DE2713318C2 - Frequenzumsetzer für den Rundfunk- und Fernsehbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung eignet sich für einen Frequenzumsetzer für den Rundfunk- und Fernsehbereich, insbesondere für die Umsetzung eines Fernsehsignals aus einem Kanal des Fernsehbandes I in einen Kanal des Fernsehbandes III oder umgekehrt, unter Verwendung zweier Mischstufen.

Die zunehmende Zahl der in Gemeinschaftsantennenoder Kabelfernsehanlagen innerhalb eines verfügbaren Frequenzbereichs übertragenen Fernsehprogramme hat bekanntlich zur Folge, daß auch die Zahl der möglichen Störungen, z. B. durch wechselseitige Beeinflussung einzelner Programme untereinander oder durch Rückwirkungen von angeschlossenen Empfangsgeräten entsprechend zunimmt. Weitere Störungen ergeben sich durch den Betrieb von Funkdiensten großer Strahlungsleistung (z. B. Eurofunk), da deren Sendefrequenzen in den im Bereich der Kopfstation von Gemeinschaftsantennenanlagen vorgesehenen Verstärker- und Umsetzereinrichtungen, insbesondere in den Mischstufen, zusammen mit den Harmonischen der Überlagererfrequenzen, Mischprodukte bilden, die zu Störungen der in der Gemeinschaftsantennenanlage zu übertragenden Nutzsignale i uhren. Aus diesem Grund sah sich das Bundesministerium für Post- und Fernmeldewesen veranlaßt entsprechende Vorschriften über die Mindest-Fremdsignal-Störfestigkeit von Verstärker- und Umsetzereinrichtungen für Gemeinschaftsantennenanlagen zu erlassen (siehe Amtsblatt G 1239 A, Jahrgang 1976, Nr. 34 vom 8.3.76 und Meßvorschrift FTZ 17 M V3, September 1976).

Zur Verbesserung der Störfestigkeit von Verstärkerund Umsetzereinrichtungen sind bereits verschiedene Maßnahmen bekannt Im Gegensatz zu Umsetzern kann bei Verstärkern beispielsweise die Störfestigkeit dadurch erhöht werden, daß aktive Bauteile mit linearer Kennlinie verwendet werden, wobei, falls dies allein nicht ausreicht zusätzlich noch das Fremdsignal gedämpft werden muß. Soll dies ohne Verschlechterung der Aussteuerfähigkeit geschehen, muß die Selektion durch zusätzliche Schwingkreise erhöht werden, was jedoch unter Umständen zu einer Verschlechterung des Rauschmaßes führt

Bei Frequenzumsetzern ergeben sich aufgrund der Tatsache, daß in den Mischstufen aktive Bauteile mit nichtlinearer Kennlinie benötigt werden, zusätzliche Störmöglichkeiten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die nichtlinearen Bauteile, auch wenn sie in einem Ringmische-: verwendet werden, neben dem Nutz-Ausgangssignal verschiedene Mischprodukte erzeugen, die, sofern sie in den Ausgangsnutzfrequenzbereich oder in dessen Nähe fallen und die verursachenden Signale nicht oder nur unzureichend gedämpft werden, zu erheblichen Bild- und Tonstörungen führen können.

j5 In Gemeinschaftsantennenanlagen werden hauptsächlich Umsetzer verwendet, die die Eingangssignale in einer einzigen Mischstufe direkt auf den Ausgangskanal transponieren. Diese Art der Umsetzung ist jedoch insofern problematisch, als beispielsweise bei einer Umsetzung von Band I in das Band III Eigenstörungen durch Oberwellen der im Band I liegenden Eingangssignale auftreten können, weil diese Oberwellen direkt in einen der in Band III liegenden Ausgangskanäle fallen. Darüber hinaus ergeben sich weitere Störungen durch am Umsetzereingang auftretende Fremdsignale, da diese zusammen mit den Oberwellen der Überlagererfrequenz verschiedene Mischprodukte erzeugen, die ebenfalls in den Ausgangskanal oder in dessen Nähe fallen können. Abhilfe kann hier nur durch eine wesentliche Erhöhung der Ein- und Ausgangsselektion geschaffen werden. Dagegen können störende Mischprodukte und Oberwellen, an denen Fremdsignale nicht beteiligt sind, nur auf Kosten der Aussteuerfähigkeit des Umsetzers verhindert werden oder die betroffenen Kanalkombinationen müssen gesperrt werden. Wird von der zuletzt genannten, bisher üblichen Möglichkeit, Gebrauch gemacht, so sind ca. die Hälfte der Kanalkombinationen zu sperren oder allenfalls beschränkt verwendbar.

Eine weitere Möglichkeit, diesen bekannten Störeinflüssen zu begegnen, besteht darin, daß für den verfügbaren Frequenzbereich ein derart von der Norm abweichendes Kanalraster gewählt wird, daß Störungen nicht mehr in die Nutzkanäle selbst, sondern in

b5 dazwischenliegende Kanallücken fallen, wo ihr Einfluß vernachlässigbar klein bleibt (siehe z. B. die Zeitschrift > ⁿost Office Electrical Engeneering J.«, Vol. 62,1969, Nr. J, Seiten 164ff sowie die DE-AS 22 41 720). Bezüglich

der durch die Rückwirkungen der Empfängeroszillatorgrundwelle verursachten Störungen ist ferner ein Frequenzumsetzer bekannt geworden (siehe DE-AS 20 57 726), bei dem diejenigen Kanäle, die im Fünfkanal-Abstand zu einem anderen, bereits belegten Kanal liegen, etwa um 5 MHz nach oben oder unten verschoben werden, wodurch besagte Störungen nicht mehr in den Kanal selbst, sondern in eine Kanallücke, d. h. zwischen die Bildträgerfrequenz des einen und die Tonträgerfrequenz des nächsttieferen Kanals fallen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzumsetzer in der Weise auszubilden, daß unerwünschte Mischprodukte, die entweder durch das eigene Nutzsignal oder durch Fremdsignale verursacht werden, einerseits so stark im Verhältnis zum Nutzsignal gedämpft werden und andererseits so weit außerhalb des Nutzfrequenzbereichs liegen, daß ein störungsfreier Empfang in jedem beliebigen innerhalb des Ubertragungsbereichs der Gemeinschaftsantennenanlage liegenden Nutzkanal möglich ist

Ausgehend von einem Frequenzumsetzer der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Überlagererfrequenz der ersten Mischstufe als ganzzahliges Vielfaches der Differenz zwischen Eingangsfrequenz und Ausgangsfrequenz des Umsetzers gewählt ist und daß die in der ersten Mischstufe gebildete Zwischenfrequenz einer zweiten Mischstufe zugeführt ist, deren Überlagererfrequenz so gewählt ist, daß sie von der Überlagererfrequenz der ersten Mischstufe um die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsfrequenz des Umsetzers abweicht

Mit dieser Art der Umsetzung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß Produkte, die durch Mischung eines Fremdsignals mit den Überlagererfrequenz-Oberwellen entstehen, nicht in den Nutzfrequenzbereich der Umsetzer-Ausgangssignale fallen, sondern weit außerhalb liegen und dort mit geringen Selektionsmitteln ausreichend stark gedämpft werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispie! eines gemäß der Erfindung ausgestalteten Frequenzumsetzers anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der in der Figur anhand eines Blockschaltbildes dargestellte Frequenzumsetzer mit den Ein- und Ausgangsklemmen £und A besteht im Hauptsignalweg aus einem Eingangskanalfilter 1, einer ersten Mischstufe 2, einem ZF-Kanalpaßfilter 3, einer zweiten Mischstufe 4 und schließlich einem Ausgangskanalpaßfilter 5. Der durch die Doppelumsetzung bedingte Nachteil, der dadurch entsteht, daß sich die Frequenzfehler zweier Oszillatoren unter Umständen addieren, wird zweckmäßig dadurch vermieden, daß die für die beiden

Mischstufen 2, 4 benötigten Überlagererfrequenzen ÜF\, ÜF2 aus einer gemeinsamen Grundfrequenz abgeleitet werden. Zu diesem Zweck ist ein frei schwingender oder quarzgesteuerter Oszillator 13 mit der Frequenz OF vorgesehen, dem ein Filter 12 zur Unterdrückung unerwünschter Oszillatoroberwellen nachgeschaltet ist Als nächstes folgt eine Vervielfacherbzw. Trennstufe 11, deren Ausgangssignal als Grundfrequenz GF über ein Filter 10 zur Unterdrückung etwaiger Oszillatoroberwellen an zwei Vervielfacherstufen 8, 9 weitergeleitet wird. Die zwischen den Vervielfacherstufen 8,9 und den zugehörigen Mischstufen 2, 4 vorgesehenen Filter 6, 7 dienen wiederum zur Dämpfung unerwünschter Oszillatoroberwellen. Die in den beiden Vervielfacherstufen 8,9 aus der Grundwelle abgeleiteten Überlagererfrequenzen ÜFX, ÜF2 stellen jeweils ganzzahlige Vielfache dieser Grundfrequenz GF dar, wobei die Bedingung gilt, daß sich die beiden Überlagererfrequenzen jeweils um den Betrag der Grundfrequenz voneinander unterscheiden. Die Grundfrequenz ist außerdem so gewählt, daß sie genau der Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangskanalfrequenz des Umsetzers entspricht. Durch die beschriebene Verknüpfung der beiden Überlagererfrequenzen kompensieren sich in vorteilhafter Weise die möglicher-

3b weise auftretenden absoluten Frequenzfehler bis auf den Fehler der Grundfrequenz.

In den nachstehenden beiden Tabellen sind einige Beispiele für die Umsetzung von Fernsehsignalen aus einem Kanal des Fernsehbandes I in einen freien Kanal im Band III und umgekehrt angegeben. Für eine Umsetzung in diesem Frequenzbereich werden zweckmäßig die Überlagererfrequenzen für die erste und zweite Mischstufe so gewählt, daß sie das 4- bzw. 5fache der Grundfrequenz GF bzw. Differenzfrequenz DF(im Falle der Umsetzung von Band HI auf Band I entsprechend das 5- und 4fache der Grund- bzw. Differenzfrequenz) betragen.

Umsetzung von Band I in Band III

	MHz	Kanal 2/Kanal 5	Kanal 4/Kanal 9
Eingangsfrequenz	EF	48,25	62,25
Differenzfrequenz	DF	127	141
1. Überlagererfrequenz	ÜFX	4 · 127 = 508	4 · 141=564
Zwischenfrequenz	ZF	508-48,25 = 459,75	564-62,25 = 501,75
2. Überlagererfrequenz	ÜF2	5 - 127 = 635	5 · 141=705
Ausgaitgsfrequenz	AF	175,25	203,25
Störprödukte:
2 EF		96,5	124,5
3· EF		144,75	186,75
4 · EF		193	249
2 · ÜFi-EF		967,75	1065,75
2 · ÜFX-3EF		871.25	941.25

	27	in Band 1	13318	6
5		MHz
Umsetzung von Band III	EF		Kanal 12/Kanal 2
	DF	Kanal 5/Kanal 4	224,25
Eingangsfrequenz	ÜF\	175,25	176
DiFerenzfrequenz	ZF	113	5 · 176 = 880
1. Lberlagererfrequenz	ÜF2	5 · 113 = 565	880-224,25 = 655,75
Zwischenfrequenz	AF	565-175,25 = 389,75	4 · 176 = 704
2. Überlagererfrequenz		4- 113 = 452	48,25
Ausgangsfrequenz		62,25
Störprodukte:			448,5
2 · EF		350,5	672,75
3· EF		525,75	897
4 EF		701	1535,75
2 üFi — EF	954,75	1087,25
2 ÜF2-3 EF	604,25

Störende Mischprodukte der Eingangsfrequenz EF oder von Fremdsignalen mit den Oberwellen der Überlagererfrequenz, die in den beiden Mischstufen 2,4 entstehen, können, da sie von der sich für die jeweilige Kanalkombination durch die beschriebene Frequenzverknüpfung ergebenden Zwischenfrequenz bzw. von der Ausgangsfrequenz genügend weit abliegen, mit geringem Selektionsaufwand ausreichend gedämpft werden. So reicht für die gewünschte Umsetzung ein einziger ZF-Kreis aus, der je nach Kanalkombination auf einen ZF-Kanal zwischen 390 und 656 MHz abgeglichen werden muß. Dieser Frequenzbereich ist mit einem herkömmlichen Trimmerkondensator als Abstimmelement leicht zu überstreichen. Dies gilt auch für die Überlagererfrequenzen ÜF\ und ÜF2 (z. B. 565 bis 880MHz und 542 bis 704 MHz). Die beiden Mischstufen 2, 4 können mit billigen Transistoren aufgebaut werden und ersetzen wegen des Mischgewinns unter Umständen notwendige Verstärkerstufen. Die auf diese Weise erzielbare hohe Störfestigkeit bietet den Vorteil, daß die mit der ansonsten notwendigen hohen Eingangsselektion verbundene hohe Grunddämpfung vermieden wird, so daß keine Verschlechterung der Rauschzahl des Umsetzers eintritt. Die Verwendung komplizierter Ringmischer od. dgl. kann dadurch vermieden werden. Zu bemerken ist noch, daß durch die Art der Umsetzung das Signal zweimal invertiert wird, so daß das Ausgangssignal AF wieder normgerecht vorhanden ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Frequenzumsetzer für den Rundfunk- und Fernsehbereich unter Verwendung zweier Mischstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagererfrequenz der ersten Mischstufe als ganzzahliges Vielfaches der Differenz zwischen Eingangsfrequenz und Ausgangsfrequenz des Umsetzers gewählt ist und daß die in der ersten Mischstufe gebildete Zwischenfrequenz einer zweiten Mischstufe zugeführt ist, deren Überlagererfrequenz so gewählt ist, daß sie von der Überlagererfrequenz der ersten Mischstufe um die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsfrequenz des Umsetzers abweicht

2. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Mischstufen ein Zwischenfrequenzfilter geschaltet ist

3. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Überlagererfrequenz der ersten Mischstufe durch Vervier- oder Verfünffachung der Differenzfrequenz und die Überlagererfrequenz der zweiten Mischstufe durch Verfünf- oder Vervierfachung dieser Differenzfrequenz gebildet werden.

4. Frequenzumsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Überlagerfrequenzen durch Vervielfachung einer gemeinsamen Grundfrequenz gebildet werden.

5. Frequenzumsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz für beide Überlagererfrequenzen aus einem gemeinsamen Oszillator abgeleitet wird.

6. Frequenzumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Zwischenfrequenz aus der Differenz von Eingangsfrequenz und erster Überlagererfrequenz und die Ausgangsfrequenz aus der Differenz von Zwischenfrequenz und zweiter Überlagererfrequenz gebildet ist.