DE3447284C2 - - Google Patents
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- DE3447284C2 DE3447284C2 DE3447284A DE3447284A DE3447284C2 DE 3447284 C2 DE3447284 C2 DE 3447284C2 DE 3447284 A DE3447284 A DE 3447284A DE 3447284 A DE3447284 A DE 3447284A DE 3447284 C2 DE3447284 C2 DE 3447284C2
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Gegenstand nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Funkempfänger ist aus der US 41 26 828
bekannt. Bei dem bekannten Funkempfänger erfolgt die
Erzeugung eines Steuersignals zur Beseitigung von Interferenzstörungen
durch einen Vergleich zwischen dem
gleichgerichteten Ausgangssignal des Steuerteils und einem
gleichgerichteten Zwischenfrequenzsignal des Empfängers.
Diese Schaltung hat den Nachteil, daß starke Nutzsignale
oder Störsignale, die noch nicht zu störenden Intermodulationen
führen, keine Signalabschwächung auslösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Funkempfänger
gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs
1 anzugeben, der einfacher aufgebaut ist als
der Funkempfänger der US 41 26 828 und dessen Nachteile nicht aufweist, bei dem eine Steuerung erfolgt, die bereits bei erhöhten Nutzsignalen und bei reduzierten Störsignalen einsetzt, und bei dem Übersteuerungen sicher vermieden werden. Diese Aufgabe
wird durch einen Funkempfänger mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Bei Funkempfängern tritt bekanntlich das Problem auf,
daß ein Signalspektrum vom Empfänger verarbeitet werden
muß, dessen Spektralkomponenten Pegelunterschiede bis
zu 120 dB aufweisen können. Dabei kommt es durch pegelstarke
Signalkomponenten meist zu Interferenzstörungen,
wie z. B. Mehrfachempfang durch Oberwellenmischung und
Intermodulation. Solche Störungen werden bekanntlich
durch die signalbedingte Ansteuerung der nichtlinearen,
im Signalweg befindlichen Bauelemente verursacht.
Besonders kritisch sind die Intermodulationsstörungen,
weil sie bereits bei relativ niedrigem Störsignalpegel
auftreten können. Intermodulationsstörungen sind Störungen,
die von mindestens zwei Störsignalen verursacht
werden und die dann störend in Erscheinung treten, wenn
die Frequenzen von z. B. zwei Störsignalen mit den Frequenzen
fs1 bzw. fs2 eine derartige Konstellation zueinander
haben, daß eine der beiden Bedingungen
2fs1-fs2 = fe oder 2fs2-fs1 = fe
erfüllt ist. Dabei ist fe die Frequenz des Nutzsignals
bzw. die eingestellte Empfangsfrequenz.
In diesem Falle kann auf der Nutzfrequenz ein
"scheinbares" Nutzsignal empfangen werden, das - im
Falle zweiter Störsignale - typischerweise den Modulationsinhalt
beider Störsignale enthält. Eine solche
Empfangssituation wird dann meist vom Benutzer, z. B.
vom Rundfunkhörer, als fehlende Trennschärfe des Empfängers
interpretiert. Eine andere Störwirkung der Intermodulation
ist die Interferenzbildung mit einem
schwächeren Nutzsignal, was z. B. ohne Intermodulation
oder bei geringer Intermodulation befriedigend zu empfangen
wäre. Die Gefahr der Störwirkung von pegelstarken
Signalkomponenten am Empfängereingang steigt im
allgemeinen überproportional mit der Anzahl pegelstarker
Signalkomponenten und mit deren Pegel. Intermodulationsstörungen
in einem Funkempfänger werden meist in
den Empfängerstufen vor der Kanalselektion, also in der
Empfängervorstufe (Hf) oder in der Mischstufe gebildet.
Bauelemente, die solche Störungen verursachen, sind z. B.
bipolare Transistoren, Feldeffekttransistoren und
Dioden; auch Abstimmdioden zählen zu den intermodulationsbildenden
Bauelementen.
Das Intermodulationsverhalten eines Funkempfängers wird
in der Fachliteratur durch den sogenannten Interceptpunkt
charakterisiert. Gemeint ist der Interceptpunkt
dritter Ordnung. Der Interceptpunkt ergibt sich aus dem
Diagramm der Fig. 1. In diesem Diagramm ist auf der
Abszisse der Pegel des Nutzsignals Pe sowie die Pegel
Ps1 und Ps2 der beiden die Intermodulation verursachenden
Störsignale und auf der Ordinate als Beispiel der
Zwischenfrequenzsignalpegel Pzf am Ausgang der Empfängermischstufe
aufgetragen. Die Kurve 1 zeigt den Ausgangssignalpegel Pzf in Abhängigkeit vom Nutzsignal Pe.
Die Kurve 2 beschreibt die Abhängigkeit des Ausgangspegels
Pzf von Störsignalpegeln Ps1 und Ps2, die die Intermodulation
(3. Ordnung) verursachen. Für die Darstellung
der Abhängigkeit ist angenommen, daß beide
Achsen der Fig. 1 logarithmische Teilung haben, daß
weiterhin die beiden Störsignalpegel gleich groß sind
und daß außerdem keine Verstärkungsregelung im Signalweg
erfolgt. Ferner sei angenommen, daß als kleinster
Nutzsignalpegel im Diagramm (Nullpunkt der Abszisse)
derjenige Pegel betrachtet wird, bei dem ein Signal/
Stör-Verhältnis von 30 dB am Empfängerausgang, bezogen
auf eine vorgegebene Nutzsignalmodulation, entsteht.
Der Schnittpunkt der beiden Kurventangenten ergibt
einen fiktiven Punkt im Diagramm, den sogenannten
Interceptpunkt, der einen bestimmten Eingangspegel, dem
fiktiven Pegel der die Intermodulation bildenden Störsignale
und einem bestimmten fiktiven ZF-Ausgangspegel
zugeordnet ist. Typischerweise unterscheiden sich die
Steigungen der beiden Kurventangenten um den Faktor 3.
Im allgemeinen wird bei Funkempfängern die Angabe des
Interceptpunktes auf den Empfänger-Eingangspegel bezogen.
Für einen Funkempfänger wird ein großer Pegelwert des
Interceptpunktes angestrebt. Je größer dieser Wert ist,
um so größere Störsignalpegel kann der Empfänger ohne
Störwirkung durch Intermodulation verarbeiten. Einer
Erhöhung des Interceptpegels eines Empfängers sind jedoch
wirtschaftliche Grenzen gesetzt.
Die Signalverzerrung erfolgt nach der Erfindung auf dem
Signalweg zwischen dem Eingang des Steuerteils und dem
Ausgang des Mischers des Steuerteils. Die Signalverzerrung
erfolgt beispielsweise im Mischer und/oder Vorverstärker
des Steuerteils, und zwar beispielsweise durch
entsprechend niedrige Signalgegenkopplung (die niedriger
ist als die übliche Signalgegenkopplung) und/oder
durch entsprechende Arbeitspunkteinstellung von Bauelementen
im Vorverstärker und/oder Mischer des Steuerteils.
Es besteht auch die Möglichkeit, zur Erzielung der angestrebten
Verzerrung verzerrungsbildende Komponenten
dem Vorverstärker und/oder Mischer des Steuerteils zuzuschalten.
Die zugeschalteten Bauelemente werden derart
ausgebildet, daß sie die gewünschte Verzerrung herbeiführen.
Dies gilt aber auch für Bauelemente des Mischers
und/oder Bauelemente des Vorverstärkers des
Steuerteils.
Die durch den Steuerteil erzeugte Stellgröße wird der
Eingangsstufe des Empfängers zugeführt.
Die vom Steuerteil erzeugte und der
Eingangsstufe des Empfängers zugeführte Stellgröße wird
zur Signalabschwächung im Signalweg des Empfängers benutzt.
Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein im Signalweg
des Empfängers befindliches steuerbares Bauelement
mittels der Stellgröße gesteuert. Die durch
den Steuerteil erzeugte Stellgröße dient beispielsweise
zur Erhöhung der Vorselektion des Empfängers. Eine Erhöhung
der Vorselektion des Empfängers wird beispielsweise
durch Änderung der Signaltransformation zwischen
Signalquelle und Selektionsmittel bewirkt.
Der nach der Erfindung vorgesehene Steuerteil zur Erzeugung
der Stellgröße weist im allgemeinen einen Vorverstärker,
einen Bandpaßfilter, einen Mischer, einen selektiven
Zwischenfrequenzverstärker und einen Gleichrichter
auf. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß
sämtliche Teile des Steuerteils gesondert vorhanden
sind, sondern es besteht auch die Möglichkeit, daß bestimmte
Teile des Empfängers, die für den Empfänger
ohnehin vorhanden sein müssen, auch für den Steuerteil
mitverwendet werden, so daß diese Teile nicht doppelt
vorhanden sein müssen. So besteht beispielsweise die
Möglichkeit, daß als Vorverstärker des Steuerteils der
Vorverstärker des Empfängers verwendet wird. Desgleichen
besteht die Möglichkeit, daß als Mischer des Steuerteils
der Mischer des Empfängers verwendet wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht beispielsweise
darin, daß für den Steuerteil ein gesonderter selektiver
Verstärker (ZF-Verstärker) sowie ein gesonderter
Signalgleichrichter vorgesehen ist, wobei der selektive
Verstärker sein Eingangssignal vom Mischerausgang
des Empfangsteils erhält. In diesem Fall erfolgt
die angestrebte Signalverzerrung im selektiven Verstärker
des Steuerteils.
Die Bandmittenfrequenz des selektiven
Verstärkers des Steuerteils ist vorzugsweise gleich der
Bandmittenfrequenz des selektiven Verstärkers des Empfängers.
Die Selektivität des selektiven Verstärkers
des Steuerteils ist vorzugsweise kleiner als die Selektivität
des selektiven Verstärkers des Empfängers. Bei
einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Selektion
im selektiven Verstärker des Steuerteils nur ein einziger
Schwingkreis vorgesehen.
Der Funkempfänger nach der Erfindung bewirkt nicht nur
eine Reduzierung der Intermodulationsstörungen, sondern
er vermag auch Störungen zu unterdrücken, die durch
Oberwellenmischung entstehen, wie dies beispielsweise
bei Vorhandensein pegelstarker Störsignale, deren Frequenz
um die halbe Zwischenfrequenz oder um zwei Drittel
der Zwischenfrequenz höher liegt als die Empfangsfrequenz,
der Fall ist.
Eine bewußt herbeigeführte Verzerrung eines Signals,
die gleichbedeutend ist mit einer Erniedrigung des Interceptpegels
der die Verzerrung bewirkenden Schaltung,
wird durch bewußt herbeigeführte höhere Nichtlinearitäten
von Bauelementen oder durch Zuschalten zusätzlicher
Bauelemente herbeigeführt. Besonders starke
Nichtlinearitäten erreicht man beispielsweise bei einem
Transistor dadurch, daß er nicht oder nur schwach
gegengekoppelt ist. Eine verstärkte Nichtlinearität einer
Empfängerstufe kann z. B. in einfacher Weise durch
Verändern des Arbeitspunktes des aktiven Verstärkungselementes
der Stufe herbeigeführt werden.
Bei einem Steuerteil nach der Erfindung wird die Stellgröße
beim Empfang von Nutzsignalen erst bei Nutzsignalpegeln
wirksam, die bereits ein ausreichendes Signal/
Stör-Verhältnis ergeben, während beim Auftreten
von Interferenzsignalen, insbesondere von Intermodulationsprodukten,
die Steuergröße bereits bei solchen
Störpegeln wirksam wird, daß die Empfangsstrecke nicht
oder nur wenig gestört wird. Außerdem wird die Steuergröße
erst wirksam, wenn die Frequenzkonstellation der
Störsignale eine Störung des Nutzkanals bewirken würde.
Die Fig. 2 zeigt das Verhalten eines Empfängers bezüglich
des Nutzsignals, der intermodulationsbildenden
Störsignalpegel sowie der Steuereinsatzpunkte. Die Kurven
der Fig. 2 zeigen die Abhängigkeit des ZF-Pegels
Pzf vom Nutzsignalpegel Pe sowie vom Störsignalpegel
Ps1 und Ps2 in doppellogarithmischer Darstellung. Die
Kurve 3 zeigt die Abhängigkeit des ZF-Pegels vom Nutzsignalpegel
Pe des Empfängers. Die Kurve 4 zeigt die
Abhängigkeit des ZF-Pegels, der durch Intermodulation
verursacht wird, vom Störsignalpegel Ps1 und Ps2. Die
Schnittpunkte der Kurven 3 und 4 bilden den Interceptpunkt
des Empfängers IP₁.
Für die Steuersignalerzeugung hat der Steuerteil nach
der Erfindung, die für die Erzeugung der Stellgröße
dient, entsprechend dem Schnittpunkt der Tangenten der
Kurven 5 und 6 einen niedrigeren Interceptpunkt IP₂ als
der Empfänger IP₁. In der Darstellung der Fig. 2 ist
Pzfth derjenige ZF-Pegel, bei dem die Stellgröße wirksam
wird. Der Schnittpunkt der gestrichelten Linie 7
mit der Linie 5 ergibt den Nutzsignalpegel Pe(b), bei
dem die Steuergröße wirksam wird. Der Schnittpunkt der
Linie 7 mit der Kurve 6 ergibt den Pegel Ps(b) der
Störsignale, bei dem die Stellgröße wirksam wird. Würde
man die Erzeugung des Steuersignals wie in bekannten
Funkempfängerschaltungen erzeugen, so ergeben sich z. B.
die entsprechenden Einsatzpunkte der Steuerung für
das Nutzsignal bei Pe(a) bzw. für die Störsignalpegel
bei Ps(a).
Durch den erfindungsgemäßen Steuerteil zur Erzeugung der
Stellgröße wird erreicht, daß die Steuerung der Verstärkung
oder Dämpfung oder Vorselektion des Empfängers
bei niedrigen Störsignalpegeln und andererseits erst
bei höheren Nutzsignalpegeln einsetzt. Dagegen erzeugt
ein pegelstarkes Störsignal oder Störsignalpaare, deren
Intermodulationsprodukte nicht in den Empfangskanal
fallen, keine Stellgröße. Auf diese Weise wird erreicht,
daß einerseits störende Intermodulationsprodukte
wirksam vermindert werden und andererseits der
Empfang schwacher Signale nicht durch "nicht störende"
pegelstarke Signale, die nicht Nutzsignale sind, beeinträchtigt
wird. Der Einsatz der Steuerung bei höheren
Nutzsignalpegeln bewirkt, daß das erreichbare
Signal/Stör-Verhältnis am Ausgang des Empfängers einen
ausreichenden Wert erreichen kann. Die erfindungsgemäße
Schaltung erlaubt es durch entsprechende Wahl der zur
Erzielung der Verzerrung erforderlichen Nichtlinearität
und damit durch entsprechende Wahl des Interceptpunktes
des die Stellgröße erzeugenden Steuerteils den Einsatzpunkt
der Steuerung so einzustellen, daß die Steuerung
bereits einsetzt, bevor dem Empfänger die Intermodulationsstörung
wahrgenommen wird und in einem größeren
Pegelbereich der Störsignale diese Unterdrückung erhalten
bleibt.
Die Fig. 3, die nicht Gegenstand der Erfindung ist und der Erläuterung dient, zeigt in ihrem oberen Teil den Signalteil 8
eines Funkempfängers und im unteren Teil den
vorgesehenen Regelteil 9 zur Erzeugung der
Stellgröße. Der Signalteil 8 des Empfängers besteht
aus einer Vorverstärkerstufe 10,
einem Bandpaßfilter 11, einem Mischer 12, einem Überlagerungsoszillator
13, einem selektiven Verstärker 14
(Zwischenfrequenzverstärker) und einem Demodulator 15.
Das Bandpaßfilter 11 ist im allgemeinen abstimmbar ausgeführt.
Das Eingangssignal wird von der Antenne 16 dem
Eingang der Vorstufe 10 des Empfängers zugeführt, im
Bandpaßfilter 11 vorselektiert und in der Mischstufe 12
mit Hilfe des Überlagerungsoszillators 13 in ein Zwischenfrequenzsignal
umgesetzt. Das Zwischenfrequenzsignal
wird im selektiven Verstärker 14 verstärkt und
im Demodulator 15 demoduliert.
Der Steuerteil 9 zur Erzeugung der Stellgröße enthält in
der Fig. 3 eine Vorverstärkerstufe 19, ein Bandpaßfilter
20, einen Mischer 21, einen selektiven Verstärker
22 und einen Signalgleichrichter 23. Der Steuerteil 9
stellt also ebenfalls einen Signalteil dar, wie er auch
bei der Anordnung 8 in ähnlicher Weise vorhanden ist.
Der Steuerteil 9 erhält ebenso wie der Signalteil 8 sein
Eingangssignal über die Antenne 16. Das von der Antenne
kommende Eingangssignal wird der Vorverstärkerstufe 19
des Steuerteils 9 zugeführt. Das Eingangssignal, welches
im allgemeinen Störsignalkomponenten enthält, die bei
einer bestimmten Konstellation zu Interferenzstörungen
führen, wird in der Vorstufe 19 verstärkt, im Bandpaßfilter
20 vorselektiert und im Mischer 21 mit Hilfe des
dem Mischer 21 zugeführten Oszillatorsignals in ein
zwischenfrequentes Signal umgewandelt. Das Oszillatorsignal
wird vom Oszillator 13 erzeugt. Für das Oszillatorsignal,
welches dem Mischer 21 des Steuerteils 9 zugeführt
wird, gilt die Bedingung, daß es dieselbe Frequenz
aufweist, wie das Oszillatorsignal, welches dem
Mischer 12 des Signalteils 8 des Empfängers zugeführt
wird. Um diese Bedingung zu erfüllen, wird vorzugsweise
ein gemeinsamer Oszillator für die Erzeugung des Oszillatorsignals
für den Signalteil 8 und den Steuerteil 9
verwendet. Es besteht aber natürlich auch die Möglichkeit
getrennte Oszillatoren zu verwenden, wenn diese
Oszillatoren ein Signal mit der gleichen Frequenz liefern.
Das zwischenfrequente Ausgangssignal des Mischers 21
wird durch den selektiven Verstärker 22 verstärkt. Für
den selektiven Verstärker 22 gilt die Bedingung, daß
die Bandmittenfrequenz seines Durchlaßbereiches identisch
ist mit der Bandmittenfrequenz des selektiven
Verstärkers 14 im Signalteil 8. Dabei muß jedoch nicht
die Bedingung erfüllt sein, daß die Selektivität beider
selektiven Verstärker gleich ist. Unter Selektivität
versteht man die Eigenschaft der Unterdrückung eines
frequenzbenachbarten Signals.
Es empfiehlt sich, speziell bei FM-Empfängern, die Selektivität
des selektiven Verstärkers 22 des Steuerteils
9 sogar kleiner auszubilden als die Selektivität des
selektiven Verstärkers 14 des Signalteils 8. Dadurch
wird erreicht, daß Intermodulationsprodukte, die einen
höheren Modulationshub aufweisen, durch die nachfolgende
Signalgleichrichtung besser erfaßt werden bzw.
das Richtsignal vom Hub nicht zu sehr beeinflußt wird.
Außerdem wird durch eine geringere Selektivität neben
geringeren Kosten das Abstimmverhalten des Empfängers
günstig beeinflußt.
Das Ausgangssignal des selektiven Verstärkers 22 wird
im Gleichrichter 23 gleichgerichtet. Das gleichgerichtete
Signal ist die Stellgröße 24. Das durch den
Gleichrichter 23 gleichgerichtete Signal 24 dient als
Stellgröße für die Verstärkungssteuerung und/oder Steuerung
der Vorselektion.
Das Ausgangssignal des
Gleichrichters 23 wird deshalb gemäß der Fig. 3
dem Vorverstärker 10 des Signalteils 8
zugeführt. In den
beiden Vorverstärkern sind vorzugsweise Selektionsmittel
vorhanden, die durch die Stellgröße (Ausgangssignal
des Gleichrichters 23) ebenfalls gesteuert werden können.
Ein niedrigerer Interceptpunkt
bzw. eine höhere Verzerrung wird dadurch erreicht, daß
der Vorverstärker 19 und/oder der Mischer 21 einen entsprechend
niedrigen Interceptpunkt aufweisen. Ein niedrigerer
Interceptpunkt wird beispielsweise bei einem
Vorverstärker und/oder Mischer dadurch erzielt, daß die
Gegenkopplung entsprechend reduziert und/oder der Arbeitspunkt
so gelegt wird, daß der Steuerteil 9 eine höhere
Nichtlinearität aufweist. Bei Steuerung des Verzerrungsgrades
durch Gegenkopplung wird diese beim Steuerteil
9 so gering eingestellt, daß einerseits eine
Stellgröße bereits bei kleineren Störsignalpegeln auftritt
und andererseits die Stellgröße erst bei einem
höheren Nutzsignalpegel erzeugt wird. Durch die Erfindung
wird also bewirkt, daß die Pegelunterschiede zwischen
Nutz- und Störsignal für den Steuereinsatz vermindert
werden.
In den Vorverstärkern 10 und 19 der Fig. 3 erfolgt im
allgemeinen nicht nur eine Verstärkung, sondern auch
eine Vorselektion. Hierbei bewirkt
die Stellgröße 24 eine Änderung der Vorselektion
und/oder eine Signalabschwächung. Die Fig. 4 zeigt ein
Schaltungsteil 25, welches die Vorselektion und/oder
Signalabschwächung gemeinsam für den Signalteil 8 und
für den Steuerteil 9 vornimmt. Die Vorverstärkung für
den Signalteil 8 sowie für den Steuerteil 9 wird dagegen
bei der Ausführungsform der Fig. 4 in gesonderten Vorverstärkern
10a und 19a durchgeführt.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Vorselektion, die Signalabschwächung
und die Vorverstärkung des Signalteils 8 für den Steuerteil
9 ausgenutzt werden. Dadurch benötigt der Steuerteil
9 der Fig. 5 keinen gesonderten Vorverstärker und
kein gesondertes Bandpaßfilter, sondern sie benutzt den
Vorverstärker 10 und das Bandpaßfilter 11 des Empfängers
mit. Bei der Schaltung nach Fig. 5 wird das
Ausgangssignal des Bandpaßfilters 11 im Signalteil 8
des Empfängers dem Mischer 21 zugeführt, es
kann aber auch der gesonderte
Mischer 21 vom Eingang oder Ausgang der Vorstufe 10
angesteuert werden, die Verzerrung des Steuerteils erfolgt
beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 im Mischer
21.
Die Schaltung nach der Fig. 6 unterscheidet sich
von der nach Fig. 5 dadurch, daß für
das Steuerteil 9 nicht nur der Vorverstärker 10 und das
Bandpaßfilter 11 im Signalteil 9 des Empfängers mitbenutzt
werden, sondern auch der Mischer 12. Bei der Anordnung
der Fig. 6 ist also auch kein gesonderter Mischer
für den Steuerteil 9 erforderlich. Das Ausgangssignal
26 des Mischers 12 wird bei der Fig. 6 dem selektiven
Verstärker 22 zugeführt. Die Verzerrung erfolgt
im Verstärker 22.
Die Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die gesonderte
Mischstufe 21 des Steuerteils 9. Die Mischstufe
der Fig. 7 besteht aus einer Transistorschaltung in
Basisgrundschaltung, bei der das Empfangssignal und das
Oszillatorsignal dem Emitter des Transistors 27 zugeführt
werden. Die Arbeitspunkteinstellung des Transistors
27 erfolgt über die Betriebsspannungsquelle 28,
den Kollektorwiderstand 29, die Basisspannungsquelle 30
und den Emitterwiderstand 31. Die Signale werden der
Klemme 32 bzw. der Klemme 33 zugeführt. Das Ausgangssignal
wird der Klemme 34 entnommen.
Die Ausführungsform der Fig. 8 unterscheidet sich von
der Ausführungsform der Fig. 7 dadurch, daß anstelle
des Kollektorwiderstandes 29 ein Selektionskreis mit
der Spule 35 und dem Kondensator 36 verwendet wird. Die
Resonanzfrequenz des Selektionskreises ist vorzugsweise
gleich der Zwischenfrequenz des Empfängers.
Die Fig. 9 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Mischstufe
des Steuerteils 9. Die Mischstufe der Fig. 9
weist die drei Transistoren 35, 36 und 37 auf. Der Kollektor
des Transistors 37 ist gemäß der Fig. 9 mit dem
Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 35 und 36
verbunden. Das eine Steuersignal für die Mischstufe
wird der Basis des Transistors 37 und das andere Steuersignal
der Basis des Transistors 35 zugeführt. Das
zwischenfrequente Ausgangssignal wird dem Kollektor des
Transistors 36 entnommen. Die Widerstände 31, 38, 39
und 40 dienen zur Einstellung der Arbeitspunkte der
Schaltung.
Die Anordnung der Fig. 10 unterscheidet sich von der
Anordnung der Fig. 9 dadurch, daß anstelle des Transistorpaares
35, 36 ein Transistorquartett 41 und anstelle
des Transistors 37 ein Transistorpaar 42 vorgesehen
ist.
Die Mischerschaltungen der Fig. 7 bis 10 sind deshalb
verschieden, weil die Mischer des Signalteils 8
und des Steuerteils 9 hinsichtlich ihrer Verzerrungseigenschaften
angepaßt werden müssen und eine solche
Anpassung durch die unterschiedlichen Mischer der Fig. 7
bis 10 erleichtert wird.
Die Fig. 11 zeigt die Eingangsstufe eines selektiven
Verstärkers 22 des Steuerteils 9. Diese besteht aus dem
Transistor 43, dem Emitterwiderstand 44, dem Spannungsteiler
45, 46 und dem Außenwiderstand 47. Der Arbeitspunkt
und/oder die Gegenkopplung der Stufe der Fig. 11
ist so gewählt, daß das der Eingangsklemme 48 zugeführte
Signal bis zum Ausgang 49 erfindungsgemäß verzerrt
wird.
Die Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem der Eingangsstufe 10 des Empfängers eine
Stellgröße 24′ zugeführt wird, die sich zusammensetzt
aus dem von dem Steuerteil 9 erzeugten Signal 24 und einem
Signal 50, welches durch Gleichrichtung eines Signals
erzeugt wird, welches vom Ausgang der Vorstufe 10
oder vom Ausgang des Bandpaßfilters 11 abgenommen wird.
Beide Signale werden im Addierer 51 addiert und ergeben
die Stellgröße 24′. Das Signal 50 hat die Aufgabe, eine
Übersteuerung der Eingangsstufe und/oder Mischstufe des
Empfängers zu vermeiden, wenn das vom Regelteil 9 erzeugte
Signal nicht wirksam ist.
Die Fig. 13 zeigt die Ausbildung einer Addierschaltung
51. Sie besteht aus zwei Dioden 52 und 53, die mit dem
Ausgang 54 verbunden sind. Den Klemmen 55 und 56 werden
die Signale 24 und 50 zugeführt. Bei der Schaltung der
Fig. 13 bestimmt das stärkste Eingangssignal die
Stellgröße am Ausgang 54.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 14 werden die beiden
Signale gemäß der Fig. 12 nicht einem Addierer, sondern
einem Multiplizierer 57 zugeführt. Anstelle eines Multiplizierers
kann auch eine UND-Schaltung vorgesehen
sein.
Die Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine M-
bzw. UND-Schaltung. Die Schaltung der Fig. 15 besteht
aus den in Reihe geschalteten Transistoren 58 und 59
sowie dem Ausgangswiderstand 60. Eine Multiplizier- oder
UND-Schaltung hat für den vorliegenden Fall den Vorteil,
daß die aus den beiden Signalen resultierende
Stellgröße erst dann entsteht, wenn über den Gleichrichter
23a das zweite Signal erzeugt wird. Das zweite
Signal entsteht vorzugsweise erst bei relativ starken
Eingangssignalen (von der Antenne). Daraus folgt, daß
das im Steuerteil 9 erzeugte Signal erst bei relativ
starken Nutzsignalen wirksam wird.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Fig. 16 ist als Verknüpfungsschaltung
die Kombination eines Multiplizierers 57 mit
einem Addierer 51 vorgesehen. Eine solche Kombination
hat den Vorteil, daß einerseits eine Übersteuerung der
Vorstufe und/oder der Mischstufe des Empfängers verhindert
wird und andererseits das Signal 24 erst bei relativ
starken Nutzsignalen wirksam wird.
Die Fig. 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verknüpfungseinrichtung
der Fig. 16 sowie für die Gleichrichterschaltung
23 der Fig. 14. Die Schaltung der Fig. 17
enthält die Transistoren 61, 62 und 63. Das
zweite Signal 50 wird der Basis des Transistors 61 zugeführt,
während das Ausgangssignal 64 des selektiven
Verstärkers 22 der Einrichtung den Basen der Transistoren
61 und 63 zugeführt wird. Die resultierende Stellgröße
wird dem Schaltungspunkt 65 entnommen.
Die Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Empfänger-
Vorstufe mit steuerbarer Signalabschwächung. Die
Vorstufe der Fig. 18 enthält einen abstimmbar ausgeführten
Vorselektionskreis 66, einen aktiven Verstärker
67 und einen abstimmbar ausgeführten Ausgangskreis 68.
Die Antenne 16 ist über den Kondensator 68 an den Vorselektionskreis
66 transformatorisch angekoppelt. Die
Signalabschwächung erfolgt durch eine PIN-Diode 69, die
als steuerbarer Wechselstromwiderstand über den Kondensator
70 dem Vorselektionskreis 66 parallel geschaltet
ist. Der zur Steuerung der PIN-Diode dienende Strom
wird von dem Betriebsstrom 71 der Stufe 67 abgeleitet.
Zur Steuerung des der PIN-Diode 69 zugeführten Stromes
dient der Transistor 72, der als steuerbarer Shunt-Widerstand
wirkt und durch die Steuergröße 24′′ gesteuert
wird. Die Steuergröße 24′′ wird aus der Stellgröße 24
bzw. 24′ abgeleitet. Die Abstimmung der Schwingkreise
66 und 68 erfolgt durch Varaktordioden 73 und 74.
Die Schaltung der Fig. 18 hat den Vorteil, daß durch
die Signalabschwächung am Vorselektionskreis 66 die gesamte
Empfängerschaltung durch die Stellgröße vor störenden
Interferenzbildungen geschützt wird. Die PIN-Diode
hat den Vorteil, daß sie bei höheren Frequenzen
keine Verzerrungen verursacht. Die Schaltung der Fig. 18
eignet sich in besonderer Weise für FM-Rundfunkempfänger.
Die Anordnung der Fig. 19 unterscheidet sich von der
Anordnung der Fig. 18 dadurch, daß die PIN-Diode 69
auf den Schaltungspunkt 75 einwirkt, über den Schaltungspunkt
75 erfolgt die Transformation des Antennenwiderstandes
zum Vorselektionskreis 66. Mittels der
steuerbaren PIN-Diode 69 wird die Signalabschwächung in
der Weise gesteuert, daß sich mit zunehmender Signalabschwächung
die Selektivität zwischen Antenne und
Verstärker 67 erhöht. Mit der Steuerung der Signalabschwächung
wird gleichzeitig die Transformation des Antennenwiderstandes
zum Vorselektionskreis 66 gesteuert.
Das zur Transformation des Antennenwiderstandes zum Selektionskreis
66 vorgesehene Netzwerk besteht aus den
Kondensatoren 76 und 77 sowie aus der Spule 80. Das
Netzwerk hat die Eigenschaft, daß - bezogen auf den
Schaltungspunkt 75 - die höchste Impedanz innerhalb des
Empfangsbandes auftritt und daß diese Impedanz wesentlich
größer ist als der Antennenwiderstand.
Die Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform der Signaldämpfung
am Eingang der Empfänger-Vorstufe, bei der eine
zweite PIN-Diode 82 vorgesehen ist. Durch die beiden
PIN-Dioden wird bewirkt, daß die Schaltung der Fig. 20
eine Kombination der Eigenschaften der Anordnungen der
Fig. 18 und 19 aufweist. Der zusätzliche Widerstand
83 bewirkt, daß die Signaldämpfung durch die PIN-Diode
69 bei einem höhren Pegel erfolgt als die Signaldämpfung
durch die PIN-Diode 82.
Die Schaltung der Fig. 21 unterscheidet sich von der
Schaltung der Fig. 20 dadurch, daß bei ihr der Widerstand
83 der Schaltung der Fig. 20 fehlt und statt
dessen der Widerstand 84 zwischen dem einen Ende der
Spule 80 und der Kathode der PIN-Diode 82 vorgesehen
ist. Dadurch wird eine Umkehr der Verhältnisse erreicht,
d. h. die Signaldämpfung durch die PIN-Diode 82
setzt bei einem höheren Pegel ein als die Signaldämpfung
durch die PIN-Diode 69.
Die Fig. 22 zeigt die Eingangsschaltung einer Empfänger-
Vorstufe, bei der ein Transistor 85 in Basis-Schaltung
als Verstärkertransistor vorgesehen ist. Die Antenne
wird über ein Netzwerk an den Emitter des Transistors
85 angekoppelt. Das Netzwerk besteht aus dem Kondensator
76, der Spule 80 und der Spule 81. Das Netzwerk
ist so bemessen, daß bei der Bandmittenfrequenz
des Empfangsbandes - bezogen auf den Schaltungspunkt 75
- die größte Impedanz auftritt. Die PIN-Diode 69 ist
zwischen dem Schaltungspunkt 75 und dem Bezugspunkt angeordnet.
Die Steuerung der PIN-Diode erfolgt über den
Shunt-Transistor 72 mittels des Signals 24′′. Die Schaltung
der Fig. 22 benötigt keinen abstimmbar ausgeführten
Vorkreis.
Die Fig. 23 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem das Eingangssignal des Empfängers nicht
in ein zwischenfrequentes Signal, sondern direkt in das
Basisband umgewandelt wird. Die Schaltung der Fig. 23
weist in Übereinstimmung mit der Fig. 3 einen Signalteil
8 und einen Steuerteil 9′ zur Erzeugung einer
Stellgröße 24 auf. Der Signalteil 8′ besteht aus dem
Eingangsverstärker 86, den Mischern 87 und 88, dem Oszillatorteil
89 und den aktiven Tiefpaßfiltern 90 und
91. Der Eingangsverstärker 86 ist vorzugsweise als abstimmbarer
selektiver Verstärker ausgebildet. Der Oszillatorteil
9 erzeugt zwei um 90° zueinander versetzte
Signale 92 und 93, die den Mischern 87 und 88
zugeführt werden. Im Falle einer synchronen Demodulation
des Eingangssignals ist eine Rückführung des am
Ausgang des Verstärkers 90 entstehenden Signals zu dem
in der Frequenz steuerbaren Oszillatorteil 89 erforderlich.
Der Mischer 87, das aktive Tiefpaßfilter 90 und
der steuerbare Oszillatorteil 89 bilden eine Phasenregelschleife.
Diese kontrolliert die synchrone Demodulation
des Signalteils 8′. Am Ausgang des aktiven
Tiefpaßfilters 90 entsteht dadurch ein der Frequenzmodulation
des Signals entsprechendes Niederfrequenzsignal
100, während am Ausgang des aktiven Tiefpasses
91 eine der Amplitude des Signals entsprechende Signalgröße
101 entsteht. Das verstärkte Eingangssignal wird
den Mischern 87 und 88 zugeführt.
Der Steuerteil 9′ der Fig. 23 weist im wesentlichen die
gleichen Bausteine wie der Empfangsteil 8′ der Fig. 23
auf, die gewünschte Signalverzerrung erfolgt im Steuerteil
9′ auf dem Signalweg vom Eingang bis zum Ausgang
bei Mischer 87′ und 88′. Der Oszillatorteil 89′ der
Einrichtung liefert die gleiche oder ähnliche Signalfrequenz
wie der Oszillatorteil 89 des Empfangsteils.
Die Ausgangssignale 92′ und 93′ können jedoch auch direkt
vom Oszillatorteil 89 bzw. von dessen Signalen 92
und 93 abgeleitet werden. Zum Unterschied zum Empfangsteil
8′ werden zur Gewinnung der Stellgröße 24 die
Ausgangssignale 100′ und 101′ in der Verknüpfungsschaltung
102 miteinander verknüpft und das Ausgangssignal
103 der Verknüpfungsschaltung 102 wird im Schaltungsteil
104 in die Stellgröße 24 umgewandelt.
Die Fig. 24 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verknüpfungsschaltung
102 und das Schaltungsteil 104. Die
Verknüpfungsschaltung besteht in der einfachsten Form
aus einer Addierschaltung mit den Widerständen 105 und
106. Das Summensignal, gebildet aus den Signalen 100′
und 101′, wird einer Dioden-Ringschaltung 107 zugeführt,
deren Ausgangssignal dem Operationsverstärker
108 zugeführt wird. Die Stellgröße 24 ist proportional
dem Absolutwert der Potentialdifferenz zwischen dem Signal
100′ und 101′ und damit unabhängig von der Polarität
der Potentialdifferenz. Die Schaltungsteile 102
und 104 erzeugen somit eine Stellgröße 24, die dem der
Amplitude des Empfangssignals entspricht.
Die Fig. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen
Empfänger mit Synchrondemodulation. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 23 benutzt der Steuerteil 9′
Teile des Empfangsteils 8′, und zwar den Eingangsverstärker
86′ einschließlich der Signalabschwächung innerhalb
der Eingangsstufe 86′. Die Ausgangssignale 100′
und 101′ der Mischer 87′′ und 88′′ werden der Signalverknüpfungsschaltung
102 zugeführt, während das Ausgangssignal
der Verknüpfungsschaltung 102 dem aktiven Tiefpaßfilter
109 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des
aktiven Tiefpaßfilters 109 wird dem Schaltungsteil 104
zugeführt und in die Stellgröße 24 umgewandelt.
Claims (12)
1. Funkempfänger mit einem Signalteil (8), in dem das
Empfangssignal einer Antenne (16) dem Eingang einer ersten
Vorverstärkerstufe (10) zugeführt und durch diese
verstärkt wird, anschließend in einem ersten Bandpaßfilter
(11) vorselektiert, in einer ersten Mischstufe
(12) mit Hilfe eines Überlagerungsoszillators
(13) in ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzt und einem
ersten selektiven Verstärker (14) und einem Demodulator
(15) zur weiteren Signalverarbeitung zugeführt wird,
und mit einem Steuerteil (9), in dem das Empfangssignal
der Antenne (16) dem Eingang einer zweiten Vorverstärkerstufe
(19) zugeführt und durch diese verstärkt wird,
anschließend in einem zweiten Bandpaßfilter (20) vorselektiert
und in einer zweiten Mischstufe (21) mit
Hilfe des Überlagerungsoszillators (13) in ein Zwischenfrequenzsignal
umgesetzt und anschließend einem
zweiten selektiven Verstärker (22) und einem Signalgleichrichter
(23) zugeführt wird, wobei die im Steuerteil
(9) bewußt erzeugte Signalverzerrung erheblich
größer ist, als die Signalverzerrung im Signalteil (8),
so daß der Steuerteil (9) einen niedrigeren
Interceptpunkt hat als der Signalteil (8),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verknüpfungsschaltung (51) vorgesehen
ist, die das Ausgangssignal des Signalgleichrichters
(23) mit einem zweiten Signal
verknüpft, das durch Gleichrichtung eines Signals
erzeugt wird, welches vom Ausgang des Vorverstärkers
(10) des Signalteils (8), vom Ausgang
des Bandpaßfilters (11) des Signalteils, oder
vom Ausgang der Mischstufe (12) des Signalteils
abgenommen wird, und daß das verknüpfte
Signal als Stellgröße zur Verstärkungssteuerung
und/oder zur Steuerung der Vorselektion der
Vorverstärkerstufe (10) des Signalteils (8) zugeführt
wird.
2. Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Signalabschwächung im Signalweg des Empfängerteils (8) ein im Signal
befindliches steuerbares Bauelement mittels
der Stellgröße gesteuert
wird.
3. Funkempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerung der Vorselektion des Empfängers
durch Änderung der Signaltransformation zwischen Signalquelle
und Selektionsmittel bewirkt wird.
4. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bandmittenfrequenz des
selektiven Verstärkers des Steuerteils (9) gleich der Bandmittenfrequenz
des selektiven Verstärkers des Signalteils (8)
ist.
5. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Selektivität des selektiven
Verstärkers des Steuerteils kleiner ist als die
Selektivität des selektiven Verstärkers des Signalteils.
6. Funkempfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Selektion im selektiven Verstärker des Steuerteils
nur ein einziger Schwingkreis vorgesehen ist.
7. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verzerrungscharakteristik
des Steuerteils der Verzerrungscharakteristik des Signalteils
angepaßt ist.
8. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Verknüpfungsschaltung ein Addierer, ein
Multiplizierer, eine UND-Schaltung oder die Kombination
eines Addierers mit einem Multiplizierer vorgesehen ist.
9. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Signalabschwächung
und/oder Vorselektionsänderung eine oder mehrere
PIN-Diode(n) vorgesehen ist (sind).
10. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerstrom für die PIN-
Diode(n) aus dem Betriebsstrom der Vorstufe abgeleitet
wird.
11. Funkempfänger nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signalabschwächung in der
Eingangsschaltung des Signalteils erfolgt.
12. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung des Signalteils
abstimmbar ausgebildet ist.
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DE19843447284 DE3447284A1 (de) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Funkempfaenger |
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