete, durch einen Kondensator 10 gebildete dynamische Rückführung sind zwischen dem Demodulator 3 und dem Tuner 1 gebildet. über die statische Rückführung erfolgt die automatische Scharfabstimmung, wobei lediglich der Gleichspannungsanteil in voller Höhe verwendet wird. In der dynamischen Rückführung dient der Spannungsteiler der Einstellung eines reduzierten Frequenzhubes, der zur Erzielung der gewünschten Frequenzgegenkopplung gerade notwendig ist.In Fig. 1 shows a receiver with a mixer 1, an intermediate frequency amplifier 2, a demodulator 3 and a decoder 4. A static feedback formed by resistors S and 6 and a capacitor 7 and a dynamic feedback derived from a voltage divider consisting of resistors 8 and 9 and formed by a capacitor 10 are formed between the demodulator 3 and the tuner 1 . The automatic sharpening takes place via the static feedback, whereby only the direct voltage component is used in full. In dynamic feedback, the voltage divider is used to set a reduced frequency deviation, which is just necessary to achieve the desired frequency negative feedback.
Im Wege der dynamischen und/oder statischen Rückführung können Impedanzwandler und/oder Verstärker eingesetzt werden, wie das in erfindungsgemäßer Weise als Impedanzwandler und zugleich Gleichspannungsverstärker in F i g. 2 dargestellt ist. Dabei wird der Gleichspannungsverstärker durch einenTransistor11 alsVerstärkerelement undWiderstände 12, 13, 14 und 15 gebildet. über einen Widerstand16 erfolgt die statische Rückführung des verstärkten Gleichspannungsanteils vom hier nicht dargestellten Demodulator zu einer Kapazitätsdiode17 ün Mischteil. Der Kondensator7 dient dabei wie in Fig. 1 der Aussiebung des für die automatische Scharfabstimmung störenden, niederfrequenten Anteils. Zur Begrenzung des Fang- und Haltebereiches für die automatische Scharfabstimmung ist dabei ein nichtlinearer Widerstand 18 vorgesehen, der wie die ganze statische Rückführung ohne Auswirkung auf die durch die dynamische Rückführung erzielte Frequenzgegenkopplung ist. Ein Kondensator 19 ist zur Verblockung vorgesehen.By way of dynamic and / or static feedback, impedance converters and / or amplifiers can be used, such as the one in accordance with the invention as an impedance converter and at the same time a DC voltage amplifier in FIG . 2 is shown. The DC voltage amplifier is formed by a transistor 11 as an amplifier element and resistors 12, 13, 14 and 15 . The static return of the amplified direct voltage component from the demodulator, not shown here, to a capacitance diode 17 via a mixing part takes place via a resistor 16. As in FIG. 1, the capacitor 7 serves to filter out the low-frequency component which interferes with the automatic sharp tuning. A non-linear resistor 18 is provided to limit the catch and hold area for automatic sharpening, which, like the entire static feedback, has no effect on the frequency negative feedback achieved by the dynamic feedback. A capacitor 19 is provided for blocking.
Der sehr niedrige Ausgangswiderstand am Emitter des Transistors 11 gestattet die phasenrichtige Ansteuerung der Kapazitätsdiode 17 über die zur Entkopplung notwendige Induktivität 20 trotz Vorhandensein des für die Rückführung zur Ansteuerung der Kapazitätsdiode 17 an sich unerwünschten, für die Kopplung zum Oszillatorkreis 22 aber notwendigen Koppelkondensators21. DerWiderstand13 kann dabei in gleicher Weise wie die Widerstände 8 und 9 in F i g. 1 als Spannungsteiler ausgebildet sein.The very low output resistance at the emitter of the transistor 11 allows the correct phase control of the capacitance diode 17 via the inductance 20 necessary for decoupling despite the presence of the coupling capacitor21 which is undesirable for the feedback to control the capacitance diode 17 but which is necessary for the coupling to the oscillator circuit 22. The resistor 13 can be used in the same way as the resistors 8 and 9 in FIG. 1 be designed as a voltage divider.
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