DE3115291A1 - "abstimmschaltung fuer hochfrequenzempfaenger" - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE f ^ 1 1 ET 9 Q 1

Dipl.-Ing. MAX BUNKE "~ ^to " O I I O Z a I

Dipl.-Chem. Dr. HOLGER BUNKE Dipl.-Phys. HARTMUT DEGWERT

JOHANNES-SCHARRER-STRASSE 13 ■ D-βΟΟΟ MÜNCHEN 21

München, den 15. April 1981 P 5019

Becker Autoradiowerk GmbH 7516 Karlsbad 2 - Ittersbach

Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger

Die Erfindung betrifft eine Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger mit wenigstens einem durch eine veränderliche Induktivität abstimmbaren Empfangskreis.

Die Abstimmung der verschiedenen Kreise eines Hochfrequenzempfängers kann durch Verändern von kapazitiven oder induktiven Elementen erfolgen. Bei modernen Empfängerschaltungen sind zur Abstimmung der verschiedenen Empfangskreise Kapazitätsdioden vorgesehen, deren Kapazität durch eine veränderliche Gleichspannung gesteuert wird. Die Abstimmung mittels einer Gleichspannung ermöglicht die Verwirklichung von elektronischen Abstimmschaltungen und Frequenzregelschleifen, die

eine hohe Stabilität der eingestellten Empfangsfrequenz gewährleisten. In vielen Fällen bringt jedoch der Einsatz von Kapazitätsdioden eine Verschlechterung des Signal/Rauschabstandes mit sich. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Abstimmung des Antennenkreises bei mit Stabantennen ausgerüsteten Rundfunkempfängern, insbesondere solchen für den Einbau in Kraftfahrzeuge. Für relativ niedrige Empfangsfrequenzen (Langwelle, Mittelwelle und Kurzwelle) weist z.B. die Stabantenne an einem Kraftfahrzeug eine relativ hohe Antennenkapazität von 50 bis 100 pF auf , so daß eine selektive Anpassung der Antenne an die Vorstufe nur mit hohem Schaltungsaufwand und bei einer wesentlichen Verschlechterung des Rausch/-Signal-Verhältnisses möglich ist. Bei aperiodischer Anpassung der Antenne an die Vorstufe werden Selektivität und Großsignalverhalten wesentlich verschlechtert.

Bei induktiver Abstimmung bereitet jedoch die selektive Anpassung der Antenne an die Vorstufe keine Schwierigkeiten, wobei gleichzeitig optimale Werte des Rausch/Signal-Verhältnisses erreicht werden. Dies ist jedoch bisher nur mit mechanisch abstimmbaren Induktivitäten, sogenannten Variometern, möglich. Die Anwendung von elektronisch veränderbaren induktiven Elementen, insbesondere Transduktoren, ist bisher an der Schwierigkeit gescheitert, daß solche Elemente zum einen starken Exemplarstreuungen unterworfen sind, so daß in der Serienherstellung kein Gleichlauf zwischen Antennenkreis und anderen abgestimmten Kreisen erreicht werden kann, und zum anderen die Kennlinie der Induktivität als Funktion des Steuerstromes sich wegen der Remanenz der verwendeten Ferritkerne' und durch Temperaturabhängigkeit ändert,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Abstimmschaltung für Rundfunkempfänger, die eine elektronische Abstimmung bei optimaler Anpassung der Antenne an die ,Vorstufe ermöglicht, um gleichzeitig optimale Eigenschaften bezüglich Signal/Rausch-Verhältnis, Großsignalverhalten und Selektivität zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Abstimmschaltung der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die veränderliche Induktivität durch die Arbeitswicklung eines Transduktors gebildet■ist, dessen Steuerwicklung von einem Steuerstrom durchflossen ist, daß die Steuerwicklung gleichzeitig als frequenzbestimmendes Element eines Hilfsoszillators ausgebildet ist und daß eine Frequenzregelschleife zur Regelung der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators durch Regelung des Steuerstromes vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Abstimmschaltung sind die oben erläuterten Eigenschaften des Transduktors unschädlich. Insbesondere sind ExemplarStreuungen hinsichtlich der Kennlinie der Induktivität als Funktion des Steuerstromes unschädlich, und auch die Änderung dieser Kennlinie aufgrund von Remanenz- und Temperatureffekten hat keinerlei Auswirkung auf die erreichte Konstanz der eingestellten Abstimmfrequenz.

Hinsichtlich der Empfangseigenschaften ergeben sich optimale Werte, wie sie sonst nur bei Anwendung von mechanischer induktiver Abstimmung möglich sind. Gegenüber der Anwendung von Kapazitätsdioden ergibt sich z.B. ein um 10 bis 15 dB besserer Rauschabstand. Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, daß unabhängig von ExemplarStreuungen, Remanenz- und Temperatureffekten bei einem Transduktor das Verhältnis der Induktivität der Arbeitswicklung zur Induktivität der Steuerwicklung konstant bleibt. Grundsätzlich wäre es möglich, die Induktivität der Steuerwicklung zu messen, um den Steuerstrom so zu regeln, daß die davon abhängige Induktivität der Arbeitswicklung, die im Antennenkreis liegt, den richtigen Wert erhält. Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung wird jedoch anstelle der Messung der Induktivität der Steuerwicklung die Frequenz eines Hilfsoszillators gemessen, der als frequenzbestimmendes Element die Steuer>wicklung des Transduktors enthält. Es wurde nämlich gefunden, daß ebenso wie

das Verhältnis von Arbeitsinduktivität zu Steuerinduktivität auch das Verhältnis von Abstimmfrequenz zur Frequenz des Hilfsoszillators unabhängig von den oben erläuterten Exemplarstreuungen, Remanenz- und Temperatureffekten ist. Dies wird im einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen, Weiterbildungen und besondere Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen angegeben und ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Abstimmschaltung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des in der Abstimmschaltung verwendeten Transduktors;

Fig. 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung;

Fig. 5 ein Detailschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform eines Digital/Analog-Wandlers und eines Hilfs-Oszillators für die Abstimmschaltung.

Bei der in Fig. 1 als Blockschaltbild gezeigten Ausführungsform enthält der abgestimmte Antennenkreis eines Empfängers 10 die Arbeitswicklung L₁ eines Transduktors 12 mit einem dazu parallelgeschalteten Abgleichkondensator C , wobei der Verbindungspunkt zwischen einer Stabantenne A, der Arbeitswicklung L- des Transduktors 12 und dem Abgleichkondensator

C an' den Eingang der ersten Stufe des Empfängers 10 angelegt a

ist. Der Empfänger 10 ist z.B.für AM-Empfang ,im Kurz-, Mittel- und Langwellenbereich ausgelegt; es kann sich aber auch um FM-Empfanger oder Einseitenbandempfanger für beliebige Frequenzbereiche handeln.

- y-

Zur Abstimmung des Antennenkreises wird über die Steuerwicklung L₂ des Transduktors 12 ein Steuerstrom I geführt, dessen Größe von einer noch im ein2elnen zu erläuternden Frequenzregelschlei Te bestimmt wird. Die Abstimmung der weiteren abstimmbaren Kreise des Empfängers 10 erfolgt im Gleichlauf mit der Abstimmung des Antennenkreises über eine Frequenzregelschleife, die in herkömmlicher Weise ausgebildet ist und daher hier nicht weiter erläutert wird. Mit f. ist die Abstimmfrequenz bezeichnet, auf die sowohl der Antennenkreis als auch die übrigen abstimmbaren Kreise des Empfängers 10 abgestimmt sind. Das zur Abstimmung der übrigen Kreise des Empfängers 10 erforderliche Regelsignal wird aus einem Mikroprozessor 14 gewonnen, der zusätzlich zur Funktion der Frequenzregelschleife eine Vielzahl weiterer Funktionen erfüllt, die für den Betrieb des Empfängers und ggf. weiterer Zusatzeinrichtungen, z.B. Zeituhr o.dgl., erforderlich sind. Insbesondere ist der Mikroprozessor 14 auch ein wesentlicher Bestandteil einer Frequenzregelschleife zur Abstimmung des Antennenkreises, wie nun im einzelnen erläutert wird.

Die Arbeitswicklung L₂ des Transduktors 12, über die der Steuerstrom I fließt, ist gemeinsam mit einem parallelgeschalteten Kondensator C das schwingungsfrequenzbestimmende Element eines HilfsOszillators 16. Der Hilfsoszillator 16 ist so ausgebildet, daß der durch ihn verursachte, in der Steuerwicklung L₂ fließende Strom sehr viel kleiner ist als der Steuerstrom I, so daß durch ihn die Induktivität der Steuerwicklung nur unwesentlich beeinflußt wird. Das von dem Hilfsoszillator 16 gelieferte Schwingungssignal hat die Hilfsfrequenz f₂, die um Größenordnungen niedriger ist als die Frequenz f.. , auf die der Empfänger 10 abgestimmt werden soll. Eine Amplitudenregelschaltung 18 hat die Aufgabe, das Ausgangssignal des Hilfsoszillators 16 möglichst frei von Oberschwingungen zu halten, da diese in den Bereich der Empfängsfrequenz fallen könnten und bei höherer Intensität zu Pfeifstöi ungen führen würden. Das Ausgang;:^ignal des Hilfs-

Oszillators 16 wird über einen Pegelanpassungsverstärker 20 dem Mikroprozessor 14 zugeführt.

Die gewünschte Empfangsfrequenz f.. wird in den Mikroprozessor 14 mittels einer Eingabeschaltung 22 eingegeben, bei der es sich im einfachsten Falle um ein mechanisches Abstimmelement oder eine Tastatur, bei aufwendigeren Ausführungsformen jedoch um eine Sendersuchschaltung od.dgl. handelt. An den Mikroprozessor 14 ist ferner ein Festwertspeicher 24 angeschlossen, in dem vorbestimmte Verhältnisse der Empfangsfrequenzen f.. zu diesen fest zugeordneten Schwingungsfrequenzen f₂ des Hilfsoszillators 16 abgespeichert sind. Zu jeder gewünschten, über die Eingabeschaltung 22 eingegebenen Empfangsfrequenz f₂ holt sich der Mikroprozessor 14 aus dem Festwertspeicher 24 den zugehörigen, darin abgespeicherten Wert des Verhältnisses f₁/f₂· Der Mikroprozessor 14 erzeugt über einen Digital/Analog-Umsetzer 26 und einen nachgeschalteten Spannungs/Strom-Wandler den Steuerstrom I, der erforderlich ist, damit der Hilfsoszillator auf der zu dem vorbestimmten Verhältnis f-i/fo gehörenden Schwingungsfrequenz f₂ schwingt. Weicht die Schwingungsfrequenz f₂ von dem vorgeschriebenen Wert ab, so wird der Steuerstrom I durch den Mikroprozessor 14 schrittweise nachgeregelt, bis der Sollwert erreicht ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 schematisch gezeigten Abstimm schaltung und die ihr zugrunde liegenden Erfindungsgedanken werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 erläutert.

Ein Transduktor herkömmlicher Art ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich um einen sogenannten Doppelkern-Transduktor, der einen Mittelschenkel MS und zwei Außenschenkel AS-, AS₂ aufweist. Die Arbeitswicklung besteht aus-zwei Wicklungshälften W-, W₁', die auf die Außenschenkel AS₁ bzw. AS₂ aufgewickelt

sind und gleiche Windungszahl aufweisen. Die Steuerwicklung W- ist auf dem Mittelschenkel MS aufgewickelt. Der Wicklung W₂ ist die Induktivität L₂ zugeordnet, während den beiden gegensinnig in Reihe geschalteten Wicklungshälften W₁, W₁' die Arbeitsinduktivität L₁ zugeordnet ist. Durch die gegensinnige Reihenschaltung der Wicklungshälften W-, W₁' wird erreicht, daß die durch Signalkomponenten in der Steuerwicklung W₂ induzierten Signale sich in der Arbeitswicklung auslöschen. Dies ist bei der Abstimmschaltung von großer Bedeutung, da in der Steuerwicklung W₂ das Ausgangssignal des Oszillators 16 mit der Frequenz f₂ vorhanden ist, das von dem Antennenkreis ferngehalten werden soll. Da eine vollständige Auslöschung der gegensinnig induzierten Signalanteile aufgrund von stets vorhandenen geringen Unsymmetrien nicht möglich ist, ist bei der erfindungsgemäßen Abstimmschaltung Sorge dafür getragen, daß die Schwingungsfrequenz f₂ des Hilfsoszillators 16 um Größenordnungen kleiner als die Empfangsfrequenz f.. ist und daß in dem Ausgangssignal des Hilfsoszillators 16 ein sehr geringer Oberwellenanteil enthalten ist. Die Amplitudenregelschaltung 18 hält den Pegel des Ausgangssignals des Hilfsoszillators 16 auf einem sehr niedrigen Wert, bei dem das Ausgangssignal praktisch sinusförmig ist.

Bei einem Transduktor gilt allgemein für die Arbeitsinduktivität L₁ und die Steuerinduktivität L₂:

2W₁ ² - μ.. .A₁
L₁ - <¹>

(2;

L₁ = Arbeitsinduktivität (des HF-Kreises) L₂ = Steuerinduktivität

1₁ = Länge der magnetischen Feldlinien der Außenschenkel

1₂ = Länge der magnetischen Feldlinien des Mittelschenkels A₁ = Querschnitt der Außenschenkel

A₂ = Querschnitt des Mittelschenkels

U₁ = Effektive Permeabilität des Ferritwerkstoffes der Außenschenkel

μ₂ = Effektive Permeabilität des Ferritwerkstoffes des Mittelschenkels

W₁ = Windungszahl der Arbeitsinduktivität W₂ - Windungszahl der Steuerinduktivität.

Für das Verhältnis von Arbeitsinduktivität L₁ zu Steuerinduktivität L₂ läßt sich aus den Gleichungen (1) und (2) ableiten;

V · ¹I

A₁ I₁

2 I₁ μ,

4 W,

— . — . — +1 ¹I ^2 ^A2

(3)

Da die Windungszahl W₁ der Arbeitswicklung, der Querschnitt A₁ der Außenschenkel und die Länge I₁ der magnetischen Feldlinien im Außenschenkel für einen gegebenen Transduktor fest vorgegeben sind, folgt aus Gleichung (1), daß die Arbeitsinduktivität L₁ nur durch eine Änderung der Permeabilität μ., des Ferritwerkstoffes der Außenschenkel geändert werden kann.

10 15

Aus den Induktionsgesetzen folgt allgemein für eine gegebene. Induktivität:

μ =

I.W.A

(4)

Darin sind μ die effektive Permeabilität des Spulenkerns, φ der Magnetfluß, 1 die Länge der magnetischen Feldlinien im Spulenkern, I der in der Spulenwicklung fließende Strom, W die Windungszahl der Spule und A der Querschnitt des Spulenkerns .

Der Magnetfluß φ ist abhängig vom Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie des verwendeten Ferritmaterials und daher von der Remanenz und von dem Temperaturkoeffizient dieses Ferritmaterials. Daher muß sich für eine konstante effektive Permeabilität μ der Steuerstrom I seit- und temperaturabhängig ändern, so daß er keine geeignete Bezugsgröße für den Wert der Arbeitsinduktivität L- ist.

In einem gegebenen Transduktor gehört zu jedem Wert der effektiven Permeabilität μ₁ in den Außenschenkeln ein bestimmter

Wert der effektiven Permeabilität μ₂ im Mittelschenkel, der sich aus der Geometrie des Transduktors und aus den Arbeitspunkten auf der Magnetisierungskennlinie berechnen läßt. Wenn die Arbeitsinduktivität L₁ konstant gehalten wird, indem der Steuerstrom I entsprechend der durch Temperatur- und Remanenzänderungen hervorgerufenen Abweichung des Magnetflusses φ nachgeregelt wird/ so bleibt das Verhältnis μ-/μ2 konstant. Daher bleibt nach Gleichung (3) auch das Verhältnis L₁ /L₂ konstant.

Umgekehrt läßt sich demnach auch die Arbeitsinduktivität L-konstant halten, indem die zugehörige Steuerinduktivität L₂ bestimmt und durch Nachregeln des Steuerstromes I konstant gehalten wird.

Fig. 3 zeigt für einen gegebenen Transduktor die Abhängigkeit der Arbeitsinduktivität L- von der Steuerinduktivität L₂ bei verschiedenen Werten des Steuerstromes I. Es zeigt sich, daß die Punkte für die verschiedenen Werte des Steuerstromes I auf einer Geraden liegen.

Die Bestimmung der Steuerinduktivität L₂ kann grundsätzlich im Rahmen der Erfindung auf beliebige Weise erfolgen. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, den Wert der Steuerinduktivität L~ indirekt zu bestimmen, und zwar über die Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators 16 bei der in Fig. 1

die
gezeigten Ausführungsform. Da /im Diagramm der Fig. 3 gezeigte Gerade nicht durch den Ursprung verläuft, ergibt sich bei dieser Ausführungsform kein linearer Zusammenhang zwischen der ETmpfangsfrequenz f- und der Schwingungsfrequenz f₂ des Hilfsoszillators 16. Dieser Zusammenhang ist in dem Diagramm der Fig. 4 als gestrichelte Kurve a dargestellt. Es ergibt sich eine gekrümmte Kennlinie. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Anzahl von Werten, die zur Approximation dieses Zusammenhanges zwischen der Empfangsfrequenz f-

und der Schwingungsfrequenz f- des Hilfsoszillators 16 ausreicht, in einem Festwertspeicher abgespeichert wird, zu dem die Steuerschaltung der Frequenzregelschleife des Antennenabstimmkreises Zugriff hat. Die einzelnen Werte werden empirisch ermittelt und dann in dem Festwertspeicher 24 (Fig. 1) abgespeichert. Es ist jedoch auch möglich, den Verlauf der gekrümmten Kennlinie durch einen Mikroprozessor berechnen zu lassen, wenn dieser ausreichend schnell arbeitet und genügend Rechenkapazität zur Verfügung hat.

Um mit einer relativ geringen Anzahl von Werten, die in dem Festwertspeicher 24 abgespeichert werden müssen, auszukommen, wird eine Steuerkennlinie f.. = ^F(^2^ ^^^r ^^en J^ewe^^^s verwendeten Transduktortyp in Rasterschritten von z.B. 100 kHz für die Abstimmfrequenz f.. ausgemessen, und die gefundenen Werte werden dann in dem Festwertspeicher 24 abgespeichert. Die zwischen den einzelnen Rasterschritten liegenden Punkte der Steuerkennlinie werden dann mittels des Mikroprozessors 14 mit genügender Genauigkeit interpoliert. Der Mikroprozessor 14 gibt dann ein digitales Ausgangssignal aus, das über den Digital/-Analog-Ümsetzer 26 und den Spannungs/Stromwandler 28 in den erforderlichen Steuerstrom I umgesetzt wird. Der Hilfsoszillator 16 schwingtauf der durch die Steuerinduktivität L₂ und den Kondensator C gegebenen Frequenz f~, die über den Verstärker 20 dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird. Dieser vergleicht Istwert und Sollwert dieser Frequenz f~ und regelt schrittweise den Steuerstrom I so lange nach, bis Ist- und Sollwert übereinstimmen. Nun ist auch die Arbeitsinduktivität L- auf ihrem Sollwert und bildet mit der Kapazität der Stabantenne A und dem Abgleichkondensator C_a einen Schwingkreis, der auf den eingegebenen Wert f.. der Empfangsfrequenz abgestimmt ist. Der Abgleichkondensator C ermöglicht den Ausgleich von Kapazitätsstreuungen der angeschlossenen Stabantenne.

Wenn sich durch Abbau der Remanenz oder durch Temperaturänderungen des Transduktors 12 die Resonanzfrequenz f₁, auf die

der Antennenkreis abgestimmt ist, ändert, so ändertsich gleichzeitig entsprechend der Kennlinie a nach Fig. 4 (gestrichelte Kurve) auch die Frequenz f₂ des HilfsOszillators 16, und der Mikroprozessor 14 regelt den Steuerstrom I nach, bis wieder der Sollwert von f₂ und folglich auch von f. erreicht ist.

Eine wesentliche Vereinfachung der Abstimmschaltung kann erreicht werden, wenn der Transduktor 12 in geeigneter Weise ausgebildet wird, wie im folgenden im einzelnen erläutert wird.

Es wird wieder auf Fig. 2 Bezug genommen. Das von der Steuerwicklung W₂ im Mittelschenkel MS verursachte Magnetfeld teilt sich symmetrisch in die beiden Außenschenkel AS., AS₂ auf. Daher ist der magnetische Fluß φ₁ im Mittelschenkel doppelt so groß wie der magnetische Fluß φ₂ in den beiden Außenschenkeln.

Nach den Induktionsgesetzen gilt:

Daher ist ,

ΦI

^B1 ⁼ ΊΓ

I A

und .

Φ₂

^B2 = TT₂

Aus Gleichung (7) und Gleichung (8) ergibt sich:

B₁ φ₁ Α

vT ⁼ JT ' IT

B₂ A₁ φ₂

Gleichung (5) in Gleichung (9) eingesetzt ergibt:

B₁ 2φ₂ A₂ 2A₂
B^ ⁼ — ' Φΐ⁼~

Für den Sonderfall A₁ = 2A₂ gilt:

^B1

In einem homogenen Magnetwerkstoff gehören, entsprechend der Magnetisierungskennlinie, zu gleichen magnetischen Induktionen B gleiche magnetische Feldstärken H und daher entsprechend der Beziehung μ = ττ gleiche Permeabilitäten μ.

Daher gilt für B₁ = B₂ ebenfalls μ₁ = μ₂·

Setzt man in Gleichung (3) diesen Sonderfall μ.. = μ₂ und A₁ = 2A„ ein, so ergibt sich die vereinfachte Beziehung:

^J2 W,

4.I₂

+ 1

L₇ ,- - -■, · ■ (11)

In dieser Gleichung stehen nur noch feste, durch die Bauform vorgegebene Größen. Daher ist das Verhältnis L₁ZL₂ nun eine Konstante, so daß auch das Verhältnis f₁/f₂ konstant ist.

Bei genauer Betrachtung ist das Verhältnis L₁ZL₂ jedoch nicht absolut konstant, weil bei höheren magnetischen Feldstärken ein Teil der magnetischen Feldlinien nicht mehr durch die Außenschenkel geht, sondern ein Streufeld bildet. Dann gilt natürlieh die Beziehung B₁ = B₂ nicht mehr, d.h. A^A₂ > 2,0.

Aus empirischen Untersuchungen geht hervor, daß bei einem Verhältnis A..:A₂*fc2,5 ein Optimum hinsichtlich der Konstanz des Verhältnisses f*/£~ erreicht wird. Bei anderen Ausführungen des Doppelkernes liegt das Verhältnis im Bereich von 2,O - 2,7, insbesondere 2,3 - 2,6.

In Fig. 4 zeigt die mit durchgezogenem Strich eingezeichnete Gerade b die Steuerkennlinie, die sich ergibt, wenn die Beziehung B.. = B₂ streng gilt. Die mit durchgezogenem Strich gezeichnete gekrümmte Kennlinie c stellt die Steuerkennlinie eines Transduktors dar, bei dem das Verhältnis A₁ zu A~ den Wert 2,45 hat. Dieser Wert hat sich in der Praxis als günstig erwiesen.

Die Steuerkennlinie f.. = Έ{ΐ~) wird durch die oben angegebene Bemessung des Transduktors so weit linearisiert, daß es ausreicht, in dem Festwertspeicher 24 nur noch wenige Werte für das Verhältnis t*/i~ abzuspeichern, insbesondere Anfangsund Endwert des gewünschten Empfangsbereiches.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein detailliertes Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform von Teilen der erf indungsge'mäßen Abstimmschaltung dargestellt ist.

Der Digital/Analog-Umsetzer ist in einfacher Weise als Integratorschaltung ausgebildet, welche die von dem Mikroprozessor 14 über die Anschlüsse P1, P2 gelieferten pulsförmigen Signale integriert. Diese Integratorschaltung enthält einen Operationsverstärker OP 1, dessen Ausgang über einen Kondensator C- auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt ist. Der nicht invertierende Eingang ist über einen Spannungsteiler aus Widerständen R_ß, R_ auf ein konstantes Bezugspotential gelegt. Dieses Bezugspotential wird mittels eines Kondensators C. stabilisiert. Der invertierende Eingang^des Operationsverstärkers 0P1 erhält über einen Widerstand R₅ entweder ein positives oder ein negatives Ansteuersignal, je nachdem, welcher von zwei in Reihe zwischen die Betriebsspannung geschalteten Transistoren T., T₂ durchgesteuert ist. Die Ansteuerung des Transistors T- erfolgt über den Anschluß P1 und einen aus zwei Widerständen R₁, R- gebildeten Spannungsteiler, während die Ansteuerung des Tran-

sistors T₂ über den Anschluß P2 und einen aus den Widerständen R_, R, gebildeten Spannungsteiler erfolgt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 0P1 wird über einen Widerstand Ro und einen Glättungskondensator C. einem Spannungs/-Stromwandler zugeführt, der aus den beiden Transistoren T₃, T₄ gebildet ist. Der von dem Transistor T. gelieferte Strom I gelangt als Steuerstrom zu dem einen Ende der Steuerwicklung L₂.

Der Hilfsoszillator 16 in Fig. 1 ist vorzugsweise gemäß Fig. gebildet aus einem Transistor T₅, dessen Kollektor mit demselben Ende der Steuerinduktivität L₂ verbunden ist wie der Kollektor des Transistors T₄, einem Transistor T_g, dessen Basis über einen Kondensator C_c vom Kollektor des Transistors

T₅ angesteuert wird, und aus einer Konstantstromquelle, die mittels eines Transistors T₇ gebildet ist, dessen Kollektor über Widerstand R₁₂ bzw. R₁₄ mit dem Emitter des Transistors

Tr- bzw. T,. verbunden ist, dessen Emitter über einen Widerstand b 0

R₂₂ an Masse liegt und dessen Basis ein über einen Kondensator Cr geglättetes Regelsignal empfängt, das von einer aus Dioden Di1, Di2 gebildeten Gleichrichterschaltung geliefert wird. Der Kollektor des Transistors T₇ liefert einen von der Regelspannung abhängigen Konstantstrom zu den parallelgeschalteten Emitterkreisen der Transistoren Τ_ς, T_ß. Der von dem Transistor T₇ gelieferte Konstantstrom teilt sich folglich in die Widerstände R₁₂ und R₁₄ auf. Bei einem Ansteigen der Spannung in einem der Widerstände R₁2' ^Ri4 ^muß f°l<?^{licn die} Spannung in dem jeweils anderen Widerstand abnehmen und umgekehrt . Die Basis des Transistors T₅ ist über einen aus Widerständen R₁₀, R₁₁ gebildeten Spannungsteiler auf konstantes Potential gelegt. In ähnlicher Weise ist die Basis des Transistors T_g, dessen Kollektor mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist, über einen aus Widerständen R₁₆/ R₁₅ gebildeten Spannungsteiler auf eine geeignete Vorspannung gelegt, wird jedoch über den Konden-

sator C, aus dem Kollektorkreis des Transistors T_c in Mitkopplung angesteuert, so daß die Bedingungen für Schwingbetrieb erfüllt sind. Das Schwingen erfolgt mit der Frequenz f₂, die durch den Parallelresonanzkreis aus der Steuerinduktivität L₂ und dem Kondensator C₂ gebildet ist.

Das die Basis des Transistors T_ ansteuernde Regelsignal wird aus dem Ausgangssignal des so gebildeten Hilfsoszillators gewonnen, wozu dieses Ausgangssignal über einen Kondensator C- am Kollektor des Transistors T₅ ausgekoppelt und mittels eines Transistors T_g verstärkt wird. Das vom Kollektor des Transistors T« über einen Kondensator Cg ausgekoppelte verstärkte Signal wird mittels der Dioden Di1, Di2 gleichgerichtet, um das Regelsignal zu erhalten. Am Kollektor wird ferner das verstärkte Ausgangssignal des Hilfsoszillators abgenommen, das dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird.

Die oben beschriebene Ausgestaltung des Hilfsoszillators 16 in Fig. 1 zeichnet sich durch Einfachheit, leicht Integrierbarkeit, Freiheit von Oberwellen und niedrige Schwingungsamplitude aus. Sie ist daher zur Anwendung bei der in Fig. 1 gezeigten Abstimmschaltung besonders gut geeignet.

Claims (23)

1. PATENTANWÄLTE " *.." Z - - ■"·

   Dipl.-lng. MAX BUNKE
   Dipl.-Chem. Dr. HOLGER BUNKE Dipl.-Phys. HARTMUT DEGWERT

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   Becker Autoradiowerk GmbH 7516 Karlsbad 2 - Ittersbach

   Abstimmschaltung für Hochfrequenzempfänger

   PATENTANSPRÜCHE

   1 . y Abstimmschaltung für Hochfrequenzempf anger mit wenigstens "einem durch eine veränderliche Induktivität abstimmbaren Empfangskreis,

   dadurch gekennzeichnet,

   - daß die veränderliche Induktivität durch die Arbeitswicklung (L₁) eines Transduktors (12) gebildet ist, dessen Steuerwicklung (L2) von einem Steuerstrom (I) durchflossen ist;

   - daß die Steuerwicklung (L₂) gleichzeitig als frequenzbestimmendes Element eines Hilfsoszillators (16) ausgebildet

   ist, und

   - daß eine Frequenzregelschleife zur Regelang der SehwinguMjs· frequenz des HilfsOszillators (16) durch Regelung des Steuerstromes (I) vorgesehen ist.
2. 2. Abstimmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzregelschleife derart ausgebildet ist, daß sie die Schwingungsfrequenz (f^) des Hilfsoszillators (16) auf einem Wert hält, der in einem vorbestimmten Verhältnis (f₁/f₂) zur Empfangsfrequenz (f,) steht, auf den der Empfangskreis (L₁, A, C) abgestimmt ist.
3. 3. Abstimmschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Verhältnis (f₁/f₂) für den jeweils verwendeten Transduktor (12) und für wenigstens zwei der gewünschten Werte der Empfangsfrequenz (f.) in einem Festwertspeicher (24) abgespeichert ist, zu dem eine in der Frequenzregelschleife enthaltene Steuerschaltung (14) Zugriff hat.
4. 4. Abstimmschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Werte des vorbestimmten Verhältnisses für die gewünschten Empfangsfrequenzen empirisch ermittelt sind.
5. 5. Abstimmschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unlinearer Abhängigkeit der Empfangsfrequenz von der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) eine Vielzahl von Verhältniswerten in dem Festwertspeicher (24) abgespeichert ist, durch welche die Kurve dieser nichtlinearen Abhängigkeit approximiert wird.
6. 6. Abstimmschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei angenähert linearer Abhängigkeit der Empfangsfrequenz von der Schwingungsfrequenz des Hilfsoszillators (16) nur wenige Werte des vorbestimmten Verhältnisses in dem Festwertspeicher (24) abgespeichert sind.
7. 7. Abstimmschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigen Werte des vorbestimmten Verhältnisses die Werte sind, die zum Anfang und Ende des gewünschten Abstimmbereiches gehören.
8. 8. Abstinunschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor (12) mit symmetrischem Doppelkern ausgebildet ist, auf dessen Mittelschenkel (MS) die Steuerwicklung (L₂) und auf dessen Außenschenkeln (AS₁, AS₂) je eine Wicklungshälfte (W₁, W₁') der Arbeitswicklung (L₁) angeordnet ist.
9. 9. Abstimmschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungshälften (W₁, W₁ ¹) gegensinnig in Reihe geschaltet sind.
10. 10. Abstimmschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (A₁) der Außenschenkel (AS₁, AS₂) so bemessen ist, daß unter Betriebsbedingungen die Permeabilität (μ₂) des Mittelschenkels angenähert gleich der Permeabilität (U₁) der Außenschenkel ist.
11. 11. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (A₁) der Außenschenkel (AS₁, AS₂) einen Wert von größer als 2,0aufweist.
12. 12. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (A₁) der Außenschenkel / AS₂) einen Wert von 2,0 - 2,7 aufweist.
13. 13. Abstimmschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, d'aß das Verhältnis des Querschnitts (A₂) des Mittelschenkels (MS) zu dem Querschnitt (A₁) der Außenschenkel (AS₁, AS₂) einen Wert von 2,3 - 2,6 aufweist.
14. 14. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzregelischalturig als

    Steuerschaltung (14) einen Mikroprozessor umfaßt, der die Istfrequenz des Hilfsoszillators (16) mit seiner der jeweiligen Empfangsfrequenz (fj zugeordneten Sollfrequenz vergleicht und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein digitales Steuersignal an einen Digital/Analog-ümsetzer (26) abgibt, dessen Ausgangssignal dem Steuerstrom (I) des Transduktor s (12) proportional ist.
15. 15. Abstimmschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital/Analog-ümsetzer (26) als Integratorschaltung ausgebildet ist.
16. 16. Abstimmschaltung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Digital/Analog-ümsetzer (26) ein Spannungs/Strom-Wandler (28) nachgeschaltet ist.
17. 17. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abstimmbare Empfangskreis ein Antennenkreis ist.
18. 18. Abstimmschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der' Antennenkreis auf Empfangsfrequenzen im Bereich des AM-Rundfunks abstimmbar ist.
19. 19. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungssfrequenz (f„) des Hilfsoszillators (16) um Größenordnungen niedriger als die Empfangsfrequenz (f..) ist.
20. 20. "Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsoszillaotr (16) so ausgebildet und an die Steuerwicklung (L₂) angekoppelt ist, daß der in dieser durch den Hilfsoszillator (16) bewirkte Stromfluß gegenüber dem Steuerstrom (I) vernachlässigbar klein ist.
21. 21. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Amplxtudenregelschaltung (18) / die die Schwingungsamplitude des Hilfsoszillators (16) auf einen Wert regelt, bei dem keine zu Uberlagerungsstörungen führenden Oberwellen erzeugt werden.
22. 22. Abstimmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsoszillator (16) gebildet ist aus:

    - einem ersten Transistor (Tc)/ in dessen Kollektorkreis die Arbeitswicklung (L-) des Transduktors (12) liegt;

    - einem zweiten Transistor (T_g), dessen Basis von dem aus dem Kollektorkreis des ersten Transistors abgegriffenen Signal angesteuert ist und dessen Emitterkreis parallel zu dem Emitterkreis des ersten Transistors geschaltet ist; und - einer Konstantstromquelle (T-), welche beide Emitterkreise des ersten und des zweiten Transistors (T₁-, T_ß) speist.
23. 23. Abstimmschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Konstantstromquelle (T_) gelieferte Strom durch ein aus dem Ausgangssignal des Hilfsoszillators

    (16) gewonnenes Regelsignal geregelt ist.