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'Schaltungsanordnung zum Aufbereiten von Fernseh-Stereo-/
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Zweiton-Signalen11 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Aufbereiten von Fernseh-Stereo-/Zweiton-Signalen, wobei ein Kennsignal, das
auf einen Pilotträger moduliert ist, der seinerseits auf einen Tonträger moduliert
ist, in einer Multiplizierschaltung mit dem Ausgangssignal einer PLL-Schaltung multipliziert
wird, die einen in der Frequenz steuerbaren Oszillator und einen ihn steuernden
phasendiskriminator enthält, der das vom Oszillator abgeleitete Signal mit einem
Referenzsignal vergleicht, das frequenz-und phasenmäßig in einer festen Beziehung
zu dem Pilotträger steht. Eine solche Schaltung ist bekannt (Integrierte Schaltung
TDA 4940 der Firma Siemens).
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Nach der deutschen Norm werden bekanntlich zur Übertragung von Fernseh-Stereo-/Zweiton-Signalen
zwei frequenzinodulierte Tonträger benutzt, wobei der zweite (schwächere) Tonträger
mit einem Pilotträger frequenzmoduliert wird, der im Falle einer Stereo- oder einer
Zweiton-Sendung ein Kennsignal amplitudenmoduliert ist, das die Sendeart (Stereo-
oder Zweiton-Sendung) kennzeichnet und das im Empfänger benötigt wird, um die erforderlichen
Umschaltungen automatisch durchführen zu können. Bei der bekannten Schaltung wird
das Kennsignal dadurch erhalten, daß der modulierte Pilotträger mit dem Ausgangssignal
einer PLL-Schaltung multipliziert wird, deren Oszillator auf einer Frequenz gleich
dem 28-fachen der Zeilenfrequenz schwingt und der in der Frequenz durch einen Phasendiskriminator
gesteuert wird, der das in der Frequenz geteilte Oszillatorsignal mit der Zeilenfrequeflz
vergleicht.
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Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Zeilenfrequenz nach
der entsprechenden deutschen Norm frequenz- und phasenmäßig in einer festen Beziehung
zur Pilotträgerfrequenz steht, und zwar beträgt die Pilotträgerfrequenz genau das
3,5-fache der Zeilenfrequenz. Infolgedessen kann aus dem Oszillatorsignal mittels
eines 1:8 Frequenzteilers ein Signal gewonnen werden, das phasenstarr mit dem Pilotträger
gekoppelt ist. Am Ausgang der Multiplizierschaltung verbleiben dann nur noch die
Modulationsprodukte des Pilotträgers, d.h. eines der beiden Kennsignale.
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Ein Vorteil dieser Schaltung liegt in ihrer hohen Kennsignalsicherheit
und -Empfindlichkeit. Ein Nachteil besteht aber darin, daß sie stets das Vorhandensein
eines phasenstarr mit der Pilotträgerfrequenz gekoppelten Signals mit Zeilenfrequenz
voraussetzt. Dies ist aber nicht immer verfügbar. Neuere Empfangs- und Wiedergabekonzepte
eröffnen beispielsweise die Möglichkeit, den Empfangsteil eines Fernsehempfängers
mit einem Videorecorder und den Wiedergabeteil mit einem Bildplattenspieler zu verbinden.
Für die Aufnahme mit dem Videorecorder muß das Kennsignal jedoch schon demoduliert
sein. Das dafür erforderliche zeilenfrequente Signal steht jedoch erst im Wiedergabeteil
des Fernsehempfängers zur Verfügung und wird aus der Bildplatte abgeleitet, hat
also keinerlei feste phasenmäßige Beziehung zum Pilotträger. Für ein solches Empfangskonzept
ist die bekannte Schaltung ungeeignet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Referenzfrequenz aus dem
Zwischenfrequenzteil oder dem Synchronisierteil eines Fernsehgerätes nicht benötigt
wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Referenzsignal
der modulierte Pilotträger dient.
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Bei der Erfindung wird also das modulierte Pilotträgersignal, das
durch die Multiplizierschaltung demoduliert werden soll, als Referenzsignal für
die PLL-Schaltung benutzt. Am Ausgang des Phasendiskriminators ergeben sich im stationären
und ungestörten Zustand der PLL-Schaltung lediglich Modulationsprodukte mit der
doppelten Frequenz des Pilotträgers, die durch einen geeigneten Tiefpaß ausgefiltert
werden. Der in der Frequenz steuerbare Oszillator der PLL-Schaltung liefert dann
ein Signal mit der Pilotträgerfrequenz oder einem Vielfachen davon; im letztgenannten
Fall muß der Eingang des Phasendiskriminators über einen Frequenzteiler mit dem
Oszillator verbunden sein. Am Eingang des Phasendiskriminators entsteht ein Signal
mit der Frequenz des Pilotträgers, jedoch mit einer um 900 versetzten Phasenlage,
so daß das der Multiplizierschaltung vom Oszillator zugeführte Signal um 900 gedreht
werden muß, damit sich am Ausgang der Multiplizierschaltung ein Signal ergibt, das
der Modulationsfrequenz des Pilotträgers entspricht, d.h. das jeweilige Kennsignal.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Oszillatorschwingung
einerseits über einen Frequenzteiler dem Phasendiskriminator und andererseits einer
Mischstufe zugeführt wird, die die beiden Tonträger mit dem Oszillatorsignal mischt
und deren Ausgangssignale über zwei auf die beiden transponierten Tonträger abgestimmte
Filter je einem Demodulator zugeführt werden, wobei das Ausgangssignal des den zweiten
Tonträger verarbeitenden Demodulators einem Eingang des Phasendiskriminators der
PLL-Schaltung zugeführt wird. Der Oszillator hat hier also eine Doppelfunktion.
Er ist einerseits Teil der PLL-Schaltung und dient andererseits zur Umsetzung der
beiden Tonträger-- auf den zweiten Tonträger ist der Pilotträger moduliert - in
ein niedrigeres Frequenzband, was die Trennung der beiden modulierten Tonträger
durch die Filter wesentlich erleich-
tert. Dies gilt insbesondere
dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Frequenzteiler die Oszillatorfrequenz
im Verhältnis 1:n teilt, wobei n eine ganze Zahl zwischen 108 und 120 ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 das Spektrum der beiden Tonträger vor der Frequenzdemodulation,
Fig. 2 das Spektrum des zweiten Tonträgers nach der Frequenzdemodulation, Fig. 3
eine erste Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Frequenzspektrum ergibt sich nach der Intercarrierbildung
des Bildträgers, bei der die beiden Tonträger in eine Frequenz umgesetzt werden,
die ihrem Abstand von dem Bildträger entspricht, d.h. auf eine Frequenz von 5,5
MHz für den ersten Tonträger fT1 und von 5,742 MHz für den zweiten Tonträger fT2.
Gemäß Fig. 3 wird dieses Signal den beiden Eingängen zweier Bandpässe 1 und 2 zugeführt,
von denen der eine (3) auf den ersten Tonträger fT1 und der andere (4) auf den zweiten
Tonträger fT2 abgestimmt ist. Jeder der beiden Bandpässe unterdrückt also jeweils
den Tonträger, auf den er nicht abgestimmt ist, und der durch den Bandpaß hindurchgelassene
Tonträger wird von einem FM-Demodulator 3 bzw. 4 demoduliert. Am Ausgang des FM-Demodulators
3 ergibt sich dabei das erste Niederfrequenzsignal NF1, während am Ausgang des zweiten
FM-Demodulators 4 ein Signal mit dem in Fig. 2 dargestellten Frequenzspektrum erscheint,
das außer dem zweiten NF-Signal NF2 noch den durch jeweils eines der beiden Kennsignale
fk1 (117,5 Hz) oder fk2 (274,1 Hz) amplitudenmodulierten Pilotträger fp (54,687
kHz) enthält.
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Das Ausgagssignal des FM-Demodulators 4 wird einem Bandpaß 5 zugeführt,
der auf den Pilotträger abgestimmt ist und dessen Ausgang einerseits mit einem Eingang
einer Multiplizierschaltung 6 und andererseits mit einem Eingang eines Phasendiskriminators
7 verbunden ist. Beide Schaltungen 6 und 7 liefern an ihrem Ausgang ein Signal,
das dem Produkt der Signale an den Eingängen proportional ist. Die Schaltung 7 ist
mit dem Eingang eines Tiefpasses 8 verbunden, der alle höherfrequenten Modulationsprodukte
unterdrückt und der einen spannungsgesteuerten Oszillator 9 in der Frequenz steuert,
dessen Ausgangssignal dem anderen Eingang des Phasendiskriminators 7 zugeführt wird.
Der Phasendiskriminator 7, der Tiefpaß 8 und der spannungsgesteuerte Oszillator
9 bilden eine PLL-Schaltung, die durch das Ausgangssignal des Bandpasses, d.h. durch
den modulierten Pilotträger synchronisiert wird. Im stationären Zustand dieser PLL-Schaltung
erzeugt der Oszillator 9 daher Schwingungen, deren Frequenz genau der Frequenz des
Pilotträgers p entspricht, deren Phase gegenüber der Phase dieses Trägers jedoch
um 900 versetzt ist.
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Das Ausgangssignal des Oszillators 9 wird über ein Phasendrehglied
10, das die Oszillatorschwingung um 900 in der Phase dreht, einem weiteren Eingang
der Multiplizierschaltung 6 zugeführt. Da das Ausgangssignal des Phasendrehgliedes
10 genau in Phase zu dem im Ausgangssignal des Bandpasses enthaltenen Pilotträger
fp ist - oder um 1800 dazu versetzt - ergibt sich am Ausgang der Multiplizierschaltung
6 ein Signal, dessen Frequenz der Differenz der Frequenzen der Ausgangssignale des
Phasendrehgliedes 10 und des Bandpasses 5 entspricht, und diese Differenz ist im
synchronisierten Zustand der PLL-Schaltung gerade gleich der Kennfrequenz fk1 oder
fk2. Dieses Signal wird in bekannter Weise zur Steuerung der weiteren Verarbeitung
der Niederfrequenzsignale NF1 und NF2 benutzt.
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Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung, in der die Bauelemente, deren
Funktion mit den Bauelementen in Fig. 3 übereinstimmt, mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, zeigt eine Ausführungsform, bei der der Oszillator 9 der PLL-Schaltung
auf einer Frequenz schwingt, die gleich dem n-fachen der Pilotfrequenz fp ist, wobei
n eine ganze Zahl zwischen 108 und 120 ist, vorzugsweise 110. Bei n = 110 schwingt
der Oszillator auf einer Frequenz von ungefähr 6,015 MHz.
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Das Oszillatorsignal wird dem einen Eingang einer Mischstufe 11 zugeführt,
deren anderem Eingang die beiden Tonträger fT1 und fT2 zugeführt werden, deren Frequenzspektrum
in Fig. 1 dargestellt ist. Am Ausgang der Mischstufe 11 treten Frequenzkomponenten
auf, die der Differenz bzw. der Summe der Frequenzen an den Eingängen der Mischstufe
entsprechen; die niedrigeren dieser Frequenzkomponenten liegen also bei 515 kHz
(entsprechend dem ersten Tonträger fT1) und 273 kHz (entsprechend dem zweiten Tonträger
fT2). Der Ausgang der Mischstufe ist mit den Eingängen der beiden Filter 2 und 1
verbunden, die die beiden nun auf 273 bzw.
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515 kHz umgesetzten Tonträger voneinander trennen. Da der Frequenzabstand
unverändert geblieben ist, die Tonträger aber auf wesentlich niedrigere Frequenzen
umgesetzt sind, ist die frequenzmäßige Trennung der beiden Tonträger und ihrer Seitenbänder
voneinander dabei wesentlich einfacher, und der Selektionsaufwand nimmt entsprechend
ab. Darüber hinaus können die Filter 2 und 3 in diesem Frequenzbereich als Gyratorfilter
ausgebildet sein, die weitgehend in integrierter Schaltungstechnik herstellbar sind.
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Den beiden Filtern 1 und 2 sind Begrenzerverstärker 21 und 22 nachgeschaltet,
die die Ausgangssignale der Filter bis zur Begrenzung verstärken, so daß jede Amplitudenabhängigkeit
und Amplitudenmodulation unterdrückt wird. Die Aus-
gangssignale
der Begrenzerverstärker werden den beiden FM-Demodulatoren 3 und 4 zugeführt, die
grundsätzlich von gleicher Art sein können wie die in Fig. 3 dargestellten, jedoch
ist bei den relativ niedrigen Frequenzen, auf die die Tonträger dann umgesetzt sind,
auch der Einsatz von Laufzeitdemodulatoren möglich. Derartige Laufzeitdemodulatoren
enthalten eine Multiplizierstufe, der das Ausgangssignal des Begrenzerverstärkers
einerseits direkt und andererseits mit einer zeitlichen Verzögerung zugeführt wird,
die einem Viertel einer Periode des (durch die Mischstufe 11 in der Frequenz heruntergesetzten)
Tonträgers entspricht, so daß sich für den Demodulator 4 eine Verzögerungszeit von
etwa 0,92 /us und für den Demodulator 3 eine Verzögerungszeit von etwa 0,49 /us
ergibt. Eine derartige Verzögerung entspricht einer linear von der Frequenz abhängenden
Phasendrehung, die bei der Frequenz des Tonträgers gerade 900 ausmacht.
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Der Ausgang des Demodulators 4 ist wiederum mit dem Bandpaß 5 verbunden,
dessen Ausgangssignale den Eingängen des Phasendiskriminators 7 und der Multiplizierschaltung
6 zugeführt werden. Die PLL-Schaltung unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten
lediglich dadurch, daß die.
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Oszillatorfrequenz um den Faktor n höher ist, so daß die Oszillatorfrequenz
mittels eines Frequenzteilers 12 wieder auf die Pilotfrequenz fp herabgesetzt werden
muß, bevor sie den Eingängen des Phasendiskriminators 7 und der Multiplizierschaltung
6 zugeführt wird. Zu diesem Zweck sind die Eingänge der Schaltungen 6 und 7 mit
zwei Ausgängen des Frequenzteilers 12 verbunden, an denen zueinander um 900 in der
Phase versetzte Spannungen abnehmbar sind. Diese Phasenverschiebung läßt sich mit
einem aus Untersetzer Flip-Flops aufgebauten Frequenzteiler relativ leicht dadurch
erzeugen, daß einem gemeinsamen Frequenzteiler, der das Ausgangssignal des Oszillators
auf den halben erforderlichen Wert (1:55)
herabsetzt, zwei 1:2-Frequenzteiler
nachgeschaltet sind, deren Eingängen um 1800 gegeneinander versetzte Rechteckschwingungen
zugeführt werden.
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