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Rundfunkempfänger mit Störimpulsaustastung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Rundfunkempfänger mit einer hinter
dem Fin-Demodulator liegenden, in einem ausgesiebten Erkennungsfrequenzbereich oberhalb
des NF-Nutzsignales arbeitenden Störimpulsaustastung mit einem Störungsdetektor,
an dessen Ausgang beim Auftreten eines Störimpulses ein Steuerimpuls zur Sperrung
einer im NF-Signalweg liegen den Torschaltung auftritt.
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Derartige Rundfunkempfänger sind bekannt und setzen sich insbesondere
als Autorundfunkempfänger in zunehmendem Saße durch. Bei solchen Empfängern gelangt
während der Sperrung des NF-Signalweges anstelle des gestörten Signales eine von
einem Speicherkondensator hinter der Torschaltung abgenommene Spannung in den Signalweg.
Da die Ladung des Speicherkondensators gewöhnlich dem NF-Signal folgt, entspricht
die vom Speicherkondensator auf die NF-Stufe gegebene Spannung dem unmittelbar vor
der Störung vorhandenen Signalwert. Damit die Austastung nicht erst nach dem Auftreten
der Störung erfolgt, wird das NF-Nutzsignal üblicherweise verzögert, so daß auch
die Anstiegsflanken auftretender Störimpulse ausgetastet werden können.
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Zur phasenrichtigen Erhaltung eines in Stereosignalen enthaltenen
19 kHz-Pilottones ist es ferner bekannt, einen auf diese Frequenz abgestimmten Parallelschwingkreis
mit dem Speicherkondensator in Reihe zu schalten. Dieser Schwingkreis setzt seine
Schwingungen auch während der Sperrung des NF-Signalweges fort, so daß eine Unterbrechung
der Pilottonechwingung im Stereodekoder vermieden wird.
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Eine StörunterdrUckung, bei welcher die Störaustastschaltung zwischen
dem Signaldemodulator und der NF-Endstufe liegt, erfordert aber eine ausreichende
Empfänger-Bandbreite, damit die im Vergleich zur Steilheit der Nutzeignale sehr
große
Steilheit von Störungsimpulsen erhalten bleibt. Dies ist zumindest derzeit nur bei
UKW-Empfängern mit ihren sehr breitbandigen ZF-Verstärkern möglich.
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Im übrigen haben diese bekannten Autorundfunkempfänger den Vorzug,
daß die selbsttätige elektronische Störunterdrückung beispielsweise nicht nur bei
Störungen im eigenen Kraftfahrzeug wirksam ist, sondern auch bei Störungen, die
durch Störungen anderer nicht entstörter Fahrzeuge hervorgerufen werden.
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Trotz dieser Vorteile ergeben sich bei dieser Art der Störunterdrückung
beträchtliche Probleme.
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Am Ausgang des Frn-Demodulators treten nämlich neben dem NF-Signal,
d.h. dem Multiplex-Signal beim Empfang von Stereosendungen, und Kennfrequenzen für
Sender mit Rundfunkinformationen für Autofahrer auch durch Impulsstörungen am Empfängereingang
hervorgerufene Störfrequenzen sowie Frequenzen auf, die beispielsweise als Differenz-Frequenz
zwischen der Empfangs frequenz eines eingestellten Senders und der Frequenz des
Nachbarkanales entstehen und von den bisher bekanntgewordenen Störauetastschaltungen
ebenfalls als Störfrequenzen erkannt werden.
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Eine Betrachtung der Frequenzebene zeigt nun, daß die Spektrallinien
der durch einen ständig vorhandenen z. 8.
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frequenzmodulierten Nachbarsender hervorgerufenen Frequenzen im wesentlichen
konstante oder sich langsam ändernde Amplituden haben und somit keinesfalls auf
Störimpulse am Empfängereingang zurückgeführt werden können. Es handelt sich also
bei derartigen Nachbarkanalstörungen im Gegensatz zu Impulsstörungen praktisch um
stationäre oder nur langsamen Änderungen unterworfene Signale, die keine merkliche
Störung des empfangenen Nutzeignales bewirken. Selbst bei heute üblichen geringen
Sender-Kanalabständen von bis herunter zu 150 kHz liegen die Nachbarsender ohnehin
außerhalb des akutisch wirksamen Störbereiches, und eine durch den Nachbarsender
im Erkennungsband hervorgerufene Dauerstörung stellt praktisch lediglich eine unhörbare
Differenzfrequenz dar, deren Unterdrückung somit nicht erforderlich ist.
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Da die bekannten Störungedetektoren aber nicht zwischen Dauerstörungen
und Impulsstörungen unterscheiden, besitzen die so ausgerüsteten Rundfunkempfänger
erhebliche Nachteile.
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Diese Nachteile beruhen vor allen auf den Regelschaltungen, durch
welche bei diesen Rundfunkempfängern die Austastung bei zu großer Anzahl der auftretenden
Störimpulse unwirksam gemacht wird, um andernfalls unvermeidlich hörbare Verzerrungen
des Nutzsignales zu verhindern. Die von der Regelung beim Auftreten von Dauerstörungen
erfaßten stationären oder sich langsam ändernden Spannungen im Erkennungsband führen
also zu einer deutlichen Verringerung der Wirkeamkeit der Störimpulsaustastung und
machen diese im ungünstigsten Falle gerade beim Auftreten von Impulastörungen
mit
großem subjektiven Störeindruck völlig unwirksam.
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Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, einen Rundfunkempfänger
mit selbsttätiger Störimpulsaustastung zu schaffen, bei welchem diese Beeinträchtigungen
in der Arbeitsweise und der Wirksamkeit der Erkennung und Austastung von Störungen
mit möglichst geringem Aufwand sicher vermieden sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rundfunkempfänger der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß so ausgeführt, daß der Störungsdetektor eine Vergleichsschaltung
aufweist, und daß durch eine Zweiweg-Cleichrichtung aus dem Eingangssignal abgeleitete
Augenblickswerte der Signalamplitude über eine Ansprechschwelle an einem Eingang
der Vergleichsschaltung liegen, während am anderen Eingang ein in einem Schaltungsteil
zur Regelung der Störimpuls-Ansprechempfindlichkeit gespeicherter, Störimpulsen
nicht folgender, im wesentlichen gleichbleibender Bezugswert liegt.
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Die Erfindung verwirklicht damit den Grundgedanken, auf Impulsstörungen
beruhende, im Nutzsignalband zu unterdrückende Störspannungen von stationären Störspannungen,
die das Nutzsignal gar nicht stören, im Erkennungsband einwandfrei zu unterscheiden
und damit zu gewährleisten, daß nur beim Auftreten einer Impulsstörung ein Torimpuls
für die automatische Störunterdrückung abgeleitet wird.
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Als Schaltung zur Regelung der Ansprechempfindlichkeit ist bei einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Speicheranordnung vorgesehen, die im
wesentlichen aus einem Speicherkondensator mit Konstantstrom-Auf- und Entladung
sowie einer zweiten Vergleichsschaltung besteht, an deren Eingängen einerseits wiederum
die durch Zwei-Weg-Gleichrichtung aus dem Eingangssignal abgeleiteten Augenblickewerte
und andererseits der am Speicherkondensator abgegriffene Bezugswert stehen, wobei
am Ausgang dieser Vergleichaschaltung ein Transistorschalter vorgesehen ist, der
beim Überschreiten eines durch die Aufladungs- und Entladungs-Zeitkonstanten unter
Berücksichtigung der Anderungegeschwindigkeit der impulsstörungsfreien Eingangswechselspannung
vorgebbaren Wertes der Speicherspannung eine parallele Umgehung für den Ladestrom
durchschaltet und damit durch Unterbrechung der Speicheraufladung den gespeicherten
Bezugswert begrenzt.
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Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
den Steuersignalausgang der ersten Vergleich8schaltung mit einem weiteren, den Speicherkondensator
überbrückenden Schalttransistor zu verbinden, um beim Auftreten eines Steuerimpulses
für die Torschaltung eine weitere Aufladung des Speicherkondensators zu verhindern.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungagemäßen Ladungsbegrenzung des
Speicherkondensators für die Erzeugung eines
Bezugswertes besteht
darin, daß bei dem ständig vorgenommenen Vergleich des gespeicherten Bezugswertes
mit dem jeweils nachfolgenden Augenblickswert eine Beeinträchtigung oder Herabsetzung
der Erkennungsempfindlichkeit für Störimpulse sicher ausgeschlossen ist. Durch die
Regelung der Erkennungsempfindlichkeit wird dabei selbsttätig sichergestellt, daß
die Höhe des Bezugspegels für die Erkennung von Impulsstörungen der jeweiligen Größe
des Nutzpegels angeglichen ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rundfunkempfängere besteht
darin, daß die Schaltung zur Störimpulserkennung und Torimpulserzeugung im wesentlichen
nur solche Bauelemente umfaßt, die eine weitgehende Integrierung der Schaltung ermöglichen.
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Weitere merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, deren einzige Zeichnungsfigur
eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung eines erfindungsgemäßen FN-Empfängers
mit selbsttätiger Störaustastung zeigt.
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Ein in der Zeichnung zum Teil als Blockschaltbild dargestellter erfindungsgemäßer
Stereo-Rundfunkempfänger weist eine
Antenne 10, eine Eingangsstufe
12, eine Zwischenfrequenzstufe 14 und einen FM-Demodulator 16 auf. Am Ausgang des
Demodulators 16 steht bei Stereo-Sendungen ein multiplexsignal, das die NF-Information
enthält, und dessen obere Grenzfrequenz nahe bei etwa 60 kHz liegt. Der Demodulator
16 ist über eine Verzögerungsleitung 18, eine Torschaltung 20 und eine Speicherstufe
22 mit einem Stereo-Dekoder 24 verbunden, der das Multiplex-Signal in die Niederfrequenz-Signale
der beiden Stereo-Kanäle umwandelt. Die NF-Signale gelangen auf eine NF-Verstärker-Endstufe
26, an welche zwei Lautsprecher 28 angeschlossen sind.
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Am Ausgang des FM-Demodulators 16 ist ferner eine Siebschaltung 30
angeschlossen, in welcher das Nutzsignalband von 0 - 60 kHz von einem für die Störimpulserkennung
geeigneten Frequenzband getrennt wird. Als Siebschaltung ist bei der erfindungsgemäßen
Schaltung vorzugsweise ein Band paß mit Grenzfrequenzen von etwa 80 und 250 kHz
vorgesehen. Die am Ausgang des Bandpasses 30 auftretenden Wechselspannungen im Erkennungsfrequenzband
werden über einen Koppelkondensator 32 auf eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
zur selbsttätigen Erkennung und Austastung von Impulestörungen gegeben, von welcher
beim Auftreten eines Störimpulses ein die Torschaltung 20 sperrender Austastimpule
an einer Ausgangsleitung 34 auftritt
Die am Ausgang des Bandpasses
30 auftretende Wechselspannung U1 umfaßt auf dauernd vorhandenen Störungen beruhende,
als stationär anzusehende Wechselspannungen sowie von Impulsstörungen hervorgerufene
Wechselspannungsimpulse. Die besonders vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung beruht darauf, daß diese Wechselspannungsimpulse zur Gewinnung
eines Torimpulses von den stationären Wechselspannungen getrennt werden.
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Um Störspannungen beider Polaritäten berücksichtigen zu können, wird
die Wechselspannung u1 zunächst einem Schaltungsteil für eine Zwei-Weg-Gleichrichtung
zugeführt. Dieser Schaltungsteil weist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
einen mit Widerständen 36 - 48 beschalteten zweistufigen Verstärker mit Transistoren
T1 und T2 und jeweils an den Emitterfolger-Ausgängen dieser Transistoren liegende
Dioden D1 und D2 auf, deren Kathoden über einen gemeinsamen Widerstand 50 an masse
liegen. Die um 1800 phasenverschobene Ausgangsspannung am Kollektor des ersten Transistors
T1 wird über einen Koppelkondensator 52 auf die Basis des zweiten Transistors T2
gegeben, so daß am Ausgang dieses Schaltungsteiles eine Summenspannung U2 auftritt,
welche Störspannungen beider Polaritäten berücksichtigt.
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Diesem Schaltungsabschnitt zur Zwei-Weg-Gleichrichtung der Eingangswechselspannung
ist in der erfindungsgemäßen Störaustaatschaltung ein Schaltungsteil zur Regelung
bzw. Aufrechterhaltung
der Erkennungsempfindlichkeit für Impulsstörungen
nachgeschaltet, in welcher eine Bezugsspannung für die Störimpulserkennung erzeugt
wird.
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Dieser Schaltungsteil weist eine vorzugsweise als Transistor-Differenzverstärker
T3, T4 ausgebildete Vergleichsschaltung auf, deren gemeinsamer Emitter-Widerstand
gegen masse aus einer Konstantstromquelle 54 besteht. Ein weiteres wesentliches
Elament dieses Schaltungsabschnittes ist ein Speicherkondensator 54, welcher über
eine Konstantstromquelle 56 und eine Diode G3 mit einem konstanten Strom i2 auf
eine Spannung U3 aufgeladen und über eine weitere, dem Kondensator parallel geschaltete
Konstantstromquelle 58 ständig mit einem konstanten Strom i3 entladen wird. Dabei
muß i3 < i2 sein.
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Die gleichgerichtete Summenspannung U2 wird der Basis des einen Transistors
T3 des Differenzverstärkers zugeführt, während die am Speicherkondensator 54 abgegriffene
Speicherspannung U3 an der Basis des anderen Transistors T4 des Differenzverstärkers
liegt. Der Kollektor des Transistors T3 liegt unmittelbar an der positiven Klemme
einer Speisespannungsquelle UB, während der Kollektor des Transistors T4 über einen
Widerstand 60 an den positiven Pol der Speisespannung gelegt ist.
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Die am Kollektor des Transistors T4 abgegriffene Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers wird der Basis eines
Schalttransistors
T5 zugeführt, dessen Emitter am positiven Pol der Speisegleichspannung und dessen
Kollektor über einen Ohmschen Spannungsteiler 62, 64 an masse liegt.
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Die Verbindung zwischen den Teilerwiderständen 62 und 64 ist an die
Basis eines weiteren Schalttransistors T6 angeschlossen, dessen Kollektor mit der
Verbindung zwischen der Konstantstromquelle 56 und der Diode D3 und dessen Emitter
mit Tasse verbunden ist.
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Dieser Schaltungsabschnitt arbeitet in der Weise, daß der über die
Konetantstromquelle 58 ständig mit einem konstanten Strom i3 entladene Speicherkondensator
54 mit einem konstanten Strom i2 über die Diode D3 auf eine Spannungs U3 aufgeladen
wird, solange der Wert U3 kleiner ist als der augenblickliche Wert der gleichgerichteten
Spannung U2.
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Sobald der Wert U3 größer wird als der Wert U2, wird der Transistor
T5 durchgeschaltet, so daß der Transistor T6 leitend wird und eine direkte Verbindung
von der Konstantstromquelle 56 nach masse durchschaltet. Eine weitere Aufladung
des Speicherkondensators 54 ist damit unterbunden.
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Ein weiterer Transistor T7 ist vorgesehen, dessen Kollektor und Emitter
jeweils mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors T6 zusammengeschaltet
ist. Der Basis dieses
Transistors T7 wird von dem nachfolgend noch
beschriebenen Schaltungsteil zur Erzeugung von Störaustastimpulsen ein Signal zur
Durchschaltung über Widerstände 66 und 68 jedes Mal während des Auftretens eines
Störimpulses zugeführt, so daß dieser Transistor während der Dauer eines Störimpulses
leitend ist. Dadurch wird verhindert, daß der Speicherkondensator 54 durch Störimpulse
aufgeladen wird, und es wird auf diese Weise vermieden, daß die Erkennungsempfindlichkeit
für weitere Störimpulse herabgesetzt wird.
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Ein wesentliches Merkmal dieses erfindungsgemäßen Schaltungsteiles
ist darin zu sehen, daß die Zeitkonstanten bei der Konstantstrom-Aufladung und -Entladung
des Speicherkondensators 54 so gewählt sind, daß die Spannung am Speicherkondensator
Störimpulern nicht mehr folgen kann.
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Dieser Schaltungsteil kann also als Speicheranordnung mit aktiver
Ladungsbegrenzung angesehen werden, wobei durch ständigen Vergleich des gespeicherten
Spannungswertes U3 mit dem jeweiligen Augenblickswert U2 eine von Störungsimpulsen
nicht beeinträchtigte Erkennungsempfindlichkeit in jedem Falle gewährleistet ist,
Zur eigentlichen Erzeugung der Steuersignale zur Störimpuleaustastung besitzt der
erfindungsgemäße Störimpulsdetektor eine Vergleicheschaltung mit einer Transistorkombination
TE, T9, deren zusammengeschaltete Emitter über eine Konstantstromquelle
70
gemeinsam an masse liegen.
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Der Augenblickswert U2 der gleichgerichteten Eingangsspannung wird
der Basis des Transistors T8 über einen als Schwellwertgeber vorgesehenen Transistor
T10 zugeführt, dessen Kollektor an der positiven Speisespannung liegt, während der
Emitter über eine Konstantstromquelle 71 mit masse und über einen Widerstand 72
mit der Basis des Transistors T8 verbunden ist.
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Die am Kondensator 54 abgegriffene Speicherspannung U3 liegt an der
Basis des Transistors T9, dessen Kollektor mit der positiven Klemme der Speisegleichspannungsquelle
verbunden ist.
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Durch die Basis-Emitter-Spannung BE des Transistors 10 wird dabei
ein Schwellwert festgelegt, um welchen der Augenblickswert U2 den gespeicherten
Bezugswert U3 übersteigen muß, damit am Ausgang des Transistors 18 ein Signal erscheint,
welches über einen Widerstand 74 den Transistor T11 durchschaltet, dessen impulsförmiger
Kollektorstrom dann das Steuersignal für die Auslösung eines Austastimpulses bildet.
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Dieser Steuerimpuls wird einmal dem oben bereits erläuterten Transistor
T7 zugeführt, um eine Aufladung des Speicherkondensators durch Störimpulse zu verhindern.
Zum andern wird dieses Ausgangssignal in einem monostabilen Multivibrator 76
in
einen Rechteckimpuls vorgebbarer Länge umgewandelt, der dann über die Ausgangsleitung
34 die Torschaltung 20 sperrt.
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Während der Sperrung des NF-Signalweges gelangt ein störungsfreies
Signal aus dem Speicher 22 zum Stereo-Dekoder und der NF-Endstufe.
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Es wurde bereits als wesenliches merkmal der Erfindung erwähnt, daß
die Zeitkonstanten für die Auf- und Entladung des Speicherkondensators 54 so bemessen
sind, daß die gespeicherte Bezugsspannung Störimpulsen nicht mehr folgen kann. Durch
die Erfindung ist also gewährleistet, daß der Augenblickswert U2 nur dann den durch
den Transistor T10 festgelegten Schwellenwert übersteigen kann, wenn eine schnelle
linderung der Wechselspannungsamplitude der Eingangswechseispannung u1 auftritt,
d.h. also nur beim Auftreten eines Störimpulses, aber nicht bei Dauerstörungen.
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Es hat sich gezeigt, daß bei einer Unterdrückung von Störimpulsfrequenzen
oberhalb etwa 5 kHz im NF-Kanal Verzerrungen auftreten, die subjektiv unangenehmer
empfunden werden als die zu unterdrückenden Störungen.
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Da Zündstörungen in Kraftfahrzeugen mit Otto-Inotoren im Höchstfall
eine Frequenz von etwa 3 - 5 kHz besitzen, wird daher bei der Erfindung die Empfindlichkeit
bzw, Entstörtiefe des Störimpulsgenerators mit Hilfe einer besonders vorteilhaften
Regelschaltung so weit herabgesetzt, daß die Frequenz der erzeugten Austastimpulse
eine
Grenze von etwa 3 - 5 kHz nicht übersteigt.
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Diese Regelschaltung liegt in einem Rückkopplungszweig des die Auslöseimpulse
erzeugenden Störungsdetektors und umfaßt drei Transistoren T12, T13 und T14, die
mit Widerständen 78 - 88 beschaltet sind.
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Die am Ausgang des monostabilen multivibratore 76 auftretenden Rechteckimpulse
gelangen über einen Widerstand 90 auf die Basis des am Eingang der Regelschaltung
liegenden Transistors T12 und werden am Kollektorausgang des nachgeschalteten Transistors
T13 mit Hilfe eines Kondensators 92 integriert. Der Kondensator 92 liegt parallel
zu dem in der Kollektorleitung des Transistors 13 an masse geführten Teilwiderstandes
86 zur Erzeugung der Basis spannung des Transistors T14, dessen Kollektor an der
Basis des Transistors 8 der Vergleichsschaltung T8, T9 liegt, während der Emitter
über den Widerstand 88 an masse geführt ist. Die am Kondensator 92 aufgebaute Spannung
wird mit U4 bezeichnet und hat bei einer niedrigen Torimpulsfrequenz aufgrund der
dauernden Entladung des Kondensators 92 im wesentlichen den Wert Null oder einen
sehr geringen Wert, bei welchem der Transistor T14 gesperrt ist.
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Die Entladezeitkonstante des Kondensators 92 ist 80 bemessen, daß
erst bei Erreichen einer Torimpulsfrequenz von etwa
3 - 5 kHz die
Kondensatorspannung U4 auf einen Wert ansteigen kann, der den Transistor T14 öffnet.
Sobald dieser Wert erreicht ist, wird die der Vergleichsschaltung T8, T9 zugeführte
Augenblicksspannung U2 nicht nur um den Schwellenwert UBE des Transistors T10, sondern
auch noch um die Spannung vermindert, die bei einem Stromfluß durch den Transistor
T14 am Widerstand 72 abfällt. Der Schwellenbetrag für die Störspannungserkennung
wird also in Abhängigkeit von der Torimpulefrequenz vergrößert, sobald diese den
vorzugsweise zwischen etwa 3 - 5 kHz festgelegten Grenzwert übersteigt.
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In jedem Falle ist aber durch die Erfindung gewährleistet, daß nur
beim Auftreten von Impulsstörungen,jedoch nicht bei Dauerstörungen eine Austastung
erfolgt.
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- PATENTANSPR0CHE -