DE3000943A1

DE3000943A1 - Kanalwahlschaltung

Info

Publication number: DE3000943A1
Application number: DE19803000943
Authority: DE
Inventors: Yoichi Sakamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-01-10
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1980-09-11
Also published as: CA1221779A; JPS5847100B2; GB2046042B; JPS5593329A; US4361906A; GB2046042A

Description

Kanalwahlschaltung

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Kanalwähler für Fernsehempfänger, FM- oder AM-Rundfunk- bzw. Funkempfänger usw.

Die Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm eines herkömmlichen Kanalwählers unter Benutzung einer Frequenzsyntheseschaltung mit einer Phasenregelschleife (PLL). Ein PLL-Frequenzsynthesizer enthält einen Regelkreis aus einem spannungsgesteuerten Hilfsoszillator 1, einem Vorteiler 2, einem programmierbaren Frequenzteiler 3, einem Phasenkomparator 4 und einem Teifpaßfilter 5 und ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal eines Bezugsoszillators 6 mit einem Bezugsfrequenzteiler 7 herabgeteilt und an einen Eingang des Phasenkomparators 4 gelegt wird, während der Ausgangskode eines mit einer Kanaleingabeeinrichtung 8 angesteuerten Kodewandlers 9 das Teilerverhältnis des Frequenzteilers 3 bestimmt, dessen Ausgangsfrequenz an den anderen Eingangsanschluß des Phasenkomparators 4 geht. Mit dem oben erläuterten PLL-Frequenzsynthesizer wird die Hilfs- bzw. Zumischfrequenz für einen gewünschten Empfangskanal aufbereitet. Das Ausgangssignal des Hilfsoszillators und das Ausgangssignal eines HF-Verstärkers 10 werden mit einem Mischer 11 zu einer Zwischenfrequenz gemischt. Dieses Ausgangssignal

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wird im ZF-Verstärker 12 verstärkt und im Detektor 13 demoduliert. Das Demodulationssxgnal geht über eine Ausgangsschaltung 14 an eine Ausgabeeinrichtung 15 weiter. Eine
Kanalanzeige 16 zeigt an, welcher Kanal gerade empfangen wird.

Seit einiger Zeit nimmt der Einsatz von Heim-Videorecordern (VTR) zu. Mit derartigen Videorecordern kann man ein gewünschtes Programm aufzeichnen, während der Empfänger ein zweites Programm gleichzeitig auf dem Bildschirm darstellt. Weiterhin hat man beispielsweise in Japan vor kurzem die
stereophonische Aussendung des Fernsehtons eingeführt.
Da der Tonempfang stereophonisch erfolgt, ist eine Tunereinheit erwünscht, mit dem sich die FS-Kanalwahl, die FM/ AM-Rundfunkkanalwahl durchführen läßt. Weiterhin ist für die Zukunft die Entwicklung einer unabhängigen Verwendung von Multiplex-Tonfunksignalen wie beispielsweise für Faksimileübertragungen zu erwarten. Für diese Betriebsarten
ist eine Vielzahl von Empfängern erforderlich. Will man
jeden von ihnen mit einem eigenen Kanalwähler ausrüsten, braucht man eine Vielzahl von Kanalwählern, aber dies ist vom Gesichtspunkt der Kosten her unerwünscht.

Die Erfindung soll im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert werden.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Kanalwählers

nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Ausgangsfrequenz
des Hilfsoszillators als Funktion der Zeit
darstellt, um die Funktionsweise der Ausführungsform nach Fig. 2 zu erläutern;

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Fig. 4a, 4b sind Blockdiagramme einer Art eines Phasenregelkreises;

Fig. 5a, 5b sind Blockdiagramme eines Suchabstimmsystems;

Fig. 6 zeigt als Diagramm den Zusammenhang zwischen der Frequenzdiskriminatorkennlinie und dem Frequenzfehler im Suchabstimmsystem;

Fig. 7 ist ein Schaltbild einer praktischen Ausführungsform eines 3-Zustandsschalters, der für die vorliegende Erfindung benutzt werden kann;

Fig. 8 ist ein Schaltbild einer praktischen Verschaltung eines Phasenreglerkreises mit der Suchabstimmschaltung für die vorliegende Erfindung;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung soll den Aufwand für Kanalwähler reduzieren und die Konstruktion von PLL-Schaltungen mit gewünschten Eigenschaften vereinfachen, indem ein Hauptteil einer PLL-Frequenzaufbereitung für mehrere Empfänger gemeinsam eingesetzt wird.

Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Kanalwählschaltung beispielsweise für einen FS-Empfänger mit einem Videorecorder anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Kanalwahlschaltung beispielsweise für einen mit

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einem Rundfunkempfänger kombinierten FS-Empfänger anzugeben.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Kanalwahlschaltung beispielsweise für einen FS-Empfänger anzugeben, mit dem sich zusätzlich Tonmultiplexsendungen aufnehmen lassen, deren Einführung für die Zukunft erwartet werden kann.

Die Fig. 2 zeigt zwei PLL-Frequenzaufbereitungsschaltungen. Die erste weist einen Regelkreis aus einem (spannungsgesteuerten) Hilfsoszillator 17, einem HF-Schalter 18, einem Vorteiler 19, einem programmierbaren Frequenzteiler 20, einem Phasenkomparator 21, einem 3-Zustandsschalter 22, einem Tiefpaßfilter 23 und einem Spännungsaddierer 24 auf und ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal eines Bezugsoszillators 25 von einem Bezugsfrequenzteiler 26 geteilt und an den Eingansanschluß des Phasenkomparators 21 gelegt wird, während der Ausgangskode eines Kodewandlers 28, den eine Kanaleingabeeinrichtung 27 ansteuert, das Frequenzteilerverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers 20 bestimmt, dessen Ausgangssignal dann an den anderen Eingangsanschluß des Phasenkomparators 21 geht.

Die zweite PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung weist einen Regelkreis auf, der aus einem (spannungsgesteuerten) Hilfsoszillator 29, einem HF-Schalter 18, einem Vorteiler 19, dem programmierbaren Frequenzteiler 20, dem Phasenkomparator 21, dem 3-Zustandsschalter 22, einem Tiefpaßfilter 30 und einem Spannungsaddierer 31 besteht und der so aufgebaut ist, daß das Ausgangssignal des Bezugsfrequenzoszillators 25 mit einem Bezugsfrequenzteiler 26 herabgeteilt und an einen Eingang des Phasenkomparators 21 gelegt wird,

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während der Ausgangskode des Kodewandlers 28, den die Kanäleingabeanordnung 27 ansteuert, das Frequenzteilerverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers 20 bestimmt, dessen Ausgangssignal an den anderen Eingangsanschluß des Phasenkomparators 21 gelangt« Die zweite PLL-Schaltung benutzt also den Vorteiler 19, den programmierbaren Frequenzteiler 20, den Phasenkomparator 21, den Bezugsoszillator 25, den Bezugsfrequenzteiler 26, die Kanaleingabeeinrichtung und den Kodewandler 28 gemeinsam mit der ersten PLL-Äufbereitungsschaltung. Eine von diesen bzw. ein Teil der Kombination aus ihnen ist als Hauptteil des PLL-Frequenzsynthesizers befiniert. Ein Empfangsumschalter 32 steuertden HF-Schalter 18 und den 3-Zustandsschalter 22 derart, daß jeweils eine der beiden Regelkreise der ersten oder zweiten PLL-Schaltung geschlossen wird.

Ein PLL-Zeitzähler 33 zählt die in der Fig. 3 gezeigte Zeitspanne T₁, die diejenige Zeitspanne darstellt, während der der Phasenregelkreis geschlossen ist, und ein PLL-Suchschalter 34 wird vom PLL-Zeitzähler 33, der Kanaleingabeeinrichtung 27 oder dem Ausgangssignal eines Phaseneinrastdetektors 35 angesteuert.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei Suchabstimmsysteme gezeigt. Das erste weist einen Regelkreis aus dem Hilfsoszillator 17, einem Mischer 36, einem ZF-Verstärker 37, einem Frequenzdiskriminator 38, einem Tiefpaßfilter 39, einem Spannungsaddierer 40, einer Integrationssteuerung 41, einem Spannungsintegrator 42 und dem Spannungsaddierer 24 auf und ist so angeordnet, daß die Ausgangsspannung einer Suchspannungsquelle 43 auf den Spannungsaddierer 40 und das Ausgangssignal eines HF-Verstärkers 44 auf den Mischer 36 gegeben werden. Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 37 wird im Detektor

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45 demoduliert und das Demodulationssignal über eine Ausgangsschaltung 46 an eine Ausgabeeinrichtung 47 weitergegeben .

Entsprechend weist das zweite Suchabstimmsystern einen Regelkreis aus dem Hilfsoszillator 29, einem Mischer 48, einem ZF-Verstärker 49, einem Frequenzdiskriminator 50, einem Tiefpaßfilter 51, einem Spannungsaddierer 52, einer Integrationssteuerung 53, einem Spannungsintegrator 54 und einem Spannungsaddierer 31 auf und ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal einer Suchspannungsquelle 55 an den Spannungsaddierer 52 und das Ausgangssignal eines HF-Verstärkers 56 auf den Mischer 48 gegeben werden. Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 49 wird mit einem Detektor 57 demoduliert und das Demodulationssignal über eine Ausgangsschaltung 58 an eine Ausgabeeinrichtung 59 geleitet.

Die HF-Verstärker 44, 56 werden mit einer Abstimmspannung im Gleichlauf mit der Ausgangsfrequenz des Hilfsoszillators 17 bzw. 29 abgestimmt.

Der HF-Schalter 18 und der 3-Zustandsschalter 22 werden von der Empfangsumschaltsteuerung 32 gesteuert und der oben erwähnte erste Frequenzsynthesizer ist betriebsbereit, d.h. er aknn einen Kanal wählen. Aus den mit diesem Empfänger aufzunehmenden Stationen bestimmt dann die Kanaleingabeeinrichtung 27 die Kanalzahl bzw. die Arbeitsfrequenz des gewünschten Senders.

Das dem gewählten Kanal entsprechende Teilerverhältnis wird über den Kodewandler 28 in den programmierbaren Frequenzteiler 20 geladen. Gleichzeitig steuert die Kanaleingabeeinrichtung 27 den PLL-Suchschalter 34, dessen Aus-

gangssignal die 3-Zustandsschalter 22 so scnaltet, daß der erste Phasenregelkreis sich schließt, und die Integrationssteuerung 41 so ansteuert, daß die Ausgangsspannung des Spannungsintegrators 42 einen Bezugswert als Anfangspunkt der Suchspannung annimmt.

Während des in Fig. 3 gezeigten Intervalls T₁ zieht der geschlossene Phasenregelkreis auf die oben erwähnte Art die Hilfsfrequenz in die Nähe der Frequenz f , die nahe derjenigen Hilfs- bzw. Zumischfrequenz liegt, die der Arbeitsfrequenz des gewünschten Empfangskanals entspricht, und läßt sie schließlich auf f einrasten. Während des gleichen Intervalls verbleibt die Ausgangsspannung des Spannungsintegrators 42 auf dem Anfangs- bzw. Bezugswert.

Während des Intervalls T„ bleibt der geschlossene Phasenregelkreis erhalten, während die Ausgangsspannung des Spannungsintegrators 42 zeitvariabel verläuft. In diesem Intervall ist die Hilfsfrequenz fast gleich der eingeschwungenen Hilfsfrequenz im Intervall T₁. Der Grund hierfür wird unten beschrieben; jedoch stellt dieser Zustand sich ein, weil das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 23 in dem Phasenregelkreis um den Anstieg der Ausgangsspannung des Spannungsintegrators 42 abnimmt.

Hat die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 23 die Abnahmegrenze erreicht, gibt der Einrastdetektor 35 eine Ausgangsspannung ab, die anzeigt, daß der Regelkreis ausgerastet ist, Wenn dies der Fall ist, ist das Intervall T- zu Ende bzw. fängt das Intervall T,. an

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Das Ausgangssignal des Einrastdetektors 35 steuert den PLL-Suchschalter 34 an. Diese Schaltung schaltet den Eingangsanschluß des Tiefpaßfilters 23 über den 3-Zustandsschalter 22 in einen hochohmigen Zustand und steuert die Integrationssteuerung 41 so an, daß die erste Suchabstimmschaltung durchzulaufen beginnt. Während des Intervalls T-. ist der Phasenregelkreis also offen, während der Suchabs timmkre is geschlossen ist.

Hat die Hilfsfrequenz den Wert f.. (Fig. 3) erreicht, d.h. den der Arbeitsfrequenz des zu empfangenden Senders entsprechenden Wert, bildet die Suchabstimmschaltung einen geschlossenen Regelkreis, der auf die gewünschten Sender eingerastet ist. Das Intervall, in dem sie diesen Zustand beibehält, ist mit T. bezeichnet.

Während dieses Intervalls T. ist der erste Phasenregelkreis weiter geöffnet wie im Intervall T- und wird im ersten Empfänger nicht benutzt. Die Ansteuerung des HF-Schalters 18 und des 3-Zustandsschalters 22 durch den Empfangsumschalter 32, der Vorteiler 19, der programmierbare Frequenzteiler 20, der Phasenkomparator 21, der Bezugsoszillator 25, der Bezugsfrequenzteiler 26, die Kanaleingabeeinrichtung und der Kodewandler 28, die in der ersten Frequenzaufbereitung Verwendung fanden, lassen sich also auch für die zweite PLL-Frequenzaufbereitungsschaltung benutzen. Die Kanalwahl erfolgt in diesem Fall auf diese gleiche Weise wie bei der ersten PLL-Frequenzaufbereitung und beim ersten Suchabstimmsystem, so daß eine erneute Erläuterung entfallen kann.

Die Arbeitsweise der PLL-Frequenzaufbereitung und des Suchabstimmsystems in den Intervallen T^, T₃ und T₄ sollen nun

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ausführlich erläutert werden.

Die Arbeitsweise des Phasenregelkreises soll nun unter Bezug auf die Fig. 4a, 4b verläutert werden. Während dieser Zeitspanne ist der Phasenregelkreis eingerastet und eine zeitveränderliche Spannung V (s) = ^i. v/(s ) wird diesem Regelkreis als Störspannung überlagert; vergl. Fig. 4a. Dabei ist Δ: ν die zeitliche Änderung am Ausgang des Integrators 42 oder 54 (Fig. 2); s ist die Laplcesche komplexe Frequenzvariable, ö.(s) die Bezugseingangsphase des Phasenkomparators 83, K, die Steilheit des Phasenkomparators 83, F(s) die übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters 84, K die Steilheit des spannungsgesteuerten Oszillators 85 und θ (s) die Ausgangsphase des Oszillators 85. Gilt

(D

läßt sich Fig. 4a umzeichnen in die Fig. 4b, d.h. eine Störphase θ (s) = Δ.^% /(s ) wird der Bezugseingangsphase Θ.(s) des Phasenkomparators 86 hinzugefügt. Der Phasenkomparator 86, das Tiefpaßfilter 87 und der spannungsgesteuerte Oszillator 88 haben die gleichen Eigenschaften wie die Stufen 83, 84 bzw. 85.

Ist die Ausgangsphase θ (s) des Phasenkomparators 86 gleich

ergibt sich aus der Fig. 4b

_{Vs) =} s/-e.(s) + Q(/s³)J ₍₃₎

S ₊ K_oK_dF(s)

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BAP ORIGINAL

und der Frequenzfehler im eingeschwungenen Zustand ergibt sich mit dem Grenzwerttheorem zu

de (t)

θ = lim —-

^e oo dt

d θ (t) η

lim - = lim s/s θ (s)/

dt s-^-o

Δ ι -

- s(©. (s) + _o3 )/ = lim s —'

„_^₀ -s + K K,F (s) ⁰ ο α

AL· _Λί

(4)

^Ko^Kd^{F(0) K}v

mit K_v = K_QK_dF(0). Wird als Tiefpaß 87 ein aktives Filter eingesetzt, kann man K groß genug wählen, daß der Frequenzfehler lim (d© (t)/dt) vernachlässigbar wird. Mit anderen ^e

Worten: Im Intervall T_ (Fig. 3) ist die Hilfsfrequenz fast gleich der Frequenz im Intervall T₁. Das Intervall T_? dauert an, bis die Eingangsspannung des Addierers 24 oder 31 aus dem Integrator 42 bzw. 54 die f entsprechende Spannung (Fig. 3) erreicht hat.

Ist f die Hilfsfrequenz entsprechend einer Frequenz nahe der der Arbeitsfrequenz des zu empfangenden Senders im gewünschten Empfangskanal, legt der in Fig. 2 gezeigte Kanalwähler die Sollfrequenz fest und ist dann bereit, von dieser Hilfsfrequenz aus die Sendefrequenz zu suchen.

Unter Bezug auf das Ersatzschaltbild in Fig. 5 und die Kennlinie des Frequenzdiskriminators nach Fig. 6 soll nun

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% BAD ORIGINAL

die Arbeitsweise der Suchabstimmschaltung während der Intervalle T , T. (Fig. 3) erläutert werden.

Die Differenz 0- (t) zwischen der Hilfsfrequenz C (t) und der Empfangsfrequenz C· (vergl. Fig. 2) entspricht

Rr

der Ausgangsfrequenz Cl (t) des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 89 der Fig. 5a, wobei ic (s) die Laplace-Transformierte von C (t) ist. Entsprechend ist der in

Fig. 2 gezeigte Frequenzdiskriminator 38 bzw. 50 durch einen Frequenzkomparator 90 dargestellt, der die Frequenzdifferenz zwischen einer Bezugseingangsfrequenz C. ./s und der Ausgangsfrequenz ir (s) des Oszillators 89 der Fig. 5a angibt.

Um den Punkt, in dem die Suchspannung V /s in Fig. 5a in das System eingeführt wird,auf die Bezugseingangsseite des Suchabstimmsystems zu legen, läßt sich eine äquivalente Schaltung entsprechend der Fig. 5b herleiten. Aus der Fig. 5b erhält man

Si is).= i^ = a_S (5)

ST +K₀^₁F₁ (S)

wobei '-■·. die Bezugsfrequenz entsprechend den Eigenschaf ten des frequenzlinearen Diskriminators, K. die Steilheit des Komparators 90, F₁(S) die übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters 91 und T die Zeitkonstante des Inte grators 92 sind.

Nach dem Grenzwertheorem läßt sich der Frequenzfehler im eingeschwungenen Zustand, ^!~ , berechnen zu

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ORIGINAL

e ^lim ' e^(t)

lim s2 (s)
s- ^e

-±JL·! os (6)

Dient als Tiefpaß das in Fig. 8 gezeigte Vor/Nachteil-Filter 93 ("lead-lag filter"), gilt

sT + 1 P₁(S) = - (7)

s(r ₁ +r ₂) + ι

mit T^₁ = R₁C und X = R„C.

In diesem Fall ergibt sich aus der Gleichung (6)

'■ e ⁼ ~V^Kd

Diese Beziehung zeigt, daß der Frequenzfehler im eingeschwungenen Zustand unabhängig von der Steilheit K des Oszillators 89 und damit der Fehler unabhängig von der Steilheit des Hilfsoszillators 17 bzw. 29 der Fig. 2 ist. Die Beziehung zeigt weiterhin, daß man, indem man die Suchspannung V variabel macht, eine innerhalb des in Fig. 6 gezeigten Fangbereichs ("frequency-lock range") variable Zwischenfrequenz erhält (vergl. Fig. 6).

Während T. rastet entsprechend der oben erläuterten Arbeitsweise das Suchabstimmsystem auf das eintreffende Empfangssignal ein. Selbst wenn diese Istfrequenz also von der Nenn-

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BAD ORIGINAL

sendefrequenz verschoben liegt, läuft diese Schaltung dem empfangenen Signal immer nach.

Unter Bezug auf die Fig. 7 soll nun eine praktische Anordnung des 3-Zustandsschalters 22 erläutert werden. Der Phasenkomparator 93, die beiden Stufen 94, 95 der Ladungspumpe sowie die Schaltstufe für die Erfassung des Einrastzustands sind allgemein bekannt, desgleichen ihre Funktionsweise; sie brauchen daher nicht ausführlich erläutert werden. Der verbleibende Teil der Fig. 7 bildet einen 3-Zustandsschalter,

Der Anschluß 97 des Steuereingangs I des 3-Zustandsschalters liegt an einem Ausgang des Empfangsumschalters 32 der Fig. 2, der Anschluß 98 des Steuereingangs II des 3-Zustandsschalters an dem PLL-Suchschalter 34 der Fig. 2. Ist der Steuereingang I log.H ist das Gatter 99 offen; ist der Steuereingang II log.H, lädt ("pumpt") der Ausgang I des Phasenkomparators den Kondensator im Tiefpaßfilter 23 am Anschluß 101, so daß der erste Phasenregelkreis geschlossen ist. Ist der Steuereingang II log.L, wird der Ausgang I des Phasenkomparators in den hochohmigen Zustand geschaltet und damit der erste Phasenregelkreis geöffnet. In beiden oben erläuterten Fällen ist der Ausgang des Gatters 100 auf log.L, so daß der Ausgang II des Phasenkomparators hochohmig ist, d.h. der zweite Phasenregelkreis ist geöffent.

Ist der Steuereingang I des 3-Zustandsschalters auf log.L, sind der Öffnungs- bzw. Schließ zustand der Gatter 99, 100 den oben erwähnten umgekehrt. In diesem Fall öffnet also der Ausgang I des Phasenkomparators den ersten Phasenregelkreis und der Ausgang II des Phasenkomparators steuert das am Anschluß 102 liegende Tiefpaßfilter so, daß der zweite Phasenregelkreis offen oder geschlossen ist. Ist der Phasenregelkreis eingerastet, liegt am Anschluß 103 log.L als

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Anzeige des Einrastzustands; anderenfalls erhält man dort ein Impulssignal.

Die Fig. 8 zeigt ein praktisches Beispiel der Verschaltung des Phasenregelkreises mit dem Suchabstimmsystem. In Fig. 8 bezeichnet 61 einen Frequenzdiskriminator entsprechend den Stufen 38 und 50 der Fig. 2, 62 einen Spannungssubtrahierer, jedoch entsprechend dem Addierer 40 bzw. 52 der Fig. 2. 63 ist eine IntegrationsSteuerstufe entsprechend 41 oder 53 der Fig. 2. Der Anschluß 64 liegt am Ausgang des PLL-Suchschalters 34. 65 ist der Integrationswiderstand, 66 der Integrationskondensator. Der Operationsverstärker 67 bildet mit 65, 66 einen Integrator. 68 entspricht den Ausgangsanschlüssen des 3-Zustandsschalters 22. 69 ist das Tiefpaßfilter des Phasenregelkreises und entspricht dem Element 23 oder 30 der Fig. 2. Der Addierer 70 mit dem Verstärkungsfaktor eins verbindet den Phasenregelkreis mit der Suchabstimmschaltung und der Ausgangsanschluß 71 ist an den spannungsgesteuerten Hilfsoszillator gelegt, der der Stufe 17 oder 29 der Fig. 2 entspricht. Dieser Addierer entspricht dem Addierer 24 oder 31 der Fig. 2.

Wie bereits beschrieben, muß im Funktionsintervall T₁ des Phasenregelkreises die Ausgangsspannung desIntegrators 42 oder 54 (aus den Elementen 65, 66, 67 der Fig. 8) auf dem Bezugswert gehalten werden, mit dem die Suchspannung anfängt, in der Fig. 8 ist dieser Bezugswert das Massepotential. Dann muß eine gegenüber Masse positive Spannung aus der Subtrahierschaltung 62 an den Integrationswiderstand 65 gelegt werden. Wird während des Intervalls T.. eine positive Spannung an den Anschluß 64 aus dem PLL-Suchschalter 34 der Fig. gelegt, läßt dieser Zustand sich erreichen, da der Transistor

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72 durchgeschaltet ist und daher die Spannung am (-)-Eingang des Subtrahierers 62 niedriger als die am (+)-Anschluß wird. Ohne Eingangssignal am Diskriminator ist die Ausgangsspannung also positiv/ d.h. beispielsweise 6,5 V.

Während des Intervalls T_ wird aus dem PLL-Suchschalter 34 Massepotential (0 Volt) an den Anschluß 64 gelegt. Da nun der Transistor 72 gesperrt ist, erscheint am (-)-Eingang des Subtrahierers 62 die positive Versorgungsspannung +B, herabgeteilt durch den Spannungsteiler aus einem Potentiometer 73 und einem Festwiderstand 74. Diese Spannung wird höher als die beispielsweise 6,5 V oben erwähnten eingestellt - beispielsweise auf 9 V. Auf diese Weise gelangt aus dem Substrahierer 62 eine Spannung von 5,5 V - 9 V = -2,5 V an den Integrator aus den Elementen 65, 66, 6 7 und die Ausgangsspannung des Integrators geht in den zeitveränderlichen Zustand.

Wie unter Bezug auf die Fig. 4a, 4b und mit den Gleichungen (1) bis (4) erläutert, ist während des Intervalls T„, obgleich die zeitveränderliche Spannung am Phasenregelkreis liegt, die Abweichung der Hilfsoszillatorfrequenz von der Frequenz f , die der Sendefrequenz im gewünschten Empfangskanal sehr nahe liegt, sehr gering. Der Einrastdetektor 35 der Fig. 2 enthält ein Tiefpaßfilter, das so ausgelegt ist, daß esbei einem derart geringen Fehler ein Einrastsignal abgibt. Im Beispiel der Fig. 7 beträgt es OV.

Da die Frequenz f , die der der Sendefrequenz der Station im gewünschten Empfangskanal entsprechenden Hilfsfrequenz sehr nahe liegt, außerhalb des Fangbereichs des Suchabstimmsystems liegt, tritt das Intervall T., der Fig. 3 auf. Liegt jedoch

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f innerhalb des Fangbereichs der Suchabstimmschaltung, verschwindet das Intervall T₃ und das Intervall T„ geht unmittelbar in das Intervall T. über. Falls die Sendefrequenz nicht stark driftet und im Fangbereich des Suchabstimmsystems liegt, kann der Phasenregelkreis so ausgelegt werden, daß er auf f einrastet.

Weiterhin enthält die Ausführungsform nach der Fig. 2 einen ersten und einen zweiten PLL-Synthesizer und ein erstes und ein zweites Suchabstimmsystem, d.h. einen Kanalwähler für zwei Empfänger. Auch wenn mehr als zwei Empfänger vorliegen, läßt sich offensichtlich die oben beschriebene Arbeitsweise erreichen.

Weiterhin sind in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform und in der praktischen Anordnung derselben, die die Fig. 8 zeigt, das Tiefpaßfilter des Phasenregelkreises und der Integrator unabhängig voneinander gezeigt und die Anordnung ist so getroffen, daß die Ausgangsspannungen dieser beiden Stufen im Addierer summiert werden. Falls es jedoch nicht darauf ankommt, die Solleigenschaften des Phasenregelkreises und die des Suchabstimmsystems sehr genau einzuhalten, kann man die integrierenden Elemente des Tiefpaßfilters im Phasenregelkreis gleichzeitig als die integrierenden Elemente des Spannungsintegrators ausnutzen.

Weiterhin weist in dem in Fig. 2 und in Fig. 8 gezeigten Beispiel der Suchspannungsschaltung die Suchspannungsquelle, den Addierer, die IntegrationsSteuerung und den Integrator auf. Bei dieser Schaltung kann es sich jedoch um eine Suchspannungsschaltung handeln, wie sie in automatischen Abstimmschaltungen verwendet wird, so daß, wenn die "suchende" Hilfsoszillatorfrequenz die Nennfrequenz erreicht, die

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Suche abgebrochen wird und dieser Zustand dann mit dem gegengekoppelten Kreis erhalten bleibt.

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt; dort sind zwei PLL-Frequenζsynthesizer dargestellt. Der erste weist einen Regelkreis aus einem (spannungsgesteuerten) Oszillator 104, einem HF-Schalter 105, einem Vorteiler 106, einem programmierbaren Frequenzteiler 107, einem Phasenkomparator 108, einem 3-Zustandsschalter 109, einem Tiefpaßfilter 110, einem PLL-Speicherschalter 111 und einem Addierer 128 auf und ist so verschaltet, daß das Ausgangssignal des Bezugsoszillators 112 vom Bezugsfrequenzteiler 113 herabgeteilt und auf einen Eingang des Phasenkomparators 108 gelegt wird und der Ausgangskode eines Kodewandlers 115, der mit einer Kanaleingabeeinrichtung 114 angesteuert wird, das Teilerverhältnis des Teilers 107 bestimmt, dessen Ausgangssignal an den anderen Eingang des Phasenkomparators 108 gelegt.

Der zweite PLL-Frequenzsynthesizer weist einen Regelkreis aus einem spannungsgesteuerten Hilfsoszillator 116, dem HF-Schalter 105, dem Vorteiler 106, dem programmierbaren Frequenzteiler 107, dem Phasenkomparator 108, dem 3-Zustandsschalter 109, einem Tiefpaßfilter 117, einem PLL-Speicherschalter 31 und einem Addierer 135 auf und ist so verschaltet, daß das Ausgangssignal des Bezugsfrequenzoszillators 112 vom Bezugsfrequenzteiler 113 geteilt und an den Eingang des Phasenkomparators 108 gelegt wird, während der Ausgangskode des Kodewandlers 115, den die Kanaleingabeeinrichtung 114 ansteuert, das Teilerverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers 107 bestimmt, dessen Ausgangssignal an den anderen Eingang des Phasenkomparators 108 gelangt. Der zweite PLL-Synthesizer benutzt also den

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Vorteiler 106/ den programmierbaren Frequenzteiler 107, den Phasenkomparator 108, den Bezugsoszillator 112,den Bezugsfrequenzteiler 113, die Kanaleingabeeinrichtung 114 und dem Kodewandler 115 gemeinsam mit dem ersten PLL-Synthesizer. Hier ist einer von diesen bzw. ein Teil der Kombination aus ihnen als Hauptteil des PLL-Frequenzsynthesizers bezeichnet. Ein Empfangsumschalter 119 steuert den HF-Schalter 105 und den 3-Zustandsschalter 109 so, daß ein der im ersten oder zweiten PLL-Synthesizer verwendeten Regelkreise geschlossen wird, wie oben erläutert.

Ein PLL-Zeitzähler 120 bestimmt die Dauer, während der der Phasenregelkreis geschlossen ist, und der Zähler 120 und die Kanaleingabeeinrichtung 114 steuern eine PLL-Speicherschaltersteuerung 121.

Weiterhin zeigt die Fig. 9 zwei Abstimmsysteme, die jeweils aus einem Spannungsspeicher und einer automatischen Frequenzregelung (AFC) besteht. Das erste ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal des SpannungsSpeichers aus einem Analog/Digital-Wandler 122, einem digitalen Speicher 123, einem Digital /Analog-Wandler 124 und einer Speichersteuerung 125 mit dem Ausgangssignal der Frequenzautomatik mit einem Frequenzdiskriminator 126 und einem Tiefpaßfilter 12 7 in einem Addierer 128 summiert und auf den Hilfsoszillator 104 gegeben werden. Das zweite ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal der Speicheranordnung aus einem Anlage/Digital-Wandler 129, einem digitalen Speicher 130, einem Digital/Analog-Wandler 131 und einer Speichersteuerung 132 mit dem Ausgangssignal einer Frequenzautomatik mit einem Diskriminator 133 und einem Tiefpaßfilter 134 in einem Addierer 135 summiert und auf den Hilfsoszillator 116 gegeben werden.

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Im ersten Empfänger wird das Empfangssignal in einem HF-Verstärker 136 verstärkt, in Mischer 137 mit dem Ausgangssignal des Hilfsoszillators 104 zu einer Zwischenfrequenz gemischt, die im ZF-Verstärker 138 verstärkt und auf einen Frequenzdiskriminator 126 und einen Demodulator 139 gegeben wird. Das Demodulationssignal geht über eine Ausgangsschaltung 140 an eine Ausgabeeinrichtung 141. Im zweiten Empfänger liegen ein HF-Verstärker 142, ein Mischer 143, ein ZF-Verstärker 144, ein Demodulator 145,eine Ausgangsschaltung 146 und eine Ausgabeeinrichtung 147 vor, die ähnlich den gleichbenannten Stufen im ersten Empfänger arbeiten.

Weiterhin ist ein Phasenrastdetektor 148 vorgesehen, um die Speichersteuerung 125, 132 durch Informationen aus dem Phasenkomparator 108 anzusteuern.

Der HF-Schalter 105 und der 3-Zustandsschalter 109 werden aus dem Empfangsumschalter 119 angesteuert, und der oben erwähnte erste Frequenzsynthesizer ist betriebsbereit. Mit anderen Worten: der erste Empfänger kann nun einen Kanal wählen. Von den Stationen, die dieser Empfänger aufnehmen kann, wird die Kanalzahl der Arbeitsfrequenz des gewünschten Senders mit der Kanaleingabeeinrichtung 114 besimmt.

Das dem gewählten Kanal entsprechende Teilerverhältnis wird in den programmierbaren Frequenzteiler 107 über den Kodewandler 115 eingegeben. Gleichzeitig steuert die Kanaleingabeeinrichtung 114 die PLL-Speicherschaltersteuerung 121, deren Ausgangssignal den 3-Zustandsschalter 109 und den PLL-Speicherschalter 111 sowie den Addierer 128 so, daß die erste Phasenregelschleife geschlossen wird. Bei geschlossenem Phasenregelkreis wird keine Nächstimmspannung an den Addierer 128 gelegt. Ist der Phasenregelkreis eingerastet, liefert

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der Einrastdetektor 148 ein Steuersignal für die Speichersteuerung 125. Beim Empfang dieses Signals gibt die Speichersteuerung 125 ein Schreibsignal auf den digitalen Speicher 123, so daß die digitalisierte Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 110 über den A/D-Wandler 122 in den Speicher 123 eingespeichert wird. Das Einschreiben in den Speicher erfolgt dabei während der durch den Zeitzähler 120 festgelegten Zeitsteuerung für den Phasenregelkreis.

Nach der Phasenregelzeit schaltet die PLL-Speicherschaltersteuerung 121 den Empfänger vom Phasenregel- in den Spannungsspeicherbetrieb. Der im Speicher 123 abgelegte digitale Wert wird zu einer Analogspannung umgewandelt, die als Abstimmspannung über den PLL-Speicherschalter 111 und den Addierer 128 auf den Hilfsoszillator 104 gegeben wird. Im Spannungsspeicherbetrieb wird der Empfänger so gesteuert, daß die AFC-Spannung aus dem Tiefpaßfilter auf den Addierer 128 gegeben wird.

Es sei nun angenommen, daß der erste Empfänger auf die oben erläuterte Weise weiter empfängt und der zweite Empfänger eine andere gewünschte Station empfangen soll. Hierzu muß zunächst der zweite PLL-Frequenζsynthesizer betätigt werden. Dabei steuert das Ausgangssignal des Empfängerumschalters 119 den HF-Schalter 105 und den 3-Zustandsschalter 109 so, daß der Regelkreis aus dem Hilfsoszillator 116, dem HF-Schalter 105, dem Vorteiler 106, dem programmierbaren Frequenzteiler 107, dem Phasenkomparator 18, dem 3-Zustandsschalter 109, dem Tiefpaßfilter 117, einem PLL-Speicherschalter 118 und dem Addierer 135 sich schließt. Nach dem Schließen des Regelkreises wird mit der Kanaleingabeeinrichtung 114 die Kanalzahl bzw. Frequenz des gewünschten Senders eingegeben.

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Die folgende Funktionsweise im PLL- und im Spannungsspeicherbetrieb ist nun aus der vorherigen Erläuterung der Funktionsweise des ersten Empfängers ersichtlich.

In den Fig. 2 ist als Spannungsspeicher ein digitaler Speicher angegeben; stattdessen läßt sich jedoch ein Speicher verwenden, der eine Analogspannung speichert. Weiterhin zeigt die Fig. 2 zwei Empfänger; die vorliegende Erfindung läßt sich jedoch auch auf mehr als zwei Empfänger anwenden.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich also durch folgende Besonderheiten aus:

(1) Da der Hauptteil der PLL-Frequenzsynthesizer gemeinsam für mehrere Empfänger genutzt wird? ist die Kanalwahlschaltung nach der vorliegenden Erfindung kostengünstiger als bei für jeden Empfänger separaten Frequenzaufbereitungen.

(2) Der programmierbare Frequenzteiler, der Phasenkomparator, der Bezugsfrequenzoszillator und der Bezugsfrequenzteiler sind die grundsätzlichen Funktionsstufen des PLL-Synthesizers; dieser Teil läßt sich als nur ein Schaltkreis in LSI-Technik erstellen. Auf diese Weise kann man die Kombination der Empfänger vielfach variieren.

(3) Für FS-Empfänger muß der Vorteil bis 1 GHz betriebsfähig sein; da für derartige Zählfrequenzen derzeit Schaltkreise in emittergekoppelter Logik eingesetzt werden müssen, ist der Leistungsverbrauch hoch. Nutzt man diese Stufe mehrfach aus, erhält man den Vorteil einer Kosten- und auch Leistungsersparnis.

(4) Die Kanaleingabeeinrichtung und der Kodewandler lassen sich als Einchip-Mikrocomputer herstellen, da hier zahlreiche Funktionen wie die der Senderprogrammierung und der

Fernsteuerung eines Empfängers auszuführen sind. Indem man mit einem Einchip-Mikrocomputer nach der vorliegenden Erfindung mehrere Empfänger gemeinsam steuert, erhält man einen kostengünstigen Aufbau.

(5) Falls man die Anordnung derart trifft, daß mit dem 3-Zustandsschalter ein Eingangssignal auf eines aus einer Vielzahl von Tiefpaßfiltern gibt, um den Hauptteil des PLL-Synthesizers mehrfach auszunutzen, kann man für jedes zu empfangende Frequenzband (Fernsehen in dem UHF- und VHF-Band, FM- und AM-Tonrundfunk) ein eigenes Tiefpaßfilter mit den jeweils optimalen Eigenschaften vorsehen, auch wenn die verschiedenen Frequenzbänder sehr weit auseinanderliegen.

(6) Im Gegenwatz zu einem Kanalwähler, bei dem eine Vielzahl von Empfängern den Hauptteil des PLL-Frequenzsynthesizers gemeinsam nutzen und in dem nach der Wahl eines gewünschten Empfangskanals durch den PLL-Synthesizer die entsprechende Abstimmspannung digitalisiert und in einem digitalen Speicher abgelegt und dann während des Empfangs die digitalisierte Spannung erneut analogisiert wird, um den HF-Verstärker und den Hilfsoszillator zu steuern, kann die Frequenzabstimmautomatik (AFC) entfallen, so daß nach der Kanalwahl durch den PLL-Synthesizer die Suchabstimmschaltung den Empfänger auf das Istsignal abstimmt.

(7) Bei einem Kanalwähler, bei dem für jeden aus einer Vielzahl von Empfängern eine eigene Abstimmspannung mit Wiederständen oder digitalen Speichern gespeichert und im Empfangsfall aus der Vielzahl von Abstimmspannungen die einem gewünschten Kanal entsprechende ausgewählt werden muß, wird die Speicheranordnung für die Abstimmspannungen sehr groß. Demgegenüber arbeitet nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der PLL-Frequenzsynthesizer, bis die

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Abstimmspannung erreicht ist/ und der Hauptteil des PLL-Synthesizers wird für eine Vielzahl von Empfängern gemeinsam benutzt. Es ist also pro Empfänger nur ein Spannungsspeicher erforderlich und der Spannungsspeicherteil des Systems kann klein und billig ausgeführt werden.

In der vorgehenden Beschreibung sind die Ausdrücke "gemeinsame Benutzung" bzw. "gemeinsam benutzt" gebraucht; damit soll aber nicht nur die gemeinsame Benutzung eines Hauptteils des PLL-Frequenzsynthesizers in herkömmlichen AM/FM-Rundfunkempfängern verstanden werden. Wie oben ausführlich dargestellt, liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung in der gemeinsamen Benutzung des Hauptteils des PLL-Frequenzsynthesizers für mehrere Empfänger, die gleichzeitig arbeiten sollen.

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Legende zu Flg.	' I NACKiSEHElCHT j
1 =	L- ■—— Hilfsosz illator
2 =	Vorteiler
3 =	programmierbarer Frequenzteiler
4 =	Phasenkomparator
5 =	Tiefpaßfilter
6 =	Bezugsos ζ illator
	Bezugsfrequenzteiler
8 =	Kanaleingabeeinrichtung
9 =	Kodewandler
1o =	HF-Verstärker
11 =	Mischer
12 =	ZF-Verstärker
13 =	Detektor
14 =	Aus gangs s ehaltung
15 =	Ausgabeeinrichtung
16 =	Kanalanzeige

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BAD^ORIGINAL

Legence zur Fig.	2 J NACHeEF;t->^^ll
17 =	Hilfsoszillator
18 =	HF-Schalter
19 =	Vorteiler
2o =	programmierbarer Frequenzteiler
21 =	Phasenkomparator
22 =	3-Zustandeschalter
23 =	Tiefpaßfilter
24 =	Spannungsaddierer
25 =	Bezugsoszillator
26 =	Bezugsfrequenzteiler
27 =	Kanaleingabeeinrichtune
28 =	Kodewandler
29 =	Hilfsoszillator
3o =	Tiefpaßfilter
31 =	Spannungsaddierer
32 =	Empfangsumschalter
33 =	PLL-Zeitzähler
34 =	PLL-Suchsehalter
35 =	Phaseneinrastdetektor
36 =	Mischer
37=	ZF-Verstärker
38 =	Frequenzdiskriininator
39 =	Tiefpaßfilter
4o =	Spannungsaddierer
41 - =	Integrations Steuers ehalt ur.g
42 =	Spannungsintegrator
43 =	Suchspannungsquelle
44 =	HF-Verstärker
45 =	Detektor
46 =	Ausgangsschaltung
47 -	Ausgabeeinrichtung
48 =	Mischer
49 =	ZF-Verstärker
5o =	Frequenzdiskriminator
51 =	Tiefpaßfilter
52 =	Spannungsaddierer
53 =	Integrationssteuerschaltung
54 =	Spannungsintegrator
55 =	Suchspannungs que1Ie
56 =	HF-Verstärker
57 =	Detektor
58 =	Ausgangsschaltung
59 =	Ausgabeeinrichtung

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Claims

PATENTANWÄLTE
Dr.-hg. HANS RUSCHKB

Dip!.-!ng. OLAF RUSCHKE ο η Π Π Q / ^

Dipl.-Fn₃. HAMS E. RUSCHKE »? U U U 3 H ^

PienzsnausrstrEßo 2
MÜNCHEN 80

München, den 9. Januar 1980

M 4187

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL COMPANY,LTD.,

1006 Kadoma, Osaka, Japan

Patentansprüche | NAOHGEREICHt|

1/ Kanalwahlschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptteil eines PLL-Frequenzsynthesizers gemeinsam für eine Vielzahl von Empfängern benutzt werden kann.
2. Kanalwahlschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil des FLL-Frequenzsynthesizers einen programmierbaren Frequenzteiler, einen Phasenkomparator, einen Bezugsfrequenzoszillator und einen Bezugsfrequenzteiler aufweist.
3. Kanalwählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil des PLL-Frequenzsynthesizers ein Vorteiler ist.

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4. Kanalwahlschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil des PLL-Frequenzsynthesizers eine Kanaleingabeeinrichtung und einen Kodewandler aufweist.
5. Kanalwahlschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aus der Vielzahl der Empfänger in dem PLL-Frequenzsynthesizer ein eigenes Tiefpaßfilter aufweist und daß das Ausgangssignal des Phasenkomparators mit einer 3-Zustandsschalanordnung auf den Eingang jeweils eines der Tiefpaßfilter geschaltet wird.
6. Kanalwahlschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PLL-Frequenzsynthesizer so gesteuert wird, daß er eine Hilfs- bzw. Zumischfrequenz erzeugt, die einer vorbestimmten Frequenz nahe einer Sendefrequenz eines gewünschten Empfangskanals entspricht, und daß eines einer Vielzahl von Suchabstimmsystemen von der Hilfsfrequenz aus als Standardfrequenz aus das Sendesignal sucht und den Empfänger auf es abstimmt.
7. Kanalwahlschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PLL-Frequenzsynthesizer einen gewünschten Empfangskanal wählt, und dessen Abstimmspannung in einem Spannungsspeicher speichert und daß weiterhin jeder aus der Vielzahl von Empfängern eine Abstimmschaltung aufweist, die den Empfänger entsprechend der Ausgangsspannung des Spannungsspeichers abstimmt.

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