DE2838229A1

DE2838229A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur elektrischen abstimmung einer reaktanzeinrichtung

Info

Publication number: DE2838229A1
Application number: DE19782838229
Authority: DE
Inventors: Lawrence William Gallagher
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1978-09-01
Publication date: 1979-03-15
Also published as: CA1121866A; IT7827510A0; US4207530A; GB2004152A; IT1098550B; JPS5453804A

Description

2838223 DIpL-PHyS₁CE. Weber fr d-8 München 71

Patentanwalt · Hofbrunnstraße 47

Telefon: (089)7915050

Telegramm: monopolweber münchen

M 893

MOTOROLA IKC.
East Algonquin Road
Schaumburg, 111, 60196

USA

Verfahren und Schaltungsanordnung zur elektrischen Abstimmung einer Reaktanzeinrichtung

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Die Erfindung betrifft allgemein elektrisch steuerbare Impedanz- und/oder Reaktanzeinrichtungen und bezieht sich insbesondere auf abstimmbare Funkempfänger, in welchen die Abstimmung zumindest teilweise durch die Verwendung einer elektrisch abstimmbaren Induktionseinrichtung erfolgt.

Im allgemeinen verwenden Funkempfänger eine abstimmbare oder steuerbare Induktionseinrichtung, um eine Abstimmung durchzuführen. Eine derartige Anordnung ist in der UB-FS 2 941 173 beschrieben.

Besondere Schwierigkeiten haben sich bisher bei solchen Funkempfängern ergeben, bei welchen die Abstimmung in vorgegebenen diskreten Schritten oder Stufen erfolgen sollte. Bei solchen Funkgeräten war eine Abstimmung entweder nur mit Hilfe von mechanisch steuerbaren induktiven Abstimmsystemen möglich, die Spulen und mechanisch einstellbare Kerne verwenden, oder mit Hilfe von elektrisch steuerbaren kapazitiven Systemen, welche Varaktordioden verwenden. Die mechanisch abstimmbaren Systeme sind kompliziert, teuer und der mechanischen Abnutzung unterworfen, die nach einiger Zeit die Genauigkeit beeinträchtigt. Die kapazitiven Abstimmsysteme mit Varaktordioden sind zur Abstimmung einer Antenneneingangsstufe eines AM-Funkempfangers für ein Kraftfahrzeug besonders ungeeignet (550 kHz bis 1600 kHz). Dies rührt daher, weil Antennen im AH-Übertragungsband für Kraftfahrzeug-Empfänger im allgemeinen viel kurzer sind als eine Viertel Wellenlänge und deshalb als kapazitive !Reaktanz wirken. Wenn eine nachgeschaltete abgestimmte HF-Stufe durch einen Varaktor über das Übertragungsband durchgestimmt wird, läßt sich zeigen, daß die Verstärkung oder der Gewinn der abstimmbaren HF-Stufe stark verändert wird, während die Schaltung über das Empfangsband durchgestimmt wird. Eine induktive Abstimmung der HF-Stufe eliminiert diese unerwünschte Veränderung. Wie oben

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bereits ausgeführt wurde, ist diese Art der elektronischen Abstimmung wegen der Hysteresis-Charakteristik von stromgesteuerten Induktionsspulen jedoch nicht anwendbar, wenn die Abstimmung in diskreten Frequenz-Inkrementen oder in reproduzierbarer Weise durchgeführt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Abstimmung einer Reaktanzeinrichtung der eingangs näher genannten Art zu schaffen, bei welcher die Hysteresis-Charakteristik einer Induktionsspule auf ein Minimum reduziert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß in einem Funkempfänger eine Abstimmung in diskreten Frequenzstufen durch eine elektrisch abstimmbare Induktionsspule erfolgen kann, und zwar auch in einem Funkempfänger, in welchem die abstimmbare HF-Stufe, welche der Antenne nachgeschaltet ist, elektrisch auf induktivem Weg abstimmbar ist«

Gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise bei einer entsprechenden Schaltungsanordnung die Impedanz und/oder die Reaktanz in einer Mehrzahl von diskreten gewünschten Impedanz- und/oder Reaktanz-Stufen während des Betriebes einer elektronischen Einrichtung eingestellt werden, welche eine Impedanz- und/oder Reaktanz-Schaltungsstufe aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung werden eine Mehrzahl von diskreten Induktivitätswerten für eine elektronisch steuerbare

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Induktionseinrichtung dadurch erzeugt, daß entsprechende Steuerströme für Jeden der gewünschten Induktivitätswerte erzeugt werden, wobei jedoch ein einziger Bezugsstrom an die elektrisch steuerbare Induktionseinrichtung angelegt wird, bevor einer der gewünschten Steuerströme angelegt wird. Auf diese Weise wird die steuerbare Induktionseinrichtung, vorzugsweise eine stromgesteuerte Induktionsspule, immer in derselben Richtung abgestimmt, d. h., von demselben Bezugsstrom ausgehend. Deshalb wird die Wirkung der Hysteresis-Charakteristik der stromgesteuerten Induktionsspule auf ein Minimum reduziert, und die stromgesteuerte Induktionsspule läßt sich genau auf einen beliebigen Induktivitätswert einstellen. Deshalb ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Mehrzahl von vorgegebenen gesteuerten Strömen für eine stromgesteuerte Induktionsspule zu erzeugen, wodurch eine Mehrzahl von vorgegebenen Induktivitätswerten eingestellt werden können. Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorzugsweise ein Bauschunter drückungs signal erzeugt, welches ein Niederfrequenzgatter steuert, welches den Lautsprecher eines Funkempfangers während der Einstellung der stromgesteuerten Induktionsspule durch das Bezugssignal abschaltet. Auf diese Weise ignoriert der Funkempfanger diejenige Zeit, in welcher die stromgesteuerte Induktionsspule durch den Bezugsstrom eingestellt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend bexspielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Funkempfängers, der eine elektrisch, induktiv abstimmbare HP-Stufe aufweist,

Fig. 2 ein Schaltschema, welches eine Ersatzschaltung für die Antenne und die induktiv abstimmbare HF-Stufe des in der Fig. 1 dargestellten Empfängers veranschaulicht, und

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Fig. 3 eine grafische Darstellung, welche die Induktivität über dem Strom als Kennlinie einer elektrisch steuerbaren Induktionsspule in der abstimmbaren HF-Stufe gemäß Fig. 1 und 2 darstellt.

In der Fig. 1 ist ein abstimmbarer Funkempfänger 10 dargestellt, welcher zur Verwendung in einem Frequenzband zwischen 550 kHz und 1600 kHz dient. Der Empfänger 10 weist eine Antenne 11 auf, welche ein Eingangssignal an eine Eingangsklemme 12 einer abstimmbaren HF-Stufe 13 liefert, die eine elektrisch abstimmbare Induktionsspule aufweist, vorzugsweise eine stromgesteuerte Induktionsspule, welche an einer Steuerklemme 14 der abstimmbaren HF-Stufe 13 Steuerströme aufnimmt. Die HF-Stufe empfängt alle Signale von der Antenne 11 und gibt in selektiver Weise bestimmte Signale davon an eine Ausgangsklemme 15 weiter. Ein Mischer 16 hat eine Eingangsklemme 17 _s welche die Signale von der Klemme 15 aufnimmt und sie mit denjenigen Signalen mischt, die an einer zweiten Eingangsklemme 18 ankommen, um an eine Ausgangsklemme 19 ein Differenzfrequenzsignal zu liefern. Die Signale an der Klemme 19 werden dann einer hochempfindlichen ZF-Stufe 20 zugeführt, welche diese Signale verstärkt und sie einer Demodulatorschaltung 21 zuführt. Der Demodulator demoduliert die empfangenen Signale von der ZF-Stufe und führt das demodulierte Signal an eine Eingangsklemme 22 eines Niederfrequenzgatters 23· Eine Ausgangsklemme 24 der Niederfrequenzstufe bzw. des Niederfrequenzgatters ist direkt mit einem Lautsprecher 25 des Empfängers 10 verbunden, und das Hxederfrequenzgatter wird durch Signale geöffnet und geschlossen, welche an einer Steuerklemme 26 des Gatters 23 ankommen.

Die Arbeitsweise der Bauelemente 13» 16, 20, 21, 23 und 25 ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung. Grundsätzlich liefert die abstimmbare

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HF-Stufe eine anfängliche Selektivität für einen Rundfunkempfänger 10, während der Mischer 16 ein Signal von einem Überlagerungsoszillator an der Klemme 18 aufnimmt und das empfangene Signal in ein ZF-Signal umwandelt, welches in der ZF-Stufe 20 weiterverarbeitet wird. Der Demodulator 21 demoduliert das verstärkte ZF-Signal, und das Niederfrequenzgatter 23 verbindet das demodulierte Niederfrequenzsignal in selektiver Weise mit dem Lautsprecher 25· Das Niederfrequenzgatter 23 stellt nur einen elektrisch steuerbaren Schalter dar, welcher zwischen den Klemmen 22 und 24 einen Kurzschluß herstellt, wenn kein Signal der Steuerklemme 26 zugeführt wird, während der Schalter die Klemmen 22 und 24 voneinander trennt, wenn an der Klemme 26 ein positiver Impuls anliegt.

Das an der Klemme 18 empfangene Signal des Überlagerungsoszillators wird durch eine (gestrichelt dargestellte) Schaltung 27 erzeugt, digitale Frequenzsynthetisierschaltung mit einer phaeenstarren Sückführschleife ausgebildet ist. Diese Schaltung hat einen spannungsgesteuerten Oszillator 28, dessen Ausgangsklemme 29 direkt mit der Klemme 18 verbunden ist und auch mit dem Eingang eines programmierbaren Frequenzteilers 30. Der Ausgang des Frequenzteilers ist mit einem Phasendetektor 31 verbunden, welcher ein weiteres Eingangssignal von einem hochstabilen Bezugsoszillator 32 empfängt und ein Ausgangssignal liefert, welches dem Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 28 über ein Tiefpaßfilter 33 zugeführt wird. Ein Zähler 34 hat eine Mehrzahl von Anschlüssen, die mit dem programmierbaren Frequenzteiler 30 verbunden sind, und der Zähler steuert die Beziehung zwischen dem Eingang.und dem Ausgang des programmierbaren Frequenzteilers 30·

Die Bauteile 28 bis 34 bilden die digitale phasenstarre Eiickführschleife 27, deren Aufbau und Arbeitsweise an sich bekannt sind. Eine Abstimmsteuereinrichtung 35 ist mit dem Zähler 34·

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•κ.

verbunden und steuert die Arbeitsweise dieses Zählers, der wiederum die Arbeitsweise und insbesondere das Teilerverhältnis des Teilers 30 steuert, welches die !Frequenz am Ausgang der phasenstarren digitalen Bückführschleife festlegt, deren Ausgangssignal der Klemme 18 des Überlagerungsoszillators des Mischers 16 zugeführt wird. Die beiden US-Patentanmeldungen Nr. 583 34-3 vom 2. 6. 1975 und 711 036 vom 2. 8. 1976 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Abstimmsteuereinrichtung 35 und der digitalen phasenstarren Eückfühxsehleife 27« In diesen Bezugsanmeldungen wird auch die Arbeitsweise dieser Schaltungsteile erläutert.

Grundsätzlich steuert die Abstimmsteuereinrichtung 35 die Zählung des Zählers 34- in Abhängigkeit von den Wünschen der Bedienungsperson des Funkempfängers 10. Auf diese Weise wird die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 28 in diskreten Frequenzstufen derart verändert, daß der Funkempfänger 10 in diskreten Frequenzschritten auf eine Station abgestimmt wird, die der Benutzer einschalten möchte. Die Abstimmung in diskreten Stufen steht im Gegensatz zu der Abstimmung in unendlich fein veränderlichen Stufen, bei denen der Überlagerungsoszillator in seiner Frequenz auf eine beliebige vorgegebene Frequenz abgestimmt werden kann. Die Abstimmsteuereinrichtung 35 und die digitale phasenstarre Bückführschleife 27 liefern ein Ausgangssignal, welches nur eine vorgegebene Anzahl von diskreten Frequenzen dem Mischer 16 zuführt. Dies führt dazu, daß der Funkempfänger 10 nur auf eine vorgegebene Anzahl von diskreten Frequenzen abgestimmt werden kann, welche jedem der Funkfrequenzkanäle im Übertragungsband zugeordnet werden.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 33 ist eine Gleichspannung, welche der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten

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Oszillators 28 proportional ist. Diese Gleichspannung wird dazu verwendet, einen Strom abzuleiten, welcher dazu dient, die Induktivität der stromgesteuerten Induktionsspule zu verändern. Die Gleichspannung wird dem Eingang eines Spannungs-Strom-Wandlers 37 zugeführt, welcher die Gleichspannung in ein Gleichstromsignal umsetzt. Die Übertragungsfunktion dieses Wandlers ist derart ausgebildet, daß sie eine Versatzdifferenz zwischen der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 28 und der abgestimmten Frequenz der HF-Stufe 13 ebenso wie eine erforderliche Abstimmung der stromgesteuerten Induktionsspule selbst kompensiert. Der Wandler 37 kann leicht mit Hilfe einer spannungsgesteuerten Stromquelle gerätetechnisch realisiert werden.

Der Ausgangsstrom des Wandlers 37 wird einer Eingangsklemme

38 eines (gestrichelt dargestellten) elektronischen Schalters

39 zugeführt, der weiterhin eine zusätzliche Eingangsklemme 40, eine Klemme eines veränderlichen Arms 41 und eine Steuerklemme 42 aufweist. Die Klemme 41 ist direkt mit der Steuerklemme 14 der über die Induktionsspule abstimmbaren HF-Stufe 13 verbunden. Eine Konstantstromquelle 43 ist direkt mit der Klemme 40 verbunden, und die Steuerklemme 42 des Schalters 39 empfängt Ausgangsimpulssignale von einem monostabilen Multivibrator 44, welcher Eingangstriggerimpulse von einer Ausgangsklemme 45 der Abstimmsteuereinrichtung 35 empfängt. Die Klemme 45 liefert auch Eingangstriggerimpulse an einen zweiten monostabilen Multivibrator 46, dessen Ausgangsimpulse der Steuerklemme 26 des Niederfrequenzgatters 23 zugeführt werden.

Der elektronische Schalter 39 arbeitet im wesentlichen als elektronisches Relais, welches die Klemme 41 des bewegbaren Arms mit der Klemme 38 verbindet, und zwar dann, wenn keine Spannung an der Klemme 42 anliegt, während hingegen die Klemme 41 direkt mit der Klemme 40 verbunden wird, wenn ein positiver

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Ausgangsimpuls anliegt, welcher durch den monostabilen Multivibrator 44 geliefert wird. Ausgangsimpulse mit einer vorgegebenen Zeitdauer werden durch den monostabilen Multivibrator 44 in Reaktion darauf erzeugt, daß der monostabile Multivibrator von der Klemme 45 ein Triggereingangssignal bekommt. Solche Triggereingangssignale werden erzeugt, sobald die Abstimmsteuereinrichtung 35 die Zählung im Zähler 34 verändert. Sobald daher die Frequenz des Signals, welches durch die phasenstarre Eückführschleife 27 geliefert wird, verändert wird, wird an der Klemme 45 ein Triggereingangssignal erzeugt. Dies führt dazu, daß beide monostabilen MuItivibratoren 44 und 46 Ausgangsimpulse vorgegebener Dauer liefern.

Wenn der monostabile Multivibrator 44 keinen positiven Ausgangsimpuls liefert, empfängt die Steuerklemme 14 der über die Induktionsspule abstimmbar en HF-Stufe ein Steuerstrom von dem Wandler 37» welcher in einer direkten Beziehung zu der Frequenzdes Signals vom Überlagerungsoszillator steht, welches an der Klemme 18 des Mischers 16 aufgenommen wird. Somit wird normalerweise ein Steuerstrom an die Klemme 14 geliefert, welcher die stromgesteuerte Induktionsspule darin auf einen Wert der Induktivität abstimmt, so daß die HF-Stufe 13 auf ein Frequenzband abgestimmt wird, welches der Frequenz des Signals vom Überlagerungsoszillator entspricht, welches der Klemme 18 zugeführt wird.

Sobald die Frequenz des Überlagerungsoszillators durch die Abstimmsteuereinrichtung 35 verändert wird, ändert sich die Zählung des Zählers 34, wodurch die Steuerklemme 14 einen vorgegebenen Bezugsstrom aufnimmt, der durch die Quelle 43 während einer vorgegebenen Zeit geliefert wird, die der Breite des Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators 44 entspricht,

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Auf diese Weise wird ein vorgegebenes elektrisches Strombezugssignal der stromgesteuerten Induktionsspule in der HP-Stufe zugeführt, und zwar unmittelbar bevor jedes Stromsteuersignal zur Anwendungtommt, welches durch den Wandler 37 geliefert wird und welches direkt der Frequenz des Signals des Überlagerungsoszillators entspricht, welches der Klemme 18 zugeführt wird. Dies führt zu einer genauen Einstellung der Induktivität der stromgesteuerten Induktionsspule in der HF-Stufe 13» und zwar trotz der Hysteresis-Charakterstistik der stromgesteuerten Induktionsspule. Dieser Sachverhalt läßt sich aus den Fig. 2 und 3 leicht erkennen.

Die Fig. 2 ist ein Schaltschema für eine Ersatzschaltung der Antenne 11 und der über eine Induktionsspule abstimmbaren HF-Stufe 13. Identische Bauteile haben in den Fig. 1 und 2 gleiche Bezugsζeichen. Gemäß der Darstellung weist die Antenne 11 eine HF-Signalquelle 50 auf, die mit einem Kondensator 51 in Reihe geschaltet ist, der zwischen der Masse und der Eingangsklemme 12 der abstimmbaren HF-Stufe 13 angeordnet ist. Der Kondensator 51 stellt die kapazitive Reaktanz der Antenne 11 dar. Die Antenne hat eine kapazitive Reaktanz, weil sie wesentlich kurzer ist als eine Viertel Wellenlänge einer beliebigen Frequenz im Übertragungsband. Dies ist bei Übertragungsantennen üblich, die auf Kraftfahrzeugen angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 ist die abstimmbare HF-Stufe 13 als Parallelschwingkreis dargestellt, der einen Kondensator 52, einen Widerstand 53 und eine Signalwicklung 54- einer stromgesteuerten Induktionsspule aufweist, wobei diese Bauteile alle parallel zwischen der Klemme 12 und der Masse angeordnet sind. Die Klemmen 12 und 15 sind direkt miteinander verbunden. Die Signalwicklung 54· der stromgesteuerten Induktionsspule ist magnetisch mit einer Steuerwicklung 55 gekoppelt, und zwar über einen schematisch dargestellten Magnetkern, der mit der

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Bezugszahl 56 versehen ist. Ein Ende der Steuerwicklung 55 ist mit der Masse verbunden, und das andere Ende der Wicklung 55 ist direkt mit der Steuerklemme 14 der abstimmbaren HF-Stufe verbunden. Wenn verschiedene Gleichströme als Steuerströme der Klemme 14 zugeführt werden, ändert die Steuerwicklung 55 die magnetische Permeabilität des Kerns 56. Dies führt zu einer Veränderung der Induktivität der Signalwicklung 54, und dadurch wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verändert, welcher durch die Bauteile 52 bis 54 gebildet ist. Dies führt dazu, daß eine Veränderung in den Frequenzen herbeigeführt wird, welche bei der HF-Stufe 13 zwischen den Klemmen 12 und 15 übertragen werden, da nur Frequenzen bei oder in der Nähe von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises durchgelassen werden.

Die Bauteile 54-56 bilden eine durch einen Gleichstrom gesteuerte Induktionsspule, bei welcher der Strom durch eine Steuerwicklung dazu verwendet wird, die Induktivität einer Wechselspannungs-Signal-Wicklung zu verändern. Obwohl stromgesteuerte Induktionsspulen bereits zur Abstimmung von HF-Stufen in Funkempfängern verwendet wurde, hat eine derartige Verwendung keine breite Anwendung gefunden, weil der Bestmagnetismus dieser Einrichtungen daran gehindert hat, daß ein genau festgelegter Wert der Induktivität dadurch eingestellt werden konnte, daß ein vorgegebener Strom durch die Steuerwicklung geschickt wurde. Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Problem dadurch, daß die Wirkung des Restmagnetismus einer stromgesteuerten Induktionsspule auf ein Minimum gebracht wird. Dies geschieht im wesentlichen dadurch, daß ein fester BssugsstroH der Steuerwicklung zugeführt tfird, bevor ein gewünschter vorgegebener Steuerstrom angelegt wird, welcher dem entsprechenden vorgegebenen Wert der Induktivität für die Signalwicklung einstellt. Diese Torgehensweise xfird nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert.

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In der Fig. 3 ist in einer grafischen Darstellung die Induktivität L der Signalwicklung 54- über dem als Gleichstrom ausgebildeten Steuerstrom I aufgetragen, welcher der Steuerwicklung 55 zugeführt wird. Wenn kein Steuerstrom anliegt, ist die Induktivität der Signalwicklung 54· gleich L _f, und dieser Zustand wird durch den Punkt 60 in der Pig. 3 veranschaulicht. Wenn ein bekannter Steuerstrom I^ an die Steuerwicklung 55 angelegt wird, in welcher zuvor kein Steuerstrom geflossen ist, wird die Induktivität der Signalwicklung 54- effektiv entlang einem bogenförmigen Weg 57 auf einen entsprechenden Wert der Induktivität L* verändert. Wenn der Steuerstrom nun von dem Wert I^ auf einen kleineren Strom Ip verändert wird, ändert sich die Induktivität der Signalwicklung 54· entlang einem anderen bogenförmigen Weg 58 auf einen Wert der Induktivität L,. Wenn anstatt einer Veränderung des Steuerstrom I^ auf den kleineren Steuerstrom Xj der Steuerstrom direkt von dem Wert Null auf den Steuerstrom I^ verändert worden wäre, würde die Induktivität der Wicklung 54- von dem Punkt 60 entlang dem bogenförmigen Weg 57 auf einen Wert der Induktivität Lo gebracht. Somit veranschaulicht die Fig. 3» daß aufgrund der Auswirkung des Restmagnetismus oder der Remanenz der Wert der Induktivität, welcher durch eine stromgesteuerte Induktionsspule geliefert wird, von der Richtung abhängt, in welcher die stromgesteuerte Induktionsspule abgestimmt wird. Somit ergeben sich viele verschiedene Werte der Induktivität für einen einzigen Wert des Steuerstroms, und zwar aufgrund der Hysteresis, die sich durch die Remanenz in einer stroagesteuerten Induktionsspule ergibt.

Die Erfindung überwindet dieses Hystertsisproblem dadurch, daß immer ein fester Bezugestroa an die Steuerwicklung der stromgesteuerten Induktionsspule angelegt wird, bevor diese Induktionsspule auf einen neuen Wert ihrer Induktivität eingestellt wird. Im vorliegenden fall entspricht gemäß der Erfindung dieser feste Wert des Steuerstroms I_ref der Größe eines als

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Gleichstrom ausgebildeten Steuerstrom von Bull. Somit wird zunächst der Wicklung 55 ein Steuerstrom mit der Größe Null zugeführt, und es wird dann ein Steuerstrom I. zugeführt, welcher einer gewünschten Frequenz des Überlagerungsoszillators entspricht, so daßdann, wenn dieser Steuerstrom der Wicklung 55 zugeführt wird, die Induktivität der Signalwicklung 54- entlang dem Weg 57 auf einen gewünschten Iu eingestellt wird. Wenn die Frequenz des Überlagerungsoszillators verändert wird, wird zunächst derselbe Bezugsstrom I__ef an die Wicklung 55 angelegt, so daß die Induktivität im wesentlichen auf den Wert I*_re£ entlang dem Weg 58 zurückkehrt. Anschließend wird ein Steuerstrom Ip, welcher dieser neuen Frequenz des Überlagerungsoszillators entspricht, an die Klemme 55 angelegt. Dies führt dazu, daß wiederum eine Veränderung der Induktivität entlang demselbenbogenförmigen Weg 57 erfolgt, um die Induktivität der Signalwicklung 54· auf den bekannten vorgegebenen Wert Lp einzustellen. Wenn die Frequenz des Überlagerungsoszillators erneut verändert wird, dann wird wiederum der Bezugsstrom I_ref an die Steuerwicklung 55 gelegt, was dazu führt, daß die Induktivität der Signalwicklung auf die Größe L ~ entlang dem bogenförmigen Weg 59 zurückkehrt, welcher gestrichelt dargestellt ist. Anschließend kann ein beliebiger neuer Steuerstrom an die Steuerwicklung 55 angelegt werden, der dann dazu führt, die Induktivität der Signalwicklung 54-auf einen entsprechenden Wert entlang dem Weg 57 zu bringen. Somit wird gemäß der Erfindung die Auswirkung der Hysteresis einer stromgesteuerten Induktionsspule auf ein Minimum gebracht, welche die Bauteile 54-56 aufweist.

Während die Fig. 3 veranschaulicht, daß für eine Größe des Gleichsteuerstromes, welcher der Wicklung 55 zugeführt wird, und welcher gleich Null ist, nur ein einziger Wert der Induktivität L- für die Signalwicklung 54- an Bezugspunkt 60 auf der grafischen Sarstellung vorhanden ist, kanu es in der

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Praxis vorkommen, daß bei einem Gleichsteuerstrom von Null die Induktivität nicht exakt auf den Punkt 60 zurückkehrt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Größe eines Fehlers die Genauigkeit der Anordnung nur unwesentlich und in vernachlässigbarem Ausmaß beeinflußt. Außerdem ist dieser fehler wesentlich geringer als die Abstimmfehler, welche auftreten wurden, wenn die stromgesteuerte Induktionsspule verwendet würde, ohne vor der Anwendung eines neuen Steuerstromes auf einen Bezugsstrom zurückgesetzt zu werden.

Die Genauigkeit läßt sich steigern, wenn anstatt der Anwendung eines Gleichstroms als Steuerstrom von der Größe Bull ein Bezugsstromsignal verwendet wird, welches eine gedämpfte sinusförmige Wellenform aufweist, die sich um den Nullpunkt herum ändert und der Steuerwicklung 55 zugeführt wird. Indem ein Bezugssignal verwendet wird, welches diese Wellenform aufweist, um die Steuerwicklung 55 zu beaufschlagen, würde stets ein einziger Bezugspunkt der Induktivität entsprechend dem Punkt 60 erreicht, sobald dieses Bezugssignal angelegt wird« Sie Erzeugung einer solchen gedämpften Sinusschwingung als Bezugsstrom wäre kein Problem, da diese Wellenform leicht dadurch erreicht werden kann, daß eine an sich bekannte Schaltung verwendet wird.

Der monostabile Multivibrator 46 erzeugt Ausgangsimpulse, die eine vorgegebene Dauer haben und in Seaktion auf dieselben Triggerimpulse ausgelöst werden, welche den monostabilen Multivibrator 44 triggern. Der monostabile Multivibrator 46 trennt effektiv den Eingang und den Ausgang 22 bzw. 24 während der Dauer seiner Ausgangsimpulse. Somit arbeitet das Hiederfrequenzgatter 23 im wesentlichen als elektronisches Relais, welches in selektiver Weise in Reaktion auf die Steuerspannung an der Klemme 26 Signale durchläßt.

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Der Zweck des monostabilen Multivibrators 46 besteht im wesentlichen darin, den Lautsprecher 25 während derjenigen Zeit abzuschalten, in welcher das Strombezugssignal der Steuerwicklung 55 zugeführt wird. Auf diese Weise ignoriert der Funkempfänger 10 diejenige Zeit, in welcher der Bezugsstrom, welcher durch die Quelle 4-3 erzeugt wird, der stromgesteuerten Induktionsspule in der abstimmbaren HF-Stufe 13 zugeführt wird. Dies ist deshalb zweckmäßig, weil das Anlegen des Bezugsstromes an die HF-Stufe momentan unerwünschte Nxederfrequenzsignale an der Klemme 22 erzeugen könnte. Somit werden diese unerwünschten Signale durch den monostabilen Multivibrator 46 wirksam unterdrückt. Damit der monostabile Multivibrator 46 und das Niederfrequenzgatter 23 in der Weise arbeiten, daß diese unerwünschten Signale wirksam unterdrückt werden, sollte die Dauer der Impulse, welche durch den monostabilen Multivibrator 46 erzeugt werden, wenigstens gleich der Dauer derjenigen Impulse sein, welche durch den monostabilen Multivibrator 44 erzeugt werden. Somit bleibt das Niederfrequenzgatter 23 während der gesamten Zeit geöffnet, in welcher das Bezugssignal der Steuerwicklung 55 der stromgesteuerten Induktionsspule zugeführt wird. Es ist auch wünschenswert, daß die Dauer der Impulse des monostabilen Multivibrators 46 nicht nur gleich der Dauer des monostabilen Multivibrators 44- bzw. gleich der Dauer seiner Impulse ist, sondern sich auch über die zusätzliche Zeit erstreckt, die erforderlich ist, den gewünschten Steuerstrom an die Wicklung 55 anzulegen und die dazu benötigt wird, die Induktivität der Signalwicklung 54- von dem Punkt 60 über den bogenförmigen Weg 57 auf denjenigen Wert zu bringen, dessen Induktivität eingestellt werden soll.

Während die Hauptanwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sich auf die Verwendung einer stromgesteuerten Induktionsspule in der abstimmbaren HF-Stufe eines Empfängers bezieht, ist grundsätzlich der Anwendungsbereich der Erfindung nicht auf

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eine derartige Verwendung begrenzt. Die Erfindung kann offensichtlich überall dort verwendet werden, wo Hysteresis-Effekte einer veränderbaren Impedanz und/oder Eeaktanz eine genaue Einstellung der Impedanz oder Eeaktanz in Eeaktion auf vorgegebene Steuersignale verhindern. Außerdem könnte eine stromgesteuerte Induktionsspule auch dazu verwendet werden, einen Oszillator abzustimmen. Dabei könnte die Frequenz des Oszillators in Abhängigkeit von vorgegebenen Steuersignalen verändert werden, während die Hysteresis-Effekte der stromgesteuerten Induktionsspule gemäß der Erfindung auf ein Minimum gebracht werden könnten.

Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft auf die abstimmbare HP-Stufe eines Bundfunk-Band-Empfangers anwenden. Diese vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit ergibt sich dadurch, daß eine induktive Abstimmung der HP-Stufe eines solchen Empfängers dazu führt, daß eine abstimmbare HP-Stufe gebildet wird, deren Ausgangssignal sich in seiner Stärke nicht wesentlich über das Band verändert. Dies ergibt sich aus einer Analyse der Ersatzschaltung gemäß Fig. 2.

Da die Antenne im allgemeinen kurzer ist als eine Viertel Wellenlänge, erscheint sie als kapazitive Eeaktanz über das gesamte Band. Somit ändert sich die Impedanz des Kondensators 51 umgekehrt zu der Frequenz. Damit die HP-Schaltung 13 über das gesamte Band ein verhältnismäßig konstantes Ausgangssignal aufweist, sollte sich die Resonanzimpedanz der Ersatzschaltung auch umgekehrt mit der Frequenz über das Band verändern. Da die Bauteile 52-54- einen Eesonanzkreis oder Schwingkreis bilden, der auf die Frequenz des Funkempfängers 10 abgestimmt ist, ist die Impedanz der Schaltung 13 bei dieser fiesonama--" frequenz gleich dem effektiven Wert des Widerstaades 53° Wert Q des Schwingkreises ist etwa gleiefe dL<§2> G2?oB©. d©s

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induktive Reaktanz der Wicklung 54- oder die kapazitive !Reaktanz des Kondensators 52. Für einen induktiv abgestimmten Schwingkreis, wie er in der Fig. 2 veranschaulicht ist, bleibt die Größe des Kondensators konstant, und daher ändert sich die kapazitive Reaktanz umgekehrt zu der Frequenz. Da der Wert Q des Schwingkreises über das Übertragungsband etwa konstant bleibt, bedeutet dies, daß die Größe des entsprechenden Widerstandes 53 sich auch umgekehrt zu der Frequenz über das Übertragungsband ändern sollte. Somit bleibt für induktiv abgestimmte HF-Stufen die Verstärkung der Stufe über das gesamte Band annähernd konstant. Wenn HF-Stufen kapazitiv abgestimmt werden, beispielsweise durch die Verwendung einer Varaktordiode, dann ergibt sich eine Veränderung in der Verstärkung der HF-Stufe in der Größe von 9 zu 1 über eine Veränderung in der Frequenz von 3 zu 1, welche über das Übertragungsband auftritt (550 kHz bis 1600 kHz). Somit liefert die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß eine genau steuerbare, induktiv abgestimmte HF-Stufe erreichbar ist, die über das Übertragungsband eine im wesentlichen konstante Signalverstärkung aufweist.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur elektrischen Einstellung einer steuerbaren Impedanzeinrichtung auf gewünschte Impedanzwerte, während des Betriebes einer elektronischen Einrichtung, welche die steuerbare Impedanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebenes elektrisches Bezugssignal erzeugt wird, daß das Bezugssignal (I_ref) einer steuerbaren Impedanzeinrichtung (54-56) zugeführt wird, um die Impedanzeinrichtung auf einen vorgegebenen Bezugsimpedanzwert (I<_re;f) zu bringen, und daß dann ein erstes vorgegebenes elektrisches Signal (I,*) erzeugt und der Impedanzeinrichtung (54-56) zugeführt wird, um die steuerbare Impedanzeinrichtung (54—56) auf einen gewünschten ersten Impedanzwert (L,-) zu bringen.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung (54-56) auf einen anderen Impedanzwert (Lp) dadurch eingestellt wird, daß erneut das vorgegebene Bezugssignal (I_ref) erzeugt und angelegt wird, um die Impedanzeinrichtung (54-56) auf den Bezugsimpedanzwert (I* f.) zu bringen, und daß anschließend ein zweites vorgegebenes elektrisches Signal (I₂) erzeugt und an die Impedanzeinrichtung (54-56) angelegt wird, um die steuerbare Impedanzeinrichtung (54—56) auf einen zweiten entsprechenden Impedanzwert (L₂) zu bringen.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während derjenigen Zeit, in welcher die abstimmbare Impedanzeinrichtung auf den vorgegebenen Impedanzwert eingestellt ist, ein Rauschunterdrückungssignal an eine Schaltungsstufe (23) angelegt wird, welche in der elektronischen Einrichtung (10) angeordnet und mit der

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Impedanz einrichtung (54—56) verbunden ist, wodurch die elektronische Einrichtung diejenige Zeit ignoriert, in welcher die Impedanzeinrichtung (54—56) auf den Bezugsinduktivitätswert (L „) eingestellt ist, während die elektronische Einrichtung (10) auf die Impedanzeinrichtung (54-56) anspricht, wenn sie auf den ersten (L^) und den zweiten (Lp) Impedanzwert eingestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschunterdrückungssignal der Schaltungsstufe (10) wenigstens während derjenigen Zeiten zugeführt wird, in welchen die steuerbare Impedanzeinrichtung (54-56) auf den Bezugsimpedanzwert (I<_re.f) eingestellt ist, und auch über diejenigen Zeiten, in denen die Impedanz einrichtung von dem Bezugsimpedanzwert (I«_re;p) auf den ersten (L^) und den zweiten (Lp) entsprechenden Impedanzwert gebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Impedanzeinrichtung (54-56^ eine stromgesteuerte Induktionsspule (54-56) aufweist, und daß das Bezugssignal (I_rei) im wesentlichen dem Wert Null des Steuergleichstromes entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Impedanzeinrichtung (54— 56) eine stromgesteuerte Induktionsspule aufweist und daß das Bezugssignal (I_ref) ei& Steuerstrom ist, der eine gedämpfte sinusförmige Wellenform aufweist, die um einen Bezugsgleichstrompegel schwingt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch geknnzeichnet, daß die Induktivität der Induktionsspule nur in diskreten vorgegebenen Stufen veränderbar ist.

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8. Schaltungsanordnung zur elektrischen Einstellung einer Induktionsspule auf eine Mehrzahl von gewünschten Induktivitätswerten, während des Betriebes einer elektronischen Einrichtung, welche die Induktionsspule aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltungsanordnung die in einem der Ansprüche Ibis 7 niedergelegten Merkmale gerätetechnisch verwirklicht sind, wodurch die Induktivität exakt auf die gewünschten Werte einstellbar ist, obwohl die Induktionsspule eine Hysteresis-Oharakteristik aufweist.

9. Empfänger mit einer Antenne zur Aufnahme von Signalen, mit einer Abstimmeinrichtung, welche mit der Antenne verbunden ist und während des Betriebes des Empfängers selektiv die Signale zur Weiterverarbeitung aufnimmt, mit einem Lautsprecher, welcher mit der Abstimmeinrichtung verbunden ist, um in Reaktion auf die von der Abstimmeinrichtung ausgewählten Signale hörbare Signale zu erzeugen, wobei die Abstimmeinrichtung wenigstens eine elektrisch steuerbare Induktionseinrichtung aufweist, um elektrische Signale aufzunehmen und in Reaktion darauf entsprechende Induktivitätswerte zu erzeugen, die dazu dienen, die Auswahl der Abstimmeinrichtung zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (27, 35, 37,39) vorgesehen ist, welche dazu dient, eine Mehrzahl von gewünschten elek tronischen Steuersignalen (I^, J^) zu erzeugen und der steuerbaren Induktionseinrichtung (13) zuzuführen, um eine entsprechende Anzahl von gewünschten Induktivitätswerten zu erzeugen, und daß weiterhin eine Einrichtung (35 43, 44, 39) vorhanden ist, welche dazu dient, ein elektrisches Bezugssignal (I_ref) zu erzeugen und der Induktionseinrichtung (13) zuzuführen, bevor jedes der gewünschten Steuersignale der Induktionseinrichtung zugeführt wird,

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wodurch der Empfänger exakt abgestimmt wird, indem die Induktionseinrichtung auf die gewünschten Induktivitätsverte eingestellt wird, und zwar trots der Hysteresis-Charakteristik der Induktionseinrichtung.

10. Empfänger nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, da£ die Abstimmeinrichtung (13) eine abstimmbare HF-Stufe (13) aufweist, welche die elektrisch steuerbare Induktionseinrichtung (54-56) aufweist.

11. Empfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der gewünschten elektrischen Steuersignale eine Anzahl von Steuerströmen aufweist, welche der steuerbaren Induktionseinrichtung zuführbar sind, und daß das elektrische Bezugssignal einen elektrischen Bezugsstrom aufweist, welcher der Induktionseinrichtung zuführbar ist, und daß weiterhin eine steuerbare Induktionseinrichtung vorhanden ist, welche eine stromgesteuerte Induktionsspule aufweist, die einen Magnetkern (56) hat und in der die Steuerströme (I,., Ip) und der Bezugsstrom (I_re-f) dazu verwendet werden, die magnetische Permeabilität des Kerns dadurch zu steuern, daß eine Steuerwicklung (55) auf dem Kern erregt wird, und daß schließlich die gewünschten Induktivitätswerte durch eine Signalwicklung (54) auf dem Kern geliefert werden.

12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugestrom im wesentlichen den Vert SuIl aufweist.

13· Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsstrom eine gedämpfte sinusförmige Wellenform hat, die um einen vorgegebenen Gleichstrompegel schwankt.

14. Empfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Gleichstrompegel etwa den Wert Bull hat.

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15· Empfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schaltungsstufe (23) in der elektronischen Einrichtung vorgesehen ist, welche mit der Induktionseinrichtung (54-56) verbunden ist, daß weiterhin eine Einrichtung (46) vorgesehen ist, um ein Rauschunterdrückungssignal zu erzeugen und zumindest während der Zeit an die Schaltungsstufe anzulegen, in welcher das elektrische Bezugssignal an die steuerbare Induktionseinrichtung angelegt ist, wodurch der Empfänger effektiv diejenige Zeit ignoriert, in welcher die Induktionseinrichtung auf den Bezugswert der Induktivität gesetzt wird.

16. Empfänger nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (46) zur Erzeugung des Rauschunterdrückungssignals einen erstem monostabilen Multivibrator (46) aufweist und daß die Einrichtung (35» 39, 4-3, 44) zur Erzeugung und Anlegung des elektrischen Bezugssignals einen zweiten monostabilen Multivibrator (44) aufweist, wobei die Ausgangsimpulsdauer des ersten monostabilen Multivibrators (46) zumindest gleich der Ausgangsimpulsdauer des zweiten monostabilen Multivibrators (44) ist.

17. Empfänger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstimmsteuereinrichtung (35) vorgesehen ist, um Triggers ignale (bei 45) an den ersten und den zweiten monostabilen Multivibrator jedesmal dann anzulegen, wenn das Bezugssignal der Induktionseinrichtung zugeführt wird.

18. Empfänger nach Anspruch 17$ dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltungsstufe (23) ein steuerbares Gatter ist, welche© zwischen der Lautsprechereinrichtung (25) und der Ibstimmeinrichtung (13) angeordnet ist.

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