裝有自動頻率控制環路的接收機的製作方法

2023-04-29 02:30:41 1

專利名稱:裝有自動頻率控制環路的接收機的製作方法
本發明涉及一種配備有用於自動微調的頻率控制環路的接收機，該接收機依次裝有一個可用變容二極體進行頻率調節的可控振蕩器、一個接受來自可控振蕩器的信號，以將無線電頻率(RF)接收機信號轉換成中頻(IF)信號的混頻級、一個被調諧到某一個固定中頻的頻率電壓轉換器以便將中頻信號相對於該固定中頻的頻率偏移轉換成頻率電壓轉換器輸出信號相對於一個基準值的幅度變化、以及一個控制信號發生電路，該控制信號發生電路用於從頻率電壓轉換器的輸出信號中，導出一個控制可控振蕩器的變容二極體的控制信號。該可控振蕩器至少可部份地對其不對稱的電容-電壓特性進行補償。
從已經公布的德國專利No.1，260，558中可得知一種用於這種類型接收機的自動微調頻率控制環路。
該文獻中的頻率控制環路的控制信號發生電路包括一個電晶體，該電晶體一方面可對起頻率電壓轉換器作用的鑑頻器的輸出電壓進行放大，以便提高控制斜率;而在另一方面可這樣驅動變容二極體，使其在場強正常情況下，其電容隨著所述IF信號的頻率偏移作線性變化。
這種已知的頻率控制環路中的線性變化可通過選擇和控制電晶體的工作點來達到，從而使正常場強情況下的正、負頻率偏移結果分別限制在由該電晶體提供的控制信號的限幅範圍內，該控制信號的限幅範圍是由這一電晶體在第一和第二固定值(它們是分別不對稱地位於對應於中頻的所述基準值的兩側的值)上提供的。在某些情況下，在控制信號中得到的這樣的不對稱性，可以補償可控振蕩器的變容二極體的電容-電壓特性的不對稱性。結果，頻率控制環路的捕捉和保持的範圍(下面簡稱控制範圍)在一定程度上是對稱地位於正確的調諧點的兩側，也就是說位於IF信號的載頻與所述固定中頻相一致時的調諧位置。
在控制信號發生限幅情況時的調諧範圍中，控制信號並不隨著可能發生的IF信號的頻率偏移而變化，因此就不能進行自動微調。所以，就有可能成為一種出現在位於頻率一電壓轉換器之前的接收機RF濾波器的邊緣上的穩定調諧位置，亦稱邊緣調諧，從而形成一種可觀的聲響信號失真。
此外，對於在上述已知頻率控制環路的電晶體內的弱場強來說，是可以實現一種基本上對稱的鑑頻器電壓的線性放大的，因而其控制信號也是對稱的。於是變容二極體的不對稱的電容電壓特性就不能被補償，因而該已知頻率控制環路的控制範圍也是不對稱的。
本發明的一個目的是為了使接收機中用於自動微調的頻率控制環路的控制範圍，相對於正確的調諧點成對稱，而與場強無關，且不可能出現所不希望的穩定邊緣調諧效應。
根據本文開頭部份所描述的本發明的那種接收機的特徵在於其控制信號發生電路包括有一個被配置在頻率電壓轉換器和變容二極體之間的門限值衰減電路，該門限值衰減電路的門限電壓主要相當於所述的基準值;並且當頻率電壓轉換器的輸出信號超過門限電壓時，其轉換因數就減少一個大體上是恆定且有限的dB數。
本發明是以一種認識為基礎的，這就是對於用來補償變容二極體的不對稱電容-電壓特性的控制信號的不對稱的幅度修正來說，可以通過對高於基準值的頻率電壓轉換器的輸出信號，相對於低於基準值的輸出信號進行線性放大或衰減來防止控制信號的幅度限制，從而防止穩定邊緣調諧效應的出現。
當利用本發明的措施時，控制信號根據相對於基準值的頻率偏移方向，具有正的或負的幅度變化值，該變化值最初隨著頻率偏移值而逐漸增加到某一給定的最大的正值或負值，然後再逐漸減小。控制信號的最大正的與最大負的幅度變化量與由這些幅度偏移量引起的、變容二極體相對於與基準值所對應的基準電容量的電容偏移量成反比。此外，每個這些最大的正的或最大負的幅度偏移值，主要是僅僅在相對於正確調諧點的某一給定的正的或負的頻率偏移量時而發生的，或者換言之，控制信號的與頻率相關的幅度變化在這些最大幅度變化值附近是一種曲線關係，從而防止了穩定的邊緣調諧效應，並可得到與IF信號或場強的幅度無關的對稱性。
根據本發明的接收機的一種易於實現的最佳實施例，其特徵在於其門限值衰減電路包括有一個用於將頻率電壓轉換器的輸出電壓與門限電壓進行比較的電壓比較器，以及一個被接到電壓比較器並配置在頻率電壓轉換器和變容二極體之間的分壓器，所述電壓比較器可在上述輸出電壓超過門限電壓時提高分壓器的分壓比。
在另一個最佳實施例中，其特徵在於其分壓器包括有一個第一和第二電阻的串聯裝置，它的第一電阻也被接在頻率電壓轉換器與變容二極體之間，而它的第二電阻被接到裝在電壓比較器中的第一電晶體的發射極，該第一電晶體通過其集電極接地，並通過其基極而接到第一偏壓上，該第一偏壓大體上等於門限電壓和導通的第一電晶體的基-射結間電壓的差值，第一電晶體實現一比較功能，而且也控制了分壓器的分壓比。
這種類型的接收機的其他一個最佳實施例的特徵在於其第一電阻和第三電阻組成另一個分壓器，並通過該第三電阻接到第二電晶體的發射極;該第二電晶體的導通方式是與第一電晶體相反的，並通過其集電極接到電源電壓、通過其基極而接到第二偏壓，該第二偏壓大體上等於門限電壓和導通的第二電晶體的基-射結間電壓之和;首先提到的分壓器的分壓比與另一個分壓器的分壓比的比是與變容二極體的相對於對應於基準值的基準電容的電容-電壓特性的不對稱性是相反的。
當運用本措施時，控制信號的幅度的雙邊不對稱性都可得以修正。
本發明將參考附圖，通過舉例進一步進行描述。
附圖中圖1示出了根據本發明的一種接收機。
圖2示出了可控振蕩器的變容二極體的電容-電壓特性曲線以及控制信號的某特性曲線以說明本發明的工作。
圖3示出了對控制信號進行雙邊幅度修正所用的門限值衰減電路。
圖4示出了根據本發明的一種接收機所用的門限值衰減電路的另一種更一般的實施例。
圖1示出了根據本發明的一種接收機1-9，它包括有一個備有天線輸入端A的RF輸入級1，該級被接到一個頻率控制環路2-6，並通過該環路而接到一個信號處理單元7(例如立體聲解碼器和/或聲頻輸出級)以及揚聲器8和9。該頻率控制環路裝有一個混頻級2，它被接到RF輸入級1;一個中頻(IF)部分3;一個頻率-電壓轉換器4，它可以是例如一個FM(調頻)積分檢波器、一個FM-PLL(鎖相環)一檢波器、一個比例檢波器等;一個控制信號發生電路5，它被接到一個變容二極體D，該二極體D是可控振蕩器6的一個調諧元件，該振蕩器6向混頻級2提供一種頻率可調諧的振蕩信號。
在這種接收機中，信號處理本來是眾所周知的，如將一個無線電頻率(RF)的接收機信號，通過RF輸入級1而加到混頻級2，在那裡該RF信號藉助于振蕩器信號的幫助而被轉換成中頻(IF)信號。在IF部份3中實現中頻信號的選頻。在FM接收機的情況下，則隨後就在頻率電壓轉換器4中實現鑑頻，接著再在被接到那裡的信號處理單元7中進行信號處理(例如立體聲解碼器)並用揚聲器8和9進行再現。在AM接收機的情況下，則在IF部份3的輸出端的AM檢波器(未在圖中示出)中實現AM檢波，隨後就在聲頻輸出級(也未在圖上示出)中進一步進行聲頻信號處理。
IF部份3和頻率電壓轉換器4都被互相調諧在同一固定中頻上。無論是在FM或AM接收機中，頻率電壓轉換器4將IF信號的載頻相對於固定中頻的頻率偏移轉換成相對於對應於固定中頻的基準值的信號幅度變化，該變化的大小和方向由這些頻率偏移所確定。通過下面所要描述的方式，在控制信號發生電路5中從頻率電壓轉換器4的輸出信號中導出用於變容二極體D的控制信號(以後簡稱檢波器電壓)，就可完成自動微調;該控制信號可用一種負反饋的方式控制可控振蕩器6的頻率，因而也就可減少頻率控制環路2-6中的頻率偏移。
由於對應於相等大小的正或負的頻率偏移的檢波器輸出電壓相對基準值是對稱地變化的，而相對於該基準值的變容二極體D的電壓-電容特性是明顯的不對稱的;所以在控制信號隨該基準值附近的頻率而對稱地變化的情況下，其控制範圍也將是不對稱的。為了說明這點，須參考圖2，圖中曲線K1示出了剛提及的二極體的特性曲線(二極體電容Cd和二極體截止電壓VD的函數關係)，以及曲線K2示出了該對稱的檢波器電壓的與頻率有關的幅度變化，或者至少示出了它的直流分量的大小隨頻率偏移而變化的情況。
從二極體截止電壓VD＝Vs-Vr時的基準電容Cr開始，(其中Vs是加到二極體D的陰極上的電源電壓、而Vr是發生于于正確調諧時的基準電壓)當IF信號的載頻與固定中頻相一致時，則一個相當於檢波器電壓的直流分量的、並沿K2曲線圍繞Vr而在Vr+△V和Vr-△V之間對稱地變化的控制信號Vc將產生一種在不對稱地圍繞Cr而在最大和最小電容值C1和C2之間的範圍內的電容變化，其C1和Cr之間的範圍內比Cr和C2之間的範圍大得多。通過把最大值，此情況下是發生在頻率f2的控制信號Vc的最大正的幅度(Q)，以發生在頻率f1的控制信號的最大負的幅度(S)為參考，一直減小到例如Vr+ 1/2 △V，則最大電容值C1就能被減小到C3;於是C3和Cr之間的電容差值就基本上等於Cr和C2間的電容差值了，那時頻率控制環路2-6對於正的頻率偏移和對於負的頻率偏移的環路增益就相等了，從而就形成一種對稱的控制範圍。
正如在現有技術中由圖2中R點與P點之間的平坦部份所示，當通過限制控制信號Vc的幅度而得到這樣的一種幅度的減小時，會在所述頻率f2和對應於P點的頻率f4之間的範圍內可能產生一種不希望有的邊緣調諧。
在根據本發明的接收機中，通過將控制信號的超過Vr的各值，相對於低於Vr的各值衰減一個恆定而有限的dB數(在給定情況下是3dB)，就可避免控制信號Vc的這樣一種幅度限止。因此就可以保持在T點附近的、相當於Q點的頻率的曲線部份。所以在f1和f2以外好的範圍中，在頻率控制環路中就有一種頻率偏移的正反饋，結果產生一種防止發生穩定的邊緣調諧的不穩定狀態。
利用圖1的接收機的控制信號發生電路5就可得到這樣一種與相對於基準值Vr的方向有關的幅度的減低。控制信號發生電路包括有一個分壓器R1、R2，該分壓器的一端通過一個輸入端10而接到頻率電壓轉換器4的輸出端，而另一端接到第一PNP電晶體T1的發射極。該電晶體T1的基極被接到第一偏壓，而其集電極被接地。該第一偏壓可在配置在電源Vs和地之間的分壓器R4、R5的一個輸出端取得。分壓器R1、R2的電阻R1和R2間的連接點通過一個接地的電容C而接地(對諸信號頻率來說)，並通過電阻R6和控制信號發生電路5的一個輸出11而接到變容二極體D。
第一偏壓通過分壓器R4、R5而調節到一個這樣的值，該值比檢波器電壓的基準值Vr約低一個二極體電壓(接近600毫伏)，即電晶體T1在導通狀態時的基-射結間的壓降。因此有門限值衰減電路作用的分壓器R1R2和電晶體T1的門限電壓就等於基準值Vr對於超過基準電壓Vr的諸檢波器電壓(K2曲線的虛線部份的O、P、Q、R)來說，電晶體T1是導通的，所以電阻R2就通過電晶體T1的射-集通道而接地，而檢波器電壓就被分壓器R1R2的分壓比所衰減。於是與頻率有關的控制電壓Vc就隨著通過T點的K′2曲線的實線部份而變化。
當檢波器電壓降到低於基準值Vr時，電晶體T1的導通情況就減低。雖然在這個範圍中，在一定程度上，分壓器R1R2仍是起作用的，但實際上，其衰減作用是小到可忽略的地步，而與頻率有關的控制電壓Vc就基本上隨著通過S點的K2曲線的實線部份而變化。
按照二極體的不對稱特性，利用圖3和圖4(圖中各元件的標號是同圖1對應一致的)中的控制信號發生電路，來對基準值Vr以上和以下的檢波器電壓值進行幅度修正是可能的。在圖3所示電路中，除了第一門限PNP電晶體T1以外，通過另外裝入一個第二門限NPN電晶體T2來達到這種所謂的雙邊幅度修正的。電晶體T2的發射極通過第三電阻R3而接到第一和第二電阻R1和R2之間的連接點上，該第一和第三電阻R1和R3組成所謂的另一個分壓器，電晶體T2的集電極接電源，而其基極接到第二偏壓。第一和第二偏壓是通過把電源電壓Vs適當分壓而得的，分壓的方法是採用原有電阻R4的部分電阻R′4和R″4以及電阻R5來完成的。通過選擇由R1和R2所確定的分壓比和由R1和R3所確定的分壓比之間比值，使其大致反比於二極體特性的圍繞基準電容Cr的不對稱的電容值;就可在恰當地選擇偏壓的情況下得到一種對稱的控制範圍。為了使控制信號具有經過S點和T點的由曲線K′2所示的、與頻率有關的變化特性，檢波器電壓的變化幅度並不需要有一個給定值，但它可以大於圖1電路的檢波器電壓的變化幅度。
圖4示出了根據本發明的一種接收機所用的一種控制信號發生電路5的一般實施例，其中在第一和第二比較器COMP1和COMP2中可進行電壓比較，在超過第一和第二門限電壓V1和V2時該二比較器就將開關S1和S2閉合，因而產生一種與圖3電路相同的檢波器電壓的雙邊幅度修正作用。
在一個實際使用的實施例中，電阻R1-R6對應地具有以下各阻值30KΩ;30KΩ;60KΩ;15KΩ;4.3KΩ;10KΩ。而電阻R′4和R″4分別具有4.3KΩ和10.7KΩ的阻值。電源電壓Vs為1600毫伏;基準值Vr為800毫伏，而電容C為4.7μF。
顯然，本發明的目的也可用不同的方式來實現，例如使用門限值放大器以高於基準值Vr的部份為參考對那些低於基準值Vr的檢波器電壓值進行放大，其實現方法是將控制電壓加到二極體的陰極，以致與上述幅度修正恰好是反向的，從而使不對稱的二極體特性得以合適地補償，以及/或者在控制環路2-6中的其他地方用與頻率或電壓有關的轉換功能相反的方法來實現。
權利要求
1.一種裝有用於自動微調的頻率控制環路的接收機，該接收機依次裝有一個可控振蕩器，它可用變容二極體裝置來調諧頻率；一個混頻級，它接受來自可控振蕩器的信號以將RF接收機信號轉換成中頻信號；一個頻率電壓轉換器，它被調諧到一個固定的中頻，以便將中頻信號相對於該固定中頻的頻率偏移量轉換成頻率電壓轉換器輸出信號相對於一個基準值的幅度變化量；以及一個控制信號發生電路，它是用來從頻率電壓轉換器的輸出信號中導出一個控制可控振蕩器的變容二極體的控制信號，該可控振蕩器可至少部份地對其不對稱的電容-電壓特性進行補償，其特徵在於該控制信號發生電路包括有一個門限值衰減電路，該門限值衰減電路被配置在頻率電壓轉換器和變容二極體之間，該門限值衰減電路的門限電壓主要對應於所述基準值，而它的轉換因數在頻率電壓轉換器輸出信號超過該門限電壓時可降低一個大體上是恆定而有限的dB數。
2.如權利要求
1中所要求的一種接收機，其特徵在於門限值衰減電路包括一個用於將頻率電壓轉換器的輸出電壓與門限電壓進行比較的電壓比較器，以及一個被接到電壓比較器並被配置在頻率電壓轉換器和變容二極體之間的分壓器，所述的電壓比較器在剛才提及的輸出電壓超過門限電壓時可增加分壓器的分壓比。
3.如權利要求
2中所要求的一種接收機，其特徵在於分壓器包括有一個第一和第二電阻的串聯裝置，其第一電阻也被接在頻率電壓轉換器和變容二極體之間，而其第二電阻被接到裝在電壓比較器中的第一電晶體的發射極，該第一電晶體通過其集電極接地，並通過其基極接到第一偏壓，該第一偏壓大致上等於門限電壓和正在導通的第一電晶體的基一射結間的電壓的差值。
4.如權利要求
3中所要求的一種接收機，其特徵在於其第一電阻與第三電阻組成另一個分壓器，並通過該第三電阻接到第二電晶體的發射極，該第二電晶體的導通方式與第一晶體的是相反的，並通過其集電極接到電源，通過其基極接到一個第二偏壓，該第二偏壓基本上等於門限電壓和正導通的第二電晶體的基一射結間的電壓的和，首先提及的分壓器的分壓比與另一個分壓器的分壓比的比是與變容二極體的電容一電壓特性的不對稱性是相反的。
專利摘要
配備一用於自動微調的頻率控制環路的接收機依次裝有一用變容二極體調頻的可控振蕩器；一接收來自振蕩器的信號，將RF接收機信號轉換成中頻信號的混頻級；一被調諧到固定中頻的頻率電壓轉換器，以將相對於固定中頻的中頻信號的頻率偏移量，轉換成轉換器的輸出信號相對於基準值的幅度變化量；一控制信號發生電路，用於從轉換器的輸出信號中導出一控制上述二極體的控制信號，該電路至少部分地補償二極體的不對稱的電容—電壓特性。
文檔編號H03J7/02GK86108014SQ86108014
公開日1987年8月5日 申請日期1986年11月24日
發明者安東尼厄斯·約翰尼斯·約瑟夫斯·科尼利厄斯·隆默斯 申請人:菲利浦光燈製造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan