DE4306578A1 - Verfahren zum Empfang von HF-Signalen unter Verwendung eines Doppelüberlagerungsempfängers - Google Patents
Verfahren zum Empfang von HF-Signalen unter Verwendung eines DoppelüberlagerungsempfängersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang von HF-
Signalen unter Verwendung eines Doppelüberlagerungs
empfängers mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Merkmalen sowie eine Schaltungsanordnung zur
Durchführung des Verfahrens.
Empfängerschaltungen der gattungsgemäßen Art weisen den
Nachteil auf, daß die mit zwei Mischern umgesetzten
Nachrichtensignale problematische Pfeifstellen aufweisen
können, die dadurch bedingt sind, daß die Grund- oder
Oberwellen eines der beiden Lokaloszillatoren mit der Grund-
oder Oberwelle des zweiten Oszillators am ersten Mischer
gemischt werden, so daß im Falle des Anliegens einer
Pfeifstelle eine Nutzsignalauswertung am Ausgang des ersten
Mischers nicht möglich ist, obgleich eine Empfangsfrequenz
anliegt. Im Fall, daß Pfeifstellen und ein schmalbandiges
Filter mit definierter Selektion eingesetzt sind, das es nur
gestattet, das Frequenzband eines Kanals zu selektieren, um
die erste Zwischenfrequenz überhaupt mit der zweiten
Oszillatorfrequenz mischen zu können und zugleich durch
Spiegelselektion zu unterdrücken, so würde dieses Filter die
Frequenz an der Pfeifstelle voll durchlassen, so daß am
Ausgang des zweiten Mischers ein Signal anliegt, das keine
Nutzsignalauswertung gestattet.
In umgekehrter Weise kann eine Pfeifstellenbildung auch
dadurch bewirkt werden, daß die Grund- oder Oberwelle des
ersten Lokaloszillators mit der des zweiten am zweiten
Mischer jeweils gemischt wird und dadurch am Ausgang des
zweiten Mischers das Pfeifstellensignal anliegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren und
eine Schaltung anzugeben, die den Empfang von Nutzsignalen
auch dann gestattet, wenn diese Frequenzen mit den an den
Pfeifstellen anliegenden Frequenzen übereinstimmen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Erfindung mit den im
Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten.
Vorteilhafte weitere Verfahrensschritte sind in den
Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
Eine Schaltung zur Realisierung des Verfahrens ist in dem
Anspruch 6 und vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltung in
den Ansprüchen 7 bis 14 angegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, im Falle des
Auftretens einer Pfeifstelle dieser durch Verstimmen der
beiden Lokaloszillatoren der Mischer um ein festes
Kanalraster auszuweichen. Die Pfeifstellen können
gleichungsmäßig folgendermaßen beschrieben werden:
n fL01 - m fL02 = fZF1 (n fL01 < m fL02) (1)
n (fL01 ±Δ) - m (fL02 ±Δ) = fZF1 ±Δ (2)
n fL01 - m fL02 ±Δ (n-m) = fZF1 ±Δ (3)
wobei n und m eine ganze natürliche Zahl als Faktor zur
Festlegung des Oberwellensignals sind, fL01 die Frequenz des
ersten Oszillators 5, fL02 die Frequenz des zweiten
Oszillators 12, fZF1 und fZF2 die jeweiligen
Zwischenfrequenzwerte der ZF-Schaltungen sind.
Die Wirkungsweise soll anhand der Formeln und der
Darstellung in Fig. 2 nachfolgend erläutert werden.
Die Formel (1) beschreibt das Auftreten einer Pfeifstelle in
der ersten ZF, die beispielsweise 480 MHz betragen kann,
d. h., eine Grund- und Oberwelle des ersten Lokaloszillators
5 mischt sich mit einer Grund- oder Oberwelle des zweiten
Lokaloszillators 12, wobei das entstehende Mischprodukt
n × fL01 - m × fL02 genau in die erste ZF 480 MHz fällt.
Die Mischung kann dabei insbesondere durch räumliche
Anordnungen der Oszillatoren, Leitungsverbindungen und
andere aufbaubedingte Einflüsse gegeben sein. Werden nun in
diesem Fall gemäß der Erfindung die Frequenzen der
Lokaloszillatoren 5 und 12 um ein Kanalraster verschoben, so
ist anhand der Beziehungen in den Gleichungen (5) und (6)
belegbar, daß dennoch die Nutzinformation empfangen und
demoduliert werden kann.
n - m = 1 m - n = 1 (4)
fL02 + fZF2/n = fL01 = fL02 - fZF2/n (5)
fL01 < fL02 + fZF2 oder fL01 < |fL02 - fZF2| (6)
Durch die feste Verstimmung um ein Kanalraster Δ ergibt
sich ein Verstimmen in der ersten ZF um diesen Wert
(Gleichungen (2) und (3). Das Auflösen der Gleichungen (2)
und (3) ergibt dabei, daß nur für die Bedingungen (4)
n - m = 1 bzw. m - n = 1 eine Pfeifstelle nach der
Verstimmung wieder in der ersten ZF (480 MHz) auftreten
kann. In allen anderen Fällen wird das Auftreten einer
Pfeifstelle vermieden. Setzt man die Bedingungen (4) in die
Formel (1) ein, so ergibt sich, daß das Ausweichen auf eine
benachbarte Kanalstelle nur dann nicht zum gewünschten
Erfolg führt, d. h., daß das Auftreten der Pfeifstelle nicht
vermieden wird, wenn der Lokaloszillator 5 den folgenden
Bedingungen nach (6) nicht genügt. Mit anderen Worten, wenn
die Bedingung nach (4) nicht erfüllt ist oder wenn sie
erfüllt ist und die Bedingung (6) gleichzeitig erfüllt wird,
wird in jedem Fall vermieden, daß nach dem Ausweichen wieder
eine Pfeifstelle auftritt. Die gleichen Berechnungen können
auch für den Fall durchgeführt werden, daß das Mischprodukt
der Grund- und Oberwelle des Lokaloszillators 1 mit der
Grund- und Oberwelle des Lokaloszillators 2 zusammen eine
Pfeifstelle in der zweiten Zwischenfrequenz bewirkt. Unter
Anwendung des gleichen Rechenalgorithmus wird auch in der
zweiten ZF eine Pfeifstelle vermieden, wobei der erste
Lokaloszillator 5 die bereits vorher beschriebene Bedingung
erfüllen muß. Die mathematischen Zusammenhänge sind in den
nachfolgenden Formeln (7) bis (12) analog angegeben.
n fL01 - m fL02 = fZF2 (n fL01 < m fL02) (7)
n (fL01 ± Δ) - m (fL02 ± Δ) = fZF2 (8)
n (fL01 - m fL02 ± Δ (n - m) = fZF2 (9)
n = m (10)
fL02 + fZF2/n = fL01 = fL02 - fZF2/n (11)
fL01 < fL02 + fZF2 oder fL01 < |fL02 - fZF2| (12)
fL01 < fL02 + fZF2 oder fL01 < |fL02 - fZF2| (12)
Aus den angegebenen Formeln ergibt sich auch die
rechnerische vorbestimmbare Methode, Pfeifstellen für
festgelegte Empfangskonstellationen vorauszuberechnen. Dazu
sind alle Paare (n × fL01) und (m × fL02) entsprechend ihrer
Bedingung in Formel (1) bzw. (6) vorauszuberechnen und
können entsprechend tabellarisch für die zu empfangenden
Eingangsempfangsfrequenzen vorabgespeichert sein, so daß
eine Steuereinheit zum Aufrufen einer vorzufindenden
gewünschten Empfangsfrequenz in einer Tabelle nachgesehen
werden kann, ob für diese Empfangsfrequenz ein kritisches
Paar fL01, fL02 und deren Grund- oder Oberwelle auftreten
kann. Dieses Verfahren kann selbstverständlich auch
meßtechnisch mittels Detektorschaltungen erfolgen, die in
den ZF-Zweigen geschaltet oder mit diesen verbunden sind,
und zwar an solchen Empfangsfrequenzpunkten, die ein
gestörtes, durch Intermodulationsprodukte der beiden
Oszillatoren entstandenes Signalprodukt aufweisen. Die
Methode nach der Erfindung hat einen besonderen Vorteil in
Verbindung mit einem Kombinationstuner zum Empfang von
Frequenzen von 40 bis 2050 MHz, bei dem die Umsetzung der
Empfangsfrequenz in eine erste ZF innerhalb des
Empfangsbandes der unteren Empfangsfrequenzen erfolgt.
Bisher war es üblich und notwendig, daß die erste ZF bei
Doppelumsetzung oberhalb des zu empfangenden Frequenzbandes
angesiedelt werden mußte, um durch entsprechende
Oszillatorkonstellationen Pfeifstellen zu vermeiden.
Dies ist bei Anwendung der Erfindung nicht notwendig.
Wesentlich für die Ausführung der Erfindung ist es, daß das
Ausweichen von Pfeifstellen unabhängig davon erfolgt, ob der
erste Lokaloszillator in Oberlage, d. h. Kehrlage, mischt
oder dementsprechend der zweite Lokaloszillator in
Unterlage, d. h. Gleichlage, mischen muß, um insgesamt keine
weiteren Lageveränderungen vorzunehmen, oder ob der erste
Lokaloszillator in Unterlage, Gleichlage, mischt oder
entsprechend dann der zweite in Kehrlage mischt. Auch dann
ist das Verfahren nach der Erfindung voll wirksam.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des
Ausführungsbeispiels in Fig. 1 ergänzend erläutert.
Am Eingang des Vorverstärkers 1 liegt die zu mischende
Eingangsfrequenz an, beispielsweise Frequenzen zwischen 40
und 2050 MHz, alle definierten terrestrischen
Fernsehfrequenzen und Satellitenfrequenzen der
direktstrahlenden Fernsehsatelliten. Das anschließende
Bandfilter 2 hat die Funktion, als mitlaufendes Bandfilter
zunächst die Spiegelfrequenzanteile im Signalspektrum zu
unterdrücken und gleichzeitig die Einhaltung der
Vorschriften bezüglich des aktiven Störverhaltens zu
erfüllen und die Abstrahlung der Lokaloszillatorfrequenzen
zu dämpfen. Die weitere regelbare Verstärkerstufe 3 am
Eingang ist vorgesehen, um einen ausreichenden Signalpegel
am Mischer 4 zur Verfügung zu stellen. Der abstimmbare
spannungsgesteuerte Lokaloszillator wird durch den
Mikroprozessor 16 auf die zu empfangende Signalfrequenz
fEingang + fZwischenfrequenz abgestimmt, so daß sich ein
insgesamt zu realisierender Durchstimmbereich von
beispielsweise von 520 MHz bis 2,53 GHz ergibt. Das
Ausgangssignal des Mischers 4 liegt damit auf der
beispielhaft gewählten Zwischenfrequenz von 479,5 MHz und
wird über einen ersten Bandpaß 6 einem anschließenden
regelbaren Verstärker 7 und einem nachgeschalteten festen
Verstärker 8 zugeführt und hierdurch auf einen ausreichenden
ZF-Pegel verstärkt, so daß trotz des durch das anschließende
Oberflächenwellenfilter 9 bedingten Durchgangsverlustes ein
Signalpegel ausreichender Höhe am anschließenden zweiten
Mischer 11 anliegt, an dessen zweitem Eingang ein weiterer
abstimmbarer spannungsgesteuerter Lokaloszillator 12
angeschlossen ist. Der Mischer 11 kann dabei auch
Bestandteil eines abschließenden FM-Demodulator-Kombi-
Mischerbausteins sein, der neben dem spannungsgesteuerten
Oszillator 12 und dem Mischer 11 einen Schleiferstärker mit
einem TP-Filter aufweist. In diesem Fall wirkt der Mischer
11 als Phasenkomparator und der spannungsgesteuerte
Lokaloszillator 12 wird entsprechend der über den
Schleifenverstärker zurückgeführten Signalanteile zur
Demodulation mit abgestimmt. Als normaler Mischer arbeitend,
was hier als Betrachtungsfall angenommen werden soll, liegt
am Ausgang eine zweite Zwischenfrequenz, beispielsweise jene
Zwischenfrequenz in einem Fernsehempfangsgerät üblicher
Norm, die 38,9 MHz beträgt, an. Das Zwischenfrequenzsignal
wird durch einen weiteren Verstärker 14 verstärkt und einem
weiteren Oberflächenwellenfilter 16 zugeführt, das nur die
Signale mit der zweiten Zwischenfrequenz, nämlich 38,9 MHz,
durchläßt. Dieses Oberflächenwellenfilter ist notwendig, um
durch Frequenzverschiebung in der ersten ZF bedingte weitere
Signale für die Wiederverarbeitung in einem Demodulator
nicht durchzugeben.
Die von den Lokaloszillatoren 5 und 12 zu den Zuleitungen zu
dem Mischer eingezeichneten Pfeile sollen verdeutlichen, daß
Modulationsprodukte dadurch entstehen können, daß die
Grundwelle des zweiten Oszillators 12 oder eine Oberwelle
desselben mit der Oszillatorfrequenz des Lokaloszillators 5
und umgekehrt jene Grund- und Oberwellen des
Lokaloszillators 5 mit denen des Lokaloszillators 12
moduliert werden können. Diese unerwünschten
Modulationsprodukte können in der ersten ZF Pfeifstellen
bewirken oder in der zweiten ZF, die es zu eliminieren gilt,
damit eine auf der Trägerfrequenz der Pfeifstellen
empfangene Empfangsfrequenz ausgewertet werden kann. Zu
diesem Zweck sind im Ausführungsbeispiel zwei
Detektorschaltungen 13 und 15 vorgesehen, die die
Energiedichte messen.
Im Falle der Pfeifstelle ist ein plötzlicher Anstieg der
Energiedichte zu verzeichnen. Die Detektoren 13 und 15 geben
abhängig davon eine Steuerspannung ab, die veranlaßt, daß
die Abstimmwerte der Lokaloszillatoren 5 und 12 im
Mikroprozessor um einen solchen Betrag erhöht oder
herabgesetzt werden, daß eine Verstimmung um ein Kanalraster
gegeben ist. Dies bewirkt, beispielsweise auf die erste
Zwischenfrequenz bezogen, einen Versatz der
Zwischenfrequenz, um die Kanalrasterbreite, wie dies aus
Fig. 2 ersichtlich ist. Um nun die Signale auch
weiterverarbeiten zu können, ist es deshalb erforderlich,
daß das Oberflächenwellenfilter 9 eine solche Bandbreite
aufweist, die mindestens der doppelten Kanalbandbreite
entspricht, damit die Signale auch weiterverarbeitbar sind.
Am Mischereingang 11 liegen also Signale einer größeren
Bandbreite an, die keine Pfeifstellen mehr aufweisen, wie
dies vorher schon anhand der Formeln nachgewiesen ist, so
daß an dem Mischer 11 die erste ZF-Frequenz +/- Kanalversatz
mit der zweiten Oszillatorfrequenz gemischt wird. Um aus
diesem Gemisch nun die zweite ZF zu selektieren, ist das
zweite Oberflächenwellenfilter 16 als selektives Filter
unerläßlich, um die Signale der zweiten ZF ausfiltern zu
können. Die Versatzsteuerung wird dabei auch ausgelöst, wenn
der Detektor 15 in der zweiten ZF eine Pfeifstelle
feststellt. Die Art und Weise der Funktion der Schaltung ist
bereits vor der Fig. 2 beschrieben. Hierauf wird ergänzend
verwiesen.
Die Erfindung ist aber nicht nur auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann ebensogut
angewendet werden, wenn die Lokaloszillatorfrequenzen durch
Steuerung über programmierbare Teile erzeugt werden. Auch
dort tritt das gleiche Problem auf, wie es eingangs
beschrieben ist.
Claims (14)
1. Verfahren zum Empfang von HF-Signalen unter Verwendung
eines Doppelüberlagerungsempfängers mit einem ersten
Mischer, in dem das Empfangssignal zur Umsetzung in eine
erste Zwischenfrequenz mit einer veränderbaren ersten
Frequenz gemischt wird, und mit einem zweiten Mischer,
in dem die erste Zwischenfrequenz mit einer veränder
baren zweiten Frequenz zur Erzeugung einer zweiten
Zwischenfrequenz gemischt wird, welche ersten und
zweiten Frequenzen von spannungsgesteuerten Oszillatoren
oder mittels programmierbarer Teiler von einem oder zwei
Oszillatoren abgeleitet werden, mit einem Filter mit
definierter Selektivität vor der zweiten Mischstufe und
mit einer Ansteuerschaltung für die Oszillatoren oder
Teiler, um eine kanalschrittweise Änderung der ersten
und zweiten Frequenzen zu bewirken, dadurch
gekennzeichnet, daß im Falle des Anliegens von
Modulationsprodukten aus einer Mischung von Grund- oder
Oberwellen eines der beiden Oszillatoren (5, 12) oder
Teiler mit den Grund- oder Oberwellen des anderen
Oszillators oder Teilers (Pfeifstellenbildung) beide
Frequenzen mindestens um ein Kanalraster verändert
werden, daß die Durchgangsbandbreite des selektiven
Filters derart dimensioniert ist, daß mindestens die
Bandbreite zweier empfangener benachbarter Kanäle durch
das Filter selektiert wird, und daß die zweite
Zwischenfrequenz einem weiteren selektiven Filter (16)
zugeführt wird, dessen Ausgang die selektierte zweite
gewünschte Zwischenfrequenz abgreifbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mit dem Signalweg der ersten und/oder zweiten
Zwischenfrequenz eine Detektorschaltung (13, 15)
gekoppelt ist, mit der die Pfeifstellen detektiert
werden, und daß in einem Speicher die der jeweiligen
Pfeifstelle zugeordnete Trägerfrequenz abgespeichert
wird, und daß beim Suchlauf oder bei direkter Abstimmung
auf eine Empfangsfrequenz die Frequenzeinstelldaten mit
der gespeicherten Trägerfrequenz verglichen werden, und
daß bei Übereinstimmung ein Steuersignal generiert wird,
das die erste und zweite Frequenz im Kanalraster um
mindestens ein Kanalraster verstimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
von den Detektorschaltungen beim Detektieren von
Pfeifstellen Steuersignale an die Abstimmsteuerschaltung
abgegeben werden, die Frequenzeinstellwerte aufrufen,
die die Oszillatoren (5, 12) oder Teiler im Kanalraster
um einen Kanal verstimmen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Speicher die der Trägerfrequenz zugeordneten
Informationen abgespeichert sind, die in der Codierung
der im Abstimmspeicher gespeicherten Kanalwerte
entsprechen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pfeifstellen rechnerisch
ermittelt werden und Referenzwerte der Trägerfrequenz
oder dieser zugeordnete Werte in einem Speicher
abgespeichert werden, und daß bei einem Sendersuchlauf
oder der Abstimmung auf eine der Empfangsfrequenz
entsprechende Abstimmfrequenz bei Übereinstimmung der
Empfangsfrequenz mit der Trägerfrequenz eine Steuergröße
von der Abstimmschaltung generiert wird, die die erste
und zweite Frequenz um mindestens ein Kanalraster
verstimmt.
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Abstimmschaltung (16)
vorgesehen ist, die einen elektronischen Suchlauf oder
eine direkte Frequenzabstimmung kontinuierlich oder
kanalschrittweise steuert und an die Oszillatoren (5,
12) oder die Teiler entsprechende Steuergrößen ausgibt
und die ausgegebenen Abstimmdaten mit den in einem
Speicher abgelegten, der Trägerfrequenz an den
Pfeifstellen zugeordneten Frequenzdaten vergleicht, und
daß die Abstimmsteuerschaltung bei Übereinstimmung der
Daten ein Steuersignal generiert, das den Suchlauf oder
die vorgegebenen Abstimmwerte zur Erzeugung der ersten
und zweiten Frequenz um mindestens ein Kanalraster
(bezogen auf die Empfangsfrequenz) abweichend in
positiver oder negativer Richtung zum eingestellten
verändert, und daß im ersten ZF-Signalweg ein selektives
Filter (9) vorgesehen ist, dessen Durchgangsbreite
mindestens der Bandbreite zweier empfangener
benachbarter Kanäle entspricht, und daß im Signalweg
der zweiten ZF ein weiteres selektives Filter (16)
vorgesehen ist, das nur das gewünschte Empfangssignal
entsprechend einer Kanalbandbreite durchläßt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstimmsteuerschaltung (16)
einen Mikroprozessor und Speicher für die Abspeicherung
der Frequenzwerte im Kanalschritt und weitere Speicher
für die Abspeicherung der den Pfeifstellen zugeordneten
Trägerfrequenzwerte umfaßt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß für jeden Mischer (4, 11) ein
spannungsgesteuerter Lokaloszillator (5, 12)
vorgesehen ist, der die erste Frequenz bzw. zweite
Frequenz zur Mischung generiert.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß ein oder zwei quarzstabilisierte
Lokaloszillatoren vorgesehen sind, denen programmierbare
Teiler nachgeschaltet sind, die die Oszillatorfrequenz
auf die erste oder zweite zugeordnete Frequenz teilen.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Detektorschaltung
(13) mit dem Signalweg der ersten ZF gekoppelt ist und/
oder daß eine zweite Detektorschaltung (15) mit dem ZF-
Signalweg der zweiten ZF gekoppelt ist, und daß die
Detektorschaltungen die Pfeifstellen in dem ersten ZF-
Signalweg und/oder dem zweiten ZF-Signalweg detektieren,
und daß in dem Speicher eine diesen Trägerfrequenzen
entsprechende Information abgespeichert ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektorschaltungen (13, 15) in
Abhängigkeit der festgestellten Trägerenergiedichte,
die bei Anliegen einer Pfeifstelle sprunghaft zunimmt,
ein Signal erzeugen, und daß in Abhängigkeit dieses
Signals in dem Speicher eine der Trägerfrequenz
zugeordnete Information gespeichert wird.
12. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 in Verbindung mit Ansprüchen 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltungen
(13, 15) in Abhängigkeit der festgestellten
Trägerenergiedichte an den Pfeifstellen ein Signal
generieren, das zur direkten kanalweisen Verstimmung an
der Abstimmsteuerspannung anliegt.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher rechnerisch
ermittelte Trägerfrequenzen an den Pfeifstellen
gespeichert sind.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß als Filter mit definierter
Selektion Oberflächenwellenfilter oder keramische
Hohlraumresonatoren eingesetzt sind.
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DE19934306578 DE4306578C2 (de) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Empfang von HF-Signalen unter Verwendung eines Doppelüberlagerungsempfängers |
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