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Diskriminator Die Erfindung befaßt sich mit einem Diskriminator zur
Umsetzung von Frequenz- oder Phasenänderungen zweier oder mehrerer unabhängig voneinander
modulierter Trägerschwingungen unterschiedlicher Frequenz in von den Trägerschwingungen
abhängige Regel- bzw. Anzeigespannungen und/oder der Modulation entsprechende Signalspannungen.
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Es ist beispielsweise von UKW-Empfängern mit automatischer Scharfabstimmung
her bekannt, dem FM-Demodulator außer der Niederfrequenzspannung auch eine Regelspannung
zur automatischen Scharfabstimmung des Empfängers zu entnehmen. Dabei wird die Niederfrequenzspannung
beispielsweise einem Verhältnisdiskriminator unsymmetrisch als Summenspannung und
die Regelspannung zur automatischen Scharfabstimmung symmetrisch als Differenzspannung
an den Arbeitswiderständen der Dioden entnommen, so daß sich eine nach Polarität
und Größe von der Abstimmlage des Empfängers abhängige Nachstimmspannung für den
Oszillator ergibt.
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In Abweichung von diesen bekannten Schaltungen, bei denen die Frequenz
und die Amplitude eines frequenzmodulierten Trägers zur gleichzeitigen Erzeugung
einer Regelspannung und einer demodulierten Signalspannung dient, hat sich die Erfindung
die Aufgabe gestellt, die Frequenz- oder Phasenänderungen zweier oder mehrerer unabhängig
voneinander modulierter Trägerschwingungen in von den Trägerschwingungen abhängige
Regel- bzw. Anzeigespannungen und/oder der Modulation entsprechende Signalspannungen
umzuwandeln. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, daß die eine modulierte
Trägerschwingung den Dioden eines an sich bekannten, als Brückenschaltung aufgebauten
Frequenz- oder Phasendiskriminators im Gegentakt zugeführt und eine andere modulierte
Trägerschwingung entweder in die Brückendiagonale eingespeist oder ebenfalls im
Gegentakt derart zugeführt wird, daß sie symmetrisch zu den Dioden liegt.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird bei symmetrischer
Zuführung mindestens zweier Trägerschwingungen eine Trägerschwingung auf der der
Einspeisungsstelle für eine andere Trägerschwingung abgewandten Seite der Dioden
an diese angelegt.
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Um eine sichere Trennung der aus den beiden modulierten Trägerschwingungen
gewonnenen Spannungen zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, sofern eine einwandfreie
Trennung durch Frequenzfilter nicht möglich ist, die verschiedenen vom Diskriminator
gelieferten Regel-, Anzeige- und/oder Signalspannungen an getrennten Ausgängen,
beispielsweise an einem symmetrischen und an einem unsymmetrischen Ausgang des Diskriminators
zu entnehmen.
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Für den Fall, daß mindestens eine der zugeführten Trägerspannungen
frequenz- oder phasenmoduliert ist, kann als Netzwerk zur Zuführung der Trägerspannung
an die Dioden des Diskriminators z. B. ein Gegentakt-Modulationswandler mit zwei
gegenüber der Trägerfrequenz nach beiden Seiten hin um einen bestimmten Betrag verstimmten
Kreisen oder ein Phasendiskriminator mit einem auf die Trägerfrequenz abgestimmten
Sekundärkreis (Riegger-Kreis) verwendet werden. Die Schaltung kann auch derart bemessen
werden, daß der Diskriminator für mindestens einen der beiden modulierten Träger
als Verhältnisdiskriminator (Ratiodetektor) arbeitet.
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Bei einem Fernsehempfänger kann dem Diskriminator beispielsweise die
mit demNiederfrequenzsignal frequenzmodulierte Tonträgerschwingung und die amplitudenmodulierte
Bildträgerschwingung zugeführt werden, so daß dieser außer der Niederfrequenzspannung
auch eine von der Frequenzabweichung der Bildträgerzwischenfrequenz gegenüber der
als Sollfrequenz dienenden Mittenfrequenz des Diskriminatorfilters abhängigen Nachregelspannung
zur automatischen Scharfabstimmung des Empfängers liefert.
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Durch die Erfindung wird eine Mehrfachausnutzung eines Diskriminators
für verschiedene Frequenzen erreicht, wodurch der Schaltungsaufwand beispielsweise
in einem Fernsehempfänger vermindert werden kann, da, wie bei dem oben angeführten
Beispiel, ein zusätzlicher Diskriminator zur Gewinnung der Nachregelspannung für
die automatische Scharfabstimmung entfällt.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung für die oben angeführten
Zwecke in Fernsehempfängem beschränkt,
sondern es können z. B. die
vom Diskriminator durch Demodulation erzeugten Signalspannungen ihrerseits wieder
moduliert sein und gewissermaßen als Hilfsträger dienen. Außerdem würden sich Diskhminatorschakungen
gemäß der Erfindung z. B. zum Empfang von Zweikanal-Stereophoniesendungen eignen,
bei denen beispielsweise die Summen der beiden Mikrophonspannungen als als Summensignal
S über den einen Kanal und die Differenz der beiden Mikrophonspannungen als Differenzsignal
D über den anderen Kanal übertragen wird. Die Übertragung der beiden Kanäle kann
über zwei vorzugsweise mit einem konstanten Frequenzabstand arbeitende Sender erfolgen,
wobei die in den empfangsseitig verwendeten Diskriminatoren erzeugten Spannungen
einerseits zur Aussteuerung der beiden Niederfrequenzkanäle und andererseits zur
automatischen Verstärkungsregelung bzw. Scharfabstimmung benutzt werden können.
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In den meisten Fällen erfolgt die Demodulation modulierter Trägerschwingungen
durch Gleichrichtung einer amplitudenmodulierten Trägerfrequenz. Sofern die Übertragung,
vom Sender zum Empfänger mit Frequenz- oder Phasenmodulation erfolgt, findet in
der Regel vor der Demodulation eine Umwandlung dieser Modulationsarten in Amplitudenmodulation
statt. Bei der AM-Demodulation wird eine Halbwelle des Trägers unterdrückt und die
Trägerfrequenz bei entsprechender Bemessung des nachfolgenden Tiefpasses eliminiert,
so daß nur das die Hüllkurve des modulierten Trägers bildende niederfrequente Signal
als Ausgangsspannung gewonnen wird. Werden zwei amplitudenmodulierte Träger gleichzeitig
einem Gleichrichter zugeführt, so überlagern sich die beiden durch Demodulation
entstandenen Frequenzen. Solange die Demodulation an einer quasilinearen Kennlinie
des Gleichrichters erfolgt, wie dies in den meisten Fällen der Praxis angestrebt
wird, entstehen nur dann Kombinationsfrequenzen der beiden demodinierten Signale,
wenn sie durch Nichtlinearitäten der Gleichrichterkennlinie verursacht werden. Der
Anteil derartiger Kombinationsfrequenzen ist jedoch bei dem Diskriminator gemäß
der Erfindung auf keinen Fall größer als bei den üblichen Demodulationsschaltungen.
Da in jedem Fall eine Mischung der beiden Trägerfrequenzen erfolgt, ist es, sofern
die Mischprodukte der Trägerschwingungen nicht ausdrücklich gewünscht werden, erforderlich,
daß die durch Summation der beiden Trägerfrequenzen entstehende Kombinationsfrequenz
und die durch Subtraktion der beiden Trägerfrequenzen enstehende Kombinationsfrequenz
außerhalb des Bereiches der Modulationsfrequenzen liegen.
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Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten werden im folgenden an
Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Demodulation zweier amplitudenmodulierter
Trägerschwingungen. Die beiden Trägerschwingungen sind durch Einschaltung der beiden
Signalquellen 1 und 2 in den Stromkreis des Gleichrichters 3 schematisch dargestellt.
Am Arbeitswiderstand 4 des Gleichrichters 3 entstehen in bekannter Weise
die beiden Modulationsspannungen, wobei der Ladekondensator 5 zur Unterdrückung
der Trägerfrequenzen dient. Die Trennung der beiden Modulationsfrequenzen erfolgt
durch zwei Frequenzfilter 6 und 7, die entweder als Hochpaß-Tiefpaß-Kombination
oder als' auf die einzelnen Modulationsfrequenzen abgestimmte Filter ausgebildet
sein können. Am Ausgang zwischen den Klemmen 8 und 10 entsteht dann
beispielsweise die der durch die Signalquellel dargestelltenTrägerschwingung aufmodulierte
Signalspannung und zwischen den Klemmen 9 und 10 die der durch die Signalquelle
2 dargestellten Trägerschwingung aufmodulierte Signalspannung.
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Da eine frequenzmodulierte Trägerschwingung durch bekannte Netzwerke
in zwei im Gegentakt amplitudenmoduherte Trägerschwingungen umgewandelt werden kann,
bietet sich, wie in Fig. 2 dargestellt, die Möglichkeit, den Disikriminator als
Brückenschaltung aufzubauen, wobei gemäß der Erfindung jede der beiden im Gegentakt
amplitudenmodulierten Schwingungen in einen Brückenzweig und eine weitere, beispielsweise
ebenfalls amplitudenmodulierte Trägerschwingung in den Diagonalzweig der aus den
Gleichrichtern 11 und 12 mit ihren Arbeitswiderständen 13 und 14 gebildeten Brückenanordnung
eingespeist wird. Die in den Diagonalzweig eingeschaltete Spannungsquelle ist mit
17 bezeichnet, während die beiden im Gegentakt amphtudenmoduherten Trägerschwingungen
durch die beiden Signalquellen 18 und 19 schematisch dargestellt sind. Zur Unterdrückung
der Trägerfrequenz der im Gegentakt zugeführten Trägerschwingung dienen die Ladekondensatoren
15 und 16. Die Trägerfrequenz der in den Diagonalzweig eingespeisten amplitudenmoduherten
Trägerschwingung wird durch das 'aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator
40 bestehende Siebglied beseitigt. Dabei sind die Kondensatoren zur Trägerunterdrückung
zweckmäßig derart bemessen, daß auch die Mischprodukte der Träger gleichzeitig unterdrückt
werden. Bei der Umwandlung einer frequenzmodulierten Trägerschwingung in zwei im
Gegentakt amplitudenmodulierte Trägerschwingungen, wie sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt ist, bleibt die Trägerschwingung selbst auch nach der Umwandlung
frequenzmoduliert. Dies hat jedoch auf die Wirkungsweise der Schaltung keinen Einfluß.
Die der durch die Signalquellen 18 und 19 schematisch dargestellten
Trägerschwingung aufmodulierte Nachricht kann in bekannter Weise den Klemmen 21
und 23 entnommen werden. Demgegenüber steht die Modulationsfrequenz der Signalquelle
17 nicht an den Klemmen 21 und 23, sondern nur zwischen den Klemmen 22 und
22 oder 22 und 23. Daher tritt keine Störung der an den Klemmen 21 und 23
auftretenden Modulationsfrequenzen durch die Modulationsfrequenz der Signalquelle
17 auf. Andererseits steht aber die Modulationsfrequenz der Signalquellen
18 und 19 auch an den Klemmen 21 und 22 bzw. 22 und 23. Um die Modulationsfrequenz
der Signalquelle 17 getrennt zu erhalten, können entweder entsprechende Filter vorgesehen
sein, oder die Modulationsfrequenz der Signalquelle 17 wird zwischen den Anschlüssen
22 und 24 entnommen, an denen keine von der Modulation der Signalquelle
18 und 19 herrührende Spannung auftritt. Die Signalquellen 18 und
19 können beispielsweise die gegenüber der Trägerfrequenz nach beiden Seiten hin
etwas verstimmten Sekundärkreise eines Gegentaktdiskriminators sein, während sich
die Signalquelle 17 durch den Schwingkreis eines Flankendemodulators oder durch
einen anderen bekannten Modulationswandler verwirklichen läßt.
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Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der beide modulierte Trägerschwingungen
dem Diskriminator als im Gegentakt modulierte Schwingungen zugeführt werden.
Die
eine amplitudenmodulierte Trägerschwingung wird dabei durch die Signalquellen 25
und 26, die andere durch die Signalquellen 27 und 28 dargestellt. Zwischen den mit
ihren Symmetriepunkten verbundenen Signalquellen sind die beiden je aus einem Gleichrichter
29 bzw. 30 mit entsprechenden Arbeitswiderständen 31 bzw. 32 und Ladekondensatoren
33 bzw. 34 bestehenden Zweige der den Diskriminator bildenden Brückenschaltung
eingeschaltet. Die Trennung der beiden Modulationsfrequenzen erfolgt durch die beiden
Filter 35 und 36, die jeweils nur für die zugehörige Modulationsfrequenz
durchlässig sind. Die Modulationsfrequenz der durch die Signalquellen
25
und 26 dargestellten Trägerschwingung kann zwischen den Klemmen
37 und 39 die Modulationsfrequenz der durch die Signalquellen 27 und
28 dargestellten Trägerschwingung zwischen den Klemmen 38 und
39 abgegriffen und den entsprechenden nachfolgenden Teilen der Schaltung
zugeführt werden.
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Fig. 4 zeigt die Verwendung eines Diskriminators gemäß der Erfindung
in einem Fernsehempfänger, wobei dieser Diskriminator einerseits zur Erzeugung einer
Regelspannung zur automatischen Scharfabstimmung des Empfängers aus den Frequenzschwankungen
des empfangenen Bildträgers bzw. des örtlichen Oszillators und andererseits zur
Demodulation des frequenzmodulierten Tonträgers oder Differenzträgers dient. Der
Primärkreis 41 des zur Zuführung des Bildträgers an den Diskriminator dienenden
Gegentakt-Modulationswandlers ist auf die Bildträgerzwischenfrequenz von beispielsweise
38,9 MHz abgestimmt, während die beiden Kreise 42 und 43 je nach einer Seite hin
gegenüber der Trägerfrequenz etwas verstimmt sind. Auf der diesem Modulationswandler
abgewandten Seite der Dioden 44 und 45 ist der beispielsweise
ebenfalls nach dem Gegentaktprinzip arbeitende Modulationswandler zur Zuführung
des frequenzmodulierten Tonträgers angeschlossen. Der Primärkreis 47 ist
beispielsweise entweder auf die Tonträgerzwischenfrequenz von 33,4 MHz oder auf
die Differenzträgerfrequenz von 5,5 MHz abgestimmt, während die beiden Kreise
48 und 49
gegenüber diesen Trägerfrequenzen in bekannter Weise verstimmt
sind. Die Arbeitswiderstände der beiden Dioden sind mit 50 bzw.
51, die entsprechenden Ladekondensatoren mit 52 bzw. 53 bezeichnet. An den
Ausgang des Diskriminators ist zunächst das aus dem Widerstand 54 und dem Kondensator
55 bestehendeDeemphasisglied angeschlossen, von dem die Niederfrequenzspannung über
die Leitung 56 dem nachfolgenden Niederfrequenzverstärker zugeführt wird.
Um die Regelspannung für die automatische Scharfabstimmung des Empfänger von den
durch die Niederfrequenz gegebenen Spannungsschwankungen freizuhalten, ist vor der
abgehenden Regelspannungsleitung 57 ein aus dem Widerstand 58 und dem Kondensator
59 bestehendes Siebglied eingeschaltet, wobei die Kapazität des Kondensators
59 wesentlich größer ist als die des Kondensators 55. An Stelle des Gegentakt-Modulationswandlers
kann auch in bekannter Weise ein Phasendiskriminator (Rieggerkreis od. dgl.) Verwendung
finden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Diskriminator gemäß der Erfindung
ist in Fig. 5 dargestellt. Der dort gezeigte Diskriminator ist für beide modulierten
Trägerschwingungen als Verhältnisdiskriminator (Ratiodetektor) ausgebildet. Die
Einspeisung des in seiner Frequenz in Abhängigkeit von Schwankungen des örtlichen
Oszillators oder des übertragenen Bildträgers sich ändernde Bildzwischenfrequenzträgers
erfolgt über einen bei Verhältnisdiskriminatoren üblichen Modulationswandler 61,
der sekundärseitig beispielsweise auf die Bildträgerzwischenfrequenz von 38,9 MHz
abgestimmt ist. Auf der diesem Modulationswandler abgewandten Seite der Dioden 62
und 63 ist ein weiterer Modulationswandler 64 an den Diskriminator angeschlossen,
über den die frequenzmodulierte Tonträgerschwingung zugeführt wird, wobei die Resonanzfrequenz
des Sekundärkreises dieses Modulationswandlers etwa 33,4 MHz beträgt. Die gleichstrommäßige
Trennung der beiden Modulationswandler bewirken die Kondensatoren 66 und
67. Den Arbeitswiderständen 68
und 69 sind die Kondensatoren
70 und 71 parallel geschaltet. Der Beruhigungskondensator ist mit
72
bezeichnet. Die Längswiderstände 74 und 75 dienen zur Symmetrierung des
Diskriminators. Da die Schwankungen der Bildträgerfrequenz im Verhältnis zu der
dem Tonträger aufmodulierten Niederfrequenz sehr langsam erfolgen, kann auch hier
eine Trennung der Nachregelspannung zur automatischen Scharfabstimmung und der Niederfrequenzspannung
durch ein Tief- bzw. Hochpaßfilter erfolgen. Deshalb schließt sich an das Deemphasisglied
76/77, von dem die Niederfrequenzspannung über die Leitung 78 abgegriffen
wird, ein aus dem Widerstand 79 und dem Kondensator 80 bestehendes
Siebglied an, an dem die Nachregelspannung für die automatische Nachregelung des
Oszillators über die Klemmen 81 und 82 entnommen wird.
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Der Modulationswandler 61 kann anstatt auf die Bildträgerzwischenfrequenz
auch auf die Horizontalablenkfrequenz abgestimmt sein, so daß an den Klemmen
81/82 eine Regelspannung zur Nachregelung des Ablenkoszillators entsteht.