DE19918057C2

DE19918057C2 - Vorrichtung zur Einstellung der Abstimmspannung von Abstimmschwingkreisen

Info

Publication number: DE19918057C2
Application number: DE19918057A
Authority: DE
Inventors: Richard Stepp; Hans-Eberhard Kroebel
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP3469851B2; JP2000323963A; GB2349525B; US6424824B1; FR2792784A1; GB0009228D0; DE19918057A1; GB2349525A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, zur Einstellung der Abstimmspannung bei Abstimmschwingkreisen, insbesondere bei Rundfunkempfängern.

Bei Rundfunkempfängern werden frequenzbestimmende Bauelemente von Schwingkreisen und anderen frequenzselektiven Schaltungs anordnungen auf eine gewünschte Frequenz oder auf einen ge wünschten Frequenzbereich abgestimmt.

Bei integrierten Rundfunkempfängern erfolgt die Einstellung der Schwingkreise durch Verändern der Vorspannung von Kapazi tätsdioden bzw. Varaktordioden, deren Kapazität mit zunehmen der Abstimmspannung abnimmt. Derartige Kapazitätsdioden bie ten gegenüber diskreten Bauelementen wie beispielsweise Ab stimmkondensatoren den Vorteil, daß sie bei der Herstellung technologisch auf einem Halbleiterchip integrierbar und somit preisgünstiger herstellbar sind, wobei gleichzeitig eine Mi niaturisierung des Empfängers gefördert wird.

Bei Rundfunkempfängern können verschiedene Programme auf un terschiedlichen Frequenzbändern empfangen, verstärkt und wie dergegeben werden. Dabei werden Abstimmschaltungen zur Ein stellung einer gewünschten Frequenz eingesetzt, um den Emp fang eines bestimmten Empfangssignals, das auf dieser Fre quenz übertragen wird, zu gewährleisten. Hierzu wird an einem Oszillatorschaltkreis eine Oszillatorfrequenz eingestellt, die um eine feste vorgegebene Zwischenfrequenz zu der gewünschten Empfangsfrequenz verschoben ist und die einem Mi scher zugeführt wird. Aus der Oszillatorfrequenz und dem vor gefilterten Empfangssignal, das ebenfalls dem Mischer zuge führt wird, wird das Zwischenfrequenzsignal erzeugt. Dem Mi scher sind daher Vor- und Zwischenschwingkreise vorgeschal tet, die als Frequenzfilter für die Empfangsfrequenzen die nen.

Die Abstimmung der Schwingkreise erfolgt nicht, wie früher üblich, manuell, sondern wird bei neueren Empfängern nach dem Stand der Technik elektronisch gesteuert durchgeführt.

Fig. 1 zeigt einen Empfänger nach dem Stand der Technik, des sen Schwingkreise elektronisch gesteuert abgestimmt werden.

Hierzu weist der Empfänger eine Antenne A auf, die ein Rund funksignal empfängt und über eine Leitung an einen ersten Schwingkreis, dem sogenannten Vorkreis, abgibt. Das Empfangs signal wird durch den Vorkreis VK entsprechend der Empfangs frequenz gefiltert und dann an einen Verstärker V abgegeben. Der Verstärker V verstärkt das gefilterte Empfangssignal, das durch einen zweiten nachgeschalteten Schwingkreis dem soge nannten Zwischenkreis ZK nochmals entsprechend der Empfangs frequenz gefiltert wird. Das durch den Vorkreis VK und den Zwischenkreis ZK gefilterte Empfangssignal wird an eine Mischeinrichtung M weitergeleitet, welcher die gefilterten Signale auf einen gewünschten Frequenzbereich filtert, indem von einem spannungsgesteuerten Oszillatorschwingkreis VCO ei ne Oszillatorschwingfrequenz eingestellt wird, die der ge wünschten Empfangsfrequenz entspricht. Die gewünschte Zwi schenfrequenz ZF an der Ausgangsseite des Mischers M beträgt beispielsweise 10,7 MHz. Die Zwischenfrequenz ZF ergibt sich als Differenz zwischen der Empfangsfrequenz f_E und der Oszil latorschwingfrequenz f_VCO.

f_ZF = f_VCO - f_E

Die Empfangsfrequenz f_E liegt bei einem typischen FM- Empfänger im Bereich von 87,5 MHz bis 108 MHz. Dementspre chend liegt die Oszillatorschwingfrequenz des spannungsge steuerten Schwingoszillators VCO zwischen 98,2 MHz und 118,7 MHz, d. h. um die Zwischenfrequenz f_ZF von 10,7 MHz er höht.

Die Einstellung der Oszillatorschwingfrequenz f_VCO erfolgt über eine regulierbar Oszillatorabstimmspannung V_T. Das Aus gangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators VCO wird über eine Rückkoppelleitung einem Phasenregelkreis PLL zuge führt, der die Oszillatorabstimmspannung V_T erzeugt. Mit steigender Oszillatorabstimmspannung V_T steigt die Oszilla torschwingfrequenz f_VCO an, wie aus dem Diagramm in Fig. 2 er sichtlich. Der Frequenzabstand Δf zwischen der Schwingfre quenz f_VCO des Oszillatorschwingkreise VCO und der Empfangs frequenz f_E ist idealerweise exakt genauso groß wie die Zwi schenfrequenz f_ZF, beispielsweise 10,7 MHz. Im Idealfall ver laufen die beiden Kurven f_VCO und f_E zu dem gesamten Frequenz bereich parallel, d. h. die Schwingkreise VK und ZK sind idea lerweise so einzustellen, daß die Frequenzkurve f_E stets um die Zwischenfrequenz f_ZF versetzt parallel zu der Oszillator schwingfrequenz f_VCO verläuft. Allerdings ist aufgrund theore tischer Überlegungen sowie aufgrund von Bauteiletoleranzen ein derartiger idealer paralleler Kurvenverlauf, der auch als idealer Gleichlauf bezeichnet wird, nicht realisierbar.

Bei bekannten Empfängern wird, durch iteratives Abgleichen der Abstimmkreise versucht, sich einen idealen Gleichlauf S durch Berechnung linearer Koeffizienten zur Verstärkung der Oszillatorabstimmspannung V_T anzunähern.

Hierzu wird die Oszillatorabstimmspannung V_T zur Abstimmung des Vorkreises VK und des Zwischenkreises ZK einer ersten li nearen Verstärkerschaltung V1 und einer zweiten linearen Ver stärkerschaltung V2 zugeführt.

Dabei wird die Abstimmspannung V_TVK des Vorkreises gemäß fol gender Gleichung erzeugt:

V_TVK = Y1.V_T + X1

Die Abstimmspannung V_TZK für den Zwischenkreis berechnet sich wie folgt:

V_TZK = Y2.V_T + X2

Der multiplikative Koeffizient Y und der additive Koeffizient X werden bei der Herstellung oder beim Einschalten des Emp fängers einmalig durch Maximumabgleich der Ausgangsspannung des Mischers ermittelt und abgespeichert.

Fig. 3 zeigt den Kapazitätsverlauf einer Kapazitätsdiode ei nes Abstimmschwingkreise in Abhängigkeit von der angelegten Abstimmspannung V_T. Die Kapazitätsdiode bzw. Kapazitätsvarak tordiode ist eine Halbleiterdiode, die aus einem hyperabrup ten PN-Übergang oder einem Metall-Halbleiterübergang besteht, die in Sperrichtung vorgespannt wird, wobei die Spannungsab hängigkeit der Sperrschichtkapazität ausgenutzt wird. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, nimmt die Kapazität der Varaktordiode nicht linear mit zunehmender Abstimmspannung ab. Die Kapazi tätsvaraktordiode ist bei niedriger Abstimmspannung V_T emp findlicher als bei einer hohen Abstimmspannung. Bei einer Spannungsänderung ΔU ist die Änderung der Kapazität ΔC1 grö ßer als die Kapazitätsänderung ΔC2 bei einer höheren Ab stimmspannung.

Bei den herkömmlichen Einstellvorrichtungen ist die Abstimm spannung beispielsweise für den Vorkreis VK linear abhängig von der Abstimmspannung V_T.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Kapazität der Varaktordiode in Abhängigkeit von der Oszillatorabstimmspannung V_T. Wie aus dem unteren Diagramm in Fig. 4 erkennbar, nimmt die durch die Verstärkereinstelleinrichtung V1 erzeugte Abstimmspannung V_TVK für den Vorkreis VK linear mit zunehmender Abstimmspannung V_T ab, so daß eine Spannungsveränderung ΔV_T1 zu einer Kapazi tätsänderung ΔC1 und eine Spannungsänderung ΔV_T2 zu einer Ka pazitätsänderung ΔC2 führt. Ist die Spannungsänderung ΔV_T2 gleich der Spannungsänderung ΔV_T1, erkennt man aus Fig. 4, daß die Kapazitätsänderung ΔC1 bei hoher Abstimmspannung V_T deutlich größer ist als die Kapazitätsänderung ΔC2 bei nied riger Abstimmspannung V_T. Da die Abstimmspannung V_T durch den Mikroprozessor MP digital eingestellt wird, entspricht die kleinste Spannungsänderung ΔV_T einem Bit. Wie aus Fig. 4 her vorgeht, bewirkt die Änderung des Steuersignals des Mikropro zessor um die kleinste Einheit, d. h. um ein Bit, je nachdem an welchem Punkt der linearen Verstärkerkurve man sich befin det, unterschiedliche Kapazitätsänderungen und somit Fre quenzänderungen in den Abstimmkreisen. Der nicht-lineare Ka pazitätsverlauf der Varaktordiode führt bei dem in Fig. 4 dargestellten linearen Abstimmverfahren zu Verfälschungen, da die Signalauflösungen des Steuersignals über den gesamten Verstärkungsbereich konstant ist.

Durch die Nicht-Linearität des Abstimmbauelements innerhalb des Abstimmschwingkreises kommt es daher zu Verfälschungen beim Abstimmen der Schwingkreise, wodurch der Gleichlauf ver schlechtert wird.

Dieses Problem besteht bei allen Schwingkreisen, die durch ein Abstimmbauelement abgeglichen werden, das bezüglich der Einstellgröße einen nicht-linearen Verlauf besitzt.

In der DE 40 11 839 C2 ist eine Schaltungsanordnung zum Ab gleich von HF-Filterkreisen mit einer Einstellvorrichtung zur Einstellung der Abstimmspannung verschiedener Abstimm schwingkreise gezeigt. Die Abstimmspannung für den Überla gerungsoszillator wird von einer Phasenregelschleife erzeugt und Schaltungsanordnungen zur Erzeugung jeweiliger Abstimm spannungen zugeführt. Diesen Schaltungsanordnungen wird je weils auch ein digitales Steuersignal mit veränderbaren Puls- Pausen-Verhältnissen zugeführt. Die Puls-Pausen-Verhältnisse werden abhängig von der Abstimmspannung derart erzeugt, daß die prozentuale Änderung der Spannung an Ladekondensatoren der Schaltungsanordnungen mit wachsender Abstimmspannung zu nimmt.

In der US 5 678 211 ist ein Tuner für ein Fernsehgerät ge zeigt, bei dem ein Mikroprozessor Vorkreise ansteuert, die Abstimmelemente in den Filterkreisen des Tuners steuern. Die Vorkreise werden außerdem von einer Phasenregelschleife ange steuert. Die Vorkreise enthalten einen Digital-Analog- Umsetzer, dem die Abstimmspannung zugeführt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einstell vorrichtung zur Einstellung von Abstimmschwingkreisen zu schaffen, bei denen Nicht-Linearitäten des Abstimm bauelements möglichst gut ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Einstell vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist eine Ver stärkereinrichtung vorgesehen, die eine von einem Phasenre gelkreis abgegebene Oszillatorabstimmspannung nicht linear zu einer Abstimmspannung verstärkt, wobei die Verstärkung durch ein digitales Vestärkungssteuersignal einstellbar ist und die Signalauflösung mit abnehmender Verstärkung zunimmt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung ist eine Offsetvorrichtung vorgesehen, die eine Referenzspannung linear zu einer Offset spannung verstärkt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist die Abstimmspannung durch die Offset spannung verschiebbar.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung ist eine Summationseinrich tung vorgesehen, welche die Offsetspannung und die Abstimm spannung zu einer Abstimmsummenspannung summiert, mit welcher der Abstimmschwingkreis abgestimmt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung wird das digitale Verstär kungssteuersignal und das digitale Offset-Steuersignal durch einen Mikroprozessor erzeugt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung empfängt der Mikroprozessor ein Meßsignal von einer Signalmeßeinrichtung.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung erfaßt die Signalmeßeinrich tung eine Ausgangssignalamplitude eines Mischers, der den Ab stimmschwingkreisen nachgeschaltet ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung stellt der Mikroprozessor das digitale Verstärkungssteuersignal und das digitale Offset-Steuersignal derart ein, daß die Amplitude des Aus gangssignals des Mischers maximal wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung wird die Oszillatorabstimm spannung durch einen Spannungs-/Stromwandler in einen Ab stimmstrom umgewandelt, der durch eine Stromverstärkungsein richtung verstärkt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung wird die Referenzspannung durch einen Spannungs-/Stromwandler in einen Konstantstrom umgewandelt, der durch eine Stromverstärkungseinrichtung ver stärkt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung werden der verstärkte Ab stimmstrom und der verstärkte Konstantstrom in einem Summen stromknoten zu einem Summenstrom aufsummiert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung wird der Summenstrom durch einen Strom-/Spannungswandler zu der Abstimmsummenspannung umgewandelt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung stellt die Abstimmspannung die Kapazität einer Kapazitätsvaraktordiode in dem Abstimm schwingkreis ein.

Ein Abstimmverfahren für Abstimmkreise weist die folgenden Schritte auf, nämlich
Erzeugen einer Oszillatorabstimmspannung durch einen Phasen regelkreis,
Verstärken der Oszillatorabstimmspannung durch eine Verstär kereinrichtung mit nicht-linearer Verstärkung,
Abstimmen der Abstimmkreise mit der verstärkten Oszillatorab stimmspannung,
Mischen des Ausgangssignales des Abstimmkreises mit einem Os zillatormischfrequenzsignal,
Messen der Ausgangssignalamplitude des durch den Mischer er zeugten Mischsignals,
Verändern der Verstärkung durch eine Steuereinrichtung so lange, bis die gemessene Ausgangssignalamplitude maximal wird.

Im weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Einstellvorrichtung und eines Abstimmverfahrens unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich nungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen herkömmlichen Signalempfänger nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 den idealen Frequenzgleichlauf zwischen der Oszilla tormischfrequenz und der Schwingkreisfrequenz;

Fig. 3 den Kapazitätsverlauf einer Kapazitätsdiode in Abhän gigkeit von der Abstimmspannung;

Fig. 4 die Änderung der Abstimmkapazitäten von Schwingkreisen bei einem linearen Verlauf der Abstimmverstärkung zur Erläu terung der erfindungsgemäßen Aufgabe;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Empfängers mit einer Einstell vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Abstimm spannung für zwei Abstimmschwingkreise gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Abstimm spannung eines Abstimmschwingkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 8 eine Verstärkungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Offseteinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine Ausführungsform eines 7-Bit-Digital/Analog- Wandlers, wie er in der Verstärkungseinrichtung und in der Offseteinrichtung gemäß der Erfindung enthalten ist;

Fig. 11 den Verlauf der Verstärkung in der Verstärkungsein richtung gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem linearen Verstärkungsverlauf gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Abgleichver fahrens.

Fig. 5 zeigt einen Signalempfänger, bei dem die Einstellvor richtung zur Einstellung der Abstimmspannung für die Abstimm schwingkreise enthalten ist.

Der Signalempfänger weist eine Antenne 1 auf, die ein hoch frequentes Eingangssignal über eine Hochfrequenzleitung 2 ei nem ersten Schwingkreis 3 zuführt. Der erste Schwingkreis 3 ist der sogenannte Vorkreis, der das empfangene Signal ent sprechend der gewünschten Empfangsfrequenz filtert. Der Vor kreis 3 ist über eine Leitung 4 mit einem Verstärker 5 ver bunden, der das gefilterte Signal verstärkt und über eine Leitung 6 an einen weiteren Schwingkreis 7 abgibt. Der Schwingkreis 7 ist der sogenannte Zwischenkreis, der das emp fangene Eingangssignal weiter entsprechend der gewünschten Empfangsfrequenz filtert und über eine Leitung 8 an einen Mi scher 9 abgibt. Der Mischer 9 mischt das auf der Leitung 8 anliegende Signal mit einem Oszillatormischsignal, welches über eine Leitung 10 von einem spannungsgesteuerten Oszilla tor 11 abgegeben wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator 11 erhält über eine Leitung 12 eine Oszillatorabstimmspannung V_T, die durch einen Phasenregelkreis 13 erzeugt wird. Hierzu wird dem Phasenregelkreis über eine Rückkoppelleitung 14 das durch den spannungsgesteuerten Oszillator 11 erzeugte Oszil latorsignal zugeführt. Die durch den Phasenregelkreis 13 er zeugte Oszillatorabstimmspannung V_T wird an einem Knotenpunkt 15 abgezweigt und über eine Leitung 16 einer Einstellvorrich tung 17 zum Einstellen der Abstimmspannungen der beiden Ab stimmschwingkreise 3, 7 zugeführt. Die Einstellvorrichtung 17 ist über eine erste Abstimmleitung 18 an dem Vorkreis 3 ange schlossen und über eine zweite Abstimmleitung 19 mit dem Zwi schenkreis 7 verbunden. Die Einstellvorrichtung 17 empfängt über eine Meßsignalempfangsleitung 20 ein Meßsignal von einer Meßeinrichtung 21, bei der es sich beispielsweise um ein Digitalvoltmeter handelt. Der Mischer 9 mischt die auf den Lei tungen 8 und 10 anliegenden Signale, indem er sie multipli ziert. Das Ausgangsmischsignal des Mischers 9 wird über eine Leitung 22 zur weiteren Signalverarbeitung abgegeben. An ei nem Meßpunkt 23 wird das Mischsignal abgegriffen und über ei ne Meßleitung 24 der Meßeinrichtung 21 zugeführt. Die Meßein richtung mißt die Feldstärke bzw. die Signalamplitude des Ausgangsmischsignals des Mischers 9. Die erfaßte Amplitude wird über die Leitung 20 der Einstellvorrichtung 17 zuge führt.

Die Fig. 6 zeigt den Aufbau der in Fig. 5 dargestellten Ein stellvorrichtung 17 zur Einstellung der beiden Abstimm schwingkreise 3, 7. Die Einstellvorrichtung erhält über die Leitung 16 die Oszillatorabstimmspannung V_T, welche durch den Phasenregelkreis 13 erzeugt wird. Die Leitung 16 verzweigt innerhalb der Einstellvorrichtung an dem Verzweigungspunkt 25 zu einer Leitung 26 und einer Leitung 27. Die Einstellvor richtung 17 enthält eine erste digitale Verstärkungseinrich tung 28 zur Verstärkung der an der Leitung 26 anliegenden Os zillatorabstimmspannung und eine zweite digital steuerbare Verstärkungseinrichtung 29 zur Verstärkung der an der Leitung 27 anliegenden Oszillatorabstimmspannung. Die erste digital steuerbare Verstärkungseinrichtung 28 wird über digitale Steuerleitungen 30, 31 von einem Mikroprozessor 32 gesteuert. Der Mikroprozessor 32 steuert ferner über digitale Steuerlei tungen 33, 34 die zweite digital steuerbare Verstärkungsein richtung 29. Die erste Verstärkungseinrichtung 28 gibt über die Abstimmsteuerleitung 18 ein Abstimmsteuersignal an den ersten Abstimmschwingkreis 3 ab. Die zweite Verstärkungsein richtung 29 gibt über die Abstimmsteuerleitung 19 ein Ab stimmsteuersignal an den zweiten Abstimmschwingkreis 7 ab. Die an den Leitungen 30, 31, 33, 34 anliegenden digitalen Steuersignale werden durch den Mikroprozessor 32 in Abhängig keit von dem an der Leitung 20 anliegenden Meßsignal erzeugt. Der innere Aufbau der beiden Verstärkungseinrichtungen 28, 29 ist weitgehend identisch und wird im folgenden unter Bezug nahme auf Fig. 7 beschrieben.

Fig. 7 zeigt den Aufbau der Verstärkungseinrichtung 28, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die erste digitale Steuerlei tung 30 steuert einen digital steuerbaren Stromverstärker 35. Die Steuerleitung 31 steuert einen weiteren digital steuerba ren Stromverstärker 36. Die an der Leitung 26 anliegende Os zillatorabstimmspannung V_T wird durch einen Spannungsstrom wandler 37 in einen Abstimmstrom umgewandelt, der über eine Leitung 38 dem Stromverstärker 35 zugeführt wird. Der Strom verstärker 35 verstärkt den über die Leitung 38 zugeführten Strom um einen digital einstellbaren Verstärkungsfaktor G und gibt den Verstärkungsstrom über eine Leitung 39 ab.

Die durch eine Referenzspannungsquelle 40 erzeugte Konstant spannung wird durch einen Spannungsstromwandler 41 in einen Konstantstrom umgewandelt, der über eine Leitung 42 der Stromverstärkungseinrichtung 36 zugeführt wird. Die Verstär kungseinrichtung 36 verstärkt in Abhängigkeit zu dem an der Leitung 31 empfangenen digitalen Steuersignal den an der Lei tung 42 anliegenden Konstantstrom linear und gibt ihn über eine Leitung 43 ab. Die an den Leitungen 38, 43 anliegenden verstärkten Ströme werden in einem Summationsknotenpunkt 44 summiert und über eine Leitung 45 einem Stromspannungswandler 46 zugeführt. Der Stromspannungswandler 46 wandelt den emp fangenen Summenstrom in eine Abstimmsteuerspannung für den Vorkreis 3 um.

Die Stromverstärkungseinrichtung 36 erzeugt einen konstanten Offsetstrom, der im Summenpunkt 44 auf den verstärkten Ab stimmstrom aufsummiert wird.

Fig. 8 zeigt den in Fig. 7 dargestellten Stromverstärker 35 im Detail. Der Abstimmstrom I_T wird über die Leitung 38 dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 47 zugeführt, wobei an einem Widerstand 48 eine Spannung ab fällt. Der Operationsverstärker 47 ist über eine Leitung 49 mit einem Spannungsstromwandler 50 verbunden. Die Ausgangs leitung 49 des Operationsverstärkers 47 wird an einem Ab zweigpunkt 51 abgezweigt und der Ausgang des Operationsver stärkers über eine Rückkoppelleitung 52, in der ein Wider stand 53 vorgesehen ist, auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 rückgekoppelt. Der Spannungsstrom wandler 50 ist ausgangsseitig über eine Leitung 54 mit einem Digital-/Analogumwandler DAU 55 verbunden. Der Digital- /Analogumwandler 55 ist beispielsweise ein 7-Bit-DAC, der ein über die digitale Steuerleitung 30 zugeführtes 7-Bit- Steuersignal in ein Analogsignal umwandelt. Die umgewandelte Spannung wird über eine Leitung 56 an den invertierenden Ein gang des Operationsverstärkers 47 angelegt.

Fig. 9 zeigt den in Fig. 7 dargestellten zweiten Verstärker 36 im Detail. Der digital steuerbare Verstärker 36 wird über die digitale Steuerleitung 31 durch den in Fig. 6 gezeigten Mikroprozessor 32 gesteuert. Das digitale Steuersignal des Mikroprozessors 32 wird einem Digital-/Analogumwandler DAU 56 zugeführt. Bei dem Digital-/Analogumwandler DAU 56 handelt es sich beispielsweise ebenfalls um einen 7-Bit-DAC zur Umwand lung eines 7-Bit-Steuersignals. Der Digital-/Analogumwandler 56 liegt eingangsseitig über die Leitung 42 an dem Spannungs stromwandler 41 an, wie er in Fig. 7 gezeigt ist. Der Ausgang des Digital-/Analogwandler 56 wird dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 57 über eine Leitung 58 zugeführt. Der Operationsverstärker 57 ist ausgangsseitig über eine Stromleitung 59 mit einer Stromspiegelschaltung 60 verbunden. Die Stromspiegelschaltung 60 ist über eine Leitung 61 und einen Widerstand 62 geerdet. Die Leitung 61 wird an einem Abzweigpunkt 63 abgezweigt, und die an dem Widerstand 62 anliegende Spannung über eine Rückkoppelleitung 64 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 57 rückge koppelt. Die Stromspiegelschaltung 60 gibt über die Leitung 43 einen Offsetstrom an den Summationspunkt 44 ab, welcher in Fig. 7 dargestellt ist. Der Operationsverstärker 57 und der Stromspiegel 60 bilden zusammen mit dem Widerstand 62 einen Spannungsstromwandler 65.

Fig. 10 zeigt einen 7-Bit-Digital-/Analogumwandler, wie er als DAU 55 in Fig. 8 und als DAU 56 in Fig. 9 dargestellt ist. Der 7-Bit-Digital-/Analogumwandler in Fig. 10 enthält einen Operationsverstärker 70. Der Digital-/Analogumwandler weist einen analogen Spannungseingang 71 und einen analogen Spannungsausgang 72 auf. Im Inneren enthält der Digital- /Analogumwandler sieben interne Schaltbauelemente 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, durch die Stromquellen 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87 auf ein Widerstandsnetzwerk mit den gezeigten Wi derstandswerten R schaltbar sind. Die gezeigten internen Schalter 73-79 werden beispielsweise durch eine der 7-Bit- Steuerleitungen 30-34 in Fig. 6 angesteuert.

Die an dem Ausgangsanschluß 72 anliegende analoge Ausgangs spannung ist gegenüber der an dem Eingangsanschluß 71 anlie genden analogen Eingangsspannung entsprechend der folgenden Formel verstärkt:

Die Stromverstärkungseinrichtung 35 in Fig. 7 ist im Detail in Fig. 8 dargestellt. Die Stromverstärkungseinrichtung 35 enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform als Digital- /Analogumwandler 55 den in Fig. 10 dargestellten 7-Bit-DAC. Dementsprechend ergibt sich eine Verstärkung G, mit welcher der Abstimmstrom I_T auf Leitung 38 zu dem verstärkten Strom I_G auf Leitung 39 verstärkt wird, zu:

wobei
n = 0 . . . 127

Der in Fig. 7 dargestellte Offset-Stromverstärker 36 ist im Detail in Fig. 9 dargestellt. Nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform ist der Digital-/Analogumwandler 56 des Offset- Stromverstärkers 36 ein 7-Bit-Digital-/Analogumwandler, wie er in Fig. 10 dargestellt ist. Dementsprechend ergibt sich die Stromverstärkung des Offset-Stromverstärkers 36 zu:

wobei
n = 0 . . . 127

Die Abstimmspannung V_TVK für den in Fig. 5 dargestellten Ab stimmschwingkreis 3 ist, wie aus Fig. 7 hervorgeht, abhängig von der an der Leitung anliegenden Oszillatorabstimmspannung V_T und einer Offsetspannung. Nimmt man an, daß die Spannungs stromwandler 37, 41 eine Verstärkung von 1 und der Strom- Spannungswandler 46 ebenfalls eine Verstärkung von 1 besitzt, ergibt sich die Abstimmspannung für den Abstimmschwingkreis 3 bzw. Vorkreis 3 zu:

V_TVK = V_T.G + V_OFFSET,

wobei

Fig. 11 zeigt einen typischen Verstärkungsverlauf einer Ein stellvorrichtung 28, 29 zur Einstellung der Abstimmspannung eines Abstimmkreises 3, 7 gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem herkömmlichen linearen Verstärkungsverlauf gemäß dem Stand der Technik. Die Verstärkung ist in Abhängigkeit von einem 7-Bit-digitalen Steuersignal des Mikroprozessors 32 dargestellt. Das 7-Bit-Steuersignal kann 128 diskrete Digi talwerte einnehmen. Bei einem digitalen Steuersignal von 0 ist die Verstärkung maximal und nimmt bei einer herkömmlichen Einstelleinrichtung nach dem Stand der Technik, wie sie bei dem Empfängerschaltkreis in Fig. 1 eingesetzt wird, linear ab. Dies ist durch die treppenförmig abfallende lineare Kurve K1 in Fig. 11 dargestellt. Demgegenüber nimmt die Verstärkung der Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung mit ansteigendem digitalen Steuerwert nicht linear ab, wie durch die Kurve K2 in Fig. 11 dargestellt wird. Wie man aus Fig. 11 erkennen kann, nimmt die Signalauflösung bei abnehmender absoluter Verstärkung bei der Kurve K2 entsprechend dem Verstärkungs verlauf der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung zu. Die Verstärkungsänderung wird mit zunehmendem digitalen Steuer wert bei jedem Digitalschritt geringer. Beispielsweise ist die Verstärkungsänderung bei einer Erhöhung des Digitalsteu erwertes von 10 auf 11 höher als bei einer Erhöhung des digi talen Steuerwertes von 120 auf 121. Mit anderen Worten, die Signalauflösung wird mit abnehmender Verstärkung V immer bes ser.

Wie aus Fig. 4 zu sehen, ist die Kapazitätsdiode bei niedri ger Spannung V_TVK empfindlicher als bei hohen Abstimmspannun gen V_TVK. Aufgrund der negativ abfallenden Verstärkung ent spricht eine hohe Schwingkreisabstimmspannung V_TVK für den Vorkreis 3 einer niedrigen Oszillatorabstimmspannung V_T, die durch den Phasenregelkreis erzeugt wird und umgekehrt, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Die Auflösung der Verstärkung in Fig. 11 nimmt daher im empfindlichen Bereich der Kapazitäts diode mit zunehmend digitalem Steuerwert zu, wie aus Kurve K2 ersichtlich. Umgekehrt nimmt die Auflösung in dem relativ un empfindlichen Bereich der Kapazitätsdiode mit abfallendem di gitalen Steuerwert und steigender Verstärkung ab.

Der Verstärkungsverlauf bei der erfindungsgemäßen Einstell vorrichtung zur Einstellung der Abstimmspannung kompensiert somit die relative Unempfindlichkeit der Kapazitätsdiode (Fig. 4 ΔC2) durch einen größeren Verstärkungsschritt bei jedem Schritt des digitalen Steuersignals. Umgekehrt kompen siert die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung die hohe Emp findlichkeit der Kapazitätsdiode (Fig. 4 ΔC1) durch geringe re Verstärkungsänderungsschritte bei jedem Änderungsschritt des digitalen Steuersignals. Befindet man sich also in einem Verstärkungsbereich, bei der die Kapazitätsdiode empfindlich ist, werden die analogen Verstärkungsänderungen pro Digital wertänderung verringert, während in Verstärkungsbereichen, bei denen die Kapazitätsdiode relativ unempfindlich ist, die Verstärkungsänderungen pro Änderungsschritt des digitalen Steuersignals erhöht werden. Die in Fig. 11 gezeigte Verstär kungskennlinie K2 gemäß der Erfindung kompensiert somit die nicht-lineare Kapazitätsabhängigkeit einer typischen Abstimmvaraktordiode, die zum Abstimmen eines Abstimmschwingkreises eingesetzt wird. Hierdurch sind die Frequenzänderungsschritte der Abstimmkreise über den gesamten Steuersignalwert annä hernd gleich, so daß Verfälschungen aufgrund der nicht linearen Kennlinie der Kapazitätsdiode vermieden werden.

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm eines Abgleichverfahrens. Das Abgleichverfahren beginnt mit dem Start schritt S1, auf den ein Initialisierungsschritt S2 erfolgt. Im Initialisierungsschritt S2 wird die Offsetspannung auf 0 gesetzt und die Verstärkung auf 1. In einem Schritt S3 wird der Antenneneingang des Empfängers auf eine bestimmte Hoch frequenz, beispielsweise 87,5 MHz gesetzt. Gleichzeitig wird die Abstimmungsfrequenz f_VCO auf eine um die Zwischenfrequenz erhöhte Frequenz gesetzt, beispielsweise 98,2 MHz bei einer Zwischenfrequenz von 10,7 MHz. Im Schritt S4 wird gemessen, ob die durch die Meßeinrichtung 21 gemessene Amplitude maxi mal ist oder nicht. Falls die Amplitude nicht maximal ist, wird in einem Schritt S5 die Offsetspannung in der Einstell vorrichtung 17 so lange verstellt, bis die gemessene Amplitu de maximal wird. Nachdem im Schritt S4 festgestellt wird, daß die Signalamplitude des Ausgangssignals des Mischers 9 maxi mal ist, wird in Schritt S6 geprüft, ob der nunmehr einge stellt Offsetwert von dem bisherigen Offsetwert abweicht. Falls der Offsetwert nicht abweicht, wird in Schritt S7 ge prüft, ob die Verstärkung bereits abgeglichen ist. Falls die Verstärkung G noch nicht abgeglichen wurde, wird in einem Schritt S8 das hochfrequente Eingangssignal auf eine weitere Frequenz bzw. Stützstelle, beispielsweise 108 MHz, gesetzt. Die PLL 13 wird im Schritt S8 dementsprechend um die Zwi schenfrequenz von 10,7 MHz erhöht auf 118,7 MHz gesetzt. Der Schritt S8 wird auch durchgeführt, wenn im Schritt S6 festge stellt wird, daß der gefundene Offsetwert mit dem vorherigen Offsetwert übereinstimmt. Nach Schritt S8 wird in Schritt S9 gemessen, ob die Signalamplitude des Ausgangssignals des Mi schers 9 maximal ist. Falls nein, wird die Verstärkung in Schritt S10 so lange, bis die Ausgangssignalamplitude des Mi schers 9 maximal wird. Nachdem in Schritt S9 festgestellt wird, daß die Signalausgangsamplitude des Mischers 9 maximal ist bzw. geworden ist, wird in Schritt S11 geprüft, ob der gefundene bzw. nunmehr eingestellte Verstärkungswert G vom bisherigen Verstärkungswert G abweicht. Falls eine Abweichung besteht, wird zurück zum Schritt S3 verzweigt. Falls keine Abweichung besteht, wird in Schritt S12 festgestellt, daß der Empfänger nunmehr optimal abgeglichen ist. Wird in S7 festge stellt, daß die Verstärkung bereits abgeglichen ist, so ge langt man unmittelbar zu Schritt S12, d. h. es kann unmittel bar festgestellt werden, daß der Empfänger bzw. das System optimal abgeglichen sind. Nach Schritt S12 wird das Abgleich verfahren im Stoppschritt S13 beendet.

Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung kann mit den abzu stimmenden Schwingkreisen auf einem integrierten Schaltkreis integriert werden. Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung eignet sich nicht nur zur Abstimmung von Abstimmschwingkrei sen bei Radioempfängern, sondern für beliebige Schwingkreise, deren Einstellglied eine nicht-lineare Charakteristik auf weist. Durch den nicht-linearen Verstärkungsverlauf der er findungsgemäßen Einstellvorrichtung wird die nicht-lineare Charakteristik des Stellgliedes des Abstimmkreises ausgegli chen, wobei die Signalauflösung in den empfindlichen bzw. sensitiven Bereichen des nicht-linearen Stellgliedes des Ab stimmkreises zunimmt.

Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung kann zur Einstellung eines oder mehrere Abstimmschwingkreise eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Antenne

2

Leitung

3

Vorkreis

4

Leitung

5

Verstärker

6

Leitung

7

Zwischenkreis

8

Leitung

9

Mischer

10

Leitung

11

spannungsgesteuerter Oszillator

12

Leitung

13

Phasenregelkreis

14

Rückkoppelleitung

15

Verzweigungspunkt

16

Leitung

17

Einstellvorrichtung

18

Abstimmsteuerleitung

19

Abstimmsteuerleitung

20

Meßleitung

21

Meßeinrichtung

22

Ausgangsleitung

23

Abzweigungspunkt

24

Leitung

25

Verzweigungsknoten

26

Leitung

27

Leitung

28

Verstärkungseinrichtung

29

Verstärkungseinrichtung

30

,

31

digitale Steuerleitungen

32

Mikroprozessor

33

,

34

digitale Steuerleitungen

35

Stromverstärkungseinrichtung

36

Stromverstärkungseinrichtung

37

Spannungsstromwandler

38

Leitung

39

Leitung

40

Referenzspannungsquelle

41

Spannungsstromwandler

42

Leitung

43

Leitung

44

Summenknotenpunkt

45

Leitung

46

Stromspannungswandler

47

Operationsverstärker

48

Widerstand

49

Leitung

50

Spannungsstromwandler

51

Verzweigungspunkt

52

Leitung

53

Widerstand

54

Leitung

55

Digital-/Analogumwandler

56

Digital-/Analogumwandler

57

Operationsverstärker

58

Leitung

59

Leitung

60

Stromspiegelschaltung

61

Leitung

62

Widerstand

63

Knotenpunkt

64

Rückkoppelleitung

65

Spannungsstromwandler

66-69

nicht belegt

70

Operationsverstärker

71

Spannungseingang

72

Spannungsausgang

73-79

Schalter

80-87

Stromquellen

Claims

1. Einstellvorrichtung zur Einstellung der Abstimmspannung eines Abstimmschwingkreises mit einer Verstärkungseinrichtung (28; 29), die eine von einem Phasenregelkreis (13) abgegebene Oszillatorabstimmspannung (V_T) nicht linear zu einer Abstimmspannung (V_TVK; V_TZK) verstärkt, deren Verstärkung durch ein digitales Verstärkungssteuersignal einstellbar ist, wobei die Signalauflösung der Einstellvorrichtung abhängig von der Verstärkung unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung (28; 29) einen ersten und einen zweiten Digital-/Analogumwandler (55, 56) enthält, daß die Digital-/Analogumwandler (55, 56) jeweils einen Eingang (71) für eine Analogspannung (U_IN) aufweisen, daß die dem Eingang des einen Digital-/Analogumwandlers (55) zuführbare Analogspannung in Abhängigkeit von der Oszillatorabstimm spannung (V_T) bereitgestellt wird und die dem Eingang des anderen Digital-/Analogumwandlers (56) zuführbare Analog spannung von einem Konstantsignal (V_ref) bereitgestellt wird und daß die Digital-/Analogumwandler (55, 56) jeweils in Abhängigkeit von einem digitalen Steuersignal steuerbar sind.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauflösung der Einstellvorrichtung in Abhängigkeit vom Verstärkungssteuer signal mit abnehmender Verstärkung zunimmt.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Offseteinrichtung (41, 36) vorgesehen ist, die eine Referenzspannung (V_REF) linear zu einer Offsetspannung verstärkt und die den anderen der Digital-/Analogumwandler (56) enthält.

4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab stimmspannung durch die Offsetspannung verschiebbar ist.

5. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Offseteinrichtung (36, 41) durch ein digitales Offset- Steuersignal (31) steuerbar ist.

6. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorabstimmspannung (V_T) durch einen Spannungs- Stromwandler (37) in einen Abstimmstrom (I_T) umgewandelt wird, der durch eine Stromverstärkungseinrichtung (35) verstärkt wird, die den ersten Digital-/Analogumwandler (55) enthält.

7. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (V_REF) durch einen Spannungs-/Stromwandler (41) in einen Konstantstrom (I_CONST) umgewandelt wird, der durch eine Stromverstärkungseinrichtung (36) verstärkt wird.

8. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Abstimmstrom (I_G) und der verstärkte Konstantstrom in einem Summenstromknoten (44) zu einem Summenstrom aufsum miert werden.

9. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenstrom durch einen Strom-/Spannungswandler (46) zu der Abstimmsummenspannung (V_TVK) umgewandelt wird.

10. Einstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmspannung ein Stellglied eines Abstimmkreises ein stellt, das eine nicht-lineare Charakteristik aufweist.

11. Einstellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine Kapa zitätsvaraktordiode ist.