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Dokumentenidentifikation DE3720254A1 05.01.1989
Titel Empfängerschaltung für eine mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende Hochfrequenz-Fernsteuerung
Anmelder Ansonic Antriebstechnik GmbH, 4300 Essen, DE
Erfinder Sikora, Siegfried, 5509 Deuselbach, DE
Vertreter Gesthuysen, H., Dipl.-Ing.; von Rohr, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 19.06.1987
DE-Aktenzeichen 3720254
Offenlegungstag 05.01.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.1989
IPC-Hauptklasse H04Q 9/08
IPC-Nebenklasse H03J 9/00   H03D 11/00   
IPC additional class // A63H 30/04,E05F 15/20  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung für eine mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende Hochfrequenz-Fernsteuerung mit einer Eingangsschaltung, einem der Eingangsschaltung nachgeschalteten Trägerfrequenzempfänger und einer dem Trägerfrequenzempfänger nachgeschalteten Niederfrequenz-Verstärkerschaltung, wobei der Trägerfrequenzempfänger als Demodulator mit Niederfrequenzfilter ausgeführt ist und einen sich selbst taktenden Oszillator aufweist, und vorzugsweise der Oszillator einen Oszillatortransistor und als auf die Trägerfrequenz abgestimmtes, frequenzbestimmendes Element einen LC-Schwingkreis hoher Güte aufweist. Daß eine solche Empfängerschaltung modernen fernmeldetechnischen Anforderungen entspricht und gleichwohl ohne großen technischen und wirtschaftlichen Aufwand herstellbar ist, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Trägerfrequenzempfänger eine Konstantstromquelle aufweist und der Oszillator versorgungsmäßig an die Konstantstromquelle angeschlossen ist, daß die am Oszillator anstehende Versorgungsgleichspannung auf einen Maximalwert begrenzt ist, daß der Oszillator bei maximaler Versorgungsgleichspannung auf eine Frequenz unterhalb der festen Trägerfrequenz abgestimmt ist und die feste Trägerfrequenz erst bei einer deutlich geringeren Resonanz-Versorgungsgleichspannung erreicht und daß die Güte des frequenzbestimmenden Elements, der Konstantstrom der Konstantstromquelle und die Resonanz-Versorgungsgleichspannung so gewählt ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung für eine mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende Hochfrequenz-Fernsteuerung mit einer Eingangsschaltung, einem der Eingangsschaltung nachgeschalteten Trägerfrequenzempfänger und einer dem Trägerfrequenzempfänger nachgeschalteten Niederfrequenz-Verstärkerschaltung, wobei der Trägerfrequenzempfänger als Demodulator mit Niederfrequenzfilter ausgeführt ist und einen sich selbst taktenden Osillator aufweist, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende, zumeist drahtlose Hochfrequenz- Fernsteuerungen sind seit langem bekannt und finden einen vielfältigen Einsatz in der Konsumelektronik, beispielsweise für Antriebe von Garagentoren, Schiebetoren, Drehtoren und Antennen, aber auch für Personenrufanlagen und für den Modellbau. Aufgrund wachsender fernmeldetechnischer Anforderungen werden bei Empfängerschaltungen für zuvor erläuterte Anwendungsfälle, also auch bei Empfängerschaltungen für die Konsumelektronik schaltungstechnisch aufwendige Trägerfrequenzempfänger eingesetzt, insbesondere Überlagerungsempfänger (Superhet- bzw. Doppelsuperhetempfänger), die besonders schmalbandig sind (Zeitschrift "Funk-Technik" 1979, Seiten T 392 bis 398, sowie 1977 Seiten F + E 133 bis 142). Wegen der ausgezeichneten Schmalbandigkeit der Überlagerungstechnik ist die Eingangsschaltung in diesen Fällen lediglich ein normales, nicht besonders schmalbandiges Frequenzfilter. Die Überlagerungstechnik ist aber ziemlich kostenaufwendig.

Gerade in der Konsumelektronik spielen die Herstellungskosten eine enorme Rolle, so daß man auch bei Empfängerschaltungen der in Rede stehenden Art, wie im übrigen auch bei entsprechenden Senderschaltungen, besonders auf eine kostengünstige Herstellung achtet. Folglich wird auch dort, wo das heutzutage eigentlich fernmeldetechnisch nicht mehr vertretbar ist, noch viel mit breitbandigen Trägerfrequenzempfängern gearbeitet. Wegen seines besonders einfachen Aufbaus, einer sehr geringen Störanfälligkeit und wegen der geringen Herstellungskosten hat sich dabei insbesondere der Pendelaudionempfänger sehr bewährt. Dieser ist allerdings sehr breitbandig, was dazu führt, daß ein solcher Trägerfrequenzempfänger auch von Trägerfrequenzen blockiert werden kann, die weitab von der Trägerfrequenz des zugeordneten Senders liegen. Durch eine entsprechende Kodierung der Modulationsfrequenz läßt sich zwar verhindern, daß die Empfängerschaltung mit einem breitbandigen Trägerfrequenzempfänger tatsächlich aktiviert wird, doch ist eine Blockierung durch fremde Trägerfrequenzen schon störend genug, da dann die Empfängerschaltung nicht mehr vom zugeordneten Sender beeinflußbar ist. Dieser Nachteil wird zunehmend störend, da Hochfrequenz-Fernsteuerungen eine zunehmende Verbreitung finden und dafür nur ganz bestimmte, vom fernmeldetechnischen Zentralamt genau festgelegte Trägerfrequenzen benutzt werden können. Eine solche Trägerfrequenz ist beispielsweise die Trägerfrequenz 433,92 MHz. Zugelassen sind auch beispielsweise die Frequenzen 40,68 MHz und 2450 MHz. Für den hier vorliegenden Anwendungsfall ist aber gerade die zugelassene Trägerfrequenz 433,92 MHz besonders interessant.

Insgesamt und ergänzend ist für Empfängerschaltungen der in Rede stehenden Art, insbesondere den Überlagerungsempfänger und den Pendelaudioempfänger, auf die Fachliteratur, beispielsweise auf Lueger "Lexikon der Technik", Band 2, "Grundlagen der Elektrotechnik und Kerntechnik", DVA, Stuttgart 1960, Seiten 504, 391 zu verweisen. Für den Pendelaudioempfänger gilt, ähnlich wie für einen Sperrschwinger (Lueger aaO, Seite 481), daß mit einer sehr starken Rückkopplung gearbeitet wird, die zum Einsatz von Eigenschwingungen führt, wobei durch einen großen Kondensator dafür gesorgt wird, daß einsetzende Schwingungen sofort wieder abreißen. Die Pendelfrequenz eines Pendelaudioempfängers ist durch Bauteile festgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine modernen fernmeldetechnischen Anforderungen entsprechende Empfängerschaltung anzugeben, die ohne großen technischen und wirtschaftlichen Aufwand herstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Empfängerschaltung löst die zuvor aufgezeigte Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird also mit einem sich selbst taktenden Osillator gearbeitet, insoweit also auf die vom Pendelaudioempfänger bzw. vom Sperrschwinger her bekannte Technik zurückgegriffen. Der Schwingungsabriß des Oszillators wird aber nun entgegen der bisher bekannten Technik nicht über einen Kondensator realisiert, sondern dadurch, daß entgegen der bisherigen Technik nicht die Versorgungsgleichspannung am Oszillator vorgegeben wird, sondern lediglich der Versorgungsstrom. Der ansteigende Stromfluß bei anschwingendem Oszillator läßt die Versorgungsgleichspannung absinken. Durch entsprechende Abstimmung der verschiedenen Bauteile eines Oszillators läßt sich ohne weiteres erreichen, daß dieser zunächst bei der maximalen Versorgungsgleichspannung noch nicht auf der Trägerfrequenz schwingt, sondern diese erst bei einer deutlich geringeren Resonanz-Versorgungsgleichspannung erreicht. An dieser Stelle ist nun durch entsprechende Abstimmung der Güte des frequenzbestimmenden Elements, des Konstantstroms der Konstantstromquelle und der Resonanz-Versorgungsgleichspannung dafür gesorgt, daß das frequenzbestimmende Element gerade noch angeregt wird.

Liegt an der Eingangsschaltung kein Eingangssignal mit Trägerfrequenz an, so wiederholt sich ein Hochfrequenz-Schwingungsvorgang des Oszillators relativ konstant im Rhythmus der Selbsttaktfrequenz. Liegt aber ein Eingangssignal mit Trägerfrequenz an, so wird durch den erhöhten Eingangspegel der Schwingungsvorgang des Oszillators früher bzw. schneller einsetzen. Da das Trägerfrequenz-Eingangssignal aber auch an der die Selbsttaktfrequenz bestimmenden Schaltung ansteht, verändert sich gezielt auch die Selbsttaktfrequenz des Oszillators, d. h. mit ansteigendem Eingangspegel wird die Selbsttaktfrequenz höher. Im Ergebnis macht sich auch eine Niederfrequenz-Modulation der Trägerfrequenz am Ausgang des Oszillators in einer Modulation der Selbsttaktfrequenz und damit in einer Modulation des Ausgangssignals bemerkbar.

Die hohe Selektivität bzw. Schmalbandigkeit des Oszillators der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung ergibt sich dadurch, daß wegen der erfindungsgemäß verwirklichten Abhängigkeit der Frequenz des Oszillators von der tatsächlich anstehenden Versorgungsgleichspannung eine Trägerfrequenz, die mit der Resonanzfrequenz des frequenzbestimmenden Elements zusammenfällt, dieses nur noch gedämpft anregen kann.

Im Ergebnis reicht ein relativ einfach aufgebauter, sich selbst taktender Oszillator in Verbindung mit einer Konstantstromquelle aus, eine den fernmeldetechnischen Anforderungen entsprechende Schmalbandigkeit zu erreichen. Damit aber ist ein Weg gefunden, wie mit gegenüber Überlagerungsempfängern erheblich einfacheren und kostengünstigeren Mitteln eine vergleichbare Schmalbandigkeit bei Empfängerschaltungen der in Rede stehenden Art verwirklicht werden kann.

Von besonderer Bedeutung ist im übrigen noch die Kombination des bei der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung verwirklichten Trägerfrequenzempfängers mit einer Eingangsschaltung, die als spannungsgesteuerte Torschaltung ausgeführt ist und mit der Selbsttaktfrequenz geschlossen und geöffnet wird, so daß nur während der Öffnungsperioden ein Hochfrequenzsignal mit der Trägerfrequenz die Eingangsschaltung passiert und den Oszillator erreicht. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Schmalbandigkeit erreicht, indem dafür gesorgt wird, daß ein Eingangssignal mit der Trägerfrequenz den Oszillator nur zu den genau gewünschten Zeitpunkten überhaupt erreichen kann. Neben der Erhöhung der Selektivität hat das den weiteren Vorteil, daß in Gegenrichtung auch die vom Oszillator abgestrahlte Störstrahlung am Eingang drastisch verringert wird.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung werden in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung,

Fig. 2 ein detaillierteres Schaltbild eines weiter bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung,

Fig. 3 den Verlauf der Versorgungsgleichspannung am Ausgang des Oszillators der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung ohne Trägerfrequenz-Eingangssignal,

Fig. 4 den Verlauf der Versorgungsgleichspannung am Ausgang des Oszillators der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung mit amplitudenmoduliertem Trägerfrequenz-Eingangssignal und

Fig. 5 ein Diagramm zum Vergleich verschiedener Empfängerschaltungen.

Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung für eine mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende Hochfrequenze-Fernsteuerung. Diese Empfängerschaltung ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel für eine drahtlose Übertragungstechnik dargestellt, ohne daß dies einschränkend zu verstehen ist.

Im übrigen wird die Empfängerschaltung im folgenden stets für eine amplitudenmodulierte Trägerfrequenz erläutert, was auch der bevorzugte Anwendungsfall ist, ohne daß damit die Anwendung bei einer frequenzmodulierten Trägerfrequenz ausgeschlossen wäre.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt zunächst eine Empfangsantenne 1, die im hier dargestellten Ausführungsbeispiel kapazitiv mit einer Eingangsschaltung 2 verbunden ist. Der Eingangsschaltung 2 nachgeschaltet ist ein Trägerfrequenzempfänger 3, diesem wiederum ist eine Niederfrequenz-Verstärkerschaltung 4 nachgeschaltet. Der Trägerfrequenzempfänger 3 ist als Demodulator mit einem Niederfrequenzfilter 6 ausgeführt, so daß ein an der Empfangsantenne einkommendes Eingangssignal in Form eine amplitudenmodulierten Trägerfrequenz, insbesondere einer Trägerfrequenz von 433,92 MHz, in der Empfängerschaltung demoduliert wird und schließlich am Ausgang 5 der Niederfrequenz-Verstärkerschaltung 4 das Modulationssignal, also das niederfrequenzte Nutzsignal abgegriffen werden kann.

Der Trägerfrequenzempfänger 3 weist zunächst einen sich selbst taktenden Oszillator 7 auf. Ein solcher Oszillator 7 hat üblicherweise einen Oszillatortransistor 8 (Fig. 2) oder eine entsprechende, aufwendigere Transistorschaltung, eine die Selbsttaktfrequenz fs bestimmende Schaltung und ein auf die Trägerfrequenz abgestimmtes frequenzbestimmendes Element 9. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen LC -Schwingkreis hoher Güte, es können aber auch andere frequenzbestimmende Elemente vorhanden sein. Dargestellt ist ferner noch, daß der Oszillator 7 mit der Eingangsschaltung 2 kapazitiv gekoppelt ist, so daß nur hochfrequente Eingangssignale überhaupt zum Oszillator 7 durchdringen können.

Wesentlich für die Erfindung ist nun zunächst, daß der Trägerfrequenzempfänger 3 eine Konstantstromquelle 10 aufweist und der Oszillator 7 versorgungsmäßig an die Konstantstromquelle 10 angeschlossen ist. Das ist für einen solchen Oszillator 7 in einem Trägerfrequenzempfänger 3 der hier erläuterten Art bislang nicht bekannt, normalerweise wird dort mit einer vorgegebenen Versorgungsspannung, nicht aber einem vorgegebenen Versorgungsstrom gearbeitet. Durch interne schaltungstechnische Maßnahmen im Trägerfrequenzempfänger 3 ist dafür gesorgt, daß die am Oszillator 7 anstehende Versorgungsgleichspannung UV auf einen Maximalwert begrenzt ist. Bei maximaler Versorgungsgleichspannung UV, max schwingt der Oszillator 7 auf einer Frequenz unterhalb der festen Trägerfrequenz fT an. Die feste Trägerfrequenz fT selbst erreicht der Oszillator 7 erst bei einer deutlich geringeren Resonanz- Versorungsgleichspannung UV, res, wie das später noch im einzelnen erläutert werden wird. Hier wird also ein für Oszillatoren durchaus an sich bekannter Effekt ausgenutzt, daß sich nämlich die Oszillatorfrequenz mit der Veränderung des Arbeitspunktes des Oszillators durch Veränderung der Versorgungsgleichspannung ändert. Diese Ausnutzung erfolgt gezielt zum Zwecke der Erhöhung der Selektivität bzw. Verbesserung der Schmalbandigkeit, wie das im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist. Dazu ist weiter vorgesehen, daß die Güte des frequenzbestimmenden Elements 9, der Konstantstrom der Konstantstromquelle 10 und die Resonanz-Versorgungsgleichspannung UV, res so gewählt sind, daß die Schwingung des Oszillators 7 kurz unterhalb der Resonanz-Versorgungsgleichspannung UV, res abreißt. Schließlich ist vorgesehen, daß ein Trägerfrequenz-Eingangssignal sowohl am Oszillatortransistor 8 als auch an der die Selbsttaktfrequenz fs bestimmenden Schaltung ansteht und so die Selbsttaktfrequenz fs sich in Abhängigkeit von der Größe des Eingangssignals erhöht.

Fig. 2 zeigt nun einige Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung. Soweit dies zur näheren Erläuterung des Trägerfrequenzempfängers 3 zweckmäßig ist, soll dieses Schaltbild schon jetzt erläutert werden.

Erkennbar ist hier, daß das frequenzbestimmende Element 9 des Oszillators 7, auch hier ein LC-Schwingkreis mit hoher Güte, an den Kollektor des Oszillatortransistors 8 angeschlossen ist, daß die Basis des Oszillatortransistors 8an einen Abgriff eines an die Konstantstromquelle 10 angeschlossenen Gleichspannungsteilers 11 angeschlossen ist und daß zur Bestimmung der Selbsttaktfrequenz fs die Basis des Oszillatortransistors 8 zusätzlich an einen Abgriff eines an die Konstantstromquelle 10 angeschlossenen kapazitiven Spannungsteilers 12 angeschlossen ist. Dadurch wird einerseits die Arbeitspunkteinstellung des Oszillatortransistors 8 in der Weise erreicht, daß sie von der Versorgungsgleichspannung abhängig ist, wird andererseits die Selbsttaktfrequenz fs in solcher Art vorgegeben, daß sie von der Versorgungsgleichspannung und vom an der Basis des Oszillatortransistors 8 anstehenden Eingangssignal abhängig ist. Das ist der im allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterte, hier zielgerichtet genutzte Effekt.

Es gibt natürlich eine Vielzahl anderer schaltungstechnischer Möglichkeiten, die grundsätzliche Lehre der Erfindung zu verwirklichen, so daß das Schaltungsbeispiel nach Fig. 2 lediglich als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anzusehen ist.

Die Fig. 1 und 2 machen deutlich, daß zur weiteren Verbesserung der Selektivität der dargestellten Empfängerschaltung im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel die Eingangsschaltung 2 als spannungsgesteuerte Torschaltung ausgeführt ist und mit der Selbsttaktfrequenz fs geschlossen und geöffnet wird. Dadurch ist erreichbar, daß ein Hochfrequenzsignal mit der Trägerfrequenz fT die Eingangsschaltung 2 nur während der Öffnungsperioden passiert und den Oszillator 7 also nur während der Öffnungsperioden erreicht. Schaltungstechnisch ist es ohne weiteres möglich, die Eingangsschaltung 2 synchron mit der jeweiligen Selbsttaktfrequenz fs des Oszillators 7 so zu steuern, daß ein Trägerfrequenz-Eingangssignal den Oszillator 7 nur dann erreicht, wenn dies gewünscht ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß jede Öffnungsperiode der Eingangsschaltung 2 jeweils kurz nach Erreichen bzw. Unterschreiten der Resonanz-Versorgungsgleichspannung UV, res endet. Damit wird ein sehr schneller, abrupter Schwingungsabriß des Oszillators 7 sichergestellt, so daß die Selektivität bzw. Schmalbandigkeit der Empfängerschaltung insgesamt optimiert ist.

Zuvor ist nur generell erläutert worden, daß eine Spannungssteuerung der Torschaltung als Eingangsschaltung 2 grundsätzlich ohne weiteres möglich ist. Hierzu gibt es natürlich eine Vielzahl von Schaltungsmöglichkeiten. Eine besonders bevorzugte Schaltungsmöglichkeit zeigen die Fig. 1 und 2 dergestalt, daß der Trägerfrequenzempfänger 2 einen Rückkopplungs-Schaltverstärker 13 aufweist, daß der Rückkopplungs-Schaltverstärker 13 eingangsseitig an einen Steuerausgang 14 des Oszillators 7 und ausgangsseitig an die als Torschaltung ausgeführte Eingangsschaltung 2 angeschlossen ist und daß am Ausgang des Rückkopplungs-Schaltverstärkers 13 im wesentlichen dann ein die Eingangsschaltung 2 durchsteuerndes Signal, vorzugsweise in Form einer positiven Spannung, ansteht, wenn die Versorgungsgleichspannung UV größer ist als die Resonanz-Versorgungsgleichspannung UV, res.

Fig. 2 zeigt, daß der Rückkopplungs-Schaltverstärker 13 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen in gegengekoppelter Ermitterschaltung geschalteten Verstärkertransistor 15 aufweist, der mit seiner Basis an den im Emitterzweig des Oszillatortransistors 8 liegenden Steuerausgang 14 angeschlossen ist und dessen Kollektor einerseits über einen Widerstand 16 an eine fest vorgegebene Versorgungsspannung, andererseits über einen Spannungsteiler 17 mit Widerständen und einem Kondensator an die Eingangsschaltung 2 angeschlossen ist.

Wesentlich ist, daß auf diese Weise bei gesperrtem Verstärkertransistor 15 des Rückkopplungs-Schaltverstärkers 13 der Eingangsschaltung 2 eine positive Spannung zugeführt wird, die die Eingangsschaltung 2 in geöffneten Zustand bringt.

Fig. 1 und 2 zeigen weiter im Zusammenhang, daß die Eingangsschaltung 2 hier als Dioden-Pi-Schaltung mit zwei einander entgegengesetzt geschalteten, vorzugsweise mit den Anoden verbundenen Durchgangsdioden 18 ausgeführt ist, Weiter gilt, daß im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die als Dioden- Pi-Schaltung ausgeführte Eingangsschaltung 2 mindestens eine, vorzugsweise mit der Kathode an Masse geschaltete Massediode 19 aufweist. Schließlich gilt, daß im hier bevorzugten Ausführungsbeispiel die beiden Durchgangsdioden 18 mit ihren Kathoden über je einen Ableitwiderstand 20 nach Masse geschaltet sind.

Durch die zuvor in einem Ausführungsbeispiel erläuterte Schaltungstechnik der Eingangsschaltung 2 ist gewährleistet, daß diese sich in geöffneter Phase befindet, wenn der gemeinsame Punkt der beiden Durchgangsdioden 18 auf ausreichend positiven Potential liegt. Dann sind beide Durchgangsdioden 18 durchgeschaltet und es ist ein direkter, niederohmiger Weg für ein Trägerfrequenz-Eingangssignal von der Empfangsantenne 1 zu Oszillator 7 gegeben.

Diese Schaltungsanordnung der Eingangsschaltung 2 ist zwar ganz besonders zweckmäßig, nämlich ganz besonders einfach in ihrem Aufbau und damit ganz besonders kostengünstig und gleichzeitig sehr wirksam, es lassen sich aber durchaus noch andere Schaltungsanordnungen für die Eingangsschaltung 2 finden. Beispielweise wäre es auch möglich, hier einen von dem Rückkopplungs-Schaltverstärker 13 her angesteuerten Längstransistor zu verwenden.

Die Lehre der Erfindung macht sich grundsätzlich für den vorliegenden Anwendungsfall die als solche bekannte Erkenntnis zunutze, daß ein Schwingkreis dann besonders selektiv ist, wenn er besonders tief angesteuert wird. Dies wird im Rahmen der Lehre der Erfindung systematisch ausgenutzt, indem der Arbeitspunkt für den Oszillator 7 bei Erreichen der festen Trägerfrequenz fT schon so verschoben worden ist, daß die Hochfrequenzsignale das frequenzbestimmende Element 9 des Oszillators 7 nur noch gedämpft anregen können. Für eine knapp daneben liegende Trägerfrequenz ist das schon nicht mehr möglich. Zusätzlich wird noch durch die taktsynchrone Steuerung der Eingangsschaltung 2 dafür gesorgt, daß eine weitere Selektivitätsverbesserung eintritt.

Fig. 3 zeigt, basierend auf einem Oszillografenbild, den Verlauf der Versorgungsgleichspannung UV am Oszillator 7, gleichzeitig Verlauf der dann dem Niederfrequenz-Filter 6 zugeleiteten Ausgangsspannung. Dieses Bild zeigt den Zustand ohne anstehendes Trägerfrequenz-Eingangssignal mit einer Ablenkung von einer Mikrosekunde je Zentimeter. Das dargestellte Bild ist nicht maßstabsgerecht, der Abstand der beiden Impulsspitzen beträgt tatsächlich im hier dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 7 Mikrosekunden, entsprechend einer grundlegenden Selbsttaktfrequenz fs von ca. 140 kHz. Als maximale Versorgungsgleichspannung UV, max ist ein Wert von ca. 3 V vorgesehen, der wegen schaltungstechnischer Besonderheiten der konkreten Schaltungsführung während der Pausensphasen nicht ganz genau eingehalten wird.

Fig. 4 zeigt nun die Situation bei einem anstehenden, amplitudenmodulierten Trägerfrequenz-Eingangssignal. Zu beachten ist, daß hier der Zeitmaßstab, maßstabsgerecht zu Fig. 3, auf eine Millisekunde je Zentimeter verändert worden ist. Die Veränderung der Selbsttaktfrequenz fs durch das einlaufende Eingangssignal der Trägerfrequenz fT als solches kann hier nicht mehr identifiziert werden, die in diesem Zeitmeßstab eng aneinanderliegenden Impulsspitzen sind zu einem breiten Band verschmolzen. Dafür aber läßt sich gut die Amplitudenschwankung der Versorgungsgleichspannung UV mit dem Niederfrequenzsignal, also der Modulationsfrequenz, erkennen. Die Modulationsfrequenz beträgt hier etwas mehr als 1 kHz. Diese Modulationsfrequenz läßt sich mit dem Niederfrequenz-Filter 6 äußerst einfach von der Trägerfrequenz trennen und über die NF-Verstärkerschaltung 4 zum Ausgang 5 hin auskoppeln.

Fig. 5 zeigt schließlich für das hier im einzelnen erläuterte, konkrete und bevorzugte Ausführungsbeipiel den Vergleich der Ansprechkurven. Die Ansprechkurve a, durchgezogene Linie, ist die eines normalen Pendelaudionempfängers für 433,92 MHz. Man erkennt, daß hier bei einer Dämpfung von ca. 28 dB schon eine Bandbreite von ca. 10 MHz vorliegt.

Die Meßkurve b ist die einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung mit einer Bandbreite von weniger als 2 MHz bis hinunter zu einer Dämpfung von über 60 dB.

Fig. 2 macht nochmals sehr deutlich, daß mit der erfindungsgemäßen Empfängeschaltung in kostengünstiger Weise eine Empfangscharakteristik - Ansprechkurve - verwirklicht worden ist, die in für die Praxis ausreichendem Maße den fernmeldetechnischen Anforderungen genügt.

Mit der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung sind eine Vielzahl von technischen Vorteilen verbunden, beispielsweise ein geringer Stromverbrauch bei niedriger Betriebsspannung, typisch 0,2 mA bei 3 V, ein sehr geringer Platzbedarf, eine hohe Gleichkanalunterdrückung, noch besser als bei einem Überlagerungsempfänger, ein großer Dynamikbereich, bei Einsatz einer temperaturkompensierten Konstantstromquelle ein großer Temperaturbereich, beispielsweise von -35 C bis +70 C, eine hohe Empfindlichkeit von typisch 2,2 µV, mit Vorstufe gar unter 1 µV, eine geringe Störstrahlung kleiner als -70 dBm. All diese Vorzüge werden mit einer sehr kostengünstigen Herstellung erreicht.

Der nach bevorzugter Lehre vorhandene Rückkopplungs-Schaltverstärker gibt die Möglichkeit, die Feldstärke in digitalisierter Form anzeigemäßig auszukoppeln. Nach bevorzugter Lehre gilt insoweit, daß eine Feldstärkeanzeige an den Ausgang des Rückkopplungs-Schaltverstärkers angeschlossen ist und daß die Feldstärkeanzeige vorzugsweise als LED-Anzeige ausgeführt ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Empfängerschaltung für eine mit einer festen Trägerfrequenz, arbeitende Hochfrequenz-Fernsteuerung mit einer Eingangsschaltung, einem der Eingangsschaltung nachgeschalteten Trägerfrequenzempfänger und einer dem Trägerfrequenzempfänger nachgeschalteten Niederfrequenz-Verstärkerschaltung, wobei der Trägerfrequenzempfänger als Demodulator mit Niederfrequenzfilter ausgeführt ist und einen sich selbst taktenden Oszillator aufweist, wobei der Oszillator einen Oszillatortransistor od. dgl., eine die Selbsttaktfrequenz bestimmende Schaltung und ein auf die Trägerfrequenz bestimmtes, frequenzbestimmendes Element aufweist und, vorzugsweise, das frequenzbestimmende Element ein LC-Schwingkreis hoher Güte ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenzempfänger (3) eine Konstantstromquelle (10) aufweist und der Oszillator (7) versorgungsmäßig an die Konstantstromquelle (10) angeschlossen ist, daß der Oszillator (7) bei maximaler Versorgungsgleichspannung (UV,max) auf einer Frequenz unterhalb der festen Trägerfrequenz (fT) anschwingt und die feste Trägerfrequenz (fT) erst bei einer deutlich geringeren Resonanz-Versorgungsgleichspannung (UV,res) erreicht, daß die Güte des frequenzbestimmenden Elements (9), der Kostantstrom der Konstantstromquelle (10) und die Resonanz-Versorgungsgleichspannung (UV,res) so gewählt sind, daß die Schwingung des Oszillators (7) kurz unterhalb der Resonanz-Versorgungsgleichspannung (UV,res) abreißt und daß ein Trägerfrequenz- Eingangssignal sowohl am Oszillatortransistor (8) als auch an der die Selbsttaktfrequnez (fs) bestimmenden Schaltung ansteht und so die Selbsttaktfrequenz (fs) sich in Abhängigkeit vonder Größe des Eingangssignals erhöht.
  2. 2. Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, vorzugsweise, das frequenzbestimmende Element (9) des Oszillators (7) an den Kollektor des Oszillatortransistors (8) angeschlossen ist, daß die Basis des Oszillatortransistors (8) an einen Abgriff eines an die Konstantstromquelle (10) angeschlossenen Gleichspannungsteilers (11) angeschlossen ist und daß zur Bestimmung der Selbsttaktfrequenz (fs) die Basis des Oszillatortransistors (8) zusätzlich an einen Abgriff eines an die Konstantstromquelle (10) angeschlossenen kapazitiven Spannungsteilers (12) angeschlossen ist.
  3. 3. Empfängerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung (2) als gesteuerte, insbesondere spannungsgesteuerte Torschaltung ausgeführt ist und mit der Selbsttaktfrequenz (fs) geschlossen und geöffnet wird, so daß nur während der Öffnungsperioden ein Hochfrequenzsignal mit der Trägerfrequenz (fT) die Eingangsschaltung (2) passiert und den Oszillator (7) erreicht.
  4. 4. Empfängerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnungsperiode der Eingangsschaltung (2) jeweils kurz nach Erreichen bzw. Unterschreiten der Resonanz-Versorgungsgleichspannung (UV, res) endet.
  5. 5. Empfängerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenzempfänger (3) einen Rückkopplungs-Schaltverstärker (13) aufweist, daß der Rückkopplungs-Schaltverstärker (13) eingangsseitig an einen Steuerausgang (14) des Oszillators (7) und ausgangsseitig an die als Torschaltung ausgeführte Eingangsschaltung (2) angeschlossen ist und daß am Ausgang des Rückkopplungs-Schaltverstärkers (13) im wesentlichen dann ein die Eingangsschaltung (2) durchsteuerndes Signal, vorzugsweise in Form einer positiven Spannung, ansteht, wenn die Versorgungsgleichspannung (UV) größer ist als die Resonanz-Versorgungsgleichspannung (UV, res).
  6. 6. Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung (2) als Dioden-Pi-Schaltung mit zwei einander entgegengesetzt geschalteten, vorzugsweise mit den Anoden verbundenen Durchgangsdioden (18) ausgeführt ist.
  7. 7. Empfängerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dioden-Pi-Schaltung ausgeführte Eingangsschaltung (2) mindestens eine, vorzugsweise mit der Kathode an Masse geschaltete Massediode (19) aufweist.
  8. 8. Empfängerschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Durchgangsdioden (18) mit ihren Kathoden über je einen Ableitwiderstand (20) nach Masse geschaltet sind.
  9. 9. Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feldstärkeanzeige an den Ausgang des Rückkopplungs-Schaltverstärkers angeschlossen ist und daß die Feldstärkeanzeige vorzugsweise als LED-Anzeige ausgeführt ist.






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