DE3443466C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Störverminderung in einer Rundfunk-Empfangsanlage, insbesondere in einem UKW-Empfänger, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Zur Verminderung von Empfangsstörungen, die hauptsächlich durch Reflexionen der frequenzmodulierten Sendesignale im Nahbereich (Häuser oder dergleichen) und im Fernbereich (Berge oder dergleichen) hervorgerufen werden, ist es bekannt, insbesondere bei mobilen Empfangsanlagen mindestens zwei räumlich mit Abstand voneinander angeordneten Empfangsantennen vorzusehen und immer diejenige Empfangsantenne mit der Empfangsanlage zu verbinden, die das beste Antennensignal aufweist. Problematisch ist dabei, das bessere, d. h. durch Mehrwegeempfang weniger verzerrte Antennensignale sicher zu erkennen und danach die Antennendurchschaltung durchführen zu können.

Aus "JP 58-68 328 A in JP-Abstracts E-186, 1983 Vol. 7/No. 158" ist ein Antennendiversityverfahren bekannt, bei dem eine Empfangsanlage mittels eines gesteuerten Umschalters selektiv auf jeweils eine von zwei Antennen aufgeschaltet wird. Bei diesem Verfahren werden lediglich am Ausgang der vorgesehenen AM-Demodulatoren auftretende Wechselspannungssignale festgestellt und ihre Pegel nach einer erfolgten Bandpaßfilterung miteinander verglichen. Aus "JP 58-80 939 A in JP-Abstracts E 190, 1983 Vol. 7/No. 158" ist es bekannt, bei einem Antennendiversityverfahren zusätzlich den Signalpegel, der dem Spitzenwert der demodulierten Antennensignale entspricht, mit einem Referenzwert zu vergleichen, um zu verhindern, daß eine Aufschaltung des Umschalters auf diejenige Antenne erfolgt, die eine unterhalb des Referenzpegels liegende Antennenspannung liefert. Bei einem aus der DE 25 34 888 A1 bekannten Antennendiversityverfahren erfolgt die Umschaltung der Empfangsantennen in Abhängigkeit von dem Mittelwert des ZF-Signalpegels. Da jedoch bei einem durch Reflexion gestörten Empfangssignal in der Regel ein hoher Mittelwert des ZF-Signalpegels auftritt, bietet dieser Mittelwert kein Kriterium für die Güte des empfangenen Signals.

Bei einem ebenfalls bekannten Verfahren zur Störbeseitigung in einer mobilen Rundfunk-Empfangsanlage (DE-PS 28 27 572) wird das Steuersignal für den Umschalter dadurch gewonnen, daß das ZF-Signal spitzengleichgerichtet wird, daraus durch Tiefpaßfilterung ein gleitendes Referenzsignal für einen als Integrator geschalteten Differenzverstärker gewonnen wird, dem das spitzengleichgerichtete ZF-Signal zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung erfaßt zunächst nur den Schwund in der Feldstärke des empfangenen Signals. Verzerrungen durch Reflexionen können aber nur durch eine aufwendige Zusatzschaltung erkannt und in ein Schaltkriterium umgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Störverminderung in einer Rundfunk-Empfangsanlage der eingangs genannten Art ein Steuersignal für den Umschalter in einer solchen Weise zu generieren, daß bei durch Mehrwegeempfang verzerrten Empfangssignalen jeweils die Empfangsantenne aufgeschaltet wird, die den momentan besten Empfang liefert.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Störbeseitigung in einer Rundfunk-Empfangsanlage der im Oberbegrifff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden laufend die Antennensignale auf ihren Störanteil hin überwacht, indem aus dem AM-demodulierten Antennensignalen die jeweiligen Störsignale regeneriert und die so gewonnenen Störsignale der verschiedenen Empfangsantennen miteinander verglichen werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nur diejenige Empfangsantenne zum Empfang herangezogen wird, in deren Antennensignal die geringste Störung enthalten ist und somit den bestmöglichen Empfang liefert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich auch aus Anspruch 2. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, daß auf diejenige Antenne ausgeschaltet wird, die einen sehr großen Schwund in der Empfangsfeldstärke aufweist und damit ggf. der Pegel des Antennensignals unter einem vorgegebenen Störpegel abgesunken ist.

Eine vorteilhafte und technisch zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 3 mit vorteilhaften Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 4-8.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung, mit welcher das Verfahren zur Störverminderung in einer Rundfunk-Empfangsanlage ausgeführt werden kann, im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines mit zwei Empfangsantennen ausgerüsteten UKW- Empfängers mit einer Steuervorrichtung für die Antennenumschaltung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Störsignalgenerators in der Steuervorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Wahrheitstabelle eines als Logikschaltung ausgebildeten Schaltwerks in der Steuervorrichtung gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 zu sehende UKW-Empfänger weist zwei Empfangsantennen 10, 11 auf, die jeweils an einer separaten Vorstufe 12, 13 angeschlossen sind. Jeder Vorstufe 12, 13 ist eine Mischstufe 14 nachgeschaltet. Die Ausgänge der Mischstsufen 14, 15 sind zu den beiden Eingängen E₁ und E₂ eines gesteuerten elektronischen Umschalters 16 geführt, an dessen Ausgang ein FM-Demodulator 17 mit vorgeschaltetem integrierten ZF-Verstärker angeschlossen ist. Der Umschalter 16 verbindet je nach einem am Steuereingang S anliegenden Steuersignal den Eingang E₁ oder den Eingang E₂ mit dem Ausgang A und schaltet somit den Empfänger auf eine der beiden Empfangsantennen 10, 11 auf. In bekannter Weise ist dem FM-Demodulator 17 ein Niederfrequenzteil 18 nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Lautsprecher 19 angeschlossen ist.

Mittels einer Steuervorrichtung 20 für die Antennenumschaltung wird nunmehr abhängig von den störsignalbehafteten Antennensignalen ein antennenselektives Steuersignal für den Umschalter 16 nach folgendem Verfahren generiert:
Die Antennensignale der beiden Empfangsantennen 10, 11 werden einer AM-Demodulation unterzogen. Diese ergibt den Amplitudenanteil U_A des störbehafteten Antennensignals. Nunmehr wird das in jedem Antennensignal enthaltene Störsignal dadurch regeneriert, daß aus dem demodulierten Antennensignal U_A ein synthetisches Signal U_S abgeleiet wird, das identisch dem Störsignal ist. Dieses Stör- oder synthetisches Signal ergibt sich zu

wobei U_Amax, U_Amin die Spitzenwerte des demodulierten Antennensignals U_A und U_D die Demodulatorkennlinie darstellen.

Um nicht Antennensignale mit extremem Schwund in der Empfangsfeldstärke bei der Gewinnung des Steuersignals für den Umschalter 16 mit zu bewerten, werden zusätzlich die Spitzenwerte der demodulierten Antennensignale U_A gemessen und mit einem Vorgabewert verglichen. Sinkt der Spitzenwert unter diesen Vorgabewert ab, so wird das zugehörige Antennensignal bei der Ableitung des Steuersignals nicht berücksichtigt und eine Aufschaltung des Umschalters 16 auf diese Empfangsantenne unterbleibt.

In einem Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens weist die Steuervorrichtung 20 zur Generierung des selektiven Steuersignals für den Umschalter 16 eine der Anzahl der Empfangsantennen 10, 12 entsprechende Zahl von Störsignalgeneratoren, hier also zwei Störsignalgeneratoren 21, 22 auf. Die Störsignalgeneratoren 21, 22 sind jeweils über einen AM-Demodulator 23, 24 an den Ausgang der Mischstufe 14 bzw. 15 angeschlossen. Zur Steuervorrichtung 20 gehören ferner ein Komparator 25, dessen beide Eingänge E₁ und E₂ mit den Ausgängen der beiden Störsignalgeneratoren 21, 22 verbunden sind und der an ein Schaltwerk 26 zwei unterschiedliche Ausgangssignale logisch 0 und logisch 1 legt, je nachdem, ob das im Störsignalgenerator 21 generierte Störsignal kleiner oder größer als das im Störsignalgenerator 22 generierte Störsignal ist. Im Schaltwerk 26, dessen Ausgang mit dem Steuereingang S des Umschalters 16 verbunden ist, wird das Ausgangssignal des Komparators 25 in ein solches Steuersignal umgeformt, daß der Umschalter 16 auf diejenige Empfangsantenne 10, 11 umschaltet, deren zugeordneter Störsignalgenerator 21, 22 das kleinste Störsignal ausgibt.

Ferner weist die Steuervorrichtung 20 eine Anzahl, hier zwei, von jeweils einer Empfangsantenne 10, 11 zugeordneten Spitzenwertkomparatoren 27, 28 mit vorgegebenem Schwellwert auf, die eingangsseitig an dem Ausgang des zugeordneten AM-Demodulators 23 bzw. 24 angeschlossen sind. Die in ihrem Aufbau bekannten Spitzenwertkomparatoren, die den Spitzenwet des demodulierten Antennensignals erfassen und mit dem vorgegebenen Schwellwert vergleichen, sind ausgangsseitig mit dem Schaltwerk 26 verbunden und geben, wenn der Spitzenwert des demodulierten Antennensignals den Schwellwert unterschreitet, an ihrem Ausgang ein Sperrsignal aus, welches das Störsignal des antennengleichen Störsignalgenerators 21, 22 bei der Steuersignalgenerierung unterdrückt. Hierzu ist das Schaltwerk 26 als Logikschaltung ausgebildet, deren Wahrheitstabelle in Fig. 3 angegeben ist. Wie daraus ersichtlich, behält der Ausgang des Schaltkwerkes 26 seinen alten Wert, wenn beide Spitzenwertkomparatoren 27, 28 ein Sperrsignal logisch 0 ausgeben. Steht nur an einem der Spitzenwertkomparatoren 27, 28 ein Sperrsignal logisch 0 an, so ändert das Schaltwerk 26 das Steuersignal derart, daß der Umschalter 16 mit derjenigen Antenne 10, 11 verbunden ist, deren zugeordneter Spitzenwertkomparator 28 kein Sperrsignal erzeugt. Hat also der Spitzenwertkomparator 27 ein Sperrsignal logisch 0, so ist das Steuersignal am Ausgang des Schaltwerks 26 logisch 1, und der Umschalter 16 wird auf den Ausgang E₂ aufgeschaltet. Weist der Spitzenkomparator 28 ein Sperrsignal logisch 0 auf, so nimmt das Steuersignal am Ausgang des Schaltwerks 26 logisch 0 an, und der Umschalter 16 wird auf den Eingang E₁ umgeschaltet. Liegt an keinem der Spitzenwertkomparatoren 27, 28 ein Sperrsignal logisch 0, so nimmt das Steuersignal am Ausgang des Schaltwerks 26 logisch 0 oder logisch 1 an, je nachdem, ob das Ausgangssignal des Komparators 25 logisch 0 oder logisch 1 ist. Der Komparator gibt immer dann logisch 0 aus, wenn das Störsignal am Eingang E₂ und logisch 1 im umgekehrten Fall. Entsprechend bewirkt das Steuersignal am Ausgang des Schaltwerks 26 ein Aufschalten des Umschalters 16 auf den Eingang E₁ bzw. auf den Eingang E₂, so daß immer diejenige Empfangsantenne 10 oder 11 aufgeschaltet wird, deren zugeordneter Störsignalgenerator 21 oder 22 das kleinere Störsignal erzeugt.

Der Aufbau der Störsignalgeneratoren 21, 22 ist in Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellt. Jeder Störsignalgenerator 21, 22 weist einen Spitzenwertdetektor 29 für das Amplitudenmaximum U_Amax und einen Spitzenwertdetektor 30 für das Amplitudenminimum U_Amin des demodulierten Antennensignals U_A, einen Quadrierer 31 und einen ersten Multiplizierer 32 auf, die alle an dem Eingang des Störsignalgenerators 21 bzw. 22 angeschlossen sind. Die Ausgänge der beiden Spitzenwertdetektoren 29, 30 sind einerseits mit einem ersten Addierer 33 und andererseits mit einem zweiten Multiplizierer 34 verbunden. Der Ausgang des ersten Addierers 33 ist dem anderen Eingang des ersten Multiplizierers 32 und der Ausgang des zweiten Multiplizierers 34 ist zusammen mit dem Ausgang des Quadrierers 31 einem zweiten Addierer 35 zugeführt. Die Ausgänge von erstem Multiplizierer 32 und zweitem Addierer 35 sind mit einem Dividierer 36 derart verbunden, daß der Ausgangswert des zweiten Addierers 35 durch den Ausgangswert des ersten Multiplizierers 32 geteilt wird. An dem Ausgang des Dividierers 36 ist ein Arcus-Cosinus-Netzwerk 37 angeschlossen und diesem ein Differenzierglied 38 nachgeschaltet. Die Ausgangssignale der einzelnen Schaltungsblöcke sind in dem Blockschaltbild der Fig. 2 eingeschrieben, so daß sich ohne weiteres erkennen läßt, daß am Ausgang der Störsignalgeneratoren 21, 22 der Betrag des synthetischen Signals U_S ansteht, welcher Gl. (1) genügt und identisch dem Störsignal im Antennensignal ist.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Störverminderung in einer Rundfunk-Empfangsanlage beschränkt.

So ist es nicht unbedingt erforderlich, daß jeder Antenne ein AM-Demodulator, ein Störsignalgenerator und ein Spitzenwertgenerator zugeordnet ist. Bei einem geeigneten Zeitmultiplexverfahren genügt jeweils ein einziger AM-Demodulator, Störsignalgenerator und Spitzenwertkomparator, die in geeigneten Zeitintervallen von Antenne zu Antenne umgeschaltet werden.

Auch können die Spitzenwertkomparatoren 27, 28 dahingehend vereinfacht werden, daß an ihrer Stelle jeweils ein Komparator mit vorgegebenem Schwellwert gesetzt wird, dessen Eingang mit einem der Spitzenwertdetektoren des Störsignalgenerators verbunden ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Störverminderung in einer FM-Rundfunkempfangsanlage, insbesondere in einem UKW-Empfänger, unter Verwendung von mindestens zwei Empfangsantennen und eines gesteuerten Umschalters zum selektiven Aufschalten der Empfangsanlage auf jeweils eine der Empfangsantennen, wobei abhängig von den störsignalbehafteten Antennensignalen ein antennenselektives Steuersignal für den Umschalter generiert wird, zur Generierung des Steuersignals die Antennensignale einer AM-Demodulation unterzogen werden, aus den AM-demodulierten Antennensignalen jeweils durch Mehrwegeempfang hervorgerufene Signale abgeleitet und miteinander verglichen werden und wobei das Steuersignal diejenige Empfangsantenne aufschaltet, deren Antennensignal das kleinste Störsignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aus den AM-demodulierten Antennensignalen U_A jeweils das dem Störsignal identische Signal U_S gemäß der Formel regeneriert wird, und daß die derart regenerierten Signale U_S miteinander verglichen werden, wobei U_Amax, U_Amin die Spitzenwerte des der modulierten Antennensignals U_A und U_D die Demodulatorkennlinie darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenwerte der demodulierten Antennensignale gemessen und mit einem Vorgabewert verglichen werden und daß die Ableitung des Steuersignals in der Weise modifiziert wird, daß eine Aufschaltung des Umschalters (16) auf diejenige Empfangsantenne (10, 11) unterbleibt, in deren demoduliertem Antennensignal der Spitzenwert den Vorgabewert unterschreitet.

3. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer das Steuersignal für den Umschalter generierenden Steuervorrichtung, dadurch ekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) eine der Anzahl der Empfangsantennen (10, 11) entsprechende Zahl von Störsignalgeneratoren (21, 22), von denen jeweils einer einer Empfangsantenne (10, 11) zugeordnet ist und aus dem demodulierten Antennensignal ein Störsignal generiert, mindestens einen die Störsignale vergleichenden Komparator (25) und ein mit dem Komparator (25) verbundenes Schaltwerk (26) aufweist, das das Komparator-Ausgangssignal derart in das Steuersignal umformt, daß der Umschalter (16) auf diejenige Empfangsantenne (10, 11) aufschaltet, deren zugeordneter Störsignalgenerator (21, 22) das kleisnte Störsignal ausgibt, wobei jeder der Störgeneratoren (21, 22) zwei Spitzenwertdetektoren (29, 30), einen Quadrierer (31), zwei Multiplizierer (32, 34), zwei Addierer (33, 35), einen Dividierer (36), ein Arcus-Cosinus- Netzwerk (37) sowie ein Differenzierglied (38) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) eine Anzahl von jeweils einer Empfangsantenne (10, 11) zugeordneten Spitzenwertkomparatoren (27, 28) mit vorgegebenem Schwellwert aufweist, denen jeweils das demodulierte Antennensignal zugeführt ist und die ein das Störsignal des antennengleichen Störsignalgenerators (21, 22) für die Steuersignalgenerierung unterdrückendes Sperrsignal ausgeben, wenn der Spitzenwert des demodulierten Antennensignals den Schwellwert unterschreitet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfangsantenne (10, 11) eine Vorstufe (12, 13) und eine Mischstufe (14, 15) zugeordnet ist und der Umschalter (16) wahlweise eine der Mischstufenausgänge mit einem FM- Demodulator (17) der Empfangsanlage verbindet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang jeder Mischstufe (14, 15) ein AM- Demodulator (23, 24) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit den Eingängen des antennengleichen Störsignalgenerators (21, 22) und Spitzenwertkomparators (27, 28) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Störsignalgenerator (21, 22) einen Spitzenwertdetektor (29) für das Amplitudenmaximum und einen Spitzenwertdetktor (30) für das Amplitudenminimum des demodulierten Antennensignals, einen Quadrierer (31) und einen ersten Multiplizierer (32) aufweist, die alle an dem Eingang des Störsignalgenerators (21, 22) angeschlossen sind, daß die Ausgänge der beiden Spitzenwertdetektoren (29, 30) einerseits mit einem ersten Addierer (33) und andererseits mit einem zweiten Multiplizierer (34) verbunden sind, daß der Ausgang des ersten Addierers (33) dem Eingang des ersten Multiplizierers (32) und der Ausgang des zweiten Multiplizierers (34) zusammen mit dem Ausgang des Quadrierers (31) einem zweiten Addierer (35) zugeführt ist, daß die Ausgänge von erstem Multiplizierer (32) und zweitem Addierer (35) mit einem Dividierer (36) derart verbunden sind, daß der Ausgangswert des zweiten Addierers (35) durch den Ausgangswert des ersten Multiplizierers (32) geteilt wird, daß an dem Ausgang des Dividierers (36) ein Arcus-Cosinus-Netzwerk (37) angeschlossen und diesem ein Differenzierglied (38) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang den Ausgang des Störsignalgenerators (21, 22) bildet.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (26) von einer Logikschaltung gebildet ist, die eingangsseitig mit den Ausgängen von Komparator (25) und Spitzenwertkomparatoren (27, 28) verbunden und derart aufgebaut ist, daß ein Steuesignal zum Aufschalten des Umschalters (16) auf diejenige Mischstufe (14, 15) generiert wird, die an derjenigen Empfangsantenne (10, 11) angeschlossen ist, an welcher der antennengleiche Spitzenwertkomparator (27, 28) kein Sperrsignal und bei mehreren Spitzenwertkomparatoren (27, 28) ohne Sperrsignal der antennengleiche Störsignalgenerator (21, 22) das kleinste Störsignal ausgibt.