DE1191439B - Schaltung zur UEberlagerung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

H03d

Deutsche Kl.: 21 a4-24/01

Nummer: 1191439

Aktenzeichen: P 32890IX d/21 a4

Anmeldetag: 31. Oktober 1963

Auslegetag: 22. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Überlagerung einer frequenzmodulieiten Schwingung mit einer amplitudenmodulierten Vergleichsschwingung. Eine solche Schaltung ist insbesondere zur Herstellung der Differenzfrequenzschwingung (Intercarrier) zwischen Bildträger und Tonträger eines Fernsehsignals bekannt. Dabei besteht das Problem, zu verhindern, daß die Amplitudenmodulation der als Oszillatorschwingung benutzten Schwingungen auf die Differenzschwingung übertragen wird, deren Nutzsignal in der Frequenzmodulation enthalten ist. Man kann zwar die Amplitudenmodulation durch eine Begrenzerschaltung beseitigen; insbesondere bei einem hohen Amplitudenmodulationsgrad, wie er bei Fernsehsignalen vorkommt, würde das eine sehr starke Übersteuerung und damit einen beträchtlichen Verstärkungsverlust erfordern. Es ist daher erwünscht, schon bei der Herstellung der Differenzfrequenzschwingung die Amplitudenmodulation soweit als möglich zu unterdrücken.

Bei einer Schaltung der eingangs erwähnten Art kann dies mit einfachen Mitteln erreicht werden, wenn gemäß der Erfindung eine Mischstufe verwendet wird, deren Verstärkung mit zunehmender Amplitude der Eingangsschwingungen abnimmt. Vorzugsweise hält die Mischstufe ein Verstärkerelement, dessen Verstärkungsfaktor vom Arbeitspunkt abhängig ist und dessen Arbeitspunkt in Abhängigkeit von der Amplitude der Eingangsschwingungen verschoben wird, so daß den Amplitudenschwankungen, jedenfalls soweit sie im Frequenzbereich des in Frequenzmodulation übertragenen Nutzsignals liegen, entgegengewirkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert, die einen Teil der Schaltung eines Fernsehempfängers zeigt.

Die frequenzmodulierte Schwingung und die amplitudenmodulierte Vergleichsschwingung (Ton-ZF und BiId-ZF) werden in Fig. 1 einer Röhre 1 zugeführt, in deren Anodenzweig die Reihenschaltung einer Spule2 und eines von einem Kondensator3 (z.B. 1000 pF) gegen Erde überbrückten Widerstandes 4 von z. B. 1 kOhm liegt. Die Spule 2 ist über eine Spule 5 mit einem Resonanzkreis 6 gekoppelt, an den über eine Spule 7 der Videodemodulator aus einer Diode 8 und einem Belastungsglied mit dem Widerstand 9 und einem parallelgeschalteten Kondensator 10 angeschlossen ist. Das durch Amplitudenmodulation erhaltene Videosignal wird den Klemmen 11, 12 entnommen und nach Verstärkung der Wiedergaberöhre eines Fernsehempfängers zugeführt.

Schaltung zur Überlagerung

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Wolfgang Steinkopf, Krefeld

Der Anode der Röhre 1 wird weiter über einen Koppelkondensator 13 von z. B. 5,6 pF das Gemisch beider ZF-Schwingungen entnommen und dem Gitter einer Triode 14 zugeführt. Deren Kathode kann geerdet sein; sie kann aber auch über einen aus Widerständen 15 und 16 bestehenden Spannungsteiler an die Speisequelle angeschlossen sein. Der Kathodenzweig kann auch ein den Kathodenstrom und damit den Arbeitspunkt stabilisierendes Element enthalten, z. B. einen ohmschen Widerstand oder einen solchen, dessen Spannungsabfall bei zunehmendem Strom abnimmt.

Das Gitter der Röhre 14 ist weiter über eine Induktivität 17 von z. B. 12 μΜ und einen Widerstand 18 von z. B. 22 kOhm mit der Kathode verbunden und hat somit normalerweise keine Gittervorspannung. Im Anodenkreis der Röhre 14 liegt ein auf die Differenz abgestimmter Resonanzkreis aus einer Spule 19 und der Reihenschaltung zweier Kondensatoren 20 von z. B. 56 pF und 21 von z. B. 560 pF, deren Anzapfung an Erde liegt, während der Verbindungspunkt des Kondensators 21 mit der Spule 19 einerseits über eine hohe Impedanz, z.B. einen Widerstand 22 von 4 kOhm, an der Speisequelle liegt und andererseits über einen Kondensator 23 von z.B. 150 pF an den Verbindungspunkt der Spule 17 und des Widerstandes 18 angeschlossen ist. Im Anodenkreis der Röhre 14 liegt somit eine kapazitive Dreipunktschaltung (Colpitts-Schaltung), und es wird eine Rückkopplung für die Differenzfrequenzschwingungen von z. B. 5,5 MHz erreicht, auf die der Kreis 19, 20, 21 abgestimmt ist. Die Differenzfrequenzschwingungen können einem mit der Spule 19 gekoppelten Resonanzkreis 25 entnommen werden. Von der Anode der Röhre 1 wird der Schaltung mit der Röhre 14 ein zwischenfrequentes Signal zugeführt, das aus der Überlagerung der amplitudenmodulierten BiId-ZF und der frequenzmodulierten Ton-ZF besteht. Durch die Spule 17 hat die Misch-

509 540/257

stufe für diese Schwingungen eine hohe Eingangsimpedanz. Die Amplitudenkurve dieses zusammengesetzten Signals entspricht etwa der Darstellung in F i g. 2, wenn auf eine schwarze Zeile Zeilen größerer Helligkeit folgen, bis zu einer weißen Zeile, und dann die Helligkeit bis zu einer schwarzen Zeile wieder abnimmt.

Um nach der Erfindung die Verstärkung der Mischstufe mit der Röhre 14 mit zunehmender Amplitude der Eingangsschwingungen herabzusetzen, wird am Gitter der Röhre 14 ein Signal hervorgerufen, das etwa die in F i g. 3 dargestellte Gestalt hat. Der Mittelwert des Schwingungsverlaufes und damit die Gittervorspannung, die die Verstärkung und Mischverstärkung der Röhre 14 bei Schwingungen der Differenzfrequenz bestimmt, verläuft dann etwa gemäß der gestrichelten Kurve 26. Sie ändert sich ersichtlich mit dem Bildinhalt derart, daß bei großer Trägeramplitude (vgl. F i g. 2) eine größere negative Gittervorspannung — U_g entsteht als bei kleinerer Trägeramplitude. Bei einer Zeitkonstante, die klein ist gegenüber der Periode der Zeilenimpulse bzw. klein gegenüber der Periode der höchsten, in der Differenzschwingung störenden Frequenz, bei NF-Signalen z. B. 20 kHz, folgt dabei die Gittervorspannung praktisch den Momentanwerten der Trägeramplitude.

Eine Steuerspannung der in F i g. 3 dargestellten Form kann man dadurch erhalten, daß in an sich bekannter Weise die positiven Halbwellen abgetrennt werden, z.B. durch einen im Längszweig liegenden, nur die negativen Halbwellen durchlassenden Gleichrichter oder durch einen im Querzweig liegenden, positive Halbwellen stark dämpfenden Gleichrichter. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird eine Spitzengleichrichtung angewendet mit einer Entladezeitkonstante, die bei einem Kapazitätswert (13,23, 20, 21) von etwa 135 pF und einem Widerstandswert von etwa 22 kOhm einen Zeitwert von etwa 3 μ5 aufweist. Diesr 2eitkonsUnte ist in erster Lienie für die Entladung maßgebend; für die Aufladung kommt der gegebenenfalls wesentlich niedrigere Innenwiderstand der Gitter-Kathoden-Strecke in Betracht, so daß die Aufladung mit noch geringerer Zeitkonstante erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß die positiven Werte des zwischenfrequenten Signals nach F i g. 2 praktisch alle auf das gleiche, dem Kathodenpotential bzw. dem Gitterstromeinsatzpotential der Röhre 14 entsprechende Potential gelegt werden. Die Umhüllende, wie sie im unteren Teil der F i g. 3 erkennbar ist, nimmt dadurch jeweils den doppelten Wert der momentanen Trägeramplitude an, so daß auch die der Kurve 26 entsprechenden Potentialwerte um den Faktor 2 größer werden. Man erhält somit in einfacher Weise sehr große Werte der Gittervorspannung, die als Gleichspannung mit niedriger Glättungszeitkonstante an den mit dem Gitter der Röhre 14 verbundenen Belegungen der Kondensatoren 13 und 23 auftritt.

Da es für die mit Tonsignalen modulierten Differenzfrequenzschwingungen lediglich auf eine Beseitigung der Amplitudenmodulation im Bereich der Tonsignale ankommt, kann die Zeitkonstante am Gitter der Röhre 14 noch größer gewählt werden, und zwar bis an den Bereich der hohen Modulationsfrequenzen heran, z.B. bis zu einer Zeitkonstante von 0,ImS. Die dann etwa noch vorhandenen Amplitudenschwankungen höherer Frequenz werden seinerseits in folgenden Begrenzerstufen leicht beseitigt und sind im übrigen unhörbar.

Die Röhre 14 weist in dem in Betracht kommenden Änderungsbereich der Gittervorspannung 26 eine gekrümmte Charakteristik auf derart, daß sich die Steilheit etwa im Verhältnis 1:2 bis 1:5 ändert; in entsprechendem Maße ändert sich ihre Mischsteilheit und damit auch die Amplitudenschwankung der erhaltenen Differenzfrequenzschwingung: Deren Amplitudenmodulation ist daher in diesem Maße gegenüber der Amplitudenmodulation des Bildträgers vermindert.

Eine entsprechende, gegebenenfalls zusätzliche Wirkung läßt sich erreichen, wenn die Mischstufe mit der Röhre 14 für die gebildete Differenzschwingung positiv oder negativ rückgekoppelt ist derart, daß bei größerer Differenzschwingungsamplitude eine erhöhte Dämpfung oder bei niedrigerer Differenzschwingungsamplitude eine größere Verstärkung

ao erfolgt. Dies ist hier dadurch erreicht, daß in der angegebenen Weise über den Kondensator 23 eine Rückkopplung erfolgt, die aber nicht zur Selbsterregung führt, sondern lediglich eine Entdämpfung bewirkt, die sich in einer Änderung des Resonanz-Widerstandes des Kreises 19, 20, 21 auswirkt. Bei großer Eingangsamplitude (am linken und am rechten Ende der F i g. 2) hat die Röhre 14 eine größere negative Vorspannung und damit eine geringere Verstärkung, und demzufolge weist der Resonanzkreis 19, 20, 21 etwa seinen normalen verhältnismäßig niedrigen Resonanzwiderstand auf, der gegebenenfalls durch einen Parallelwiderstand noch weiter herabgesetzt sein kann. Bei kleinen Eingangssignalen (in der Mitte der F i g. 2 und 3) hat die Röhre 14 nur eine geringe negative Vorspannung und damit eine größere Verstärkung, so daß eine beträchtliche Entdämpfung eintritt und der Resonanzwiderstand des Kreises 19, 20, 21 wesentlich vergrößert ist. Bei kleinem Eingangssignal ist somit der Ausgangswiderstand und damit die Verstärkung groß und umgekehrt, so daß, wie bei einer Amplitudengegenmodulation, eine Nivellierung der Amplitudenwerte eintritt.

Wenn sich die Vorspannung der Röhre 14 in entgegengesetztem Sinne mit der Amplitude der Bildsignale ändert, läßt sich eine von der Eingangsamplitude abhängige Gegenkopplung erreichen, wenn das Gitter mit einem gegenüber der Anode gleichphasigen Punkt des Ausgangskreises verbunden wird.

Ein derartiger Verlauf der Gittervorspannung läßt sich erreichen, wenn der Arbeitspunkt auf den Sperrpunkt der Anodenstrom-Gitterspannungs-Kennlinie gelegt wird (Anodengleichrichtung).
Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ergibt sich der besondere Vorteil, daß einerseits die Mischverstärkung und andererseits der Ausgangswiderstand im gleichen Sinne von der Gittervorspannung abhängig sind, so daß sich beide Wirkungen multiplizieren und die sehr starke Amplitudenmodulation vom Bildträger her praktisch vollständig beseitigt werden kann, jedenfalls so weit, daß eine einwandfreie Begrenzung in der nachfolgenden Schaltung ohne Schwierigkeiten und ohne wesentlichen Verstärkungsverlust möglich ist. Es ist sogar ohne Schwierigkeit eine Überkompensation möglich derart, daß die Amplitude der Differenzfrequenzschwingung bei größerer Bild-ZF-Amplitude kleiner ist als bei kleiner Bild-ZF-Amplitude.

Eine Verbesserung läßt sich noch dadurch erzielen, daß die Eingangsschwingungen der Mischstufe über einen Begrenzer zugeführt werden, der wenigstens einen Teil, z.B. die positiv gerichteten Synchronimpulse, des Signals abschneidet. Bei der Schaltung nach Fig. 1 wirkt die Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre 14 durch die gewählten Zeitkonstanten als Begrenzer, durch die Störimpulse, gegebenenfalls sogar Synchronimpulse stark abgeschnitten werden. Die Spannung am Gitter der Röhre 14 enthält auch einen Gleichspannungsanteil, der der Amplitude der frequenzmodulierten Schwingung entspricht. Die dadurch bewirkte praktisch konstante Arbeitspunktverschiebung kann gegebenenfalls durch an sich bekannte Stabilisierungsmaßnahmen vermindert oder beseitigt werden, z. B. durch eine nur für Gleichstrom und sehr tiefe Frequenzen durchlässige Verbindung zwischen Anode und Gitter.

Bekanntlich kann das Videosignal Schwingungen enthalten, deren Frequenz etwa der Hälfte, einem Drittel usw. des Abstandes zwischen Bild- und Tonträger entspricht. In einer Diode kann daraus eine Schwingung gebildet werden, die der Differenzfrequenzschwingung entspricht und die gegebenenfalls eine starke und störende Amplitudenmodulation, z.B. im Takte der Rasterimpulse, trägt. Deren störender Einfluß läßt sich vermeiden, wenn der vorzugsweise zwischenfrequente Bildträger als Vergleichsschwingung dem Verstärkerkanal an einer Stelle entnommen wird, an der die Übertragungskurve im Bereich des bzw. der störenden Seitenbänder einen niedrigen Wert aufweist. Dies läßt sich insbesondere erreichen, wenn das Übertragungsfilter 2, 5, 6, 7 zur Auskopplung des Bildträgers auf diesen Frequenzbereich, vorzugsweise auf das Seitenband von 2,75 MHz (bei einem Bildträger-Tonträger-Abstand von 5,5 MHz), abgestimmt ist. Im Hinblick auf die erwünschte gleichmäßige Übertragungscharakteristik in diesem Bereich muß dann der vorangehende Verstärker derart ausgelegt sein, daß er vor dem Filter 2, 5, 6, 7 eine starke Einsattelung an dieser Stelle aufweist, so daß dort die Schwingungen für die Differenzfrequenzmischdiode entnommen werden können.

45

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Überlagerung einer frequenzmodulierten Schwingung mit einer amplitudenmodulierten Vergleichsschwingung, gekennzeichnet durch eine Mischstufe(14), deren Verstärkung mit zunehmender Amplitude der Eingangsschwingungen abnimmt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe ein Verstärkerelement (14) enthält, dessen Verstärkungsfaktor vom Arbeitspunkt abhängig ist und dessen Arbeitspunkt in Abhängigkeit von der Amplitude der Eingangsschwingungen verschoben wird.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zur Einstellung des Arbeitspunktes durch Gleichrichtung, insbesondere durch Spitzengleichrichtung, gewonnen wird.

4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Vergleichsschwingungen ein Fernsehsignal sind mit positiv gerichteten Synchronimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Gleichrichteranordnung klein ist gegenüber der Periode der hohen, insbesondere der höchsten Modulationssignale der frequenzmodulierten Schwingungen.

5. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe ein Verstärkerelement enthält, das für die gebildete Differenzschwingung positiv oder negativ rückgekoppelt ist, derart, daß bei größerer Differenzschwingungsamplitude eine erhöhte Dämpfung oder bei niedrigerer Differenzschwingungsamplitude eine größere Verstärkung erfolgt.

6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Mischstufe ein Begrenzer liegt.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Begrenzer das Verstärkerelement und/oder die Gleichrichteranordnung wirksam sind.

8. Schaltung zur Überlagerung einer frequenzmodulierten Schwingung mit einer amplitudenmodulierten Vergleichsschwingung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die amplitudenmodulierte Schwingung dem Verstärkerkanal an einer Stelle entnommen wird, an der die Übertragungskurve im Bereich des bzw. der störenden Seitenbänder, deren Modulationsfrequenz etwa der Hälfte, einem Drittel usw. des Abstandes zwischen den beiden zu überlagernden Schwingungen entspricht, einen niedrigen Wert aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 540/257 4.65 © Bundesdruckerei Berlin