DE2341784A1 - FREQUENCY CONVERTER AND DEMODULATOR CIRCUIT ARRANGEMENT - Google Patents
FREQUENCY CONVERTER AND DEMODULATOR CIRCUIT ARRANGEMENTInfo
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Description
It 2583It 2583
SONY CORPORATION Tokyo / JapanSONY CORPORATION Tokyo / Japan
Frequenzwandler- und Demodulatorschaltungsanordnung Frequency converter and demodulator circuitry
Die Erfindung betrifft allgemein eine Demodulatorschaltungs anordnung zur Demodulation eines amplitudenmodulierten Signals und insbesondere einen Synchrondemodulator zur Demodulation eines umgewandelten ZF-Signals.The invention relates generally to a demodulator circuit arrangement for demodulating an amplitude-modulated signal and in particular a synchronous demodulator for demodulating a converted IF signal.
Ein Synchrondemodulator ist als Demodulator bekannt, der zur Demodulation eines Signals geringer Spannung mit geringer Verzerrung geeignet ist.A synchronous demodulator is known as a demodulator, which is used to demodulate a low voltage signal with low distortion is suitable.
Ein üblicher Demodulator, der in einem Fernsehempfänger verwendet wird, hat allgemein folgende Konstruktion. Ein ZF-Signal eines Wandlers wird von einem ZF-Verstärker verstärkt, nachdem es ein Bandpaßfilter durchlaufen hat,A common demodulator used in a television receiver generally has the following construction. An IF signal from a converter is amplified by an IF amplifier after it has passed through a bandpass filter,
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und wird dann auf die Eingangsanschlüsse des Synchrondemodulator gegeben. Ein Teil des Ausgangssignals des ZF-Verstärkers durchläuft ein Bandpaßfilter mit engem Durchlaßbereich, um ein Signal zu erhalten, in dem nur eine Signalkomponente mit der gleichen Frequenz wie die Trägerfrequenz des ZF-Signals vorhanden ist. Das so erhaltene Signal wird von einem Verstärker verstärkt, dann von einem Begrenzer auf konstante Amplitude begrenzt und danach auf den Synchrondemodulator als Bezugsträgersignal gegeben.and is then connected to the input terminals of the synchronous demodulator given. Part of the output signal of the IF amplifier passes through a bandpass filter with a narrow Passband to obtain a signal in which only one signal component with the same frequency as the Carrier frequency of the IF signal is available. The signal thus obtained is then amplified by an amplifier limited by a limiter to constant amplitude and then to the synchronous demodulator as the reference carrier signal given.
Die oben erwähnte Synchrondemodulatorschaltungsanordnung hat den folgenden Nachteil. Um ein Bezugsträgersignal mit stabiler und konstanter Amplitude zu erhalten, muß das Signal, das das Bandpaßfilter mit engem Durchlaßbereich durchlaufen hat, ausreichend verstärkt werden, und daher muß ein Verstärker mit großer Verstärkung verwendet werden.The above-mentioned synchronous demodulator circuitry has the following disadvantage. To a reference carrier signal To obtain a stable and constant amplitude, the signal that passes the bandpass filter must have a narrow passband has passed through can be amplified sufficiently, and therefore an amplifier having a large gain must be used will.
Wenn der Pegel des Eingangssignals abgesenkt wird, arbeitet der Begrenzer unstabil und damit kann kaum ein Bezugsträgersignal konstanter Amplitude erhalten werden. Da die Seiten andkomponente des ZF-Signals nicht völlig beseitigt werden kann, selbst wenn das Bandpaßfilter mit engem Durchlaßbereich verwendet wird, unterliegt das Bezugsträgersignal einer Phasenmodulation. Wenn die Frequenz eines Ausgangssignals eines Tuners bzw. das ZF-Signal von der normalen Frequenz abweicht, wird das Ausgangssignal des Bandpaßfilters mit engem Durchlaßbereich abrupt verringert und damit kann ein normales Bezugsträgersignal nicht erhalten werden.If the level of the input signal is lowered, the limiter works unstably and thus a reference carrier signal can hardly be heard constant amplitude can be obtained. Since the side and component of the IF signal is not completely eliminated can be used even if the band pass filter with narrow pass band is used, the reference carrier signal is subject to a phase modulation. When the frequency of an output signal from a tuner or the IF signal deviates from the normal frequency, the output signal of the band pass filter becomes narrow pass band is decreased abruptly, and hence a normal reference carrier signal cannot be obtained.
Es ist auch schwierig, ein Bandpaßfilter mit engem Durchlaßbereich und einer gewünschten Charakteristik zu schaffen. It is also difficult to find a band pass filter with a narrow pass band and to create a desired characteristic.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchrondemodulatorschaltungsanordnung zu schaffen, die eine Einrichtung zur automatischen Frequenzabstiiranung und einen Synchrondemodulatorkreis mit einem Bezugsoszillator hat, bei der die automatische Frequenzabstimmeinrichtung ein Eingangs-HF-Signal genau nachstimmen kann, und die ein demoduliertes Ausgangssignal ohne verzerrte Komponenten erzeugt.The invention is based on the object of a synchronous demodulator circuit arrangement to create a device for automatic frequency stabilization and a Has synchronous demodulator circuit with a reference oscillator, in which the automatic frequency tuning device can precisely retune an input RF signal, and the one demodulated output signal generated without distorted components.
Durch die Erfindung wird eine Schaltungsanordnung für Empfänger geschaffen, die einen Frequenzwandler mit einem Mischer und einem überlagerungsoszillator veränderbarer Frequenz zur Umwandlung eines empfangenen HF-Signals in ein ZF-Signal in dem Mischer, einen Synchrondemodulator zur Demodulation des ZF-Signals mit einem Bezugssignal, das von einem Konstantfrequenz-Bezugsoszillator zugeführt wird, und einen Steuerkreis zur Steuerung der Frequenz des Überlagerungsoszillators aufweist, um eine richtige Frequenz- und Phasenbeziehung· zwischen dem ZF-Signal und dem Bezugssignal aufrecht zu erhalten. Der Steuerkreis kann die Frequenz und die Phase des ZF-Signals mit derjenigen des Bezugssignals vergleichen und dem überlagerungsoszillator in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Steuerspannung zuführen. The invention provides a circuit arrangement for receivers that have a frequency converter a mixer and a local oscillator variable frequency for converting a received RF signal into an IF signal in the mixer, a synchronous demodulator for demodulating the IF signal with a reference signal supplied from a constant frequency reference oscillator and a control circuit to control the frequency of the local oscillator in order to have a correct frequency and phase relationship between the IF signal and the reference signal. The control circuit can set the frequency and the Compare the phase of the IF signal with that of the reference signal and use the local oscillator as a function apply a control voltage from the comparison result.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 4, for example. It shows:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, -= Figure 1 is a block diagram of an embodiment of the invention, - =
Figur 2A bis 2D Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung,undFigures 2A to 2D are waveform diagrams for explaining the Operation of the invention, and
Figur 3 und 4 Blockschaltbilder weiterer Ausführungsformen der Erfindung. FIGS. 3 and 4 are block diagrams of further embodiments of the invention.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform der Erfindung. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 speist eine Antenne 1 einen Frequenzwandler 2 mit einem Eingangs-HF-Fernsehsignal, der dieses Signal in ein ZF-Signal umwandelt. Der Wandler 2 hat einen HF-Verstärker 2a, einen Mischer 2b und einen spannungsgesteuerten Oszillator 2c, der als überlagerungsoszillator dient.Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment the invention. In the embodiment of FIG. 1 feeds an antenna 1 a frequency converter 2 with an input RF television signal, which converts this signal into an IF signal. The converter 2 has an RF amplifier 2a, one Mixer 2b and a voltage controlled oscillator 2c, which serves as a local oscillator.
Das Ausgangs-ZF-Signal, das von dem Wandler 2 erzeugt wird, wird über ein Bandpaßfilter 3 auf einen ZF-Verstärker 4 gegeben. Die Resonanzfrequenzen des Bandpaßfilters 3 und des ZF-Verstärkers 4 sind so gewählt, daß sie 45,75 MHz betragen. Ein verstärktes ZF-Signal, das von dem ZF-Verstärker 4 abgegeben wird, wird einem Synchrondemodulator 5 zugeführt und ein demoduliertes Signal, das von dem Synchrondemodulator 5 abgegeben wird, wird über ein Tiefpaßfilter 6 einem Video-Signalausgangsanschluß 7 zugeführt.The output IF signal generated by the converter 2 is passed through a bandpass filter 3 to an IF amplifier 4. The resonance frequencies of the bandpass filter 3 and the IF amplifier 4 are chosen so that they are 45.75 MHz. An amplified IF signal that is output by the IF amplifier 4, a synchronous demodulator 5 is supplied and a demodulated signal which is output from the synchronous demodulator 5 is A video signal output terminal 7 is supplied via a low-pass filter 6.
Ein Bezugsoszillator 8, der als Bezugssignalgenerator dient, führt ein Bezugsträgersignal dem Synchrondemodulator 5 und dem Phasenschieber 9 zu, der die Phase des Bezugsträgersignals um 90° verschiebt. Der Bezugsoszillator 8 erzeugt das Bezugsträgersignal, das eine Frequenz von 45,75 MHz hat und in der Amplitude konstant ist. Das ZF-Signal des ZF-Verstärkers 4 wird einem Phasenkomparator 10 zugeführt, der auch das Ausgangssignal des Phasenschiebers 9 erhält. Ein von dem Phasenkomparator 10 abgeleitetes Signal wird einem Tiefpaßfilter 11 zugeführt, und ein Ausgangs-Gleichspannungssignal, das von dem Tiefpaßfilter 11 abgegeben wird, wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 2c des Wandlers 2 als Abstimmfrequenz-Steuerspannung zugeführt.A reference oscillator 8, which serves as a reference signal generator, feeds a reference carrier signal to the synchronous demodulator 5 and the phase shifter 9, which shifts the phase of the reference carrier signal by 90 °. The reference oscillator 8 generates the reference carrier signal, the one Has a frequency of 45.75 MHz and is constant in amplitude. The IF signal of the IF amplifier 4 is a Phase comparator 10 is supplied, which also receives the output signal of the phase shifter 9. One from the phase comparator 10 derived signal is fed to a low-pass filter 11, and an output DC voltage signal, output from the low-pass filter 11 is supplied to the voltage controlled oscillator 2c of the converter 2 supplied as tuning frequency control voltage.
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Es wird nun der Abstimm- und DemodulationsVorgang beschrieben. Bei der Erfindung bilden der Mischer 2b, das Bandpaßfilter 3, der ZF-Verstärker 4, der Phasenkomparator 10, das Tiefpaßfilter 11 und der spannungsgesteuerte Oszillator 2c eine sogenannte phasenstarre Schleife. Das Grundprinzip der Arbeitsweise der phasenstarren Schleife kann kurz wie folgt beschrieben werden. Wenn die Frequenz des ZF-Signals, das von dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 2c durch Umwandlung aus dem HF-Signal gebildet wird, ausreichend nahe der Bezugsfrequenz des Bezugssignals liegt, zwingt die Rückkopplungseigenschaft der phasenstarren Schleife des spannungsgesteuerten Oszillator 2c auf das Bezugssignal einzurasten bzw. mit diesem synchron zu sein und folgt ihm bei einer kleinen Frequenzänderung. Diese Arbeitsweise ist ähnlich der einer üblichen automatischen Frequenzabstimmung, jedoch mit der Ausnahme, daß der Bezugsoszillator 8 und der Phasenkomparator 10 anstelle eines Frequenzdiskriminators verwendet werden.The tuning and demodulation process will now be described. In the invention, the mixer 2b, the bandpass filter 3, the IF amplifier 4, the phase comparator 10, the low-pass filter 11 and the voltage-controlled oscillator 2c form a so-called phase-locked loop. The basic principle of how the phase-locked loop works can be briefly described as follows. if the frequency of the IF signal derived from the output signal of the voltage controlled oscillator 2c by conversion is formed from the RF signal, is sufficiently close to the reference frequency of the reference signal, forces the Feedback property of the phase-locked loop of the voltage controlled oscillator 2c on the reference signal to lock in or to be in sync with it and follow it with a small change in frequency. This way of working is similar to that of a standard automatic frequency tuning, but with the exception that the reference oscillator 8 and the phase comparator 10 instead of one Frequency discriminator can be used.
Der Bezugsoszillator 8 z.B. besteht aus einem quarzgesteuerten Oszillator. Das Ausgangssignal des Bezugsoszillators 8 wird dem Phasenkomparator 10 über einen Phasenschieber 9 zugeführt. Der Phasenschieber 9 wird verwendet, um die 90°-Phasenverschiebung, die durch die phasenstarre Schleife hervorgerufen wird, zu beseitigen. Die Frequenz und die Phase des ZF-Ausgangssignals des ZF-Verstärkers 4 werden mit denjenigen des phasenverschobenen Bezugssignals von dem Phasenkomparator 10 verglichen und das Ausgangssignal des Phasenkomparator 10 wird über ein Tiefpaßfilter 11 dem spannungsgesteuerten Oszillator 2c als Steuerspannung zugeführt. Die Steuerspannung wird in Abhängigkeit von der Frequenz- und Phasenbeziehung des ZF-Signals und des Bezugssignals geändert, um die Frequenz des ZF-Signals gleich der des Bezugssignals zu halten und eine vorbestimmte Phasen-The reference oscillator 8, for example, consists of a crystal-controlled oscillator. The output signal of the reference oscillator 8 is the phase comparator 10 via a Phase shifter 9 supplied. The phase shifter 9 is used to compensate for the 90 ° phase shift caused by the phase-locked loop is caused to eliminate. The frequency and phase of the IF output signal of the IF amplifier 4 are phase-shifted with those of the The reference signal from the phase comparator 10 and the output signal of the phase comparator 10 are compared is fed via a low-pass filter 11 to the voltage-controlled oscillator 2c as a control voltage. The control voltage is dependent on the frequency and phase relationship of the IF signal and the reference signal changed to keep the frequency of the IF signal equal to that of the reference signal and a predetermined phase
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differenz von z.B. 90° zwischen dem ZF-Signal und dem Bezugssignal aufrecht zu erhalten. Die Frequenz und die Phase des ZF-Ausgangssignals des ZF-Verstärkers 4 werden gleich derjenigen des Bezugsträgersignals des Bezugsoszillators 8 eingestellt, so daß das ZF-Signal von dem Synchrondemodulator 5 normal demoduliert wird.difference of e.g. 90 ° between the IF signal and the Maintain reference signal. The frequency and the phase of the IF output signal of the IF amplifier 4 are set equal to that of the reference carrier signal of the reference oscillator 8, so that the IF signal from the Synchronous demodulator 5 is demodulated normally.
Wenn bei der Erfindung die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 2c geändert wird, da das ZF-Signal stets mit dem Bezugsträgersignal verglichen wird, wird der spannungsgesteuerte Oszillator 2c so gesteuert, daß das ZF-Signal eine vorbestimmte Frequenz von z.B. 45,75 MHz hat. Daher wird die genaue Abstimmung stets erreicht. Außerdem ist der Bezugsoszillator 8 zum Vergleich der Frequenz und der Phase vorgesehen, so daß, wenn z.B. ein quarzgesteuerter Oszillator als Bezugsoszillator verwendet wird, die Äbstimmting mit der Genauigkeit gleich derjenigen des Quarzes durchgeführt werden kann. Da weiterhin das Ausgangssignal des Bezugsoszillators 8 als Bezugasignalträger für den Synchrondemodulator 5 verwendet wird, kann ein Trägersignal mit einem ausreichenden Pegel und einer stabilen und konstanten Amplitude erhalten werden.If in the invention the oscillation frequency of the voltage controlled Oscillator 2c is changed because the IF signal is always compared with the reference carrier signal is, the voltage controlled oscillator 2c is controlled so that the IF signal has a predetermined frequency of e.g. 45.75 MHz. Therefore, the exact coordination is always achieved. In addition, the reference oscillator 8 is for Comparison of frequency and phase is provided so that if, for example, a crystal controlled oscillator is used as the reference oscillator, the matching with the accuracy like that of quartz can be carried out. Furthermore, there is the output signal of the reference oscillator 8 as a reference signal carrier for the synchronous demodulator 5 is used, a carrier signal with a sufficient level and a stable and constant Amplitude can be obtained.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen Wellenformdiagramme, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung verwendet werden. Die Fig. 2Ä zeigt den Verlauf des ZF-Ausgangssignals P, das ein amplitudenmoduliertes Signal ist, das von dem ZF-Verstärker 4 abgegeben wird. Dieses ZF-Ausgangssignal P wird dem Synchrondemodulator 5 zugeführt.Figures 2A through 2D are waveform diagrams used to explain the operation of the invention. Fig. 2A shows the waveform of the IF output signal P, which is an amplitude modulated signal derived from the IF amplifier 4 is output. This IF output signal P is fed to the synchronous demodulator 5.
Die Fig. 2B zeigt den Verlauf des Bezugsträgersignals Q des Bezugsoszillators 8. Dieses Bezugsträgersignal Q wird dem Synchrondemodulator 5 als Bezugsträger zugeführt. Die Phase des ZF-Ausgangssignals P und des Bezugsträger-2B shows the profile of the reference carrier signal Q of the reference oscillator 8. This reference carrier signal Q is fed to the synchronous demodulator 5 as a reference carrier. The phase of the IF output signal P and the reference carrier
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signals Q werden durch den Betrieb der phasenstarren Schleife gleichgehalten. Das ZF-Ausgangssignal P wird von dem Bezugsträgersignal Q torgesteuert, so daß das torgesteuerte Signal R, das nur eine Polarität hat, und das in Fig. 2C gezeigt ist, als Ausgangssignal des Synchrondemodulators 5 erhalten wird. Das Ausgangssignal R des Synchrondemodulators 5 wird dem Tiefpaßfilter 6 zugeführt. Eine ZF-Trägerkomponente des ZF-Signals R wird von dem Tiefpaßfilter 6 beseitigt, so daß ein Video-Signal S, das in Fig. 2D gezeigt ist, an dem. Video-Signalausgangsanschluß erhalten wird.signals Q are kept the same by operating the phase-locked loop. The IF output signal P is gated by the reference carrier signal Q so that the gated signal R, which has only one polarity, and shown in Fig. 2C, as the output of the synchronous demodulator 5 is obtained. The output signal R of the synchronous demodulator 5 is the low-pass filter 6 fed. An IF carrier component of the IF signal R is removed by the low-pass filter 6, so that a Video signal S shown in Fig. 2D on the. Video signal output connector is obtained.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 zur Bezeichnung der gleichen Bauelemente verwendet sind. Hierbei ist nur die Lage des Phasenschiebers 9 von dem Demodulatorsystem der Fig. 1 verschieden, d.h. der Phasenschieber 9 dieses Beispiels 1st zwischen den Bezugsoszillator 8 und den Synchrondemodulator 5 geschaltet, so daß eine detaillierte Beschreibung unterbleiben kann. Der Grund für die Verwendung des Phasenschiebers 9 an dieser Stelle ist ähnlich wie bei dem Demodulatorsystern der Fig. 1.Fig. 3 shows a further embodiment of the invention, in which the same reference numerals as in Fig. 1 are used to designate the same components. Here only the position of the phase shifter 9 is different from the demodulator system of Fig. 1, i.e. the phase shifter 9 of this example is connected between the reference oscillator 8 and the synchronous demodulator 5, so that a detailed description can be omitted. The reason for using the phase shifter 9 at this point is similar to the demodulator system of Fig. 1.
Fig. 4 zeigt noch- eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 2 und 3 zur Bezeichnung der gleichen Bauelemente verwendet sind. Hierbei ist nur die Lage des Phasenschiebers 9 gegenüber den Decodiersystemen der Fig. 1 und 3 verschieden, d.h., der Phasenschieber 9 ist zwischen den ZF-Verstärker 4 und den Phasenkomparator 10 geschaltet, so daß eine detaillierte Beschreibung unterbleiben kann. Der Grund für die Verwendung des Phasenschiebers 9 an dieser Stelle ist ähnlich wie bei den Demodulatorsystemen der Fig. 1 und 3.Fig. 4 shows yet another embodiment of the invention, in which the same reference numerals as in FIGS. 2 and 3 to designate the same components are used. Only the position of the phase shifter 9 in relation to the decoding systems of FIG. 1 is important here and 3 different, i.e. the phase shifter 9 is between the IF amplifier 4 and the phase comparator 10 switched so that a detailed description can be omitted. The reason for using the phase shifter 9 at this point is similar to the demodulator systems of FIGS. 1 and 3.
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Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Erfindung der automatische Abstimmvorgang durch Verwendung des Bezugsoszillators 8 und des Phasenkomparator 10 erreicht, so daß die genaue Abstimmung stets möglich ist. Hierbei kann ein Frequenzdiskriminator, der aus einer Induktivität und einer Kapazität besteht und der beim Stand der Technik verwendet wird, weggelassen werden, so daß die Erfindung als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann.As described above, in the present invention, the automatic tuning process is carried out by using the Reference oscillator 8 and the phase comparator 10 reached, so that precise tuning is always possible. Here, a frequency discriminator, which consists of an inductance and a capacitance and the Prior art used can be omitted, so that the invention is embodied as an integrated circuit can be.
Da bei der Erfindung außerdem das Bezugsträgersignal für die automatische Frequenzabstiitimung das gleiche ist wie das für die Synchrondemodulation, kann die Phase des Eingangssignals des Synchrondemodulators 5 stets mit derjenigen des Bezugsträgersignals genau tibereinstimmen. Als das Bezugsträgersignal wird das Ausgangssignal des Bezugsoszillators verwendet, so daß es durch die Änderung der Amplitude und der Frequenz des Eingangssignals nicht beeinträchtigt'wird und damit das demodulierte Ausgangssignal keine verzerrte Komponente enthält.In addition, since in the invention the reference carrier signal for automatic frequency tuning is the same as for the synchronous demodulation, the phase of the input signal of the synchronous demodulator 5 can always exactly match that of the reference carrier signal. As the reference carrier signal, the output signal of the reference oscillator so that it changes the amplitude and frequency of the input signal is not affected 'and thus that the demodulated output signal does not contain a distorted component.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird als der Bezugssignalgenerator direkt der Oszillator verwendet, der auf einer ZF-Frequenz schwingt, jedoch kann ein solches Signal, das durch Vervielfachung, Teilung oder Überlagerung aus einem Signal, das aus einer Schwingung mit einer anderen Frequenz erzeugt wird, verwendet werden, um ein Bezugsträgersignal mit einer ZF-Frequenz zu erhalten.In the embodiments described above, as the reference signal generator directly uses the oscillator, which oscillates at an IF frequency, but can such a signal that is produced by multiplying, dividing or superimposing a signal that comes from a Vibration generated at a different frequency can be used to generate a reference carrier signal with a Get IF frequency.
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