DE2165911A1 - Schaltung fuer den empfang amplitudenmodulierter oder frequenzmodulierter signale - Google Patents
Schaltung fuer den empfang amplitudenmodulierter oder frequenzmodulierter signaleInfo
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Description
1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Schaltung für den Empfang amplitudenmodulierter oder frequenzmodulierter
Signale
Die Erfindung betrifft Rundfunkempfänger für amplitudenmodulierte (AM) und frequenzmodulierte (PM) Signale und insbesondere eine
Schaltung (Signalprocessor), die wahlweise im amplituden-modulierten
oder im frequenzmodulierten Betrieb arbeiten kann. Die hier beschriebene Schaltung führt die Punktionen der Frequenzumsetzung,
der Verstärkung des Signals und eines Detektor- oder Gleichrichterteils aus. Dabei werden die funktionalen Bauteile für Amplitudenmodulation
und"Prequenz-modulation gemeinsam verwendet in einer
einer solchen Weise, daß sich eine besondere Wirtschaftlichkeit . der Konstruktion für die Herstellung von integrierten Schaltungen
ergibt.
Solche Empfänger für Amplitudenmodulationsbetrieb und Frequenzmodulationsbetrieb
sind seit einiger Zeit bekannt, und werden entweder mit Vakuumröhren oder mit Transistoren hergestellt.
Allgemein wurden Einrichtungen mit integrierten Schaltungen, bei denen aktive und passive Bauelemente auf einem monolithischen HaIbleiterblättchen
ausgebildet sind, für die funktionalen Bauteile von Radioempfängern vorgeschlagen. Zur Zeit sind jedoch voll in-
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tegrierte Empfänger nicht allgemein erhältlich, obwohl ihre Einführung erwartet werden kann.
Der Ausdruck^vQllintegriert" wird in dem Sinne verwendet, daß
eine volle Integration erreicht ist, wenn die aktiven und passiven Bauelemente, die praktisch integrierbar sind, in integrierte
Schaltungen aufgenommen sind. Im allgemeinen beinhaltet
die volle Integration, daß große Kondensatoren große Spulen, Abstimmkondensatoren, Einstellorgane, Lautsprecher, Schalter
usw. nicht integriert sind und andererseits die aktiven Elemente - die erforderlichen Transistoren, die Leiterbahnen, die Widerstände,
kleine Kondensatoren und manchmal kleine Induktivitäten integriert worden sind..
Da sich die vorliegende Erfindung mit einem Signalverarbeitungsteil
zur Ausführung der Hauptfunktionen befaßt, welche für den
Betrieb eines kombinierten AM/FM - Empfängers (Amplitudenmodulation
AM und Frequenzmodulation FM) erforderlich sind, sind gewisse verwendete funktioneile Schaltkreise an sich bekannt.
Beispielsweise sind Produktmultiplikatoren bekannt und wurden bereits für Demodulations - und Mischfunktionen vorgeschlagen.
Weiterhin wurden Transistordifferenzverstärker als das Grundverstärkerelement
für eine Breitbandverstärkung verwendet.
Bezüglich weiterer bekannter Einzelheiten betreffend AM/FM Empfänger
ist es bekannt, daß die aktiven Elemente, insbesondere die Vakuumröhren, gemeinsam in den Zwischenfrequenzverstärkern
und gleichzeitig in den Oszillator - und Mischfunktionen verwendet
werden können. Der zweite Demodulationsvorgang ist gewöhnlich
hinreichend verschieden bei dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb, so daß gewöhnlich getrennte Schaltungen und getrennte
Vakuumröhren vorgesehen wurden. Bei AM-FM-Empfängern in Transistorbauweise
bestand die übliche konstruktive Auslegung darin, daß man zwei zum größten Teil getrennte Empfänger herstellte,
welche oft eine gemeinsame Einstellung der Abstimmung und gemeinsame Komponenten für die Weiterverarbeitung des Niederfre-
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quenz - oder des NF-Signals enthielten. In anderen Fällen werden gemeinsam verwendete Transistoren für die Zwisehenfrequenzverstärkung
verwendet. Diese angewendeten Verfahren beruhen zum Teil auf der verringerten Wirtschaftlichkeit bei Verwendung von Transistoren
in Beziehung zu weiteren Komplikationen, die sich bei einem Betrieb unter gemeinsamer Verwendung eines und desselben Bauelementes
ergeben. Gegenwärtig sind voll integrierte Empfänger nicht allgemein verfügbar, welche den amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten
Empfang kombinieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Signalverarbeitungsteil für amplitudenmodulierten oder frequenzmodulierten Empfang zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten Signalverarbeitungsteil
für amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Empfang unter Verwendung von aktiven Elementen in Form
von Halbleitern zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Signalverarbeitungsteil für AM-FM-Empfang zu erhalten,
der besonders angepaßt ist für die Herstellung mit integrierten Schaltungen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Demodulatorschaltung zu schaffen, die leicht von der AM-Demodulation
auf FM-Demodulation umgestellt werden kann.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden bei einem neuartigen
Signalverarbeitungsteil für AM-FM-Empfang erreicht, der einen
Multiplikator-Mischer, einen Breitband-Verstärker und einen Multiplikator-Demodulator enthält.
In einer praktischen Ausführungsform enthält der Mischer ein
Paar von Transistor-Differenzverstärkern, die in Multiplikationsächaltung
verbunden sind und zwei Eingänge besitzen. Ein Eingang
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BAD QRfGfNAi.
dient zur Zufuhr des ausgewählten Eingangssignals und der andere Eingang zur selektiven Verbindung mit getrennten Hochfrequenzoszillatoren,
welche für die Betriebsart Amplitudenmodulation bzw. Frequenzmodulation verwendet werden. Dem Breitbandverstärker
sind Filter vorgeschaltet (Lumped-Filters) und er ist in der Lage, das gemischte Signal in den konventionellen Zwischenfrequenzen
zu verstärken, wie sie für den AM-und FM-Betrieb verwendet werden. Der Multiplikator-Demodulator erhält die praktische Form
eines Paars von Differenzverstärkern, die in Multiplikationsschaltung miteinander verbunden sind und getrennte Eingangsabschnitte
für den AM-Betrieb und den FM-Betrieb besitzen. Beim AM-Betrieb arbeitet der Detektor in der Betriebsart mit Unterdrückung
der Trägerfrequenz (Stripped Carrier mode). Im FM-Betrieb arbeitet er als Phasendetektor (Quadrature Detektor). Es
werden elektronische Schalteinrichtungen verwendet, um selektiv den gewünschten Hochfrequenzoszillator und den gewünschten Fingangsteil
des Multiplikator-Demodulators zu betätigen. Die elektronische Schaltereinrichtung spricht auf einen Handschalter an,
welcher den Betriebszustand auf einer Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung auf einen vorgegebenen Wert abändert.
Wenn ein FM-Betrieb erwünscht ist, wird dieser Wert so eingestellt, daß er dem Wert entspricht, welcher einen Betrieb mit hohem Verstärkungsgrad
in dem Zwischenfrequenzverstärker ergibt. Dieser Verstärker wird dabei von der linearen Verstärkung mit geregeltem
Verstärkungsgrad entsprechend dem AM-Betrieb in den FM-Betrieb und damit in die Arbeitsweise des Verstärkers mit hohem
Verstärkungsgrad und Begrenzung umgeschaltet. Die vorstehenden praktischen Ausführungsformen der Erfindung besitzen zu einem
hohen Grade die gleichen Schaltungselemente gemeinsam und bewirken eine grundlegende Einsparung bei der Herstellung integrierter
Schaltungen.
Ein besseres Verständnis dieser und weiterer Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden
ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen
und den Abbildungen.
3 0 9 Ö 3 3 / 0 5 3 1
BAD ORfOJNAt
Figur 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Signalverarbeitungsschaltung.
Figur 2 ist ein elektrisches Schaltbild der Anordnung nach Figur ι .
Figur "' zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Radioempfängers
unter Verwendung der Erfindung. Der Radioempfänger besitzt die allgemeine Form eines Superheatempfangers und ist ausgelegt
für AM-FM-Betrieb.
Die Signalumwandlung auf eine festgelegte Zwischenfrequenz wird
erreicht durch die Blöcke '3 , '.2 uud ^3. Ein Hochf r^quenzeingangssi;;nalnetzJ
ist durch den Block "* ' symbolisiert. Es erhält ein
Signal von den örtlichen Antennen und enthält abgestimmte Schaltkreise
24 und ?5 für AM-Empfang bzw. FM-^mpfang, wobei die Betriebsart
durch einen Schalter 26 auswählbar ist, der in dem Block!'"1 dargestellt ist. Das Eingangsnetzwerk 11 für das Hochfrequenzsignal
koppelt das empfangene AM-Signal oder FM-Signal auf die Vier-Quadrant-Multiplikator-Mischerschaltung 12, v/o das
Signal mit einem örtlich erzeugten Signal vom Oszillator des Blocks 13 gemischt wird. Der örtliche Oszillator 13 enthält
einen getrennten AM-Oszillator 32 und einen FM-Oszillator 33,
welche selektiv mit dem "Mischeij.12 mit Hilfe eines ebenfalls in
dem Block "?3 dargestellten elektronisch betätigten Schalters-'34
verbunden werden können. Die aus dem Mischer 12 erhaltenen Signale besitzen eine feste Zwischenfrequenz ( 455 kHz für AM und
10,7 MHz für FM) und werden dem Zwischenfrequenzfilter 14 zugeführt.
Die individuelle Signalauswahl bzw. die Hauptverstärkung in dem
Radioempfänger geschieht in den Blöcken 14 für das Zwischenfre- queuzfilter
bzw. dem Black 15 für den Zwischenfrequenzverstärker.
Das Zwischenfrequenzfilter 14 verwendet zwei Filter, nämlich
das Filter 35 für AM-Betrieb und das Filter 36 für FM-Betrieb, und eine SchaltereinrichtunrJ37 zur Auswahl des gewünschten.
309 3 33/003 ]
Filters. Die Filter des Blocks 14 sind so ausgelegt, daß sie
die notwendige Filterung für Auswahl (Unterdrückung) des benachbarten
Kanals liefern (Adjacent channel Selektion).
Nach der Filterung im Block Λ 4 wird das Zwischenf reqiaenzsignal
dem Zwischenfrequenzverstärker 15 zugeführt. Der Zwischenfrequenzverstärker
15 ist ein Vierstufenbreitbandverstärker,
welcher eine lineare Verstärkung für das AM-Signal und eine
Begrenzungsverstärkung sowohl für AM-Signal als auch für das FM-Signal liefert. Die ersten drei Stufen besitzen einen Verstärkungsgrad
von etwa 55 db in dem AM-Betrieb und bringen die Amplitude des AM-Signals auf einen geeigneten Wert für die Demodulation.
In dem AM-Betrieb liefert die letzte Stufe die zusätzliche Verstärkung (etwa 25 db), die notwendig ist, um die
Begrenzerwirkung zu erhalten und den Detektor 16 für die AM-Demodulation
in einer Schalterbetriebsart zu treiben. Dies wird noch nachstehend im weiteren ausgeführt. In dem FM-Betrieb
werden alle Stufen 38 - 4" für den maximalen Verstärkungsgrad
eingestellt, und die Begrenzerwirkung geschieht in irgendeiner Stufe, welche von der Signalstärke abhängt, vor der Zuführung
zum Detektor 16.
Nach geeigneter Filterung und Verstärkung wird das ausgewählte AM-Signal oder FM-Signal in dem Detektor 16/modeliert. Der AM-FM-Detektor
16 besitzt vier Komponenten 42, 43, 44 und 45. Der Multiplikator-Detektor 42 enthält ein Paar Differenzverstärker
in Multiplikatorschaltung und die Blöcke 43 und 44 sind Signaleingangs-Differenzenverstärker
zur Zuführung des AM-Signals bzw. des FM-Signals zu dem Multiplikator-Detektor 42. Die Eingangsabschnitte
43 bzw. 44 für AM-Betrieb bzw. FM-Betrieb werden selektiv durch den elektronischen Schalter 45 zugeschaltet oder
abgeschaltet.
Nach der Demodulation in dem AM-FM-Detektor 16 werden die demodulierten
FM-Signale zur weiteren Verstärkung und anschließenden Kopplung an den Lautsprecher 18 dem Niederf reoraenzv erstärk er 17
zugeführt. Zur gleichen Zeit wird ein Anteil des demodulierten
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BAD
Signals am Detektorausgang abgezweigt und zwecks automatischer Verstärkungsregelung dem Netzwerk (Schaltung)i9 für
die Verstärkung zur automatischen Verstärkungsregelung zugeführt .
Das Netzwerk "1D für die automatische Verstärkungsregelung
steuert den Verstäkingsgrad des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers
12 und der Zwischenfrequenzverstärkerstufen
3o,3.3. Es wird weiterhin verwendet für die Umschaltung des
Empfängers zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb. Wenn die
Spannung auf dem Netzwerk 13 von außen erhöht wird, unterstützt
das Netzwerk 19 die elektronische Umschaltung des örtlichen Oszillators 13 und des zweiten Detektors 1.6 zwischen
dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb. Für diesen Zweck ist ein Bedienungsknopf 20 vorgesehen, der mit dem Netz\verk
1J verbunden ist. Wenn der Bedienungsknopf 20 betätigt wird, setzt er die Spannung auf der Leitung für die automatische
Verstärkungsregelung auf einen abnorm hohen Wert, welcher die elektronischen Schalter 34, 45 wie nachstehend im einzelnen
erörtert zur Auswahl der Betriebsart aktiviert. Es kann auch eine elektronische Umschaltung zum Schalten der Hochfrequenzsignaleingangsschaltungen
24, 25 und der Zwischenfrequenzfilter
35, 36 vorgesehen werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Knopf 20 mit den Schaltern 26 und
37 gekoppelt gezeigt und dies soll andeuten, daß entweder eine mechanische Schaltverbindung oder eine elektronische
Schaltung verwendet werden kann.
Figur 2 zeigt weitere Schaltungseinzelheiten einer praktischen Ausführungsform nach Figur 1. Die Hochfrequenzsignaleingangsschaltung
ι\ besitzt einen AM-Teil 24, der eine Ferritkern-Antenne,
eine Primärwicklung, einen variablen Abstimmkondensator
zur Abstimmung der Primärwicklung und eine nicht abgestimmte Sekundärwicklung enthält, welche so angeordnet
sind, daß sie wahlweise durch den Schalter 26 mit dem Mischer 12 verbunden werden können. Der FM-Abschnitt 25 umfaßt ein
Filterelement mit einer Primärwic lung, die geeignet ist zum
3QÖ833/QS31 BAD
Anschluß an eine äußere Antenne, einen induktiv gekoppelten
abgestimmten Resonanzkreis und einen nicht abgestimmten sekundären Ausgangskreis. Der FM-Abschnitt ?5 ist so
angeordnet, daß er wahlweise über den Schalter 26 mit dem
Mischer "* 2 verbunden v/erden kann .
Der Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischer 12 umfaßt ein
paar Differenzverstärker 28, 2j in dem ersten oder höheren
Rang (rank), die in einer Multiplikatorschaltung verbunden sind und einen einzelnen Differenzverstärker 30 in dem
zweiten oder niedrigeren Rang. Der höhere Eang und insbesondere die gepaarten Basen der Differenzverstärker ?& und
29 sind als Eingang A und - A des Multiplikators bezeichnet.
Die gepaarten Emitter des Diff erenzverstärkers 28, 2.)
sind als Eingänge B bzw. -B bezeichnet und die Ströme an diesen Punkten werdei gesteuert durch den Differenzverstärker
30. Der Differenzverstärker 30 ist konventionell aufgebaut und seine Emitter sind mit einer steuerbaren Stromquelle
31 verbunden. Der Verstärkun<?;sgrad des Mischers 12
wird gesteuert durch die Stromquelle 31, welche ihrerseits
durch das Netzwerk 1O für die automatische Verstärkungsregelung
gesteuert oder geregelt ist. Der Ausgang des Multiplikators ist als AB oder - AB bezeichnet und kann von irgendeinem
der beiden Kollektoren in dem höheren Rang entnommen werden.
Bei der Verwendung des Multiplikator-Mischers 12 für die
Frequenzumwandlung werden der AM-Abschnitt und der FM-A.bschnitt des Hochfrequenzsignaleingangs-Netzwerkes 11 der Basis
eines Transistors im Differenzverstärker 30 zugeführt und
die Basis des anderen Transistors ist dann wechselspannungsmäßig geerdet. Der AM-Abschnitt bzw. der FM-Abschnitt des
örtlichen Oszillators 13 werden einzeln dem Eingang A bzw.-A zugeführt.
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Der örtliche Oszillator "»3 ist in Figur 2 mit weiteren
Einzelheiten dargestellt. Die AM-Oszi11atorschaltun£
ist bei 3Γ gezeifit. Sie ist ein Oszillator mit negativem
Widerstand, der ein Transistorpaar und eine abgestimmte Resonanzkreisschaltung mit einer gekoppelten
Wicklung umfaßt. Ein Kollektor jedes Transistors ist jeweils mit einem Ende der gekoppelten Wicklung verkoppelt
und die Basis jedes Transistors ist überkreuz mit dem Kollektor des anderen Transistors gekoppelt. Die Emitter
sind zusammen mit einer Stromquelle verbunden, die durch den elektronischen Schalter 34 gesteuert ist. Der Resonanzschaltkreis
wird abgestimmt mit Hilfe eines Abstimmkondensators, der zur gleichzeitigen Nachstellung
mit den Abstimmkondensatoren in den Eingangsschaltun^en und ?5 eingerichtet ist. Die Kopplungswicklung des AM-Oszillators
ist mit dem Α-Anschluß des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers 12 verbunden.
Der FM-Abschnitt 33 des örtlichen Oszillators 13 ist ebenfalls ein negativer Widerstandsoszillator mit dem gleichen
Aufbau wie der AM-rAbschnitt. Bei ihm sind ebenfalls die Emitter seines Transistorpaares mit einer Konstantstromquelle
gekoppelt, welche durch den elektronischen Schalter 34 gesteuert wird. Sein Abstimnschaltkreis wird abgestimmt
mit Hilfe eines Abstimmkondensators, der zur gleichzeitigen Betätigung mit den Abstimmkondensatoren in den anderen
abgestimmten Schaltungen °4, 25 und 32 ausgelegt ist. Der Ausgang des FM-Oszillators ist mit dem Anschluß -A des Multiplikatormischers
"»2 verbunden.
Der Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischer 12 wird vorzugsweise
in einei^Schalterbetriebsart betrieben, welche sich
aus dem Antrieb durch den örtlichen Oszillator ergibt. Bei einer solchen Betriebsart wird die örtliche Oszillatorspannung
den Anschlüssen A und -A des Multiplikators 12 mit ausreichender Amplitude zugeführt, um die Differenzverstär-
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BADORiGlNAl.
ker 28 und 23 zwischen Zuständen mit gutem Stromdurchlaß
zu schalten. Wenn sie auf diese Weise betätigt werden, wirken die Differenzverstärker als Schalter bezüglich des an
den Eingängen B und -B zugeführten EingangesignaIs, Diese
Betriebsart ist besonders erwünscht, da sie dazu neigt, die Nichtlinearität der Verarbeitung des empfangenen Signals
zu vermindern und gleichzeitig die Erzeugung von willkürlichen (spurious) oder Rauschsignalen zu verhindern, die
sich aul irgendeiner Nichtlinearität ergeben könnten. Diese Betriebsart besitzt auch den Vorteil, daß sie den Konverter
unempfindlich macht gegenüber Änderungen der Ausgangsspannung
dee Oszillators.
Die Verwendung eines Vier-Quadranten-Multiplikators für
den Betrieb in der Umgebung von etwa 1OO MHz, wie sie für
den FM-Betrieb benötigt wird, ist erst kürzlich möglich geworden durch das Aufkommen verbesserter Hochfrequenztransistoreinrichtungen.
Für einen einwandfreien Betrieb des Multiplikators sollten die aktiven Komponenten für den
Betrieb bei diesen Frequenzen ausgewählt werden.
Die selektive Betätigung des AM-Abschnittes oder des FM-Abschnittes
des örtlichen Oszillators 13 wird erreicht mit Hilfe der elektronischen Steuerung 34, die mit den Stromquellen
in den . Emitterzuleitungen der Transistorpaare des Oszillators verbunden sind. Der elektronische Schalter
34 steuert die Basisspannung der Transistoren, welche die Stromquellen bilden. Die Schaltung ist abhängig von der Spannung
in dem Netzwerk 19 für die automatische Verstärkungsregelung.
Die Auswirkung der Umschaltung besteht darin, daß der Strom, welcher dem Transistorpaar ine nemanderen Oszillatorabschnitt
zugeführt wird, abgeschaltet wird und der Strom zum Transistorpaar in dem anderen Oszillator zugeschaltet wird.
Auf diese Weise kann zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt nur ein Oszillatorabschnitt betriebsfähig sein. Diese Schaltung^-
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art gestattet, daß sowohl der AM-Abschnitt als auch der
FM-Abschnitt des Oszillators mit festen Verbindungen in dieser Schaltung mit dem Mischer verbunden werden kann.
Die Signale von dem Oszillator 13 und von der abgestimmten
Eingangsschaltung 11 werden in dem Multiplikator-Mischer
" ?. durch ein multiplikatives Verfahren gemischt. Das gemischte
Ausgangssignal wird entweder an dem Anschluß AB oder dem Anschluß -AB des Mischers entnommen und dem Zwischenfrequenzfilter
(ZF-Filter) 14 zugeführt.
Wie bereits angedeutet, besitzt das Zwischenfrequenzfilter
"*4 getrennte AM-Filter 35 und FM-Filter 36 und die
Filter werden selektiv mit Hilfe des Schalters 37 in die Schaltung eingefügt. Beide Filter 35 und 36 sind Bandpassfilter
und ergeben eine ausreichende Abschwächung (Dämpfung) für die gewünschte Kanalselektivität. Das AM-Filter
34 kann entweder die Form eines keramischen Filters, eines mechanischen Filters oder eines zusammengefaßt
aufgebauten LC-Füters (lumped) besitzen. Typischerweise ist es auf 455 kHz abgestimmt und besitzt eine Bandbreite
zwischen 6-8 kHz, Es"liefert eine resultierende Kanaldämpfung in der Größenordnung von 60 - ^OO db, abhängig von den Anforderungen für eine bestimmte Anwendung.
Das FM-Filter 35 kann ebenfalls ein Keramikfilt^i' oder
ein Filter in zusammengefaßter gedrängter Bauweise sein.
Typischerweise beträgt seine Bandbreite 240 kHz. Die Selektivität für den zweiten benachbarten Kanal ist gewöhnlich
größer als 40 db mit einer resultierenden Abschwächung die ähnlich ist wie die Abweichung, im AM-Betrieb.
Der Zwischenfrequenzverstärker 15 liefert 4 Stufen für
die Signalverstärkung, welche Sowohl im AM-Betrieb als auch im FM-Betrieb verwendet werden. Jede Stufe 38, 33,
4O und 4i enthält einen Differenzverstärker mit zwei Transistoren,
an die sich ein Paar Transistoren in Emitter-
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folgeschaltung am Ausgang jeder Stufe anschließen. Der
Eingangsverstärker 38 besitzt einen einseitigen Eingangsschluß (single ended), welcher mit dem Ausgang des ZF-Filters
11 gekoppelt ist. Die Verstärkung und die Kopplung zwischen den Stufen im Innern des Verstärkers 1.5 geschieht
jedoch durch eine abgeglichene Verbindung mit zwei Leitungen, wobei durchweg Gleichspannungskopplung verwendet
wird. Es wird eine Gegenkopplung verwendet, um die Gleichspannungsvorspannung für den Arbeitspunkt des ganzen Verstärkers
zu stabilisieren. Da der Verstärker an sich in der Lage wäre, von Gleichspannung bis zu hohen Frequenzen
zu verstärken, drückt die Gegenkopplung die untere Frequenzgrenze auf einen Punkt unterhalb der AM-Zwischenfrequenz
von 455 kHz. Die obere Frequenzgrenze liegt oberhalb der FM-Zwischenfrequenz von 10,7 MHz und wird gewöhnlich bestimmt
durch die Frequenzgrenzen der aktiven Komponenten.
Beim AM-Betrieb liefert der Verstärker 15 drei Stufen 38,
39, 40 mit linearer Verstärkung und eine Stufe mit Begrenzungsverstärkung
zur Verwendung für den Demodulationsvorgang. Die erste und zweite Stufe 38,3 9 liefern eine lineare
Verstärkung in Abhängigkeit von der automatischen Verstärkungssteuerung durch das Netzwerk 1 9. Die dritte Stufe 4o
arbeitet linear, besitzt jedoch eine feste Steuervorspannung, welche die volle Verstärkung ergibt. Die letzte Stufe
41 ist ebenfalls mit einer festgelegten Steuervorspannung ausgestattet und arbeitet mit maximaler Verstärkung. Im AM-Betrieb
verstärkt die Stufe 4"1. das Signal bis zu dem Punkt,
an dem die Begrenzungsverstärkung die gewünschte Betriebsart ist. Daher wird am Ausgang des Verstärkers 15 eine Rechteckwelle
konstanter Amplitude mit der Zwischenfrequenz und in Phase mit dem empfangenen Zwischenfrequenzsignal erzeugt'.
Diese Rechteckwelle stellt die Trägerfrequenz dar, an der die Modulationsseitenbänder weggenommen oder unterdrückt
s ind.
309833/0531
BAD ORfGiNAL
BAD ORfGiNAL
Beim FM-Betrieb liefert der Verstärker 15 vier Verstärkungsstufen.
Die Verstärkungsbegrenzung geschieht dabei gewöhnlich in irgendeiner Stufe vor dem Ausgang des Verstärkers.
Wie nachstehend noch erörtert, wird das Netzwerk 1.-.) für die automatische Verstärkungssteuerung im
FM-Betrieb mit einer hohen festgelegten Vorspannung versorgt. Dies beAvirkt, daß der Mischer und die beiden Verstärkerstufen
38 und 3:3 mit hohem Verstärkungsgrad arbeiten.
Gleichzeitig arbeiten die Stufen 40 und 41 mit hohem
Verstärkungsgrad infolge einer unabhängigen Einstellung der Steuervorspannung. Wenn daher ein starkes Signal
empfangen wird, kann die Begrenzung in der ersten oder zweiten Verstärkerstufe erfolgen. Wenn dagegen ein
schwaches Signal empfangen wird, wird die Begrenzung in der vorletzten Stufe 40 oder der letzten Stufe '4t erfolgen.
Daher ist am Ausgang des Verstärkers 15 bei allen brauchbaren Signalstärken am Eingang ein Signal mit praktisch
konstanter Amplitude vorhanden. Dieses Ausgangssignal konstanter Amplitude ist geeignet zur FM-Demodulation
in dem Multiplikator-Detektor 1.6.
Wie bereits ausgeführt, liefert der Detektor 16 sowohl
AM-Demodulation als auch FM-Demodulation. Er umfaßt einen
doppelt abgeglichenen Vier-Quadranten-Multiplikator 42. Dieser besitzt zwei Paare von Differenzverstärkern
in einem höheren Rang und einen getrennten Differenzverstärker 43 für AM-Betrieb und einen Differenzverstärker
44 für FM-Betrieb in einem niedrigeren Rang. Beim AM-Betrieb arbeitet der Detektor 16 in der Betriebsart mit Trägerfrequenz
und unterdrückten Seitenbändern. In der FM-Demodulation arbeitet der Detektor 16 als Phasendetektor
(quadrature detector).
Wie aus Figur 2 ersichtlich, umfaßt der höhere Rang der Differenzverstärker die Transistorpaare 46, 47 bzw. 48,
49. Die Basen der Transistoren 46, 43 sind miteinander
309833/0531
verknüpft und bilden den Eingang A. Der Eingang A ist mit dem Emitter einer Emitterfolpgstufe in der Zwischenfrequenzverstärkerstufe
4"* verbunden. Die Basen der Transistoren
47, 48 sind ebenfalls miteinander verbunden und bilden den Eingang -A. Der Eingang -A ist an den Emitter der anderen
Emitterfolgestufe in der Zwischenfrequenzverstärkerstufe
41 gekoppelt. Diese A -A Anschlußverbindung an die Endverstärkerstufe 41 liefert ein amplitudenbe^renztes
Signal zur Schaltung des Multiplikators bei der AM-Deraodu-Iat'ion
und der FM-Demodulation".
Der Differenzverstärker 43 des unteren Rangs wird für die
Zuführung des linearen AM-Eingangssignals verwendet. Der Differenzverstärker 43 enthält ein Transistorpaar 50, 51,
deren Kollektoren mit den gemeinsamen Emitterverbindungen der Transistoren 46, 47 (B-Eingang) bzw. 48, 4) (-B-Eingang)
verbunden sind. Die Basen der Transistoren 50, 51 sind über Spannungsabfalldioden mit den getrennten Ausgängen der dritten
Zwischenfrequenzstufe 40 verbunden. Die Emitter der
Transistoren 50, 51 sind miteinander verbunden über einen Rückkopplungswiderstand, dessen Mittenabgriff mit einer
Stromquelle 67 verbunden ist, welche durch den elektronischen Schalter 45 gesteuert ist.
BeimFM-Betrieb wird der untere Differenzverstärker 44
als Eingangsstufe für die um 90° phasenverschobene Komponente
(quadrature component) verwendet. Er enthält ein Paar von Transistoren 52, 53, deren Kollektoren zu dem B-Eingang
bzw. dem -B-Eingang des Detektor-Multiplikators·: k2
geführt sind. Die Basen der Transistoren 52, 53 sind miteinander verbunden und über eine Spannungsabfalldiode an
eine Emitterfolgestufe am Ausgang der Zwischenfrequenzverstärkerstufe
41 verbunden. Der Eingang-A des Detektormultiplikators
42 ist mit der gleichen Emitterfolgestufe verbunden
Der Emitter des Transistors 52 ist mit einem abgestimmten Reihenresonanzkreis 54 verbunden, dessen anderer Anschluß
geerde^*t ist. In ähnlicher Weise ist der Emitter des Tran-
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sistors 53 mit einem abgestimmten Resonanzkreis 54 verbunden, dessen anderer Anschluß ebenfalls geerdet ist.
Ein Widerstand koppelt die Emitter der beiden Transistoren 52, 53 miteinander und stellt durch Erniedrigung des Gütewertes oder durch Dämpfung des abgestimmten Kreises die
erwünschte Neigung der Kurve für die Demodulation ein. Der Emitter des Transistors 52 ist mit einer Konstantstromquelle
73 verbunden, welche durch den elektronischen Schalter 45 gesteuert ist. Durch eine getrennte Verbindung
ist der Emitter des Transistors 53 mit einer zweiten Stromquelle 74 verbunden, die ebenfalls durch den
elektronischen Schalter 45 gesteuert ist. Wie noch nachstehend erläutert, gestattet der elektronische Schalter
45 den Betrieb eines Transistorpaares 50, 5t während das andere Transistorpaar 52, 53 außer Betrieb ist und umgekehrt.
Wie bereits angedeutet, arbeitet der Demodulator 1.6 im AM-Betrieb als Demodulator für Trägerfrequenz mit entfernten
Seitenbändern. Es sei angenommen, daß der elektronische Schalter 45 richtig eingestellt ist, um den AM-Eingangsabschnitt
43 mit den Transistoren 50, 51 einzuschalten. Das an den Basen der Transistoren 50,51 zugeführte
lineare Signal wird seinerseits auf die B-Eingänge der Transistorpaare 46, 47 und 48, 43 gekoppelt. Gleichzeitig
wird die von den Seitenbändern befreite Trägerfrequenz relativ hoher Amplitude von der vierten Ausgangsstufe 4t
über die Eingangsanschlüsse A -A zugeführt. Die Anwesenheit dieser beiden Signale in dem Multiplikator 42 erzeugt
eine Produktgröße, welche äquivalent der Vollweg-Gleichrichtung des Eingangssignals ist.
In praktischer Hinsicht werden die höheren Ränge der Differenzenverstärker
durch das vom Seitenband befreite Trägerfrequenzsignal
( dieses wird aus dem Begrenzerverstär-
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ker 4f erhalten ) geschaltet und die Schaltung findet
statt beim Nulldurchgang des Trägerfrequenzsignals.
Gleichzeitig wird das linear verstärkte modulierte Signal an den Basen des Signaleingangsverstärkers 43 zugeführt
und steuert die an den Emittern (den Anschlüssen B -B) der Transistoren des höheren Rangs verfügbaren
Ströme. Diese letztere Verbindung macht die Emitterströme in den Transistoren des höheren Rangs proportional
der Mome.ntanamplitude des linearen AM-SignaIs .
Aus dieser vorstehenden Proportionalität und dem Charakter
des Multiplikationsvorgangs bei Multiplikation von Signalen mit gleicher Phase erscheint die Wellenform des
Ausgangsstroms an den Ausgangsanschlüssen AB (oder -AB) des Multiplikators in Form einer Vollweggleichrichtung
des linearen Eingangssignals B -B. Die gleichgerichteten Wellen besitzen alle die gleiche Polarität am gleichen
Ausgangsanschluß und besitzen eine Niederfrequenzkomponente
proportional zur Amplitudenmodulation und eine Gleichstromkomponente proportional der Amplitude der Trägerfrequenz.
Man kann diese Niederfrequenzkomponente durch geeignete Filterung des Ausgangssignals zur Beseitigung der
Oberwellen zweiter und höherer Ordnung des Zwischenf requenzträgers gewinnen.
Bei der FM-Demodulation arbeitet der Detektor 16 als Phasendetektor.
Wie zuvor wird über die Eingänge A -A der Differenzverstärker
46, 47 und 48, 4;) ein stark begrenztes FM-Signal zugeführt. Wenn der elektronische Schalter 46
so eingestellt ist, daß er den AM-Eingangsabschnitt 43
abschaltet und den FM-Eingangsabschnitt 44 zuschaltet, wird
der B-B-Eingang erhalten aus dem FM-Eingangsabschnitt.
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- VI -
Es ist nunmehr der B-B-Eingang zum Detektor 16 betrachtet. Eine zweite Verbindung wird hergestellt zu der Ausgangsstufe
41 und dadurch das stark begrenzte FM-Signal
gemeinsam den Basen der Transistoren 52, 53 im unteren Rang des Detektormultiplikators 16 zugeführt. Die abgestimmte
Schaltung 54 wird unterhalb des Durchlaßbereiches der Zwischenfrequenz abgestimmt und erzeugt einen nacheilenden
Strom bezüglich der zugeführten Signalspannung. Die Phasenverschiebung, die dieser Schaltkreis erzeugt,
ist eine Funktion der momentanen Frequenzabweichung des zugeführten Signals und wird für die Frequenzabweichung
Null eingestellt auf einen Wert von 45°. Das gleiche Signal wird der Basis des Transistors 53 zugeführt, dessen
Emitter an die zweite abgestimmte Schaltung 55 gekoppelt ist. Der abgestimmte Schaltkreis 55 ist identisch zi: dem
ersten Schaltkreis mit der Ausnahme, daß er auf eine Frequenz oberhalb der Resonanzfrequenz eingestellt ist "and
daher eine voreilende Phasenverschiebung ergibt mit einer Phasenvoreilung; von 45° bei der Frequenzabweichung Null.
Wenn die momentane Frequenz des Signals ansteigt, drehen sich die Stromvektoren entsprechend den Kollektorströmen
in den Transistoren 52 und 53 in der gleichen Richtung im Uhrzeigersinn. Wenn die momentane Frequenz absinkt, drehen
sich die Stromvektoren in der gleichen Richtung im Gegenuhrzeigersinn. Diese beiden, etwa untereinander senkrechten
Ströme^ deren Phase eine Funktion der momentanen Frequenzabweichung
ist, werden dann den B-Eingängen des oberen Rangs der Differenzverstärker 46, 47 und 48, 4) zugeführt.
Die soeben beschriebenen Stromvektoren können als resultierende Ströme behandelt werden, welche weiter in untereinander
entgegengesetzt gerichtete Stromvektoren zerlegt werden können (diese sind die brauchbaren Komponenten),
und in untereinander unterstützende gleichgerichtete Strom-
309833/053
vektoren, welche wegen der Unterdrückung gemeinsamer Phase in dem Multiplikator bei Gegentaktausgang praktisch
aufgehoben werden. Während die ursprünglichen oder resultierenden Stromvektoren bei der Frequenzabweichung
Null eine Voreilung und eine Nacheilung gegen-.. über der Trägerfrequenz von 45° besitzen, sind die einander
unterstützenden Komponenten bei der Frequenzabweichung Null des Trägers mit ihm in Phase und die beiden
entgegengesetzt gerichteten Komponenten sind orthogonal zum Träger. Mit der Verschiebung der momentanen
Frequenzabweichung des FM-Trägersignals verschieben sich jedoch die einander entgegengesetzt gerichteton Strotnkomponenten
in ihrer Phase in der gleichen Richtung und mit der gleichen mittleren Geschwindigkeit wie die resultierenden
Ströme.
Die Anwesenheit von FM-Signalen konstanter Amplitude an
beiden Eingängen des oberen Rangs der Differenzverstärker
46, 47 und 48, 43 stellt den richtigen Zustand für dieJFM-Demodulation durch den Multiplikations-Prozeß dar.
Wie bereits erwähnt, wird ein stark begrenztes FM-Signal oder ein solches Signal konstanter Amplitude zwischen den
Eingängen A -A des oberen Rangs der Differenzverstärker zugeführt. Die Amplitude dieses Signals wird groß gemacht,
so daß die Differenzverstärker durch das FM-Signal an
den Null-Durchgängen des Signals zwischen hochstromdurchlässigen Zuständen geschaltet werden. Zum gleichen Zeitpunkt
wird ein zweites FM-Signal konstanter Amplitude an den Eingängen B-B des Detektormultiplikators 42 zugeführt.
Das zweite FM-Signal konstanter Amplitude ist orthogonal zu dem ersten Signal bei der Frequenzabweichung Null, verschiebt
sich aber aus dieser Orthogonalität heraus mit der Änderung
der momentanen Frequenz des Signals. Da das Ausgangssignal
des Produktdemodulator eine Funktion des Sinus des Winkels
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zwischen den beiden zugeführten Signalen konstanter Amplitude ist, erzeugt diese Variierbarkeit der gegenseitigen
Phasenlage eine Variation der Amplitude des Ausgangsproduktes, welche da^it die erwünschte Niederfrequenzmodulation
enthält.
In praktischer Weise kann der DemodulationsVorgang wie
folgt erklärt werden: Wenn das FM-Signal nicht von der Trägerfrequenz abweicht, erzeugt der Multiplikatordetektor
42 eine Folge von Rechteckwellen mit gleichen Impulszeiten in Positiven und Negativen (dwell times).
Dieser Zustand entspricht der Erzeugung; einer Y/ellenf olge
mit einer Frequenz entsprechend dem doppelten Wert der Zwischenfrequenz, welche die Gleichstromkomponente
Null besitzen wegen der Gleichheit zwischen den positiven und negativen Impulszeiten. Wenn die Frequenz des FM-Signals
um die Mittenfrequenz mit der Niederfrequenz schwankt, dann wir_jä die Wellenform an den Punkten A-A,
deren Phase als Bezugswert ausgewählt wurde, wie zuvor
die Bezugsphase besitzen. Die Wellenform an den Punkten B-B, deren Phase durch Zuführung zu den abgestimmten
Schaltkreisen 54, 55 frequenzabhängig gemacht wurde, eilt
nun der Wellenform A -A um einen anderen Betrag nach^wie
zuvor. Es wird ein neuer Ausgangszustand erzeugt, in dem die Rechteckwellen am Ausgang jetzt eine kleine Impulszeit
im Positiven und eine längere im Negativen besitzen. Diese Niederfrequenzänderung in den Gleichstromwerten
erzeugt zwischen den Ausgangsanschlüssen A-B und - A-B eine Niederfrequenzgröße, die proportional der Änderung
der gegenseitigen Phasenwinkel zwischen den jeweiligen Eingängen ist.
Nach geeigneter Filterung zur Abtrennung der Zwischenfrequenzträ.Pier
und ihrer Oberwellen wird die Nied^rf requenzinformation gewonnen. Die demodulierten Ausgangssignale
BAD ORiGfNAL
von dem Demodulator 1.6 werden im Gegentakt dem Niederfrequenzverstärker
17 und anschließend einem Lautsprecher 18 zugeführt. Gleichzeitig steht ein demoduliertes
Ausgangssignal zur automatischen Frequenzsteuerung oder -Regelung zur Verfügung, welche durch eine nicht
besonders dargestellte Einrichtung durchgeführt wird.
Die Demodulation eines FM-Signals in einem Multiplikator-Detektor
kann verschiedene theoretische Prinzipien verwenden. Das Ziel ist in jedem Falle die Ableitung
eines elektrischen Signals, dessen Amplitude die ursprünglichen Schallamplituden wiedergibt. Bei der Frequenzmodulation
wird der ursprüngliche Schall als Frequenzschwankung eines Hochfrequenzträgers aufgeprägt. In einem Multiplikator
kann eine elektrische Amplitude entsprechend der ursprünglichen Schallinformation dadurch erhalten werden,
daß aus dem FM-Signal zwei Wellen abgeleitet und dann ein Produkt dieser Wellen erzeugt wird, dessen Amplitude von
der Frequenzschwankung des Signals abhängt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Phasenwinkel einer Welle
relativ zur anderen von der momentanen Frequenzabweichung des Signals abhängig ist oder dadurch, daß die Amplitude
einer Welle relativ zur anderen von der momentanen Frequenzabweichung abhängig gemacht wird. Die Variation jedes
dieser beiden. Parameter erzeugt jeweils eine erwünschte Variation der Amplitude des Produktes der beiden Wellen.
In ähnlicher Weise erhält man befriedigende Amplitudenschwankungen
bei einer Variation beider Parameter, wobei gewöhnlich "ein Parameter überwiegt.
In der vorstehenden Schaltung wurde das Demodulationsprinzip hauptsächlich bezüglich einer Änderung des Phasenwinkels
zwischen den beiden-Wellen erörtert. Durch Einstellung der Signalamplituden auf einen hohen Wert am Emittereingang
(B - B) kann ein Vorherrschen des Winkeleffekts verursacht
309833/0631
werden.. Andererseits kann es erwünscht sein, eine Variation
der Amplitude in irgendeinem Eingangsteil zu verwenden, um ein« linearere Wiedergabe des ursprünglichen
Tons zu erzeugen. In den meisten praktischen Schaltungen herrscht ein Effekt vor; der andere ist jedoch gewöhnlich zu einem geringeren Maße vorhanden.
Neben den vorstehend geschilderten Unterschieden des Arbeitsprinzips
ist es offensichtlich, daß die verschiedenen Arten der Zwischenνerbindüngen im Multiplikator möglich
sind. Obwohl bei den heutigen Anwendungen für integrierte Schaltkreise abgeglichene Eingänge oft erwünscht
sind, kann man auch nicht abgeglichene Eingangsverbindungen
verwenden. In ähnlicher Weise können abgeglichene oder auch nicht abgeglichene Ausgangsverbindungen verwendet werden.
Weiterhin kann man die an einem Satz der Eingangsanschlüsse oder an dem anderen Satz der Eingangsanschlüsse zugeführten
Signale verzögern, ohne das resultierende Ausgangssignal zu verändern, da die Ausgangsamplitude eine Funktion
der wechselseitigen Beziehung der Vektoren ist.
Wennj wie in den Abbildungen dargestellt, eine abgeglichene
Ansteuerung verwendet wird, kann die am B-Eingang zugeführte Welle selbst in zwei Komponenten aufgespalten werden.
Eine dieser beiden fellen wird dann voreilend phasenverschoben und die andere nacheilend phasenverschoben mit Hilfe
eines Paars von frequenzabhängigen Phasenschiebernetzwerken.
Alternativ hierzu kann man ein einziges f requenzabhäiigiges
Phasenschiebernetzwerk verwenden, das bei der Frequenzabweichung Null eine Phasenverschiebung von 90° erzeugt.
In i.ipi· Fi'vur r- ist das Netzwerk 1 3 für die automatische Verstärkungsregelung
in weiteren Einzelheiten gezeigt. Es enthält r?ino;i LpeiciTirkondensator 56, der an die Basis eines Trer.ntran-
309833/053
ORIGINAL
sistors 57 in Emitterfolgeschaltung gekoppelt ist und
eine erste relativ kurze Zeitkonstante liefert, um den größten Teil der Niederfrequenz aus der Steuerschaltung
für die automatische Verstärkungssteuerung zu entfernen.
Am Emitter der Transistorfolgestufe 57 ist ein Paar von
untereinander entgegengesetzt gepolten Dioden 58, 50 vorgesehen, welche im Nebenschluß zu einem Reihenwiderstand
60 liegen. Zusammen mit einem zweiten Filterkondensator 61, der zwischen die Sammelleitung für die automatische
Verstärkungssteuerung und Masse geschaltet ist, liefern die Komponenten 57 - 60 ein schnelles Einschalten
und schnelles Jlbschalten (fast attack - fast release)
der Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung während des Nachstimmens und liefern eine lange Zeitkonstante
im abgestimmten Zustand.
Die AM-FM-Steuereinrichtung ?0 ergibt die Möglichkeit zur Umschaltung eines Empfängers zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb.
Die Einrichtung ?0 betätigt den Schalter 62 zur Verbindung der Sammelleitung für die automatische Verstärkungsregelung
über einen Widerstand 63 mit einer Quelle für positive Vorspannungspotentiale zum FM-Betrieb,. Wenn
diese Verbindung hergestellt ist, wird die Spannung aus dieser Sammelleitung über den Wert angehoben, der beim AM-Betrieb
durch die Signalstärke bestimmt ist (typischerweise zwischen o,7 und 1 ,"' Volt) auf einen neuen Viert von beispielsweise
1,5 Volt. Daher werden der Mischer und die ersten beiden Zwischenfrequenzstufen, welche an die Sammelleitung
für die automatische Verstärkungssteuerung angeschlossen sind, bei der Einstellung auf FM-Betrieb mit voller Vers
t ä rk UD ;T b ο t r i eb en .
3Q9833/Q53 1 BAD ORKSfNAL
2185911
Zu den gleichen Zeitpunkt, in dem durch das Einstellorgan
20 die Spannung der automatischen Verstärkungskontrolle auf einen höheren Wert eingestellt wird, betätigt sie auch die
Steuerorgane, die notwendig sind, um den Empfänger in den Betrieb für PM-Empfang umzustellen. Dies kann teilweise mit
Hilfe von mechanischen Schaltern und teilweise durch elektronische Schalter oder nur durch mechanische Schalter oder nur
dureh elektronische Schalter bewerkstelligt werden.
Mechanische Schalter können verwendet werden in der Vorwahl der Hochfrequenz und in der Zwischenfrequenzfilterwahl
bei i'6 und 37 und elektronische Schalter 34 und 45 können verwendet werden, um den richtigen Hochfrequenzoszillator
auszuwählen und den Multiplikator-Detektor IG zwischen AM-Betrieb und FM-Betrieb umzuschalten. In Anwendungen
mit integrierten Schaltkreisen sind mechanische Schalter oft weniger erwünscht als elektronische Schalter,
wie beispielsweise der elektronische Schalter 45.
Zur Vereinfachung wurde nur der elektronische Schalter 45
im einzelnen dargestellt. Am Eingan;; des elektronischen
Schalters 45 ist ein« erste Diode 64 und ein als Diode
geschalteter Transistor 65 vorgesehen. Beide sind in Reihe über die St suerleitung für die· automatische Verstärkungssteuerung geschaltet. Ein erster Steuertransistor 66 ist
vorgesehen und seine Basis ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Teilen 64 und 65 verbunden.
Sein Emitter ist geerdet und der Kollektor ist mit der Basis der Stromquelle 67 zur Steuerung des AM-Eingangsabschnittes
verbunden zwecks Steuerung dieser Quelle. Gleichzeitig ist der Kollektor des Transistors 66 über einen
Widerstand GS mit dem Punkt B + und dem Kollektor eines zweiten Transistors 63 verbunden, der als Diode betrieben
wird. Der Emitter der Komponente 69 ist über einen Widerstand 70 mit Masse verbunden. Es ist ein zweiter Steuertransistor
7T vorgesehen, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Steuertransistors 66 verbunden ist.Sein Emitter ist mit
Masse über einen Widerstand 72 verbunden und sein Kollektor ist an die Basen der Stromquellen 73, 74 zur Steuerung
des FM-Eingangsabschnittes angeschlossen zwecks Steuerung
dieser Stromquellen. Der Kollektor des Transistors Ί" ist
über einen Widerstand 75 mit einer Quelle für Vorspannungspotentiale und mit dem Kollektor eines dritten als Diode
betriebenen Transistors 76 verbunden. Der Emitter dos Transistors 76 ist über einen Widerstand 7/ mit Masse verbunden.
Wie bereits erwähnt, arbeitet der elektronische Schalter 45 in Abhangigkeit von der Spannung auf der Stpuerleituiig
für die automatische Verstärkungsregelung. Er schaltet den
AM-Eingangsabschnitt des Detektors "6 ein,wenn die Spannung
auf der Steuerleitung im Bereich zwischen o,7 und .1,"! Volt
liegt und schaltet den FM-Abschnitt ein, wenn die Spannung auf
der Steuerleitung oberhalb ^ , 5 liegt. Dieser letztere Zustand wictf eingestellt durch die Betätigung des Schalters G2
zur Verbindung der Steuerleitung mit einer positiven Spannunprsquelle.
Da die Spannung auf der Steuerleitung durch Abtrennen der Steuerleitung von der Quelle ansinkt, sinkt die dem ersten
Steuertansistor 66 zugeführte Vorspannung ab, und dieser Transistor wird gesperrt. Wenn dies eintritt, kann die Spannung
an der Basis der Stromquelle 67 ansteigen und der Strom zum AM-Demodulatorabschnitt^S wird zugeschaltet. Gleichzeitig
wird auch der zweite Steuertransistor 71 eingeschaltet, sein Stromdurchgang neigt dazu, die Spannung an der Basis
der Stromquellen 73 und 74 zu verringern und den Strom für den FM-Demodulatorabschnitt abzuschalten. Umgekehrt wird beim
Ansteigen der Spannung auf der Steuerleitung für die automatische Verstärkungsregelung durch Betätigung des Schalters
und Verbindung mit der Spannungsquelle der erste Steuertransistor 63 leitend. Er neigt dann dazu, die Spannungsquelle
abzuschalten, den Steuertransistor 61 abzuschalten und die Stromquellen 73, 74 für den FM-Betrieb einzuschalten. Der
erzwungene Strom im Netzwerk für die automatische Verstärkungs-
— Γ 5 —
regelung^ f ür den beim FM-Betrieb die Schaltung erfolgt,
wird eingestellt durch den Strom in dem Widerstaxid 68. Sein
Wert steuert daher den tatsächlich vorhandenen Schwellwert für die Umschaltung.
Der AM-FM-Detektor 16 wird elektronisch vom AM-Betrieb
in den FM-Betrieb geschaltet durch Verwendung von überflüssigen oder zusätzlichen (redundant) Eingangsabschnitten
43, 44, steuerbare Stromquellen 67,73,74 für diese Ein^an'isabschnitte υηδνδ^Ώ Betriebszustand erfassenden elektronischen
Mess^ihalter 45, welcher die Verhältnisse auf der Steuerleitung für die automatische Verstärkungsregelung erfaßt,
die letzten Endes durch den von Hand betätigten Schalter
?.o eingestellt werden.
Der Vorteil des vorstehenden Lösungsweges besteht darin, daß er es gestattet, die zusätzlichen oder überflüssigen
Ein ;ai7.':sabschnitte 43, 44 fest in der Sc hai tun1; zu verdrahten,
'■,'«iterhiii besitzt er den Vorteil, die Aktivieren ; des einen
Abschnittes in Bevorzugung gegenüber dem anderen abhängig zu machen von der Änderung der elektrischen Zustände auf einer
leicht verfügbaren Steuerleitung, nämlich dem Regelnetzwerk für die automatische Verstärkungsregelung. Wenn dies in dem
Detektor "1G ausgeführt ist, besteht eine geringe oder gar keine
Wechselwirkung zwischen den aktiven und den im Ruhestand befindlichen Eingangsstufen. Dies ist teilweise auf die Tatsache
zurückzuführen, daß bei Herstellung der überflüssigen Verbindung am Emittereingang des Multiplikators 4P. die Emitterimpedanzen
gewöhnlich ziemlich niedrig sind und andererseits die Durchlaßimpedanzen von dem abgeschalteten Eingangsabschnitt
sehr hoch sind.
Der gleiche Lösungsweg kann verwendet werden bezüglich der Umschaltung anderer Teile der Radioempfängerschaltung zwischen
AM-Betrieb und FM-Betrieb. Dies wird beispielsweise
309833/0E31
BAD
A Λ Ο
vorgeschlagen bezüglich 'Oszillators 1.3. Hier wird der
AM-Abschnitt des örtlichen Oszillators dem Anschluß + A
des Vier-Quadranten-Multiplikator-Mischers ~-2 zugeführt
und der FM-Oszillator ist dem Eingangsanschluß - A zugeführt.
Der elektronische Schalter 34 betätigt einzelne Stromquellen, die jeweils einem oszillatorabschnitt
zugeordnet sind, so daß er einen Abschnitt aktiviert und gleichzeitig den anderen Abschnitt abschaltet. Ein Oszillatorabschnitt
stört den anderen nicht und liefert eine Rückleitung nach Masse für den anderen über die Eingänge
A -A des Mischers. Unter der Annahme, daß die AM-Schaltung"
arbeitet, liefert die Induktivität in der Wicklung des FM-Abschnittes des Oszillators einen Leitungsweg niedriger
Impedanz zu dem Anschluß B +,welcher sich wechselspannungsmäßig
auf Massepotential befindet. Beim FM-Betrieb liefert die verteilte Kapazität in der Wicklung des AM-Abschnittes
einen Rückleiter nach Masse mit niedriger Impedanz.
In ähnlicher Weise können die Hochf requenzsignaleii:.gangsschaltung
ΛΛ und die Zwischenf requenzf ilterschaltung "' 4
elektronisch zwischen dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb umgeschaltet werden. Die Zwischenfrequenzfilter 35,
36 können am bequemsten dadurch eingeschaltet werden, daß eine zusätzliche überflüssige Eingangsstufe 38 verwendet
wird. Die Eingangsanschlüsse für eine dieser Stufen sind dabei mit dem Filter 35 und die Eingänge zur anderen Stufe
mit dem Filter 36 verbunden. Die Kollektorausgänge der überflüssigen Stufen können miteinander verbundan werden und ihre
getrennten Emitter werden mit getrennten Stromquellen verbunden, welche getrennt durch einen elektronischen Schalter
ähnlich dem Schalter 45 steuerbar sind.
In ähnlicher Weise kann das Eingangsnetzwark Ή für das
Hochfrequenzsignal zwischen dem AM-Betrieb und dem FM-Betrieb
dadurch umgeschaltet werden, daß zusätzliche Differenzverstärker 3o im ersten Rang vorgesehenfwerden. En kann ein Sig-
309833/053)
BAD ORIGfNAL
na] eingangsabschniti ?4 auf einem Differenzenverstärker
und der andere Signaleingangsabschnitt .°5 auf den anderen
Differenzenverstärker gekoppelt werden. Die Kollektorausgänge
der beiden Dif ferenzenverstärker können miteinander und mit den Anschlüssen B -B des Multiplikators 12 verbunden
v/erden. Wie zuvor können die Emitter der einzelnen Differenzenverstärker getrennt an getrennt gesteuerte Stromquellen
geführt werden zur Steuerung durch einen elektronischen Schalter ähnlich dem Schalter 45.
Es ist offensichtlich, daß nicht für jede Stufe mit Betriehsartumschaltung
ein elektronischer Sehalter vorgesehen werden muß. Wenn der Verstärkungsgrad des Empfängers nicht zu gi*oß
ist, kann man einen einzigen elektronischen Schalter zur Steuerun«; der verschiedenen über den Iladioempfanger verteilten
gemeinsamer Stromquellen verwenden. Wenn ein Paart/Steuerleitungen für
diesen Zweck mit einem einzigen elektronischen Schalter verwendet werden, muß eine Filterung eingeschaltet werden, um
eine Kopplung der einzelnen Stufen untereinander zu verhindern. Bei einem Empfänger mit hoher Verstärkung ist die Isolation
mit Hilfe eines Filters iiMit ausreichend pnd es werden wahrscheinlich
rrindestens zwei elektronische Schalter benötigt, wobei ein Schalter auf den Detektor "!6 und der andere auf
die Blöcke i1, "3 und ^4 arbeitet.
Zur Erzielung eines Radioempfängers mit neuartigem Aufbau,
der sowohl im AM-Betrieb als auch im FM-Betrieb betätigt werden kann, wurde ein Mischer, ein Zv/ischenf requenzverstärker
und ein Detektor als Kombination ausgewählt, die in der Lage sind, wahlweise in jeder Betriebsart mit einem Mindestmaß
an Veränderung zu arbeiten. Solche Veränderungen werden erreicht durch Verwendung von zusätzlichen aktiven Schaltkreisen ohne
zusätzliche Schalterkontakte. Bei Auslegung als integrierte Schaltung wird dabei vermieden, daß die Mindestzahl der Anschlußstifte
für die Schaltung beträchtlich erhöht wird.
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BAD ORtGINAt,
Insbesondere wurde eine Multiplikatorausgestaltung für die Misch - und Demodulatorfunktionen verwendet und ein Breitbandverstärker
für AM-Betrieb und FM-Betrieb. In dem Mischer werden zwei zusätzliche Oszillatorabschnitte vorgesehen
und in dem Detektor oder Demodulator werden zusätzliche AM-Eingangsabschnitte und FM-Eingangsabschnitte vorgesehen.
Die elektronische Umschaltung wird dabei in einer solchen Weise erreicht, daß die genaue Abstimmung der Schaltungen
nicht beeinträchtigt wird durch die Unsicherheit mechanischer Schaltkontakte. In beiden Fällen werden die aktiven Elemente
der zusätzlichen Abschnitte selektiv betätigt durch eine Stromquelle, die ihrerseits der Steuerung durch einen
elektronischen Schalter unterliegt, welcher auf einen elektrischen Zustand anspricht, der von Hand auf einer Verstärkungsregelungsleitung
eingeführt wird. Wenn diese elektrische Steuerung dazu gebracht wird, dem Betrieb des Zwischenfrequenzverstärker
mit vollem Verstärkungsgrad zu entsprechen, wenn ein FM-Betrj& erwünscht ist, werden der Zwischenfrequenzverstärker
und andere ihm vorgeschaltete Verstärkerelemente, die mit dieser Steuerleitung verbunden sind, in
der erwünschten begrenzenden Art mit hohem Verstärkungsgrad für den FM-Betrieb betätigt. Gleichzeitig gestattet die gleiche
Steuerleitung eine automatisch gesteuerte lineare Verstärkung in der Betriebsart für Amplitudenmodulation.
Obwohl der Empfänger Schaltereinrichtungen elektronischer Art oder anderer Art für die Hochfrequenzeingangsschaltkreise
und die Zwischenfrequenzfilterschaltkreise benötigen kann,
ermöglicht die vorstehende Auswahl elektronischer Schalter und die Wahl eines elektronischen Steuerzustandes für ihre
Betätigung die erwünschte Steuerung auf zwei Betriebsarten von allen drei Hauptkomponenten ohne hierzu zusätzliche mechanische
Schalter oder Anschlußverbindungen zu erfordern.
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Bei der Herstellung in Form einer integrierten Schaltung werden daher die Zwischenverbindungsanschlußstifte auf
ein Minimum verringert. Solche Stifte werden benötigt, um eine Verbindung zwischen den Blättchen mit der integrierten
Schaltung und den nichtintegrierbaren Bauteilen (Abstimmungsschaltkreisen, großen Kondensatoren, Bedienungsknöpfen,
Lautsprechern usw.) des vollständigen Radioempfängers herzustellen. Ein Radioempfänger gemäß der vorliegenden
Erfindung kann typischerweise als integrierte Schaltung mit einem Mindestmaß von 16 Anschlußstiften hergestellt
werden. Dabei werden vier Anschlüsse den verschiedensten Gleichspannungsquellen und Masse zugeordnet, ein
Anschlußstift dem Hochfrequenzeingangsschaltkreis 11,
zwei Anschlußstifte den Oszillatorabschnitten 32, 33 r
zwei Anschlüsse den Zwischenfrequenzfilter 14, zwei Anschlüsse
den Stabilisierungskondensatoren, die in dem Rückkopplungsnetzwerk des Zwischenfrequenzverstärkers verwendet werden,
zv/ei Anschlüsse den Phasenschiebernetzwerken für FM-Betrieb,
welche dem Demodulator 16 zugeordnet sind, zwei Anschlußstifte
den Netzwerken für die automatische Verstärkungsgradsteuerung und schließlich ein Anschlußstift dem Niederfrequenzausgang.
Diese Stifte sind in Figur 2 durch Kreise an ihren entsprechenden Stellen bezeichnet.
Die Technologie der integrierten Schaltung ist am weitesten
fortgeschritten bezüglich der bipolaren Technologie. Sowohl
die Funktionen der Verstärkung als auch der Multiplikation können mit Transistoreinrichtungen, typischerweise
Siliziumtransistoren, ausgeführt werden und insbesondere kann die Multiplikationsfunktion mit Differenzenverstärkern
mit Transistorpaaren ausgeführt werden, die zur Multiplikation
miteinander verbunden sind. Es sind andere integrierbare Einrichtungen vorhanden, wie beispielsweise die MOSEET-Einrichtungen,
die sich zur Zeit in einer raschen Entwicklung befinden. Mit weiteren Verbesserungen kann erwartet werden,
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daß sie sowohl die Verstärkungsfunktion als auch die
Multiplikationsfunktion ausführen können, welche in der erfindungsgemäßen Anordnung erforderlich sind.
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Claims (1)
- Patentansprüche1J Signalverarbeitungsschaltung für araplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:a) einen Multiplikator-Detektor (42) mit zwei Differenzenverstärkern, die Basiseingänge, Emittereingänge und Kollektoreingänge besitzen und zur Multiplikation miteinander schaltungsmäßig verbunden sind.,b) eine erste Quelle für Wellen konstanter Amplitude, die mit einem Eingang des Multiplikator-Detektors verbunden ist, wobei diese Wellen aus einem ausgewählten AM-Signal oder FM-Signal abgeleitet sind, und eine vorgegebene Phasenbeziehung bezüglich des ausgewählten Signals besitzen,c) eine zweite Quelle für Wellen, die aus dem ausgewählten AM-Signal abgeleitet sind, wobei die Wellen von dieser zweiten AM-Signalquelle die Amplitudeninformation des ausgewählten AM-Signals Nulldurchgangspunkte besitzen, die koinzident sind mit den amplitudenmodulierten Wellen von der ersten Quelle zur Demodulation für Trägerfrequenzen ohne Seitenband,d) eine zweite Quelle von Wellen, die aus dem ausgewählten FM-Signal abgeleitet sind, wobei die Wellenvon dieser zweiten FM-Signalquelle sich von den Wellen aus der ersten Signalquelle für FM-Signale bezüglich eines frequenzabhängigen Parameters zur Erzielung einer Multiplikator-Demodulation unterscheiden,e) eine Einrichtung zum selektiven Verbinden des Ausgangs einer der zweiten Quellen mit dem anderen Multiplikator-Detektoreingang und309833/0531f) eine Einrichtung zur Ableitung der demodulierten Wellenformen, die an einen Ausgang des Multiplikator-Detektors gekoppelt ist.2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der eine Multiplikator-Detektoreingang der Basiseingang ist, die dort zugeführte Welle konstanter Amplitude von der ersten Quelle eine ausreichende Amplitude besitzt, um die Differenzenverstärker in dem Demodulator zwischen Schaltzuständen mit hohem Durchlaß zu schalten und der andere Multiplikator-Detektoreingang der Emittereinpran^ ist.3. Signalverarbeitung^chaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß der frequenzabhängige Parameter die Phase ist und die Wellen von der zweiten FM-Signalquelle praktisch konstante Amplituden besitzen.4. Signalverarbeitun^chaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß sowohl die Phase als auch die Amplitude frequenzabhängige Parameter sind.5. Signalverarbeitung%chaltung nach Anspruch 3, d adurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Phasenbeziehung an den Eingängen des Multiplikator-Detektors so ausgewählt ist, daß man eine Phasenfrequenzmodulatibon - Demodulation erhält.6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß die erste Quelle einen Zwischenfrequenzverstärker (4~* ) zur Sin,-309023/053!nalverstärkung mit einem hinreichenden Verstärkungsgrad umfaßt, welcher ein amplitudenbegrenztes Signal an seinem Ausgang beim AM-Betrieb oder FM-Betrieb ab-■;ibt und daß die zweite .Signalquelle einen Anfangsteil des Zwischenfrequenzverstärker besitzt und die Zwischenfrequenzverstärkung ermöglicht, welche für AM-Demodulation erforderlich ist und Ausganganschlüsse zur Entnahme eines linearen AM-Signals besitzt.7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6, d a durch gekennzeichnet, daß die zweite AM-3ignalquelle weiterhin einen dem Multiplikator-Detektor zugeordneten Verstärker besitzt, dessen Eingang mit dem Ausgang des Anfangsteils des Zwischenfrequenzverstärkers verbunden ist und dessen Ausgang an den Emittereingang des Multiplikator-Detektors geschaltet ist.8. Signalverarbeiturgsschaltung nach Anspruch 7, d a durch gekennzeichnet, daß Phasenschiebereinrichtungen (54, 55) vorgesehen sind.zur Auftrennung der Wellen von der zweiten FM-Signalquel-Ie in zwei Teilwellen, von denen die eine eine Nacheilung und die andere eine Voreilung bezüglich der frequenzmodulierten Wellen von der ersten Quelle um jeweils 45 bei der Frequenzabweichung Null besitzt und ähnliche Steigungen der Kurve der Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz besitzen,'·. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8, d a durch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebereinrichtung ein Paar Phasenschietaernetzwerke mit einem frequenzabhängigen Phasenverlauf besitzt und die zweite FM-Si^nalquelle umfaßt:ein Transistorpaar, das dem Multiplikator-Detektor zugeordnet ist und dessen Basen mit dem Ausgang des Zwischenfrequenzverstärker verbunden sind und dessen Emitter jeweils mit einem der Phasenschiebernetzwerke verbunden sind und deren Kollektoren jeweils mit. ^einem der Emittereingänge des Multiplikator-Detektors verbunden sind.Io. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet," daß es ein Netzwerk (19) für automatische Verstärkungsregelung besitzt, das, auf das demodulierte Ausgangssignal vom Multiplikator-Detektor anspricht und auf seiner Regelleitung oder Steuerleitung eine Spannung für automatische Verstärkungsregelung erzeugt, undeine Betätigungseinrichtung (2o), die an die Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung gekoppelt ■ ist zur wahlweisen Änderung der Spannung auf dieser Steuerleitung auf einen Wert, der außerhalb des Bereichs der Werte liegt, die aus dem demodulierten Ausgangssignal verfügbar sind undeine auf .· Spannungswert ansprechende Einrichtung (45), die mit der Steuerleitung verbunden ist und auf diesen außerhalb des normalen Wertebereichs liegenden Spannungswert anspricht zur Verbindung des Ausgangs der zweiten FM-Signalquelle mit dem andere Detektoreingang und zur Abtrennung des Ausgangs der zweiten AM-Signalquelleti. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der V/ert dieser wahlweise aufprägbaren Spannung so gewählt ist, daß er die mit der Steuerleitung verkoppelten Verstärkerstufen während des FM-BetrJ£bs mit voller Verstärkung betreibt.30d833/063t1Γ·. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 11, d adurch gekennzeichnet, daß die zweite AM-Signalquelle und die zweite FM-Signalquelle jeweils eine steuerbare Stromquelle in dem Emitterkreis der dem Detektor-Multiplikator zugeordneten Verstärker umfassen und diese steuerbaren Stromquellen mit dem Ausgang der auf Spannung ansprechenden Einrichtung für den wahlweisen Betrieb verbunden sind.13. Signalverarbeitungsschaltung für amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Signale, dadurch g e k ennze ic hn e t, daßsie umfaßt: einen Multiplikator-Detektor mit mehrfachen Eingängen, einen ersten diesem Detektor zugeordneten Transistorverstärker zur Zuführung eines AM-Signals an einem Eingang zur Demodulation, einem zweiten Demodulator zugeordneten Transistorverstärker zur Zuführung eines FM-Signals aS^lfrngang zur Demodulation, ein Paar von steuerbaren Stromquellen, die jeweils den Strom eines des Verstärkers steuern, eine Steuerleitung, eine von Hand bedienbare/ Einrichtung (2o) zur Einstellung eines elektrischen Parameters auf einen vorgebbaren Wert auf der Steuerleitung und einen elektronischen Schalter (45), der mit der Steuerleitung verbunden ist und auf das Erreichen dieses Wertes durch den Steuerparameter so anspricht, daß er die Stromquelle aktiviert, welche einen Eingangsverstärker steuert und die Stromquelle außer Betrieb setzt, welche den anderen Eingangsverstärker steuert.14. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche Brextbandverstärkereinrichtung zur Verstärkung des AM-Signals und des FM-Signals vor der Zuführung zu dem Multi-309833/0531plikator-Detektor und den zugeordneten Verstärkern besitzt, wobei die Steuerleitung eine Steuerleitung für automatische Verstärkungsregelung ist, welche an den Ausgang des Detektors angeschlossen ist zur Zuführung einer Regelspannung für .die Verstärkung zu der zusätzlichen Signalverstärkereinrxchtung während des AM-BetriebSjwobei diese Regelspannung aus dem Ausgangssignal abgeleitet ist und der vorgebbare Wert den FM-Betrieb aktiviert und die volle Verstärkung in der Verstärkereinrichtung herstellt.15. SxgnalverarbeitungBchaltung nach Anspruch 1.4, d adurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:einen Multiplikator-Mischer (12) mit mehrfachen Eingängen, einen ersten dem Mischer zugeordneten Transistor-Oszillator zur Zuführung von Schwingungen auf einen Eingang desselben zur Mischung der amplitudenmodulierten Signale, einen zweiten Transistor-Oszillator, der ebenfalls dem Mischer zugeordnet ist zur Zuführung von Schwingungen an einen Eingang zur Mischung von FM-Signalen, ein Paar steuerbare Stromquellen, die jeweils den Strom eines der Oszillatoren steuern und einen elektronischen Schalter, der mit der Steusrleiter verbunden ist und bei Vorliegen des vorgegebenen Wertes des Steuerparameters anspricht unter Aktivierung der Stromquelle , die den einen Oszillator steuert und Inaktivierung der Stromquelle, welche den anderen Oszillator steuert.16. Signalverarbeitungschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikatoren je- · weils ein Paar zur Multiplikation schaltungsmäßig verbundener Transistordifferenzverstärker enthalten.309833/0631Lee rse ite
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