<Desc/Clms Page number 1>
Frequenzteiler
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Teilen von Frequenzen von ihr zugeführten Si- gnalen, die eine Mischstufe mit zwei Eingangsklemmen umfasst, wobei der ersten Eingangsklemme über einen Eingangskanal das zu teilende Signal mit einer Frequenz fi = mfo Hz (m 2= 3) zugeführt wird und eine positive Rückkopplungsschleife zwischen einer Ausgangsklemme der Mischstufe, der ein Signal mit einer Frequenz fo entnommen wird, und der zweiten Eingangsklemme angebracht ist.
Die Rückkopplungs- schleife enthält eine Vervielfachungsstufe, welche die Frequenz fo mit einem Faktor (m - 1) verviel- facht, während das in der Frequenz geteilte Signal einer in der Rückkopplungsschleife vorgesehenen An- zapfung entnommen werden kann und wobei ein Anlasssignal über einen Anlasskanal einem Punkt in der
Rückkopplungsschleife zugeführt wird.
Eine solche Teilschaltung, die wegen der positiven Rückkopplungsschleife eine regenerative Teil- schaltung ist, wird unter anderem in einem Farbfernsehempfänger benutzt, in dem eine Indexröhre als
Wiedergaberöhre verwendet wird. In einer solchen Röhre ist der Schirm aus einer Anzahl von Farbstrei- fengruppen aufgebaut, wobei jede Gruppe aus drei Leuchtstreifen, d. h. einem roten, einem grünen und einem blauen Streifen besteht. Um eine Information über den Farbstreifen zu erhalten, der von dem Abtastbündel momentan getroffen wird, ist der Schirm weiter mit Indexstreifen versehen, von denen ein In- dexsignal abgeleitet wird.
Im Empfänger wird die Hilfsträgerwelle, auf welche die eintreffenden Farbsignale aufmoduliert sind, durch das Indexsignal ersetzt, worauf das modulierte Indexsignal einer Steuerelektrode der Indexröhre zugeführt wird.
Das Anlassen der Teilschaltung ist durchaus notwendig, da bekanntlich ohne dieses Anlassen die Teilung in ebensovielen Phasen beginnen kann, wie die Teilungszahl beträgt. Indem jedoch das Anlasssignal, das eine feste Phasenbeziehung mit dem über den Eingangskanal zugeführten Signal hat, über den Anlasskanal einem Punkt in der Rückkopplungsschleife zugeführt wird, kann gesichert werden, dass das Anlassen stets in der gleichen Phase erfolgt. Bei Verwendung der Teilschaltung im Fernsehempfänger kann dieses Anlasssignal von einer kleinen Anzahl sogenannter Einlaufindexstreifen abgeleitet werden, die auf derjenigen Seite des Schirmes der Wiedergaberöhre angebracht sind, wo jeweils die Horizontalabtastung anfängt.
Ein sicheres Anlassen ist, wie weiter unten näher erläutert wird, wegen der in der Schaltungsanordnung vorhandenen Filter ohne die Massnahme nach der Erfindung nicht möglich.
Sowohl der Eingangskanal, der Anlasskanal als auch die Rückkopplungsschleife enthalten nämlich Filter, um die verschiedenen, gewünschten Frequenzen von den unerwünschten zu trennen. Solche Filter haben eine gewisse Laufzeit. Dies bringt mit sich, dass für eine feste Frequenz die vorerwähnte feste Phasenbeziehung stets verwirklicht werden kann, nötigenfalls unter Zuschaltung einer festen Phasenverschiebung im Eingangskanal oder im Anlasskanal. Bei veränderlicher Frequenz hingegen, z. B. infolge Änderung der Geschwindigkeit des Elektronenbündels in der Indexröhre, das Einlauf- und Indexstreifen abtastet, ändert sich durch die erwähnte Laufzeit die Phase.
Dies kann zur Folge haben, dass die Phase des Anlasssignals sich gegenüber der des zu teilenden Signals derart ändert, dass der Teiler in eine andere Phase überspringt, was verhütet werden muss, da in diesem Falle die Phase beim Anlassen nicht fixiert ist.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
(T2'T, Im ersten Falle ist der gegenseitige Abstand zwischen den Einlaufindexstreifen gleich dem gegensei- tigen Abstand zwischen zwei Farbstreifen für die Wiedergabe der gleichen Farbe und im zweiten Falle gleich dem Zweifachen dieses Abstandes.
EMI3.1
EMI3.2
EMI3.3
EMI3.4
EMI3.5
EMI3.6
EMI3.7
an diesem Punkt geschrieben werden :
EMI3.8
Es wird nun ein Unterschied zwischen dem Signal am Punkt F infolge der regenerativen Wirkung über die Rückkopplungsschleife und dem Anlasssignal gemacht, das über den Anlasskanal 6 den Punkt F erreicht.
<Desc/Clms Page number 4>
Das infolge der regenerativen Wirkung an F entstandene Signal wird mit FB und alle damit erhaltenen Signale werden mit Gss, Hss bzw. Jss an den Punkten G, H, J bezeichnet. Für den Punkt FB wird das Signal durch Mischung in der Mischstufe 1 der Signale an den Punkten B und J erhalten. Da lediglich die Differenzfrequenz von Bedeutung ist, findet man :
EMI4.1
mit (K = 0, 1, 2, 3,....), da ohne Anlasssignal der Wert von K beliebig ist.
Das Signal am Punkt FB wird in 3 verzögert, so dass für das Signal am Punkt GB gefunden wird :
EMI4.2
Nach Vervielfachung in der Stufe 4 nimmt das Signal am Punkt H die Form :
EMI4.3
an, was nach Verzögerung in 5 ergibt :
EMI4.4
(2) Selbstverständlich kann das Signal am Punkt J nicht zweimal verschiedene Phasen haben und es folgt daraus, dass das durch die Gleichung (2) dargestellte Signal die gleiche Phase haben muss wie das angenommene Signal, das durch Gleichung (1) gekennzeichnet ist.
Es folgt daraus :
EMI4.5
oder
EMI4.6
Beim Ersetzen von cp durch diesen Wert in den vorhergehenden Gleichungen ergibt sich :
EMI4.7
Darauf muss festgestellt werden, welche Formen die Signale an den betreffenden Punkten E, E'und E"besitzen, wenn das Anlasssignal über die betreffenden Anlasskanäle 6, 6'und 6"den Punkten F, H und J zugeführt wird.
An der Eingangsklemme D des Anlasskanals 6 hat das Signal die Form :
EMI4.8
EMI4.9
EMI4.10
Da der Punkt E mit dem Punkt F verbunden ist, muss die Phase des durch die Gleichung (3) angedeuteten Signals gleich der des durch die Gleichung (7) gekennzeichneten Signals sein, so dass :
EMI4.11
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
EMI5.2
Diese Gleichung lässt sich in eine Gleichung :
EMI5.3
und eine Gleichung :
EMI5.4
EMI5.5
EMI5.6
gewählt werden.
Eine nähere Betrachtung der Gleichungen (9) und (10) zeigt, dass für einen Wert K = 0 keine zusätzliche Phasenverschiebung eingeführt zu werden braucht, da in diesem Falle durch Erfüllung der Gleichung (10) selbsttätig die Gleichung (9) erfüllt wird.
Für K ; é 0 kann beim Zutreffen der Gleichung (10) die Gleichung (9) erfüllt werden, indem eine zusätzliche Phasendrehung eingeführt wird. Diese feste Phasendrehung braucht niemals grösser zu sein als 27r/m, da man mit einer solchen Phasendrehung den Anlass stets auf eine andere Phase springen lassen kann.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
der Klemme B und abzüglich der Laufzeit (Ts + T4) in dem Teil der Rückkopplungsschleife zwischen dem Punkt F, dem das Anlasssignal zugeführt wird, und der zweiten Eingangsklemme J sein muss. Als Formel lautet diese Regel :
EMI6.2
also dieselbe Gleichung wie die vorstehend gefundene Gleichung (10).
Auch wenn das Anlasssignal andern Punkten als dem Punkt F zugeführt wird, gilt die vorstehend angegebene Regel.
Ist z. B. Punkt EI des Anlasskanals 6'mit der Klemme J verbunden, so muss die Phase des Anlasssignals am Punkt EI gleich der des durch die Gleichung (6) angedeuteten Signals sein.
Am Punkt E ! hat das Signal die Gestalt :
EMI6.3
so dass gelten muss :
EMI6.4
Ähnlich wie für die Gleichung (8) kann daraus abgeleitet werden, dass gelten muss :
EMI6.5
Da das Anlasssignal direkt dem Punkt J zugeführt wird, ist die Laufzeit der Rückkopplungsschleife zwischen dem Punkt, dem das Anlasssignal zugeführt wird, und der zweiten Eingangsklemme J gleich Null. Es ist somit ersichtlich, dass die Gleichung (11) die vorerwähnte Regel erfüllt.
Das gleiche lässt sich für den Punkt E"nachweisen, da die Gestalt des Signals an diesem Punkt gleich :
EMI6.6
ist.
Die Phase dieses Signals muss gleich der des Signals am Punkt H sein, so dass gelten muss :
EMI6.7
woraus abgeleitet werden kann :
EMI6.8
EMI6.9
also wieder die Gleichung (12).
Es wird einleuchten, dass das Gleiche für den Punkt G nachgewiesen werden kann.
Bei den vorerwähnten Betrachtungen ist einfachheitshalber stets angenommen, dass die Laufzeiten T = d0 ide für den betreffenden Bereich als konstant betrachtet werden können (lineare Phasenkennlinie), was bedeutet, dass die Laufzeiten unabhängig von der Frequenz sind. Ist dies nicht der Fall (nichtlineare Phasenkennlinie für den Arbeitsbereich), so sind die Betrachtungen nach wie vor gleich, aber die verschiedenen Phasenkennlinien aller in der Teilschaltung, dem Anlasskanal und dem Eingangskanal vorhandenen Kreise müssen aneinander angepasst werden. Es ist somit am einfachsten, die betreffenden Kreise wie in Fig. 4 dargestellt als mit praktisch linearer Phasenkennlinie versehen anzusehen.
Fig. 2 zeigt ein ausführliches Schaltbild der Anordnung nach Fig. 1 für den Fall m = 3 und wenn das Anlasssignal dem Punkt F zugeführt wird. Das Signal mit der zu teilenden Frequenz 3fo wird über die Ein-
<Desc/Clms Page number 7>
gangsklemme A, d. h. das Steuergitter der Verstärkerröhre 9, und den auf die Frequenz 3f abgestimmten Kreis 10 der ersten Eingangsklemme B der Mischstufe 1 zugeführt. Dem Steuergitter der Röhre 11 wird ein Signal mit der Frequenz 2fo zugeführt, das über diese Röhre und den auf die Frequenz 2fo abgestimmten Kreis 12 die zweite Eingangsklemme J erreicht.
Nach Mischung in der Mischstufe 1 entsteht an der Klemme F ein Signal mit der Frequenz fo, das über den auf die Frequenz fo abgestimmten Kreis 13 die Verstärkerröhre 14 und über den auch auf die Frequenz f. abgestimmten Kreis 15 die Vervielfachungsstufe 4 erreicht.
Diese Vervielfachungsstufe enthält unter anderem die Dioden 16 und 17, welche eine Vervielfachung mit dem Faktor (m - 1) = 2 herbeiführen, so dass wieder das Signal mit der Frequenz 2fo für die Zufuhr an das Steuergitter der Röhre 11 erhalten wird.
EMI7.1
der Röhre 9 angeordneten Kreisen, die Laufzeit T des Eingangskanals bedingt ; die Kreise 18 und 20, auch gemeinsam mit etwaigen vorher angebrachten Kreisen, bedingen die Laufzeit T., dite Kreise 13 und 15 bedingen die Laufzeit T und der Kreis 12 bedingt die Laufzeit T4.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für m = 3 ist in Fig. 3 veranschaulicht, wobei das Anlasssignal mit der Frequenz (m - 1) fO = 2fo dem Punkt H zugeführt wird. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 braucht nach den bisherigen Ausführungen nicht weiter erläutert zu werden.
Eine Betrachtung der Gleichungen (10), (11) und (12) führt noch zu den folgenden Erkenntnissen :
EMI7.2
die des Eingangskanals. Liefert das Einlaufmuster kein Signal mit der Frequenz fi, was unter Umständen erwünscht sein kann, so wird das Signal mit der Frequenz fi erst erzeugt, wenn das eigentliche Indexmuster abgetastet wird. Von diesem Augenblick an wiid das Signal mit der Frequenz f, jedoch nicht mehr geliefert. Angenommen, dass die Abtastung des eigentlichen Indexmusters im Augenblick T 0 beginnt, so wird der letzte Augenblick, in dem das Anlasssignal mit der Frequenz f. noch am Punkt F zur Verfügung ist, im Augenblick To + T2 liegen.
Dieses Anlasssignal erreicht, nach Vervielfachung, den Punkt J im
EMI7.3
EMI7.4
EMI7.5
vorhanden ist, und dem ersten Augenblick, in dem das durch Mischung erhaltene Signal wieder an den Punkt J gelangt, kein Signal am Punkt J zur Verfügung stehen.
Dies wiederholt sich, so dass jeweils während einer Zeitspanne von (T + T.)/m sec sowohl ein Signal mit der Frequenz fi am Punkt B als auch ein Signal mit der Frequenz (m-l) fo am Punkt J vorhanden ist, worauf jeweils eine Zeitperiode von (m-l) (Tg + T4)/m sec eintritt, während der nur ein Signal am Punkt B vorhanden ist. Unter diesen Verhältnissen kann selbstverständlich nicht von einem sicheren Anlassen die Rede sein.
Wird das Anlasssignal nicht dem Punkt F, sondern z. B. dem Punkt J zugeführt, so bleibt die Bedingung genau dieselbe, da auch in diesem Fall der letzte Augenblick, in dem das Anlasssignal am Punkt J zur Verfügung steht, im Zeitpunkt
EMI7.6
EMI7.7
<Desc/Clms Page number 8>
Es lässt sich auf entsprechende Weise nachweisen, dass gleiche Verhältnisse vorliegen, wenn das Anlasssignal an den Punkten H oder G auftritt.
Eine erste Möglichkeit zum Beheben des Nachteils der ungleichen Laufzeiten besteht darin, dass das Einlaufmuster sowohl das Anlasssignal mit der Frequenz fo oder mit der Frequenz (m-l) fo als auch ein Signal mit der Frequenz fi = mfo liefert. Da die Abtastung des Einlaufmusters eine längere Zeit beansprucht als die Zeitspanne von (T-f- T.) sec, werden auch bei ungleichen Laufzeiten T. und T bzw. T*
EMI8.1
sicheres Anlassen zu gewährleisten. Dies kann, wie oben bereits angegeben, dadurch erreicht werden, dass im Einlaufmuster jeder dritte Streifen weggelassen wird. Wenn dieses Einlaufmuster von einem Elek-
EMI8.2
quenz des Indexsignals ist.
Die Frequenz fo kann verwendet werden, wenn das Anlasssignal über Filter, die nur die Frequenz fo hindurchlassen, den Punkten F oder G zugeführt wird. Wird die Frequenz 2fo verwendet, so kann das Anlasssignal über Filter, die nur die Frequenz 2fo hindurchlassen, den Punkten H oder J zugeführt werden. Das Signal wird auch dem Punkt A zugeführt, und weil der Block 2 nur die Frequenz fi = 3f zum Punkt B hindurchlässt, wird damit das beabsichtigte Ziel erreicht.
Wie vorstehend jedoch bereits bemerkt wurde, kann es unter Umständen unerwünscht sein, dass das Einlaufmuster auch noch ein Signal mit der Frequenz fi liefert. Wenn nämlich die Gesamtlaufzeit von dem Eingang der Schaltung her, wo das Signal mit der Frequenz fi erhalten wird, bis zur Steuerelektrode der Indexröhre sehr klein ist, liegt die Möglichkeit vor, dass das Schaltsignal mit der Frequenz fs an dem erwähnten Steuergitter bereits vorhanden ist, bevor der Anlasskanal nach dem Anlassen der Teilschaltung abgeschaltet ist.
EMI8.3
<Desc/Clms Page number 9>
Nachdem die Röhre 19 gesperrt ist, kann der Kreis 20 noch nachpendein und auf diese Weise die gewünsche Nachlieferung besorgen. Gewünschtenfalls könnten auch mehrere Kreise oder Filter im Anlasskanal zwischen der Torschaltung 19 und dem Punkt F für die Nachlieferung sorgen.
Obgleich vorstehend die Teilschaltung für Verwendung in einem Farbfernsehempfänger beschrieben wird, kann sie auch in PPI-Radargeräten zum Fixieren der Zeitpunkte benutzt werden, an denen während jeder axialen Abtastung des Elektronenbündels die Impulse auftreten müssen, um die Abstandsringe zu schreiben. Ist die Frequenz dieser Impulse ein ungerades Vielfaches der Frequenz des Signals, das die axiale Abtastung versorgt, so kann die Frequenz des Abtastsignals vervielfacht und dann in einer Teilschaltung geteilt werden, um die gewünschte Frequenz des Impulses zu erzielen. Da die Zeitpunkte des Auftretens der Impulse jedoch jeweils in bezug auf den Augenblick der Aussendung des Sendeimpulses fixiert werden müssen, muss auch in diesem Fall die Teilschaltung in der richtigen Phase angelassen werden, in dem Augenblick, wenn der Sendeimpuls ausgesandt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Teilen der Frequenz zugeführter Signale mit einer Mischstufe mit zwei Eingangsklemmen, wobei der erstenEingangsklemme über einen Eingangskanal das zu teilende Signal mit einer Frequenz fi = mfo Hz (m 3) zugeführt wird, und einer positiven Rückkopplungsschleife, die zwi- schen der Ausgangsklemme der Mischstufe, der ein Signal mit einer Frequenz von f, Hz entnommen wird, und der zweiten Eingangsklemme geschaltet ist, und welche Rückkopplungsschleife eine Vervielfachungs- stufe enthält, welche die Frequenz f. mit einem Faktor (m-l) vervielfacht,
während das in der Frequenz geteilte Signal einer in der Rückkopplungsschleife vorgesehenen Anzapfung entnommen werden kann und wobei ein Anlasssignal über einen Anlasskanal einem Punkt in der Rückkopplungsschleife zuge- führt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit (T2'T T,, 1-') der im Anlasskanal vorhandenen Filter nahezu gleich der Laufzeit (Ti) der im Eingangskanal vorhandenen Filter zuzüglich der Gesamtlaufzeit (T + T4) der in der Rückkopplungsschleife vorhandenen Filter ist, wobei die Gesamtlaufzeit mit dem Verhältnis (f/mfo) zwischen der Frequenz (fo) eines Signals an der Ausgangsklemme der Mischstufe und der zu teilenden Frequenz (mio)
vervielfacht ist und um die Laufzeit der Filter in dem Teil der Rückkopplungsschleife zwischen dem das Anlasssignal empfangenden Punkt und der zweiten Eingangsklemme der Mischstufe verringert ist.