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Beschreibung: Die Erfindung geht aus von einem Abwärtskonverter für
ein Fernsehübertragungssystem mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthaltenen
Merkmalen. Fin solches System ist in der DE-PS 1 512 222 beschrieben. bei dem bekannten
Fernsehübertragungssystem emfängt der Aufwärtskonverter über eine Empfangsantenne
vom Fersehsender ein Pernsehsignal, welches im Aufwa:t-skonverter in den Mikrowellen-l'requenzE)ereich
umgesetzt und über eine Mikrowellen-Richtfunkübertragungsstrecke zu dem Abwärtskonverter
gesendet wird, welcher es mit seiner Empfangsantenne empfängt, in den Bereich der
Fernsehfrequenzen zurückumsetzt und dieses zurückumgesetzte Fernsehsignal drahtlos
oder über Koaxialkabel an die Empfangsgeräte von Fernsehteilnehmern weiterleitet.
Die Übertragung über die Mikrowellen-ltichtfunkstrecke erfolgt in Einseitenbandtechnik;
es wird der Träger des amplitudenmodulierten Mikrowellensignals am Mikrowellensender
unterdrückt und im Empfänger, d.h. im Abwärtskonverter, wieder hinzugefügt. Stimmt
die im Abwärtskonverter durch einen Oszillator, und zwar durch einen Quarzoszillator
erzeugte Trägerfrequenz nicht exakt mit der ursprünglichen Trägerfrequenz überein,
so können Schwebungssignale entstehen, welche die Bildqualität auf den Empfangsgeräten
der Fernsehteilnehmer beeinträchtigen.
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Um dies zu vermeiden, wird bei dem bekannten Fernsehübertragungssystem
im Autwärtskonvertr ein im Bereich der ternsehfrequenzen liegendes und von einem
Quarzoszillator abgeleitetes Pilotsignal erzeugt, mit den empfunyenen Fernsehsignalen
vereinigt und gemeinsam rnit diesen in den Mikrowellenbereich umgesetzt. Eine alternative,
in der DE-PS 1 512 222 nicht beschriebene Möglichkeit besteht darin, die Fernsehsignale
und das im Bereit'I der Fernsehfrequenzen in einem sonst unbesetzten Frequenzband
liegende Pilotsignal getrennt in den Mikrowellenbereich umzusetzen und erst dann
mit den Fernsehsignalen zu vereinigen, wodurch diese einer geringeren Verzerrung
unterliegen. Pilot- und Fernsehsignale werden dann - nach Unterdrückung der Mikrowellenträgerfrequenz
durch geeignete Filter - über die Mikrowellen-Richtfunkstrecke zum Abwdrtskonverter
übertragen. Die Mikrowellenträgerfrequenz ist ebenso wie die Frequenz des Pilotsignals
vom Quarzoszillator des Aufwärtskonverters abgeleitet und beträgt ein festes Vielfaches,
beim Gegenstand der DL-PS 1 's12 222 ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des
Pilotsignals vor der Umsetzung (d.h. des Pilotsignals in der Nutzfrequenzbandlage).
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Im Abwärtskonverter befindet sich ein regelbarer Oszillator, und zwar
ebenfalls ein Quarzoszillator. Ein von diesem Quarzoszillator abgeleitetes Signal,
dessen Frequenz beim Gegenstand der DE-PS 1 512 222 mit der Trägerfrequenz des im
Aufwärtskonverter erzeugten Mikrowellenträgersignals übereinstimmen soll, wird dem
im Abwärtskonverter empfangenen Signal beigemischt. Um die Übereinstimmung dtr
buLdr
Mikrowel lt'rträ<jerfrequenzen zu gewährleisten, wird der Oszillator im Abwärtskonverter
mit Hilfe des im Mikrowellenbereich übertragenen Pilotsignals (d.h. des Pilotsignals
in Sendefrequenzbandlage) geregelt. Zu diesem Zweck wird die im empfangenen und
mit dem nachgebildeten Trägerfrequenzsignal überlagerten Signal enthaltene, im Nutzfrequenzband
liegende Pilotfrequenz ausgefiltert und in einem Phasendetektor mit einer vom Oszillator
des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenz verglichen, welche zu der im Abwärtskonverter
erzeugten Mikrowellenträgerfrequenz in demselben festen (in der DE-PS 1 512 222
ganzzahligen) Verhältnis steht wie die l'ilottreguenz im Nutzfrequenzband zu der
im Aufwärtskonverter erzeugten Mikrowellenträgerfrequenz. Stimmen die beiden dem
Phasendetektor zugeführten Signale in der Frequenz überein, dann stimmen auch die
beiden Mikrowellenträgerfrequenzen überein und Aufwärts- und Abwärtskonverter sind
miteinander synchronisiert. Stimmen die beiden dem Phasendetektor zugeleiteten Signale
in ihrer Frequenz jedoch nicht miteinander überein, dann gibt der Phasendetektor
ein Spannungssignal ab, welches ein Maß für die Frequenzabweichung ist. Dieses Spannungssignal
wird als Stellgröße eine Regelkreises verwendet, durch welchen die Frequenz des
regelbaren Oszillators so nachgeführt wird, daß das Spannungssignal und damit die
Frequenzabweichung verschwinden.
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Für die Pilotfrequenz steht gewöhnlich nur ein relativ schma'les Frequenzband
zur Verfügung. Zum Ausfiltern des Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage aus dem vom
Abwärtskonverter empfangenen Signal benötigt
man daher beim Gegenstand
der DE-PS 1 512 222 ein Pilotfilter mit sehr hoher Flankensteilheit; typischerweise
benötigt man beim Stand der Technik ein temperturkompensiertes Pilotfilter mit sechs
bis zehn Filterkreisen; das Pilotfilter ist also sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufwand für dds Pilotfilter
zu reduzieren.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1.
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Die Erfindung nimmt die für einen Sollwert-lstwert-Vergleich erforderliche
Aussiebung des Pilotsignals aus dem vom Abwärtskonverter empfangenen Mikrowellensignal
nicht wie bisher bei der im Nutzfrequenzband liegenden Pilotfrequenz fPS oder einem
Vielfachen dieser Frequenz vor, sondern bei einem Bruchteil dieser Pilotfrequenz
f fp5 Dabei wird das erniedrigte Frequenzniveau nicht durch Frequenzteilung, sondern
durch Frequenzverschiebung erreicht. Die Frequenzverschiebung läßt nämlich in für
den erfindungsgemäß vorgesehenen Zweck vorteilhafter Weise die Bandbreite der Signale
unverändert, wohingegen bei einer Frequenzteilung um einen bestimmten Faktor die
Bandbreite um denselben Faktor geteilt, d.h. verkleinert würde. Dadurch, dan die
Frequenz, bei der das Pilotsignal ausgesiebt wird, erniedrigt, die ursprüngliche
Bandbreite aber beibehalten wird, ist für das Aussieben des Pilotsignals nur
noch
ein bescheidener Filteraufwand nötig und gleichzeitig wird durch das breitbandige
Auskoppeln des Pilotsignals verhindert, dann in den Nachbarkanälen des Pilotsignals
in Nutz-Frequenzbandlage, welche durch Fernsehfrequenzen besetzt sind, Gruppenlaufzeitverzerrungen
auftreten.
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Der Vorteil der Erfindung wird deutlich, wenn man bedenkt, daß bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo die Aussiebung des Pilotsignals bei
der halben Pilotfrequenz fPS in Nutzfrequenzbandlage erfolgt, als Pilotfilter ein
Filter mit lediglich zwei bis drei Filterkreisen benötigt wurde, während beim Stand
der Technik statt dessen sechs bis zehn Filterkreise benötigt werden.
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Wenn - was häufig der Fall ist - die Frequenz des Pilotsignals in
;endefrequenzbandlage ein ganzzahliges Vielfaches der Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage,
der Faktor a also ganzzahlig ist, dann diirfen, um die Bedingung (I) 0 < || a
- b . c | - k.c | < 1 zu erfüllen, entweder b.c oder k.c oder beide Produkte
b.c und k.c nicht ganzzahlig sein. Zweckmäßig wählt man dann den Faktor c nicht
ganzzahlig, das heint, man wählt die Sollfrequenz des regelbaren Oszllldtors des
Abwärtskonverters verschleden von der
Pilotfrequenz f in Nutzfrequenzbandlage
(welche auch mit daher Frequenz des Oszillators im Aufwärtskonverter, von welchem
aucl die Mikrowellenträgerfrequenz abgeleitet wird, übereinstimmen kann), und zwar
entweder als Bruchteil oder als nicht ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz fPS.
Man hat dann die Möglichkeit, die Faktoren b und k ganzzahlig zu wählen, d.h., zur
Erzeugung der von der Frequenz des Oszillators des Abwärtskonverters abgeleiteten
Frequenzen b. fQE und k. fQE werden nur Frequenzvervielfacher, aber keine Frequenzteiler
benötigt.
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Wählt man aber die Sollfrequenz des Oszillators des Abwärtskonverters
übereinstimmend mit der Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage (c = 1) oder als ganzzahliges
Vielfaches dieser Pilotfrequenz (( ganzzahlig), dann darf zur Erfüllung der Bedingung
(I) entweder der faktor K oder der Faktor b nicht ganzzahlig sein und man benötigt
zur Erzeugung der vom Oszillator des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenzen b.fQE
oder k.fg nicht nur Frequenzvervielfacher, sondern auch einen Frequenzteiler.
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Sollte die Frequenz des Pilotsignals in Sendefrequenzbandlage ein
nicht ganzzahliges Vielfaches der Pilotfrequenz fPS in Nutzfrequenzbdndlage, der
Faktor a also nicht ganzzahlig sein, dann können zur Erfüllung der Bedingung (I)
die Faktoren b,c und k ganzzahlig sein, darunter kann insbesondere c = 1 gewählt
werden, d.h. die Sollfrequenz de,' Oszillators des Abwärtskonverters kann übereinstimmend
mit der Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage gewählt werden, und zum erzeugen der
vom
Oszillator des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenzen kann man allein mit Frequenzvervielfachern
auskommen.
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In jedem Fall sol len die im Abwärtskonverter zur SyncIronisierung
des Abwärtskonverters mit dem Aufwärtskonverter erzeugten Frequenzen von einem einzigen
Oszillator abgeleitet werden.
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Nach dem Beimischen des Signals mit der Frequenz b.c.fPE zum empfangenen
Mikrowellensignal mit der im Sendefrequenzband liegenden Pilotfrequenz a. f enthalt
das resultierende Signal einen Anteil mit der Frequenz (III) | a. fPS - b.c fPE
in abgezweigtes iynal, welches diese durch Mischung entstandene Frequenz enthält,
wird gemäß dem Merkmal (d) des Patentanspruchs 1 Ln einem zweiten Mischvorgang in
einem Mischer mit nicht linearer Kennlinie mit einem Signal mit der Frequenz k.c.fPE
gemischt. Das durch den zweiten Mischvorgang erzeugte Signal enthält einen Anteil
mit der Frequenz (IV) || a.fPS - b.c.fPE | - k.cfPE | Wenn der geregelte Oszillator
des Abwärtskonverters mit seiner Sollfrequenz schwingt (fQE = c.fPS) dann stimmt
die im Abwärtskonverte nachgebildete Pilotfrequenz fPE mit der vom Aufwärtskonverter
übermittelten Pilotfrequenz fPS überein; liegt jedoch eine Frequenzabweichung
vor,
ist also (V) fPE = fPS + # f dann wird damit aus dem Ausdruck (IV)
Die Frequenz gemän Ausdruck (VI) stimmt bis auf eine durch 4 fp bestimmte, relativ
kleine Frequenzabweichung mit der Frequenz d . fpS überein und ist gemäß der Bedingung
(I) kleiner als die Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage. Durch ein Pilotfilter,
dessen Mittenfrequenz gerade d . fPS ist, kann man die Frequenz (VI) aussieben,
und zwar rnit relativ geringem Filteraufwand, weil die ausgesiebte Frequenz kleiner
ist als die Pilotfrequenz fPS .
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Die ausgesiebte Frequenz (VI) wird nun einen Sollwert-Istwert-Vergleich
mit der Frequenz fQE = c.fPE des regelbaren Oszillators des Abwärtskonverters unterzogen,
um die Frequenzabweichung auf auf den Wert Null zu regeln. Sofern nicht die Faktoren
c und d übereinstimmen, wird vor dem Frequenzvergleich durch Frequenzteilung oder
Frequenzvervielfachung der Oszillatorfrequenz fQE und/oder der ausgesiebten Frequenz
(VI) das Verhältnis der Frequenzen fQE und der ausgesiebten Frequenzen (VI) um einen
solchen Faktor r verändert, daß ein unmittelbarer Frequenzvergleich möglich
ist
und bei verschwindender Frequenzabweichung ( # fp = 0) die Differenz der verglichenen
b'requenzen ebenfalls verschwindet.
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Für diesen direkten Frequenzvergleich wird d (VII) r = gewählt.
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Vorzugsweise wird das empfangene Mikrowellensignal nicht in einem
Schritt in das Nutzfrequenzband zurück umgesetzt (dann wäre | a - b.c | = 1), sondern
es wird eine Doppelumsetzung vorgenommen, d.h. das Mikrowellensignal wird zun.ichst
auf eine tiefere, aber oberhalb des Nutzfrequenzbandes liegende Zwischenfrequenz
umgesetzt und in einem zweiten Schritt von der Zwischenfrequenz in das Nutzfrequenzband
zurück umgesetzt. Der große Vorteil dieser Doppelumsetzung liegt darin, daß Spiegelfrequenzen
sehr viel leichter unterdrückt werden können. Dies sei an einem Zahlenbeispiel erläutert:
Es werde angenommen, daß die Signalfrequenz f2 des vom Abwärtskonverte empfangenen
Mikrowellensignale 12.547 MHz beträgt, welche auf die im VHF-Beeich liegende Nutzfrequenz
fl = 47 MHz umgesetzt werden soll.
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Bei einer Einfachumsetzung erzeugt man dazu mit einem im Aufwärtskonverter
vorgesehenen Oszillator eine Trägerfrequenz fT = 12500 MHz, welche in einem Mischer
mit dem Mikrowellensignal mit der Frequenz 12 - 12.547 Milz gemischt wird. Das Ausgangssignal
des Mischers enthaut darin die b'requenz kl = f2 - fT = 47 MHz. Die bei dieser Einfachumsetzung
auftretende Spiegelfrequenz liegt bei f2S = T - 47 MHz.
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Der relative Abstand der Spiegelfrequenz von der Signalfrequenz beträgt
lediglich
Das Ausfiltern einer so naheliegenden Frequenz erfordert einen hohen Filteraufwand.
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Dieser hohe Aufwand ist nicht nötig, wenn man eine Doppelumsetzung
vornimmt. Dazu werden im Abwärtskonverter zwei Mischer benötigt, welche Zweckmäßigerweise
von ein - und demselben Oszillator ihre Trägerfrequenzen fT1 und fl2 beziehen, welche
von der Oszillatorfrequenz 1, durch Frequenzvervielfachung um die Faktoren nl und
n2 gebildet werden: fT1 = n1 . fT2 = n2 . fQ Werden beispielsweise nl = 108 und
n2 = 4 gewählt (vergl. auch Fig.3) und ein Oszillator mit der Frequenz 12500 MHz
fQ = = 111,00714 MHz n1 + n2 eingesetzt, dann wird im ersten Mischer das Mikrowellensignal
mit der Frequenz f2 = 12547 MHz mit der Trägerfrequenz fT1 = 108.fQ = 12053, 571
MHz gemischt. Das Ausgangssignal des ersten Mischers enthält die Zwischenfrequenz
fz = f2 - fT1 = 493,429 MHz; dieses Signal wird im zweiten Mischer mit der Trägerfrequenz
fT2 = 1 . fQ = 446,429 gemischt,
sodaß das Ausgangssignal des zweiten
Mischers die Frequenz z - fT2 = 47 MHz, also gerade die gewiinschte Nutzfrequenz
f1 enthält.
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Die Spiegelfrequenz des Mikrowellensignals liegt in diesem Falle bei
f2S = fT1 - (f2 - fT1) = 11.560 MHz und der relative Abstand der Spiegelfrequenz
von der Signalfrequenz fz beträgt f2 - f2S 987 = = 7,9 % f f2 12547 und ist damit
etwa zehnmal so groß wie im Falle der Einfachumsetzung, sodaß eine wesentlich einfachere
Abtrennung der Spiegelfrequenz mögli.ch ist.
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Vorzugsweise werden die beiden 'rrägerfrequenzen, welche in den beiden
Überlagerungsmischern den umzusetzenden Signalen Uberlagert werden, v'>n ein-
und demselben Oszillator im Abwärtskonverter abgeleitet.
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Abhängig von den vorgegebenen Frequenzverhältnissen kann es aber vorteilhafter
sein, den beiden Übertagerungsmischern zwei gesonderte, auf unterschiedlichen frequenzen
schwingende, jedoch mit einander synchronisierte Oszillatoren zuzuordnen. Die Oszillatoren
müssen
nicht phasenstarr gekoppelt sein, doch kann dies für manche
Arwendungen von Vorteil sein.
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Von den zwei Oszillatoren wird vorzugsweise der dem zweiten Überlagerungsmischer
(Ausgangsmischer) zugeordnete Oszillator durch den anderen, dem Eingangsmischer
zugeordneten Oszillator synchronisier welcher seinerseits von dem empfangenen Pilotsignal
synchronisiert wti Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den drei beigefügten
Blockschaltbildern schematisch tjrirgestellt. t" i g . 1 zeigt das Schema der Pilotsignalaufbereitung
irn Abwärtskonverter unter Verwendung nur eines Oszillators, und die F i g . 2 und
3 zeigen zwei abgewandelte Blockschaltbilder der Pilotsignalaufbereitung im Abwärtskonverter
unter Verwendung zweier. gekoppelter Oszillatoren.
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Die Ulocksch.iltbilder zeigen die für die Erfassung und Verarbeitung
des Pilotsignals wesentlichen Jchaltungsteile einer Abwärtskonerterschaltung. Übereinstimmende
oder einander entsprechende Schaltungsteile sind in den drei Schaltbildern mit übereinstimmenden
Bezugszahlen bezeichnet.
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Der Abwärtskonverter (Empfänger einer Richtfunkstrecke) gemäß Fig.
1 empfängt an seiner Empfangsantenne 1 ein von einem Aufwärtskonverter (Sender der
Hichtfunkstrecke) ausgesandtes Mikrowellensignal, welches ein Pilotsignal mit der
Frequenz a.fPS enthält , welche ein ganzzahliges Vielfaches a der Frequenz f des
Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage irt. Dern empfangenen Mikrowellensignal wird
in einen Eingangsmischer 2 ein Signal mit der Frequenz b.fQE beigemischt, wobei
fQE die Frequenz eines regelbaren Quarzoszillators 3 ist. Die Frequenz b.fQE wird
von einem Quarzoszillator 3 abgeleitet durch drei hintereinandergeschaltete Frequenzvervielfacher
4,5 urld G, welche die ihnen eingegebenen Frequenzen um den Faktor k bzw.
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1 bzw. m vervielfachen, sodan (VIII) b = k.l.m ist. (Natürlich können
auch mehrere oder weniger Frequenzvervielfacher Verwendung finden, je nachdem wie
sich der Faktor "b" am bequemster bilden läßt). Das Ausgangssignal des Singangsmischers
2 durchläuft zur weiteren Signalaufbereitung eine Folge von Signalverstärkern 7,8
und 9 und Dämpfungsglidern 10 und 11 und gelangt dann in einen Ausgangsrnischer
12. Vom Eingang des Ausgangsmischers 12 führt eine Zweitjleitung 13 über ein Vorfilter
(Bandpaßfilter 14) zum Pilotmischer 15. Das über die Zweigleitung 13 laufende Signal
enthält infolge der Mischung im Eingangsmischer 2 Anteile mit der Frequenz (III)
| a.fPS - b.fQE | ei wird in den Pilotmischer 15 eingespeist und in diesem an einer
nichtlinearen Kennlinie mit dem Ausgangssignal des Frequenzvervielfachers 4
gemischt,
welches die Frequenz k.f besitzt. Durch geeignete Wahl der Faktoren k, 1 und m sowie
der Frequenz fQE des Qudrzoszillators 3, welche von einer möglichen kleinen Frequenzabweichung
abgesehen um den Faktor c von der Pilotfrequenz fl" verschieden ist, bei vorgegebenem
Wert von a, gemäß den Bedingungen (I') 0 <||a - k.l.m.c | - k.c | < 1 und
(II') a # k.l.m.c wird erreicht, dan das Ausgangssignal des Pilotmischers 15 einen
Anteil enthält, der die Frequenz (IV') || a.fPS - k.l.m.fQE | - k.fQE | enthält.
Daraus wird dann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bis auf eine Frequenzabweichung
#fp das Verhältnis der fPS Quarzoszillatorfrequenz fQE zur Pilotfrequenz fPS in
Nutzfrequenzbandage der Konstanten c gleich ist, CV') fQE = c + a fp fPS fPS der
Ausdruck
Diese Frequenz stimmt bis auf eine kleine Frequenzabweichung, welche mit verschwindendem
#fPS zu Null wird, überein mit der
Frequenz dfPS wobei d = || a
- k.l.m.c | - - k.c 1 L1 ist.
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Dem Pilotmischer 15 ist ein Pilotfilter 16 nachgeschaltet. Das Pilotfilter
16 ist ein Bandpanfilter, dessen Mittenfrequenz bei d.fPS liegt. 8ei dieser Frequenz
d.fPS , welche kleiner ist als die Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage, kann das
Pilotsignal mittels des Pilotfilters 16 ohne gröneren Aufwand breitbandig ausgestebt
werden, und zwar in Form eines Signals mit der Frequenz gemäß Ausdruck (VI'). Das
ausgesiebte Pilotsignal wird anschließend mit einem allein vom Quarzosziliator 3
abgeleiteten Signal in einem Vergleicher 17 verglichen. Um einen direkten Frequenzvergleich
zu ermöglichen, sind den beiden Eingängen des Vergleichers 17 noch je ein Frequenzumsetzer
(Teiler oder Vervielfacher) 18 und 19 vorgeschaltet, sodaß die dem Vergleicher 17
zugeführten Signale die Frequenzen s.fQE einerseits und
andererseits aufweisen, wobei die Faktoren 5 und t so gewählt sind, daß für das
Verhältnis r = s/t die Beziehung (VII) r = d/c ilt.
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Stimmen die in Vergleicher 17 verglicherien Frequenzen überein, dann
gibt der Vergleicher 17 kein Ausgangssignal ab. Stimmen die
im
Vergleicher 17 verglichenen Frequenzen nicht überein, so ibt der Vergleicher 17
ein vom Ausmaß der Frequenzabweichung abhängiges Signal ab, welches als Stellgröße
über die Leitung 20 an den regelbaren Oszillator 3 übermittelt wird und dessen Frequenz
zur so lange nachführt, bis dessen Sollfrequenz fQE = c.fPS erreicht ist.
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Auf diese Weise ist die Synchronisation von Aufwärts- und Abwdrtskonverter
erreicht.
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Vom Quarzoszillator 3 wird ein weiteres Signal abgeleitet und nach
dem Durchlafen eines weiteren Frequenzvervielfachers 21, in welchem die Frequenz
fQE um den Faktor n hinaufgesetzt wird, dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers
12 zugeführt, wo es mit dem vom Eingangsmischer 2 kommenden Signal gemischt wird.
Vorausgesetzt, daß die Oszillatorfrequenz genau auf den Wert fQE w cfPS geregelt
ist, 12 enthält das Ausgangssignal des Ausgangsmischers/bei geeigneter Wahl des
Faktors n einen Signalanteil mit der Frequenz || a - k.l.m.c | - n.c | .fPS = fPS
welcher durch ein passendes Tiefpaßfilter 22 ausgefiltert wird, sodaß an dessen
Ausgang 23 gerade die Pilotfrequenz fPS in Nutzfrequenzbandlage wiedergewonnen und
damit die Rückumsetzung aus dem Mikrowellenbereich beendet ist.
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Mit sich hindernden Frequenzvorgaben ändern sich natürlich die Werte
für die F'aktoren k,l,m,n,s und t und - soweit das zweckmänig ist -auch die Anzahl
der verwendeten Frequenzteiler bzw. Frequenzvervielfacher. beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2 wird an der Empfangsantenne 1 ein Mikrowellensignal empfangen, welches
ein Pilotsignal enthält, des sen Frequenz um den Faktor a = 172 über der Pilotfrequenz
fpS in Nutzfrequenzbandlage liegt. Im Eingangsmischer 2 wird das Mikrowelle signal
mit einem Signal gemischt, welches die Frequenz b.c.fPE 1f,5 . fPE besitzt; fE ist
die im Abwärtskonverter nachgebildete Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage, welche
bis auf eine Regelabweichung mit t übereinstimmt; sie wird mittels eines regelbaren
Quarzoszillators 3 erzeugt, dessen Frequenz fQE = c.fPE = 1.71875.fPE ist. Durch
Vervielfachung der Frequenz um den Faktor 96 mittels der drei Frequenzvervielfacher
4 (Faktor 4), 5 (Faktor 3) und 6 (Faktor 8 wird die Frequenz 165fPE enthalten. Das
Ausgangssignal des Eingangsmischers 2 enthält daher einen Signalanteil mit der Frequenz
172 fPS 165 f fPE , welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz 7 fPS übereinstimmt.
Lin Signal mit dieser Frequenz wird abgezweigt und über eine Zweigleitung 13 dem
Pilotmischer 15 zugeführt, in welchem es mit einen vom Ausgang des Frequenzvervielfachers
4 kommenden Signal mit der Frequenz 4.fQE = 6,875.fPE gemischt wird. Das Ausgangssignal
des Pilotmischer 15 enthält einen Signalanteil mit der Frequenz
172
fPS - 165 fPE - 6,875 fPE, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz
d. fPS = 0,125 fPS übereinstimmt. Dem Pilotmischer 15 ist ein Pilotfilter 16 (Bandpaßfilter)
nachgeschaltet, dessen Mittenfrequenz bei 0,125 fPS liegt und welches das Pilotsignal
mithin bei einem Achtel der ursprünglichen im Nutzfrequenzband gelegenen Pilotfrequenz
fPS aussiebt.
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Das ausgesiebte Pilotsignal über einen Frequenzteiler 19 mit dem Divisor
4 einem Vergleicher 17 zugeführt. Dem zweiten Eingang des Vergleichers 17 wird das
Ausgangssignal des Oszillators 3 über einen Frequenzteiler 18 mit demDivisor 55
zugeführt. Im Vergleicher 17 werden daher die Frequenzen fQE = 0,03125.fPE 55 und
172 fPS - 171,875 fPE 4 miteinander verglichen, welche bis auf eine Regel abweichung
überein stimmen. Über die Leitung 20 gibt der Vergleicher bei fehlender Übereinstimmung
ein Spannungssignal als Stellgröße an den regelbaren Oszillator 3 ab, wodurch dessen
Frequenz fQE nachgeführt wird, bis der Oszillator 3 auf seiner Sollfrequenz fQE
= 1,71875 fPS = c. fPS schwingt. Dem Ausgangsmischer 12 wird dann vom Eingangsmischer
2 ein
Signal mit der Frequenz 7 fpS zugeführt; die Rückumsetzung
der Signa aus dem Mikrowellenbereich in den Bereich der Fernsehfrequenzen ist damit
vollzogen.
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Zur weiteren Rückumsetzung des Signals vom Eingangsmischer in die
Nutzfrequenzbandlage wird dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers 12 ein Signal
mit der Frequenz 6. fp5 zugeführt.
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Im Ausgangssignal des Ausgangsmischers ist daher ein Signalanteil
mit der Frequenz 7 . fPS -6f fpS ' also gerade mit der Frequenz des Pilotsignals
in Nutzfrequenzbandlage enthalten, welcher durch das Tiefpaßfilter 22 ausgefiltert
werden kann.
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Die Frequenz 6.fpS könnte man durch Frequenzteiler und Frequenzvervif
facher aus der Frequenz des Oszillators 3 bilden. Bequemer ist es je-1 doch, dazu
einen zweiten regelbaren Oszillator 30 zu verwenden, z.B. einen solchen, dessen
Sollfrequenz gerade fpS ist. Zwischen dem Ausgang des zweiten Oszillators 30 und
dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers 12 liegt ein Frequenzvervielfacher 3i (Faktor
6), der gerade die gewünschte Frequenz 6 f bildet. Zur Synchronisation des zweiten
oszillators 30 ist eine zweite Regelschleife vorgesehen, und zwar werden in einem
Vergleicher 33 (z.B. ein Phasendetektor) das Ausgangs signal des zweiten Oszillators
30 nach Durchlaufen eines Frequenzteilers 32 (Divisor 32) als Istwert und das Ausgangssignal
des Frequenzteilers
lß als Sollwert miteinander verglichen; stimmen
ool]-wert und Istwert nicht überein, wird vom Vergleicher 33 über die Leitung 34
als Stellgröße ein Spannungssignal an den zweiten Oszillator 30 übermittelt, bis
dessen Sollfrequenz 1' eingeregelt ist. Der zweite Oszillator 30 schwingt folglich
nicht unabhängig, er ist vielmehr mit dem ersten Oszillator 3 gekoppelt, welcher
die Sollfrequenz des zweiten Oszillators 30 bestimmt. In diesem Sinne ist auch die
vom zweiten Oszillator 30 bereitgestellte Frequenz fPS vom ersten Oszilla 3 abgeleitet.
Die beiden Oszillatoren 3 und 30 müssen nicht phasenstarr gekoppelt sein; es genügt
die Herstellung eines festen Verhältnisses der beiden Oszillatorfrequenzen.
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Das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist dem 2. Ausführungsbeispiel
ähnlich. An der Empfanysantenne 1 des Abwärtskonverters wird ein Mikrowellensignal
empfangen, welches ein Pilotsignal enthält, dessen Frequenz um den Faktor a n 112
über der Pilotfrequenz fS, in Nutzfrequenzbandlage liegt. Im Elngdngsmischer 2 wird
das Mikrowellensignal mit einem Signal gemischt, welches die Frequenz b.c.fpg =
108.fPE besitzt, wobei fPE die im Abwärtskonverter nachgebildete Pilotfrequenz in
Nutzfrequenzbandlage ist, welche bis auf eine Regelabweichung mit fpS übereinstimmt;
sie wird mittels eines regelbaren Quarzoszillators 3 erzeugt, dessen Frequenz fPE
= c.PpE = 1,2.fPE ist. Diese Frequenz wird in einem Frequenzvervielfacher 4 um den
Faktor b = 90 vervielfacht und dann dem zweiten Eingang des Eingangsmischers 2 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Eingangsmischers 2
enthält daher einen Signalanteil
mit der Frequenz 112fPS - 108fPE, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz
4.fPS übereinstimmt. Lin Signal mit dieser requenz wird - ggfs. nach vorheriger
Verstärkung oder Abschwachung - dem Pilotmischer 15 zugeführt und darin an einer
nicht-linearen Kennlinie mit einem Signal mit der Frequenz 4, 8.fPE gemischt, welche
erhalten wird, indem das Ausgangssignal des Quarzoszillators 3 einem gesonderten
Frequenzvervielfacher 35 mit dem Vervielfachungsfaktor 4 zugeführt wird. Das Ausgangssignal
des Pilotmischers 15 enthält einen Signalanteil mit der Frequenz 4,8 fPE - 112 fPS
+ 108 fPE = 112,8fPE - 112fPS, welche bis auf eine regelabweichung mit der Frequenz
d.fPS = 0,8 f überelnstimmt. Das Ausgangssignal des Pilotmischers 15 wird einem
Bandpaßfilter (Pilotfilter 16) zugeführt, dessen Mittenfrequenz gerade bei 0,8 fS
liegt; bei dieser herabgesetzten Frequenz wird also das Pilotsignal ausgesiebt und
über einen Frequenzteiler 19 der die herunterteilt Frequenz auf ein Achtel (Divisor
B/, einem Vergleicher (Phasendetektor 17) zugeführt. Dem zweiten Eingang des Vergleichers
17 wird ein nur vom Quarzoszillator 3 abgeleitetes Signal mit der Frequenz 0,1 fPE
zugeführt, weshalb zwischen dem Oszillator 3 und dem zweiten Eingang dazu Vergleichers
1/ noch ein weiterer Frequenzteiler 18 mit dem Divisor 12 vorgesehen ist. Im Vergleicher
werden mithin die Frequenzen fQE = 0,1 fPE 12 und 112,8fPE - 112fPS
miteinander
verglichen, welche bei einwandfreier Synchronisierung von Abwärts- und Aufwärtskonverter
(fPS - fPE) übereinstimmen. o@@@en sie nicht übereinstimmen, so wird vom Vergleicher
ein Spannungssignal, dessen Höhe ein Maß für die Abweichung fPE - fPS ist, über
die Leitung 20 als Stellgröße an den regelbaren Oszillator 3 übermittelt und dessen
Frequenz fQE nachgeführt, um die Differenz fQE -1,2 fPS auf Null zu bringen; ist
dies erreicht, schwingt der Oszillator 3 auf seiner Sollfrequenz fQE = 1,2 fPS Zur
weiteren Rückumsetzung des vom Abwärtskonverter empfangenen Signals wird das Ausgangssignal
des Eingangsmischers 2 dem ersten Eingang eines Ausgangsmischers 12 zugeführt, während
dem zweiten Eingang dieses Ausgangsmischers 12 ein Signal mit der Frequenz 5. fPE
zugeführt. Das Ausgangssignal des Ausgangsmischers 12 enthält deshalb einen Signalanteil
mit der Frequenz 5.fPE - 112fPS + 108fPE = 113fPE - 112fPS, welche bis auf eine
Regelabweichung mit der ursprünglichen Pilotfrequenz fPS in Nutzfrequenzbandlage
übereinstimmt. Das Ausgangssignal des Ausgangsmischers 12 durchläuft noch ein diesem
Nutzfrequenzband angepantes Tiefpaßfilter und damit ist die vollständige Rückumsetzung
des Fernsehsignals aus dem Mikrowellenbereich in das Nutzfrequenzband im Prinzip
abgeschlossen.
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Das dem Ausgangsmischer 12 zugeführte Signal mit der Frequenz 5.fPE
wird durch einen weiteren regelbaren Quarzoszillator 30 erzeugt, der mit der Frequenz
f schwingt; zwischen dem Quarzoszillator 30 und dem Ausgangsmischer 12 befindet
sich ein Frequenzvervieltacher 31, der die Ausgangsfrequenz fpE und den Faktor 5
herautsetzt. iir eine einwandfreie Synchronisierung des Ausgangssignals des Ausgangsmischers
muß der zweite Oszillator 30 so geregelt werden, daß er auf der Frequenz 5fPS schwingt.
Dies wird durch einen zweiten Regelkreis erreicht, welcher dem Regelkreis des ersten
Oszillators 3 untergeordnet ist. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Vergleicher (Phasendetektor
33) vorgesehen, der einerseits mit dem Ausgang des Frequenzteilers 18 verbunden
ist, von wo er ein Signal mit der Frequenz 0,l fpE erhält, und der andererseits
über einen Frequenzteiler 32 mit dem Divisor 10 mit dem Ausgang des zweiten Quarzoszillators
30 verbunden ist. ist der erste Oszillator 3 einwandfrei synchronisiert, dann wird
dem Vergleicher 33 vom Frequenzteiler 18 als Sollwert ein Signal mit der Frequenz
0'1PS zugeführt, und wenn das im Frequenzteiler 32 gebildete Jignal eine davon verschiedene
Frequenz aufweist, dann übermittelt der Ver(Jleicher 33 über die Leitung 34 an den
zweiten Oszillator 3U d1s Stellgröße ein Spannungssignal, welches die Frequenz des
Oszillators 30 auf den Wert fPS nachstellt. Die beiden Oszillatore j und 30 sind
somit synchronisiert. Durch eine andere Wahl der Faktoren bzw. Teiler bei der Frequenzumwandlung
kann man auch erdie reichen, daß/beiden Oszillatoren 3 und 30 darüberhinaus phasenstarr
gekoppelt sind. I)ies gelingt zurn beispiel durch folgende Änderung der Parameter
im Beispiel gemäß Fig. 3:
Frequenzvervielfacher 4 : Faktor 88 statt
90; Frequenzvervielfacher 35 : Faktor 5 statt 4; Frequenzteiler 19 : 6ivisor 4 statt
8; Frequenzteiler 32 : Divisor 108 statt 10; Oszillator 30 : Frequenz 10,8 fPS statt
Frequenzvervielfacher 31 : Ersatz durch Frequenzteiler mit Divisor 2.
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Damit findet eine Aussiebung des Pilotsignals im Filter 16 nunmehr
bei 0,4 f statt bei 0,8 f statt. Der Sollwert-Istwert-Vergleich in den beiden Vergleichern
17 und 33 findet nach wie vor bei der Frequenz 0,1 fPS statt. Die Sollfrequenz des
zweiten Oszillators 30 beträgt das 9-fache der Frequenz des ersten Oszillators 3,
d.h. die Frequenz des zweiten Oszillators 30 ist eine Oberfrequenz der Frequenz
des ersten Oszillators 3; somit sind beide Oszillatoren 3 und 30 phasenstarr gekoppelt.
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In allen drei Ausführungsbeispielen wird das empfangene Mikrowellensignal
nicht in einem Schritt in das Nutzfrequenzband rückumgesetzt, sondern durch eine
Zweifachumsetzung, d.h. es wird das Signal zunächst auf eine Zwischenfrequenz f
(im ersten Beispiel fz = a - b . fPS, im zweiten Beispiel fz = 7 fPS, im dritten
Beispiel fz = 4 fPS) rückumgesetzt und dann von dieser durch erneute Mischung in
das Nutzfrequenzband. Hierdurch wird die Ausfilterung von Spiegelfrequenzen sehr
erleichtert, weil diese durch die Doppel-Umsetzung in einem größeren Frequenzabstand
vom Nutzfrequenzband erscheinen, als dies bei einer Einfachumsetzung der Fall wird.
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