DE2601362C2

DE2601362C2 - Frequenzdiskriminator

Info

Publication number: DE2601362C2
Application number: DE2601362A
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Tokio Isobe; Hiroshi Tokio Sahara; Yutaka Kanagawa Tanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1984-02-16
Also published as: FR2298227A1; NL7600391A; FR2298227B1; GB1529991A; DE2601362A1; JPS5846884B2; CA1060552A; JPS5182558A; US3997797A

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzdiskriminator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Frequenzdiskriminator dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 2i 20 621 bekannt und wird anhand der Fig. 1 bis 5 nach Aufbau und Funktion näher erläutert. Wie in dieser Beschreibung der Fig. 1 bis 5 im einzelnen dargelegt ist, können bei diesem bekannten Frequenzdiskriminator die Resonanzfrequenz (Mittenfrequenz) und die Linearität der Frequenzdemodulationskennlinie nicht unabhängig voneinander eingestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzdiskriminator der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß sich die Resonanzfrequenz und die Frequenzdemodulationskennlinie unabhängig voneinander einstellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Lehren des Anspruches 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten Frequenzdiskriminators,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild des Frequenzdiskriminators der Fig. 1,

Fig. 3 A und 3 B Zeigerdiagramme von Signalen der Schaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Diagramm der Frequenzdemodulationskennlinie des Diskriminators gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Diagramm der Frequenzkennlinie eines zweifach abgestimmten Kreises, der in dem Frequenz- -¹') diskriminator in Fig. 1 verwendet ist, und

Fig. 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 JO 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 9 α und einer Sekundärwicklung 9 b, die auf einen gemeinsamen Spulenkörper (nicht gezeigt) gewickelt sind. Der Kopplungsfaktor der Primär- und der Sekundärwicklung 9 a und 9 b 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

9 a des Transformators 9 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 10 gebildet, während der zweite Resonanzkreis 8 aus der Sekundärwicklung 9 b und einem dazu parallelgeschalteten Kondensator 13 gebildet ist. Eine Reihenschaltung aus Kondensatoren 11 und 12 ist parallel zu dem Kondensator 13 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 4 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 Ausgangssignalen addiert, die entgegengesetzte Polarität haben und an den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten

bo 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

μ Sekundärwicklung 96 des Transformators 9 verbunden ist, aus einem Kondensator 16, der an seiner einen Elektrode mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 9 b 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 Diode 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 Ausgangssignal zugeführt wird, ist von dem Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 20 herausgeführt, und der Verbindungspunkt der Kathode der Diode 17 und der Anode der Diode 18 ist geerdet. Die Kapazität der Kondensatoren 15 und 16 ist gleich gewählt, die Kennlinien der Dioden 17 und 18 sind gleich gewählt und drr 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 £, dem Signal ?m Kollektor des Transistors 2 bzw. dem frequenzmodulierten Signal, das an dem ersten Resonanzkreis 7 des zweifach abgestimmten Kreises 6 erscheint und +-γ und —γ Ausgangssignalen, die an den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten Resonanzkreises 8 erhalten werden, die entgegengesetzte Polarität haben. Außerdem entsprechen £₃ und £₄ Signalen, die über den Dioden 17 und 18 auftreten, und £₂2 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/o ist, besteht eine Phasendifferenz von 90° zwisehen dem frequenzmodulierten Signal £_h das dem ersten Resonanzkreis 7 des zweifach abgestimmten Kreises 6 zugeführt wird, und den Ausgangssignalen +-γ und —γ, die an den Kondensatoren 11 und 12 des zweiten Resonanzkreises 8 erhalten werden und deren Absolutwert gleich ist. Somit ist, wie Fig. 3 A zeigt, das zusammengesetzte Ausgangssignal £₃, das an der Diode 17 erhalten wird, die Vektorsumme der

Signale £, und +-γ, während das zusammengesetzte Ausgangssignal E₄, das an der Diode 18 erhalten wird, die Vektorsumme der Signale £, und —γ ist, und damit sind die Absolutwerte der Signale E₃ und E₄ gleich. Somit wird in diesem Falle kein Ausgangssignal zwischen dem Ausgangsanschluß 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. 3 B zeigt. Daher wird eine Differenz zwischen den Absolutwerten der Ausgangssignale £₃ und E₄ hervorgerufen, die an den Dioden 17 und 18 erhalten werden, 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 Signa!.

Das so erhaltene demodulierte Signal ist ein Farbdifferenzsignal im Falle des Fernsehempfängers, der ein Farbfernsehsignal des SECAM-Systems empfängt. In ^r> 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 zügeln führt, von denen unterschiedliche Farbdiflerenzsignale 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 r> Erde angelegt wird, mit der Mittenfrequenz/₀ als der MiUe der Änderung hat, wie Fi g. 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

2i) des ersten Resonanzkreises 7 als Q₁ und der Gütefaktor des zweiten Resonanzkreises 8 als Q₂ angenommen wird und a als:

2"> 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 α<1, jedoch zwei Maxima, wie Fi g. 5 zeigt, wenn a> 1. In diesem Falle werden die

in Werte von k, Q und Q₂ so gewählt, daß der Wert von α in geeigneter Weise größer als 1 (o>l) ist und damit der zweifach abgestimmte Kreis 6 eine bestimmte Bandpaßkennlinie hat. Die Mitten- bzw. Resonanzfrequenz/o des zweifach abgestimmten Kreises 6 wird

ij 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 einge-

♦" stellt 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 Einstell vorgängen ist erforderlich, die Resonanz-

^ bzw. Mittenfrequenz /₀ des zweifach abgestimmten Kreises 6 und die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie, die in Fig. 4 gezeigt ist, einzustellen. Dabei ist es bei dem bekannten Frequenzdiskriminatorin Fig. 1 sehr schwer, die Resonanzfrequenz

¹⁽¹ /₀ und die Linearität der Frequenzdemodulations-Ausgangskennlinie unabhängig einzustellen.

Eine Ausführungsform des Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung, bei dem die Resonanzfrequenz und die Linearität der Frequenzdemodulations-Aus-

" gangskennlinie unabhängig eingestellt werden können, wird im folgenden anhand der Fi g. 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

'0 beschrieben werden.

Der Unterschied zwischen dem Frequenzdiskriminator nach 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 Indukti-

vitätselemente vorgesehen. Die Spule 22 ist zu der Primärwicklung 9 α 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 den Spulenkörper oder durch Fntfernen 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 aufeinen 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 32 und 24 sind zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung 9 b des Transformators 9 und die beiden Anschlüsse des Kondensators 13 geschaltet.

Bei der Ausführungsform der Erfindung in Fig. 6 ist der Gütefaktor Q_x des ersten Resonanzkreises 7 kleiner gewählt als der Gütefaktor Q₂ des zweiten Resonanz-

kreises8, z. B. Q₂ >5 Q]. Inder Praxis kann diese Bedingung durch Verringerung des Widerstandswertes des Widerstands 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 Q, zu verringern. Somit wird die Resonanzfrequenz /<, des zweifach abgestimmten Kreises 6 hauptsächlich von der Resonanzfrequenz des zweiten Resonanzkreises 8 bestimmt.

Bei dem Frequenzdiskriminator der Erfindung, der in Fig. 6 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzdiskriminator, enthaltend

a) einen Eingangskreis (1 -5),

b) einen Amplitudendetektor (14),

c) einen zwischen dem Eingangskreis (1-5) und dem Amplitudendetektor (14) angeordneten, zweifach abgestimmten Kreis (6) mit

C|) einem ersten Resonanzkreis (7), bestehend aus einem ersten induktiven Element mit einstellbarer Induktivität, enthaltend die Primärwicklung (9 a) eines Transformators (9), und aus einem ersten Kondensator (10),

C₂) sowie einem zweiten Resonanzkreis (8), bestehend aus einem zweiten induktiven Element mit einstellbarer Induktivität, enthaltend die Sekundärwicklung (9*) des Transformators (9), und aus einem zweiten Kondensator (11,12),

d) wobei zwei an den beiden Enden der Sekundärwicklung (96) auftretende Signale (+ £₂/2, - E₁Il) von entgegengesetzter Polarität jeweils mit dem Eingangssignal (£,) addiert und die beiden durch Addition gewonnenen Signale (E₃, F₄) dem Amplitudendetektor (14) zugeführt werden,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

e) das erste induktive Element enthält eine in Reihe zur Primärwicklung (9 a) des Transformators (9) geschaltete, gegenüber dem Transformator (9) magnetisch abgeschirmte, Spule (22) einstellbarer Induktivität,

f) das zweite induktive Element enthält zwei in Reihe zu den beiden Enden der Sekundärwicklung (9 b) des Transformators (9) geschaltete, gegenüber dem Transformator (9) magnetisch abgeschirmte, Spulen (23, 24) einstellbarer Induktivität,

g) der Gütefaktor Q₂ des zweiten Resonanzkreises (8) ist größer als der Gütefaktor Q, des ersten Resonanzkreises (7).

2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. beiden in Reihe zu den Enden der Sekundärwicklung (9 b) des Transformators (9) geschalteten Spulen (23, 24) magnetisch gekoppelt sind.