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Die Erfindung betrifft eine FM-Zwischenfrequenzschaltung, in
die wenigstens ein erster Begrenzerverstärker, ein
Pegeldetektor und ein Phasenregelkreis mit einem VCO-Oszillator
integriert ist, wobei der Pegeldetektor im Begrenzerverstärker
enthalten ist, an den das Zwischenfrequenzsignal angelegt
wird, und wobei der Ausgang des Begrenzerverstärkers mit dem
Eingang des Phasenregelkreises verbunden ist.
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Eine herkömmliche FM-Zwischenfrequenzschaltung ist in der
anliegenden Fig. 1 gezeigt. Das Zwischenfrequenzsignal IF wird
dem Begrenzerverstärker 1 zugeführt, mit dem auch ein
Pegeldetektor verbunden ist, dessen Ausgangssignal 1 ist. Der
Phasendetektor 2, der Schleifenfilter 3 und der VCO 4 bilden
einen sogenannten Phasenregelkreis; als dessen Ausgangssignal
wird die FM-Demodulation FM-dem erhalten.
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Das Unterbringen der Schaltungselemente einer solchen
Zwischenfrequenzschaltung, bei der der FM-Detektor ein PLL-Kreis
ist (der daher aus einem Phasendetektor, einem Schleifenfilter
und einem VCO besteht), auf dem gleichen Chip ergibt Probleme
bezüglich der Gesamtverstärkung des Begrenzerverstärkers. Eine
übermäßige Verstärkung erzeugt eine unerwünschte Schwingung,
d.h. der Begrenzerverstärker verstärkt nur mehr das VCO-Signal
und die Erfassung des ankommenden Signals wird verhindert. Die
maximal anwendbare Verstärkung des Begrenzerverstärkers liegt
daher bei etwa 50-60 dB.
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Wenn der Pegeldetektor mit dem Begrenzerverstärker in
Verbindung steht, ist dessen Detektionskapazität maximal gleich der
Verstärkung der Verstärkerkette, d.h. nach obigem gleich 50-60
dB. Das ist jedoch für Anwendungen zum Beispiel im
Funktelephonbereich zu wenig, da dabei die für den Pegeldetektor
geforderte Dynamik typischerweise bei etwa 75 dB liegt.
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Es sind sehr wenige Zwischenfrequenzschaltungen auf dem Markt,
bei denen die FM-Demodulation des Signals mittels eines PLL
erfolgt, und sie weisen gewöhnlich keine Erfassung des Pegels
des Eingangssignals auf. Wenn die Gesamtverstärkung des
Begrenzerverstärkers zum Beispiel über 90 dB liegt, kann der
PLL-Detektor derart ausgeführt werden, daß sich der VCO in
einer anderen Schaltung in einem genügenden Abstand vom
Eingang des Begrenzerverstärkers befindet. Die Bedingung ist
dabei die, daß die Mindestisolation zum Vermeiden von
Schwingungen erfüllt ist.
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Es gibt keinen genauen Zahlenwert für die Verstärkung des
Begrenzerverstärkers. Am wichtigsten ist, daß die
Gesamtverstärkung des Systems ausreicht, um die letzten Stufen des
Begrenzerverstärkerblocks an die Grenze zu bringen. Wenn die
Verstärkung des Begrenzerverstärkers "mangelhaft" ist, d.h.
nicht auf das eigene Rauschen begrenzt ist, muß der fehlende
Betrag der Verstärkung durch die Verstärkung der Vorstufen
erhalten werden und umgekehrt.
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Ein logarithmischer Verstärker mit einem großen Bereich der
Eingangssignalgröße bei hoher Frequenz ist in der EP-A-0 060
662 beschrieben. Dieser Verstärker umfaßt eine Anzahl von
gleichartigen Stufen, die in Kaskade angeordnet sind und deren
Ausgangssignale aufsummiert werden, und eine Pegelteiler-
Eingangsstufe, um den jeweiligen Stufen einen anderen Bereich
der Signalamplitude, der vom Eingangssignal abgeleitet wird,
zuzuführen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die obigen Probleme zu
beseitigen und den Dynamikbereich des Pegeldetektors zu erweitern,
ohne daß ein Begrenzerverstärker verwendet wird, dessen
Verstärkung eine unerwünschte Schwingung verursachen würde. Um
diese Aufgabe zu lösen, ist die erfindungsgemäße
Zwischenfrequenzschaltung dadurch gekennzeichnet, daß sie parallel zu dem
genannten Begrenzerverstärker wenigstens einen weiteren
Begrenzerverstärker und in Verbindung damit auch einen
Pegeldetektor aufweist, wobei der Pegel des Eingangssignales des
weiteren Begrenzerverstärkers oder der weiteren
Begrenzerverstärker mittels einer Pegelteilerschaltung im Vergleich zu
dem des ersten Begrenzerverstärkers herabgesetzt ist, und
wobei die von den Pegeldetektoren erhaltenen Signale zur
Bildung eines Pegeldetektionssignales zusammengefaßt werden.
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Die Pegelteilerschaltung ist vorzugsweise so kalibriert, daß
der Arbeitsbereich des zweiten Begrenzerverstärkers bei dem
Zwischenfrequenzsignalpegel beginnt, bei dem der
Arbeitsbereich des ersten Begrenzerverstärkers endet. Die
Pegelteilerschaltung kann zum Beispiel unter Verwendung von Widerständen
ausgeführt werden.
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Es wurde festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen
Zwischenfrequenzschaltung die Gesamtverstärkung des
Begrenzerverstärkers auf 50-60 dB begrenzt werden kann, wodurch die
Schwingungsneigung des VCO und des Begrenzerverstärkers unterdrückt
wird. Mit zwei parallel angeordneten Pegeldetektoren ist es
dabei jedoch möglich, die erforderliche Dynamik von über 75 dB
zu erreichen. Im Prinzip hat der Dynamikbereich keine obere
Grenze, da immer die erforderliche Anzahl von Verstärkern und
Pegelteilerschaltungen parallel angeordnet werden kann.
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Im Prinzip ist es daher möglich, den Dynamikbereich des
Pegeldetektors einer Zwischenfrequenzschaltung durch die Verwendung
eines zusätzlichen äußeren, durch eine
Widerstandsteilerschaltung heruntergedrückten Pegeldetektionsblocks anzuheben und
die so erhaltenen Pegelsignale aufzusummieren.
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Die Widerstandsteilerschaltung kann zum Beispiel auch durch
eine Kondensatorteilerschaltung ersetzt werden, und die vom
Begrenzerverstärker erhaltenen Pegelsignale können
Spannungssignale oder Stromsignale sein, obwohl Strom-Ausgangssignale
aus dem Grunde praktischer sind, daß Ströme direkt aufsummiert
werden können.
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Praktisch reicht die parallele Verbindung von zwei
Begrenzerverstärkern aus, und die Pegelteilerschaltung wird von Fall zu
Fall daraufhin abgestimmt, was unter dem Gesichtspunkt der
Vorspannungen des Verstärkers am besten geeignet ist.
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Es wird als eine Beschränkung der erfindungsgemäßen
Zwischenfrequenzschaltung angesehen, daß die maximale Amplitude des
ankommenden Zwischenfrequenzsignales um den Betrag der
zusätzlichen Dynamik des Pegeldetektors größer sein muß als es ohne
der Parallelverbindung der Fall wäre. Da das ankommende
Zwischenfrequenzsignal gewöhnlich von einem Mischer erhalten wird
und in der Praxis dieses Signal einen gewissen Maximalpegel
hat, ergibt sich daraus eine obere Grenze für den
Gesamt-Dynamikbereich des Pegeldetektors. Es kann jedoch, wie oben
angegeben, leicht durch eine solche Verbindung auch bei niedrigen
Betriebsspannungen (unter 6V) ein Gesamt-Dynamikbereich von
über 75 dB erhalten werden.
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Die Erfindung wird im folgenden genauer anhand eines Beispiels
und unter Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, in
der die
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bereits bekannten,
herkömmlichen FM-Zwischenfrequenzschaltung ist, die
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Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
FM-Zwischenfrequenzschaltung zeigt, und die
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Fig. 3-5 Stromkurven beim Betrieb der Schaltung der Fig. 2
zeigen.
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In der Fig. 2 zeigen die Bezugszeichen 2-4 wie in der Fig. 1
einen Phasendetektor, einen Schleifenfilter und einen VCO an.
Im Vergleich zu der Fig. 1 ist hier jedoch der
Begrenzerverstärker 1 mit dem dazugehörenden Pegeldetektor unter
Verwendung von zwei Begrenzerverstärkern 1A und 1B ausgeführt.
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Jeder Begrenzerverstärker 1A, 1B besitzt seinen eigenen
Pegeldetektor, von denen Stromsignale 1A, 1B abgeleitet
werden, und diese Signale werden zur Bildung des
Pegeldetektionssignales ITOT direkt aufsummiert.
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Die Fig. 3 zeigt das Stromsignal IA des Pegeldetektors des
Begrenzerverstärkers 1A als Funktion des Eingangssignals des
Verstärkers, d.h. des Zwischenfrequenzsignals IF. Das
Ausgangssignal IA steigt mit dem Eingangssignal IF linear an, bis
die obere Grenze des Verstärkers 1A erreicht ist.
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Mittels der Widerstandsteilerschaltung R1, R2 wird das
Eingangssignal des parallelen Begrenzerverstärkers IB so weit
heruntergedrückt, daß die untere Grenze des Arbeitsbereiches
des Verstärkers IB nicht erreicht wird, bevor der Pegel des
Signales IF erreicht wird, bei dem die obere Grenze des
Verstärkers 1A erreicht ist. Das Pegeldetektionssignal IB ist als
Funktion des Signales IF in der Fig. 4 gezeigt.
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Wenn nun die Signale IA und IB aufsummiert werden, wird ein
Pegeldetektionssignal ITOT erhalten, das innerhalb des
Bereiches, der den zusammengesetzten Arbeitsbereichen der
Verstärker 1A und 1B entspricht, mit dem Eingangssignal IF linear
ansteigt.
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Wie oben angegeben, kann die Pegelteilerschaltung auch anders
als mit der Widerstandsteilerschaltung ausgeführt werden, und
es können mehr als zwei Begrenzerverstärker parallel
zueinander angeordnet sein.