DE3447283A1

DE3447283A1 - Funkempfaenger

Info

Publication number: DE3447283A1
Application number: DE19843447283
Authority: DE
Inventors: Heinz 7100 Heilbronn Rinderle
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1986-07-10
Also published as: US4817198A; JPS61157120A; JPH0787387B2; KR940004960B1; KR860005500A; DE3447283C2

Description

TELEFUNKEN electronic GmbH 3447283

Theresienstr. 2, 7100 Heilbronn

Heilbronn, 27.11.1984 T/E7-La/ha - HN 84/64

Funkempfanger

Die Erfindung betrifft einen Funkempfänger, bei dem das Empfangssignal durch Mischung in ein Zwischenfrequenzsignal und/oder in ein Basisbandsignal umgesetzt wird und bei dem eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Zwischenfrequenzsignal und/oder Basisbandsignal erzeugt und daraus eine Stellgröße zur Unterdrückung oder Reduzierung von Interferenzstörungen ableitet.

Funkempfänger dienen bekanntlich zum Empfang elektromagnetischer Wellen. Funkempfänger sind beispielsweise Rundfunkempfänger, Fernsehempfänger oder Funksprechgeräte.

Bei Funkempfängern tritt bekanntlich das Problem auf, daß ein Signalspektrum vom Empfänger verarbeitet werden muß, dessen Spektralkomponenten Pegelunterschiede bis zu 120 dB aufweisen können. Dabei kommt es durch die pegelstarken Signalkomponenten meist zu Interferenzstörungen wie z. B. Mehrfachempfang durch Oberwellenmischung und Intermodulation. Solche Störungen werden bekanntlich durch die signalbedingte Ansteuerung der nichtlinearen, im Signalweg befindlichen Bauelemente verursacht.

Besonders kritisch sind die Intermodulationsstörungen, weil sie bereits bei relativ niedrigem Störsignalpegel auftreten können. Intermodulationsstörungen sind Stö-

rungen, die von mindestens zwei Störsignalen verursacht werden und die dann störend in Erscheinung treten, wenn die Frequenzen von z. B. zwei Störsignalen mit den Frequenzen £ - bzw. f ₇ eine derartige Konstellation zu-

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einander haben, daß eine der beiden Bedingungen

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erfüllt ist. Dabei ist £ die Frequenz des Nutzsignals bzw. die eingestellte Empfangsfrequenz.

In diesem Falle kann auf der Nutzfrequenz ein "scheinbares" Nutzsignal empfangen werden, das - im Falle zweier Störsignale - typischerweise den Modulationsinhalt beider Störsignale enthält. Eine solche Empfangssituation wird dann meist vom Benutzer, z.B. vom Rundfunkhörer, als fehlende Trennschärfe des Empfängers interpretiert. Eine andere Störwirkung der Intermodulation ist die Interferenzbildung mit einem schwächeren Nutzsignal, was z. B. ohne Intermodulation oder bei geringer Intermodulation befriedigend zu empfangen wäre. Die Gefahr der Störwirkung von pegelstarken Signalkomponenten am Empfängereingang steigt im allgemeinen überproportional mit der Anzahl pegelstarker Signalkomponenten und mit deren Pegel. Intermodulationsstörungen in einem Funkempfänger werden meist in den Empfängerstufen vor der Kanalselektion, also in der Empfängervorstufe CHF) oder in der Mischstufe gebildet. Bauelemente, die solche Störungen verursachen, sind z. B. bipolare Transistoren, Feldeffekttransistoren und Dioden; auch Abstimmdioden zählen zu den intermodulationsbildenden Bauelementen.

Das Intermodulationsverhalten eines Funkempfängers wird in der Fachliteratur durch den sogenannten Interceptpunkt charakterisiert. Gemeint ist der Interceptpunkt

dritter Ordnung. Der Interceptpunkt ergibt sich aus dem Diagramm der Figur 1. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse der Pegel des Nutzsignals P sowie die Pegel P ,

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und P~ der beiden die Intermodulation verursachenden Störsignale und auf der Ordinate als Beispiel der Zwischenfrequenzsignalpegel P ^ am Ausgang der Empfängermischstufe aufgetragen. Die Kurve 1 zeigt den Ausgangssignalpegel P £ in Abhängigkeit vom Nutzsignal P . Die Kurve 2 beschreibt die Abhängigkeit des Ausgangspegels P,- von Störsignalpegeln P - und P ₂, die die Intermodulation (3. Ordnung) verursachen. Für die Darstellung der Abhängigkeit ist angenommen, daß beide Achsen der Figur logarithmische Teilung haben, daß weiterhin die beiden Störsignalpegel gleich groß sind und daß außerdem keine Verstärkungsregelung im Signalweg erfolgt. Ferner sei angenommen, daß als kleinster Nutzsignalpegel im Diagramm (Nullpunkt der Abszisse) derjenige Pegel betrachtet wird, bei dem ein Signal/Stör-Verhältnis von 30 dB am Empfängerausgang, bezogen auf eine vorgegebene Nutzsignalmodulation, entsteht. Der Schnittpunkt der beiden Kurventangenten ergibt einen fiktiven Punkt im Diagramm, den sogenannten Interceptpunkt, der einem bestimmten Eingangspegel, dem fiktiven Pegel der die Intermodulation bildenden Störsignale und einem bestimmten fiktiven ZF-Ausgangspegel zugeordnet ist. Typischerweise unterscheiden sich die Steigungen der beiden Kurventangenten um den Faktor 3. Im allgemeinen wird bei Funkempfängern die Angabe des Interceptpunktes auf den Empfänger-Eingangspegel (IP3) bezogen.

Für einen Funkempfänger wird ein großer Pegelwert des Interceptpunktes angestrebt. Je größer dieser Wert ist, umso größere Störsignalpegel kann der Empfänger ohne Störwirkung durch Intermodulation verarbeiten. Einer Er-

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höhung des Interceptpegels eines Empfängers sind jedoch wirtschaftliche Grenzen gesetzt.

Zur Reduzierung von Intermodulationsstörungen oder allgemeiner von Interferenzstörungen ist es bekannt, in Abhängigkeit vom Eingangssignal die Verstärkung am Empfänger-Eingang zu regeln, z. B. durch die Steuerung eines Verstärkerelementes oder durch Steuerung eines Dämpfungsgliedes, welches z. B. aus PIN-Dioden gebildet ist. Die Erzeugung der die Verstärkung oder Dämpfung steuernden Stellgröße wird in bekannten Funkempfängern z. B. durch Gleichrichtung des verstärkten Zwischenfrequenzsignals und/oder durch Gleichrichtung des Signals vor der Kanalselektion, z. B. über den Ausgang der Vorstufe oder über den Eingang oder den Ausgang der Mischstufe bewirkt.

Die positive Wirkung einer solchen Regelung zur Verminderung von Interferenzstörungen entsteht allerdings nur dann, wenn das die Verstärkung bzw. die Dämpfung steuernde Bauelement vor der die Interferenz bildenden Empfängerstufe angeordnet ist und das gesteuerte Bauelement selbst nicht störend zur Interferenz beiträgt.

Der Nachteil der bekannten Funkempfängerschaltung, bei der die Stellgröße durch Gleichrichtung des ZF-Signals im Signalweg des Empfangsteils erfolgt, besteht darin, daß eine völlige Unterdrückung der Demodulation eines Interferenzsignals grundsätzlich nicht möglich ist, da die zur Unterdrückung der Interferenz erforderliche Stellgröße im Regelkreis durch das Interferenzsignal selbst nicht erzeugt werden kann. Erzeugt ein Interferenzsignal bereits eine wirksame Stellgröße, so wird das Interferenzsignal auch demoduliert und damit störend. In diesem Fall kann die Interferenzstörung nur

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durch ein entsprechend starkes Nutzsignal unterdrückt werden. Bei einem Funkempfanger der beschriebenen Art kann die Störwahrscheinlichkeit durch Interferenz nur dadurch vermindert werden, daß der Signalpegel für den Einsatz der Regelung bzw. der Erzeugung der Stellgröße entsprechend klein gewählt wird.

Diese Maßnahme hat jedoch den Nachteil, daß das maximal erreichbare Signal/Stör-Verhältnis eines empfangenen Nutzsignals entsprechend klein bleibt, da für ein Nutzsignal ab beginnender Regelung das Signal/Stör-Verhältnis praktisch nicht mehr weiter mit dem Signalpegel ansteigt.

Der Nachteil der bekannten Funkempfängerschaltung, bei der die Stellgröße durch Gleichrichtung des Signals vor der ZF-Selektion breitbandig erfolgt, besteht darin, daß bei Anwesenheit pegelstarker Signale, die nicht Nutzsignale sind und die entsprechend wirksame Stellgrößen erzeugen, das gesamte Signalgemisch, auch die Nutzsignale am Empfängereingang, abgeschwächt werden und zwar auch dann, wenn aufgrund der Frequenzkonstellation der Störsignale keine Störung auftreten würde. Selbst ein einziges starkes Störsignal, das kein Intermodulationsprodukt bilden kann, verschlechtert oder unterbindet damit den Empfang schwächerer Nutzsignale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Funkempfänger insbesondere Rundfunkempfänger anzugeben, der in der Lage ist, Interferenzstörungen, insbesondere durch Intermodulation, zumindest weitgehend zu unterdrücken, und der im Gegensatz zu bekannten Empfängern trotzdem noch relativ schwache Signale zu empfangen vermag. Diese Aufgabe wird bei einem Funkempfänger der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst,

daß Störsignale im Empfänger zeitweise derart verzerrt werden, daß Interferenzstörungen im Empfänger unterdrückt oder reduziert werden.

Eine Verzerrung ist gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Nichtlinearität der Kennlinie von Bauelementen im Signalweg des Empfängers. Die zeitweise Verzerrung, die bewußt herbeigeführt wird (eine gewisse Verzerrung läßt sich bekanntlich nicht vermeiden) und die während der Zeiten, in denen die Verzerrungen bewirkt werden, eine Verzerrungserhöhung bedeutet, wird vorzugsweise durch ein Impuls signal erzeugt. Obwohl das Impulssignal während der Impuls dauer stets eine entsprechende Nichtlinearität von Kennlinien eines oder mehrerer Bauelemente bewirkt, kommt es zu einer Signalverzerrung jedoch nur dann, wenn der Pegel des (der) Störsignals (Störsignale) größere Werte aufweist.

Bei dem Empfänger nach der Erfindung kommt es darauf an, daß nur diejenigen, vom Signalgleichrichter des Empfängers gelieferten Stellgrößenwerte dem Vorverstärker des Empfängers zugeführt werden, die während derjenigen Zeiten vorhanden sind, in denen die erfindungsgemäßen Verzerrungen bewirkt werden. Die zwischen den Verzerrungen am Ausgang des Signalgleichrichters auftretenden Stellgrößenwerte sollen dagegen nicht an den Vorverstärker weitergegeben werden. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, die während der Verzerrungen auftretenden Stellgrößenwerte bis zum Eintreten der jeweils nächsten Verzerrung zu speichern und die so gespeicherten Werte an den Vorverstärker weiterzugeben. Für diese Aufgabe eignet sich beispielsweise eine sogenannte Sample and Hold-Schaltung, die durch ein Impulssignal gesteuert wird, dessen Impulse nur dann auftreten, wenn auch die Impulse desjenigen Impulssignals auftreten, das die erfindungsgemäßen Verzerrungen erzeugt. Das Sample-Impuls-

signal darf also nicht vorhanden sein, wenn das die Verzerrungen bewirkende Impulssignal nicht vorhanden ist. Die Breite der Sample-Impulse kann geringer sein als die Breite der Impulse des die Verzerrungen bewirkenden Impulssignals. Die einfachste Lösung besteht darin, daß beide Impulssignale durch den gleichen Impulsgenerator erzeugt werden.

Die nach der Erfindung vorgesehene zeitweise Signalverzerrung (Verzerrungserhöhung) erfolgt im Empfänger auf dem Signalweg zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Mischers. Diese Signalverzerrung erfolgt beispielsweise im Mischer und/oder Vorverstärker des Empfängers, und zwar beispielsweise durch entsprechend niedrige Signalgegenkopplung (die niedriger ist als die übliche Signalgegenkopplung) und/oder durch entsprechende Arbeitspunkteinstellung von Bauelementen im Vorverstärker und/ oder Mischer.

Es besteht auch die Möglichkeit, zur Erzielung der angestrebten Verzerrung verzerrungsbildende Komponenten dem Vorverstärker und/oder Mischer zuzuschalten. Die zugeschalteten Bauelemente werden derart ausgebildet, daß sie die gewünschte Verzerrung herbeiführen. Dies gilt aber auch für Bauelemente des Mischers und/oder Bauelemente des Vorverstärkers.

Die erfindungsgemäß erzeugte und der Eingangsstufe des Empfängers zugeführte Stellgröße wird zur Signalabschwächung im Signalweg des Empfängers benutzt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein im Signalweg des Empfängers befindliches steuerbares Bauelement mittels der Stellgröße gesteuert. Die Stellgröße kann beispielsweise auch zur Erhöhung der Vorselektion des Empfängers dienen.

Eine Erhöhung der Vorselektion des Empfängers wird beispielsweise durch Änderung der Signaltransformation zwischen Signalquelle (Antenne) und Selektionsmittel bewirkt.

Der Funkempfänger nach der Erfindung bewirkt nicht nur eine Reduzierung der Intermodulationsstörungen, sondern er vermag auch Störungen zu unterdrücken, die durch Oberwellenmischung entstehen, wie dies beispielsweise bei Vorhandensein pegelstarker Störsignale, deren Frequenz um die halbe Zwischenfrequenz oder um zwei Drittel der Zwischenfrequenz höher liegt als die Empfangsfrequenz, der Fall ist.

Eine bewußt herbeigeführte Verzerrung eines Signals, die gleichbedeutend ist mit einer Erniedrigung des Interceptpegels der die Verzerrung bewirkenden Schaltung, wird durch bewußt herbeigeführte höhere Nichtlinearitäten von Bauelementen oder durch Zuschalten zusätzlicher Bauelemente herbeigeführt. Besonders starke Nichtlinearitäten erreicht man beispielsweise bei einem Transistor dadurch, daß er nicht oder nur schwach gegengekoppelt ist. Eine verstärkte Nichtlinearität einer Empfängerstufe kann z. B. in einfacher Weise durch Verändern des Arbeitspunktes des aktiven Verstärkerelementes der Stufe herbeigeführt werden.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung wird die Stellgröße beim Empfang von Nutzsignalen erst bei Nutzsignalpegeln wirksam, die bereits ein ausreichendes Signal/Stör-Verhältnis ergeben, während beim Auftreten von Interferenzsignalen, insbesondere von Intermodulationsprodukten, die Steuergröße bereits bei solchen Störpegeln wirksam wird, daß die Empfangsstrecke nicht oder nur wenig gestört wird. Außerdem wird die Steuergröße erst wirksam, wenn die Frequenzkonstellation der Störsignale eine Störung des Nutzsignals bewirken würde.

Die Figur 2 zeigt das Verhalten eines Empfängers bezüglich des Nutzsignals, der intermodulationsbildenden Störsignalpegel sowie der Regeleinsatzpunkte. Die Kurven der Figur 2 zeigen die Abhängigkeit des ZF-Pegels P₂f vom Nutzsignalpegel P_e sowie von den Störsignalpegeln P_s in doppellogarithmischer Darstellung. Die Kurve·3 zeigt die Abhängigkeit des ZF-Pegels vom Nutzsignalpegel P_e des Empfängers. Die Kurve 4 zeigt die Abhängigkeit des ZF-Pegels, der durch Intermodulation verursacht wird, von den Störsignalpegeln P_s. Die Schnittpunkte der Kurven 3 und 4 bilden den Interceptpunkt IPi des Empfängers.

Bei der erfindungsgemäßen Erzeugung der Stellgröße hat der Empfänger, entsprechend dem Schnittpunkt der Tangenten der Kurven 5 und 6, zeitweise einen niedrigeren Interceptpunkt IP2- In der Darstellung der Figur 2 ist Pzfth derjenige ZF-Pegel, bei dem die Stellgröße wirksam wird. Der Schnittpunkt der gestrichtelten Linie 7 mit der Linie 5 ergibt den Nutzsignalpegel PeCb), bei dem die Steuergröße wirksam wird. Der Schnittpunkt der Linie 7 mit der Kurve 6 ergibt den Pegel Ps(b) der Störsignale, bei dem die Stellgröße wirksam wird. Würde man die Erzeugung des Steuersignals wie in bekannten Funkempfängerschaltungen erzeugen, so ergeben sich z. B. die entsprechenden Einsatzpunkte der Regelung für das Nutzsignal bei Pe(a) bzw. für die Störsinalpegel bei P_s(a).

Durch die erfindungsgemäße Erzeugung der Stellgröße wird erreicht, daß die Steuerung der Verstärkung oder Dämpfung oder Vorselektion des Empfängers bei niedrigen Störsignalpegeln und andererseits erst bei höheren Nutzsignalpegeln einsetzt. Dagegen erzeugt ein pegelstarkes Störsignal oder Störsignalpaare, deren Interferenz-

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produkte nicht in den Empfangskanal fallen, keine Stellgröße. Auf diese Weise wird erreicht, daß einerseits störende Intermodulationsprodukte wirksam vermindert werden und andererseits der Empfang schwacher Signale nicht durch "nicht störende" pegelstarke Signale, die nicht Nutzsignale sind, beeinträchtigt wird. Der Einsatz der Regelung bei höheren Nutzsignalpegeln bewirkt, daß das erreichbare Signal/Stör-Verhältnis am Ausgang des Empfängers einen ausreichenden Wert erreichen kann. Die erfindungsgemäße Schaltung erlaubt es, durch entsprechende Wahl der zur Erzielung der Verzerrung erforderlichen Nichtlinearität und damit durch entsprechende Wahl des Interceptpunktes der die Stellgröße erzeugenden Einrichtung den Einsatzpunkt der Regelung so einzustellen, daß die Regelung bereits einsetzt, bevor vom Empfänger die Intermodulationsstörung wahrgenommen wird und in einem größeren Pegelbereich der Störsignale diese Unterdrückung erhalten bleibt.

Die Figur 3 zeigt den Signalteil eines bekannten Funkempfängers, der gemäß der Figur 3 aus einer Vorverstärkerstufe 8, einem Bandpaßfilter 9, einem Mischer 10, einem Überlagerungsoszillator 11, einem selektiven Verstärker 12 (Zwischenfrequenzverstärker) und einem Demodulator 13 besteht. Das Bandpaßfilter 9 ist im allgemeinen abstimmbar ausgeführt. Das Eingangssignal wird von der Antenne 14 dem Eingang der Vorstufe 8 des Empfängers zugeführt, im Bandpaßfilter 9 vorselektiert und in der Mischstufe 10 mit Hilfe des Überlagerungsoszillators 11 in ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzt. Das Zwischenfrequenzsignal wird im selektiven Verstärker 12 verstärkt und im Demodulator 13 demoduliert. Ein Signalgleichrichter 15 erzeugt aus dem Zwischenfrequenzsignal die Stellgröße 16, die beispielsweise zum Steuern eines Stellgliedes zur Signalabschwächung in der Vorstufe (8) des Empfängers dient.

Die Figur 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Empfänger, der sich vom bekannten Empfänger der Figur 3 dadurch unterscheidet, daß gemäß der Erfindung das Signal im Signalweg stärker verzerrt wird, und zwar mit Hilfe eines Impulssignals 17. Die erfindungsgemäße Verzerrung wird dadurch bewirkt, daß das Impulssignal 17 beipielsweise den Arbeitspunkt des Vorstufenverstärkertransistors und/oder den Arbeitspunkt des Mischers entsprechend verschiebt und/oder ein eine Verzerrung hervorrufendes Bauelement während der Impulsdauer in den Signalweg einschaltet. Das Impulssignal wird beispielsweise durch einen Impulsgenerator erzeugt, der in der Figur 4 mit der Bezugsziffer 18 beziffert ist.

T5 Der Impulsgenerator 18 erzeugt vorzugsweise eine Impulsfolge. Die Impulsbreite der Impulse entspricht derjenigen Zeit, während der die erfindungsgemäße Verzerrung erfolgt. Das Tastverhältnis, d. h. das Verhältnis der Impulsdauer zu derjenigen Zeit, die zwischen den Impulsen verstreicht, wird vorzugsweise klein gewählt Cz. B. kleienr als 5 %).

Der erfindungsgemäße Funkempfänger der Figur 4 weist außer dem Vorverstärker 8, dem Bandpaßfilter 9, dem Mischer 10, dem Überlagerungsoszillator 11, dem selektiven Verstärker 12, dem Demodulator 13, dem Signalgleichrichter 15 und dem soeben beschriebenen Impulsgenerator 18 noch ein Schaltungsteil 19 auf, welches die Aufgabe hat, während der erfindungsgemäßen Verzerrung (Impulsdauer) der Vorstufe eine Stellgröße 20 zuzuführen. Die Stellgröße 20 wird von der dem Signalgleichrichter 15 entnommenen Stellgröße 16 abgeleitet. Die Stellgröße 20 entspricht den Werten der Stellgröße 16, die während der Verzerrungen (Impulsdauer) vorhanden sind.

Da nur während der Verzerrung (Impulsdauer) eine Stellgröße am Ausgang des Schaltungsteils 19 erscheint, wäre das Ausgangssignal des Schaltungsteils 19 ohne zusätzliche Maßnahme ein Impulssignal, welches dem die Verzerrung hervorrufenden Impulssignal 17 bezüglich der Zeitfolge entspricht. Ein solches Impulssignal wäre jedoch nicht als Stellgröße zur Steuerung der Signalabschwächung geeignet. Es ist deshalb eine Sample and Hold-Schaltung erforderlich, die durch den Saraple-Impuls 17 gesteuert wird. Das Sample-Impulssignal 17' ist vorzugsweise identisch mit dem Impulssignal 17, welches die erfindungsgemäße Verzerrung bewirkt, oder hat jedenfalls dieselbe zeitliche Impulsfolge wie das Signal 17. Die Sample and Hold-Schaltung bewirkt, daß die während der Verzerrung vorliegende Stellgröße erfaßt und bis zum Einsetzen des nächsten Sample-Impulses 17' gehalten wird. Kommt ein neuer Sample-Impuls 17', so wird die dann vorherrschende Stellgröße erfaßt und ebenfalls wieder bis zu einem neuerlichen Sample-Impuls gehalten (gespeichert).

Trägt man die Stellgröße 16, die dem Signalgleichrichter 15 entnommen wird, in Abhängigkeit von der Zeit auf, so sind mehrere Fälle zu unterscheiden, die im folgenden erklärt werden. Wie bereits ausgeführt, enthält ein Antennensignal neben der Nutzsignalkomponente Storsignalkomponenten, die sich aber erst bei bestimmten Frequenzkonstellationen als Interferenzstörungen auswirken, und zwar dann, wenn sie infolge einer bestimmten Frequenzkonstellation in den Nutzkanal fallen.

Im ersten Fall soll ein Nutzsignal vorhanden sein, jedoch keine Interferenzstörung (weil die Interferenzstörkomponenten nicht in den Nutzkanal fallen). Außerdem soll

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nicht die erfindungsgemäße Verzerrung durchgeführt werden, so daß also die Verhältnisse eines bekannten Empfängers vorliegen. Die Figur 5 zeigt für diesen Fall den Stellgrößenverlauf in Abhängigkeit von der Zeit. Die Kurve der Figur 5 stellt ein gleichgerichtetes Signal dar, welches durch Gleichrichtung eines Empfangssignals gewonnen wird, dessen Amplitude sich zeitlich ändert.

Die Figur 6 zeigt den Fall, daß eine Interferenzstörung vorhanden ist, jedoch kein Nutzsignal. Außerdem soll es sich wieder um einen bekannten Empfänger handeln, bei dem keine erfindungsgemäße Verzerrung erfolgt. Die Störung ist im Fall der Figur 6 als konstant angenommen, so daß auch der Stellgrößenverlauf konstant ist.

Die Figur 7 zeigt den Fall, daß ein Nutzsignal, jedoch keine Interferenzstörung vorhanden ist und die erfindungsgemäße zeitweise Verzerrung (bei Vorhandensein starker Störsignale) stattfindet, die zu einer Verzerrungserhöhung führt, da ja ein bestimmter Verzerrungsgrad auch ohne bewußte Verzerrung stets vorhanden und deshalb unvermeidbar ist. Nach der Figur 7 erfolgt im genannten Fall (Nutzsignal, keine Interferenzstörung, jedoch erfindungsgemäße Verzerrung) während der erfindungsgemäßen Verzerrungseinwirkung (Impulsdauer) eine Stellgrößenreduzierung (16¹), die im gleichen Fall beim bekannten Empfänger gemäß Figur 5 (ohne die erfindungsgemäße Verzerrung) nicht vorhanden ist. Die bei der Figur 7 vorhandene Stellgrößenreduzierung (16¹) ist darauf zurückzuführen, daß während der Impulsdauer die Verstärkung (z. B. durch Arbeitspunktveränderung) abnimmt.

Die Figur 8 zeigt den Fall, daß lediglich eine Interferenzstörung (ohne Nutzsignal) vorliegt und die erfindungsgemäße Verzerrung stattfindet. Nach der Figur 8 erfolgt während der erfindungsgemäßen Verzerrung eine Erhöhung der Stellgröße, die darauf zurückzuführen ist, daß während der Impulsdauer die Verzerrung erfindungsgemäß erhöht wird und dadurch die Interferenzkomponente im Nutzkanal entsprechend dem Verzerrungsgrad ansteigt. Ein Ansteigen der Interferenzkomponente im Nutzkanal ist aber gleichbedeutend mit einem Ansteigen der Stellgröße, so daß die Stellgröße beim Beispiel der Figur 8 (Interferenzstörung ohne Nutzsignal mit erfindungsgemäßer Verzerrung) während der Impulsdauer ansteigt.

Die Figur 9 zeigt den Fall, daß außer einem Nutzsignal eine Interferenzkomponente (im Nutzkanal) vorhanden ist und daß außerdem die erfindungsgemäße Verzerrung stattfindet. In diesem Fall überlagern sich die Kurven der Figuren 7 und 8 mit dem Ergebnis, daß beim Stellgrößenverlauf der Figur 9 die Stellgröße während des ersten Impulses ansteigt und während des zweiten Impulses absinkt. Im Beispiel der Figur 9 wird die Stellgröße während der Dauer des ersten Impulses durch den Pegel der Interferenzstörung bestimmt, während die Stellgröße während der Dauer des zweiten Impulses durch den Pegel des Nutzsignals bestimmt wird.

Die Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Schaltungsteil .19 der Figur 4. Das Schaltungsteil 19 der Figur 4 besteht aus einer Transistorschaltung mit den Transistoren 21 und 22, die über die Widerstände 23 und 24 vom Sample-Signal 17' leitend geschaltet werden. Während der Dauer des Sample-Impulses 17* wird der Speicherkondensator 25 auf den Wert der Stellgröße 16 · aufgeladen. Die im Kondensator 25 gespeicherte Größe

hält sich, wie bereits beschrieben, bis zum Eintreffen des nächsten Sample-Impulses. Der Kondensator 25 wird dann auf den nunmehr herrschenden Stellgrößenwert (16') umgeladen. Der Kondensator 25 liefert die Stellgröße 20 für den Empfänger. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Speicherkondensator 25 sich auf einen Mittelwert der während der Verzerrung sich einstellenden und auf mehrere Impulse zurückzuführenden Stellgrößen 16' auflädt. Die Stellgröße 20 hat beispielsweise den in der Figur ausgezogenen Verlauf 26. Die Kurve 27 zeigt für den gleichen Fall (Nutzsignal ohne Interferenzstörung) den Verlauf der Stellgröße 16.

Die Figur 12 zeigt eine Weiterbildung der Empfängerschaltung der Figur 4, bei der der Impuls 17'dem selektiven Verstärker 12 zugeführt wird. Dieser Impuls (17*') hat die Aufgabe, die durch die Impulse 17 bedingte Verstärkungsänderung bei Vorhandensein von Nutzsignalen zu kompensieren. Die dazu erforderliche Verstärkungsänderung (entgegengesetzt) kann durch die Höhe des Impulses oder dadurch bewirkt werden, daß beispielsweise mittels des Impulses der Gegenkopplungsgrad innerhalb des selektiven Verstärkers umgeschaltet wird. Die Figur 12 zeigt weiterhin den bei einem Empfänger dem Demodulator nachgeschalteten NF-Verstärker 28 sowie einen Lautsprecher

Die Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die beschriebene Verstärkungskompensation. In der Figur 13 ist vom eigentlichen Empfänger lediglich der Mischer 10, ein Bandpaßfilter, bestehend aus dem Schwingkreis 30 und dem Keramikfilter 31, und der Verstärker 12* dargestellt. Der Mischer 10 wird vom Eingangssignal 32 und vom Überlagerungsoszillatorsignal 33 angesteuert. Zur Verstärkungskompensation wird ein Impuls 17 einem Schaltungsteil 35 zugeführt, welches aus dem Transistor 35 und den Wider-

ständen 36 und 37 besteht. Der Transistor 35 hat die Aufgabe, während der Impulsdauer den Widerstand 36 kurzzuschließen und damit den Strom für die Verstärkerstufe 12' zu erhöhen. Gleichzeitig gelangt der invertierte Impuls

(17) zum Schaltungsteil 38, welches aus dem Transistor und den Widerständen 40 und 41 besteht. In dem Schaltungsteil 38 wird der Transistor 39 in der Zeit, in der der Transistor 35 des Schaltungsteils 34 geschlossen ist, offen gehalten. Dadurch wird der Strom in der Mischstufe 10 im gleichen Zeitraum reduziert, weil in diesem Zeitraum als Widerstand die Summe der Widerstände 40 und 41 wirksam wird.

Die Figur 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem dem NF-Verstärker 28 ein Impuls (17) zugeführt wird, um Störungen, die während der Impulszeit auftreten, zu unterdrücken. Dies geschieht dadurch, daß während der Impulsdauer die Verstärkung des Niederfrequenzverstärkers 28 reduziert wird.

Die Figur 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfinddung, bei dem der Eingangsstufe 8 des Empfängers eine Stellgröße 42 zugeführt wird, die sich zusammensetzt aus dem vom Schaltungsteil 19 erzeugten Signal 20 und einem Signal 43, welches durch Gleichrichtung eines Signals erzeugt wird, welches vom Ausgang der Vorstufe 8 oder vom Ausgang des Bandpaßfilters 9 abgenommen wird. Die Gleichrichtung erfolgt mit Hilfe der Gleichrichterschaltung 44. Beide Signale werden im Addierer 45 addiert und ergeben die Stellgröße 42. Das Signal 43 hat die Aufgabe, eine Übersteuerung der Eingangsstufe und/oder Mischstufe des Empfängers zu vermeiden, wenn das vom Schaltungsteil 19 erzeugte Signal nicht wirksam ist.

Die Figur 16 zeigt die Ausbildung einer Addierschaltung 45. Sie besteht aus zwei Dioden 46 und 47, die mit dem Ausgang 48 verbunden sind. Den Klemmen 49 und 49' werden die Signale 20 und 43 zugeführt. Bei der Schaltung der Figur 16 bestimmt das stärkste Eingangssignal die Stellgröße am Ausgang 48.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 17 werden die beiden Signale nicht einem Addierer sondern einem Multiplizierer 50 zugeführt. Anstelle eines Multiplizierers kann auch eine UND-Schaltung vorgesehen sein.

Die Figur 18 zeigt ein Beispiel für eine Multiplizierbzw. UND-Schaltung. Die Schaltung der Figur 18 besteht aus den in Reihe geschalteten Transistoren 51 und 52 sowie dem Ausgangswiderstand 53. Eine Multiplizieroder UND-Schaltung hat für den vorliegenden Fall den Vorteil, daß die aus den beiden Signalen resultierende Stellgröße erst dann entsteht, wenn über den Gleichrichter 44 das zweite Signal erzeugt wird. Das zweite Signal entsteht vorzugsweise erst bei relativ starken Eingangssignalen (von der Antenne). Daraus folgt, daß das in der Einrichtung erzeugte Signal erst bei relativ starken Nutzsignalen wirksam wird.

Bei der Anordnung der Figur 19 ist als Verknüpfungsschaltung die Kombination eines Multiplizierers 50 mit einem Addierer 45 vorgesehen. Eine solche Kombination hat den Vorteil, daß einerseits eine Übersteuerung der Vorstufe und/oder der Mischstufe des Empfängers verhindert wird und andererseits das Signal 20 erst bei relativ starken Nutzsignalen wirksam wird.

Die Figur 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verknüpfungsschaltung 50 der Figur 19 sowie für die Gleichrichterschaltung 44 der Figur 15. Die Schaltung der Figur 20 enthält die Transistoren 54, 55 und 56. Das zweite Signal 43 wird der Basis des Transistors 54 zugeführt, während das Ausgangssignal 20 des Schaltungsteils 19 den Basen der Transistoren 54 und 56 zugeführt wird. Die resultierende Stellgröße wird dem Schaltungspunkt 57 entnommen.

Die Figur 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Empfänger-Vorstufe mit steuerbarer Signalabschwächung. Die Vorstufe der Figur 21 enthält einen abstimmbar ausgeführten Vorselektionskreis 58, einen aktiven Verstärker 59 und einen abstimmbar ausgeführten Ausgangskreis 60. Die Antenne 14 ist über den Kondensator 61 an den Vorselektionskreis 58 transformatorisch angekoppelt. Die Signalabschwächung erfolgt durch eine PIN-Diode 62, die als steuerbarer Wechselstromwiderstand über den Kondensator 63 dem Vorselektionskreis parallel geschaltet ist. Der zur Steuerung der PIN-Diode dienende Strom wird von dem Betriebsstrom 64 der Stufe 59 abgeleitet. Zur Steuerung des der PIN-Diode 62 zugeführten Stromes dient der Transistor 65, der als steuerbarer Shunt-Widerstand wirkt und durch eine Steuergröße gesteuert wird, die aus der Stellgröße bzw. 42 abgeleitet wird. Die Abstimmung der Schwingkreise 58 und 60 erfolgt durch Varaktordioden 66 und 67.

Die Schaltung der Figur 21 hat den Vorteil, daß durch die Signalabschwächung am Vorselektionskreis 58 die gesamte Empfängerschaltung durch die Stellgröße vor störenden Interferenzbildungen geschützt wird. Die Verwendung der PIN-Diode ist deshalb vorteilhaft, weil sie bei höhe-

ren Frequenzen selbst keine Verzerrungen verursacht. Die Schaltung der Figur 21 eignet sich in besonderer Weise für FM-Rundfunkempfanger.

Die Anordnung der Figur 22 unterscheidet sich von der Anordnung der Figur 21 dadurch, daß die PIN-Diode 62 auf den Schaltungspunkt 68 einwirkt. Über den Schaltungspunkt 68 erfolgt die Transformation des Antennenwiderstandes zum Vorselektionskreis 58. Mittels der steuerbaren PIN-Diode 62 wird die Signalabschwächung in der Weise gesteuert, daß sich mit zunehmender Signalabschwächung die Selektivität zwischen Antenne 14 und Verstärker 59 erhöht. Mit der Steuerung der Signalabschwächung wird gleichzeitig die Transformation des Antennenwiderstandes zum Vorselektionskreis 58 derart gesteuert, daß mit zunehmender Signalabschwächung die erweiterte Selektivität sich erhöht.

Das zur Transformation des Antennenwiderstandes zum Selektionskreis 58 vorgesehene Netzwerk besteht aus den Kondensatoren 69 und 70 sowie aus der Spule 71. Das Netzwerk hat die Eigenschaft, daß - bezogen auf den Schaltungspunkt 68 - die höchste Impedanz innerhalb des Empfangsbandes auftritt und daß diese Impedanz wesentlieh größer ist als der Antennenwiderstand.

Die Figur 23 zeigt eine Ausführungsform der Signaldämpfung am Eingang der Empfänger-Vorstufe, bei der eine zweite PIN-Diode 72 vorgesehen ist. Durch die beiden PIN-Dioden wird bewirkt, daß die Schaltung der Figur eine Kombination der Eigenschaften der Anordnungen der Figuren 21 und 22 aufweist. Der zusätzliche Widerstand 73 bewirkt, daß die Signaldämpfung durch die PIN-Diode 62 bei einem höheren Pegel erfolgt als die Signaldämpfung durch die PIN-Diode 72. Das Steuersignal wird dem Verbindungspunkt 74 zugeführt. Der Verbindungspunkt 74 ist durch den Kondensator 75 für die Signalfrequenz geerdet.

Die Schaltung der Figur 24 unterscheidet sich von der Schaltung der Figur 23 dadurch, daß bei ihr der Widerstand 73 der Schaltung der Figur 23 fehlt und stattdessen der Widerstand 76 zwischen dem einen Ende der Spule 71 und der Kathode der PIN-Diode 72 vorgesehen ist. Dadurch wird eine Umkehr der Verhältnisse erreicht, d. h. die Signaldämpfung durch die PIN-Diode 72 setzt bei einem höheren Pegel ein als die Signaldämpfung durch die PIN-Diode 62.

Die Figur 25 zeigt die Eingangsschaltung einer Empfänger-Vorstufe, bei der ein Transistor 72 in Basis-Schaltung als Verstärkertransistor vorgesehen ist. Die Antenne wird über ein Netzwerk an den Emitter des Transistors angekoppelt. Das Netzwerk besteht aus dem Kondensator 69, der Spule 71 und der Spule 78. Das Netzwerk ist so bemessen, daß bei der Bandmittenfrequenz des Empfangsbandes - bezogen auf den Schaltungspunkt 68 - die größte Impedanz auftritt. Die PIN-Diode 62 ist zwischen dem Schaltungspunkt 68 und dem Bezugspunkt angeordnet. Die Steuerung der PIN-Diode erfolgt über den Shunt-Transistor 65 mittels des Signals, welches aus der Stellgröße 20 bzw. 42 abgeleitet wird. Die Schaltung der Figur 25 benötigt keinen abstimmbar ausgeführten Vorkreis.

Die Figur 26 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Eingangssignal des Empfängers nicht in ein zwischenfrequentes Signal sondern direkt in ein Basisbandsignal umgewandelt wird. Der Empfangsteil besteht aus dem Eingangsverstärker 79, den Mischern 80 und 81, dem Oszillatorteil 82 und den aktiven Tiefpaßfiltern 83 und 84. Der Eingangsverstärker 79 ist vorzugsweise als abstimmbarer selektiver Verstärker ausgebildet. Der Oszillatorteil 82 erzeugt zwei um 90°

zueinander versetzte Signale 85 und 86, die den Mischern 80 und 81 zugeführt werden. Im Falle einer synchronen Demodulation des Eingangssignals ist eine Rückführung des am Ausgang des Verstärkers 83 entstehenden Signals zu dem in der Frequenz steuerbaren Oszillatorteil 82 erforderlich. Der Mischer 81, das aktive Tiefpaßfilter

83 (Verstärker) und der steuerbare Oszillatorteil 82 bilden eine Phasenregelschleife. Diese kontrolliert die synchrone Demodulation des Empfangsteils. Am Ausgang des aktiven Tiefpaßfilters 83 entsteht dadurch ein der Frequenzmodulation des Signals entsprechendes Niederfrequenzsignal 87, während am Ausgang des aktiven Tiefpasses

84 eine der Amplitude des Signals entsprechende Signalgröße 88 entsteht. Das verstärkte Eingangssignal wird den Mischern 80 und 81 zugeführt.

Die erfindungsgemäße Signalverzerrung erfolgt auf dem Signalweg vom Eingang bis zum Ausgang der Mischer 80 und 81. Zur Gewinnung der Stellgröße 24 werden die Ausgangssignale 87 und 88 in der Verknüpfungsschaltung 89 miteinander verknüpft und das Ausgangssignal 16 bzw. 16' der Verknüpfungsschaltung 89 wird im Schaltungsteil 19 in die Stellgröße 20 umgewandelt.

Die Figur 27 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verknüpfungsschaltung 89. Die Verknüpfungsschaltung besteht in der einfachsten Form aus einer Addierschaltung mit den Widerständen 90 und 91. Das Summensignal, gebildet aus den Signalen 87 und 88, wird einer Dioden-Ringschaltung 92 zugeführt, deren Ausgangssignal dem Operationsverstärker 93 zugeführt wird. Die Stellgröße 16 ist proportional dem Absolutwert der Potentialdifferenz zwischen dem Signal 87 und 88 und damit unabhängig von der Polarität der Potentialdifferenz. Die Schaltung erzeugt somit die Stellgröße 16, die dem der Amplitude des Empfangssignals entspricht.

Die Figur 28 befaßt sich mit der nach der Erfindung bewußt herbeigeführten (zeitlichen) Verzerrung des Empfängersignals im Signalweg eines Empfängers. Die Figur 28 zeigt die Übertragungskennlinie eines Transistorverstärkers, die sich von der Kennlinie eines Transistors dadurch unterscheidet, daß ein relativ linearer Bereich vorhanden ist, der durch entsprechende Gegenkopplung erreicht wird. Die Verzerrung erfolgt im Ausführungsbeispiel der Figur 28 durch Arbeitspunktverschiebung, und zwar wird der Arbeitspunkt während der Verzerrung vom normalen Arbeitspunkt Al zum Verzerrungsarbeitspunkt A2 verlegt. Während beim Arr beitspunkt A1 in einem Gebiet mit relativ linearem Kennlinienbereich gearbeitet wird, wird beim Arbeitspunkt A2 in einem relativ nichtlinearen Kennlinienbereich gearbeitet, um mittels des nichtlinearen Kennlinienbereichs die gewünschten (zeitweisen) Verzerrungen zu erzielen.

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Claims

TELEFUNKEN electronic*Gmßff 3447283 Theresienstr. 2, 7100 Heilbronn Heilbronn, den 27.11.1984 T/E7-HN-La/ha - HN 84/64 Patentansprüche 10

1) Funkempfänger, bei dem das Empfangssignal durch Mischung in ein Zwischenfrequenzsignal und/oder in ein Basisbandsignal umgesetzt wird und bei dem eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Zwischenfrequenzsignal und/oder Basisbandsignal erzeugt und daraus eine Stellgröße zur Unterdrückung oder Reduzierung von Interferenzstörungen ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß Störsignale im Empfänger zeitweise derart verzerrt werden, daß Interferenzstörungen im Empfänger unterdrückt oder reduziert werden.

2) Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitweise Verzerrung durch ein Impulssignal erfolgt.

3) Funkempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltteil vorgesehen ist, welches diejenigen Werte, die die dem Signalgleichrichter des Empfängers entnommene Stellgröße während der Verzerrungszeiten aufweist, bis zur jeweils nächsten Verzerrung speichert und die so ermittelten Stellgrößenwerte der Vorverstärkerstufe des Empfängers zuführt.

4) Funkempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung und Weitergabe der während der Verzerrungszeiten ermittelten Stellgrößenwerte eine Sample and Hold-Schaltung vorgesehen ist, die durch ein Impulssignal gesteuert wird, das innerhalb derjenigen Zeit auftritt, während dasjenige Impulssignal erscheint, welches die Verzerrungen bewirkt.

5) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverzerrung auf dem Signalweg zwischen dem Eingang des Empfängers und dem Ausgang des Mischers erfolgt.

6) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverzerrung im Mischer und/ oder Vorverstärker erfolgt.

7) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverzerrung im Vorverstärker und/oder Mischer durch entsprechend niedrige Signalgegenkopplung bewirkt wird.

8) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverzerrung durch entsprechende Arbeitspunkteinstellung von Bauelementen im Vorverstärker und/oder Mischer bewirkt wird.

9) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß verzerrungsbildende Komponenten vorgesehen sind, die dem Vorverstärker und/oder Mischer zugeschaltet sind.

10) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeschalteten Bauelemente und/oder Bauelemente des Mischers und/oder Bauelemente des Vorverstärkers derart ausgebildet sind, daß sie die gewünschte Verzerrung herbeiführen.

11) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch kennzeichnet, daß die erzeugte Stellgröße zur Signalabschwächung im Signalweg des Empfängers benutzt wird.

12) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Stellgröße zur Erhöhung der Vorselektion des Empfängers dient.

13) Funkempfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erhöhung der Vorselektion des Empfängers
durch Änderung der Signaltransformation zwischen Signalquelle und Selektionsmittel bewirkt wird.

14) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Signal, welches das
Schaltungsteil erzeugt, ein zweites Signal durch Gleichrichtung eines Signals erzeugt wird, welches vom Ausgang des Vorverstärkers des Empfängers, vom Ausgang des Bandpaßfilters des Empfängers oder vom Ausgang der Mischstufe des Empfängers abgenommen wird.

15) Funkempfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist, die

beide Signale miteinander verknüpft, und daß das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung der Eingangsstufe des Empfängers zugeführt wird.

16) Funkempfänger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Verknüpfungsschaltung ein Addierer, ein Multiplizierer, eine UND-Schaltung oder die Kombination eines Addierers mit einem Multiplizierer vorgesehen ist.

17) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Signalab-

schwächung und/oder Vorselektionsänderung eine oder mehrere PIN-Diode(n) vorgesehen ist (sind).

18) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom für die PIN-diode(n) aus dem Betriebsstrom der Vorstufe abgeleitet wird.

19) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabschwächung in der Eingangsschaltung des Empfängers erfolgt.

20) Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung des Empfängers abstimmbar ausgebildet ist.