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Dokumentenidentifikation DE3537512C1 19.06.1987
Titel Empfängerschaltung für drahtlose, insbesondere mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende, Hochfrequenz-Fernsteuerungen
Anmelder ANSONIC Antriebstechnik GmbH, 4300 Essen, DE
Erfinder Menzel, Erhard;
März, Erwin;
Bergner, Lothar;
Reh, Albert, 4300 Essen, DE;
Sikora, Siegfried, 5509 Deuselbach, DE
Vertreter Gesthuysen, H., Dipl.-Ing.; von Rohr, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 22.10.1985
DE-Aktenzeichen 3537512
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.06.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.06.1987
IPC-Hauptklasse H03J 9/00
IPC-Nebenklasse H03H 9/46   H04Q 9/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drahtlose, insbesondere mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende, 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 usw. 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 Superhetempfänger (Überlagerungsempfänger) oder Doppelsuperhetempfänger, die besonders schmalbandig sind (Zeitschrift "Funk-Technik" 1979, Nr. 8, Seiten T 392 bis T 398, sowie 1977, Nr. 8, Seiten F+E 133 bis 142). Wegen der ausgezeichneten Schmalbandigkeit der Überlagerungstechnik ist hier am Eingang des Überlagerungsempfängers lediglich ein normales, nicht besonders schmalbandiges Frequenzfilter angeordnet. Die Überlagerungstechnik für derartige Empfängerschaltungen ist aber relativ kostenaufwendig.

Gerade in der Konsumelektronik spielen nun aber die Herstellungskosten eine ganz 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, der geringen Störanfälligkeit und insbesondere der geringen Herstellungskosten hat sich dabei insbesondere der Pendelaudionempfänger sehr bewährt. Die Breitbandigkeit führt allerdings dazu, 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 derartig 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 der in Rede stehenden Art eine zunehmende Verbreitung finden und nur ganz bestimmte, vom fernmeldetechnischen Zentralamt genau festgelegte Trägerfrequenzen benutzt werden können.

Neben dem zuvor erläuterten, mit der Breitbandigkeit verbundenen Nachteil haben breitbandige Trägerfrequenzempfänger, insbesondere der bekannte Pendelaudionempfänger noch die Nachteile einer ungenügenden Nebenempfangsdämpfung, Intermodulationsdämpfung und Nachbarkanaldämpfung. Die Bandbreite steigt im übrigen natürlich absolut mit der Trägerfrequenz an, so daß beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von ca. 434 MHz schon eine Bandbreite von 10 MHz vorliegt, die zuvor erläuterten Nachteile in Verbindung mit der großen Bandbreite sind also bei besonders großen Trägerfrequenzen besonders ausgeprägt.

Insgesamt und ergänzend ist für Empfängerschaltungen der in Rede stehenden Art, insbesondere den Superhetempfänger, den Audionempfänger (Demodulator) und den Pendelaudionempfänger, auf die Fachliteratur, beispielsweise LUEGER "Lexikon der Technik", Band 2, "Grundlagen der Elektrotechnik und Kerntechnik", DVA, Stuttgart, 1960, Seiten 504, 29, 391, zu verweisen.

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

Die erfindungsgemäße Empfängerschaltung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird durch das Vorschalten eines schmalbandigen Resonatorfilters vor einen breitbandigen Pendelaudionempfänger der breitbandige Pendelaudionempfänger hinsichtlich seiner Außenwirkung und seiner Beeinflußbarkeit durch abweichende Trägerfrequenzen zu einem schmalbandigen Trägerfrequenzempfänger. Das fernmeldetechnisch erreichte Ergebnis ist praktisch das gleiche, wie es bislang nur mit teuren, schmalbandigen Superhetempfängern bzw. Doppelsuperhetempfängern erreicht wird. Der für das vorgeschaltete schmalbandige Resonatorfilter zu treibende technische und wirtschaftliche Aufwand ist erheblich geringer als der technische und wirtschaftliche Aufwand, der mit der Verwirklichung eines Superhetempfängers bzw. eines Doppelsuperhetempfängers oder eines anderen schmalbandigen Empfängers verbunden ist. Resonatorfilter sind als passive Filter meist recht kostengünstig. Allerdings ist es dabei notwendig, daß die Trägerfrequenz der Hochfrequenz-Fernsteuerung insgesamt fest eingestellt ist und bleibt, da eine Änderung der Resonanzfrequenz eines passiven Frequenzfilters in Form eines Resonatorfilters nicht oder praktisch nicht möglich ist.

Als Resonatorfilter kommen beispielsweise Schwingquarze in Frage, die allerdings normalerweise Resonanzfrequenzen bis maximal 10 MHz aufweisen. Extrem dünne Schwingquarzscheiben lassen Resonanzfrequenzen von höchstens 200 MHz erwarten, das ist allerdings dann schon wieder sehr kostenaufwendig und derartige Hochfrequenz-Schwingquarze sind dann auch ziemlich empfindlich. In diesem Zusammenhang ist es nun besonders empfehlenswert, das Resonatorfilter als OFW-Resonatorfilter auszuführen. In Verbindung mit dem Pendelaudionempfänger wird so eine einerseits optimal kostengünstige, andererseits alle fernmeldetechnischen Anforderungen optimal erfüllende Empfängerschaltung erreicht. OFW-Resonatorfilter sind als solche seit einiger Zeit bekannt, wozu wiederum auf das "Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker", und zwar auf Band 5, 1981, Seiten 512 bis 542 verwiesen wird. Ein OFW-Resonatorfilter (Oberflächenwellen-Resonatorfilter) ist ein passives elektronisches Bauelement, das aus mindestens zwei Wandlern auf einem piezoelektrischen Substrat besteht. Im ersten Wandler wird ein elektrisches Signal in eine akustische Oberflächenwelle umgewandelt. Diese bereitet sich auf dem Substrat aus und erzeugt im zweiten Wandler ein elektrisches Ausgangssignal. Die gewünschten Übertragungseigenschaften werden durch die Abmessungen und Konstruktionsvorgaben des OFW-Resonatorfilters fest vorgegeben. Ein Abgleich eines OFW-Resonatorfilters ist also nicht erforderlich, die Filtereigenschaften bleiben absolut stabil. OFW-Resonatorfilter sind für einen Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 1,0 GHz erhältlich. Die relativen Bandbreiten sind dabei zwischen 0,5% und weniger und 35% vorgebbar. Mit modernsten OFW-Resonatorfiltern werden mittlerweile relative Bandbreiten unter 0,2‰ erreicht (vgl. den Prospekt der Firma Siemens B4-B3241 "Oberflächenwellen - Komponenten für die professionelle Nachrichtentechnik"). Für die Lehre der vorliegenden Erfindung sind die schmalbandigen OFW-Resonatorfilter besonders relevant, insbesondere also OFW-Resonatorfilter mit einer relativen Bandbreite von 0,5% und weniger.

Eingangs ist erläutert worden, daß die Nachteile von breitbandigen Trägerfrequenzempfängern bei hohen Trägerfrequenzen besonders gravierend sind, daß beispielsweise bei einer Mittenfrequenz von ca. 434 MHz (eine vom fernmeldetechnischen Zentralamt für Fernsteuerungen der in Rede stehenden Art zugelassene Frequenz) eine Bandbreite von ca. 10 MHz vorliegt. Demgegenüber führt die Verwirklichung der Lehre der Erfindung dazu, daß bei einer entsprechenden Resonanzfrequenz des vorgeschalteten OFW-Resonatorfilters nur noch eine Bandbreite von 2,17 MHz oder sogar noch weniger vorliegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung und

Fig. 2 eine Meßkurve zum Vergleich verschiedener Empfängerschaltungen.

Das in Fig. 1 schematisch in einem Blockschaltbild gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung für drahtlose, im hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende Hochfrequenz-Fernsteuerungen weist zunächst eine Empfangsantenne 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine einfache Wurfantenne, einen breitbandigen, im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel als Pendelaudionempfänger 2 ausgeführten Trägerfrequenzempfänger sowie einen im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel als Doppelhelix ausgeführten Eingangsübertrager 3 auf. Insoweit ist dies durchaus eine übliche Empfängerschaltung. Wesentlich ist nun, daß, wie Fig. 1 zeigt, zwischen die Empfangsantenne 1 und den Eingang des Pendelaudionempfängers 2 ein schmalbandiges Frequenzfilter in Form eines Resonatorfilters 4 geschaltet ist, wobei die Mittenfrequenzen des Pendelaudionempfängers 2 und des Resonatorfilters 4 aneinander angepaßt sind. Durch das vorgeschaltete schmalbandige Resonatorfilter 4 wird die gesamte Empfängerschaltung zu einer schmalbandigen Empfängerschaltung mit den eingangs der vorliegenden Beschreibung erläuterten fernmeldetechnischen Vorteilen.

Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nun das Resonatorfilter 4, das dem Pendelaudionempfänger 2 vorgeschaltet ist, als passives Resonatorfilter ausgeführt. Genau gesagt handelt es sich hier um ein OFW-Resonatorfilter (Oberflächenwellen-Resonatorfilter), das weiter oben in dieser Beschreibung schon im einzelnen erläutert worden ist. Ein solches OFW- Resonatorfilter genügt höchsten Ansprüchen an die Übertragungsqualität, die Übertragungscharakteristik ist konstruktiv festgelegt, ein Abgleich des Filters ist nicht erforderlich, die Langzeitstabilität ist groß. Die erforderlichen Filtereigenschaften können mit einem solchen OFW-Resonatorfilter kostengünstig, zuverlässig und auf kleinstem Raum realisiert werden. Voraussetzung ist lediglich, daß der dieser Empfängerschaltung zugeordnete Sender mit einer festen Trägerfrequenz arbeitet, die mit der Mittenfrequenz des OFW-Resonatorfilters übereinstimmt.

Das im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete OFW-Resonatorfilter hat eine relative Bandbreite von weniger als 0,5%, nämlich bei einer Mittenfrequenz von ca. 434 MHz tatsächlich eine Bandbreite von ca. 1,7 MHz.

Fig. 2 zeigt Meßkurven a), b) und c) zum Vergleich verschiedener Empfängerschaltungen für die Trägerfrequenz 433,92 MHz, eine für Fernsteuerungen der in Rede stehenden Art zugelassene Trägerfrequenz.

Die Meßkurve a) zeigt die Ansprechkurve eines normalen Pendelaudionempfängers für 433,92 MHz. Man erkennt, daß hier bei einer Dämpfung von ca. 28 dB eine Bandbreite von ca. 10 MHz vorliegt. Eine solche Empfängerschaltung vermag also von erheblich von der Sollfrequenz abweichenden Trägerfrequenzen blockiert zu werden.

Die Meßkurve b) zeigt die Ansprechkurve eines sehr schmalbandigen Doppelsuperhetempfängers. Bei einer Dämpfung von ca. 28 dB liegt hier eine Bandbreite von weit weniger als 100 kHz vor. Das ist natürlich ein hervorragender Wert, der aber mit sehr hohem Kostenaufwand wegen der aufwendigen Schaltung eines Doppelsuperhetempfängers verbunden ist.

Die Meßkurve c) zeigt die Ansprechkurve einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung mit einem Pendelaudionempfänger mit einer Mittenfrequenz von 433,92 MHz und einem vorgeschalteten OFW-Resonatorfilter mit derselben Mittenfrequenz. Zwar ist hier die Bandbreite mit ca. 1,7 MHz bei einer Dämpfung von ca. 28 dB noch deutlich größer als beim Doppelsuperhetempfänger, sie ist aber weitaus kleiner als beim Pendelaudionempfänger. Außerdem ist die Flankensteilheit erheblich größer. Vergleicht man beispielsweise die Bandbreite bei einer Dämpfung von 10 dB, so steht einer Bandbreite von ca. 6,3 MHz des Pendelaudionempfängers für sich eine Bandbreite von nur ca. 300 kHz desselben Pendelaudionempfängers mit vorgeschaltetem OFW-Resonatorfilter gegenüber.

Im Ergebnis macht Fig. 2 nochmals deutlich, daß mit der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung in kostengünstiger Weise eine Empfangscharakteristik - Ansprechkurve - verwirklicht wird, die in für die Praxis ausreichendem Maße den fernmeldetechnischen Anforderungen genügt.


Anspruch[de]
  1. 1. Empfängerschaltung für drahtlose, insbesondere mit einer festen Trägerfrequenz arbeitende, Hochfrequenz-Fernsteuerungen, mit einer Empfangsantenne, einem Trägerfrequenzempfänger und einem zwischen die Empfangsantenne und den Eingang des Trägerfrequenzempfängers geschalteten Frequenzfilter, wobei die Mittenfrequenzen von Trägerfrequenzempfänger und Frequenzfilter aneinander angepaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenzempfänger als Pendelaudionempfänger (2) und das Frequenzfilter als dem Pendelaudionempfänger (2) vorgeschaltetes Resonatorfilter (4) ausgeführt sind.
  2. 2. Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonatorfilter (4) als OFW-Resonatorfilter ausgeführt ist.
  3. 3. Empfängerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als OFW-Resonatorfilter ausgeführte Resonatorfilter (4) eine relative Bandbreite von ca. 0,5% oder weniger hat.






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