DE2601362A1

DE2601362A1 - Frequenzdiskriminator

Info

Publication number: DE2601362A1
Application number: DE19762601362
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Isobe; Hiroshi Sahara; Yutaka Tanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1976-07-22
Also published as: DE2601362C2; FR2298227A1; JPS5846884B2; FR2298227B1; GB1529991A; NL7600391A; JPS5182558A; US3997797A; CA1060552A

Description

It 3510

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Frequenzdiskrininator

Die Erfindung betrifft allgemein einen Frequenzdiskriminator und insbesondere einen solchen, der zur Verwendung für einen Farbdemodulator eines Farbfernsehempfängers zum Empfang eines SECAM-Fernsehsianals geeignet ist.

Bei der Herstellung eines Frequenzdiskriminators werden die Mittenfrequenz und die Linearität der Frequenzkennlinie durch geeignete Wahl von Induktivitätselementen und Kondensatoren auf eine bestimmte Charakteristik voreingestellt, die für einen zweifach abgestimmten Kreis in dem Frequenzdiskriminator verwendet werden. Jedoch haben nicht alle Induktivitätselemente und Kondensatoren zu Beginn die geeigneten Werte bzw. haben alle Frequenzdiskriminatoren infolge der Umgebungstemperatur nicht stets die vorbestimmte Charakteristik. Deshalb muß jeder Frequenzdiskriminator erneut eingestellt werden, damit er die vorbestimmte Charakteristik nach der Herstellung hat. Die Mittenfrequenz und die Linearität der Frequenzkennlinie des Frequenzdiskriminators (die sog. S-Kennlinie) müssen eine bestimmte

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Charakteristik haben, damit der Frequenzdiskriminator im optimalen Zustand ist. die Mittenfrequenz und die Linearität hängen jeweils von der Resonanzfrequenz und der Bandpaßkennlinie des zweifach abgestimmten Kreises in dem Frequenzdiskriminator ab. Bei einem üblichen Frequenzdiskriminator werden die Induktivitätswerte und der Kopplungsfaktor der Primär- und Sekundärwicklungen eines Transformators, der in dem zweifach abgestimmten Kreis verwendet wird, durch Einstellung der Größe des Eingriffs eines Ferritkerns in einen Spulenkörper einnestellt, auf den die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators gewickelt werden. Durch diese Einstellung können die Resonanzfrequenz und die Bandpaßkennlinie des zweifach abgestimmten Kreises, d.h. die Mittenfrequenz und die Linearität der S-Kennlinie des Frequenzdiskriminators eingestellt werden, es ist jedoch nicht möglich, beide Größen unabhängig einzustellen. Dies bedeutet, daß durch diese Einstellung die Mittenfrequenz oder die Linearität auf den optimalen Zustand eingestellt v/erden kann, daß jedoch eine der beiden Größen dann nicht im optimalen Zustand ist. Wenn der Frequenzdiskriminator für einen Farbdemodulator eines Farbfernsehempfängers zum Frnpfang eines SECAM-Farbfernsehsignals verwendet wird, kann kein zufriedenstellendes Bild wiedergegeben werden, da die optimale Frequenzkennlinie (S-Kennlinie) nicht erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzdiskriminator zu schaffen, dessen Frequenzkennlinie leicht einstellbar ist, der insbesondere zur Verwendung für einen FM-Demodulator eines SECAM-Farbfernsehempfängers geeignet ist und dessen Frequenzkennlinie stets auf ihren optimalen Zustand eingestellt ist.

Durch die Erfindung wird ein Frequenzdiskriminator geschaffen, bestehend aus einem zweifach abgestimmten Kreis, dessen erstem Resonanzkreis ein frequenzmoduliertes

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ORiGIfMAL INSPECTED

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Signal zugeführt wird und in dem das frequenzmodulierte Signal zu den beiden Ausgangssinnalen entgegengesetzter Polarität addiert wird/ die von seinem zweiten Resonanzkreis erhalten werden, aus einem Amplitudendemodulator, dem die addierten Signale zugeführt werden, aus einem ersten Induktivitätselement in dem ersten Resonanzkreis, und aus einem zweiten und dritten Induktivitätselement, die symmetrisch in dem zweiten Resonanzkreis angeordnet sind, wobei der Gütefaktor Q des zweiten Resonanzkreises ausreichend größer als derjenige des ersten Resonanzkreises gewählt ist und die Bandpaßkennlinie der beiden Resonanzkreise durch Einstellung der Induktivitätsgrößen der ersten, zweiten und dritten Induktivität eingestellt sind. Die Mittenfrequenz der Frequenzkennlinie (die sog. S-Kennlinie) des Diskriminators kann durch rinstellung des zweiten und dritten veränderbaren Induktivitätselements und die Linearität der Frequenzkennlinie des Diskriminators kann durch Einstellung des ersten veränderbaren Induktivitätselements eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fiauren 1 bis 6 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Schaltbild eines bekannten Frequenzdiskriminators,

Figur 2 das Ersatzschaltbild des Diskriminators der Fig. 1,

Figur 3A und 3B Vektordiagramme von Signalen in dem Schaltbild der Fig. 2,

Figur 4 ein Diagramm der Frequenzkennlinie der Frequenzdiskriminatorschaltung in Fig. 1,

6 0 9 8 3 0 / 0 6 5 A ^0RlG'NAL inspected

Figur 5 ein Diagramm der Frequenzkennlinie eines zweifach abgestimmten Kreises, der in dem Frequenzdiskriminator in Fig. 1 verwendet ist, und

Figur 6 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung.

Vor der Beschreibung der Erfindung wird anhand der Fig. 1 ein bekannter Frequenzdiskriminator beschrieben, der in einem FM-Demodulator eines Farbfernsehempfängers zum Empfang eines SECAM-Farbfernsehsignals verwendet ist. In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Eingangsanschluß, dem ein frequenzmoduliertes Signal zugeführt wird und der von der Basis eines Transistors 2 herausgeführt ist. Der Emitter des Transistors 2 ist über einen Widerstand 3 geerdet und sein" Kollektor ist ebenfalls über einen Widerstand 4 und einen Kondensator 5 geerdet. Ein zweifach abgestimmter Kreis 6 ist zu dem Widerstand 4 parallel geschaltet, der aus einem ersten Resonanzkreis 7 und einem zweiten Resonanzkreis 8 besteht. Der zweifach abgestimmte Kreis 6 hat einen Transformator 9 mit einer Primärwicklung 9a und einer Sekundärwicklung 9b, die auf einen gemeinsamen Spulenkörper (nicht gezeigt) gewickelt sind. Der Kopplungsfaktor der Primär- und der Sekundärwicklung 9a und 9b des Transformators 9 können durch Einsetzen eines Pulverkerns (Ferritkerns, nicht gezeigt) in den Spulenkörper oder durch Entfernen des Pulverkerns aus dem Spulenkörper geändert werden.

Der erste Resonanzkreis 7 ist aus der Primärwicklung 9a des Transformators 9 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 10 gebildet, während der zweite Resonanzkreis 8 aus der Sekundärwicklung 9b und einem dazu parallelgeschalteten Kondensator 13 gebildet ist. Eine Reihenschaltung aus Kondensatoren 11 und 1.2 ist parallel zu dem Kondensator 13 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 4

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und des Kondensators 10 und auch mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 11 und 12 verbunden. Damit wird in dem zweiten Resonanzkreis 8 des zweifach abgestimmten Kreises 6 das frequenzmodulierte Signal zu den beiden Ausqangssignalen addiert, die entgegengesetzte Polarität haben und an den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten Resonanzkreises 8 erhalten werden. Die Kapazität der Kondensatoren 11 und 12 ist hierbei gleich gewählt.

Mit dem zweiten Resonanzkreis 8 ist ein Amplitudendemodulator 14 verbunden, der aus einem Kondensator 15, dessen eine Elektrode mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 9b des Transformators 9 verbunden ist, aus einem Kondensator 16, der an seiner einen Elektrode mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 9b verbunden ist, einer Diode 17, die mit ihrer Anode mit der anderen Elektrode des Kondensators 15 verbunden ist, aus einer Diode 18, die mit ihrer Kathode mit der anderen Elektrode des Kondensators 16 und mit ihrer Anode mit der Kathode der Elektrode 17 verbunden ist, und einer Reihenschaltung aus Widerständen 19 und 20 besteht, die zu den in Reihe geschalteten Dioden 17 und 18 parallel geschaltet ist. Der Ausgangsanschluß 21, dem ein demoduliertes Ausganqssignal zugeführt wird, ist von dem Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 20 herausgeführt, und der Verbindunqspunkt der Kathode der Diode 17 und der Anode der Diode ist geerdet. Die Kapazität der Kondensatoren 15 und 16 ist gleich gewählt, die Kennlinien der Dioden 17 und 18 sind gleich gewählt und der Widerstandswert der Widerstände 19 und 20 ist ebenfalls gleich gewählt.

Es wird nun die Arbeitsweise des bekannten Frequenzdiskriminators in Fig. 1 beschrieben. Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild des Frequenzdiskriminators in Fig. 1. In Fig. 2 entspricht E₁ dem Kollektor des Transistors 2 bzw. dem frequenzmodulierten Signal, das an dem ersten Resonanzkreis 7 des zweifach abgestimmten Kreises 6 er-

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— b —

^E2 ^E2
scheint und + —s— und s— Ausgangssignalen/ die an

den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten Resonanzkreises 8 erhalten werden, die entgegengesetzte Polarität haben. Außerdem entsprechen E-, und E. Signalen, die über den Dioden 17 und 18 auftreten, und E» einem demodulierten Ausgangssignal, das zwischen dem AusgangsanSchluß 21 und Erde erhalten wird. In dem zweifach abgestimmten Kreis 6 ist die Resonanzfrequenz des ersten und zweiten Resonanzkreises 7 und 8 gleich gewählt. Wenn daher das zwischen dem Eingangsanschluß 1 und Erde angelegte Signal nicht moduliert ist bzw. ein Signal mit der Frequenz f_Q ist, besteht eine Phasendifferenz von 90° zwischen dem frequenzmodulierten Signal E.., das dem ersten Resonanzkreis 7 des zweifach abgestimmten Kreises 6 zugeführt wird,

^E2 ^E2

und den Ausgangssignalen + — und - -s-, die an den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten Resonanzkreises 8 erhalten werden und deren Absolutwert gleich ist. Somit ist, wie Fig. 3A zeigt, das zusammengesetzte Ausgangssignal E-., das an der Diode 17 erhalten wird, die Vektorsumme der

^E2

Signale E. und+-*-, während das zusammengesetzte Ausgangssignal E., das an der Diode 18 erhalten wird, die Vektor-

E2

summe der Signale E. und —γ ist, und damit sind die Absolutwerte der Signale E_ und E. gleich. Somit wird in diesem Falle kein Ausgangssignal zwischen den Ausganqsanschlüssen 21 und Erde erhalten.

Wenn das auf den Eingangsanschluß 1 gegebene Signal ein frequenzmoduliertes Signal ist, sind die Phasen der Ausgangssignale, die an den Kondensatoren 11 und 12 in dem zweiten Resonanzkreis 8 des zweifach abgestimmten Kreises 6 erhalten werden, relativ zu der Phase des frequenzmodulierten Signals, das auf den ersten Resonanzkreis 7 gegeben wird, von 90° um einen bestimmten Wert entsprechend dem Modulationsgrad des frequenzmodulierten Signals verschoben, wie Fig. 3B zeigt. Daher wird eine Differenz zwischen den Absolutwerten der Ausgangssignale E₃ und E. hervorgerufen, die an den Dioden 17 und 18 erhalten werden,

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und damit wird zwischen dem Ausgangsanschluß 21 und Erde ein Signal in Abhängigkeit von dem Modulationsgrad des frequenzmodulierten Signals erzeugt, das zwischen dem Eingangsanschluß 1 und Erde angelegt wird, d.h. ein demoduliertes Signal.

Das so erhaltene demodulierte Signal ist ein Farbdifferenz signal im Falle des Fernsehempfängers, der ein Farbfernsehsignal des SECAM-Systems empfängt. In solch einem Fernsehempfänger werden zwei der oben erwähnten Frequenzdiskriminatoren verwendet, und ein Farbträgersignal und ein von diesem um ein Zeilenintervall verschobenes Farbträgersignal werden abwechselnd den jeweiligen FM-Demodulatoren zugeführt, von denen unterschiedliche Farbdifferenzsignale erhalten werden. Daher kann ein demoduliertes Ausgangssignal, das eine sog. S-Kennlinie relativ zu der Änderung der Frequenz des frequenzmodulierten Signals, das zwischen dem Eingangsanschluß 1 und Erde angelegt wird, mit der Mittenfrequenz f_o als der Mitte der Änderung hat, wie Fig. 4 zeigt, zwischen dem Ausgangsanschluß 21 und Erde erhalten werden.

Wenn der Kopplungsfaktor des Transformators 9 des zweifach abgestimmten Kreises 6 als k, der Gütefaktor Q des ersten Resonanzkreises 7 als Q.. und der Gütefaktor des zweiten Resonanzkreises 8 als Q₂ angenommen wird und a als:

a = k ^ Q₁ -Q₂

definiert wird, haben die Ausgangskennlinien des zweifach abgestimmten Kreises 6 bei der Änderung der Frequenz ein einziges Maximum wie das Diagramm der Fig. 5 zeigt, wenn a = 1 und a 4. 1 , jedoch zwei Maxima, wie Fig. 5 zeigt, wenn a \ 1. In diesem Falle werden die Werte von k, Q₁ und Q₂ so gewählt, daß der Wert von a in geeigneter Weise größer als T (a^ 1) ist und damit der zweifach abgestimmte Kreis 6 eine bestimmte Bandpaßkennlinie hat. Die Mitten-

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bzw. Resonanzfrequenz f_n des zweifach abgestimmten Kreises 6 wird selbstverständlich durch die Wahl der Werte seiner jeweiligen Kondensatoren und Induktivitäten bestimmt.

Es genügt, daß der zweifach abgestimmte Kreis 6 zunächst auf eine bestimmte Frequenzkennlinie eingestellt wird, jedoch ist es infolge der Temperaturkennlinie, der Streuung der Schaltungselemente usw. notwendig, die Kennlinie nach dem Zusammenbau der Schaltungselemente zu korrigieren bzw. einzustellen. Bei den Einstellvorgängen ist erforderlich, die Resonanz- bzw. Mittenfrequenz f des zweifach abgestimmten Kreises 6 und die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie, die in Fig. 4 gezeigt ist, einzustellen. Dabei ist es bei dem bekannten Frequenzdiskriminator in Fig. 1 sehr schwer, die Resonanzfrequenz f und die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie unabhängig einzustellen.

Eine Ausführungsform des Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung, bei dem die Resonanzfrequenz und die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie unabhängig eingestellt werden können, wird im folgenden anhand der Fig. 6 beschrieben, in der die Elemente, die denjenigen entsprechend, die in Fig. 1 verwendet sind, mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind und der Kürze halber nicht im einzelnen beschrieben werden.

Der Unterschied zwischen dem Frequenzdiskriminator der Erfindung, der in Fig. 6 gezeigt ist, und dem in Fig. 1, besteht in dem Aufbau des zweifach abgestimmten Kreises 6. Der übrige Schaltungsaufbau des ersteren ist im wesentlichen gleich dem des letzteren. Bei der Ausführungsform der Erfindung in Fig. 6 ist eine Drosselspule 22 in dem ersten Resonanzkreis 7 des zweifach abgestimmten Kreises 6 als erstes Induktivitätselemente vorcre-

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sehen. Die Spule 22 ist zu der Primärwicklung 9a des Transformators 9 in Reihe geschaltet. Die Spule 22 ist mit dem Transformator 9 nicht elektromagnetisch gekoppelt bzw. von diesem elektromagnetisch abgeschirmt, und der Kopplungsfaktor des Transformators 9 ist festgelegt. Die Spule 22 ist auf einen Spulenkern (nicht gezeigt) gewickelt und ihre Induktivität wird durch Einschieben eines Pulverkerns (Ferritkerns) in der Spulenkörper oder durch Entfernen des Pulverkerns aus dem Spulenkörper geändert, um dadurch die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 7 zu ändern. Außerdem sind Spulen 23 und 24 symmetrisch in dem zweiten Resonanzkreis 8 des zweifach abgestimmten Kreises 6 als zweites und drittes Induktivitätselement vorgesehen. Die Spulen 23 und 24 sind auf einen Spulenkern (nicht gezeigt) zur Signalunterdrückung bifilar gewickelt und die Resonanzfrequenz des zweiten Resonanzkreises 8 kann durch Einschieben eines Pulverkerns (Ferritkerns, nicht gezeigt) in den Spulenkörper oder durch Entfernen des Pulverkerns aus dem Spulenkörper geändert werden. Die Spulen 23 und 24 sind zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung 9b des Transformators 9 und die beiden Anschlüsse des Kondensators 13 geschaltet.

Bei der Ausführungsform der Erfindung in Fig. 6 ist der Gütefaktor Q₁ des ersten Resonanzkreises 7 größer gewählt als der Gütefaktor Q~ des zweiten Resonanzkreises 8, z.B. Q₂ \. 5Q₁. In der Praxis kann diese Bedingung durch Verringerung des Widerstandswertes des Widerstandes 4 auf der Primärseite erreicht werden, um den Gütefaktor Q₁ zu verringern, oder durch Erhöhen der Widerstandskomponente der Induktivität auf der Primärseite., um ebenfalls den Gütefaktor Q₁ zu verringern. Somit wird die Resonanzfrequenz f_Q des zweifach abgestimmten Kreises 6 hauptsächlich von der Resonanzfrequenz des zweiten Resonanzkreises 8 bestimmt.

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Bei dem Frequenzdiskriminator der Erfindung, der in Fiq. gezeigt ist, kann die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie durch Änderung der Induktivität der Spule 22 ohne wesentliche Änderung der Resonanzfrequenz des zweifach abgestimmten Kreises 6 geändert werden, und auch die Resonanzfrequenz des zweiten Resonanzkreises 8 bzw. diejenige des zweifach abgestimmten Kreises 6 kann durch Änderung des Kopplungsfaktors der Spulen 23 und 24 geändert werden, ohne die Änderung der Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie zu beeinflussen.

Wenn der Frequenzdiskriminator der Erfindung, der zuvor beschrieben wurde, als FM-Demodulator in einem Farbfernsehempfänger verwendet wird, der ein Farbfernsehsignal des SECAM-Systems empfangen kann, kann der FM-Demodulator zur Verbesserung des wiedergegebenen Bildes leicht eingestellt werden.

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Claims

Ansprüche

1. Frequenzdiskriminator, bestehend aus einem Eingangskreis, einem Amplitudendemodulator und einem zweifach abgestimmten Kreis/ der zwischen den Eingangskreis und den Amplitudendemodulator geschaltet ist und einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung aufweist, gekennzeichnet durch ein erstes veränderbares Induktivitätselement, das zu der Primärwicklung in Reihe geschaltet und gegen den Transformator magnetisch abgeschirmt ist, einen ersten Kondensator parallel zu einer ersten Reihenschaltung aus der Primärwicklung und dem ersten veränderbaren Induktivitätselement zur Bildung eines ersten Resonanzkreises zusammen mit der ersten Reihenschaltung, ein zweites veränderbares Induktivitätselement, das mit dem einen Ende der Sekundärwicklung verbunden und gegen den Transformator magnetisch abgeschirmt ist, ein drittes veränderbares Induktivitätselement, das mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung verbunden und gegen den Transformator magnetisch abgeschirmt ist, einen zweiten Kondensator parallel zu einer zweiten Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung, dem zweiten und dritten veränderbaren Induktivitätselepient zur Bildung eines zweiten Resonanzkreises zusammen mit der zweiten Reihenschaltung, wobei der zweite Resonanzkreis einen Gütefaktor hat, der größer als derjenige des ersten Resonanzkreises ist, eine Einrichtung zum Addieren eines Eingangssignals und der beiden Signalen entgegengesetzter Polarität, die an den beiden Enden der Sekundärwicklung auftreten, und eine Einrichtung, um die beiden addierten Signale dem Amplitudendemodulator zuzuführen.

2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und dritte veränderbare Induktivitätselement magnetisch gekoppelt sind.

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