DE19742424C2

DE19742424C2 - Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung

Info

Publication number: DE19742424C2
Application number: DE19742424A
Authority: DE
Inventors: Osamu Shiraishi
Original assignee: NEC Compound Semiconductor Devices Ltd
Current assignee: NEC Compound Semiconductor Devices Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: KR19980024953A; US6002926A; DE19742424A1; KR100273862B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelsuperheterodyn- Hochfrequenzempfängerschaltung und insbesondere eine PLL- Frequenzsynthetisierung-Empfängerschaltung.

Ein Doppelsuperheterodynsystem, das ein empfangenes Signal in ein erstes Zwischenfrequenzsignal (1ZF-Signal) und in ein zweites Zwischenfrequenzsignal (2ZF-Signal) umsetzt, wird beispielsweise sehr häufig in einer Hochfrequenzempfänger schaltung, die in einem GPS (Global Positioning System) eingesetzt wird, verwendet. Andererseits kann die erste Zwischenfrequenz in einigen Gebieten mit einer Frequenz eines lokalen UKW-Senders übereinstimmen oder sehr nahe bei dieser liegen. Wie später erläutert wird, bewirkt ein Schwund der ersten ZF-Frequenz des GPS-Empfängers oder der Einfluß einer UKW-Sender-Funkwelle eine Zwischenmodulation, die eine Ver schlechterung der Genauigkeit des empfangenen Signals zur Folge hat. Da ein GPS-Empfänger insbesondere für die zweite Zwischenfrequenz einen Verstärker mit hohem Verstärkungsfak tor besitzt, kann das Problem einen Wechsel der Frequenz zu einer weiteren Frequenz erfordern. Daher wird ein herkömmli cher GPS-Empfänger mit einer festen anderen Frequenz betrie ben, die von dem Gebiet abhängt, in dem der Empfänger verwen det wird. Daher ist es schwierig, einen GPS-Empfänger zu schaffen, der weltweit die gleiche ZF-Frequenz verwendet.

Fig. 6 zeigt den beispielhaften Aufbau eines solchen GPS- Empfängers, der in "Paper Machine µPB1001GR", herausgegeben von NEC, beschrieben ist. Ein empfangenes HF-Signal mit der Frequenz f_HF wird an einen HF-Verstärker 11 geliefert. Der HF- Verstärker 11 verstärkt das empfangene HF-Signal. Ein erster Mischer 12 mischt das verstärkte empfangene HF-Signal mit der Lokaloszillationsfrequenz f_1LO eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 16 mit einem ersten Lokaloszillator (LO), und gibt ein erstes ZF-Signal mit der Frequenz f_1ZF aus. Das erste ZF-Signal wird durch einen ersten ZF-Verstärker 13 verstärkt. Ein zweiter Mischer 14 mischt das verstärkte erste ZF-Signal mit einer Frequenz f_2LO eines zweiten LO und gibt ein zweites ZF-Signal mit der Frequenz f_2ZF aus. Das zweite ZF-Signal wird durch einen zweiten ZF-Verstärker 15 ver stärkt. Das zweite ZF-Signal wird an einen (nicht gezeigten) Demodulator oder dergleichen ausgegeben. Der zweite LO ist aus mehreren festen Frequenzteilern (in diesem Beispiel aus sechs Frequenzteilern 24 bis 29) gebildet. Durch Wählen eines der Ausgangssignale des festen Frequenzteilers wird die Frequenz f_2LO des relevanten zweiten LO erhalten. Ein Aus gangssignal des festen Frequenzteilers 29 der letzten Stufe wird an einen Phasenkomparator 22 geliefert. Der Phasenkompa rator 22 vergleicht das Ausgangssignal des festen Frequenz teilers mit einer Oszillationsfrequenz f_REF eines Referenzos zillators 20. Mit dem Vergleichsergebnis zwischen dem Aus gangssignal des Referenzoszillators 20 und dem Ausgangssignal des festen Frequenzteilers 29 wird die Oszillationsfrequenz des VCO 16 gesteuert. Mit einem solchen Aufbau wird ein PLL- Synthetisierer geschaffen.

Wenn in diesem Aufbau die Oszillationsfrequenz des VCO 16 verändert wird, kann die Frequenz f_1LO des ersten LO verändert werden. Daher kann die Frequenz f_1ZF des ersten ZF-Signals verändert werden. Um jedoch die Oszillationsfrequenz des VCO 16 zu verändern, sollte die Oszillationsfrequenz f_HF des Referenzoszillators 20 ebenfalls verändert werden. Da die Frequenz f_1ZF des ersten ZF-Signals verändert wird, wird weiterhin auch die Frequenz f_2ZF des zweiten ZF-Signals verän dert. Wenn daher eines der Ausgangssignale der festen Fre quenzteiler 24 bis 28 als Ausgangssignal des zweiten LO gewählt wird, kann die Frequenz f_2ZF des zweiten ZF-Signals nicht fest sein.

Es ist ein weiteres Beispiel eines Aufbaus bekannt, bei dem ein variabler Frequenzteiler aus einem Impulsaustast- bzw. -unterdrückungszähler (pulse swallow typ counter) aufgebaut ist. Fig. 7 zeigt einen solchen Aufbau. In diesem Aufbau werden anstatt der festen Frequenzteiler 24 bis 29, die in Fig. 6 gezeigt sind, zwei veränderliche Frequenzteiler 30 und 31 verwendet. Ein VCO 16 gibt ein Signal mit der Lokaloszil lationsfrequenz eines ersten LO aus. Die Lokaloszillations frequenz des VCO 16 wird mittels des ersten veränderlichen Frequenzteilers 30 geteilt. Der Referenzoszillator 20 gibt ein Signal mit der Lokaloszillationsfrequenz eines zweiten LO aus. Weiterhin wird die Lokaloszillationsfrequenz des Refe renzoszillators 20 durch den zweiten veränderlichen Frequenz teiler 31 geteilt. Diese Frequenzen der Ausgangssignale des ersten und des zweiten veränderlichen Frequenzteilers 30 und 31 werden von einem Phasenkomparator 22 verglichen. Mit dem Vergleichsergebnis wird der VCO gesteuert. Die Frequenztei lungswerte des ersten bzw. des zweiten veränderlichen Fre quenzteilers 30 bzw. 31 werden durch eine Schaltung 32 zum Steuern der variablen Frequenzteilung gesteuert. Diese Schal tung 32 zum Steuern der variablen Frequenzteilung kann für die Teiler 30 und 31 einen ganzzahligen Teilungswert setzen und kann nicht arbeiten, ohne daß der ganzzahlige Teilungs wert gesetzt wird.

Durch Verändern der Oszillationsfrequenz des VCO 16 kann die Frequenz f_1ZF des ersten ZF-Signals verändert werden. Durch Steuern des Frequenzteilungswerts des veränderlichen Fre quenzteilers 30 entsprechend der Veränderung der Frequenz des ersten ZF-Signals kann die Frequenz f_2ZF des zweiten ZF- Signals festgehalten werden. Da jedoch die Frequenz des zweiten LO fest ist, wird, wenn die Frequenz des ersten ZF- Signals verändert wird, die Frequenz f_HF des empfangenen Signals ebenfalls verändert. Somit kann ein Signal mit einer gewünschten Frequenz nicht empfangen werden.

Um in dem in Fig. 6 gezeigten Aufbau die Lokaloszillations frequenz des VCO 16, d. h. des ersten LO, zu verändern, sollte gleichzeitig die Lokaloszillationsfrequenz des Referenzoszil lators verändert werden. Da weiterhin die Frequenz f_2ZF des zweiten ZF-Signals unabhängig von der Veränderung der Fre quenz des ersten ZF-Signals fest ist, sollte eines der Aus gangssignale von mehreren festen Frequenzteilern ausgewählt werden. Wenn jedoch ein Ausgangssignal einer kleineren Anzahl von festen Frequenzteilern gewählt wird, kann in Wirklichkeit die zweite ZF-Frequenz nicht auf einer vorgegebenen konstan ten Frequenz festgehalten werden. Daher besteht bei dem in Fig. 6 gezeigten Aufbau ein praktisches Problem.

Da andererseits in dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau die Fre quenz f_2LO des zweiten LO fest ist, wird, wenn die Frequenz f_1ZF des ersten ZF-Signals zwangsläufig verändert wird, die Frequenz f_HF des empfangenen Signals verändert. Daher kann ein solcher Aufbau nicht auf einen GPS-Empfänger oder dergleichen angewendet werden. Um in diesem Fall die Frequenz des ersten ZF-Signals zu verändern, ohne die Frequenz des empfangenen Signals zu verändern, wie dies bei dem in Fig. 6 gezeigten Aufbau der Fall ist, sollte der Referenzoszillator so be schaffen sein, daß er die Frequenz wie ein PLL-Synthetisierer verändern kann. Somit sind zwei PLL-Synthetisierer erforder lich. Daher wird der Aufbau kompliziert. Weiterhin sollte der Frequenzteilungswert des veränderlichen Frequenzteilers entsprechend der Veränderung der Lokaloszillationsfrequenz des Referenzoszillators gesteuert werden. Daher ist die Einstellung des Teilungswerts kompliziert und schwierig.

Weiterhin schwindet bei einem in einem GPS vorhandenen Hoch frequenzempfänger das erste ZF-Signal des Funkempfängers und verursacht Zwischenmodulationen mit induziertem FM-Breitband- Funk in der Nähe von FM-Breitband-Sendestationen und im nahen Frequenzbandbereich. Daher können jeder andere Hochfrequen zempfänger oder andere Anlagen einen genauen Empfang verhin dern. Da insbesondere der GPS-Empfänger aus einem zweiten ZF- Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor für das zweite ZF- Signal aufgebaut ist, ist dieses Problem erheblich. Daher arbeitet der GPS- Empfänger jeweils in einem der Bereiche. Der GPS-Empfänger kann jedoch in dem weltweiten Navigationssystem (Global Positioning System) nicht nur in einem speziellen Bereich arbeiten. Daher muß der GPS-Empfänger geändert werden und benötigt ein System, das für jeden Bereich eine Frequenz erzeugt, die aus dem Breitband-Frequenzband entnommen ist. Ferner besteht bei einem derzeitigen HF- Frequenzempfänger das Problem, daß eine erste ZF-Frequenz nicht verändert werden kann, ohne daß die HF-Frequenz und die zweite ZF-Frequenz des GPS- Systems verändert werden.

Doppel-Superhetrodyn-Empfänger sind beispielsweise beschrieben in US- 4,521,916 oder in GB-2,289,890 A.

US-5,163,160 A beschreibt einen Satellitentransponder, bei dem der lokale Oszillator mittels eines engbandigen PLL-Kreises als Slave an einen Quarzoszilla tor gekoppelt ist, solange eine Bereitschaftsperiode anhält oder kein Signal emp fangen wird, und durch einen weitbandigen PLL-Kreis, sofern das Signal empfan gen wird.

Eine Empfängerarchitektur für die Verwendung in einem GPS-System ist aus US- 5,040,240 bekannt.

Ein Mehrfachüberlagerungsempfänger ist ferner bekannt aus DE 35 06 778 C2.

Ein weiterer GPS-Empfänger ist bekannt aus US-4,928,106. Ferner beschreibt AT 48054 ein Empfängersystem zur Beseitigung von automatischem Stummschalten.

Keine der obigen Entgegenhaltungen befaßt sich jedoch mit dem Problem, das durch die Störungen des Zwischenfrequenzsignals abhängig von lokalen Gebieten auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelsuperheterodyn- Empfängerschaltung zu schaffen, die eine Veränderung der Frequenz des ersten ZF-Signals bei festen Frequenzen des empfangenen Signals, des Ausgangssignals des Referenzoszillators und des zweiten ZF-Signals ermöglicht, einen PLL- Frequenzsynthetisierer enthält, einen einfachen Aufbau besitzt und in einem globalen Gebiet betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Doppelsuperheterodyn- Empfängerschaltung, die die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Eine Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung enthält eine erste Lokaloszillator schaltung zum Umsetzen eines empfangenen Signals in ein erstes Zwischenfre quenzsignal und eine zweite Lokaloszillatorschaltung zum Umsetzen des ersten Zwischenfrequenzsignals in ein zweites Zwischenfrequenzsignal, mit einem Oszillator, der zur ersten Lokaloszillatorschaltung gehört, einem ersten variablen Frequenzteiler, der zur zweiten Lokaloszillatorschaltung gehört, um die Frequenz eines Ausgangssignals des ersten Oszillators zu teilen, einem zweiten variablen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz eines Ausgangssignals des ersten variablen Frequenz teilers, eine Schaltung zum Steuern der variablen Frequenz teilung, die die Frequenzteilungswerte des ersten und des zweiten variablen Frequenzteilers gemäß einer vorgegebenen Beziehung steuert, wenigstens einem ersten festen Frequenz teiler zum Teilen der Frequenz eines Ausgangssignals des zweiten variablen Frequenzteilers, einem Referenzoszillator zum Ausgeben eines Signals mit einer vorgegebenen Frequenz und einem Phasenkomparator zum Vergleichen eines Ausgangs signals des festen Frequenzteilers und eines Ausgangssignals des Referenzoszillators sowie zum Steuern einer Oszillations frequenz des Oszillators. Die Schaltung zum Steuern der variablen Frequenzteilung steuert die Frequenzteilungswerte auf der Grundlage einer Exponentialfunktion.

Die Frequenzteilungswerte des ersten und des zweiten varia blen Frequenzteilers werden auf binäre Frequenzteilungswerte mit variabler Stellenzahl gesteuert, wobei die Anzahl der Stellen jedes der variablen Frequenzteilungswerte eine Bezie hung besitzt, derart, daß dann, wenn die Anzahl der Stellen eines der variablen Frequenzteilungswerte ungeradzahlig ist, sämtliche Frequenzteilungswerte variabel werden.

Weitere Merkmale und Vorteile werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer zweckmäßigen Ausführungsform, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundlegenden Aufbaus der Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung der Erfin dung;

Fig. 2a, b Blockschaltbilder, die die Beziehung der Frequenz teilungswerte in dem Fall zeigen, in dem die Loka loszillatoren ein oberer Lokaloszillator und ein unterer Lokaloszillator sind;

Fig. 3 einen Schaltplan, der ein Beispiel des Aufbaus eines ersten variablen Frequenzteilers für den Fall zeigt, in dem die Lokaloszillatoren obere Lo kaloszillatoren sind;

Fig. 4 einen Schaltplan, der ein Beispiel des Aufbaus eines zweiten variablen Frequenzteilers für den Fall zeigt, in dem die Lokaloszillatoren obere Lo kaloszillatoren sind;

Fig. 5 einen Schaltplan, der ein Beispiel des Aufbaus eines ersten variablen Frequenzteilers für den Fall zeigt, in dem die Lokaloszillatoren untere Lokaloszillatoren sind;

Fig. 6 das bereits erwähnte Blockschaltbild eines Bei spiels einer herkömmlichen Empfängerschaltung; und

Fig. 7 das bereits erwähnte Blockschaltbild eines Bei spiels einer weiteren herkömmlichen Empfänger schaltung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung des grundle genden Aufbaus der Erfindung. In Fig. 1 wird ein empfangenes HF-Signal 11 mit der Frequenz f_HF durch einen HF-Verstärker 11 verstärkt. Ein erster Mischer 12 setzt das HF-Signal in ein erstes ZF-Signal um. Ein erster ZF-Verstärker 13 verstärkt das erste ZF-Signal. Das verstärkte erste ZF-Signal wird an einen zweiten Mischer 14 geliefert. Der zweite Mischer 14 setzt das erste ZF-Signal in ein zweites ZF-Signal um. Ein zweiter ZF-Verstärker 15 verstärkt das zweite ZF-Signal. Das verstärkte zweite ZF-Signal wird an einen (nicht gezeigten) Demodulator oder dergleichen ausgegeben. Ein Lokaloszillati onssignal mit der Frequenz f_1LO eines VCO 16 wird als erstes LO-Signal in den ersten Mischer 12 eingegeben. Ein Ausgangssignal des VCO 16 wird an einen ersten variablen Frequenztei ler 17 mit Frequenzteilungswert A geliefert. Der erste Fre quenzteiler 17 teilt die Frequenz des Ausgangssignals des VCO 16. Ein Ausgangssignal des ersten Frequenzteilers 17 wird als zweites LO-Signal an den zweiten Mischer 14 geliefert. Das Ausgangssignal des ersten Frequenzteilers 17 wird ferner an einen zweiten variablen Frequenzteiler 18 mit Frequenztei lungswert B geliefert. Der zweite variable Frequenzteiler 18 teilt die Frequenz des Ausgangssignals des ersten Frequenz teilers 17. Weiterhin wird das Ausgangssignal des zweiten Frequenzteilers 18 an einen ersten festen Frequenzteiler 19 mit Frequenzteilungswert C geliefert. Der erste feste Fre quenzteiler 19 teilt die Frequenz des Ausgangssignals des zweiten variablen Frequenzteilers 18. Andererseits gibt ein Referenzoszillator 20 ein Referenzoszillationssignal mit einer festen Frequenz f_REF aus. Das Referenzoszillationssignal wird zu einem zweiten festen Frequenzteiler 21 mit Frequenz teilungswert D geliefert. Der zweite feste Frequenzteiler 21 teilt die Frequenz des Referenzoszillationssignals. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten festen Frequenz teilers 19 bzw. 21 werden von einem Phasenkomparator 22 verglichen. Mit dem Vergleichsergebnis des Phasenkomparators 22 wird der VCO 16 gesteuert. Weiterhin werden die Frequenz teilungswerte A und B des ersten bzw. des zweiten variablen Frequenzteilers 17 bzw. 18 durch eine Schaltung 23 zum Steu ern der variablen Frequenzteilung gesteuert.

Wenn in dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau die Frequenzteilungs werte A und B des ersten bzw. des zweiten variablen Frequenz teilers 17 bzw. 18 durch die Schaltung 23 zum Steuern der variablen Frequenzteilung gesteuert werden, können die Fre quenz f_1LO des ersten variablen Frequenzteilers 17 und die Frequenz f_2LO des zweiten variablen Frequenzteilers 18 gemäß einer vorgegebenen Beziehung verändert werden. Anhand der vorgegebenen Beziehung kann bei konstant gehaltener Referen zoszillationssignal f_REF des Referenzoszillators 20 die Frequenz f_1ZF des ersten ZF-Signals verändert werden. Anderer seits kann bei fester Frequenz f_HF des empfangenen Signals und bei fester Frequenz f_2ZF des zweiten ZF-Signals ein empfange nes Signal mit vorgegebener Frequenz in ein zweites ZF-Signal mit einer vorgegebenen Frequenz f_2ZF umgesetzt und als solches ausgegeben werden. Daher kann mit einem PLL-Synthetisierer für den VCO 16 die Frequenz des ersten ZF-Signals geeignet verändert werden.

In Ausführungsformen der Erfindung können der erste Lokalos zillator und der zweite Lokaloszillator obere bzw. untere Lokaloszillatoren sein. Da die Beziehung zwischen den Fre quenzteilungswerten der Frequenzteiler und den Frequenzen der beiden Lokaloszillatoren in diesen Ausführungsformen unter schiedlich ist, werden sie im folgenden getrennt beschrieben. Als Beispiel, in dem die Wirkung der Erfindung deutlich wird, wird die Frequenz eines GPS-Empfängers gewählt. Die Frequenz eines empfangenen HF-Signals eines kommerziellen GPS ist f_HF = 1575,42 MHz. Der Frequenzteilungswert im GPS beträgt 1540. Somit beträgt wegen f_HF = 1540.f₀ die Frequenz des Lokaloszillators 1,023 MHz (f₀ = 1,023 MHz). Nun werden mit f_2ZF = 4.f₀ und f_REF = 16.f₀, die in Japan und Nordamerika meist verwendet werden, die Beziehung zwischen den Frequenz teilungswerten der Frequenzteiler und den beiden Lokaloszil latoren beschrieben.

Wenn die beiden Lokaloszillatoren obere Lokaloszillatoren sind, ist in einer Doppel-Superheterodynschaltung die folgen de Beziehung erfüllt:

f_1ZF = f_1LO - f_HF = (16.A.B.C/D - 1540)f₀ (1)

f_1ZF = f_2LO - f_2ZF = (16.B.C/D - 4)f₀ (2)

Aus den Formeln (1) und (2) folgt:

16.A.B.C/D - 1540 = 16.B.C/D - 4

16.(A - 1).B.C/D = 1536

Daher gilt:

A - 1 = 96.D/(B . C)

A - 1 = (2⁵.3.D)/(B.C) (3)

Unter der Annahme, daß A = 2^p + 1; B = 2^d; C = 2^x.3; und D = 2^y (mit p und d variable Parameter; x und y beliebige Konstanten) gilt, folgt:

2^p = (2⁵.3.2^y)/(2^d.2^x.3)

2^p+d = 2^5-x+y

Daher gilt:

p + d = 5 - x + y (3)

Aus den Formeln (1) und (2) folgt:

f_1ZF = (16.B.C/D - 4)f₀ = 16.2^d.2^x.3/2^y - 4)f₀

Aus Formel (3) folgt

f_1ZF = (2^9-p.3 - 4)f₀ (4)

da f_1ZF < 4f₀; 9 - p ≧ 0; 2^p + 1 ≧ 3. Daher 1 ≦ p ≦ 5; mit p ganze Zahl.

Da somit der Parameter A durch 2^p + 1 gegeben ist, steuert die Schaltung 23 für die Steuerung der variablen Frequenztei lung den ersten und den zweiten variablen Frequenzteiler 17 bzw. 18 auf der Grundlage einer Exponentialfunktion.

Fig. 2a zeigt einen Aufbau, bei dem die Rechenergebnisse in die einzelnen Frequenzteiler des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus eingegeben werden.

Wenn die beiden Lokaloszillatoren untere Lokaloszillatoren sind, sind in einer Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung die folgenden Formeln erfüllt:

f_1ZF = f_HF - f_1LO = (1540 - 16.A.B.C/D)f₀ (5)

f_1ZF = f_2LO + f_2ZF = (16.B.C/D + 4)f₀ (6)

Aus den Formeln (5) und (6) ergibt sich wie im Fall des oberen Lokaloszillators:

A + 1 = (2⁵.3.D)/B.C) (7)

Unter der Annahme, daß A = 2^p - 1; B = 2^d; C = 2^x.3; D = 2^y (mit p und d variable Parameter; x und y beliebige Konstan ten) gilt, folgt:

2^p = (2⁵.3.2^y)/(2^d.2^x.3)

2^p+d = 2^5-x+y

Daher gilt:

p + d = 5 - x + y

Diese Bedingungen sind die gleichen wie jene in Formel (3'). Aus den Formeln (5) und (6) folgt:

f_1ZF = = (16.B.C/D + 4)f₀ = {[2^d.2^x.3/2^y].16 + 4}f₀

Aus Formel (3) folgt:

f_1ZF = (2^9-p.3 + 4)f₀ (8)

wobei, da f_1ZF < 4f₀, 9 - p ≧ 0 und 2^p - 1 ≧ 3: 2 ≦ p ≦ 5 mit p ganze Zahl.

Da folglich der Parameter A gleich 2^p-1 ist, steuert die Schaltung 23 für die Steuerung der variablen Frequenzteilung den ersten und den zweiten variablen Frequenzteiler 17 bzw. 18 auf der Grundlage einer Exponentialfunktion.

Fig. 2b zeigt einen Aufbau, bei dem die Rechenergebnisse in den in Fig. 1 gezeigten Aufbau eingegeben werden.

In der obigen Beschreibung stellen die Frequenzteilungswerte A, B, C und D und die Frequenzen f_HF, f_2ZF und f_REF nur Bei spiele dar. Es wird darauf hingewiesen, daß die durch die Formeln (3), (4) und (8) ausgedrückten Beziehungen erfüllt sind, wenn eine weitere Frequenz eine obere Lokaloszillati onsfrequenz oder eine untere Lokaloszillationsfrequenz ist oder wenn einer der zwei Lokaloszillatoren ein oberer Loka loszillator ist und der andere ein unterer Lokaloszillator ist.

In den Formeln (4) und (8) für f_1ZF ist p, der ein Exponent des Frequenzteilungswerts A des ersten variablen Frequenztei lers 17 ist, ein Parameter. Daher kann f_1ZF unabhängig davon, ob die Lokaloszillatoren obere Lokaloszillatoren oder untere Lokaloszillatoren sind, verändert werden, wenn die Frequenz teilungswerte A und B des ersten und des zweiten variablen Frequenzteilers 17 bzw. 18 so dimensioniert sind, daß die Formeln für p und d, die aus der Beziehung der Frequenzen des Doppel-Superheterodynsystems erhalten werden, erfüllt sind, selbst wenn f_HF, f_2ZF und f_REF konstant sind.

In dem Fall, in dem die Lokaloszillatoren obere Lokaloszilla toren sind, kann unter der Annahme, daß x - y = 0 gilt, anhand Formel (3') die folgende Beziehung für die Frequenz teilungswerte A und B erhalten werden:

(A, B) = (33, 1), (17, 2), (9, 4), (3, 16)

Da A = 2^p - 1 und B = 2^d gilt, sind die Parameter A und B Exponentialfunktionen.

In dem Fall, in dem die Lokaloszillatoren untere Lokaloszil latoren sind, kann unter der Annahme, daß x - y = 0 gilt, anhand der Formel (3') die folgende Beziehung für die Fre quenzteilungswerte A und B erhalten werden:

(A, B) = (31, 1), (15, 2), (7, 4), (3, 8)

Da A = 2^p-1 und B = 2^d gilt, sind die Parameter A und B Expo nentialfunktionen.

Daher wird der Parameter A in binärer Schreibweise sequenti ell folgendermaßen ausgedrückt:

2⁰ + 2¹ + 2² + 2³ + 2⁴,

2⁰ + 2¹ + 2² + 2³,

2⁰ + 2¹ + 2²,

2⁰ + 2¹.

Fig. 3 ist ein Schaltplan, der den Aufbau des ersten varia blen Frequenzteilers 17 zeigt, der aus Flipflop-Schaltungen wie etwa sehr weit verbreiteten sogenannten modularen Presca lern aufgebaut ist. Mit dem ersten variablen Frequenzteiler 17 wird der in Fig. 2a gezeigte Aufbau erhalten, wenn die beiden Lokaloszillatoren obere Lokaloszillatoren sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, enthält der erste variable Frequenzteiler 17 drei D-Flipflops DFF 11 bis 13, drei T-Flipflops TFF 11 bis 13, NOR-Glieder und Puffer. Die D-Flipflops und die T- Flipflops sind herkömmliche Flipflops. Nun wird die Funkti onsweise des ersten variablen Frequenzteilers 17 beschrieben. Im Betrieb des ersten variablen Frequenzteilers 17 teilen die D-Flipflops DFF 11 bis 13 und das T-Flipflop TFF 11 die Frequenz des Eingangssignals durch 8. Wenn die Signalpegel von M1- und M2-Eingangssignalen von M-Anschlüssen der T- Flipflops TFF 12 und 13 niedrig sind, teilen die T-Flipflops TFF 12 und 13 die Frequenz des Eingangssignals durch 2. Daher wird der Basis-Frequenzteilungswert 8 mit 2 multipliziert. Wenn der Signalpegel eines M3-Eingangssignals hoch ist, werden die obenbeschriebenen Frequenzteilungswerte beibehal ten. Wenn der Signalpegel des M3-Eingangssignals niedrig ist, wird zu jedem Frequenzteilungswert des Blocks 1 addiert. Daher können als variable Frequenzteilungswerte A wie in der Logiktabelle gezeigt die Werte 33, 17 und 9 erhalten werden.

Fig. 4 zeigt den Aufbau des zweiten variablen Frequenzteilers 18, der einen Schalter SW und drei D-Flipflops DFF 21 bis 23 enthält. Wenn in diesem Aufbau der Signalpegel eines M1- Signals niedrig ist, ist der Frequenzteilungswert 1. Wenn der Signalpegel des M1-Signals hoch ist, arbeiten die D-Flipflops DFF 21 bis 23. Das D-Flipflop DFF 21 teilt die Frequenz des Eingangssignals durch 2. Wenn die Signalpegel von M2- und M3- Signalen der D-Flipflops DFF 22 und 23 niedrig werden, wird der Basis-Frequenzteilungswert 2 mit 2 multipliziert. Wie in der Logiktabelle gezeigt ist, können als variable Fre quenzwerte B die Werte 1, 2 und 4 erhalten werden.

Wenn andererseits die beiden Lokaloszillatoren untere Loka loszillatoren sind, können die Frequenzteilungswerte B des zweiten variablen Frequenzteilers 18 durch die obenbeschrie bene Schaltung erhalten werden. Da jedoch die Frequenztei lungswerte A des ersten variablen Frequenzteilers 17 sequen tiell in binärer Schreibweise ausgedrückt werden, kann der zweite variable Frequenzteiler 18 durch eine Zählerschaltung wie etwa einen programmierbaren Zähler erhalten werden. Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Aufbaus, bei dem der erste variable Frequenzteiler fünfstellige Binärzähler CNT 11 bis 15 sowie eine Verzögerungsschaltung DLY enthält. In diesem Aufbau sind den Zählern CNT 11 bis 15 die Stellen 0 bis 4 von binären Ziffern zugeordnet. Durch Setzen einzelner Bits D1 bis D5 auf "1" können die Frequenzteilungswerte erhalten werden. Wenn das Bit D1 auf "1" gesetzt ist, ist, da 2⁰ = 1 ist, der Frequenzteilungswert gleich 1. Wenn die Bits D1 bis D5 auf "1" gesetzt sind, ist, da 2⁰ + 2¹ + 2² + 2³ + 2⁴ = 31, der Frequenzteilungswert gleich 31. Wie aus der in Fig. 5 gezeigten Logiktabelle hervorgeht, können als Frequenztei lungswerte A die Werte 1, 3, 7, 15 und 31 erhalten werden.

Wie oben beschrieben worden ist, wird die Frequenz eines Ausgangssignals eines als erster Lokaloszillator dienenden Oszillators durch einen ersten variablen Frequenzteiler geteilt. Das resultierende Signal wird als Ausgangssignal eines zweiten Lokaloszillators ausgegeben. Die Frequenz des Ausgangssignals wird durch einen zweiten variablen Frequenzteiler geteilt. Weiterhin wird die Frequenz von dessen Aus gangssignal durch einen ersten festen Frequenzteiler geteilt. Die Frequenz eines Ausgangssignals eines Referenzoszillators wird durch einen zweiten festen Frequenzteilers geteilt. Die Phase des Ausgangssignals des Referenzoszillators und die Phase des Ausgangssignals des zweiten festen Frequenzteilers werden miteinander verglichen. Mit dem Vergleichsergebnis werden die Oszillatoren gesteuert. Da weiterhin die Frequenz teilungswerte des ersten und des zweiten variablen Frequenz teilers gemäß einer vorgegebenen Beziehung gesteuert werden, kann die Frequenz des ersten ZF-Signals auf der Grundlage einer Exponentialfunktion verändert werden, während die empfangene Frequenz, die Frequenz des zweiten ZF-Signals und die Frequenz des Referenzoszillators fest sind.

Daher kann verhindert werden, daß die Frequenz des ersten ZF- Signals nahe bei einem Frequenzband einer weiteren Anlage liegt. Somit kann verhindert werden, daß die Empfangsgenauig keit, die durch die Nähe von Funkwellen beeinflußt wird, verschlechtert wird. Folglich kann eine Empfängerschaltung erhalten werden, deren Operation nicht durch regionale Bedin gungen beschränkt ist. Weiterhin ist es gemäß der Erfindung im Gegensatz zum betreffenden Stand der Technik nicht erfor derlich, die Lokaloszillationsfrequenz des Referenzoszilla tors zu verändern. Somit kann in der Empfängerschaltung der Erfindung die Anzahl von PLL-Synthetisierern auf 1 reduziert werden. Folglich wird der Aufbau vereinfacht. Da der Aufbau des Frequenzteilers vereinfacht ist, kann weiterhin seine Größe verringert werden. Somit trägt die Erfindung auch zur Verringerung der Größe der Anlage bei.

Obwohl die Erfindung anhand einer zweckmäßigen Ausführungs form gezeigt und beschrieben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen vornehmen, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung zum Empfangen eines Hochfrequenzsignals (HF) mit fester Frequenz, welche aufweist:
eine erste Lokaloszillatorschaltung (16), die in Abhängigkeit von einer Referenzoszillationsfrequenz (f_REF) eines Referenzoszillators (20) eine erste Lokaloszillationsfrequenz (f_1LO) steuert,
eine Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz (17), die in Abhängigkeit von der Referenzoszillationsfrequenz (R_REF) des Referenzoszillators (20) eine zweite Überlagerungsoszillationsfrequenz (f_2LO) steuert,
einen ersten Mischer (12) zum Mischen des Hochfrequenzsignals (HF) mit der ersten Lokaloszillationsfrequenz (f_1LO) der ersten Lokaloszillatorschaltung (16) und zum Ausgeben eines ersten Zwischenfrequenzsignals (f_1ZF) variabler Frequenz,
einen zweiten Mischer (14) zum Mischen des ersten Zwischenfrequenz signals mit der zweiten Lokaloszillationsfrequenz (f_2LO) der Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz (17) und zum Ausgeben eines zweiten Zwischenfrequenzsignals (2ZF),
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (23), zum variablen Ändern der ersten Zwischenfre quenz (f_1ZF) des ersten Zwischenfrequenzsignals (1ZF), während die Frequenzen des empfangenen Hochfrequenzsignals (HF) und des Referenzoszillators (20) sowie die zweite Zwischenfrequenz (f_2ZF) fest sind.

2. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) die erste variable Zwischenfrequenz (f_1ZF) auf der Grundlage einer Exponentialfunktion verändern kann.

3. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Lokaloszillationssignal mit Frequenz f_1LO der ersten Lokalos zillatorschaltung (16) als erstes Lokaloszillationssignal in den ersten Mischer (12) eingegeben wird,
ein Ausgangssignal der ersten Lokaloszillatorschaltung (16) an einen ersten variablen Frequenzteiler (17) mit Frequenzteilungswert A geliefert wird,
der erste variable Frequenzteiler (17) die Frequenz des Ausgangssignals der ersten Lokaloszillatorschaltung (16) teilt,
ein Ausgangssignal des ersten variablen Frequenzteilers (17) als zweites Lokaloszillationssignal mit Frequenz f_2LO der Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz (17) an den zweiten Mischer (14) geliefert wird,
ein Ausgangssignal der Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz (17) an einen zweiten variablen Frequenzteiler (18) mit Frequenzteilungswert B geliefert wird,
der zweite variable Frequenzteiler (18) die Frequenz des Ausgangs signals der Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz (17) teilt,
das Ausgangssignal des zweiten variablen Frequenzteilers (18) an einen ersten festen Frequenzteiler (19) mit Frequenzteilungswert C geliefert wird,
der erste feste Frequenzteiler (19) die Frequenz des Ausgangssignals des zweiten variablen Frequenzteilers (18) teilt,
der Referenzoszillator (20) ein Referenzoszillationssignal mit fester Frequenz (f_REF) ausgibt,
das Referenzoszillationssignal an einen zweiten festen Frequenzteiler (21) mit Frequenzteilungswert D geliefert wird,
der zweite feste Frequenzteiler (21) die Frequenz des Referenzoszillati onssignals teilt,
die Ausgangssignale des ersten und des zweiten festen Frequenzteilers (19, 21) durch einen Phasenkomparator (22) verglichen werden, und
die erste Lokaloszillatorschaltung (16) durch das Vergleichsergebnis des Phasenkomparators (22) gesteuert wird.

4. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteilungswerte A und B des ersten bzw. des zweiten varia blen Frequenzteilers (17, 18) durch eine Schaltung (23) zum Steuern der variablen Frequenzteilung gesteuert werden.

5. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn die Frequenz des empfangenen Hochfrequenzsignals f_HF = 1575,42 MHz beträgt und wegen f_HF = 1540.f₀ die Frequenz des Referen zoszillators (20) 1,023 MHz beträgt (f₀ = 1,023 MHz) und wenn f_2ZF = 4.f₀ und f_REF = 16.f₀ gilt, die folgenden Formeln erfüllt sind:
f_1ZF = f_1LO - f_HF = (16.A.B.C/D - 1540)f₀
f_1ZF = f_2LO - f_2ZF = (16.B.C/D - 4)f₀

6. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch
einen Oszillator (16), der zur ersten Lokaloszillatorschaltung gehört,
einen ersten variablen Frequenzteiler (17), der zur Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Oszillatorfrequenz gehört und die Frequenz (f_1LO) eines Ausgangssignals des ersten Oszillators (16) teilt,
einen zweiten variablen Frequenzteiler (18) zum Teilen der Frequenz (f_2LO) eines Ausgangssignals des ersten variablen Frequenzteilers (17),
eine Schaltung (23) zum Steuern der variablen Frequenzteilung, die die Frequenzteilungswerte (A, B) des ersten bzw. des zweiten variablen Frequenztei lers (17, 18) gemäß einer vorgegebenen Beziehung steuert,
wenigstens einen festen Frequenzteiler (19) zum Teilen der Frequenz eines Ausgangssignals des zweiten variablen Frequenzteilers (18),
einen Referenzoszillator (20) zum Ausgeben eines Signals mit vorgege bener Frequenz (f_REF) und
einen Phasenkomparator (22) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des festen Frequenzteilers (19) und eines Ausgangssignals des Referenzoszillators (20) und zum Steuern einer Oszillationsfrequenz des Oszillators (16).

7. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteilungswerte (A, B) des ersten bzw. des zweiten variablen Frequenzteilers (17, 18) auf binäre Frequenzteilungswerte mit variabler Stellenzahl gesteuert werden, wobei die Anzahl der Stellen jedes der variablen Frequenztei lungswerte in einer Beziehung steht, derart, daß dann, wenn die Anzahl der Stellen eines der variablen Frequenzteilungswerte ungeradzahlig ist, sämtliche Frequenz teilungswerte variabel werden.

8. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Frequenz des ersten variablen Zwischenfrequenzsignals (1ZF) folgendermaßen ausgedrückt werden kann:
f_1ZF = (16.A.B.C/D - 1540)f₀
wobei A der Frequenzteilungswert des ersten variablen Frequenzteilers (17) ist, B der Frequenzteilungswert des zweiten variablen Frequenzteilers (18) ist, C der Frequenzteilungswert des ersten festen Frequenzteilers (19) ist, D der Frequenz teilungswert des Ausgangssignals des Referenzoszillators ist und f₀ gleich 1/1540 der Frequenz des empfangenen Signals (HF) ist.

9. Doppelsuperheterodyn-Empfängerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Frequenz des ersten Zwischenfrequenzsignals (f_1ZF) folgenderma ßen ausgedrückt wird:
f_1ZF = (16.A.B.C - 1540)f₀
wobei A der Frequenzteilungswert des ersten variablen Frequenzteilers (17) ist, B der Frequenzteilungswert des zweiten variablen Frequenzteilers (18) ist, C der Frequenzteilungswert des ersten festen Frequenzteilers (19) ist, D der Frequenz teilungswert des Ausgangssignals des Referenzoszillators ist und f₀ gleich 1/1540 der Frequenz des empfangenen Signals (HF) ist.