ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart

Rundfunkempfangsgerät

Die Erfindung betrifft ein Rundfunkempfangsgerät mit einem Empfangsteil, das über einen Mischoszillator verfügt, dessen Schwingfrequenz an die Frequenz bzw. Phase eines Referenzoszillators angekoppelt ist und der zur Umsetzung eines Rundfunkempfangssignals auf eine Zwischenfrequenz dient und mit einem nachfolgenden Signalverarbeitungsteil zur Weiterverarbeitung des Zwischenfrequenzsignals.

Derartige Rundfunkempfangsgeräte sind beispielsweise als Autoradios hinreichend bekannt. Das Empfangsteil solcher Rundfunkempfangsgeräte hat einen Mischer zum

Umsetzen von mit einer Antenne empfangenen und ggf. vorverstärkten hochfrequenten Rundfunkempfangssignalen auf die Zwischenfrequenz. Hierzu wird der Mischer mit einem Oszillatorsignal beaufschlagt (nachfolgend auch als Mischeransteuersignal bezeichnet), aus dessen Schwingfrequenz sich die Empfangsfrequenz ergibt. In manchen Empfangsteilen schwingt der Oszillator nicht auf der Mischeransteuerfrequenz, sondern auf einer z.T. erheblich höheren Frequenz. In diesen Fällen wird das Ausgangssignal des Oszillators mit einem Teiler (nachfolgend als Teiler V bezeichnet) auf die Frequenz des Mischeransteuersignals herabgeteilt. Am Ausgang des Mischers kann ein auf mindestens eine definierte Zwischenfrequenz eingestelltes Zwischenfrequenzfϊlter vorgesehen sein. Das ggf. gefilterte Zwischenfrequenzsignal wird anschließend verstärkt und weiterverarbeitet.

Das Oszillatorsignal wird in der Regel mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO - Voltage-Controlled-Oscillator) erzeugt, der in eine Phasenregelschleife eingebunden ist

(PLL - Phase-Locked-Loop). Die PLL beinhaltet einen programmierbaren Teiler (nachfolgend als Teiler N bezeichnet), der das VCO-Signal auf die PLL- Vergleichsfrequenz herunterteilt. Dies Signal wird an einen Eingang eines Phasenvergleichers geführt, um das herabgeteilte Oszillatorsignal mit einem Referenzfrequenzsignal des Referenzoszillators hinsichtlich der Phasenlage zu vergleichen. Das Vergleichsergebnis wird zur Nachführung des VCOs genutzt. Zwischen Referenzoszillator und Phasenvergleicher ist i.d.R. ein weiterer Teiler implementiert (nachfolgend als Teiler R bezeichnet), um das hochfrequente Referenzsignal auf die PLL- Vergleichsfrequenz zu teilen.

Zur Verarbeitung des empfangenen Zwischenfrequenzsignals ist, insbesondere wenn eine digitale Signalverarbeitung des Zwischenfrequenzsignals erfolgt, eine hochgenaue Referenzfrequenz erforderlich, aus der das Mischsignal abgeleitet wird. Auch die optimale Nutzung des Zwischenfrequenzfϊlters erfordert eine möglichst genaue Zwischenfrequenz und damit eine stabile Frequenz des Referenzoszillators. Bei digitalen

Rundfunksystemen, wie z.B. DRM (Digital Radio Mondial) und DAB (Digital Audio Broadcast) ist die Genauigkeit der Zwischenfrequenz für die Synchronisationszeit der nachfolgenden digitalen Signalverarbeitung von großer Bedeutung. Der Vorteil geringerer Synchronisationszeiten ergibt sich unter anderem bei Frequenzsprüngen, durch dem verringerten erforderlichen Rechenaufwand und geringere Einschaltzeiten.

Herkömmlicherweise werden daher hochgenaue und damit teure Quarze für die Oszillatoren eingesetzt. Es ist auch bekannt, die Frequenzdifferenzen im Signalverarbeitungsteil mit Hilfe einer externen Referenz zu messen und in dem Signalverarbeitungsteil digital, d. h. numerisch zu kompensieren. Bei dieser

Vorgehensweise bleibt der Frequenzversatz bis in die ZF-Stufen weiter bestehen, so dass das ZF-Signal nicht mittig im Durchlassfrequenzbereich der Hardware- Zwischenfrequenzfϊlter liegt. Somit können diese Filter nicht optimal genutzt werden. Zuweilen werden nur deshalb breitere (weniger selektive) Filter eingesetzt, damit auch solche ZF-Signale, die einen entsprechenden Frequenzversatz aufweisen, immer noch im

Durchlassbereich des Filters liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein verbessertes Rundfunkempfangsgerät zu schaffen, mit dem Frequenzabweichungen des Zwischenfrequenzsignals kostengünstig und zuverlässig reduziert werden können.

Die Aufgabe wird mit dem Rundfunkempfangsgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Signalverarbeitungsteil Mittel zur Bestimmung einer Frequenzabweichung der Referenzfrequenz des Referenzoszillators von einer definierten Referenzfrequenz aus dem Zwischenfrequenzsignal oder daraus abgeleiteten Signalen hat, und im Empfangsteil eine Anpassung von Parametern zur direkten oder indirekten Einstellung der Schwingfrequenz in Abhängigkeit von der festgestellten Frequenzabweichung erfolgt. Die Ermittlung der Frequenzabweichung des Referenzoszillators stützt sich dabei i.d.R. auf die Auswertung des Zwischenfrequenzsignals oder daraus abgeleiteten Signalen, z.B. seines Frequenzversatzes.

Die Bestimmung der Frequenzabweichung im Signalverarbeitungsteil und die Durchführung der Korrektur zumindest überwiegend im vorgeschalteten Empfangsteil hat den Vorteil, dass hierdurch die Filterwirkung optimal genutzt werden kann und die am Ausgang des Mischers des Empfangsteils vorhandenen Filter selektiver ausgelegt werden können. Dies führt dazu, dass Störsignale aus den Nachbarkanälen stärker unterdrückt werden können und eine bessere Filterwirkung und damit ein besserer Empfang zu Stande kommt. Die Kompensation der Frequenzabweichung bereits im Empfangsteil hat weiterhin den Vorteil, dass größer tolerierte und damit kostengünstigere Quarze für die Referenzoszillatoren des Empfangsteils eingesetzt werden können.

Die Mittel zur Bestimmung der Frequenzabweichung im Signalverarbeitungsteil sind vorzugsweise zur Ermittlung eines Offset-Teilerwertes für den PLL-Teiler N ausgebildet. Mit Hilfe der im Signalverarbeitungsteil ermittelten Offset-Teilerwerte wird die PLL um einen oder mehrere Abstimmschritte korrigiert. Damit verschieben sich die VCO- und daraus abgeleitete Mischeransteuerfrequenzen, so dass das ZF-Signal möglichst nahe an der gewünschten ZF-Frequenz liegt. Dabei kann die gewünschte ZF-Frequenz auf Grund von Toleranzen der ZF-Filter vom Nominalwert abweichen.

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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Empfangskanalspeicher zur Abspeicherung von Informationen über die bei einem Rundfunkkanal festgestellte Frequenzabweichung in Verbindung mit dem Rundfunkkanal vorgesehen ist. Damit steht die Frequenzabweichung für eine jeweilige Empfangsfrequenz z. B. bei erneuter Inbetriebnahme eines Rundfunkempfangsgerätes sofort zur Verfügung und es kann eine

Vorkompensation vorgenommen werden, was zu einer reduzierten Synchronisationszeit der folgenden Signalverarbeitung führt. Der Empfangskanalspeicher kann beispielsweise ein um einen Eintrag für eine Information über die Frequenzabweichung, insbesondere den Eintrag des Offset-Teilerwertes, für eine jeweilige Empfangsfrequenz erweiterter Stationstastenspeicher, Favoritenlistenspeicher- oder Frequenztabellenspeicherbereich sein.

Die Ermittlung der Abweichung der Referenzfrequenz lässt aber auch eine Vorausberechnung des optimalen Offsetteilerwertes vor einem Frequenzsprung zu.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Rundfunkempfangsgerät zur Bereitstellung der abgespeicherten Information über die jeweils festgestellte Frequenzabweichung zum Abruf und zur Kompensation des Referenzfrequenzfehlers bei Einstellung des Empfangsteils auf einen Rundfunkkanal eingerichtet ist. Die Synchronisationszeit der Signalverarbeitung, insbesondere einer digitalen Signalverarbeitung kann so insgesamt verkürzt werden, so dass z. B. nach Einschalten eines Rundfunkempfangsgerätes das Audiosignal schneller zur Verfügung steht. Durch die Vorkompensation ist die Frequenzablage reduziert und das Empfangssignal muss nicht erst in mehrerer Zyklen optimal in die Filterbandbreite geschoben werden. Vielmehr kann von Anfang an das Empfangssignal mit einer minimierten Bitfehlerrate decodiert werden.

Die Mittel zur Bestimmung der Frequenzabweichung sind vorzugsweise zur Schätzung einer Frequenzabweichung für eine andere Empfangsfrequenz als die eingestellte Empfangsfrequenz aus mindestens einer für eine jeweils eingestellte Empfangsfrequenz festgestellten Frequenzabweichung ausgebildet. Auf diese Weise kann eine

Kompensation einer möglichen Frequenzabweichung für eine bislang noch nicht untersuchte Empfangsfrequenz aus den für andere Empfangsfrequenzen festgestellten Frequenzabweichungen erfolgen. Etwaige Ungenauigkeiten bei der Schätzung der

Frequenzabweichung müssen dann lediglich im geringeren Maße nachgeregelt werden, als dies ohne Schätzung der Frequenzabweichung der Fall wäre.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Empfangsteil eine in Abhängigkeit von der festgestellten Frequenzabweichung steuerbares und mit dem Referenzoszillator verbundenes elektronisches Schaltnetzwerk zum Abgleich des Referenzoszillators hat. Mit dem schaltbaren Netzwerk kann beispielsweise ein Quarz kapazitiv gezogen werden, um die Frequenzungenauigkeit zu korrigieren.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Signalverarbeitungsteil einen Analog- /

Digitalwandler zur Umwandlung des analogen

Zwischenfrequenzrundfunkempfangsignals in ein digitales Signal und zur Weiterverarbeitung des Zwischenfrequenzsignals hat. Das Signalverarbeitungsteil ist dann zur Bestimmung der Frequenzabweichung aus dem digitalen Zwischenfrequenzsignal beispielsweise durch numerische Signalverarbeitung mit Hilfe eines im Signalverarbeitungsteil ohnehin üblicherweise vorhandenen Mikroprozessors ausgebildet. Für die Bestimmung der Frequenzabweichung ist damit keine zusätzliche Hardware erforderlich. Es muss lediglich der Signalprozessor des Signalverarbeitungsteils geeignet programmiert werden.

Die Mittel zur Bestimmung der Frequenzabweichung können auch, insbesondere bei analogen Modulationsverfahren so ausgebildet sein, dass sie z.B. aus dem Träger oder Pilotton des Zwischenfrequenzsignals die Frequenzabweichung bestimmen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Temperatursensor in dem Rundfunkempfangsgerät vorgesehen ist. Das Rundfunkempfangsgerät ist dann zur Kompensation der Referenzfrequenz in Abhängigkeit von einer aus der mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur und einer abgespeicherten Temperaturkennlinie des Referenzoszillators, insbesondere der Temperaturkennlinie eines Oszillatorquarzes, ausgebildet. Durch die Nutzung und ggf. Abspeicherung der Temperaturinformation kann somit auch die Temperaturdrift des Quarzes über seine Temperaturkennlinie berechnet und kompensiert werden. Die Kompensation kann wiederum über die Teilereinstellung der PLL-Teiler und / oder die elektronische Beeinflussung des Quarzes beispielsweise

mit einem schaltbaren Netzwerk zum kapazitiven Ziehen des Quarzes vorgenommen werden.

Die digitalen Rundfunksysteme DAB, DVB-T und DRM übertragen in ihren Signalen Zeit- und Frequenzreferenzpiloten mit, die die Berechnung einer genauen

Frequenzabweichung bis in den Bereich 1/10 Hz erlauben. Die Berechnung der jeweiligen Frequenzablage der verschiedenen Verfahren dazu sind Stand der Technik, da diese zur Synchronisation elementar notwendig sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - Blockschaltbild eines Rundfunkempfängers mit zur Ermittlung der Frequenzabweichung ausgebildeter Synchronisationseinheit und Korrektur der Frequenzabweichung im Empfangsteil;

Figur 2 - Blockdiagramm einer Oszillatorschaltung für das Rundfunkempfangsgerät aus der Figur 1.

Die Figur 1 lässt ein Blockschaltbild eines Rundfunkempfängers 1 mit einem

Empfangsteil 2 und einem nachfolgenden Signalverarbeitungsteil 3 erkennen. Das Empfangsteil 2 hat in an sich bekannter Weise eine Antenne 4 zum Empfang von hochfrequenten Rundfunkempfangssignalen HF, die in einer selektiven Vorstufe 5 vorverstärkt und gefiltert werden. Am Ausgang der selektiven Vorstufe 5 ist ein Mischer 6 angeordnet, um das hochfrequente Rundfunkempfangssignal HF mit Hilfe eines

Mischeransteuersignals MF für eine einstellbare Empfangsfrequenz auf ein Zwischenfrequenzsignal ZF mit einer definierten Zwischenfrequenz umzusetzen. Das Mischeransteuersignal MF wird in an sich bekannter Weise mit einer Oszillatorschaltung 7 erzeugt, die einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO (Voltage Controlled Oscillator) hat, der mit einem phasengekoppelten Regelkreis PLL (Phase Locked Loop) geregelt wird. Hierzu wird die Frequenz eines freilaufenden spannungsgeregelten Oszillators VCO durch einen programmierbaren Teiler auf eine feste Vergleichsfrequenz heruntergeteilt. Der Phasenunterschied zwischen der vom spannungsgeregelten Oszillator VCO abgeleiteten Frequenz und einer mit Hilfe eines Referenzoszillators erzeugten

(i.d.R. quarzgesteuerten) Referenzfrequenz wird in einem Phasenvergleicher ermittelt. Die Phasendifferenz der beiden Signale wird in eine Regelspannung umgesetzt und dem spannungsgeregelten Oszillator VCO zugeführt. Dadurch wird die Frequenz des spannungsgeregelten Oszillators VCO exakt auf das im Teiler eingestellte Vielfache der PLL-Referenzfrequenz geregelt.

Am Ausgang des Mischers 6 ist ein Zwischenfrequenzfϊlter 8 ggf. mit einer automatischen Verstärkungssteuerung AGC (Automatic Gain Controll) geschaltet.

Der Ausgang des Zwischenfrequenzfϊlters 8 ist mit einem Analog-Digital- Wandler 9 verbunden. Das digital gewandelte Zwischenfrequenzsignal ZF wird anschließend mit einem digitalen Filter 10 gefiltert und in einer Signalverarbeitungseinheit einer Frequenztransformation 11 unterzogen. Vorzugsweise wird eine Fast-Fourier- Transformation FFT durchgeführt. Das frequenztransformierte digitale Signal wird in einem Demodulator 12a wieder in die Basissignalanteile aufgesplittet. Ein Demultiplexer

12 dient in bekannter Weise dazu, die Inhalte der verschiedenen miteinander verwürfelten Kanäle bzw. Datenströme des frequenztransformierten und demodulierten Signals zu selektieren und in Blöcken zusammenzufassen, und diese Blöcke im Zeitmultiplex an den Eingang eines Kanaldecoders 13 zu führen. Der Ausgang des Kanaldecoders 13 ist mit einem Audiodecoder 14 verbunden, um beispielsweise ein nach dem MPEG-Standard codiertes Audiosignal zu decodieren. Der Ausgang des Audiodecoders 14 ist an eine Audiosignalwiedergabeeinheit 15 geschaltet, die ein Verstärker-Lautsprechersystem aufweist.

Am Ein- und Ausgang des Signalprozessors zur Frequenztransformation 11 sind Mittel

16, 16a und 16b zur Bestimmung einer Frequenzabweichung der Referenz- und / oder Mischeransteuerfrequenz MF der Oszillatorschaltung 7 von einer definierten Frequenz vorgesehen, um eine Synchronisation der Oszillatorschaltung 7 des Empfangsteils 2 durchzuführen. Da die Frequenzkorrektur in zwei Schritten (I Ia und 1 Ib) durchgeführt werden kann, sind entsprechende Signalkorrekturblöcke I Ia, 1 Ib am Eingang und Ausgang der FFT vorgesehen, welche einen im Block 16a berechneten ersten Anteil der Frequenzablage bzw. im Block 16b berechneten zweiten Anteil der Frequenzablage möglichst umgehend im Signal korrigieren. Die in den Blöcken 16a und 16b berechneten Korrektursignale

werden außerdem in einer Addiereinheit 16 zu einem Gesamtfrequenzfehler addiert und gemäß der gerade eingestellten PLL Schrittfrequenz in ganzzahlige PLL Korrekturschritte für die Oszillationsschaltung umgerechnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Frequenzabweichung δf in der Oszillatorschaltung 7 im Signalverarbeitungsteil 3 detektiert. Eine Information über die detektierte

Frequenzabweichung δf wird beispielsweise als Offset-Teilerwert zur Korrektur der Frequenzabweichung δf in die Oszillatorschaltung 7 zurückgeführt.

Der Aufbau der Oszillatorschaltung 7 ist nochmals im Detail in der Figur 2 dargestellt. Vom spannungsgesteuerten Oszillator VCO wird mit Hilfe eines Teilers N 17 ein Signal erzeugt, dessen Phasenlage im Phasenvergleicher 18 mit dem von einem Teiler R 19 heruntergeteilten Referenzsignal des mit einem Quarz Q betriebenen Referenzoszillators 20 verglichen wird. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 18 ist mit einem Tiefpassfilter 21 verbunden, das üblicherweise auch als Schleifenfilter bezeichnet wird. Dessen Ausgangssignal wird als Regelspannung dem spannungsgesteuerten Oszillator

VCO zugeführt. Das Ausgangssignal des VCOs wird auch einem zweiten Teiler V 22 zugeführt und dort auf die benötigte Mischeransteuerfrequenz heruntergeteilt. Das gewählte Teilungsverhältnis des Teilers V 22 muss in der Umrechnungsvorschrift zur Berechnung des Offset-Teilerwerts für den Teiler N 17 aus der ermittelten Frequenzabweichung δf mit berücksichtigt werden.

Der Teiler N 17 wird auf einen Teilerwert eingestellt, der mit dem Offset-Teilerwert des Signalverarbeitungsteils 3 korrigiert wird. Durch die Mittel zur Bestimmung einer Frequenzabweichung 16 im Signalverarbeitungsteil 3 werden somit Daten zur Frequenzabweichung δf des eingestellten Rundfunkprogramms mit einer

Umrechnungsvorschrift in eine Anzahl ganzzahliger Abstimmungsschritte der phasengeregelten Oszillatorschaltung 7 umgerechnet und das Ergebnis als Offset- Teilerwert zur Oszillatorschaltung 7 geschickt. Ein eventuell verbleibender, nicht ganzzahliger Anteil wird in dem digitalen Signalverarbeitungsteil 3 korrigiert. Vorteilhaft kann hierbei ausgenutzt werden, dass digitale Radiosysteme nach dem DAB- (Digital

Audio Broadcast), DRM- (Digital Radio Mondial) oder DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) in der Regel die Frequenzabweichung im Bereich von lOtel Hz feststellen können. Das Fehlermaß für die Frequenzabweichung kann so in einen

ganzzahligen Anteil von Abstimmschritten in der Oszillatorschaltung 7 sowie einen Bruchteil kleiner oder gleich einem halben Abstimmschritt zerlegt werden.

Bei Verwendung einer Fractional-PLL kann der Teiler N 17 nicht nur auf ganzzahlige Teilungsverhältnisse eingestellt werden, sondern ist in feineren Schritten verstellbar, z.B. in Schritten von 0,25. Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um den verbleibenden Rest-Frequenzfehler des ZF-Signals weiter zu reduzieren.

Aber auch die Ableitung der Referenz z.B. aus dem Piloten eines analogen, frequenzmodulierten Stereosignals ist denkbar.

Das Ergebnis der Bestimmung des Frequenzfehlers, insbesondere der Offset-Teilerwert kann als Attribut mit der Empfangsfrequenz auf einer Stationstaste, in einer Favoritenliste oder in einer Frequenztabelle abgespeichert werden, um bei weiteren Aufrufen der gleichen Frequenz oder bisher nicht aufgerufenen Frequenzen jeweils eine schnellere

Synchronisation des Empfangssignals zu ermöglichen.

Anhand der im allgemeinen bekannten Quarzkennlinie der Oszillatorquarze kann zudem eine Temperaturkompensation anhand einer mit einem in das Rundfunkempfangsgerät 1 integrierten Temperatursensor erfassten Temperatur erfolgen.