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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Tuner mit dualem Betriebsmodus
mit einem einzelnen Eingangsteil und doppelten Ausgangsteil, der
in den Eingangsteil eingespeiste Signale verarbeitet und sie durch
die Ausgangsteile entsprechend dem jeweiligen Modus ausgibt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Herkömmliche
Tuner werden üblicherweise als
die folgenden zwei Arten eingestuft: (i) der Tuner, der Quadratur-Detektionssignale
(nachfolgend als I/Q-Detektionssignale bezeichnet) ausgibt, und
(ii) der Tuner, der Zwischenfrequenz-(nachfolgend als ZF bezeichnet)Signale
ausgibt. Ein Tuner, der zu der Art (i) gehört, die durch einen digitalen
TV-Tuner verkörpert
wird, der digitale Signale empfängt,
demoduliert mittels des I/Q-Detektionsverfahrens ein Hochfrequenzsignal
(nachfolgend als HF-Signal
bezeichnet), das durch ein digitales Basisbandsignal (nachfolgend
wird dieses HF-Signal als digitales HF-Signal bezeichnet) quadraturmoduliert
wird, und gibt dann ein I/Q-Detektionssignal aus – nachfolgend
wird ein solcher Tuner als ein I/Q-Detektionstuner bezeichnet. Das
Dokument EP-A-0 757 483 offenbart so einen Tuner.
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Andererseits
wandelt ein Tuner, der zu der Art (ii) gehört, ohne I/Q-Detektion die
Frequenz des Eingangssignals in eine ZF um, und gibt dann ein ZF-Signal
aus – nachfolgend
wird ein solcher Tuner als ein ZF-Tuner bezeichnet.
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Der
letztere Tuner braucht nicht nur durch analoge Basisbandsignale
herkömmlich
modulierte HF-Signale, sondern kann ohne Detektion auch digitale
HF-Signale in ZF-Signale
umwandeln.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild eines I/Q-Detektionstuners nach dem Stand der
Technik. Gelangt ein digitales HF-Signal an den Eingangsanschluss 1, wird
es in den Bandpassfilter (BPF) 2 und den Regelverstärker 3 eingespeist.
Danach wird das Signal in zwei Signale aufgeteilt, die in jeden
abzweigenden Schaltungsblock gelangen. In einer abzweigenden Schaltung,
d. h. dem oberen Schaltungsblock in 4, empfängt die
Mischstufe 6 das digitale HF-Signal und ein Ausgangssignal
vom lokalen Oszillator 4. Das Ausgangssignal vom Oszillator 4 wird
mit einer Phasenverschiebung von 90° durch den Phasenregler 5 bereitgestellt,
bevor es in die Mischstufe 6 gelangt. Die Phasenreglerkreis(phase
locked loop – PLL)-Schaltung 15 bestimmt
die im Oszillator 4 erzeugte Schwingungsfrequenz, so dass
sie mit der Trägerfrequenz
des digitalen HF-Signals synchronisiert ist. Die Mischstufe 6 gibt
ein Detektions-Ausgangssignal aus. Das Detektions-Ausgangssignal wird über Tiefpassfilter
(TPF) 7 und Verstärker 8 zum Ausgangsanschluss 9 als
ein I-Signal übertragen. Ähnlich dazu
empfängt
in der anderen abzweigenden Schaltung – der untere Schaltungsblock
in 4, die Mischstufe 10 ein digitales HF-Signal
und ein Ausgangssignal vom lokalen Oszillator 4, wobei
aber bei dem Ausgangssignal keine Phasenverschiebung bereitgestellt
wird. Folglich gibt die Mischstufe 10 ein Detektions-Ausgangssignal
aus, das sich vom Ausgangssignal von der Mischstufe 6 im
oberen Zweig unterscheidet. Das Detektions-Ausgangssignal von der
Mischstufe 10 wird über
Tiefpassfilter 11 und Verstärker 12 zum Ausgangsanschluss 13 als
ein Q-Signal übertragen.
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Durch
das oben genannte Verfahren verarbeitet der I/Q-Detektionstuner
in 4 die zwei unterschiedlichen Signalkomponenten
einzeln in jedem Zweig – eine
ohne Phasenverschiebung und die andere mit einer Phasenverschiebung
von 90° hinsichtlich
der Phase des digitalen HF-Signals.
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Der
Steueranschluss 14 arbeitet als eine externe Steuerung
des Verstärkungspegels
des Regelverstärkers 3.
Der Steueranschluss 16 steuert die PLL-Schaltung 15.
Der Steueranschluss 17 arbeitet als eine externe Steuerung
der Grenzfrequenzen der Tiefpassfilter 7 und 11.
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5 ist
ein Blockschaltbild eines ZF-Tuners nach dem Stand der Technik.
Ein vom Eingangsanschluss 21 eingespeistes HF-Signal gelangt über den BPF 22 und
den ersten AVR-Verstärker 23 in
die erste Mischstufe 25. Das Signal wird dann durch die erste
Mischstufe 25 und den ersten lokalen Oszillator 24 in
ein erstes ZF-Signal nach oben umgewandelt, so dass es durch den
ersten ZF-Bandpassfilter 26 durchgelassen wird. Die erste
PLL-Schaltung 33 bestimmt die Schwingungsfrequenz des Oszillators 24. Das
vom BPF 26 eingespeiste ZF-Signal wird nun durch eine zweite
Mischstufe 28 und einen zweiten lokalen Oszillator 27 in
ein zweites ZF-Signal nach unten umgewandelt. Die zweite PLL-Schaltung 35 bestimmt
die Schwingungsfrequenz des Oszillators 27. Das zweite
ZF-Signal gelangt in die Verstärkungsschaltung
mit automatischer Verstärkungsregelung
(AVR) – wird
aus dem Regelverstärker 29, dem
zweiten ZF-Bandpassfilter 30 und dem Regelverstärker 31 gebildet – und geht
vom Ausgangsanschluss 32 als ein ZF-Signal ab. Wie oben
beschrieben wurde, hat der ZF-Tuner gemäß 5 einen
Tuner mit Doppelüberlagerungs-Supersystem
verwendet, in dem ein ZF-Signal nach oben umgewandelt und dann nach
unten umgewandelt wird, um eine Spiegelfrequenzstörung zu
minimieren.
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Die
Anschlüsse 34 und 36 steuern
die PLL-Schaltungen 33 bzw. 35. Der Anschluss 37 dient als
eine externe Steuerung des Verstärkungspegels der
Regelverstärker 23, 29 und 31.
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Wie
oben beschrieben wurde, war es nötig, dass
ein Tuner, der ein digitales Signal empfängt, wahlweise von den oben
beschriebenen zwei Arten von Tunern als eine Komponente eines Empfängers gemäß den Empfänger-Kennwerten
verwendet wird, da diese Tuner üblicherweise
für verschiedene
Arten von Empfängern
nicht verwendet wurden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung behandet das oben genannte Problem. Es ist
daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tuner bereitzustellen,
der als ein I/Q-Detektionstuner und ein ZF-Tuner dient, wobei es
möglich
ist, dass der Tuner üblicherweise
als eine gleiche Komponente für
verschiedene Arten von Empfängern
genutzt wird, die ihn verwenden. Es ist eine: weitere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen kostengünstigen Tuner durch modernisierte
Fertigungsschritte und Produktsteuerung von Tunern bereitzustellen.
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Um
die zuvor erwähnte
Aufgabe zu erfüllen, arbeitet
der Tuner der vorliegenden Erfindung wie folgt:
- a)
Ein Eingangsanschluss empfängt
ein HF-Signal, das durch ein digitales Signal quadraturmoduliert
wurde.
- b) Eine erste und eine zweite Mischstufe werden in jedem Zweig
angeordnet, so dass sie jedes Signal empfangen, das auf dem Weg
vom Eingangsanschluss in zwei Ströme aufgeteilt wird.
- c) Ein lokaler Oszillator speist die Mischstufen mit fokalen
Schwingungssignalen.
- d) Ein erster Phasenregler, der zwischen dem lokalen Oszillator
und der ersten Mischstufe geschaltet ist, stellt ein lokales Schwingungssignal mit
einer Phasenverschiebung von 90° bereit.
- e) Ein erster und ein zweiter Filter sind mit den Ausgangsteilen
der ersten bzw. zweiten Mischstufe verbunden.
- f) Ein erster und ein zweiter Ausgangsanschluss sind mit den
Ausgangsteilen des ersten bzw. zweiten Filters verbunden.
- g) In einem ersten Betriebsmodus ist der lokale Oszillator mit
dem HF-Signal synchronisiert. Der erste und der zweite Ausgangsanschluss
geben Quadratur-Detektionssignale
aus.
- h) in einem zweiten Betriebsmodus wird die lokale Schwingungsfrequenz
so bestimmt, dass die Differenz zwischen der lokalen Schwingungsfrequenz
und der Hochfrequenz der ZF entsprechen soll. Zusätzlich wird
dem Ausgangssignal von der ersten Mischstufe eine Phasenverschiebung
von 90° durch
einen zweiten Phasenregler gegeben und zum Ausgangssignal der zweiten
Mischstufe hinzugefügt.
Infolgedessen gibt der zweite Ausgangsanschluss ein ZF-Signal aus.
- i) Der erste und der zweite Betriebsmodus sind mit einem Schalter
auswählbar,
das heißt,
das Auswählen
des ersten Betriebsmodus durch einen Schalter ermöglicht es,
dass der erste und der zweite Ausgangsanschluss Quadratur-Detektionssignale
ausgeben, während
es das Auswählen
des zweiten Betriebsmodus durch den Schalter ermöglicht, dass der zweite Ausgangsanschluss
ein ZF-Signal ausgibt.
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Als
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Reihenschaltung, die aus dem
zweiten Phasenregler und dem AN/AUS-Schalter gebildet wird, zwischen
den Ausgangsteilen der ersten und der zweiten Mischstufe geschaltet.
Durch Bedienen des Schalters AN kann der zweite Anschluss ein ZF-Signal
ausgeben, wobei der Tuner in den zweiten Betriebsmodus übergeht.
Andererseits können
durch Bedienen des Schalters AUS der erste und der zweite Anschluss
I/Q-Detektions-Ausgangssignale ausgeben, wobei der Tuner in den
ersten Betriebsmodus übergeht.
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Als
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein erster Wechselschalter am Ausgangsteil
der zweiten Mischstufe gemeinsam mit dem AN/AUS-Schalter angeordnet sein. Bei diesem
Aufbau wird der Ausgangsteil der zweiten Mischstufe selektiv mit
einem TPF und einem BPF entsprechend der Auswahl des ersten Wechselschalters
verbunden. Damit dient der zweite Filter als ein TPF im ersten Betriebsmodus
und als ein BPF im zweiten Betriebsmodus, während der erste Filter als ein
TPF im ersten Betriebsmodus dient.
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Als
noch eine wertere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann an Stelle des AN/AUS-Schalters am
Ausgangsteil der ersten Mischstufe ein zweiter Wechselschalter angeordnet sein.
Mit dem obigen Aufbau wird der Ausgangsteil der ersten Mischstufe
wahlweise mit dem ersten Filter oder dem ersten Phasenregler verbunden.
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Darüber hinaus
können
die erste und die zweite Mischstufe, der lokale Oszillator und die Schalter
in einer symmetrischen Schaltung angeordnet sein, wobei alle in
einem einzelnen Gehäuse
integriert sein können,
wodurch der Tuner kompakt und gegen Störungsüberlagerung beständig ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es wie oben beschrieben möglich, einen Tuner mit einer Doppelfunktion
als ein I/Q-Detektionstuner und ZF-Tuner bereitzustellen, wobei
die Komponenten mit mehreren Arten von Empfängern geteilt werden, die den
Tuner verwenden. Diese Tatsache realisiert modernisierte Fertigungsschritte
und Produktsteuerung bei der Herstellung von Tunern im großen Umfang.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Tuners entsprechend einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 den
zweiten Betriebsmodus des Tuners des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
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3 ein
Blockschaltbild eines Tuners entsprechend einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Blockschaltbild, das ein erstes Beispiel des Tuners nach dem Stand
der Technik kennzeichnet;
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5 ein
Blockschaltbild, das ein zweites Beispiel des Tuners nach dem Stand
der Technik kennzeichnet.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Tuners des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. In 1 empfängt ein
Eingangsanschluss 50 HF- Signale
wie digitale HF-Signale, die sich im Allgemeinen im Bereich von
50 bis 880 MHz befinden. Das empfangene Signal wird zum BPF 51 übertragen,
um Frequenzen außerhalb
des Durchlassbandes herauszufiltern, wobei die durchgelassenen Signale
in den Regelverstärker 52 eingespeist
werden, der eine automatische Verstärkungsregelung (AVR) durchführt. Danach
ist das Signal in das gewünschte
erste ZF-Signal durch den aus der Mischstufe 54, dem lokalen
Oszillator 53 und der PLL-Schaltung 71 gebildeten Abstimmungskreis
umgewandelt, der die Schwingungsfrequenz des Oszillators 53 bestimmt.
Das erste ZF-Signal gelangt in den BPF 55, um ungewünschte Frequenzen
außerhalb
des Durchlassbandes herauszufiltern. Das erste ZF-Signal, das durch
Filter 55 durchgelassenen wird, wird in zwei Signale aufgeteilt,
die in den jeweiligen abzweigenden Schaltungsblock gelangen.
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Gesetzt
den Fall, ein HF-Signal kommt gemäß 1 in den
oberen Schaltungsblock. In diesem Fall empfängt die erste Mischstufe 58 das
erste ZF-Signal vom BPF 55 gemeinsam mit dem Ausgangssignal
vom lokalen Oszillator 56 mit einer Phasenverschiebung
von 90°,
die durch den ersten Phasenregler 57 bereitgestellt wird.
Zu dieser Zeit wird die Schwingungsfrequenz vom lokalen Oszillator 56 durch
die PLL-Schaltung 73 mit
der ersten ZF synchronisiert. Damit gibt die erste Mischstufe 58 ein I/Q-Detektionssignal
aus. Das Signal wird über
den ersten TPF 61 und den ersten Regelverstärker 62 zum
ersten Ausgangsanschluss 63 übertragen, um als ein I-Signal ausgegeben
zu werden.
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Im
anderen Schaltungsblock – dem
unteren Schaltungsblock in 1, empfängt die
zweite Mischstufe 64 das erste ZF-Signal vom BPF 55 gemeinsam
mit dem Ausgangssignal vom lokalen Oszillator 56 (in diesem
Fall ohne Phasenverschiebung). Folglich gibt die zweite Mischstufe 64 das
Detektions-Ausgangssignal aus, das sich von dem von der ersten Mischstufe 58 gewonnenen
Ausgangssignal unterscheidet. Das Detektions-Ausgangssignal von der
Mischstufe 64 wird durch den TPF 67, der mit dem
Wechselanschluss 66a des ersten Wechselschalters 66 verbunden
ist, und den zweiten Regelverstärker 69 zum
zweiten Ausgangsanschluss 70 übertragen, um als ein Q-Signal
ausgegeben zu werden. Durch das oben genannte Verfahren führt der Tuner
des Ausführungsbeispiels
den ersten Betriebsmodus durch, wobei er als ein I/Q-Detektionstuner dient.
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Es
wird jetzt der andere Modus, d. h. der zweite Betriebsmodus, beschrieben.
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Die
PLL-Schaltung 73 bestimmt die Schwingungsfrequenz des lokalen
Oszillators 56, so dass die Differenz zwischen der ersten
ZF und der Schwingungsfequenz einer zweiten ZF von etwa 400 MHz entsprechen
soll. Auf diese Weise führen
die erste und die zweite Mischstufe 58 und 64 die
Frequenzumwandlung durch. Das durch die erste Mischstufe 58 erzeugte
zweite ZF-Signal wird durch den ersten TPF 61 gesperrt
und zum zweiten Phasenregler 60 übertragen. Wie in 2 veranschaulicht
wird, ist die vom zweiten Phasenregler 60 eingespeiste
Signalfrequenz-Komponente mit der von der zweiten Mischstufe 64 eingespeisten
phasengleich. Wenn der AN/AUS-Schalter auf AN gestellt ist, werden
die phasengleichen Komponenten einander hinzugefügt. Zur gleichen Zeit ändert der
Wechselschalter 66 durch Kontaktieren mit dem Wechselanschluss 66b den
Strompfad. Auf diese Weise wird das hinzugefügte Signal über den zweiten ZF-Bandpassfilter 68 und
den zweiten Regelverstärker 69 zum
zweiten Ausgangsanschluss 70 gebracht, um als ein ZF-Signal
ausgegeben zu werden.
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Andererseits
sind gemäß 2 Spiegelfrequenz-Komponenten,
die in die erste und zweite Mischstufe 58 und 64 gelangen,
um 180° phasenverschoben
und heben sich an den Ausgangsanschlüssen 81 und 82 auf,
so dass sie nicht vom zweiten Ausgangsanschluss 70 in 1 aus
gespeist werden.
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Durch
das oben genannte Verfahren dient der Tuner des Ausführungsbeispiels
auch als ein ZF-Tuner, wobei er den zweiten Betriebsmodus durchführt.
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Der
AN/AUS-Schalter 59 und der erste Wechselschalter 66 sind
elektronische Mehrfachschalter, die aus PIN-Dioden ausgebildet sind.
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Im
ersten Betriebsmodus befindet sich der Schalter 59 im AUS-Zustand,
während
sich im Schalter 66 der gemeinsame Anschluss 66c zum
Wechselanschluss 66a im AN-Zustand befindet.
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Im
zweiten Betriebsmodus ist der Schalter 59 AN, wobei der
gemeinsame Anschluss 66c zum Wechselanschluss 66b auf
AN ist.
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Folglich
dient der Tuner im ersten Betriebsmodus als ein I/Q-Detektionstuner,
wobei die Ausgangsanschlüsse 63 und 70 Basisbandsignale
ausgeben, d. h. I- und Q-Signale.
Andererseits dient der Tuner im zweiten Betriebsmodus als ein ZF-Tuner, wobei
der Ausgangsanschluss 70 ein ZF-Signal von etwa 400 MHz
ausgibt.
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Obwohl
das Ausführungsbeispiel
das in den Eingangsanschluss 50 eingespeiste Signal als
terrestrische Rundfunksignale beschreibt, die sich im Allgemeinen
in einem Bereich von 50 bis 860 MHz befinden, können auch digitale Satelliten-Rundfunksignale
zulässig
sein, die sich im Allgemeinen in einem Bereich von 950 MHz bis 2,2
GHz befinden. BPF 51 lässt
eine gewünschte
Welle durch und sperrt eine unerwünschte. Die PLL-Schaltung 71 ist
so gesteuert, dass die Mischstufe 54 die erste ZF von 1,4 GHz
oder 1,2 GHz erhalten kann. BPF 55 ist so ausgebildet,
dass er zur ersten ZF passt. Die TPF 61 und 67 haben
eine Grenzfrequenz von etwa 50 MHz. BPF 68 hat einen Mittelfrequenz
von etwa 400 MHz und eine Bandbreite von etwa 30 MHz.
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Entsprechend
dem Ausführungsbeispiel
ist der Tuner aus einer symmetrischen Schaltung ausgebildet. Dieser
Aufbau ermöglicht
es nicht nur, dass der Tuner beständig gegen Störungsüberlagerung, sondern
auf Grund der Schaltungsintegration auch kompakt ist. Darüber hinaus
realisiert der Aufbau einen kostengünstigen Tuner bei einer Produktion
im großen
Umfang.
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Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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3 ist
ein Blockschaltbild eines Tuners des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Hier wird ein Unterscheidungspunkt vom
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf 3 beschrieben.
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An
Stelle des im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten
AN/AUS-Schalters 59 ist ein
zweiter Wechselschalter 79 im Ausgangsteil der ersten Mischstu fe 58 angeordnet,
der mit dem ersten Wechselschalter 66 ineinander greift.
Die Wechselanschlüsse 79a und 79b sind
mit dem ersten TPF 61 bzw. dem Phasenregler 60 verbunden.
Spezieller im ersten Betriebsmodus: die Funktion als ein I/Q-Detektionstuner
- (i) gemeinsamer Anschluss 66c zum
Wechselanschluss 66a (des ersten Wechselschalters 66) und
- (ii) gemeinsamer Anschluss 79c zum Wechselanschluss 79a (des
zweiten Wechselschalters 79)
ist im AN-Zustand.
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Im
zweiten Betriebsmodus: die Funktion als ein ZF-Tuner
- (i) Anschluss 66c zum Anschluss 66b und
- (ii) Anschluss 79c zum Anschluss 79b
ist
jetzt auf AN.
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Es
wird unten ein weiterer Unterscheidungspunkt vom ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Der
Wechselanschluss 66a des ersten Wechselschalters ist durch
den TPF 67 mit dem Regelverstärker 69a verbunden,
der die Basisband-Frequenz verarbeitet, während der Wechselanschluss 66b durch
den BPF 68 mit dem Regelverstärker 69b verbunden
ist, der die zweite ZF verarbeitet.
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Mit
dem obigen Aufbau wird im zweiten Betriebsmodus (d. h. dem ZF-Tunermodus)
das Ausgangssignal von der ersten Mischstufe zum Ausgangssignal
der zweiten Mischstufe hinzugefügt, ohne
vom Reflexionsverhalten am Grenzfrequenz-Bereich des ersten TPF 61 abhängig zu
sein. Dieses schützt
davor, dass sich die Qualität
des ZF-Signals verschlechtert. In dem Aufbau wird der Regelverstärker für die Ba sisbandfrequenz
und für die
zweite ZF separat vorbereitet. Dies ist ein weiteres Plus bei der
einfachen Ausführung
des Verstärkers.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es wie oben beschrieben möglich, einen Tuner mit zwei
unterschiedlichen Funktionen bereitzustellen. Diese Tatsache realisiert
modernisierte Fertigungsschritte und Produktsteuerung sowie die
Bereitstellung eines kostengünstigen,
kompakten und leistungsstarken Tuners.