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Beschreibung:
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Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Fernsteuerung von
Empfangsantennen, insbesondere von Antennen für den Empfang von Fernsehsiynalen,
welche von Satelliten übertragen werden, en sowie mit Schaltungsanordnung/zur Anwendung
der Erfindung.
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Durch Nachrichtensatelliten kann an die im Empfangsbereich des Satelliten
liegenden Fernsehteilnehmer eine Vielzahl von Fernsehprogrammen gleichzeitig übertragen
werden. Befindet sich der Empfänger für alle diese Programme im Fernsehgerät selbst,
dann müssen von der auf dem Gebäude installierten Satellitenemptdnysantenne ausgehend
alle diese Programme in ihren verschiedenen Frequenzkanälen über das im Gebäude
installierte Koaxialkabelnetz zum Fernsehgerät übertragen werden. Bei neu zu errichtenden
Gebäuden lassen sich die zu installierenden Kabelnetze ohne Schwierigkeit so auslegen,
daß die anfallende Zahl von Kanälen einwandfrei übertragen werden kann. Bei vorhandenen
Kabelnetzen in bereits bestehenden Gebäuden, welche noch ohne Berücksichtigung der
Belange des Satellitenfernsehens installiert worden sind, lassen sich jedoch zehn,
zwanzig oder mehr Programme in ihren verschiedenen Frequenzkanälen nicht oder nur
bedingt über das
bestehende Kabelnetz bis zum Empfänger im Fernsehgerät
übertragen, sodan der 'ernsehteilnehmer vor der Wahl steht, auf den Satellitenempfang
zu verzichten ohr neue koaxiale Kabel im Gebäude zu installieren. Letzteres ist
mit erheblichem Aufwand verbunden. Aber selbst, wenn ein Fernsehteilnehmer den dafür
nötigen Aufwand zu tragen bereit ist, kann es vorkommen, daß er das Kabelnetz nicht
modernisieren darf, weil er lediglich zur Miete wohnt und der llauseigentümer die
Zustimmung zur Installation verweigert, oder weil er am Gebäude lediglich Teileigentum
besitzt und die Eigentümergemeinschaft die Zustimmung zur Installation neuer koaxialer
Leitungen verweigert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und die Übertragung aller durch einen Nachrichtensatlliten ausgestrahlten und von
einer Empfangsantenne empfangenen Programme durch bestehende Kabelnetze von der
Empfangsantenne zum Fernsehgerat auf kostengünstige Weise zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung -sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung wird die Kanalwahl nicht erst im Fernsehgerät,
sondern
bereits in einer steuerbaren Empfangsschaltung zwischen der Antenne und der bestehenden
koaxialen Leitung vorgenommen.
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In der Empfangsschaltung wird das ausgewählte Programm in einen geeigneten
Frequenzkanal- bei mehreren angeschlossenen Teilnehmern erforderlichenfalls in verschiedene
Frequenzkanåle -umgesetzt und über die bestehende koaxiale Leitung an den Teilnehmer
übermittelt. Dieselbe koaxiale Leitung nutzt die Erfindung zur Übertragung von hochfrequenten
Steuersignalen vom Teilnehmer zur Empfangsschaltung, welche eine Programmkennung
bzw. eine Kanalkennung tragen und in der Empfangsschaltung die Sektion des vom Teilnehmer
gewünschten Frequenzkanals bewirken.
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Bei mehreren Teilnehmern an einer gemeinsamen Empfangsantenne erhalten
die Steuersignale noch eine Teilnehmerkennung, welche es der Empfangsschaltung ermöglicht,
zwischen den verschiedenen Teilnehmern zu unterscheiden und dem jeweiligen Teilnehmer
das von ihm ausgewählte Programm auf dem ihm zugeordneten Frequenzkanal zu übermitteln.
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Die Erfindung ermöglicht es, über bestehende Kabelnetze ohne großen
Aufwand beliebig viele Programme, wie sie bei Satellitenempfang angeboten werden,
einzuspeisen, indem die bestehenden Kabel netze zur Übertragung der angebotenen
Programme sowie zur Übertragung von Steuersignalen für die Kanalwahl doppelt ausgenutzt
werden.
Eine aufwendige Neuverlegung koaxialer Kabel ist nicht erforderlich. Kostengünstig
und geeignet ist die Erfindung für Fälle, in denen nur wenige Teilnehmer, vorzugsweise
weniger als fünf Teilnehmer an eine gemeinsame Empfangsantenne angeschlossen sind,
sodaß für die Nutzung der Erfindung vor allem Einfamilienhäuser sowie Mehrfamilienhäuser
mit nur wenigen Wohnungen in Betracht kommen.
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Das Steuersignal wird zur Erhöhung der Störsicherheit zweckmäßig periodisch
ausgesandt (Anspruch 2), vorzugsweise mehrere Male pro Sekunde. Besonders geeignet
für die Kodierung des Steuersignals mit einer Programm- bzw. Kanalkennung ist das
Verfahren der lmpulslängenmodulation eines hochfrequenten Trägersignals (Anspruch
3), denn dies erlaubt in der Empfangsschaltung eine bequeme Dekodierung und weitere
Auswertung des Steuersignals. Sind an die Antenne mehrere Teilnehmer angeschlossen,
dann muß der steuerbaren Empfangsschaltung, welche die Kanalwahl vollziehen soll,
eine Unterscheidung der Teilnehmer ermöglicht werden. Dies geschieht zweckmäßig
dadurch, daß jedem Teilnehmer eine besondere Kennfrequenz zugeordnet und das hochfrequente
Trägersignal zusätzlich mit dieser Kennfrequenz moduliert wird (Anspruch 4).
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Die steuerbare Empfangsschaltung besitzt entsprechend der Anzahl der
Teilnehmer eine entsprechende Anzahl von Auswertekanälen.
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Die Einspeisung der von verschiedenen Teilnehmern kommenden Steuersignale
in die für sie vorgesehenen verschiedenen Auswertekanäle erfolgt vorzugsweise durch
Ausbildung der Empfangsschaltung als Überlagetungsempfänger mit unterschiedlichen
Zwischenfrequenzen für die mit unterschiedlicher Kennfrequenz einlaufenden Steuersignale,
und zwar soll die Differenzfrequenz aus der jeweiligen Kennfrquenz und der zugeordneten,
in der Empfangsschaltung erzeugten jeweiligen Zwischenfrequenz für alle Kennfrequenzen
vorzugsweise dieselbe sein, weil dieses den Aufbau der Empfangsschaltung erleichtert.
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Mit Vorteil vetbindet man mit dem Steuersignal ein Bereitschaftssignal.
Das Bereitschaftssignal kann dazu verwendet werden, die steuerbare Empfangsschaltung
zur Stromeinsparung abzuschalten, indem der Teilnehmer dl Sendeschaltung für die
Steuersignale abschaltet, wodurch dann das Bereitschaftssignal ausbleibt, wodurch
die Empfangsschaltung automatisch abgeschaltet wird (Anspruch 5).
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Die Einkoppelung des Steuersignales in die koaxiale Leitung und seine
Auskopplung aus der koaxialen Leitung kann im Durchschleifverfahren oder im Verfahren
der Stichein- bzw. -auskopplung mittels Richtkoppler oder Widerstand erfolgen. Die
Verwendung eines
Richtkopplers (Anspruch 6) hat den Vorteil, daß
beim Einkoppeln des Steuersignals dieses so gerichtet werden kann, daß es nur noch
mit vernachlässigbarem Pegel in das Fernsehgerät gelangt, und daß beim Auskoppeln
des Steuersignales dieses im wesentlichen nur in die steuerbare Empfangsschaltung,
nicht jedoch zur Empfangsantenne gelangt, während umgekehrt die auf der bestehenden
koaxialen Leitung übertragenen Fernsehsignale nicht-ausgekoppelt werden Dasselbe
Lösungsprinzip mit der Doppelausnutzung einer bestehenden Signalleitung aschen einer
Empfangsantenne und einem Teilnehmer zur Übertragung von Antennensignalen abwärts
zum Teilnehmer und von Steuersignalen vom Teilnehmer aufwärts läßt sich übertragen
auf die Steuerung eines Stellantriebs einer Empfangsantenne, z.B.
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eines Drehantriebs zur Antennendrehung. Derartige Stellantriebe sind
bekannt; sie werden üblicherweise jedoch über gesonderte Steuerleitungen angesteuert.
her kann die Erfindung Abhilfe schaffen, indem sie die Steuersignale über die ohnehin
vorhandene Antennenzuleitung übermittelt und dadurch die Installation gesonderter
Steuerleitungen überflüssig macht (Anspruch 7).
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Vorteilhafte Schaltungsaufbauten für den vom Teilnehmer zu bedienenden
Sender für die Steuersignale sind Gegenstand der Ansprüche 8 bis 41. In diesen Schaltungen
kann auf den NF-Modulator
grundsätzlich verzichtet werden, wenn
nur ein Teilnehmer an die Empfangsantenne angeschlossen ist.
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Vorteilhafte Schaltuntaufbauten für den Empfänger der Steuersignale
sind Gegenstand der Ansprüche 12 bis 16. Die Auswerteschaltungen innerhalb der Empfangsschaltung
können je nach Aufgabenstellung (Kanalwahl; Antennenverstellung) verschieden sein.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch
in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
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F i g . 1 zeigt das Blockschaltbild einer Sendeschaltung für die Fernsteuerung
einer Antennenanlage, F i g . 2 zeigt das Blockschaltbild einer Empfangsschaltung
für die Fernsteuerung einer Antennenanlage, und die F i g . 3a und 3b zeigen den
Aufbau eines Steuersignals.
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Fig. 1 zeigt am Beispiel der Auswahl des Fernsehempfangskanals den
Aufbau eines Senders für die Fernsteuerung einer Antennena
-nlage
über ein bestehendes Koaxialkabel 1, über welches die von der Antenne empfangenen
Fernsehsignale an das Fernsehgerät weitergeleitet werden. An einem Eingabegerät
2 kann der Fernsehteilnehmer unter den angebotenen Fernsehprogrammen -wählen; die
Programmwahl kann in bekannter Weise durch Betätigen einer Eingabetastatur 3 am
Eingabegerät 2 oder durch drahtlose Übermittlung mittels-eines Infrarot- oder Ultraschallsenders
4 geschehen; bei drahtloser Übermittlung ist dem Eingabegerät ein entsprechender
Ultraschall- bzw. Infrarotempfänger 5 mit Decoder zugeordnet. Das Eingabegerät 2
kann in ein Fernsehgerät integriert oder ein eigenständiges Gerät sein.
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Das Eingabegerät 2 erhält einen Zeittakt von einem NF-Oszi3iator 6,
dessen Frequenzbasis von einem handelsüblichen Schwingquarz 7 mit einer Frequenz
von wenigen Mhz abgeleitet ist. Entsprechend dem vom Teilnehmer ausgewählten Programm
übermittelt das Eingabegerät 2 ein digitales Steuersignal (Fig. 3a und 3b) an einen
NF-Modulator 8. Das Steuersignal ist ein periodisches Signal mit einer Periode T-,
welche durch den vom NF-Oszillator 6 übermittelten Zeittakt bestimmt wird. Die Information,
welches Programm ausgewählt wurde, ist in der Länge t eines innerhalb der Periode
T liegenden Impulses 9 verschlüsselt. Zu diesem Zweck ist der durch die Periode
T bestmmte Impulsrahmen unterteilt in p+1 gleich lange
Zeitabschnitte,
worin p die Zahl der angebotenen Programme ist, unter denen ausgewählt werden kann.
Im Beispiel der Fig. 3a und 3b ist p = 15. Solange der Sender (Fig. 1) eingeschaltet
ist, liegt stets wenigstens im vorletzten (fünfzehnten) Zeitabschnitt des Impulsrahmens
ein Impuls 9a (Fig. 3a) der Dauer T und zwar ist dieser Impuls 9a zweckmäßigerweise
der p + 1 Steuerimpuls für das Programm Nr. 1.
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Dieser Impuls 9a dient zugleich als Bereitschaftsimpuls. Er kann zum
Beipiel dazu verwendet werden, um den Empfänger (Fig. 2) an-und abzuschalten. Erscheint
der Impuls 9a, wird der Empfänger (Fig. 2) eingeschaltet; bleibt hingegen ein Impuls
wenigstens in der Länge des Impulses 9a aus, wird der Empfänger zur Stromersparnis
abgeschaltet.
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Wird ein bestimmtes Programm ausgewählt, dann ergibt sich die Länge
des Steuerimpulses (Fig. 3b) bevorzugt in der" Weise, daß bei Auswahl des Programms
Nr. m (1 4p) die Impulslänge gerade m . T beträgt; für m - 3 und p = 15 ist dies
in p + 1 Fig. 3b dargestellt.
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In den NS'-Oszillator 6 ist ein Frequenzteiler integriert, welcher
aus der Grundfrequenz des Schwingquarzes 7 von einigen MHz eine tiefer liegende
Kennfrequenz FK ableitet. Ein Signal mit dieser Kennfrequenz FK übermittelt der
NF-Oszillator 6 an den NF-Modulator 8, der dieses Signal während der Dauer des Steuerimpulses
9 bzw. des Bereitschaftsimpulses 9a an einen Mischer 10 weiterleitet, sonst aber
unterdrückt. Die Kennfrequeni FK und die Periode T sind derart aufeinander abbestimmt,
daß in jedem Abschnitt T einer Periode noch 7 mehrere Schwingungen des Siynals mit
der Kennfrequenz FK fallen.
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Besonders geeignet sind Kennfrequenzen zwischen 16 KHz und 32 KHz
bei Perioden zwischen 10 ms und 1s.
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Im Mischer 1t) wird das Signal mit der Kennfrequenz FK während er
Dauer des Steuerimpulses 9 bzw. des Bereitschaftsimpulses 9a einem hochfrequenten
Trägersignal aufmoduliert, welches von einem II-OszilatOr 11 an den Mischer übermittelt
wird. Besonders geeignet sind Trägerfrequenzen FT zwischen 115 MHz und 174 MHz.
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Das Steuersignal (der modulierte (lochfrequenzträger)wird mittels
eines Einkopplungsgliedes 12 in die koaxiale Leitung 1 zwischen der Fernsehempfanqsantenne
und dem Fernsehgerät eingekoppelt.
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Als sinkopplungsglied 12 wird vorzugsweise ein Richtkoppler verwendet,
welcher das Steuersignal i.w. nur in Richtung aul die Antenne überträgt, sodaß das
Steuersignal nur mit vernachlässigbarem Pegel zum Fernsehgerät gelangt.
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Der Empfänger (Fig. 2) des Steuersignals befindet sich im Bereich
des Sinteduortes der Fernsehempfangsantenne, also z.B.
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unter dem Da<fi des eiebdudes, auf welchem die Antenne steht.
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Dort wird das iiber die im sebaude verlegte koaxiale Leitung 1 übertragene
Steuersignal über ein Auskopplungsglied 22 aus der koaxialen Leitung 1 wieder ausgekoppelt
und in den Empfänger (Fig. 2) eingespeist. Als Auskopplungsglied 22 wird bevorzugt
wiederum ein Richtkoppler verwendet, welcher so geschaltet ist, daß das Steuersignal
nicht zur Antenne, sondern in den Empfänger, und daß das von der Fernsehantenne
empfangene Fernsehsignal nicht in den Empfänger (Fig. 2) für das Steuersignal, sondern
zur Antennensteckdose und weiter zum t'ernsehcJer.it gelangt. Dem Auskopplungsglied
22 ist ein HF-Filter 23 mit so großer, vorugsweise etwa 5 MHz betragender Bandbreite
und mit einer ungefähr mit der Trägerfrequenz FT des Steuersignals übereinstimmenden
Mittenfrequenz nachgeschaltet, daß das ausgefilterte Steuersignal die Kennfrequenz
FK auf jeden Fall noch enthält. Das ausgefilterte, hochfrequente Steuersignal wird
einem HF-Gleichrichter 24 zugeführt,
welcher zur stückgewinnung
der Kennfrequenz F die hoch-K frequenzen Signalanteile gleichrichtet. Das am Ausgang
des F-Uleichrichters 24 erscheinende Signal mit der Kennfrequenz FK wird in einem
Mischer 25 einem Signal mit einer nur wenig von K verschiedenen Zwischenfrequenz
Fs überlagert. Vorzugsweise beträgt der Unterschied zwischen FK und FS ungefähr
1 KHz.
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Die Zwischenfrequenz F5 wird mittels eines Frequenzteilers 27 von
einem NF-Oszillator 26 abgeleitet, dessen Grundfrequenz m&t der Grundfrequenz
des NF-Oszillators 6 im Sender (Fig. 1) übereinstimmt.
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Das Ausgangssignal des Mischers 25 enthält infolge der Überlagerung
während der Dauer der Steuerimpulse 9 bzw. der Bereitschattsimpulse 9a Signalanteile
mit der Frequenz I FK - F5 1 Bei dieser Frequenz wird im Dekoder 28 das Ausgangssignal
des Mischers 25 ausgefiltert, anschließend gleichgerichtet und dann die Länge dieser
Signalanteile gemessen. Zu diesem Zweck wird dem Dekoder 28 von einem Taktgeber
29 ein vom NF-Oszillator 26 abgeleiteter Zeittakt übermittelt, welcher mit dem Zeittakt
übereinstimmt, welcher im Sender (Fig. 1) vom NF-Oszillator 6 an das Eingabegerät
2 übertragen wird. Das Ausgangssignal des Decoders 2tS ist also ein Maß für die
Länge des Steuersignals 9 bzw. des Bereitschaftssignals 9a (Fig. 3a, 3b); es wird
einer Auswerteschaltung
30 zugeführt, welche entsprechend der
cjetroffeneri Programmwahl des Teilnehmers den entsprechenden Empfangskanal auf
die koaxiale Leitung 1 schaltet.
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Falls die Fernsehemptangsantenne mehrere Teilnehmer versor()t, dann
ist für jeden Teilnehmer ein gesonderter Sender gemä Fig. 1 vorzusehen, wobei sich
die Sender in ihrer Kennfrequenz FK zu unterscheiden haben. Der Empfänger (Fig.
2) ist für diesen Fall mehrkanalig auszuführen; Fig. 2 zeit, wie das am Beispiel
von drei Teilnehmern aussehen kann: Für jeden Teilnehmer ist ein yesonderter Mischer
25, 25a, 25b für den Überlagerungsempfang vorgesehen. Der Frequenzteiler 27 liefert
zu jeder der drei vt>rschiedenen Kennfrequenzen F FK vorzuq;weise eine besonderte
Überlagerungsfrequenz F5 in der Weise, daß die Differenz zwischen Kennfrequenz F
K und Überlagerungsfrequenz FS für alle drei Teilnehmer übereinstimmt, sodaß das
Ausfiltern der Steuersignale in allen Fällen bei derselben Frequenz geschehen kann.
Die Dekodierunq erfolg-t getrennt in drei Dekodern28, 28a, 28b, welche sämtlich
vom Taktgeber 29 angesteuert werden, und jedem Dekoder 28, 28a, 28b ist eine eigene
Auswerteschaltuncl 30, 30a, 30b nachgeschaltet, welche den vom Teilnehmer gewählten
Empfangskanal auf die koaxiale Leitung 1 schaltet.
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Die erfindungsgemäße Sender und Empfangsschaltung kann auch dazu verwendet
werden, bei motorisch drehbar montierter Antenne über das Antennenkabel ein Stellsiynal
an den-Stellantrieb der Antenne zu übermitteln. Anstelle unterschiedlicher Programme
werden dann im Steuersigndl unterschiedliche Antennenstellungen oder Änderungen
der Antennenstellung verschlüsselt.