AT394649B - Anordnung zum abstimmen eines empfaengers auf einen gewaehlten kanal aus einer vielzahl von kanaelen - Google Patents

Description

AT 394 649 B

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abstimmen eines Empfängers auf einen gewählten Kanal aus einer Vielzahl von Kanälen in einem vorbestimmten Frequenzbereich, mit einem Überlagereroszillator der an einem Ausgang ein Überlagerungssignal in Abhängigkeit von einem Abstimmsignal erzeugt, mit einem Voruntersetzer, der mit einem Eingang an den Ausgang des Überlagerungsoszillators gekoppelt ist und die Frequenz des Überlagerersignals teilt, um an einem Ausgang ein frequenzgeteiltes Signal zu erhalten, sowie mit einer Steuerschaltung, welche mit einem Eingang an den Ausgang des Voruntersetzers angeschlossen ist und das Abstimmsignal in Abhängigkeit vom frequenzgeteilten Signal erzeugt, wobei der Voruntersetzer zu Eigenschwingungen mit einer Eigenschwingfrequenz neigt.

In Fernsehempfängern werden Abstimmsysteme mit phasensynchronisierter Schleife verwendet, da solche Systeme leicht digital geregelt werden und Überlagerersignale mit äußerster Genauigkeit liefern können. Abstimmsysteme mit phasensynchronisierter Schleife, die gemeinhin mit der Abkürzung PLL (Phase Locked Loop) bezeichnet werden, enthalten folgende Teile: eine Bezugsfrequenzquelle, die typischerweise einen Kristalloszillator aufweist; einen festen Frequenzteiler, der als Voruntersetzer bezeichnet wird und der die Frequenz eines lokalen Überlagerungsoszillators (Überlagerersignal) teilt, um ein frequenzgeteiltes Signal zu erzeugen; einen programmierbaren Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des frequenzgeteilten Signals durch einen programmierbaren Divisor, um ein weiter heruntergeteiltes Signal zu erzeugen, sowie einen Phasenvergleicher zur Erzeugung eines Fehlersignals, welches repräsentativ für die Phasen- und Frequenzabweichung zwischen dem weiter heruntergeteilten Signal und dem Bezugsfrequenzsignal ist. Dieses Fehlersignal, das aus Impulsen besteht, deren Breite den Betrag der Abweichung und deren Amplitude die Richtung der Abweichung repräsentieren, wird gefiltert, um eine Abstimmspannung für den Überlagerungsoszillator zu erzeugen. Der feste Divisor des Voruntersetzers ist so gewählt, daß das frequenzgeteilte Signal eine Frequenz hat, die sich durch digitale Schaltungsanordnungen, welche den übrigen Teil des PLL-Abstimmsystems bilden, verarbeiten läßt. Der programmierbare Divisor, im folgenden mit dem Buchstaben N bezeichnet, wird entsprechend der Nummer des gewählten Kanals eingestellt. Wenn die Abweichung zwischen dem weiter heruntergeteilten Signal und dem Bezugsfrequenzsignal einen vorbestimmten kleinen Wert hat, dann spricht man vom "synchronisierten" Zustand der phasensynchronisierten Schleife. Bei diesem Punkt ist die Frequenz des Überlagerersignals direkt proportional zur Frequenz des Bezugsfrequenzsignals, und zwar mit dem programmierbaren Divisor N als Proportionalitätsfaktor. Abstimmsysteme dieser Art sind beispielsweise aus den US-PS 4 110 693 und 4 127 820 bekannt.

Der in solchen PLL-Abstimmsystemen verwendete Voruntersetzer enthält typischerweise eine Eingangsverstärkeranordnung hoher Verstärkung, um die Empfindlichkeit des Voruntersetzers zu verbessern. Eine solche Verstärkeranordnung neigt zum Schwingen und schwingt typischerweise auch. Diese Eigenschwingung kann irgendeine Frequenz haben, einschließlich einer Frequenz, die bei oder nahe der Frequenz des frequenzgeteilten Signals liegt, welches vom Voruntersetzer für einen vorgewählten Kanal aus dem Überlagerersignal gebildet wird.

Wenn ein neuer Kanal gewählt wird, kann der Überlagerungsoszillator vorübergehend zu schwingen aufhören oder ein Ausgangssignal sehr niedriger Amplitude erzeugen. Unter solchen Bedingungen kann es Vorkommen, daß die Frequenzteilerstufen des Voruntersetzers auf das von der Eingangsverstärkeranordnung erzeugte Eigenschwingungssignal ansprechen anstatt auf das Überlagerersignal. Wenn die Frequenz der Eigenschwingung bei oder nahe der Frequenz des Überlagerersignals für den gewählten Kanal liegt, dann fühlt der Phasenvergleicher keinen Fehler, obwohl der Überlagerungsoszillator nicht mit der richtigen Frequenz schwingt. Die Abstimmspannung wird dann nicht zur Korrektur der Frequenz des Überlagerersignals geregelt. Die Folge ist, daß sich das Abstimmsystem auf einen Betrieb synchronisiert, bei welchem die Überlagererfrequenz falsch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abstimmanordnung der eingangs angeführten Art zu schaffen, welche verhindert, daß sich in einem PLL-Abstimmsystem Fehlabstimmungen infolge der Eigenschwingungen des Voruntersetzers ergeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem Eingang des Voruntersetzers eine frequenzselektive Schaltung gekoppelt ist, welche die Eigenschwingfrequenz auf eine vorbestimmte Frequenz, die nicht einer Überlagererfrequenz irgendeines Kanals im besagten Frequenzbereich entspricht, abstimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers, der ein erfindungsgemäß ausgebildetes Abstimmsystem mit phasensynchronisierter Schleife enthält; Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines die Erfindung verkörpernden Teils des in Fig. 1 dargestellten Abstimmsystems.

Der Fernsehempfänger nach Fig. 1 enthält drei Tuner (1), (2) und (3), um aus für Rundfunk- und Kabelübertragung verwendeten HF-Trägern durch Überlagerung ein ZF-Signal zu erzeugen. Das ZF-Signal wird in einem ZF-Teil (4) verarbeitet, um Bild- und Tonkomponenten zu liefern. Ein Signalverarbeitungsteil (5) spricht auf die Bild- und Tonkomponenten an, um entsprechend den Bildkomponenten eine Bildröhre (6) zur Bildwiedergabe und entsprechend den Tonkomponenten einen Lautsprecher (7) zur Tonwiedergabe anzusteuem.

In der nachstehenden Tabelle I sind als Beispiel die in den USA gebräuchlichen Frequenzbänder für die in den Tunern (1), (2) und (3) überlagerten HF-Träger angegeben. -2-

AT 394 649 B

Tabelle.! 5 Band HF-Bereich (MHz) Kanal Nr. Überlagerer Bereich (MHz) unteres VHF-Band für Rundfunk (LV) 54-88 2-6 101 -129 10 mittleres Band für Kabel (M) 90-96 (A-5H 137-215 oberes VHF-Band für Rundfunk (HV) 174-216 7-13 221-257 15 Super-Band für Kabel (S) 216-402 J-(W +17) 263 - 443 UHF-Band für Rundfunk (U) 470 - 890 14-83 517-931 20 Der Tuner (1) überlagert die HF-Träger in den VHF-Bändem für Rundfunk und im mittleren Band für Kabel. Der Tuner (2) überlagert die HF-Träger im Super-Band für Kabel. Der Tuner (3) überlagert die HF-Träger im UHF-Rundfünkband.

An einen Eingang (8), der mit den Tunern (1) und (2) verbunden ist, kann wahlweise ein VHF-Antennen-netzwerk (nicht dargestellt) oder eine Kabelanlage (nicht dargestellt) angekoppelt werden. An einen Eingang (9), 25 der mit dem Tuner (3) verbunden ist, kann ein UHF-Antennennetzwerk (nicht dargestellt) angeschlossen weiden.

Jeder der Tuner (1), (2) und (3) enthält folgende Teile: einen HF-Teil ("a") zur Auswahl eines bestimmten HF-Trägers, der einem gewählten Kanal zugeordnet ist; einen Überlagerungsoszillator (Ü) ("b”) zur Erzeugung eines Überlagerersignals, welches die passende Frequenz zur Überlagerung des gewählten HF-Trägers hat, und einen Mischer ("c") zum Kombinieren des gewählten HF-Trägers und des Überlagerersignals für die Eizeugung 30 eines ZF-Signals. Jeder HF-Teil und Überlagerungsoszillator in jedem Tuner enthält eine spannungsgesteuerte Resonanzschaltung, deren Frequenzgang abhängig vom Betrag einer Abstimmspannung (TV) steuerbar ist, die durch ein mit phasensynchronisierter Schleife arbeitendes Abstimmsystem (PLL-Abstimmsystem) (10) erzeugt wird.

Die einzelnen Kanäle werden durch einen Kanalwähler (11) gewählt, der eine Tastatur (nicht dargestellt) 35 ähnlich einem Rechner mit jeweils einer Taste für jede Dezimalziffer 0 bis 9 aufweist und eine Eingangslogik (nicht dargestellt) enthält, um eine erste und eine zweite Gruppe binärcodierter Dezimalsignale (BCD-Signale) zu eizeugen, welche die Zehner und Einer einer dem gewählten Kanal entsprechenden Kanalnummer darstellen, wie sie durch aufeinanderfolgendes Drücken der jeweiligen Tasten eingegeben wurde. Aus der obigen Tabelle ist zu entnehmen, daß die Kabel-Kanäle sowohl durch Buchstaben als auch durch Zahlen identifiziert sind. Ein 40 Umschalter (12) schafft die Möglichkeit, die Tastatur des Kanalwählers (11) sowohl zur Wahl von Kabelkanälen als auch zur Wahl von Rundfunkkanälen zu verwenden. Wenn der Umschalter (12) in der Stellung "Rundfunk" ist, bewirkt die aufeinanderfolgende Betätigung von Tasten des Kanalwählers (11) entsprechend den Zehnem und Einem einer Rundfunkkanal-Nummer, daß die Abstimmung auf einen zugehörigen Rundfunkkanal erfolgt. Wenn der Umschalter (12) in der Position "Kabel" ist, dann bewirkt die aufeinanderfolgende Betätigung 45 von Tasten des Kanalwählers (11) entsprechend den Zehnem und Einem einer Rundfunkkanal-Nummer, daß die Abstimmung auf jeweils denjenigen Kabelträger erfolgt, der gemäß einer gemeinsam mit dem Empfänger gelieferten Tabelle der betreffenden Rundfunkkanal-Nummer zugeordnet ist.

Die vom Kanalwähler (11) erzeugten BCD-Signale werden einer Kanalnummem-Anzeigeeinrichtung (13), einem Bandwähler (14) und einer Frequenzteiler-Steuereinheit (15) des PLL-Abstimmsystems (10) angelegt. 50 Der Bandwähler (14), der auch auf die jeweilige Position des Umschalters (12) anspricht, erzeugt Bandwählsignale, die repräsentativ für das Band des jeweils gewählten Kanals sind. Bandwählsignale (VI), (V2) und (V3) setzen den Tuner (1) in Betriebsbereitschaft. Der Grund dafür, daß drei Bandwählsignale für den Tuner (1) verwendet werden, wird weiter unten in Verbindung mit Fig. 2 erläutert. Ein Bandwählsignal (S) setzt den Tun» (2) und ein Bandwählsignal (U) den Tuner (3) in Betriebsbereitschaft. Der Bandwähler (14) erzeugt 55 außerdem ein Signal (U/S), wenn der gewählte Kanal in einem der Bänder (U) und (S) liegt (d. h. im Super-Band für Kabel oder im UHF-Band für Rundfunk). Der Grund für die Eizeugung eines solchen Signals wird weiter unten beschrieben. Die Verbindungen zwischen dem Bandwähler (14) und den Tunern (1), (2) und (3) sind in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Das PLL-Abstimmsystem (10) enthält einen Voruntersetzer (16) zum Teilen der Frequenz eines 60 Überlagerersignals, das ihm von einem Überlagerungsoszillator aus einem der Tuner (1), (2) und (3) zugeführt wird, durch einen Divisor K. Dieser Divisor K ist so bemessen, daß die Frequenz des resultierenden Signals -3-

AT 394 649 B innerhalb des Betriebsbereichs eines nachgeschalteten digital programmierbaren Zählers liegt, der als programmierbarer Frequenzteiler (17) verwendet wird, Der programmierbare Teiler (17) teilt die Frequenz des

Ausgangssignals des Voruntersetzers (16) durch einen Divisor N, der durch die Steuereinheit (15) entsprechend der Nummer und dem Band des gewählten Kanals bestimmt wird. Ein Phasenvergleicher (18) vergleicht die Phase und damit die Frequenz des Ausgangssignals des programmierbaren Teilers (17) mit einem Bezugsfrequenzsignal. Die Bezugsfrequenz wird von einem 1: R-Frequenzteiler (19) abgeleitet, der die Frequenz des Ausgangssignals eines Kristall-Bezugsoszillators (20) teilt. Der Phasenvergleicher (18) erzeugt ein Fehlersignal in Form von Impulsen, deren Breite in Beziehung zum Betrag und deren Übergangsrichtung in Beziehung zur Richtung der Abweichung zwischen den Ausgangsfrequenzen des programmierbaren Teilers (17) und des Bezugsfrequenzteilers (19) steht. Ein Integrator (21) filtert das Fehlersignal, um die Abstimmspannung (TV) für die Tuner (1), (2) und (3) zu liefern.

Nachdem ein Kanal gewählt worden ist, wird unter normalen Betriebsbedingungen der Betrag der Abstimmspannung entsprechend den Fehlerimpulsen geregelt, bis die Frequenzabweichung zwischen den beiden Eingangssignalen des Phasenvergleichers (18) vemachläßigbar klein ist. An diesem Punkt besteht zwischen der Frequenz fjj des vom jeweils eingeschalteten Tuner (1), (2) oder (3) kommenden Überlagerersignals und der Frequenz fx des Bezugsoszillators (20) eine Beziehung gemäß folgender Gleichung:

NK

R

K

Wenn — ίχ = 1 MHz gewählt ist, dann ist N gleich dem in MHz ausgedrückten Wert der Frequenz des Über-R lagerersignals. Der Frequenzbereich des Überlagerersignals in jedem Band ist in der obigen Tabelle I angegeben.

Da die Überlagererfrequenzen für das UHF-Band und das Super-Kabelband (SB) ungefähr viermal so hoch wie die Überlagererfrequenzen für das VHF-Band und das mittlere Kabelband (MB) sind, ist der Voruntersetzer (16) so ausgelegt, daß er die Frequenz der UFH- und der SB-Überlagerersignale durch einen Divisor teilt, der viermal so hoch wie der für die Frequenzteilung des VHF- und des MB-Überlagerersignals verwendete Divisor ist. Zu diesem Zweck enthält der Voruntersetzer (16) eine Eingangsanordnung, in welcher eine V/M-Eingangsklemme (22) zum Empfang der VHF- und MB-Überlagerersignale direkt mit einem ersten Eingang eines Umschalters (23) verbunden ist, und worin eine U/S-Eingangsklemme (24) zum Empfang der UHF- und SB-Überlagerersignale über einen 1 : 4-Frequenzteiler (25) mit einem zweiten Eingang des Umschalters (23) gekoppelt ist. Der Ausgang des Umschalters (23) ist mit dem Eingang eines gemeinsamen Frequenzteilers (26) gekoppelt, der die Frequenz des ihm zugeführten Signals durch einen gemeinsamen Divisor, z. B. durch 64, teilt. Der Ausgang des Frequenzteilers (26) ist über eine Ausgangsklemme (27) mit dem Eingang des 1 : N-Frequenzteilers (17) verbunden. Wenn ein UHF- oder ein S-Kanal gewählt ist, erzeugt der Bandwähler (14) das Bandwählsignal U/S, welches einem Bandsteuereingang (28) angelegt wird und den Umschalter (23) veranlaßt, den Ausgang des 1 :4-Frequenzteilers (25) mit dem Eingang des 1: 64-Frequenzteilers (26) zu koppeln. Ansonsten koppelt der Schalter (23) das an der V/M-Eingangsklemme (22) zugeführte Überlagerersignal auf den 1 : 64-Frequenz-teiler (26).

Ein in integrierter Schaltung ausgelegter Hochfrequenzzähler, der sich zur Verwendung als Voruntersetzer (16) eignet, ist von der RCA Solid State Division, Somerville, N. J. unter den Typenbezeichnungen CA3136 und CA3179 erhältlich. Ein solcher Voruntersetzer ist auch in der US-Patentschrift 4 127 820 beschrieben, auf die hiermit verwiesen wird. Dieser Typ des Voruntersetzers hat nur einen VHF-Eingang und einen UHF-Eingang. Hinsichtlich der Zuführung der UHF- und MB-Überlagerersignale ist dies kein Problem, da diese Signale von einem einzigen Überlagereroszillator kommen. Da aber die UHF- und SB-Überlagerersignale von zwei verschiedenen Überlagerungsoszillatoren geliefert werden, ist ein U/S-Eingangswähler (29) vorgesehen, der auf ein Bandwählsignal (U) hin das vom UHF-Tuner (3) erzeugte UHF-Überlagerersignal auf die U/S-Eingangsklemme (24) gibt und der auf ein Bandwählsignal (S) hin das vom SB-Tuner (2) erzeugte SB-Überlagerersignal auf die U/S-Eingangsklemme (24) koppelt. Ein geeigneter Eingangswähler ist in der US-Patenschrift Nr. 4 379 271 beschrieben. Um die Empfindlichkeit des Voruntersetzers (16) gegenüber den Überlagerersignalen zu erhöhen, enthält der Bandumschalter (23) einen Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor. Leider können solche hochverstärkende Verstärker schwingen und tun es häufig auch. Das resultierende Eigenschwingungssignal kann irgendeine Frequenz haben, einschließlich der Frequenz eines für einen gewählten Kanal geltenden Überlagerersignals. Wenn ein neuer Kanal gewählt wird, kann die Abstimmspannung vorübergehend auf einen Wert getrieben werden, bei welchem der jeweils eingeschaltete Überlagerungsoszillator nicht schwingt oder, falls er schwingt, ein Überlagerersignal sehr kleiner Amplitude erzeugt Unter diesen Bedingungen kann es Vorkommen, daß der Voruntersetzer (16) nicht auf das Überlagerersignal sondern stattdessen auf das Eigenschwingungssignal anspricht. Falls die Frequenz des Eigenschwingungssignals gleich oder nahe der dem gewählten Kanal -4-

AT 394 649 B entsprechenden Frequenz ist, hat das resultierende frequenzgeteilte Signal am Ausgang des Voruntersetzers (16) im wesentlichen die gleiche Frequenz, wie wenn der Überlagerungsoszillator mit der richtigen Frequenz schwingen würde. Obwohl also die Frequenz des Überlagerersignals falsch sein kann, wird die Abstimmspannung nicht zur Korrektur dieser Frequenz geregelt, und das Abstimmsystem bleibt auf der falschen Frequenz synchronisiert, bis ein neuer Kanal gewählt wird.

Bei dem hier beschriebenen Abstimmsystem ist ein die Schwingung des Voruntersetzers beeinflussendes Netzwerk (30) vorgesehen, das über die V/M-Eingangsklemme (22) mit dem verstärkenden Bandwahlumschalter (23) gekoppelt ist, um diesen Umschalter so zu konditionieren, daß er seine Eigenschwingung mit einer Frequenz vollführt, die nicht irgendeinem gültigen Kanal entspricht, d. h. die nicht in irgendeinem der Bänder liegt. Wenn also der eingeschaltete Überlagerungsoszillator ein Überlagerersignal mit einer unter der Ansprechschwelle des Voruntersetzers (16) liegenden Amplitude erzeugt, dann wird das resultierende frequenz-geteilte Signal am Ausgang des Voruntersetzers (10) mit Sicherheit eine falsche Frequenz haben, und das PLL-Abstimmsystem (10) wird zur Korrektur wirksam werden.

Der Betrag der Abstimmspannung steht in direkter Beziehung zur Überlagererfrequenz, und der Betrag, bei welchem der Uberlagerungsoszillator nicht schwingt oder ein Ausgangssignal mit einer Amplitude unterhalb der Ansprechschwelle des Voruntersetzers (16) liefert, ist niedrig, z. B. ungefähr nahe 0 V. Somit ist es wünschenswert, daß das die Eigenschwingung des Voruntersetzers beeinflussende Netzwerk (30) den Voruntersetzer (16) so konditioniert, daß er mit einer Frequenz unterhalb der für den niedrigsten gültigen Kanal geltenden Überlagererfrequenz schwingt, d. h. unterhalb der dem Kanal (2) entsprechenden Überlagererfrequenz von 101 MHz. In diesem Fall zeigt das Fehlersignal an, daß die Frequenz des Überlagerungsoszillators zu niedrig ist, und die Abstimmspannung wird erhöht, um die Frequenz des Überlagerersignals entsprechend zu erhöhen. Dies veranlaßt auch den Überlagerungsoszillator, mit dem Schwingen zu beginnen oder ein Ausgangssignal höher« Amplitude zu erzeugen. Infolgedessen steigt die Amplitude des Überlagerersignals und überschreitet schließlich die Ansprechschwelle des Voruntersetzers (16). Der Voruntersetzer (16) spricht also auf das Überlagerersignal an, und das PLL-Abstimmsystem (10) arbeitet in der normalen Weise, um die Frequenz des Überlagerersignals zu regeln.

Eine Ausführungsform des die Schwingung des Voruntersetzers beeinflussenden Netzwerks (30) ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen der Schaltungen für den Überlagerungsoszillator und den Voruntersetzer. In der Fig. 2 sind diejenigen Elemente, die auch in Fig. 1 zu finden sind, mit den gleichen Bezugszahlen wie dort bezeichnet

Der Überlagerungsoszillator (lb) des Tuners (1) zur Erzeugung der VHF- und MB-Überlagerersignale besteht aus einem modifizierten Collpits-Oszillator, der abhängig von den Bandwählsignalen (VI), (V2) und (V3) wahlweise in drei verschiedenen Bändern betrieben werden kann, da sich der Frequenzbereich des Uberlagerungsoszillators (lb) von einem Wert unterhalb 101 MHz bis zu einem Wert oberhalb 257 MHz erstreckt Die drei besagten Bänder sind gemäß der nachfolgenden Tabelle Π spezifiziert:

Tabellen

Band Kanalbezeichnung Überlag«er-Bereich (MHz) VI 2-C 101-179 V2 D-I 185-215 V3 7-13 221-257

Im einzelnen enthält der Überlagerungsoszillator (lb) einen npn-Transistor (31), der in Basisschaltung angeordnet ist Die Basis des Transistors (31) wird durch ein Bandwählnetzwerk (32) vorgespannt das aus einem ohmschen Spannungsteil« besteht, der selektiv positive Spannungen entsprechend den Bandwählsignalen (VI), (V2) und (V3) empfängt Die Elemente in diesem Vorspannungsnetzw«k (32) sind so ausgesucht daß d« Transistor (31) beim Anlegen des Bandwählsignals (V3) eine höhere Verstärkung hat als beim Anlegen der Bandwählsignale (VI) und (V2).

Mit d«n Kollektor des Transistors (31) ist eine Resonanzschaltung (33) verbunden. Die Resonanzschaltung (33) ist ein Parallelschwingkreis, der kapazitive und induktive Reaktanzzweige enthält. Der kapazitive Zweig enthält eine zwischen den Kollektor des Transistors (31) und Masse gekoppelte Reihenschaltung aus einem festen Kondensator (34) und einer Kapazitätsdiode (Varactor) (35), die so gepolt ist, daß sie durch Anlegen einer positiv«! Abstimmspannung (TV) an ihre Anode in Sperrichtung vorgespannt wird. Der induktive Zweig enthält eine zwischen dem Kollektor des Transitstors (31) und Masse angeordnete Reihenschaltung aus Induktivitäten (36), (37) und (38) und einem Ableitkondensator (39). Der Ableitkondensator (39) ist so bemessen, daß er -5-

AT 394 649 B eine vemachlässigbare Impedanz in den VHF- und MB-Bändem hat. Mit dem Anlegen des Bandwählsignals (VI), das über eine HF-Drossel (40) auf den Verbindungspunkt zwischen der Induktivität (38) und dem Kondensator (39) gekoppelt wird, empfängt der Kollektor des Transistors (31) Betriebsspannung über die Reihenschaltung aller drei Induktivitäten (36), (37) und (38). Somit sind bei Empfang des Bandwählsignals (VI) alle drei Induktivitäten (36), (37) und (38) wirksam im Resonanzkreis (33) eingefügt. Mit dem Anlegen des Bandwählsignals (V2), das über eine HF-Drossel (41) zugeführt wird, die zur Bildung einer sehr hohen Impedanz in den VHF- und MB-Bändem bemessen ist, gelangt ebenfalls Betriebsspannung an den Kollektor des Transistors (31). Außerdem wird eine Schaltdiode (42) in Durchlaßrichtung vorgespannt und damit leitend, so daß ein Ableitkondensator (43) zwischen den Verbindungspunkt der Induktivitäten (37) und (38) einerseits und Masse andererseits geschaltet wird. Somit sind beim Anlegen des Bandwählsignals (V2) nur die Induktivitäten (36) und (37) im Resonanzkreis (33) wirksam. Eine ähnliche Anordnung wie die Drossel (41), die Diode (42) und der Kondensator (43) bilden auch eine Drossel (44), eine Schaltdiode (45) und ein Ableitkondensator (46) im Resonanzkreis (33), so daß beim Anlegen des Bandwählsignals (V3) nur die Induktivität (36) im Resonanzkreis (33) wirksam ist.

Zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors (31) ist ein Rückkopplungskondensator (47) eingefügt. Zwischen dem Emitter des Transistors (31) und Masse ist ein vorspannender Zweig in Form einer Reihenschaltung eines Widerstandes (48) und einer HF-Drossel (49) geschaltet.

Um das untere Ende des Frequenzbereichs des Überlagerungsoszillators (lb) zu verlängern, ist zwischen dem Emitter des Transistors (31) und Masse ein kapazitives Netzwerk geschaltet, bestehend aus einem festen Kondensator (50) und einer Kapazitätsdiode (51), die so gepolt ist, daß sie durch die Abstimmspannung in Sperrichtung vorgespannt wird. Diese Art eines den Frequenzbereich erweiternden Netzwerks ist ausführlich in der US-Patentschrift Nr. 4 288 875 beschrieben.

Wie bereits oben erwähnt, eignen sich für den Voruntersetzer (16) die von der RCA Corporation auf den Markt gebrachten integrierten Schaltungen der Typenbezeichnung CA3136 und CA3179. Diese Typen integrierter Schaltungen enthalten Anordnungen, welche differentiell bzw. im Gegentakt (d. h. durch zwei gegenphasige Eingangssignale) ansteuerbar sind, da solche Anordnungen empfindlicher und rauschärmer als Eintakt-Anordnungen sind (d. h. als Anordnungen, die ein auf ein Bezugspotential wie z. B. Masse bezogenes Eintaktsignal empfangen). Obwohl also der Voruntersetzer (16) in der Fig. 1 mit jeweils nur einem Eingang für einerseits die VHF- und MB-Überlagerersignale und andererseits die UHF- und SB-Überlagerersignale dargestellt ist, enthält der Voruntersetzer (16) in Wirklichkeit zwei Eingangsklemmen (22a) und (22b) für die VHF- und MB-Überlagerersignale und zwei Eingangsklemmen (24a) und (24b) für die UHF- und SB-Überlagerersignale. Jedes Eingangsklemmenpaar dient für Überlagerersignale im Gegentakt. Obwohl der Voruntersetzer (16) zur Gegentakt-Ansteuerung ausgelegt ist, wird er mit einem einzigen Eintakt-Eingangssignal angesteuert, denn es hat sich gezeigt, daß man hiermit zufriedenstellende Ergebnisse erzielen kann, ohne zwei gegenphasige Überlagerersignale erzeugen und anlegen zu müssen.

Der Verstärker/Umschalter (23) enthält im einzelnen ein erstes Paar von npn-Transistoren (53) und (54), die zu einem ersten Differenzverstärker (55) zusammengeschaltet sind, und ein zweites Paar von npn-Transistoren (56) und (57), die als zweiter Differenzverstärker (58) zusammengeschaltet sind. Die Kollektoren der Transistoren (53) und (56) sind an einem ersten Ausgangspunkt an einen gemeinsamen Lastwiderstand (59) angeschlossen, und die Kollektoren der Transistoren (54) und (57) sind an einem zweiten Ausgangspunkt an einen gemeinsamen Lastwiderstand (60) angeschlossen. Ein erstes Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators (lb) vom Emitter des Transistors (31) wird über einen gleichstromblockierenden Koppelkondensator (61), der im Frequenzbereich des Überlagerungsoszillators (lb) eine vemachlässigbare Impedanz hat, auf die Eingangsklemme (22a) und damit auf die Basis des Transistors (53) gegeben. Ein zweites Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators (lb) vom Kollektor des Transistors (31) wird über einen gleichstromblockierenden Koppelkondensator (62) auf einen Eingang des Mischers (lc) gekoppelt Die Basis des Transistors (54) ist über die Eingangsklemme (22b) und einen Ableitkondensator (63) mit Masse verbunden; diese Anordnung bewirkt, daß der Differenzverstärker (55) als Eintaktverstärker arbeitet

Der Frequenzteiler (25) enthält zwei in Kaskade geschaltete und in emittergekoppelter Logik betriebene Flipflops (25a) und (25b), von denen eines das führende und das andere ein geführtes ist (sogenannte Master/Slave-Anordnung) und deren jedes zur Ansteuerung durch zwei gegenphasige Eingangstaktsignale ausgelegt ist. Jedoch ist nur die Eingangsklemme (24a) mit dem Ausgang des Eingangswählers (29) verbunden, während die Eingangsklemme (24b) über einen Ableitkondensator (64) an Masse angeschlossen ist so daß das Flipflop (25a) ein Eintakt-Eingangssignal empfangt, um eine Eintakt-Eingangsanordnung zu bilden. Die gegenphasigen Ausgangssignale des Flipflops (25a) werden auf zugehörige Eingänge des Flipflops (25b) gegeben. Die gegenphasigen Ausgangssignale des Flipflops (25b) werden getrennt an die Basiselektroden der beiden Transistoren (56) und (57) gelegt.

Ein stromlenkendes Netzwerk (65), das npn-Transistoren (66) und (67) in Differenzverstärkerschaltung aufweist liefert Betriebsstrom an den einen oder den anderen der Differenzverstärker (55) und (58). Wenn der Strom zum Differenzverstärker (55) fließt und vom Differenzverstärker (58) abgekoppelt ist, werden die an der Klemme (22a) zugeführten VHF- und MB-Überlagerersignale vom Differenzverstärker (55) verstärkt, und an den Kollektoren der Transistoren (53) und (54) erscheinen differentielle Ausgangssignale. Die differentiellen -6-

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Ausgangssignale werden auf den Frequenzteiler (26) gekoppelt, der ebenfalls kaskadengeschaltete und in emittergekoppelter Logik betriebene Master/Slave-Flipflops enthält. Wenn der Strom zum Differenzverstärker (58) geliefert wird, dann werden die UHF- und SB-Überlagerersignale nach Frequenzteilung im Frequenzteiler (25) vom Differenzvarstärker (58) verstärkt, und die resultierenden differentiellen Ausgangssignale werden auf den Frequenzteiler (26) gegeben.

Um die vorstehend beschriebene Stromlenkung zu steuern, ist eine Bandsteuereinrichtung (68) vorgesehen. Diese Einrichtung legt bei Empfang des Bandwählsignals (U/S) an die Basis des Transistors (66) eine Spannung, die kleiner ist als eine an die Basis des Transistors (67) gelegte Bezugsspannung (VEEp); ansonsten legt die Einrichtung (68) eine höhere Spannung als (VREF) an die Basis des Transistors (66).

Wenn also das Bandwählsignal (U/S) vorhanden ist, ist der Transistor (67) leitend und der Transistor (66) nicht-leitend, und wenn das Bandwählsignal (U/S) fehlt, dann ist der Transistor (66) leitend und der Transistor (67) nicht-leitend. Um eine Störung durch ungewollte Signale möglichst gering zu halten, sorgt die Bandsteuereinrichtung (68) außerdem dafür, daß eine Vorspannungsquelle (69) nur dann Vorspannung an den Frequenzteiler (25) liefert, wenn das Bandwählsignal (U/S) vorhanden ist.

Wie oben erwähnt, besteht die Gefahr, daß der Verstärker (55) schwingt, und zwar aufgrund seiner hohen Verstärkung und des Vorhandenseins parasitärer Rückkopplungskomponenten. Es wurde gefunden, daß der Differenzverstärker (55) mit einer Frequenz schwingen kann, die ungefähr der Überlagererfrequenz für den Kanal (13) entspricht (d. h. 256 MHz), und daß bei steigender Betriebstemperatur die Eigenschwingfirequenz abnimmt und irgendwann der Überlagererfrequenz für den Kanal (12), (11) oder (10) entsprechen kann. Infolgedessen kann das oben beschriebene Problem des Festhängens der Synchronisierung auftreten, wenn diese Kanäle gewählt werden.

Zur Überwindung dieses Problems wurde gefunden, daß das Einfügen einer Induktivität (70) hohen Induktivitätswerts (z. B. in der Größenordnung von 0,7 pH) im Nebenschluß zur Eingangsklemme (22a) eine Abstimmung der Eigenschwingfrequenz des Differenzverstärkers (55) bewirkt. Wie weiter oben angedeutet, sollte die Induktivität (70) zweckmäißigerweise so gewählt werden, daß die Eigenschwingfirequenz niedriger ist als die niedrigste legitime Überlagererfrequenz, d. h. niedriger als die dem Kanal (2) entsprechende Überlagererfrequenz. Ein gleichstromblockierender Kondensator (71), der im Frequenzbereich des Überlagerungsoszillators (lb) eine vemachlässigbare Impedanz hat, ist in Reihe mit der Induktivität (70) geschaltet, um zu verhindern, daß die Induktivität (70) die Gleichstrom-Betriebsbedingungen an der Basis des Transistors (53) beeinträchtigt. Während eine Induktivität hohen Induktivitätswerts die Eigenschwingfrequenz des Differenzverstärkers (55) abstimmt, wirkt sie als HF-Drossel für die vom Überlagerungsoszillator (lb) erzeugten Überlagerersignale und beeinträchtigt daher den Betrieb des Oszillators (lb) nicht wesentlich.

Zum Abstimmen der Eigenschwingungen von Voruntersetzem mit anderen Eingangskonfigurationen können andere reaktive Bauelemente verwendet werden. Für die in der Fig. 2 dargestellte Ausführung des Voruntersetzers, bei welcher eine kapazitive Reaktanz an den Eingangsklemmen (22a) und (22b) fühlbar ist, hat sich jedenfalls erwiesen, daß zum Abstimmen der Eigenschwingfirequenz eine Induktivität zweckmäßiger ist als ohmsche oder kapazitive Elemente. Ein Kondensator hat sich als relativ unwirksam zum Abstimmen der Eigenschwingfirequenz des Verstärkers (55) herausgestellt, und er dämpfte das auf die Klemme (22a) gekoppelte Überlagerersignal in nachteiliger Weise. Auch ein Widerstand war unwirksam zum Abstimmen der Eigenschwingfrequenz und beeinträchtigte die Amplitude des Überlagerersignals nachteilig.

Wie erwähnt, wird das Problem der Eigenschwingung des Voruntersetzers (16) dann akut, wenn der eingeschaltete Überlagerungsoszillator nicht schwingt oder mit einem Ausgangssignal niedriger Amplitude schwingt. Dies kommt dann vor, wenn die Abstimmspannung bei der Wahl eines neuen Kanals auf einen niedrigeren Wert gesteuert wird, insbesondere wenn der neu gewählte Kanal in einem neuen Band liegt. Es ist zwar möglich, den Oszillator (lb) so auszulegen, daß er bei Abstimmspannungen relativ niedrigen Betrags z. B. nahe 0 V weiterschwingt und dabei ein Ausgangssignal genügend hoher Amplitude erzeugt Eine solche Lösung ist jedoch unerwünscht, weil die Kapazitätsdioden bei relativ niedrigen Abstimmspannungen zu übermäßigen Verlusten neigen, was sich mathematisch durch einen niedrigen Wert der Gütezahl Q äußert. Dieses Problem kann zwar durch Schaltungskonstruktion ausgeglichen werden, jedoch ist es wegen der gegenseitigen Beziehungen verschiedener Komponenten schwierig, entsprechende Maßnahmen in einem Überlagerungsoszillator zu treffen, der wie der Oszillator (lb) zum Schwingen in drei Bändern ausgelegt ist die sich über einen relativ großen Frequenzbereich erstrecken. Daher ist bei einer Anordnung, die einen Mehrband-Überlagerungsoszillator wie den Oszillator (lb) verwenden, ein die Voruntersetzer-Schwingung in ihrer Frequenz beeinflussendes Steuernetzwerk (30) besonders zweckmäßig, welches den Voruntersetzer (16) zum Schwingen bei einer außerhalb der Bänder liegenden Frequenz bringt Während die Erfindung besonders nützlich ist im Zusammenhang mit Eigenschwingungen, die bei oder nahe den Überlagererfrequenzen für die VHF- und mittlere Kabel-Bänder liegen, kann eine ähnliche Anordnung auch im Zusammenhang mit dem UHF-Band und dem Käbel-Superband verwendet werden. Es hat sich jedoch gezeigt daß die unkontrollierten Eigenschwingungen des Voruntersetzers (16) weniger bei Frequenzen auftreten, die den UHF- und SB-Überlagererfrequenzen entsprechen. Daher wird eine Struktur ähnlich dem Netzwerk (30) an der U/S-Eingangsklemme (24a) kaum notwendig sein. Trotzdem sei erwähnt, daß bei Kopplung eines die -7-

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Voruntersetzer-Eigenschwingung beeinflussenden Steuemetzwerks (30) an den Eingang des Verstärker/Schalters (23) und durch Abstimmung der kontrollierten Schwingung des Voruntersetzers auf eine Frequenz unterhalb des Kanals (2) der Voruntersetzer (16) beim Auftreten der Eigenschwingung ein Ausgangssignal liefert, das nicht in irgendeinem der interessierenden Bänder liegt

Die nachfolgende Tabelle III gibt ein Beispiel für eine mögliche Dimensionierung bestimmter Bauelemente in den Schaltungen nach Fig. 2:

Tabelle ΙΠ

(VI), (V2) und (V3) + 18 V Kondensator (34) 240 pF Kapazitätsdiode (35) BB329 der Fa. ITT Induktivität (36) ca. 58 nH Induktivität (37) ca. 70 nH Induktivität (38) ca. 96 nH Kondensator (39) 68 pF Induktivität (40) 10 mH Induktivität (41) 10 mH Kondensator (43) 5,6 pF Induktivität (44) 10 mH Kondensator (46) 3,3 pF Kondensator (47) 4,7 pF Widerstand (48) 1000 Ω Induktivität (49) 10 mH Kondensator (50) 6,8 pF Kapazitätsdiode (51) BB329 Widerstand (59) 600 Ω Widerstand (60) 600 Ω Kondensator (61) 0,82 pF Kondensator (62) 3,3 pF Kondensator (63) 1 pF Kondensator (64) 470 pF Induktivität (70) 0,7 mH Kondensator (71) 1000 pF

Zusätzlich können an denjenigen Stellen der Schaltung, die in der Fig. 2 durch kleine schwarze Rechtecke markiert sind, gewisse Ferritperlen eingefügt werden, die Verluste verursachen und unerwünschte Resonanzen verhindern.

Wie aus der Tabelle m entnehmbar, hat der eingangsseitige Ableitkondensator (63) einen viel kleineren Kapazitätswert als der Ableitkondensator (64), um sicherzustellen, daß der Verstärker (55) mit der durch die Induktivität (70) kontrollierten Frequenz schwingt. Es hat sich gezeigt, daß bei einem zu großen Wert des eingangsseitigen Ableitkondensators (63) (z. B. gleich dem Wert des Ableitkondensators (64)) die gewünschte Eigenschwingfrequenz nicht erzielt wird.

In Verbindung mit der Erzielung des Eintaktbetriebs ist vorstehend nur die Verwendung eines einzigen Eingangssignals beschrieben worden. Es sei jedoch erwähnt, daß die Ableitkondensatoren (63) und (64) auch erwünscht sind, um die Gleichtaktunterdrückung in den Gegentakt-Eingangsanordnungen des Voruntersetzers (16) zu verbessern. Der Ableitkondensator (63) kann bei Verwendung des Netzwerks (30) aber auch gewünschtenfalls zur Kostenersparnis fortgelassen werden, ohne die Qualität wesentlich zu beeinträchtigen.

Da die Frequenz der aus der Kabelanlage gelieferten HF-Träger ungenau sein kann, ist es vorteilhaft, dem PLL-Abstimmsystem eine Anordnung zum Justieren des Überlagerungsoszillators hinzuzufügen. Hierzu eignet sich die in der US-Patenschrift 4 031 549 beschriebene Anordnung, die an den eingeschalteten Überlagerungsoszillator nach Erreichen des Synchronzustandes des PLL-Abstimmsystems wahlweise ein Signal zur automatischen Feinabstimmung (AFA-Signal) legt, das von einem herkömmlichen AFA-Diskriminator im ZF-Teil (4) abgeleitet wird. Während das die Eigenschwingung des Voruntersetzers beeinflussende Netzwerk (30) im dargestellten Fall über die Eingangsklemme (22a) mit einem Eingangsdifferenzverstärker (55) verbunden ist, kann es stattdessen auch anstelle des Ableitkondensators (63) über die Eingangsklemme (22b) mit dem anderen Eingang des Differenzverstäikers (55) gekoppelt sein. Dies würde dazu beitragen, den Überlagerungsoszillator (lb) von einer -8-

Claims (7)

1. AT 394 649 B eventuellen Belastung durch das Netzwerk (30) zu entkoppeln. Solche und andere Modifikationen sind innerhalb des Erfindungsgedankens möglich. PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zum Abstimmen eines Empfängers auf einen gewählten Kanal aus einer Vielzahl von Kanälen in einem vorbestimmten Frequenzbereich, mit einem Überlagerungsoszillator der an einem Ausgang ein Überlagerersignal in Abhängigkeit von einem Abstimmsignal erzeugt, mit einem Voruntersetzer, der mit einem Eingang an den Ausgang des Überlagerungsoszillators gekoppelt ist und die Frequenz des Überlagerersignals teilt, um an einem Ausgang ein frequenzgeteiltes Signal zu erhalten, sowie mit einer Steuerschaltung, welche mit einem Eingang an den Ausgang des Voruntersetzers angeschlossen ist und das Abstimmsignal in Abhängigkeit vom frequenzgeteilten Signal erzeugt, wobei der Voruntersetzer zu Eigenschwingungen mit einer Eigenschwingfrequenz neigt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang des Voruntersetzers (16) eine frequenzselektive Schaltung (70,71) gekoppelt ist, welche die Eigenschwingfirequenz auf eine vorbestimmte Frequenz, die nicht einer Überlagererfrequenz irgendeines Kanals im besagten Frequenzbereich entspricht, abstimmt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltung (70, 71) reaktive Bauteile aufweist, welche die Eigenschwingfrequenz auf eine Frequenz unterhalb derjenigen des Überlagerersignals für den niedrigsten Kanal im erwähnten Frequenzbereich einstellen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Voruntersetzer einen Verstärker, der einen ersten Eingang zum Empfang des ersten Überlagerersignals und einen zweiten Eingang sowie einen Ausgang aufweist und der zu Eigenschwingungen bei einer Eigenschwingfrequenz neigt, die einem Kanal in einem ersten oder einem zweiten Band entspricht und einen ersten Frequenzteiler, dessen Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelt ist und an dessen Ausgang das frequenzgeteilte Signal entwickelt wird, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltung (70, 71) mit dem Verstärker (55, 58) gekoppelt ist und die Eigenschwingfrequenz des Verstärkers auf eine Frequenz, die nicht einer Frequenz des Überlagerersignals irgendeines Kanals im ersten oder zweiten Band entspricht, abstimmt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei der Voruntersetzer in einer integrierten Schaltung angeordnet ist, die eine Eingangsklemme aufweist, an welche der erste Eingang des Verstärkers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltung (70,71) mit der Eingangsklemme (22a, 22b) der integrierten Schaltung gekoppelt ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei der Verstärker ein Differenzverstärker ist, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltung (70,71) eine Induktivität (70) enthält, die zwischen die Eingangsklemme (22a, 22b) und einen Bezugspotentialpunkt (Masse) für Signale geschaltet ist
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (70) in Reihe mit einem Kondensator (71) geschaltet ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltung (70, 71) reaktive Bauteile aufweist, welche die Eigenschwingfrequenz auf eine Frequenz einstellen, die niedriger ist als die Frequenz des Überlagerersignals für den niedrigsten Kanal im ersten Band. Hiezu 2 Blatt Zeichnung»!