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"Schaltungsanordnung zum Gewinnen der Tonsignale aus einem
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Fernsehs ignal" Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zum Gewinnen der Tonsignale aus einem auf einem hochfrequenten Träger übertragenen
Fernsehsignal, bei der nach einer ersten Mischung zum Gewinnen der ZF-Schwingungen
in einem Filter einerseits das zwischenfrequente Bildsignalband abgetrennt wird
und andererseits ein Signalbereich, der sich aus den zwischenfrequenten Tonsignalen
und Signalen in der Nähe des zwischenfrequenten Bildträgers zusammensetzt, entnommen
und daraus durch eine zweite Mischung die Tonsignale in der Differenz frequenz lage
gewonnen werden.
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Eine derartige Schaltungsanordnung ist als Quasi-Parallelton bekannt
aus der FUNKSCHAU Heft 9/1978.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Unterdrückung der Videomodulation
und anderer Störungen sowie das Signal-Rausch-Verhalten im Tonkanal weiter zu verbessern
und dabei, insbesondere unter Anwendung integrierter Schaltungen, den Aufwand gering
zu halten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden nach der Erfindung die für die zweite
Mischung erforderlichen zusammengesetzten Signalschwingungen aus dem Bild-ZF-Filter
ausgekoppelt mittels einer ZF-Tonträger-Falle, die hinter wenigstens je einem
Dämpfungspol
für einen danebenliegenden Träger des oberen und des unteren Nachbarkanals angeordnet
ist und in der auch Schwingungen der Bildträger-ZF und, ggf. wenigstens zu einem
Teil, Schwingungen der benachbarten, als Zweiseitenbandsignal übertragenen Modulationsfrequenzen
mit einer für die Mischung ausreichenden Amplitude auftreten.
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Die Auskopplung erfolgt zweckmäßig in einer Tonträger-Falle, in der
die Bildträger-ZF-Schwingungen ein Maximum etwa in der Nähe des Bildträgers aufweisen.
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Durch die nach der Erfindung vorgenommene Aus kopplung wirken sich
die im vorangehenden Filterteil vorhandenen Fallen bzw.
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Sperrkreise, z.B. für den Nachbarkanal-Bildträger und den Nachbarkanal-Tonträger,
als Flankenbegrenzung für den ausgekoppelten zusammengesetzten Signalbereich aus,
so daß dadurch Störungen aus den Nachbarkanälen im besonderen Maße unterdrückt werden,
ohne den Aufwand an Selektionsmitteln zu erhöhen.
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Die zur Auskopplung benutzte Tonträger-Falle kann durch eine weitere
Resonanz zwischen Bildträger und Tonträger als Dämpfungspol für eine Subharmonische
der Differenzträgerfrequenz von z.B. 5,5 MHz ausgebildet sein; der Dämpfungspol
wird dann auf eine Zwischenfrequenz gelegt, die gegenüber dem Bildträger einen Abstand
von etwa 2,75 bzw. 1,83 MHz aufweist.
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Die ausgekoppelten Schwingungen können nach einer Weiterbildung der
Erfindung über ein auf die Bildträger-ZF abgestimmtes Filter und einen Begrenzerverstärker
der zweiten Mischstufe als Referenz-Schwingungen, zweckmäßig mit etwa 90°-Phasenverschiebung
gegenüber den am Signaleingang zuge für ten Bildträger-ZF-Schwingungen, zugeführt
werden. Dadurch erhält man eine Einseitenband-Demodulation, in der die unerwünschten
und durch Begrenzung bereits reduzierten Zwei-
seitenband-Komponenten
in der Nähe des Bild trägers zusätzlich unterdrückt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert, die in Fig. 1 ein Beispiel zeigt mit einem Filter, dem die zusammengesetzten
Schwingungen entnommen werden, und mit einer in Funktionsblöcken dargestellten integrierten
Schaltung für die Gewinnung des Ton-Differenzfrequenz-Signals.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung für die
verzerrungsarme Verstärkung und Begrenzung des zusammengesetzten Signals (zur Gewinnung
des Referenzsignals).
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Dem Filter nach Fig. 1 werden von einer Signalquelle 1 die empfangenen
Schwingungen eines Fernsehsenders in der Zwischerrfrequenzlage zugeführt, die in
einer nicht dargestellten Abstimmeinheit mit Hilfe eines Oszillators und einer ersten
Mischstufe gewonnen wurden. Am Ausgang dieser Signalquelle 1 ist eine Impedanz wirksam,
die aus einem Wirkwiderstand 2, einer Induktivität 3 und einer Kapazität 4 besteht,
die in der Zeichnung der Vollständigkeit halber angegeben sind, da sie an der Eingangsklemme
5 auftreten und bei der Berechnung des nachfolgenden- Filters mit berücksichtigt
werden müssen.
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Für die Erfindung sind Aufbau und Auslegung des gesamten bis zur Ausgangsklemme
6 zwischengeschalteten Filters im einzelnen nicht von Bedeutung.
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In den einem solchen Filter zugeführten Schwingungen kann der Bildträger
eine Frequenz von 38,9 MHz und der um 5,5 MHz versetzte Tonträger eine Frequenz
von 33,4 MHz haben; der Nachbartonträger liegt dann bei 40,4 MHz bei einem Empfang
im VHF-Bereich bzw. bei 41,4 MHz bei einem Empfang im UHF-Bereich, und der Nachbarbildträger
liegt bei 31,9 MHz. Die
Dämpfungspole für diese Frequenzen können
in den in Fig. 1 mit KlarrJnern angedeuteten Filterbereichen 11, 12 und 14 realisiert
3 ein.
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Im BereIch 13 ist eine Falle für den eigenen Tonträger angebracht,
die gebildet tqird durch die Reihenschaltung eines Kon densatcs 1e un 27 pF und
eines Kondensators 17 von 26 pF mit parallel liegender Induktivität 18, die aus
den TeilinduktisTitaten 13a und 18b in Reihe mit einem Kondensator 19 besteht, der
im einfachen Fall ein großer Trennkondensator ist. Dieser Falle kann an einem Punkt
der Induktivität 18, z.B. an einem Anzapfpunkt, aber auch an dem Verbindungspunkt
mit den ondensatoren 16 und 17 oder mittels einer Sekundärwicklung, über die Leitung
20 ein Signal entnommen werden, das infolge der auftretenden Resonanz das eigene
Tonsignal bei 33,4 MHz mit angehobener Amplitude liefert.
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Gleichzeitig treten auch die Bildsignal-ZF-Schwingungen auf mit einer
Amplitude, die sich insbesondere durch das Spannungsteilungsverh<nis über
den Kondensator 16 und 17 zu dem Abnahmepunkt an der Induktivität 18a, 18b für die
Leitung 20 ergibt.
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Die übertragungskurve 21 zur Leitung 20 ist rechts unterhalb der Klen-ne
6 wiedergegeben. Die Darstellung erfolgt im Dämpfungsmaß unterhalb eines der Linie
22 entsprechenden Bezugspegels. Dabei sind die vorstehend erwähnten Dämpfungspole
beim Nachbarbildträger von 31,9 MHz und beim Nachbartonträger von 40,4 bzw. 41,4
MHz sowie die Übertragungsmaxima in der Nähe des Tonträgers von 33,4 MHz und des
Bildträgers von 38,9 MHz angegeben. Durch eine weiter unten beschriebene Bemessung
der Teilinduktivitäten 18a und 18b und des Kondensators 19 ist dabei ein weiterer
Dämpfungspol bei etwa 36,1 MHz eingeführt. Zur Leitung 20 zeigt sich also der Charakter
eines Bandfilters.
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Die von der Leitung 20 erhaltenen Schwingungen werden einer, vorzugsweise
in integrierter Technik ausgeführten, Schaltungsanordnung 25 an einer Klemme 26
zugeführt, die mit dem Eingang eines ggf. mehrstufigen, regelbaren Verstärkers 27
verbunden ist.
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Die Ausgangssignale des Verstärkers 27 werden zur Gewinnung einer
Bezugsschwingung für die Demodulation über einen weiteren Verstärker 28 einem auf
die ZF-Bildträger-Schwingung von 38,9 MHz abgestimmten Filterkreis 29 und dann einem
Begrenzerverstärker 30 zugeführt. Das Filter 29 kann durch einen Einzelkreis mit
einer Güte von 50 bis 80 gebildet werden.
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Durch das Filter 29 wird die Bildträger-ZF-Schwingung von 38,9 MHz
mit einem Teil der benachbarten, als Zweiseitenbandsignale übertragenen Schwingungen
ausgefiltert; außerdem erfolgt eine Phasendrehung um 900.
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Die so ausgefilterten Schwingungen werden in der Stufe 30 stark begrenzt
derart, daß die durch die Seitenbänder bewirkte Amplitudenmodulation weitgehend
beseitigt ist und am Ausgang der Stufe ein der Bildträger-ZF entsprechendes Referenzsignal
zur Verfügung steht, das einer Einseitenband-Mischstufe 33 zugeführt wird.
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Der Mischstufe 33 wird außerdem das die Bildsignal-ZF-Schwingungen
im Bereich von 33,4 MHz enthaltene Ausgangssignal des Verstärkers 27 zugeführt.
In der Stufe 33, die durch einen Phasendiskriminator gebildet sein kann, erfolgt
dann eine Einseitenband-Demodulation der Tonsignalschwingungen gegenüber dem am
Ausgang der Stufe 30 erhaltenen Referenzsignal, so daß am Ausgang der Stufe 33 die
der Frequenzdifferenz zwischen Bildträger und Tonträger entsprechenden Tonsignal-Differenzfrequenz-Schwingungen
(Intercarrier-Signal) auftreten und über einen Verstärker 34 der Ausgangsklemme
35 zugeleitet werden. Die über das Filter 29 ge-
leiteten Schwingungen
sind auf den Bereich um den Bildträger eingeschränkt; sie sollten keine Nyquistflanke
aufweisen und werden weiter durch den Begrenzer 30 von Amplitudenschwankungen und
damit von den Seitenbändern befreit. Durch die 900-Phasenverschiebung wird weiter
eine Demodulation der Zweiseitenband-Komponenten in der Mischstufe 33 praktisch
verhindert derart, daß am Ausgang vorwiegend die Tonsignal-Differenzfrequenz auftritt.
Diese wird von der Klemme 35 in bekannter Weise einem den Bereich um 5,5 MHz übertragenden
Bandfilter und danach dem Ton-Frequenzdemodulator zugeführt.
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Da in der geschilderten Weise eine Demodulation der dem Bildträger
nahen Zweiseitenband-Komponenten vermieden ist, wird auch kein den Synchronimpulsen
entsprechender Signalanteil in der Stufe 33 gewonnen, der zu Regelzwecken benutzt
werden könnte.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist daher eine weitere Mischstufe
41 vorgesehen, der das Ausgangssignal der Stufe 27 an beiden Eingängen zugeführt
wird derart, daß eine Quadierung erfolgt. Dadurch werden die Synchronimpulse stärker
herausgehoben und Signale geringerer Amplitude (z.B. die Videosignale) stärker unterdrückt.
Gegenüber einem Referenzsignal wird, vor zugsweise ebenfalls in der Stufe 41, ein
Regelsignal gebildet, das die Abweichungen vom Sollwert, z.B. dem Spitzenwert im
Zeilensynchronimpuls-Intervall, repräsentiert. Dieses Regelsignal wird einer Stromgeneratorstufe
42 zugeführt, deren Ausgangsstrom einem Kondensator 43, der z.B. über eine Klemme
44 außerhalb der integrierten Schaltung 25 angeordnet ist, zugeführt. Dadurch erhält
man eine integrierende Regelung derart, daß die Spannung am Kondensator 43 solange
erhöht oder vermindert wird, bis der Regelfehler zu Null geworden ist. Die Regelung
erfolgt vom Ausgang der Stufe 42 und damit vom Kondensator 43 zum Regelverstärker
27.
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In den an die Stufe 35 angeschlossenen weiteren Stufen, z.B.
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einem Begrenzer für die ausgefilterten Ton-Differenzfrequenz-Schwingungen,
treten Nichtlinearitäten auf; die dadurch gebildeten Oberwellen bzw. Mischprodukte
können Schwingungen im Bereich von 5,5 MHz liefern, die sich in den Tonsignalen
als Verzerrungen auswirken. Um derartige Schwingungskomponenten zusätzlich zu dämpfen,
können nach dem Ausführungsbeispiel die Induktivität 18b von 0,62 /uH und die Kapazität
19 von 33 pF als Reihenresonanzkreis bei 36,1 MHz, also auf eine vom Träger bei
38,9 MHz um etwa 2,8 MHz abweichende Frequenz abgestimmt sein, so daß ein entsprechender
Dämpfungspol in der Kurve 21 auftritt.
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Dem Begre..zorvxsrstärker 30 wird das durch das Filter 29 übertragene
Signal zugeführt, das auch die Zweiseitenband-Komponenten des Bildsignalträgers
umfaßt, die sich etwa bis zu 1 MHz erstrecken; in diesem Bereich liegen insbesondere
die Gleichstromkomponente des Bildinhaltes und die Synchronimpulse. Das Eingangssignal
der Stufe 30 umfaßt somit einen beträchtlichen Amplitudenbereich. Für eine einwandfreie
Qualität des schlimßlich erhaltenen Tonsignales kommt es darauf an, daß das Ausgangssignal
der Stufe 30 von der Eingangsamplitude wenigstens nahezu unabhängig ist und auch
im übrigen linear arbeitet, damit die Bildung störender Harmonischer vermieden ist.
Auch soll die Stufe 30 frequenzlinear arbeiten und die bei der Begrenzung entstehenden
Harmonischen des Bildträgers gut verarbeiten, damit das erhaltene begrenzte Signal
möglichst genau rechteckig ist und als stabile Referenzschwingung für die Mischstufe
33 dienen kann.
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Fig. 2 zeigt eine hierfür geeignete integrierbare Schaltung, die symmetrisch
ausgebildet ist, so daß die Signale vom Eingang bis zum Ausgang wechselstrommäßig
in Gegentakt verarbeitet werden.
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An den klemmen 51 und 52 wird das Cegentakt-Eingangssignal vom Filter
29 zwei Emitter-Folger-Transistoren 53 und 54 mit Emitter-Widerständen 55 und 56
von 1,5 kOhm zugeführt, deren Emitter mit den Basen von Transistoren 57 und 58 verbunden
sind. Diese bilden zusnin eInen Differenzverstärker dadurch, s.aß ihrG Emitter über
einen Widerstand 59 von etwa 300 Ohrn, ggf. mi Parallelkapizität 60, verbunden sind
und über St-mqeilentrasistoren 61 und 62 mit Emitterwiderständen 63 und 64 von 33Q
Ohm angesteuert werden. Die Basisspannungen für die Stromcuelientransistoren 61
und 62 werden geliefert von der Basis eines Transistors 65, dem über einen Vorwiderstand
66 von 10 köhm ein Strom von der Speisequelle +U von 12 V zugeführt wird, so daß
an der Basis-Emitter-Strecke ein entsprechender Spannungsabfall UBE und an dem gegen
Erde und damit dem anderen Pol der Speisequelle U eingeschalteten Widerstand 67
von 330 Ohm ein entsprechender Spannungsabfall auftritt. Mittels eines Transistors
68, dessen Kollektor an der Speisespannung +U liegt und dessen Basis und Emitter
mit dem Kollektor bzw. der Basis des Transistors 65 verbunden sind, wird die erforderliche
Stromlieferung für die verbundene Basen der Transistoren 61, 62 und 65 sichergestellt.
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Die Kollektoren der Transistoren 57 und 58 sind an die Emitter der
TransisForen 71 bzw. 72 angeschlossen, wobei zunächst die von der punktierten Linie
73 umschlossenen Schaltelemente außer Betracht gelassen werden. Die Basen der Transistoren
71 und 72 sind verbunden und an den Abgriff eines Spannungsteilers gelegt, der parallel
zur Speisequelle U liegt und aus den Widerständen 74 von 5,5 kOhm, 75 von 1,9 kOhm
und 76 von 3,9 kOhm besteht.
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Durch d- Verbindung der Basen der Transistoren 71 und 72 mit dem Spannungsteiler
sind diese praktisch an ein festes Potential gelegt derart, daß auch die Emitter
der Transistoren 71 und 72 und die mit ihnen verbundenen Kollektoren der Transistoren
57
und 58 praktisch keine Wechselspannung führen.
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Die Steuerung der Transistoren 57 und 58 erfolgt also ausschließlich
an Basis und Emitter; so ist ein maximaler linearer Aussteuerbereich sichergestellt;
der Einfluß der Kollektor-Basis-Kapazität ist ausgeschaltet.
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Die Kollektoren der Transistoren 71 und 72 sind über individuelle
Arbeitswiderstände 77 und 78 von 220 Ohm und einen gemeinsamen Widerstand 79 von
1 kOhm mit der Speisequelle +U verbunden. Die Kollektorspannungen der Transistoren
71 und 72 steuern die Basen der Emitterfolger 81 und 82, deren Kollektoren an +U
liegen und deren Emitter über Widerstände 83 bzw. 84 von 2,7 kOhm mit Erde verbunden
sind; die Ausgangssignale treten an den Klemmen 85 und 86 auf und werden dann der
in Fig. 1 dargestellten Mischstufe 33 zugeführt.
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Der Differenzverstärker mit den Transistoren 57 und 58 ist so eingestellt,
daß schon bei geringen Eingangsspannungen die Sättigung erreicht wird. Dabei kann
durch den angedeuteten Kondensator 60 auch ein gewisser Einfluß auf die Phasenlage
erreicht werden derart, daß zusammen mit der ggf. schon im Filter 29 bewirkten Phasendrehung
insgesamt eine Phasendrehung von ungefähr 900 für die Referenzschwingung der Milch
stufe 33 sichergestellt ist.
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Um die Wirkung des verstärkenden Begrenzers 30 zu verbessern, kann
die innerhalb der punktierten Linie 73 angegebene Schaltung zugefügt werden. Diese
besteht aus Transistoren 91 und 92, die in Reihe mit den Transistoren 71 und 72
eingeschaltet sind und deren Basen ebenfalls von einem Abgriff des Span nungsteilers,
nämlich zwischen den Widerständen 75 und 76, gesteuert und damit auf praktisch konstantem
Potential gehalten werden. Die Transistoren 91 und 92 arbeiten somit wie die Transistoren
71 und 72 als Transistorverstrker in Basis-Grundschaltung; sie bewirken einerseits
eine Entkopplung zwischen Eingang und Ausgang und zeigen andererseits ein
lineares
Verhalten bis zu sehr hohen Frequenzen, die die Grundwelle des ZF-Bildträgers von
39,8 MHz wesentlich übersteigen. Zusätzlich ist noch ein Differenzverstärker aus
den Transistoren 93 und 94 eingeschaltet, dessen verbundene Emitter über einen weiteren
an den Transistor 65 angeschlossenen Stromquellentransistor 95 mit Emitterwiderstand
96 von 160 Ohm gesteuert werden. Infolgedessen erhalten die Transistoren 93 und
94 in der Mittellage die gleichen Ströme wie die Transistoren 61 und 62; ihre Steuerung
erfolgt durch die Differenz der stromabhängigen Anteile der Basis-Emitter-Spannungen
der Transistoren 91 und 92, und die so erhaltenen Kollektorströme werden in einer
gekreuzten Verbindung den Kollektorströmen der Transistoren 93 und 91 hinzugefügt.
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Die Schaltungszelle innerhalb der punktierten Linie 73 bewirkt somit
eine Verdoppelung des Ausgangs stromes bei im übrigen gleichem Aussteuerungs- und
Frequenzverhalten.
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Infolge des Spannungsteilers 74, 75, 76 sind die Basen der Transistoren
in Basis-Grundschaltung (71, 72, 91, 92) nur über gewisse Innenwiderstände mit Masse
verbunden. Wenn eine noch niederohmigere Verbindung erforderlich erscheint, können
in einfacher Weise Emitter-Folger zwischen den Spannungsteiler-Anzapfungen und den
Basen der betreffenden Transistoren eingeschaltet werden.