DE3028945A1 - Abstimmeinrichtung mit phasensynchronisierter schleife und massnahmen zur automatischen feinabstimmung - Google Patents

Description

RCA 73 767

U.S. Serial No: 61,956

Eiled: July 30, 1979

EGA Corporation
New York, N.Y., V. St. v. A.

^.bstiismeinricfatung mit phasensynchronxsierter .Schleife und Maßnahmen zur automat is oh en ff ei ϊ.· ab s t immune

Die Erfindung "bezieht sich auf Abstimmeinrichtungen, in denen Maßnahmen zur automatischen Feinabstimmung (im folgenden abgekürzt mit AFA bezeichnet) getroffen sind.

AFA-Anordnungen werden in Abstimmsystemen für Hörfunk- und Fernsehempfänger häufig verwendet, um Fehler der Frequenz des Überlagerersignals, die sich durch Schwankungen der Eigenschaften und Kenngrößen von Bauteilen innerhalb des Abstimmsystems ergeben können, zu korrigieren. Aber auch bei Abstimmsystemen, in denen die Gefahr von Frequenzfehlern infolge von Verhaltensänderungen der Bauteile weniger groß ist, können AFA-Anordnungen von Nutzen sein, um FrequenzverSchiebungen im Empfangssignal auszugleichen. Solche FrequenzverSchiebungen können z.B. durch Frequenzumsetzer eingeführt werden, wie man sie bei verkabelten Empfangsanlagen mit Hauptantenne verwendet. So enthalten Abstimmsysteme, die eine phasensynchronisierte Schleife zur synthetischen Gewinnung eines Überlagerersignals aus einem von einem Kristalloszillator erzeugten Bezugssignal relativ stabiler Fre-

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quenz enthalten (sogenannte PLL-Systeme oder Frequenzsynthesizer), häufig ebenfalls eine AFA-Anordnung, die wahlweise eingeschaltet werden kann, um die Frequenz des "üb er lager er signals, nachdem sie von der phasensynchronisierten Schleife auf einen dem jeweils gewählten Kanal zugeordneten Nominalwert eingestellt worden ist, derart nachzuregeln, daß Frequenzverschiebungen des zugehörigen HF-Signals kompensiert werden.

Da phasensynchronisierte Schleifen meistenteils durch Digitalschaltungen gebildet sind und AFA-Anordnungen meistenteils aus Analogschaltungen bestehen, gibt es gewisse Inkompatibilitäten zwischen beiden Anordnungen hinsichtlich der jeweils angewandten integrierten Schaltungstechnik. Die Folge ist, daß ein wesentlicher Teil eines mit phasensynchonisierter Schleife und mit AFA-Anordnung ausgestatteten Abstimmsystems nicht in einer einzigen gemeinsamen integrierten Schaltung untergebracht werden kann. Um ein Abstimmsystem mit phasensynchronisierter Schleife und AFA-Anordnung auf einem einzigen integrierten Schaltungsplättchen anzuordnen, kann man die analoge AFA-Anordnung durch eine zweite phasensynchronisierte Schleife ersetzen, welche im Falle einer FrequenzverSchiebung des HF-Signals den sich dabei ergebenden Fehler zwischen der Istfrequenz des ZF-Signals und dem Sollwert dieser Frequenz reduziert. Wegen der digitalen Natur einer phasensynchronisierten Schleife ist jedoch eine damit ausgestattete AFA-Anordnung anfälliger gegenüber bestimmten außergewöhnlichen Bedingungen im HF-Signal (z.B. Übermodulation des HF-Signals) als analoge AFA-Schaltungen. Außerdem ist es bei Verwendung von AFA-Schaltungen mit phasensynchronisierter Schleife erforderlich, die herkömmlichen ZF-Schaltungen abzuwandeln, um den Typ von Signalen bereitzustellen, der in phasensynchronisierten Schleifen verarbeitet werden kann. Es besteht somit Bedarf an AFA-Anordnungen, die einerseits in Analogtechnik ausgeführt sind und andererseits kompatibel mit der bei phasensynchronisierten Schleifen angewendeten integrierten Schaltungstechnik sind.

Analoge AFA-Anordnungen haben zwar Vorteile gegenüber digitalen AFA-Anordnung en in Abstimmsystemen mit phasensynchronisierter Schleife, andererseits machen sich bei ihnen jedoch Unterschiede

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oder Änderungen in den Verstärkungs/Frequenz-Kennlinien des Abstimmsystems störender bemerkbar. Kennlinienänderungen ergeben sich hauptsächlich deswegen, weil die spannungsgesteuerten Oszillatoren, wie sie typischerweise in solchen Abstimmsystemen verwendet werden, im UHF-Bereich wesentlich empfindlicher auf die Steuerspannung reagieren als im VHF-Bereich. Um der relativ geringen Empfindlichkeit des lokalen Überlagerungsoszillators gegenüber Änderungen der Steuerspannung im VHF-Bereich Eechnung zu tragen und trotzdem eine vernünftige Ansprechzeit im VHF-Bereich sicherzustellen, kann man die im Abstimmsystem wirksamen Zeitkonstanten relativ klein bemessen. Während solche kleinen Zeitkonstanten die gewünschte Wirkung hinsichtlich der Ansprechzeit im VHF-Bereich bringen, haben sie andererseits den Effekt, daß die Verstärkung des Abstimmsystems im UHF-Bereich, wo sie ohnehin relativ hoch ist, noch weiter erhöht wird, so daß der Betrieb des Abstimmsystems im UHF-Bereich in den instabilen Zustand geraten kann. Es besteht daher Bedarf an einer Einrichtung, welche die Empfindlichkeit eines mit analoger -AF A-Anordnung ausgestatteten Abstimmsystems in Übereinstimmung mit dem Frequenzband steuert, in welchem ein gewählter Kanal liegt.

Ein erfindungsgemäßes Abstimmsystem mit phasensynchronisierter Schleife (PLL Abstimmsystem) enthält einen Phasenvergleicher zur Erzeugung von Fehlerimpulsen, deren Polarität und Breite charakteristisch ist für die Richtung und den Betrag der Phasen- und/oder Frequenzabweichung zwischen einer frequenzgeteilten Version eines von einem gesteuerten Oszillator erzeugten Überlagerersignals und einem Bezugsfrequenzsignal. Das Abstimmsystem enthält ferner eine FiItereinrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals, welches dem gesteuerten Oszillator im Sinne einer Verminderung der besagten Abweichung beeinflußt. Außerdem ist ein Umwandler vorgesehen zur Umwandlung eines analogen AFA-Signals, welches einen S-förmigen Frequenzgang der Amplitude hat und damit Richtung und Betrag der Abweichung zwischen der Frequenz einer vorbestimmten Signalkomponente eines ZF-Signals und der Sollfrequenz dieses Signals

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angibt, in Impulse, die ähnlich den vom Phasenvergleicher erzeugten Impulsen sind, jedoch Richtung und Betrag der Frej uenzabweichung der vorbestimmten Signalkomponente des ZF-Signals wiedergeben. Die für das AFA-Signal charakteristischen Impulse werden selektiv derart auf die FiItereinrichtung gekoppelt, daß das Steuersignal die Verminderung der Frequenzabweichung der vorbestimmten Signalkomponente des ZF-Signals bewirkt. Ein wesentlicher Teil dieser Anordnung eignet sich zur Unterbringung in einer einzigen integrierten Schaltung.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Tastverhältnis der für das AFA-Signal charakteristischen Impulse entsprechend dem jeweils gewählten Kanal steuert, um die als Funktion der Frequenz auftretenden Änderungen der Empfindlichkeit des Abstimmsystems gegenüber dem Steuersignal zu berücksichtigen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt teilweise in Blockform ein erfindungsgemäßes Abstimmsystem, wie es in einem Fernsehempfänger verwendet werden kann·,

Figuren 2, 3 und 4- zeigen den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale in graphischer Darstellung, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern;

Figur 5 ist ein Detailschaltbild eines Teils des Abstimmsystems, der in Figur 1 in Blockform dargestellt ist.

Der in Figur 1 dargestellte Fernsehempfänger enthält einen HF-Teil 1, einen spannungsgesteuerten Überlagerungsoszillator (Überlagerer) 3, einen Mischer 5 und einen ZF-Teil 7 zur Erzeugung eines ZF-Signals, welches Bild- und Tonkomponenten enthält. Neben einer Signalverarbeitungseinrichtung 9 enthälT der Fernsehempfänger schließlich noch eine Bildröhre 11 und einen Laut-

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Sprecher 13 zur sichtbaren und hörbaren Wiedergabe der in den ZF-Komponenten enthaltenen Information. Der HF-Teil 1 empfängt HF-Signale von einer HF-Signalquelle 15. Die HF-Signalquelle kann eine Hauptantennen- oder Kabelanlage sein. Da solche Anlagen seitens der verantwortlichen Behörden nicht so strengen Vorschriften unterliegen wie Rundfunksender, können die von ihnen bereitgestellten Trägerfrequenzen oft um ein gewisses Maß von den entsprechenden genormten Trägerfrequenzen abweichen, die von Rundfunksendern ausgestrahlt werden müssen.

Das den übrigen Teil des in Figur 1 dargestellten Fernsehempfängers bildende Abstimmsystem erzeugt eine Abstimmspannung zum Steuern der Frequenz des vom Überlagerungsoszillator 3 gelieferten Überlagerersignals und zum Steuern der Frequenzselektion des HF-Teils 1, so daß der Empfänger sowohl auf nichtgenormte HF-Trägerfrequenzen als auch auf die HF-Träger genormter Frequenz abgestimmt werden kann. Das hier verwendete Abstimmsystem ist in seinem allgemeinen Typ ähnlich wie das in der US-Patentschrift 4- 031 549 beschriebene System.

Das Abstimmsystem enthält eine phasensynchronisierte Schleife (PLL-Anordnung) und eine Schaltungsanordnung zur automatischen Feinabstimmung (AFA-Anordnung). Zur Abstimmung des Empfängers tritt zuerst die PLL-Anordnung in Aktion, um das Überlagerersignal auf eine Nominalfrequenz zu bringen, die im Einklang steht mit der Normfrequenz des HF-trägers für eine gewählte Station. Anschließend tritt die AFA-Anordnung in Aktion, um die Frequenz des Überlagerersignals so nachzuregeln, daß eine eventuelle, durch einen Frequenzversatz des HF-Trägers bedingte Abweichung zwischen der Istfrequenz des Bildträgers des ZF-Signals und dem gewünschten oder Sollwert dieser Frequenz (z.B. 4-5,75 MHz beim NTSC-System) reduziert wird.

Die PLL-Anordnung enthält einen festen Frequenzteiler 17 mit einem Divisor K und einen programmierbaren Frequenzteiler 19 mit einem veränderlichen Divisor N, um die Frequenz des vom Überlage-

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rungsoszillator 3 erzeugten Überlagerersignals zu teilen und somit eine frequenzgeteilte Version des Überlagerersignals bereitzustellen. Ferner ist ein fester Frequenzteiler 21 mit einem Divisor E vorgesehen, der die Frequenz des Ausgangssignals eines Kristalloszillators 23 teilt, um ein Bezugsfrequenzsignal zu erzeugen. Ein Phasenvergleicher 25 empfängt das frequenzgeteilte Überlagerersignal und das Bezugsfrequenzsignal, um Fehlersignale PLL-L und PLL-H zu erzeugen, welche die Phasen- und/oder Frequenzabweichung zwischen dem frequenzgeteilten Überlagerersignal und dem Bezugsfrequenzsignal anzeigen. In Figur 2 ist veranschaulicht, daß wenn das frequenzgeteilte Überlagerersignal dem Bezugsfrequenzsignal nacheilt (infolge einer Phasen- und/oder Frequenzdifferenz), das ansonsten mit niedrigem Logikwert erscheinende Fehlersignal PLL-L positiv gerichtete Impulse enthält, deren Dauer jeweils gleich dem Zeitintervall zwischen der Vorderflanke des Bezugsfrequenzsignals und der Vorderflanke des frequenzgeteilten Überlagerersignals ist. Wenn das frequenzgeteilte Überlagerersignal dem Bezugsfrequenzsignal voreilt, dann enthält das Fehlersignal PLL-H, das ansonsten den niedrigen Logikpegel hat, positiv gerichtete Impulse, deren Dauer jeweils gleich dem Zeitintervall zwischen der Vorderflanke des frequenzgeteilten Überlagerersignal und der Vorderflanke des Bezugsfrequenzsignals ist.

Das Signal PLL-L wird über ein UND-Glied 29, das durchhohen Logikwert des Signals PLL EIN (weiter unten erläutert) aktiviert wird, und über ein ODER-Glied 31 auf den Steuereingang eines Übertragungsgiiedes (Torschaltung T) 27 gegeben. Die Torschaltung 27, die normalerweise nichtleitend ist, wird mit den positiv gerichteten Impulsen des Signals PLL-L jeweils durchlässig gemacht. Das Signal PLL-H wird über ein ebenfalls durch das Signal PLL EIN aktiviertes UND-Glied 35 und über ein ODER-Glied 37 auf den Steuereingang einer Torschaltung 3~" gegeben. Die Torschaltung 33, die ebenfalls normalerweise nichtleitend ist, wrrd durch die positiv gerichteten Impulse des Signals PLL-H durchlässig gemacht. Die Stromleitungsstrecken der Torschaltungen 27

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und 33 sind in Reihe miteinander zwischen einen eine ■Versorgungsspannung +V empfangenden Schaltungspunkt und einen mit Signalmasse verbundenen Punkt geschaltet. Wenn die Torschaltungen 27 und 33 durch die jeweiligen positiv gerichteten Impulse an ihren Steuereingangen leitend gemacht werden, dann wird am Verbindungspunkt der Stromleitungsstrecken der Torschaltungen 27 und 33 ein zusammengesetztes oder kombiniertes Fehlersignal erzeugt, das aus negativ und positiv gerichteten Impulsen bezüglich eines Spannungspegels + w· besteht, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Die positiv gerichteten Impulse des kombinierten Fehlersignals entsprechen den positiv gerichteten Impulsen des Fehlersignals PLL-L. Die negativ gerichteten Impulse des kombinierten Fehlersignals entsprechen den positiv gerichteten Impulsen des Fehlersignals PLL-H.

Unter der Wirkung des kombinierten Fehlersignals wird der Betrag der Abstimmspannung für den Überlagerungsoszillator 3> die von einem aktiven Tiefpaßfilter oder Integrator 39 erzeugt wird, in solchem Sinne geändert, daß sich die Phasen- und/oder Frequenzabweichung zwischen dem Bezugsfrequenzsignal und dem frequenzgeteilten Überlagerersignal vermindert. Wenn diese Abweichung minimal oder verschwunden ist, dann besteht zwischen der Frequenz f.« des Überlagerersignals und der Frequenz f^ des Kristalloszillators folgende Beziehung:

^fü = ^Nf^fkr C>

Die Divisoren K und E werden zur Festlegung des Betriebsfrequenzbereichs der PLL-Anordnung gewählt. Zweckmäßigerweise wird der

TT

Faktor jr f_k gleich 1 MEz gemacht, so daß der programmierbare Divisor N des Frequenzteilers 19 gleich dem in MHz ausgedrückten Wert der Frequenz des Überlagerersignals ist.

Der Wert des Divisors N wird abhängig von Binärsignalen gesteuert, welche in codierter Form die Kanalnummer des gewählten Kanals darstellen und von einem Kanalwähler 41 erzeugt werden. Zu diesem

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Zweck kann der Kanalwähler 41 eine (nicht dargestellte) Tastatur enthalten, um Binärsignale zur Darstellung der beiden Ziffern der Kanalnummern zu erzeugen, und ein Register (nicht dargestellt), um die Binärsignale zu speichern. Die für den gewählten Kanal charakteristischen Binärsignale werden außerdem einer Kanalnummern-Anzeigevorrichtung 43 und einem Banddecodierer 45 zugeführt. Die Anzeigevorrichtung 43 kann z.B. zwei 7-Segment-Gruppen aus Leuchtdioden zur sichtbaren Wiedergabe der Nummer des gewählten Kanals enthalten. Der Banddecodierer 45 findet aufgrund der die Kanalnummer darstellenden Binärsignale heraus, in welchem Frequenzband der gewählte Kanal liegt. Der Decodierer 45 erzeugt ein Signal VL, wenn der gewählte Kanal im unteren VHF-Band liegt (Kanäle 2 bis 6); er erzeugt ein Signal "VH, wenn der gewählte Kanal im oberen VHF-Band liegt (Kanäle 7 bis 13), und er erzeugt ein Signal U, wenn der gewählte Kanal im UHF-Band liegt (Kanäle 14 bis 83).

Die Signale Vl, VH und U steuern die Auswahl bestimmter Induktivitäten (nicht gesondert dargestellt) von Schwingkreisen (ebenfalls nicht gesondert dargestellt) in der HF-Einheit 1 und im Überlagerungsoszillator 3» um den Abstimmbereich der Schwingkreise einzustellen. Jeder Schwingkreis enthält z.B. eine durch Spannung veränderbare Kapazität (Varactor oder Kapazitätsdiode), welche die Mittenfreguenz des Schwingkreises abhängig von der von dem Tiefpaßfilter 39 erzeugten Steuerspannung bestimmt.

Die PLL-AnOrdnung wird durch eine Betriebsarten-Steuereinheit 47 in Gang gesetzt, wenn mittels des Kanalwählers 41 ein neuer Kanal gewählt wird. Im einzelnen erzeugt die Betriebsarten-Steuereinheit 47, wenn ein neuer Kanal gewählt wird, das Signal PLL EIl? mit hohem Pegel, welches die UND-Glieder 29 und 35 konditioniert, um die Signale PLL-L und PLL-H an die Torschaltungen 27 und 33 weiterzugeben. Wenn die Abweichung zwischen dem frequenzgeteilten Überlagerersignal und dem Bezugsfrequenzsignal auf praktisch ihr Minimum reduziert worden ist, dann haben die Impulse der Dehler-Signale PLL-L und PLL-H jeweils relativ kurze Dauer. Dieser Zu-

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stand wird von einem Synchronzustandsfühler 49 erfaßt. Als Antwort darauf läßt die Betriebsarten-Steuereinheit 47 das Signal PIi EIN auf den niedrigen Logikpegel gehen, wodurch die UND-Glieder 29 und 35 gesperrt und damit der Betrieb der PLL-Anordnung beendet wird. Zur gleichen Zeit bewirkt die Betriebsarten-Steuereinheit 47, daß ein Signal Ai¹A BIN mit hohem Logikpegel erzeugt wird. Das Signal AFA EIN schaltet den Betrieb der AFA-Anordnung ein, wie es weiter unten erläutert wird.

Sollte irgendwann nach der Einschaltung der AFA-Anordnung die Frequenz des Überlagerersignals um mehr als ein vorbestimmtes Maß (z.B. 1,25 MHz für das NTSC-System) gegenüber dem Nominalwert versetzt sein, der dem genormten HF-Träger für den betreffenden gewählten Kanal zugeordnet ijt (also im Falle eines Frequenzoff sets von mehr als 1,25 MHz), dann erzeugt ein Offsetdetektor 51 ein Signal, das diesen Zustand anzeigt. Als Antwort darauf beendet die Betriebsarten-Steuereinheit 47 den Betrieb der AFA-Anordnung, indem sie das Signal AFA EIN auf niedrigen Iiogikpegel gehen läßt, und schaltet wieder den Betrieb der PLL-Anordnung ein, indem sie das Signal PLL EIN auf hohen Logikpegel gehen läßt. Frequenzabweichungen oder -offsets des Über lager er signals von mehr als 1,25 MHz müssen vermieden werden, weil man sonst dem Frequenzabstand nahekäme, der zwischen der Frequenz des Bildträgers (45,75 MHz im ZF-Bereich) des gerade eingestellten Kanals und der Frequenz des Tonträgers des nächstniedrigeren Kanals (47,25 MHz im ZF-Bereich) liegt.

Verschiedene Teile des bis hierher beschriebenen Abstimmsystems können in der gleichen Weise realisiert werden wie entsprechende Teile des in der weiter oben genannten US-Patentschrift beschriebenen Abstimmsystems. Für den Phasenvergleicher 25 kann auch eine Anordnung verwendet werden, wie sie als "Phase Comparator II" aus der RCA Solid State Division Application Note ICAN-6101 bekannt ist (veröffentlicht in der ECA Solid State 1974- Databook Series SSD-2O3B von der RCA Corporation, Sotnerville, New Jersey USA).

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Die AFA-Anordnung enthält einen AFA-Diskriminator 53 herkömmlicher Bauart zur Erzeugung einer Spannung VAPA, die einen S-förmigen Verlauf der Amplitude abhängig von der Frequenz hat, wie es graphisch in Figur 3 dargestellt ist. Diese APA-Kennlinie hat einen Bereich negativer Amplitude und einen Bereich positiver Amplitude gegenüber einem Bezugsspannungspegel VEEF. Die S-förmige Kennlinie schneidet den Bezugspegel VEEF an einem Punkt, welcher der Nominalfrequenz des ZF-Bildträgers entspricht (d.h. bei 4-5,75 MHz). Ein Umwandler 55 wandelt die analoge Spannung VAFA in impulsförmige Fehlersignale AFA-H und AFA-L um, welche die Abweichung der Istfrequenz des Bildträgers gegenüber dem Nominal- oder Sollwert von 45,75 MHz anzeigen. Das Fehlersignal AFA-H enthält Impulse mit jeweils einer Dauer, die den positiven Abweichungen der Frequenz des ZF-Bildträgers gegenüber 45,75 MHz entspricht. Das Fehlersignal AFA-L enthält Impulse, deren Dauer jeweils den negativen Abweichungen der Frequenz des ZF-Bildträgers gegenüber 45,75 MHz entspricht.

Bei der nachfolgenden Beschreibung des Umwandlers 55 sind die beiden Figuren 1 und 3 zu betrachten. Der Umwandler 55 enthält eine Stromquelle 57» um einen Strom zur wahlweisen Aufladung eines Kondensators 59 für die Erzeugung einer Spannung VC zu liefern. Eine normalerweise durchlässige Torschaltung 61, die den Kondensator 59 nebenschließt, wird während negativ gerichteter Impulse eines von einer Triggerschaltung 63 erzeugten Triggersignals VT nichtleitend gemacht. Dies hat zur Folge, daß während der negativ gerichteten Impulse des Signals VT die Spannung VC sägezahnförmig als Funktion der Zeit ansteigt. Falls der von der Stromquelle 57 gelieferte Strom im wesentlichen konstant ist, hat der sägezahnförmige Teil der Spannung VC einen im wesentlichen linearen Verlauf, wie es die Figur 4 zeigt.

Der Betrag der Spannung VC wird in einem Spannungsvergleicher 65 mit einer Spannung verglichen, die im wesentlichen gleich dem Bezugsspannungspegel VEEF der AFA-Kennlinie ist. Der Betrag

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der Spannung VC wird außerdem in einem Spannungsvergleicher mit der AFA-Spannung YAPA verglichen. Die am Ausgang des Vergleichers 65 entwickelte Spannung VC1 enthält negativ gerichtete Impulse, deren Vorderflanken jeweils zu denjenigen Zeitpunkten erscheinen, wo der sägezahnförmige Teil der Spannung VC in seinem Betrag im wesentlichen gleich dem Betrag des Bezugsspannungspegels VREi¹ ist. Die am Ausgang des Vergleichers 67 erzeugte Spannung VC2 enthält negativ gerichtete Impulse, deren Vorderflanken jeweils zu denjenigen Zeitpunkten erscheinen, wo der sägezahnförmige Teil der Spannung VC in seinem Betrag im wesentlichen gleich dem Betrag der Spannung VAFA ist.

Ein Inverter 71 erzeugt das Komplement VC2 von VC2. Ein Inverter 75 "bildet das Komplement VÜT von VC1. Ein UND-Glied 69 verknüpft, wenn es durch einen hohen Pegel des Signals AFA EIN aktiviert ist,die Signale VC1 und VC2, um das Fehlersignal AFA-L zu "bilden. Wie in Figur 4 gezeigt, enthält das Fehlersignal AFA-L positiv gerichtete Impulse, deren Dauer jeweils der negativen Differenz zwischen dem Betrag der Spannung VAFA und dem Bezugsspannungspegel VEEF entspricht. Ein UND-Glied 73 verknüpft, wenn es durch einen hohen Pegel des Signals AFA EIN aktiviert ist, die Signale VC1 und VC2, um ein Fehlersignal AFA-H zu bilden, welches positiv gerichtete Impulse enthält, deren Dauer jeweils der positiven Differenz zwischen dem Betrag der Spannung VAFA und dem Bezugsspannungspegel VEEF entspricht .

Das Fehlersignal AFA-L wird über das ODER-Glied 31 an die Torschaltung 27 gelegt, und das Signal AFA-H gelangt über das ODER-Glied 37 zur Torschaltung 33. Als Folge erscheint am Eingang des Tiefpaßfilters 39 ein kombiniertes Fehlersignal, worin die Breite negativ gerichteter Impulse dem Betrag negativer Abweichungen der Frequenz des ZF-Bildträgers gegenüber dem Nominalwert 4-5,75 MHz entspricht und worin die Breite positiv gerichteter Impulse dem Betrag positiver Abweichungen der Frequenz des ZF-Bildträgers gegenüber 45,75 MHz entspricht. Das Tiefpaß-

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filter 39 spricht auf das vom Ausgangssignal des AFA-Diskriminators 53 abgeleitete kombinierte impulsförmige Fehlersignal an, um den Betrag der Abstimmspannung im Sinne einer Verminderung der Frequenzabweichung zwischen dem ZF-Bildträger und 45,75 MHz zu steuern.

Während des Betriebs der PLL-Anordnung ist eine Torschaltung 77 leitend oder durchlässig, und zwar infolge des hohen Logikpegels des Signals PLL EIN. Somit wird eine Spannung, die im wesentlichen gleich dem Bezugsspannungspegel VEEF ist, an einen Kondensator 79 gelegt, der im Nebenschluß zum AFA-Diekriminator 53 angeordnet ist, so daß die Spannung VAFA zu dieser Zeit auf einem Wert gehalten wird, der im wesentlichen gleich dem Bezugsspannungspegel VEEF ist. Mit Einschaltung des Betriebs der AFA-Anordnung wird die Torschaltung 77 nichtleitend, und zwar durch den nun niedrigen Logikpegel des Signals PLL EIN. Da sich die Spannung am Kondensator nicht sofort ändern kann, ist VAFA am Anfang praktisch gleich VEEF. Dadurch wird verhindert, daß der anfängliche Frequenzoffset des "Überlagerersignals der sich infolge der die Spannung VAFA beeinflussenden Schaltunregelraäßigkeiten beim Einschalten der AFA-Anordnung ergeben kann, den vorbestimmten Frequenzoffset überschreitet, bei welchem der Betrieb der PLL-Anordnung wieder einsetzen würde. Ohne diese Vorkehrung könnte das Abstimmsystem unerwünscht in einen Zustand geraten, in welchem es periodisch zwischen PLL-Betrieb und AFA-Betrieb umschaltet.

Wie bereits oben angedeutet, haben die HF-Einheit 1 und der Überlagerungsoszillator 3 verschiedene spannungsgesteuerte Schwingkreise für verschiedene Frequenzbänder. Dabei haben die Schwingkreise meist unterschiedliche Empfindlichkeit (unter "Empfindlichkeit" sei hier das Maß der Änderung der Abstimmspannung verstanden, welches zur Herbeiführung einer gegebenen Frequenzänderung erforderlich ist). Die Ansprechzeit der AFA-Anordnung hängt in einem hohen Maße von der Empfindlichkeit des jeweils gewählten Schwingkreises des Überlagernngsoszillators 3 ab. Da die

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Empfindlichkeiten der Schwingkreise für das untere und das obere VHP-Band viel geringer sind als die Empfindlichkeit des Schwingkreises für das UHF-Band, sind die Ansprechzeiten für VHF-Kanäle langer als die Ansprechzeiten für UHF-Kanäle. Unterschiede der Ansprechzeiten entsprechend einem Verhältnis von z.B. 1:16 sind durchaus möglich. Man kann zwar das Tiefpaßfilter 39 und auch andere Bauteile der AFA-Anordnung so dimensionieren, daß sich kürzere Ansprechzeiten für VHF-Kanäle ergeben, jedoch beeinträchtigen solche Änderungen auch die Stabilität der AFA-Anordnung. Im UHF-Bereich können solche Änderungen eine kritische Instabilität bewirken.

Im Abstimmsystem nach Figur 1 ist die Triggereinheit 63 dazu ausersehen, durch Änderung des Tastverhältnisses des Signals VT die Abstimmempfindliehkeiten im VHF- und im UHF-Bereich einander anzugleichen. Im einzelnen enthält die Triggereinheit einen Binärzähler 81, in welchem die Frequenz eines von einer Stufe des Frequenzteilers 21 gelieferten Taktsignals durch aufeinanderfolgende Potenzen von 2 geteilt wird, um ausgangsseitig entsprechende Impulssignale Q1 bis Q8 zu erzeugen. Ein UND-Glied 83 verknüpft die Aus gangs signale Q1 bis Q4- des Binärzählers 81, und ein UND-Glied 85 verknüpft das Ausgangssignal des UND-Gliedes 83 mit den Ausgangssignalen Q5 bis Q8 des Binärzählers Die Ausgangssignale der UND-Glieder 83 und 85 enthalten beide jeweils positiv gerichtete Impulse gleicher Dauer. Da jedoch die Frequenz des Ausgangssignals des UND-Gliedes 83 16-mal höher ist als die Frequenz des Ausgangssignals des UND-Gliedes 85, ist das Tastverhältnis (d.h. das Verhältnis der Dauer des positiv gerichteten Impulses in einer Periode zur Gesamtdauer der Periode) des Ausgangssignals des UND-Gliedes 83 16-mal größer als das Tastverhältnis des Ausgangssignals des UND-Gliedes

Venn ein Kanal im VHF-Bereich gewählt ist, dann wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes 83 über ein UND-Glied 89, welches durch ein vom Banddecodierer 45 geliefertes Bandwahlsignal V aktiviert ist, einem NOE-Glied 87 angelegt. Das NOR-Glied 87

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invertiert das Aus gangs signal des UND-Gliedes 83 und gibt es in dieser Form auf die Torschaltung 61. Venn ein Kanal im UHF-Bereich gewählt ist, dann gelangt in entsprechender Weise eine invertierte Version des Ausgangssignals des UND-Gliedes 85 über ein UND-Glied 91, welches durch ein Bandwahlsignal U aktiviert ist, und über das NOR-Glied 87 zur Torschaltung 61. Da das Tastverhältnis des der Torschaltung 61 angelegten Triggersignals bei VHF-Kanälen 16-mal größer ist als bei UHF-Kanälen, ist die durch die Zustände des Signals "VAFA hervorgerufene Änderung der vom Tiefpaßfilter 39 erzeugten Abstimmspannung im VHF-Bereich 16-mal schneller als im UHF-Bereich. Somit ist die Empfindlichkeit des Abstimmsystems gegenüber Änderungen in der Abstimmspannung über den gesamten Abstimmbereich gleichmäßiger.

Zum Ausgleichen der unterschiedlichen Empfindlichkeiten des Abstimmsystems können auch andere Anordnungen verwendet werden. So kann z.B. der Strom, der von der Stromquelle 57 zum Kondensator 59 geliefert wird, abhängig vom gewählten Kanal gesteuert werden. Genauer gesagt wäre der von der Stromquelle 57 gelieferte Strom im Falle von UHF-Kanälen stärker zu machen als im Falle von VHF-Kanälen, und zwar abhängig von Bandwahl signal en U und V, wie es in Figur 1 mit den gestrichelten Zuleitungen zur Stromquelle 57 angedeutet ist. Ein erhöhter Ladestrom hat die Wirkung, daß die Steilheit des sägezahnförmigen Teils der Spannung VC größer wird und dadurch die Tastverhältnisse der von den Vergleichern 67 und 65 erzeugten Ausgangs signale und des dem Tiefpaßfilter 39 zugeführten kombinerten Fehlersignals kleiner werden, so daß sich die Änderungsgeschwindigkeit dei Abstimmspannung vermindert.

Die in Figur 5 dargestellte Stromquelle ist für den vorstehend beschriebenen Zweck geeignet. Der Betrag des über die Kollektor-Emitter-Strecke eines pnp-Transistors 93 fließenden Ausgangsstroms ist im wesentlichen bestimmt durch die Spannung, die an einem Emitterwiderstand 95 durch einen mit der Basis des Transistors 93 gekoppelten Spannungsteiler 97 entwickelt wird. Beim

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Erscheinen eines Bandwahlsignals U wird eine Torschaltung 99 leitend gemacht, um dem Widerstand 95 einen Widerstand 101 parallel zu schalten. Dies hat eine Verminderung des Ausgangsstroms zur Folge.

Da der Kondensator 59 einen relativ kleinen Kapazitätswert haften kann und da die Stromquelle. 57 und die Vergleicher 65 und 67 durch Bipolarschaltungen gebildet werden können, die mit digitalen Logikschaltungen in I L-Technik (integrierte Injektions-Logikschaltungen) kompatibel sind, läßt sich ein wesentlicher Teil des Abstimmsystems nach Figur 1 innerhalb einer einzigen integrierten Schaltung unterbringen.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines Abstimmsystems wird zwischen Kanälen im VHF-Band und Kanälen im UEF-Band unterschieden, um den Unterschied auszugleichen, der zwischen den Empfindlichkeiten in diesen beiden Bändern besteht. Natürlich ist es auch möglich, das Abstimmsystem so auszulegen, daß es zwischen Kanälen in verschiedenen Teilen eines Bandes oder sogar zwischen verschiedenen einzelnen Kanälen unterscheidet. Außerdem können statt der hier beschriebenen speziellen Anordnungen logischer Schaltungen auch andere logische Schaltungsanordnungen verwendet werden, um die gleiche Funktion zu erfüllen.

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE ODOOQ/ C

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE !22
   POSTFACH 86 06 68

   D-8OOO MUENCHEN 86

   TELEFON 089/47 69 06 4768 19 ECA 73 767 ES/KI AB SEPT. .980: 4706006

   U.S. Serial No: 61,956 ^TELEX "^263β

   Filed: July 30, 1979 telegramm sombez

   ECA Corporation
   New York, N.Y., V. St. V. A.

   -'bstimiieinrichfaunp; nit nhaoansynctironis".ertpr ochleife und Maßnahmen zur automatiscacn Foin^b

   Pat ent ansp rüch e

   1. Anordnung zum Abstimmen eines Empfängers auf ein einem gewählten Kanal zugeordnetes Hochfrequenzsignal (HP-Signal) mit folgenden Teilen: einem gesteuerten Oszillator zur Erzeugung eines ttberlagerersignals einer Frequenz, die abhängig von einem Abstimmsteuersignal steuerbar ist; einer Mischeinrichtung zum Kombinieren des HF-Signals und des Überlagerersignals für die Erzeugung eines mit einer Nominalfrequenz schwingenden Zwischenfrequenzsignals (ZF-Signal); einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Überlagerersignals durch einen in Eelation zum gewählten Kanal

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   stehenden Divisor für die Erzeugung eines frequenzgeteilten Signals; einem Bezugsfrequenzgeber zum Erzeugen eines Bezugsfrequenzsignals; einem Vergleicher zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Fehlersignals in Form von Impulsen, deren Dauer jeweils charakteristisch ist für das Maß der Phasen- und/oder Frequenzabweichung des frequenzgeteilten Signals vom Bezugsfrequenzsignal, wobei das erste Fehlersignal für Abweichungen in der einen Richtung und das zweite Fehlersignal für Abweichungen in der entgegengesetzten Sichtung charakteristisch ist; eine Abstimmsteuereinheit, die auf das erste und das zweite Fehlersignal anspricht, um die Abstimmsteuersignale für eine Verminderung der Abweichungen des frequenzgeteilten Signals vom Bezugsfrequenzsignal zu erzeugen; einem auf das ZF-Signal ansprechenden Diskriminator zur Erzeugung eines Signals zur automatischen Feinabstimmung (AFA-Signal), dessen Amplitude charakteristisch für das Maß der Abweichung der Istfrequenz des ZF-Signals von der genannten Wominalfrequenz ist, wobei die Amplitude bei Abweichungen in der einen Richtung oberhalb eines Bezugspegels und bei Abweichungen in der entgegengesetzten Eichtung unterhalb eines Bezugspegels liegt, gekennzeichnet durch einen Impulsumwandler (55) zur Erzeugung eines dritten und eines vierten Fehlersignals in Form von Impulsen, deren Dauer jeweils charakteristisch ist für die Abweichung zwischen der Amplitude des AFA-Signals und dem Bezugspegel, und zwar im dritten Fehlersignal für Abweichungen in der einen Richtung und im vierten Fehlersignal für Abweichungen in der entgegengesetzten Richtung, und eine Betriebsarten-Steuereinrichtung (4-7) welche die Abstimmsteuereinheit (31, 27, 37■> 33) wahlweise auf das dritte und das vierte Fehlersignal im Sinne einer Verminderung der Abweichungen zwischen dem ZF-Signal und der genannten Nominalfrequenz ansprechen läßt.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsumwandler (55) folgendes enthält:

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   einen Sägezahngenerator (57» 59» 61) zur wahlweisen Erzeugung eines Sägezahnsignals, dessen Amplitude sich rampenförmig mit der Zeit ändert;

   einen ersten Vergleicher (65) zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals, das abhängig davon, welche Relation die Amplitude des Sägezahnsignals gegenüber dem Bezugspegel hat, einen ersten oder einen zweiten Amplitudenwert aufweist ;

   einen zweiten Vergleicher (67) zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals, das abhängig davon, welche Relation die Amplitude des Sägezahnsignals gegenüber dem APA-Signal hat, einen ersten oder einen zweiten Amplitudenwert aufweist;

   eine Verknüpfungseinrichtung (69, 71_s 73, 75)» die das erste und das zweite Ausgangssignal zur Erzeugung des dritten und des vierten Fehlersignals kombiniert.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator einen Kondensator (59) und eine Stromquelle (57) enthält, um wahlweise einen Ladestrom an den Kondensator zur Aufladung des Kondensators und damit zur Erzeugung des Sägezahnsignals zu liefern, und daß ferner eine Ladesteuereinrichtung (61) vorgesehen ist, mit welcher die Aufladung des Kondensators aus der Stromquelle wahlweise einschaltbar ist.

   4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsumwandler (55) eine Tastverhältnis-Steuereinrichtung (63) enthält, um die Tastverhältnisse der Impulse des dritten und des vierten Fehlersignals abhängig vom jeweils gewählten Kanal zu beeinflussen.

   5. Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastverhältnis-Steuereinrichtung (63) die Tastverhältnisse der Impulse des dritten und des vierten Fehlersignals im Falle

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   der Valil eines im UHF-Bereichs liegenden Kanals kleiner macht als im Falle der Wahl eines im VHF-Bereich liegenden Kanals.

   6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladesteuereinrichtung eine Tastverhältnis-Steuereinrichtung (63) enthält, mit welcher die Tastverhältnisse der Impulse des dritten und des vierten Fehlersignals abhängig vom gewählten Kanal steuerbar sind und die einen Zähler (81) enthält, um Aktivierungsimpulse zu erzeugen, welche die Aufladung des Kondensators (89) durch die Stromquelle (57) einschalten, wobei der Zähler mit einer Einrichtung (83, 85, 89₅ 91) versehen ist, um die Frequenz der Aktivierungsimpulse abhängig von der Frequenz des dem gewählten Kanal zugeordneten HF-Signals zu steuern.

   7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastverhältnis-Steuereinrichtung (63) die Frequenz der Aktivierungsimpulse im Falle der W^hI eines im UHF-Bereich liegenden Kanals niedriger macht als im Falle eines im VHF-Bereich liegenden Kanals.

   8. Anordnung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator eine Tastverhältnis-Steuereinrichtung (bei 57) enthält, um die Tastverhältnisse der Impulse des dritten und des vierten Fehlersignals abhängig vom gewählten Kanal zu steuern, und daß diese Steuereinrichtung eine Ladegeschwindigkeits-Vähleinrichtung (95, 97, 99, 101) aufweist, um die Aufladegeschwindigkeit für den Kondensator abhängig von der Frequenz des dem gewählten Kanal zugeordneten HF-Signals zu steuern.

   9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladegeschwindigkeits-Wählexnrichtung die Aufladegeschwindigkeit für den Kondensator im Falle der Wahl eines im UHF-Bereich liegenden Kanals größer macht als im Falle der Wahl eines im VHF-Bereich liegenden Kanals.

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   Anordnung nach Anspruch 9? dadurch gskennzeichnet, aaß die Ladegesehwinäigkeits-Wäöleinrichtung ein® Ladestrom-Steuer=- einrichtung (999 101) enthält-, welch© den Ladestrom im Falle der Wahl eines im UHF-Bereich liegenden Kanals stärker werden läßt als im lalle der Wahl eines im VHF-Ber@ich liegenden Kanals_β

   11. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsumwandler eine Einrichtung (77? 79) enthält, welche die Amplitude des AFA-Signals im wesentlichen gleich dem Bezugswert macht, wenn die Abstimmsteuereinrichtung anfänglich für das Ansprechen auf das dritte und das vierte Fehlersignal aktiviert wird.

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