DE3131892A1 - Frequenztrennvorrichtung - Google Patents

Description

HOFFMANN · MITΛΒ*& FARl¹NXiR

PAT K N TAN WALT Ε

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) ■ Dl PL.-I N G. W. EITLE . D R. R ER. N AT. K. H O FFMAN N · Dl PL.-I NG. W. LEHN

D I PL.-I N G. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B, HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MO NCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

35384

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha , Tokyo / Japan

Frequenztrennvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenztrennvorrichtung, mit der man auf einfache Weise zwei Signale mit ähnlichen Frequenzen trennen kann.

Um bisher zwei Signale mit dicht beieinander liegenden Frequenzen f.. und f~ zu trennen, wurden Filter mit; Durchlaßbereichen verwendet, die ausschließlich die spezifischen Frequenzen durchließen, oder es wurde die Phasencharakteristik eines Filters verwendet. Beispielsweise wurde ein in Fig. 1 dargestellter Schaltkreis verwendet. Der in Fig. 1 dargestellte Schaltkreis umfaßt einen Tiefpaßfilter 1, einen Phasenvergleicher 2 und einen (a) Eingangsanschluß und einen (b) Ausgangsanschluß .

In diesem Schaltkreis werden die zu trennenden Signale direkt dem Phasenvergleicher 2 zugeführt, und durch den Niederpaßfilter 1 (der ein Hochpaßfilter sein kann) dem Phasenvergleicher 2 zugeführt. Aus der in Fig. dargestellten Kennlinie , in der die Phase gegen die Frequenz aufgetragen ist, sind die Phasenbedin-

gungen bei den Frequenzen f.. und f„ unterschiedlich» Entsprechend haben die dem Phasenvergleicher 2 durch den Niederpaßfilter 1 zugeführten Signale eine von den ursprünglichen Signalen unterschiedliche Phase. Diese Phasenveränderung wird als Ausgang mittels des Phasenvergleichers 2 erfaßt. '

Der in Fig. 1 dargestellte Niederpaßfilter 1 ist beispielsweise ein zweipoliger Niederpaßfilter, der bei minus 12dB/oct abfällt. In diesem Fall kann daher für die Frequenzen f.. und f₂ die Trennung mittels Phasenerfassung von 0° und 180° erreicht werden. Die Q-Charakteristik des Niederpaßfilters 1 muß jedoch steil sein, da sonst die Phasenveränderung gering und entsprechend die Trennung sehr schwierig ist. Andererseits ist es, wenn die Frequenzen f₁ und f₂ sehr dicht beieinander liegen, schwierig, ausreichend genau die Trennfrequenz des Niederpaßfilters einzustellen. Wenn die Nullpunktverschiebung der Schaltkreiselemente mitberücksichtigt wird, ist es oft unmöglich, diese Technik anzuwenden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Frequenztrennvorrichtung, die ein amplituden-moduliertes Signal(im folgenden als "AM" bezeichnet), das eins von zwei benachbarten Frequenzen, wie im Fall eines Steuersignals für Fernseh-Ton-Multiplexsendüngen,verwendet,trennt.

Eine gewöhnliche Frequenztrennvorrichtung dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt. Die in Fig. 3 dargestellte Frequenztrennvorrichtung umfaßt einen Eingangsanschluß 11, dem ein mittels einer von zwei benachbarten Frequenzen moduliertes AM Eingangssignal zugeführt wird, einen mit dem Eingangsanschluß 11 verbundenen Begrenzer 12, einen mit dem Begrenzer 12 verbundenen Frequenzteiler 13, einen Frequenzmischer 14, der das AM

Eingangssignal und das Ausgangssignal des Frequenzteilers 13 empfängt, einen ersten Niederpaßfilter 15 zur Aufnahme der Differenzkomponente zwischen dem Ausgangssignal des Frequenzteilers 13 und der Modulationsfrequenz des AM Eingangssignals, einen zweiten Niederpaßfilter 16, einen Phasenvergleicher 17 und ι einen Ausgangsanschluß 18.

Die so aufgebaute Vorrichtung arbeitet wie folgt: Es soll angenommen werden, daß- die Trägerfrequenz des AM Eingangssignals mittels f und das Modulationssignal des AM Eingangssignals mittels f- oder f„ dargestellt wird. Nach Anlegen des AM Eingangssignals an den Be-. grenzer 2 und den Frequenzteiler 13 erhält man ο in Bezugssignal. Die Frequenz des Bezugssignals kann durch folgenden Ausdruck dargestellt werden:

f_m = f_c/N (1)

wobei N das Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers darstellt.

Nachdem das AM Eingangssignal und das Bezugssignal dem Frequenzmischer 14 zugeführt wurden, erhält man am Ausgang des ersten Niederpaßfilters 15 ausschließlich die Differenzkomponente zwischen den zwei Signalen. Das Ausgangssignal des ersten Niederpaßfilters 15 hat daher eine Frequenzkomponente von f* - f oder f₂ - f

Dieses Ausgangssignal wird dem zweiten Niederpaßfilter zugeführt, der die in Fig. 4 dargestellte Kennlinie aufweist. Eine Phasenumkehr zwischen den Signalen.) f.. - f I und Ifj - f I wird mittels des zweiten Niederpaßfilters 6 in Folge seiner Trennfrequenz £~ zwischen If- - f J und |f₂ - f | erreicht. Durch direktes Anlegen

des Ausgangs des ersten Niederpaßfilters 15 an den |_:

Phasenvergleicher 17 und durch Anlegen desselben durch

den zweiten Niederpaßfilter 16 an den Phasenverglei- \

eher 17, kann unterschieden werden, ob die Modulations- i

frequenz f.. oder f₂ ist. · f

Beispielsweise beträgt, bei der tatsächlichen Fernseh- ί Ton-Multiplex-Ausstrahlung.(wie sie in Japan verwen- j

det wird) die Trägerfrequenz f 55,125 kHz und die j

^c !

Modulationsfrequenz 982,5 Hz (f..) für Stereoausstrahlung und 922,5 Hz (f~) für Mehrkanal (zweisprachige) Ausstrahlung. Wenn das Frequenzteilungsverhältnis 61 j

beträgt, hat das Bezugssignal f eine Frequenz von 903,7 Hz. Somit betragen If₁ - f_m | und |f"₂ - f | j

78,8 Hz bzw. 18,8 Hz. ( Wenn N 55 beträgt, dann beträgt f_m 1002,3 Hz und somit If₁- f | 19,8 Hz und If₂ - f_m I 79,8 Hz, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall.) Der erste Niederpaßfilter 15 wird zum Durchlaß eines Frequenzbandes niedriger als 100 bis 200 Hz eingestellt.

In diesem Fall beträgt des Frequenzteilungsverhältnis N= 61, wobei das Signal bei 78,8 Hz für Stereoausstrahlung und das Signal bei 18,8 Hz für zweisprachige Ausstrahlungen unterschieden, bzw. getrennt wird . Wenn die Trennfrequenz f_Q des zweiten Niederpaßfilters16 auf 40 bis 50 Hz eingestellt wird, können diese Signale deutlich "mittels des Phäsenvergleichers 17 unterschieden werden. Da der zweite Niederpaßfilter 16 ausschließlich für Phasenumkehr verwendet wird, ist es wichtig, daß die gleiche Wirkung mittels Verwendung eines Hochpaßfilters erreicht werden kann.

In der gewöhnlichen Vorrichtung findet jedoch nicht nur eine Phasenumkehr , sondern ein Signalniveauabfall auf der f₁ - f Seite des zweiten Niederpaßfiltersstatt, wie man in Fig. 4 sieht. Die gewöhnliche Vorrichtung

hat daher den Nachteil, daß, wenn ein AM Eingangssignal mit einem niedrigen S/N Verhältnis aufgrund einer niedrig empfangenen elektrischen Feldstärke, u.s.w., zugeführt wird,es nicht deutlich getrennt werden kann.

Fig. 5 zeigt ein weiteres bekanntes Beispiel einer ' derartigen Vorrichtung, in der ein Selektivverstärker 41 nur ein AM Signal bei 55,125 kHz verstärkt, und man das Signal bei 922,5 Hz oder 982,5 Hz durch einen AM Detektor 42 erhält. Das so erhalione Signal wird einem Reed-Filter 43a oder 43b zur Demodulation der Frequenz zugeführt. Ein Niveaudetektor 44a oder 44b liefert ein Ausgangssignal.

Das Ausgangssignal umfaßt als Ergebnis der AM Demodulation einen beträchtlichen Geräuschanteil, und die Differenz zwischen den Frequenzen von 992,5 Hz und 982,5 Hz beträgt lediglich 60 Hz. Die Filter müssen daher ausgezeichnete und stabile Frequenzkennlinien aufweisen. Entsprechend werden Reed-Filter verwendet. Jedoch haben auch Reed-Filter nicht eine vollständig zufriedenstellende Ansprechcharakteristik und vibrationsbeständige Charakteristik in Folge ihrer mechnischen Konstruktion.

Aufgrund der obigen Ausführungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Frequenztrenn- bzw. unter sehe idung seinrichtung zu schaffen, die einen weiten Anwendungsbereich aufweist.

Entsprechend wird mit der Erfindung eine Frequenztrennvorrichtung geschaffen, die einen Frequenzmischer zum Empfang von zu trennenden Signalen mit benachbarten Frequenzen f.. und f ~ und eines Bezugssignal s mit einer Frequenz von f_m, einen ersten mit dem Ausgang des Fre-

quenzmischers verbundenen Niedrigpaßfilter zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das zwischen den zu trennenden Signalen und"dem Bezugssignal nur Frequenz- \ differenzkomponenten If ₁ - f I und .If „ - f | aufweist, ί

einen zweiten, mit seinem Eingang mit dem Ausgang |

des ersten Niedrigpaßfilters verbundenen Niedrigpaß fil- ji

ters; und einen , das ,Aμsgangssignal des ersten Nie- \

drigpaßf ilters und ein Ausgangssignal· des zweiten Nie- {■:■

drigpaßfliters empfangenden Phasenvergleichers zum |

Trennen der zu trennenden Signale der entsprechend f

einer Phasendifferenz zwischen den so empfangenen Aus- jj. gangssignalen aufweist. . |

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform umfaßt |

die Frequenztrennvorrichtung einen ersten Frequenz- |

teiler zur Frequenzteilung eines Trägersignals eines I

mit einer von zwei benachbarten Frequenzen amplitu- ' den-modulierten empfangenen Signals, einen, einen

frequenzgeteilten Ausgang des ersten Frequenzteilers [

und das amplituden-modulierte Signal empfangendenFre- {

quenzmischer, einen ersten, mit dem Ausgang des Fre- \

quenzmischer verbundenen Niedrigpaßfilter zum Durch- \

laß nur einer Differenzkomponente zwischen der Fre- <_t

quenz des Ausgangs des ersten Frequenzteilers und der |

Modulationsfrequenz des amplituden-modulierten Signals, S

einen zweiten , mit seinem Eingang mit dem Ausgang [

des ersten Niedrigpaßfilters verbundenen Niedrigpaß- ;

filter, einen , den Ausgang des ersten Niedrigpaß- j filters und den Ausgang des zweiten Niedrigpaßfilters empfangenden Phasenvergleichers zur Erfassung einer

dazwischen befindlichen Phasendifferenz, einen zweiten ■

Frequenzteiler zur Frequenzteilung eines Ausgangs i

des zweiten Niedrigpaßfilters, und einen, einen fre- i

quenzgeteilten Ausgang des zweiten Frequenzteilers und einen Ausgang des Phasenvergleichers empfangenden Fre-

quenzteilungsverhältnis-Schaltkreis zur Einstellung eines Frequenzteilungsverhältnisses des ersten Frequenzteilers.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Frequenztrennvorrichtung geschaffen, die insbesondere für die Verwendung bei der Fernseh-Ton-Multip]ex-Ausstrahlung geeignet ist, in der eine Stereoausstrahlung für eine mehrkanalige Ausstrahlung, wie z. B. ein zweisprachiges Programm, mittels eines amplituden-modulierten Steuersignals getrennt wird. Die Vorrichtung umfaßt einen, das amplituden-modulierte Trägersignal empfangenden Begrenzer, einen Frequenzteiler zur Frequenzteilung des Trägersignals des mittels des Begrenzers ausgegebenen Steuersignals," einen Mischer, der als Eingänge den Ausgang des Frequenzteilers und das amplituden-modulierte Steuersignal empfängt, einen ersten Niedrigpaßfilter, der von dem Ausgangssignal des Mischers ausschließlich eine Frequenzkomponente zwischen dem Ausgang des Frequenzteilers und einem Modulationssignal durchläßt, einen zweiten Niedrigpaßfilter, der den Ausgang des ersten Niedrigpaßfilters empfängt und einen Phasenvergleicher, der den Ausgang des ersten Niedrigpaßfilters und den Ausgang des zweiten Niedrigpaßfilters zur Trennung der dazwischen befindlichen Phasendifferenz aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gewöhnlichen Fre-

\. ' . quenztrennschaltkreises; Fig. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinien

des Niederpaßfilters von Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines anderen gewöhnliehen Frequenztrennschaltkreises;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Kennlinien

des in dem Schaltkreis von Fig. 3 verwendeten Niederpaßfilter;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines weiteren gewöhnliehen Frequenztrennschaltkreises für eine

Ton-Multiplex-Ausstrahlung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Frequenztrennschaltkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Niederpaßfilters in dem Schaltkreis von Fig. 6;
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Kennlinien

des Niederpaßfilters von Fig. 7; Fig. 9 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Frequenztrennschaltkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Frequenztrennschaltkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform eines Frequenztrennschaltkreises gemäß der Erfindung;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Kennlinien eines zweiten in der Ausführungsform von

Fig. 11 verwendeten Niederpaßfilters; _un(j Fig. 13 ein detailiertes logisches Schaltbild der im Schaltkreis von Fig. 9 dargestellten Teile.
30

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Filterschaltkreises. Der in Fig. 6 dargestellte Schaltkreis umfaßt einen zweiten Niederpaßfilter 1, einen Phasenvergleich^: 2, einen Frequenzmischer 3 und einen ersten Niederpaßfilter 4. Die zu

trennenden Eingangsfrequenzen f.. und f werden über den Eingangsanschluß (a) dem Frequenzmischer zugeführt. Andererseits wird ein Bezugssignal mit einer Frequenz f dom anderen Eingangsanschluß (c) des Frcquenzmischers 3 zugeführt. Dies führt dazu, daß der Frequenzmischer 3 ein Ausgangssignal mit Frequenz- ' komponenten If-" + f |, If₂ + f I #· If-. - f | und If₁ - f I schafft. Von'diesen Frequenzkomponenten gelangen ausschließlich die Frequenzkomponenten If₁ - f | und |f2 und f | durch den ersten Niedrigpaßfilter 4.

Das Ausgangssignal des Niedrigpaßfilters 4 wird direkt dem Phasenvergleicher 2 und ebenfalls über den zweiten Niedrigpaßfilter 1 dem Phasenvergleicher 2 zugeführt. Die Trennfrequenz f des zweiten Niedrigpaßfilters 1 wird zwischen If₁ - f | und |f₂ - f .I eingestellt.

Dieser Filter entspricht einem üblichen Filter, bei dem die Frequenzen f.. und f₂ einem direkten Phasenvergleich unterworfen werden. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß bei dem gewöhnlichen Fall die Frequenzen f₁ und f» sehr dicht beieinander liegen und' entsprechend, wenn der Wert vonlf.. - f₂l/f₁ in Prozent in der Größenordnung von einigen Prozent liegt, es schwierig ist, die Trennfrequenz f genau einzustellen. Andererseits wird die Trennfrequenz im Fall der Erfindung durch If₁ - f"_m I "und If₂ - f_m I bestimmt und daher kann dann, wenn f_m pi 2 ist, i-2 - f auf einen sehr kleinen Wert eingestellt und entsprechend das Verhältnis If. - f |/ ] f₂ - f |auf einen sehr großen Wert eingestellt werden.- Entsprechend kann die Trennfrequenz f einfacher eingestellt werden. Mit dieser Konstruktion werden die Veränderungen und Nullpunktverschiebungen der Kondensatoren und Widerstände, die außerhalb verbunden sind, entscheidend vermindert.

ff*

Ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines zweipoligen RC Aktivfilters 1 ist in Fig. 7 dargestellt. Der in Fig. 7 dargestellte Filter umfaßt Widerstände R₁, R- und R-. und Kondensatoren C₁ und C- . Weiter sind eine Energiequelle V und den Anschlüssen d und e

cc ₍

in Fig. 6 entsprechende Anschlüsse d und e vorgesehen. In diesem Fall wird die Trennfrequenz f mittels des Ausdrucks 1/2 Nl(R₁R₂C₁C₂) dargestellt. Die Frequenzansprechcharakteristik ist in Fig. 8 gezeigt.

Die in Fig. 8 dargestellte Kurve A stnllt die Amplitudonkonnlinie und die Kurve B die Phasenkennlinie dar. Wie man aus Fig. 8 sieht, ändert sich die Phase in bezug auf If ~ - f | und If₁ - f I über einen Bereich von 0° bis 180°. Auf diese Weise wird mittels Einstellen der Bezugsfrequenz f so, daß die Differenz zwischen If» - f | und | f₁ - f | so groß wie möglich ist, ein Frequenztrennschaltkreis geschaffen, der durch die Veränderungen der Widerstände und Kondensatoren und der Q-Kennlinien der Filter sehr wenig beeinflußt wird.

Wie im einzelnen beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß , um benachbarte Frequenzen f₁ und f₂ zu trennen, ein Bezugssignal mit einer Frquenz f verwendet, sodaß der Frequenzmischer ein Ausgangssignal mit Frequenzkomponenten Jf₁ - f [ und If₂ ~ f | schafft, die mittels des ersten Niedrigpaßfilters ausgewählt werden. Das Ausgangssignal des Filters wird direkt dem Phasenvergleicher und durch den zweiten Niedrigpaßfilter dem gleichen Vergleicher zugeleitet, wo die so zugeleiteten Ausgangssignale einem Vergleich unterworfen werden. Entsprechend kann das Verhältnis

|f. - f I / Jf_n - f I auf einen großen Wert einge-Im /in

stellt werden. Die Trennfrequenz des zweiten Niedrigpaßfilters kann somit leicht eingestellt werden. Die

Frequenztrennvorrichtung gemäß der Erfindung ist insofern von Vorteil, als sie dicht beieinander liegen de Frequenzen mit einer hohen Genauigkeit trennen kann und ihre Arbeitsweise nicht durch Veränderungen

5 oder Nullpunktverschiebungen der außerhalb verbundenen Widerstände und Kondensatoren beeinflußt wird

Eine.zweite Ausführungsform der Erfindung soll unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Frequenztrennvorrichtung darstellt, die entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist. Die Bauteile, die denen von Fig.

3 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht im einzelnen beschrieben. Das in Fig. 9 dargestellte Blockschaltbild umfaßt einen ersten Frequenzteiler 30, dessen Frequenz teilverhältnis entweder auf N₁ oder N₂ eingestellt werden kann, einen zweiten Frequenzteiler 300, der durch einen Wellenformungsschaltkreis 19 mit dem zweiten Niedrigpaßfilter 16 verbunden ist. Die Ausgänge des zweiten Frequenzteilers 300 und des Phasen vergleichers 17 betreiben einen Frequenzteilverhältnisschalter 10, der das Frequenzteilungsverhältnis des ersten Frequenzteilers 30 einstellt. Es ist weiter ein Ausgangstrennschaltkreis 21 vorgesehen, der ein Trennausgangssignal entsprechend den Zuständen der Ausgänge des Frequenzteilungsverhältnisschal .ters10 und des Phasenvergleichers 17 ausgibt.

Die so aufgebaute Frequenztrennvorrichtung arbeitet wie folgt:

Es wird angenommen, daß die Trägerfrequenz eines AM

Eingangssignals am Eingangsanschluß 11 f und die Modulations frequenz f.. oder f~ beträgt. Die Arbeitsweise der verschiedenen Schaltkreiselemente vom Eingangsanschluß 11 bis zum Phasenvergleicher 17 ent sprechen denen von Fig. 3. Das Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 30 soll jedoch den folgenden Bedingungen.genügen:

■ fc f

Jf₁ - — I <f₀ < If₂ - ^l, und (2)

Somit muß für das Frequenzteilungsverhältnis N.. die Differenzkomponente zwischen dem Signal mit der Frequenz f₁ und dem Bezugssignal innerhalb des Durchlaßbereichs des zweiten Niedrigpaßfilters liegen, während für das Frequenzteilungsverhältnis N» die Differenzkomponente zwischen dem Signal mit der Frequenz f~ und dem Bezugssignal innerhalb des Durchlaßbereichs des zweiten Niedrigpaßfilters liegen muß. Es werden daher dem Phasenvergleicher 17 Signale zugeführt, die untereinander in Phase sind und im wesentlichen ein gleiches Niveau haben. Wenn die phasengleichen Signale dem Phasenvergleicher zugeleitet werden, bleibt der Ausgang des Frequenzteilungsverhältnisschalters 10 wie er ist. Wenn Signale unterschiedlicher Phase (einschließlich entgegengesetzter Phase) dem Phasenvergleicher 17 zugeleitet werden, schaltet der Schalter 10 das Frequenzteilungsverhältnis des ersten Frequenzteilers 30 auf N- oder N~ bei einer Wiederholungsfrequenz, entsprechend dem Frequenzteilungsverhältnis N^ des zweiten Frequenzteilers 300, entsprechend der Aus-

/3

gangsfrequenz des zweiten Niedrigpaßfilters 16. D. h., das Schalten dos Frcquen/.tni 1 unyiivcrlitil I η I r.f.cs auf N oder N„ wird wiederholt ausgeführt, bis man ο in Signal im Durchlaßbereich des zweiten Niedrtgpaßfalters 16 erhält und die Signale mittels des Phasenvergleichers 17 als in Phase festgestellt werden. In diesem Zusammenhang bedeutet die Tatsache, da der zweite Filter 16 ein Niedrigpaßfilter ist, daß das Signal innerhalb des Durchlaßbereiches des Niedrigpaßfilters liegt, daß die Wiederholungsfrequenz abnimmt. Entsprechend, nimmt, in dem Fall, in dem die Eingangssignale zueinander in Phase sind, die Demodulationsdauer des Phasenvergleichers zu.

Im folgenden soll als Beispiel der BeLr.iebwei.se der Frequenztrennvorrichtung der Fall einer Fernseh-Ton-Multiplex-Ausstrahlung beschrieben werden.

In diesem Fall beträgt die Trägerfrequenz 55,125 kHz, die Modulationsfrequenz f. für Stereoausstrahlung 982,5 Hz, während die Modulationsfrequenz f₂ für mehrkanalige (zweisprachige) Ausstrahlungen 922,5 Hz beträgt. Wenn N₁ = 55 und N₂ = 61 ist, hat das Bezugssignal f im Fall des Frequenzteilungsverhältnisses N- eine Frequenz von 1002,3 Hz (f_m1) und im Fall des Frequenzteilungsverhältnisses N„ ein Frequenz von 903,7 Hz.

Entsprechend beträgt die Differenzkomponente f₁ - f für Stereoausstrahlung für das Frequenzteilungsverhältnis f₁ 19,8 Hz und für das Frequenzteilungsverhältnis N„ 78,8 Hz. Im Gegensatz dazu beträgt die Differenzkomponente f~ - f.. für zweisprachige Ausstrahlungen für das Verhältnis f.. 79,8 Hz und für das Verhältnis N₂ 18,8 Hz. Wenn die Trennfrequenz f_Q

Πι:η zweiten NiedrigpaßfilLers 16 auf 4 0 bis 50 Hz eingestellt ist, liegt daher dann die Differenzkomponente im Fall der Stereoausstrahlung für das Frequenzteilungsverhältnis N₁ und im Fall der zweisprachigen Ausstrahlung für das Verhältnis N- im Durchlaßbereich des zweiten Niedrigpaßfilters 16.

Wenn die Differenzkomponente im Durchlaßbereich liegt, wird der Ausgangsfrequenzteilungsverhältnisschalter 10 gehalten. Die Stereo- und zweisprachigen Ausstrahlungssignale können dann durch die Bestimmung unterschieden werden, ob das Frequenzteilungsverhältnissignal N₁ oder N„ beträgt.

Wenn die Differenzkomponente außerhalb des Durchlaßbereiches liegt, schaltet der Frequenzteilungsver-· hältnisschalter 10 von N₁ auf N- oder von N~ auf N₁. Wenn nach diesem Schaltvorgang die Differenzkomponente innerhalb des Durchlaßbereiches liegt.und phasen-, gleiche Signale mittels des Phasenvergleichers 17 in einer Zeitdauer erfaßt' werden, die ungefähr- N_ χ 20 Hz beträgt, wird dann der Ausgang des Frequenzteilungsverhältnisschalters 10 beibehalten. Wenn die Differenzkomponente auch nach dem Schaltvorgang nicht innerhalb des Durchlaßbereiches liegt, wird der Frequenzteilungsvorgang mit den Verhältnissen N- und N₂ wiederholt und bei einer Zeitdauer von N-. durchgeführt. Somit wird der Wert N^, die für die Selbsthaltung erforderliche Zeit, von der An-Sprechcharakteristik des Phasenvergleichers 17 bestimmt.

Fig. 13 ist ein schematisches Logikschaltbild zur Darstellung des Aufbaus des Frequenzteilungsverhälntisschalters 10 des Freqeunzteilers 30 und des

Frequenzteilers 300.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Freqeunztrennvorrichtung ist in Fig. 10 dargestellt. Wie man aus einem Vergleich der Figuren 9 und 10 sieht, werden an Stelle des ersten Frequenzteilers im zweiten Beispiel Frequenzteiler 30a und 30b mit Frequenzteilungsverhältnissen N₁ bzw. N- statt eines einzigen Frequenzteilers vorgesehen. Ebenfalls wer-

TO den zwei,mit den entsprechenden Frequenzteilern 30a und 30b verbundene Frequenzmischer 14a und 14b und an Stelle des ersten Niedrigpaßfilters 2 zwei Niedri.gpaßfilter 15a und 15b, die in.it den ont.sprechendon Frequenzinischern 14a und 14b verbunden sind, verwendet. Einer der Ausgänge der zwei ersten Niedrigpaßfilter 15a und 15b in den zwei Zweigen, wird dem zweiten Niedrigpaßfilter und dem Phasenvergleicher 17 über den Schalter 22 zugeführt, der den Ausgang des Frequenzteilungsverhältnisschalter 10 empfängt.

In dem in Fig. 9 dargestellten Beispiel ist das Frequenzteilungsverhältnis direkt geschaltet. In dem in Fig. 10 dargestellten Beispiel werden die Ausgänge der zwei unterschiedlichen Frequenzteilungsverhällni.s.scn ι ίι( .ppi ochenden Signalen mit der qitviclicn Wirkung wie in dan in Fig. 9 beschriebenen Beispiel geschaltet.

Somit arbeitet die Frequenztrennvorrichtung immer im richtigen Bereich mit einer einfachen Anordnung, in der das Frequenzteilungsverhältnis des ersten Frequenzteilers zur Frequenzteilung des AM Eingangssignals entsprechend dem Ausgang des zweiten Fre- quenzteilers und dem Ausgang des- Phasenvergleichers

geändert wird, wodurch eine fehlerhafte Betriebsweise verhindert wird, die sonst auftreten könnte, wtii'in. die elektrische Feldstärke gering ist·

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild der grundsätzlichen Anordnung einer weiteren Ausführungsform ' der Frequenztrennvorrichtung. Das in Fig. 11 dargestellte Blockschaltbild umfaßt einen Selektivverstärker 41 ähnlich dem in Fig. 1 , einen Begreiv/or 44, einen Frequenzteiler 4 6 , einen Frequenz mischer 47, einen ersten Niedrigpaßfilter 48, einen zweiten Niedrigpaßfilter 49, einen Phasenvergleicher 50 und Spannungsvergleicher 51a und 51b.

Dem Selektivverstärker 41 wird ein zusammengesetztes Signal zugeleitet, in dem nur das AM Singal von V>,1?.^ri kHz oder das 'Pronnsitjnal verstärkt wird. We i Ler wird das Signal mit einer Frequenz von 4 5,125 kHz durch den Begrenzer 45 erhalten und dann der 1/N Frequenzteilung mittels des Frequenzteilers 46 unterworfen. Vorzugsweise beträgt N 61 (N = 61) aus dem im folgenden beschriebenen Grund.

Aufgrund der Frequenzteilung erhält man ein Signal mit einer Frequenz f . Das Signal der Frequenz f und das ursprüngliche AM Signal werden dem Frequenzmischer 47 zugeführt. Der Ausgang des Frequenzmischers 47 wird dem ersten Niedrigpaßfilter 48 zugeführt. Die Differenzkomponente, die|982,5 - f | odor |922,5 - f | beträgt, wird durch den ersten Niedrigpaßfilter 48 geleitet. Bei N = 61 beträgt f ^ 903,7 H

bzw. 18,8 Hz.

f ^ 903,7 Hz und die Differenzkomponente 78,8Hz

Die Trennfrequenz f des zweiten Niedrigpaßfilters

wird auf einen Wert zwisclion 982,5 - f und 922,5 - f oingo.stel It , d. h., /.wisobon 18,8 II/. und 78,8 Hz im Falle von N = 1 .

Das Ausgangssignal des ersten Niedrigpaßfilters 48 wird direkt dem Phasenvergleicher 50 und über den ι zweiten Niedrigpaßfilter 49 dem Phasenvergleicher 50 zugeführt. D. h., die Ausgangssignale des ersten und zweiten Niedrigpaßfilters 48 und 49 werden dan Phasenvergleicher 50 zugeführt, der die Phononveτsobjnbungen zwischen den zwei Ausgängen erfaßt, wodurch Stereoausstrahlungen und Mehrkanalausstrahlungen, wie z. B. zwoj sprachige Ausstrahlungen, vom Ausgang des PluiNcnvoi (jl (M ehor.s ^r>0 golronnl. wordon. I¹Mg. 12 y.oiijl die Kennlinien des zweiten Niedrigpaßfi1Iers 49. Γη dieser Ausführungsform kann der gleiche zweipolige RC Filter, wie in Fig. 7, verwendet werden.

In diesem Fall beträgt die Trennfrequenz f 1/2 Jr₁R₂C₁C^, wobei die Kennlinien des Filters in Fig. 12 dargestellt sind. Die in Fig. 12 dargestellte Kurve A- stellt die Amplitudenkennlinxe und die Kurve B die Phasenkennlinie dar* Im Bezug auf 118,8 - f I

und 178,8 - f | ändert sich die Phase von 0° bis ¹ m

- 180°. Daher wird, wenn die Bezugsfrequenz f so gewählt i .st, daß die Difforonz zwischen )18,8 - f | und |78,8 - f | so groß wie möglich ist, d?inn ein Frequenztrennschaltkreis geschaffen, der sehr wenig durch die Wertverschiebung der Widerstände und Kondensatoren und der Q-Kennlinie des Filters beeinflußt wird.

Die wirksame Verwendung des Frequenzmischers 47 wird aus der folgenden Beschreibung deutlich. Es soll der Fall betrachtete werden, bei dem kein Frequenzmischer

verwendet wird, d. h., das Trennsignal wird direkt der ΛΜ Demodulation unterworfen und dem Phasenvergleicher 50 zugeführt. In diesem Fall beträgt das Verhältnis von 982,5 Hz zu 922,5 Hz 1,065. Es ist daher, um für den zweiten Niedrigpaßfilter 49 eine gewünschte Phatsenänderung . zu schaffen, notwendig, die Ge- ' nauiykeit der Q-Kennlinie des zweitem Niedrigpaßfilters 49 -/.η .steigern und eine nogenninßnahnie gegen die Verschiebung der Schaltkreiselemente zu schaffen, wenn.

die Trennfrequenz f zwischen 98 2,5 Hz und 922,5 Hz eingestellt wird. Andererseits wird erfindungsgemäß das Trennsignal dem Frequenzmischer 47 zugeführt. Es sind daher im Fall von N= 61, die mittels des zweiten Niedrigpaßfliters 49 phasenverschobenen Frequenzen 78,8 Hz und 18,8 Hz,und das Verhältnis der Frequenzen beträgt etwa 4,2. Entsprechend kann, wenn die Trennfrequenz des zweiten Niedrigpaßfilters 49 zwischen 40 und 45 Hz eingestellt ist, der Q-Wert in der Größenordnung von 5 und die Toleranzen der Kondensatoren und Widerstände nur 20% betragen. Im FnIl N ~ 60 betragen die dem zweiten Niedrigpaßfilter"9 zugeleiteten Frequenzen 3,75 Hz und 63,7Hz. In diesem Fall wird daher für ein Eingangssignal von 3 Hz die Ansprechcharakteristik verschlechtert, da die Übergangscharakteristik dann unbefriedigend ist. Entsprechend ist es in einem praktischen Anwendungsfall nützlich, daß N 61 beträgt, und daß der zweite Niedrigpaßfilter 49 so ausgelegt ist, daß f =40 oder 45 Hz und Q = 5 beträgt.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß , wenn eine St proonusst rnhlung oder eine mehrkanalige Ausstrahlung mi I ld:; den .mipl i t uden-niadul ierten Steuor-K icjMü 1 υ yd u.'nnL wird, daß das mittels FrequenzI οilung des Trägersignals des Steuersignals erhaltene Signal, und das

ursprüngliche AM Signal dem Frcquonzmischer zugeführt worden, tlaß die D i Γ f cMtMv/.kompomuiL·¹ y.vi i .solion dein frequen/.tjol oi 1 den ß iynal und dom Modul a I ionssignals durch einen ersten Niedrigpaßfilter geleitet und einem zweiten Niedrigpaßfilter zugeführt wird, und daß die Ausgänge der zwei NiedrigP^ßfilter mittels eines Phasenvergleichers einem Phasenvergleich unterzogen werden. Die Phasendifferenz zwischen den Frequenzen, die dem Phasenvergleich unlerzogen werden, kann aus diesem Gi und groß .sein, wodurch eine Trennung mit hoher Genauigkeit und Einfachheit erreicht wird.

Leerseite

Claims (4)

1. PAT K N TAN WALT E

   DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL.-I NG. W. EITLE . PR. RER. NAT. K.HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

   DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

   35384

   Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

   Frcquenztrennvorrichimng

   PATENTANSPRÜCHE

   \1.) Frequenztrennvorrichtung gekennzeichnet durch

   - einen Frequenzmischer (3) zum Empfang von zu trennenden Signalen mit benachbarten Frequenzen f und f

   1 2 2~ und eines Bezugssignals mit einer Frequenz f_m;

   - einen ersten,mit dem Ausgang des Frequenzmischers (3) verbundenen Niedrigpaßfilter (4) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das zwischen den zu trennenden Signalen und dem Bezugssignal ausschließlich Frequenzdif ferenzkomponenten If ■, _ f _m | und |f ₂ - f_m|aufweist;

   - einen zweiten, mit seinem Eingang mit dem Ausgang des ersten Niedrigpaßfilter (4) verbundenen Niedrigpaßfilter (1); und durch

   - einen,das Ausgangssignal· des ersten Niedrigpaßfilters (4) und ein Ausgangssignal des zweiten Niedrigpaßfil-

   ters (1) empfangenden Phäsenvergleicher (2) zum Tren^ nen der zu trennenden Signale entsprechend einer Phasendifferenz zwischen den so empfangenen Ausgangssignalen.
2. 2. Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Niedrigpaßfilter (1) eine Trennfrequenz aufweist, die zwischen den Frequenzdifferenzkomponenten If₁ - f | und |f_ - f | zwischen den zu trennenden Signalen mit benachbarten Frequenzen f,. und f„ und dem Bezugssignal mit der Frequenz

   f liegt,
   m
3. 3. Frequenztrennvorrichtung, gekennzeichnet durch

   - einen ersten Frequenzteiler (30) zur Frequenzteilung eines Trägersignals eines mit einer von zwei benachbarten Frequenzen amplituden-modulierten empfangenen Signals;

   - einen, einen frequenzgeteilten Ausgang des ersten Frequenzteilers (30) und das amplituden-modulierte Signal empfangenden Frequenzmischer (14);

   - einen ersten, mit dem Ausgang des Frequenzmischers (14) verbundenen Niedrigpaßfilter (15) zum Durchlaß nur einer Differenzkomponente zwischen der Frequenz des Ausgangs des ersten Frequenzteilers (30) und der Modulationsfrequenz des amplituden-modulierten Signals;

   - einen zweiten, mit seinem Eingang mit dem Ausgang des ersten Niedrigpaßfilter (15) verbundenen Niedrigpaßfilter (16);

   - einen,den Ausgang des ersten Niedrigpaßfilters (15) und den Ausgang des zweiten Niedrigpaßfilters (16) CMiipfangcnden Phasonvorglcichers (17) zur Erfassung einer dazwischen befindlichen Phasendifferenz;

   • a

   - einen zweiten Frequenzteiler (300) zur Frequenzteilung eines Ausgangs des zweiten Niedrigpaßfilters(16); und durch
   - einen / einen frequenzgeteilten Ausgang des zweiten Frequenzteilers (300) und einen Ausgang des Phasenvergleichers (17) empfangenden Frequenzteilungsverhältnis-Schaltkreis (10) zur Einstellung eines Frequenzteilungsverhältnisses des ersten Frequenzteilers (30).
4. 4. Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch

   3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zwischen einer Quelle des empfangenen Signals und dem ersten Frequenzteiler (30) verbundenen Begrenzer (12) aufweist.

   5. '· Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zwischen dem zweiten Niedrigpaßfilter (16) und dem zweiten Frequenzteiler (300) verbundenen Wellenformungsschaltkreis (19) aufweist.

   6. Frequenztrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch -gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit des Ausgangs des Phasenvergleichers (17) und des Frequenzteilungsverhältnisses-Schaltkreises (10) arbeitender Ausgangstrennschaltkreis (21) vorgesehen ist.

   7. Frequenztrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das amplituden-modulierte Trägersignal eine Trägerfrequenz von f-Q aufweist und mit einer der Modulationsfrequenzen f.. urid f₂ moduliert ist, daß der zweite Niedrigpaßfilter (16) eine Trennfrequenz von f_Q aufweist, wobei das Frequenztrennverhältnis des ersten Frequenzteilers (30) zwischen den Frequenzverhältnissen N₁ und

   schaltbar ist/ wobei

   If₁ - -^l <f_n <|f~ - -^l , und N N

   ^fc ^fc

   ^f2 - Nj I ^<f0 \<^|f1 - Nj ' ^ist·

   8. Frequenztrennvorrichtung, gekennzeichnet durch

   - einen ersten Frequenzteiler (30a) zur Frequenzteilung eines Trägersignals eines empfangenen,mit einer von zwei dicht benachbarten Frequenzen amplituden-modulierten Signals;

   - einen ersten Frequenzmischer (14a) zum Empfang eines frequenzgeteilten Ausgangs des ersten Frequenzteilers (30a) und des amplituden-modulierten Signals;

   - einen ersten, mit dem Ausgang des Frequenzmischers

   (40a) verbundenen Niedrigpaßfilter (15a) zum Durchlaß nur einer Differenzkomponente zwischen der Frequenz des Ausgangs des ersten Frequenzteilers (30a) und der Modulationsfrequenz des amplituden-modulierten Signals;

   - einen zweiten Frequenzteiler (30b) zur Frequenzteilung des Trägersignals des empfangenen Signals, wobei der zweite Frequenzteiler (30b) ein zum ersten Frequenzteiler (30a) unterschiedliches Teilungsverhältnis aufweist;

   - einen zweiten Frequenzmischer (14b) zum Empfang eines frequenzgeteilten Ausgangs des zweiten Frequenzteilers (30b) und des amplituden-modulierten Signals;

   - einen zweiten, mit dem Ausgang des zweiten Frequenzmischers (14b) verbundenen Niedrigpaßfilter (14b) zum ausschließlichen Durchlaß einer Differenzkomponente

   1. . zwischen der Frequenz des Ausgangs des zweiten Frequenzteilers (30b) und der Modulationsfrequenz des amplituden-modulierten Signals;

   - einen Schalter (22) zum Schalten eines der Ausgänge des ersten Niedrigpaßfilters (15a) und des zweiten Niedrigpaßfilters(15b) in Abhängigkeit eines Empfangssteuersignals;

   - einen dritten Filter (16) zum Empfang eines Ausgangs des Schalters (22);

   - einen Phasonverglcichpr (17) zum-Empfang" «los Am;<jnnrjs des Schalters (22) und eines Ausgangs des Filters (16) zur Erfassung einer dazwischen liegenden Phasendifferenz;

   - einen dritten Frequenzteiler (300) zur Frequenzteilung des Ausgangs des Filters (16); und durch

   - einen, einen frequenzgeteilten Ausgang des dritten Frequenzteilers (300) und einen Ausgang des Phasenvergleichers (17) empfangenden Frequenzteilungsverhältnis-Schaltkreis (10) zur Ausgabe eines Steuersignals zur Steuerung der Arbeitsstellung des Schalters (22).

   9. . Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,.daß sie einen, das amplituden-modulierte Signal mit dem ersten und zweiten Frequenzteiler (30a,30b) verbindenden Begrenzer (12) aufweist.

   10. Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch

   8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenformungsschaltkreis (19) zwischen dem dritten Filter (16) und dem dritten Frequenzteiler (300) verbunden ist.

   11. Frequenztrennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein, in Abhängigkeit des Ausgangs des Phasenvergleichers (17) und des Steuer-

   b "

   signals arbeitender Ausgangstrennschaltkreis (21) vorgesehen ist.

   12. Frequenztrennvorrichtung nach einem der

   Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Filter (16) als Niedrigpaßfilter mit einer Trdnnfrequonz von f_n ausgebildet ist, wobei das amplitudenmodulierte Signal mit"einer der Modulationsfrequenz f₁ und f~ amplituden-moduliert ist, daß das amplitudenmodulierte Signal eine Trägerfrequenz von f aufweist, und wobei der erste Frequenzteiler (30a) ein Frequenzteilungsverhältnis von N. und der zweite Frequenzteiler (30b) ein Frequenzteilungsverhältnis von N„ aufweist, wobei

   ¹⁵ ·"■*-■

   <|f₂ - _w\, und

   ^l:f2 -fe^t<f0 <I^f1 - fe
   ^{Z Z}

   ist.