DE3338993A1 - Anordnung zur demodulation des fernsehtons - Google Patents

Description

RCA 7P,675 Ks/Ri

U.fi. Serial No. 3,

Filed: October 29, 1982

RGA Corporation New York, N.Y., V.St.γ.A.

Anordnung zur Demodulation des Fernsehtons

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung der Toninformation beim Fernsehen und bezieht sich speziell auf eine mit phasensynchronisierter Sch]eife (PLL) arbeitende Frequenz-Umsetzeinricbtung zur Demodulation der Toninformation.

Zur Rundfunkübertragung mehrkanaligen Tons für stereophonische und zweisprachige Sendungen benötigt man einen oder mehrere Ton-Hilfsträger, welche die Bandbreite eines Fernseh-Tonsignals von 1.5 kHz auf ungefähr 90 kHz oder mehr erhöhen. Dies kann zu einer Verschlimmerung des sogenannten "Tonschnarrens" führen, das im Tonsignal-Verarbeitungskanal erzeugt wird.

Das Tonschnarren ist die Folge einer vom Bildinhalt abhängigen Modulation, die auf das Tonsignal übertragen wird. Diese Störung ist in Fernsehsignal-Verarbeitungsschaltungen in gewissem Maß immer vorhanden, sie konnte bisher n'edoch durch verschiedene Scha]tungstechniken innerhalb tolerierbarer Grenzen gehalten werden.

In don Anfängen des Fernsehens wurde zur Erfassung der Ton-

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information die " separate'¹ oder "Split-Ton"-Demodulationstechnik angewendet. Bei dieser Technik wurden die Bild- und Tonsignale in Retrennten, dem Tuner nachfolgenden Kanal en verarbeitet. Die getrennte Verarbeitung verhinderte ,jede merklicb/e Wechselwirkung der Bild- und Tonträger innerhalb des Empfängers, so daß das im Empfänger erzeugte Tonschnnrren praktisch eliminiert wurde. Leider konnten sich ,jedoch Prequen^änderungen des Überlagerung-* Oszillators im Tuner, die durch Auswanderung oder automatische Feinabstimmung (APA) verursacht werden, auf die Zwischen freauenζ (ZP) des Tonträgers und auch des Bildträgers übertragen, und diese Änderungen wurden dann vom Ton-PM-Demodulator als ungewollte Störung (Summen oder Schnarren) demoduliert. Da außerdem der Durchlaßbereich des Tonkanals viel schmaler als der Durchlaßbereich des Bildkanals ist, mußte der Empfänger auf beste Tonwiedergabe anstatt auf beste Bildwiedergabe abgestimmt werden. Moderne Fernsehempfänger verarbeiten das Tonsignal fast immer nach der sogenannten Intercarri er-Methode. Bei der üblichen Intercarrier-Metbode werden die Bild- und Tonträger hinter dem Tuner in einem gemeinsamen ZF-Kanal verarbeitet. Dieser ZF-Kanal hat eine besondere ZF-Durchlaßcharakteristik, die zum einen den Tonträger um etwa ?0 dB stärker als den Bildträger dämpft und zum anderen den BiIdträger auf einen um 6 dB heruntergedämpften Ort an der oberen (hochfrequenten) Planke des ZF-Durcblaßbereichs legt. Anschließend wird der mit höherer Amplitude erscheinende Bildträger im Videokanal verarbeitet, um die Videoinformation zu demodulieren. Zur Wiedergewinnung der Toninformatio werden die beiden ZP-Träger gemischt, um ein Intercarrier-Tonsignal zu bilden, dessen Frequenz der Differenz der beiden ZF-Trägerfrequenzen entspricht. Im Falle des NTSC-Syste beispielsweise wird ein Bildträger von 4-5*75 MIIz mit einem Tonträger von 41,?5 MHz gemischt, um ein Intercarrier-Tonsignal von 4,5 MHz zu erzeugen. Das Intercarrier-Tonsippnl wird dann getrennt demoduliert (diskriminiert), um die Toninformation zu erfassen.

Die Intercarrier-Methode ist besonders vorteilhaft, weil hierbei Gleichtakt-Frequenzmodulationen von Ton- und Bildträger durch die Mischung der ZF-Cignale ausgelöscht werden, wenn das Intercarrier-Ton signal erzeugt wird. Solche Gleichtakt-Frequenzmodulationen können z.B. im Empfänger selbst durch Änderungen des im Tuner enthaltenen Überlagerungsoszillators verursacht werden oder aber in Zusatzeinrichtungen wie z.B. einem Kabe]fernseh-Um setz er, an die der Empfänger engeschlossen ist. Andererseits ist jedoch die herkömmliche Intercarrier-Methode nicht frei von Tonschnarren. Die oben erwähnte ZF-Durchlaßcharakteristik ist zwar notwendig für einwandfreie Demodulation des Bildträgers, sie kann aber zur Folge haben, daß- das Tonschnarren stärker wird als bei der mit getrennten Bild- und Tonkanälen arbeitenden Demodulationsmethode, und zwar aus folgenden Gründen: erstens wird durch die beträchtliche Dämpfung des Tonträgers der Rouschabstand des '^onsignals reduziert, und zweitens entsteht durch die ungleiche Dämpfung der Seitenbänder des ZF-Bi]dträgers eine synchrone Phasenmodulation des Bildträgers, durch die das Tonsignal während der Intercarrier-Mischung verzerrt wird (diese synchrone Träger-Phasenmodulation wird abgekürzt gewöhnlich als "Nyquist-STPM" bezeichnet). Außerdem kann bei der herkömmlichen Intercarrier-Methode ein hoher Modulationsgrad oder eine Übermodulation des Bildträgers (wie es gewöhnlich bei Overlay-Trickmischungen aus lokalen Tochterstationen vorkommt) das Bildträgersignal unterbrechen und zu einem Ton schnarren mit Zeilen- und Teilbildfrequenz führen (z.B. 15 7⁷A Hz und 60 Hz beim NTSC-System).

Das beim Intercarrier-System erzeugte Tonschnarren kann trotz seines Vorhandenseins bei monophonischen Fernsehempfängern toleriert werden, weil in solchen Empfängern der Durchlaßbereich des Tonkanals relativ schmalbandig ist- Leider wird jedoch mit höherer Tonkonol-Bandbreite, wie sie bei mehrkannligem Ton erforderlich ist, auch das Tonschnarren stärker und kann nicht mehr innerhalb tolerierbarer Grenzen gehalten werden. - - i^ _ 7 _

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Eine Anordnung zur Tondernodulation , die zum Verarbeiten von Fernsehsignalen mit mehrkanaliger Toninformation geeignet ist und mi t der sich das Tonschnarren auf ein annehmbares Maß reduzieren läßt, 5Gt in den Unterlagen der ^:

US-Patentanmeldung Nr. ⁷H?,90? beschrieben, die unter dem : Titel "Television Cound Detection System Using Λ Frequency ; Translation Phase-Locked Loop" am 50. August 19<°;? auf den Namen Abraham E- Hindal eingereicht wurde. Be.i dieser Anordnung wird die Toninform ation durch einen sogenannten

O PLL-Freauenzumsetzer demoduliert, d.h. durch eine frequenzumsetzende Einrichtung, die mit phasensynchronisierter Schleife (PLL) arbeitet. Diese Einrichtung enthält einen :'

frequenzumsetzenden Gignalmischer tind einen Phasendetektor, die auf den ZF-Bildträger bzw. den ZF-Tonträger ansprechen, welche am Ausgang des Tuners geliefert werden. Im einzelnen ; wird der Bildträger vom Ausgang des Tuners mit Hilfe eines ! Bild-Bandfilters und eines Verstärkers selektiert und auf einen Eingang des Gignalmischers gegeben. Ein spannungsgesteuerter Oszillator legt ein Cchwingungssignal an einen ) zweiten Eingang des Mischern, r.n öaß am Ausgang des Mischers ein frequenzumgesetztes Signal erscheint, das auf einen ersten Eingang des Phasen.detektors gegeben wird. Ein Ton-Bandfilter und ein Verstärker, die ebenfalls mit dem Ausgang des Tuners gekoppelt sind, selektieren den Tonträger und geben ihn auf einen zweiten Eingang eines Pbasendetektors. Mit dem Ausgang des Phasendetektors ist ein Tiefpaßfilter gekoppelt, das ein Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator und auch die demodulierte Toninformation liefert. Da der PLL—Frequenzumsetzer den ZF-Tonträger verarbeitet, ohne daß dieser den oben beschriebenen Intercarrier-ZF-Durchlaßbereiob durchlaufen hat, ist das bildabhnngige Tonschnarren wesentlich geringer als bei Verwendung eines Intercarrier-Demodulators herkömmlicher Art. Da außerdem der Bildträger sowohl zur Erzeugung des frequenzumsesetzten Gi.gnsls als auch zur Demodulation der Ton information verwendet wird, wi.rd\iede Gleichtakt-Frequenzmodulation von Bild- und Tonträger durch den Pbasendetektor ausgelöscht. In dieser Hinsicht kann daher

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der PLL-Frequenzumsetzer als eine Art Intercarrier-Demodulator angesehen werden.

Eine Gleichtakt-Frequenzmodulation von Bild- und Tonträger wird also sowohl beim herkömmlichen Intercarrier-System als auch bei dem vorstehend beschriebenen, mit phasensynchronisierter Schleife (PLL) arbeitenden Tntercarrier-System ausgelöscht. Wenn aber nur der "Bildträger eine nebenbei auftretende Frequenzmodulation erfährt, dann wird gerade die Zusammenmischung von Bild- und Tonträger dazu führen, daß sich diese Frequenzmodulation auf den Tonträger aufprägt und die darin codierte FM-Toninformation verzerrt. Eine besonders kritische Stelle in einem Fernseh-Pbertragungssystem, wo der Bildträger beiläufige Frequenzmodulationen ;

erfahren kann, befindet sich im Fernsehrundfunksender. Dort

können Änderungen der Pegel des Video- und des HF-Signals ;

zu Änderungen in den Schaltungsparametern der verschiedenen ^;

Teile d.es Senders führen und dem Bildträger eine beiläufige Phasenmodulation (synchrone Träger-Phasenmodulation STPM)

PO veränderlichen Ausmaßes aufprägen. Außerdem kann sich das -

Maß der STPM des Bildträgers abhängig von der Korrektheit der Senderjustierungen und damit von Station zu Station an- ' [

t dem. ' H

Wenn eine starke STPM nur beim Bildträger existiert, dann \

wäre es zweckmäßig, das Tonsignal ohne Verwendung des gesen- I

deten Bildträgers zu demodulieren, d.h. die "separate " He- ;

thode der Tondemodulation an zuwenden. V/ enn jedoch eine be- ;

trächtliche Gleichtakt-Frequenzmodulation vorhanden ist, \

'•0 dann wäre eine Tondemodulation nach der Tntercarrier-Methode wünschenswert. In der am 2⁷>. Juni 19'°·? veröffentlichten Britischen Patentanmeldung Nr. ?O f'9 60P» der Sony Corp. ist ein Fernsehempfänger beschrieben, der zwei gesonderte Tondemodulatoren enthält, einen zur herkömmlichen Intercarrier- ^r- 'Demo du] η ti on und einen zur "separaten " Tondemodulation, die ;

beide mit dem Ausgang des Tuners gekoppelt und ständig zur Demodulation des Tonsignals in Betrieb sind. Ein mit den

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Ausgängen dieser beiden Toηdemodulatoren gekoppelter Umschalter bestimmt, welcher Ausgang zur Ableitung der Toninforraation verwendet wird. Bei diesem System sind zwei Tonsignal-Erfassungss.ysteme erforderlich. Hierdurch wird die Anordnung zur Tonsignalerfassung insgesamt komplizierter, und ihr Leistungsverbrauch sowie ihre Kosten werden höher.

Die vorstehend erwähnten Probleme werden durch eine erfindungsgemäße Anordnung gelöst, deren wesentliche Merkmale im Patentenspruch 1 aufgeführt sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird eine.frecuenzumsetzende phasensynchronisierte Schleife verwendet, um die Toninformation von einem empfangenen ZF-Tonträger zu dernodulieren. Die phasensynchronisierte Schleife (PLL) enthält eine Umschalteinrichtung, die in einem ersten Zustand die Schleife veranlaßt, die ZP-Träger für PdId und Ton so zu verarbeiten, daß die Toninformation nach einer Intercarrier-Methode demoduliert wird,und die in einem zweiten Zustand die Schleife veranlaßt, den ZP-Tonträger so zu verarbeiten, daß die Demodulation der Toninformation ohne Verwendung des empfangenen P.ildträgers auf einem getrennten V/ege erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt in Blockform einen Pernseh empfanger, der eine mit frequenzumsetzender phasensynchronisierter Schleife arbeitende Anordnung zur Tondemodulation gemäß den Prinzipien der Erfindung enthält;

^c- Pie:. 2 zeigt in Blockform eine andere Ausführungsform ein or mit frequenzumsetzender phasensynchronisierter Schleife arbeitenden Anordnung zur Tondemodulntion, din ^η>

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-ιοί Fernsehempfänger nach Fig. 1 verwendet werden kann und ebenfalls gemäß den Prinzipien der Erfindung ausgebildet ist.

^emäß der Fig. 1 wird ein über Rundfunk gesendetes Fernsehsignal von einer Antenne "8 aufgefangen und auf den Tuner 10 des Fernsehempfängers gegeben. Der Tuner 10 setzt das HF-Bildträgersignal und das HF-Tonträgersignal eines ausgewählten Fernsehkanals selektiv auf ZF-Träger um, beim NTSC-System beispielsweise auf eine ZF-BiIdträgerfrequenz von 4-5,75 MHz und eine ZF-Tonträgerfrequenz von 4-1,25 MHz. Die ZF-Träger stehen an einem Ausgangsanschluß 12 zur Verfügung. Der ZF-Bildträger ist im Grunde ein amplitudenmoduliertes Signal (AM-Signal), das die zusammengesetzte Fernsehinformation (Videosignalgemisch) enthält. Der ZF-Tonträger ist hingegen ein frequenzmoduliertes Signal (FM-Signal). Der ZF-Bildträger vom Ausgang 12 wird auf herkömmliche Farbfernsehsignal-Verarbeitungsschaltungen gegeben, die einen filternden und verstärkenden ZF-Kanal 14-, einen Videodetektor 16 und eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 18 enthält, um die Bildfarbsignale, d.h. das Rotsignal R, das Grünsignal G und das Blaunignal B abzuleiten und an eine Bildröhre (nicht dargestellt) zur Wied.ergabe eines farbigen Bildes der Fernsehszene zu liefern.

Der ZF-Kanal 14- hat die übliche Bandpaßcharakteristik, wie sie mit der Durchlaßkennlinie 20 dargestellt ist. Der ZF-Bildträger P liegt an einem um 6 dB heruntergedämpften Ort auf der höherfrequenten Flanke der Durchlaßkennlinie 20,

^O und der ZF-Tonträger S liegt an einem um etwa 25 dB heruntergedämpften Ort auf der unteren Flanke der Durchlaßkennlinie 20, so daß die Videoinformntion aus dem Restseitenband des Bildträgers ohne merkliche Störung durch den ZF-Tontrnger demoduliert werden kann. Leider bewirkt die ZF-Ourchlaßcharakteristik 20 wegen der asymmetrischen Dämpfung der Seitenbänder des ZF-Bildträgers eine beiläufige oder synchrone Phasenmodulation dieses Trägers, die-sogenannte

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"Nyquist-STPM". P. ei der herkömmlichen Int ere arm* er-Tondemodulation werden die ZF-Träger für Bild und Ton gemischt, um ein Tntercorrier-Tonsignal zu erzeugen. Dieses Intercarrier-Tonsignal kann durch di e erwähnte Nyquist-SITM des ZF-Bildträgers verzerrt werden. Außerdem kann eine beiläufige Phasenmodulation (STPM) dos Bi Idträgers am Fernsehsender auftreten. Dort können Änderungen der Pegel des Video- und des HF-Signals zu Änderungen in Gchaltungsparametern verschiedener -Teile des Senders führen und dem Bildträger eine GTPM unterschiedlichen Ausmaßes aufprägen. Da diese STPM nur dem Bildträger aufgeprägt wird, führt j sie im Falle der Intcrcarrier-Demodulationsmethode bei der ! Mischung des Bild- und Tonträgers ebenfalls zu einer 7er- j

zerrung des Intercarrier-Tonsignals. Diese Verzerrungen des Intercarrier-Tonsignals verzerren die FM-Toηinformation und führen zum Tonschnarren. Das Ausmaß des durch die STPM hervorgerufenen Tonschnarrens wird in direkter Beziehung mit der Bandbreite des Tonsignals größer. Wenn man bedenkt, daß die Bandbreite eines zusammengesetzten Tonsignals, welches

z.B. mehrere Hilfsträger zur übertragung monophonischer, '

stereophonischer und Zusatzton-Signale enthält, wesentlich : großer ist als die Bandbreite des üblicherweise von einem Intercarrier-System verarbeiteten monophonischen Signals, dann wirrt deutlich, daß eine Tondemodulation nach der Intercarrier-Methode wahrscheinlich keine zufriedenstellenden Ergebnisse bringt, weil das erzeugte Tonschnarren hier wesentlich stärker wird.

Gemäß der Erfindung wird der ZF-Tonträger in einem Weg verarbeitet, der separat von der Verarbeitungsschaltung für den ZF-BiIdträger liegt, und das zusammengesetzte Tonsignal (Tonsignal gemisch) wird durch eine als phasensynchronisierte Schleife (PLL) angeordnete frequenzumsetzende Einrichtung demoduliert, die so umgeschaltet werden kann, daß sie einmal nach dem Prinzip der Intercarrier-Tondemodulation und einmal nach dem Prinzip der separaten Tondemodulation arbeitet. Im einzelnen koppelt ein Pufferverntärker 2A- den ZF-p.ildträger

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und den ZF-Tonträger auf ein Bild-Bandfilter 26 und ein Ton-Bandfilter 28. Das Bild-Bandfilter 26 hat eine symmetrische Bandpaßcharakteristik 27, die relativ schmalbandig ist (z.B. mit einer 3-dB-Bandbreite von 1 KHz)und auf die ZF-Bildträgerfrequenz zentriert ist (z.B. auf ^zf-3,75 MHz beim NTSC-System), um im wesentlichen nur das ZF-Bildträgersignal zu selektieren. Kit dem Ausgang des Bandfilters 26 ist ein einpoliger Umschalter S1 verbunden, der Kontaktanschlüss-e A und B hat. Wenn der Umschalter Γ-1 auf dem Kontakt A steht, dann legt er das ZF-Bildträgersignal vom Bandfilter 26 an einen ZF-Verstärker 30 und einen Begrenzer 32, die in Kaskade geschaltet sind, um das ZF-Bildträgersignal in passender Weise zu verstärken und zu begrenzen. Das resultierende begrenzte und daher im wesentlichen unmodulierte ZF-BiIdträgersignal wird auf einen Eingang eines Signalmischers 34-gegeben.

Das Ton-Bandfilter 28 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Puffers PM- verbunden. Dieses Filter 2P hat eine symmetrische Bandpaßcharakteristik 29, die relativ schmalbandig ist (z.B. eine 3-dB-Bandbreite von 1 MHz) und auf die ZF-Tonträgerfrequenz S zentriert ist (z.B. 4-1,25 MHz beim NTSC-System), um im wesentlichen nur das ZF-Tonträgersignal und seine unmittelbaren Seitenbänder durchzulassen. Das durchgelassene Signal wird nach Verstärkung in einem ZF-Verstärker 36 auf einen Eingang eines Phasendetektors 38 gegeben. Die ZF-Verstärker 30 und 36 können gleich ausgebildet sein, z.B. jeweils ein integrierter ZF-Verstärker wie etwa die integrierte Schaltung ΤΛ7607 des Herstellers Tokyo Shibaura

~0 Electric Co., Ltd. Der Begrenzer Z-P. kann einfach aus parallelgeschalteten, entgegengesetzt gepolten Schottky-Sperrschiebtdioden bestehen. Eine herkömmliche Schaltung 4-0 zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) spricht auf das ilusgangssignal des ZF-Verstärkers 36 (oder alternativ auf das Aus-

^y.^r-> gangssignai des Verstärkers 30) an, um AVR-Steuerspr.rmunr-on an dio ZF-Ver stärk ca? 30 und 36 zu 1 egen und damit deren Verstärkung so zu regeln, daß ihre Ausgangssignole vorbestimm I-e Pegel haben.

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Ein spannungsgestouorter Oszillator Λ-2 mit Varactor-Abstimmung, dessen nomine] Io Gohwingfrequen;··. pi eich der Frequcn?·,-di ff er en 7,- (z.H. ⁷I₁ ¹J HIIr. beim NTSC-System) zwischen dem Zi''-Bildträger und dem ZP-Tonträger ist, liefert, ein Signal an einen zweiten Ei η «ran β des Mischers 3^* Der Mischer J·'·!· kann beispielsweise eine doppelt-symmetrische analoge Mu.lt.iplizierscbaltung sein (wie z.B. der Baustein ΜΟί-Ί-ΟΘ der .!''irma Motorola Semiconductor Products, Inc.), die in einem Schnll-.-betrieb unter Steuerung durch den amplitudenbeerenζten ZF-Bildträger arbeitet, um das ZF-BiIdträgersignal und dar Ausgangssigna] des spannungsgesteuerten Oszillators '\? zu mischen, so dai? am Ausgang dieser Schaltung ein frequeür.-umgesetztes Gipjna] nreliefert wird, das die Freouenz- und Ph as en differ en ζ en zwischen den beiden Einr;anp;ssif;nalen der

1.5 Schaltung repräsentiert. Beim NTCC-Gystem ist die Frequensdifferenz zwischen den Ein^an^ssi.^nalen des Mischers obgleich ⁷H₁.?5 MIJz. Das ^ZH,?5 MIIz-Ausganp;ssi.p;nal des Mischers 34· wird auf einen zweiten Eingang des Phasendetektors ^yjP-- gegeben, bei dem es sich ebenfalls um eine integrierte Gchaltung des Typs MC14-96 handeln kann. Der Ph a sen detektor >^p liefert ein Ausgangssignal, dessen Amplitude sich in direkter Beziehung mit der Phasendifferenz seiner Eingangssignale ändert, so daß der Detektor als FM-Demodulator für das seinem ersten Eingang vom Verträrker 36 zugeführte frequenzmodulierte ZF-Tonsignal wirkt und an seinem Ausgang das Tonsignalgemisch im Basisband liefert (gemeinsam mit unerwünschten Gignolen, die vom Demodulationsvorgong herrühren). Eine ausführlichere Beschreibung des Betriebs analoger Kultip]i-7,ie2?scboltungen als FM-Demodulator en findet

:Ό sich in einem Aufsatz von A. Bilotti "Applications of a Monolithic Analog Multiplier", der im IEEE Journal of Solid State Circuits, Dezember Ι96β, Seiten 373-3<°O veröffentlicht ist.

Ein an den Auegang des Phasendetektors 3<°. angeschlossenes Tiefpaßfilter HA- filtert d.-.s Ausgangssignal des Detektors, um ein Steuersignal num_;Steuern der Frequenz, des Oszillators

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4P zu liefern. Der Mischer ?4, der Pbasendetektor 38, der spannungsgesteuerte Oszillator 42 und das Tiefpaßfilter 44 bilden die frequenzumsetzende phasensynchronisierte »Schleife ?.?... Die Bandbreite des Tiefpaßfilters 44 ist einerseits gef. nügend groß, um das zusammengesetzte Basisband-Ton signal zu selektieren, andererseits aber schmal genug, um die höherfrequenten ungewünschten Signale zu unterdrücken. Das zusammengesetzte Tonsignal vom Ausgang des Filters 44 wird z.B. auf einen Stereodecoder 46 gegeben. V/enn das zusammengesetzte Tonsignal »Stereo in formation enthält, dann decodiert der Decoder 46 dieses Signal und liefert Stereosignale für links und rechts an die zugehörigen Lautsprecher 4^ und 5°. Ist kein Stereoprogramm vorhanden, dann liefert der Decoder 46 das monophonische Signal an die Lautsprecher.

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In der Anordnung nach Fig. 1 ist ferner ein Festfrequenzoszillator ^r>? vorgesehen, dessen Schwingfrequenz gleich der Frequenz des ZF-BiIdträgerc ist (z.B. 45,75 MHz beim NTSC-System) und der ein Ausgangscignal an den Kontaktanschluß

PO T⁵' des Umschalters S1 legt. Der Grund für diese Maßnahme wird weiter unten erläutert.

Wenn im Betrieb der Anordnung der !^schalter SI auf dem Kontakt A steht, dann mischt der Mischer 34 das ZP-DiIdträger-

pq signal und das vom spannungsgesteuerten Oszillator 42 kommende Signal, die seinen Eingängen angelegt werden, und liefert ein Ausgangssignal mit einer Frequenz, die der Differenz der Frequenzen seiner Eingangssignal entspricht (z.B. 41,25 MIIz). Der Phasendetektor 3·° liefert ein Ausgangssignal, das

v_;q die Phasen- und Frequenzdifferenzen zwischen'dem 4i,?5-MHz-Ausgangssignal des Mischers Vi und dem. vom ZF-Verstärker 36 kommenden ZF-Tontrnger darstellt. Irgendwelche unerwünschten Komponenten des Ausgangssignnls des Phasendetektors 38 wie z.B. durchgekoppelte Anteile der Eingangssimöle des Mischers

?.r_} ⁷A und Komponenten der'Summenfrequenz der Eingangssignale des Mischers ?4 werden durch die relativ schmale Bandbreite dos Tiefpaßfilters 44 gedämpft. Die Ausgangsspannung des

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Tiefpaßfilters -Vi wird als S teuer spannung auf den spannungsgesl;euertcn Oszillator 4P gegeben. Die Frequenz dec Ausgangs signal s dec spannungsgesteuerten Oszillators 42 und somit des auf 41,25 MITz frequenzumgesetzten Signals am Ausgang des Hi schers ⁷/\ ändert sich in direkter Beziehung zur Amplitude der GteuerSpannung im Ginne einer Reduzierung der Phasendifferenz zwischen den Signalen an den Eingängen des Fh a sendete!·: to rs 3·°·. Wenn die Eingangssignale des Detektors ?.^p< in Phasenquadratur zueinander sind (Phasenunterschied von 90°), dann hat die an den spannungsgesteuerten Oszillator 4P gelegte Gt euer spannung minimale Amplitude. Befindet sich also die Schleife ?.?. im synchronisierten Zustand, dann ist wegen der Rückkopplungsnatur der Schleife in diesem Zustand die Steuerspannung am Ausgang des Filters 44 so, daß die Frequenz des umgesetzten Differenzsignals am Ausgang des Mischers J^;l gleich der mittleren Frequenz des ZF-Tonträgers ist und daß die Phase dieses Signals in Quadratur zur Phase des ZF-Tonträgers steht- Somit wirkt der Ph as en detektor ⁷/S als FM-Demodulator zur Frequenzdemodulation des ZF-Tonträgers, um ein Signal zu liefern, das nach. Filterung im Filter 44 der Toninformation entspricht.

Da der Mischer V\ wie erwähnt auf das ZF-Bildträgersignal anspricht, kann die phasensynchronisierte Schleife Pi? als Demodulator des I'ntercarrier-Typs angesehen werden. Irgendwelche Gleichtakt-Frequenzmodulationen, die beiden Trägern für Bild, und Ton aufgeprägt sind (z.B. durch den l'berlagcrungsoszillator im Tuner 10 oder durch vor dem Tuner liegende Zusatzeinrichtungen wie etwa einen Kabelf ern seh-Tim net,--er) werden über den Mischer ?4 in das frequenzumgesetzte Signal übertragen und. löschen sich daher im Phasendetektor f." aus.

Wenn der Schalter S1 auf dem Kontakt B steht, dann wird dem Verstärker 30 nicht der empfangene, über das Bandfilter PC gelieferte ZF-BiIdträger angelegt, sondern stattdessen wird das Ausgangssignal des Oszillators 5? dazu verwendet, eines der. Einmngssigna! e Γ'ύτ don Misch or V\ zu liefern. Der Mi-

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scher ⁷A erzeugt dann noch wie vor ein frequenzumgesetztes Signal, dessen Frequenz gleich der ZF-Tonträgerfrequenz ist. Der übrige Teil der phasensynchronisierten Schleife 22 arbeitet wie vorher, nur daß die Schleife nun, weil das Ausgangssignal des Oszillators 52 nicht ein empfangenes Signal ist, die Toninformation in einer ähnlichen V/eise demoduliert, wie es ein nach der "separaten" Methode arbeitender Tondemodulator tut. Wenn also nur der ZF-Bildträger durch STPM beeinflußt ist, dann kann der Schalter Si auf den Kontakt B gestellt werden, um eine Verunreinigung der Toninformation zu vermeiden, die sich bei Anwendung der Intercarrier-Methode ergeben würde.

Es kann zweckmäßig sein, den Oszillator 52 nicht mit der Ausgangsfrequenz von 4-5,75 MHz zu betreiben, um mögliche Störungen der Videoinformation zu reduzieren. In d.iesem Fall kann die Ausgangsfrequenz des Oszillators 52 auf 36,7¹^ MHz geändert werden (beim NTSC-System), da dann das Summensignal am Ausgang des Mischers 34- noch die gleiche Frequenz wie der ZF-Tonträger hat.

In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform des Tonerfassungssystems für den Fernsehempfänger nach Fig. 1 dar- gestellt. In dieser Figur sind Elemente, die den gleichen Aufbau haben und gleiche Operationen durchführen wie entsprechende Elemente in Fig. 1, mit denselben Bezugszalilen wie dort bezeichnet. Die Anordnung nach Fig. 2 enthält Schalter S2, S3 und CA zur Umschaltung des Tonerfassungssystems von Intercarrier-Tondemodulation auf Separat-Tondemodulation.

Der Schalter S2 legt in einer Stellung A das ZF-Eildträgersignal vom Ausgang des Filters 26 an den Eingang des ZF-Verstärkers 30. Der Schalter S3 legt in einer Stellung A das Ausgangssignal des Mischers 34- an einen Eingang des Phasendetektors 38. Ein spannungsgesteuerter Oszillator

"5 54-, der teilweise dem spannungsgesteuerten Oszillator 52 nach Fig. 1 während der Intercarrder-Betriebsart entspricht, enthält einen Schalter S4, der in seiner Stellung A einen

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Kondensator 56 an den aus einem Kondensator 5O, einer Induktivität 60 und einer veränderlichen Kapazitätsdiode (Varactor) 62 bestehenden Resonanzkreis des Oszillators 54 koppelt, um die Ausgangsfrequenz dieses Oszillators auf 4,5 MHz einzustellen. Die Stellung der Gehälter S2, S3 und S4 wird simultan gesteuert, wie es mit den gestrichelten Linien 64 angedeutet ist. Wenn die Schalter in der Stellung A sind, arbeitet die phasen synchronisierte Schleife 22 als Intercarrier-Tondemodulator in der gleichen V/eise, wie es

Ί0 weiter oben in Verbindung mit Pig. 1 beschrieben worden ist. In der Position B jedoch trennt der Schalter G2 den ZF-BiIdträger vom Verstärker 30 ab, der Schalter SJ koppelt den Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 54 mit dem Eingang des Phasendetektors 3^r<% und der Schalter S4 koppelt den Kondensator 56 elektrisch vom Resonanzkreis des Oszillators 54 ab. Wenn der Kondensator 56 nicht elektrisch angeschlossen ist, liefert der spannungsgesteuerte Oszillator 54 eine Ausgangsfrequenz gleich der Nominalfrequenz des ZF-Bildträgers, also 41,25 MHz. Somit arbeitet die phasensynchronisierte Schleife 22 als "Separaf'-Tondemodulator und demoduliert die Toninformation ohne Verwendung des empfangenen Bildträgers. ■ . '

Der Betrieb des Schalters S1 in Fig. 1 oder der Schalter SP, S3 und S4 in Fig. 2 kann vom Benutzer gesteuert werden, und zwar aufgrund subjektiver Festellung der Schwere des Tonschnarr ens. Alternativ ist es auch möglich, den Zustand der Schalter automatisch zu ändern, z.B. in die Stellung A, wenn durch den Kanalwähltei] des Tuners 10 bestimmte Kanäle gewählt werden (z.B. der Kona.l 3 oder ^l\ in den USA), die zum Empfang von HF-Si p-n al en aus einer Zusatzeinrichtung wie z.B. einem Kabelfernseh-Umsetzer verwendet werden, oder in die Stellung B bei der Wahl von UHF-Kanälen. Da die UHF-Rundfunk Tr oqu on ζ en höhor sind als die VIIF-Rundfunkfrcouenzcn , ist die Gefahr beiläufiger Phasenmodulation (STPM) des BiIdträgers bei. UHF-Sendern größer, und daher sollte der Fernsehempfänger in der Lage sein, Tonsignale von UHF-Stationen

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- 18 mittels der Separat-Tonmodulntion zu erfassen.

Während bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen zwei gesonderte ZF-Verstärker 30 und. 36 verwendet werden, kann stattdessen auch ein gemeinsamer ZF-Verstärker vorgesehen sein, um die am Ausgang des Puffers 24 gelieferten ZF-'Drägersignale für Bild und Ton zu verstärken, wie es in der US-Patentanmeldung Mr. 4-12,902 beschrieben ist, die unter dem Titel "Frequency Translation Phase-Locked Loop Sound Detection System utilizing A Singe If Amplifier" am 30. August 1982 auf den Namen von P.D. Griffis eingereicht wurde. Ferner sollte klar sein, daß die oben erwähnten WTSC-Frequenζen nur als Beispiel anzusehen sind. Die Frequenzen können auch anders bemessen sein, je nachdem, in welchen Fernsehsystemen der KTSC-, der PAL- oder der SECAM-ITorm die erfindungsgemäße Anordnung betrieben werden soll.

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   DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MAIUA-THEHLSIAS'l RASSI ΊΊ I¹UbTI-ACH Hf· OV 60

   D-8OOO MUENCHEN 86

   RCA 7'°, 67S Ks/I»i ■ zur.r.LAss..N nriM

   EI)ItOI¹AlSCHlN PATENTAMT

   U.S. Serial No. hVl,W, _tu»op_MN,«_EN

   Fi] ed: October Ρ^Γ}, Λ^Ρ·Ρ manoataires fn brevets

   TELfION 089/4 70 60 06 TtLEX 522 638 TELEGRAMM SOMBKZ

   RCk Corporation
   New York, M.Y., V.St.v.A.

   Anordnung zur Demodulation des Fernsehtons Patentansprüche

   Anordnung zur Demodu]ation·der Toninformation in einem Fernsehsystem , das eine Quelle für ein Zwischenfrequenssipjnol (T⁷F-Sd pnnl) aufweist, in welchem ein mit Bildinformation amplitudenmodulierter ZF-Bildträp;er und ein zugehöriger, mit der Toninformation frequenzmodulierter 7-F-To η träger enthalten ist, mit einer frequenzumsetzenden, die ^oninformation an einem Ausftans- liefernden phasensynchronisierten Schleife (PLTi), die einen Fhasendetektor enthält, der einen auf den modulierten Tonträger ansprechenden ersten Eingang und einen zweiten Eingang hat, gekennzeichnet durch einen ersten Oszillator (5?; 5*0 zur Erzeugung eines Oszill storsignals und eine Umschnlteinrichtung (Ci; SP, S⁷, ΓΛ), die Anschlüsse zum Empfang des modulierten Paid· träf-ers und des Oszillatorsi rnals hat, um den zweiten Einp:anr· des Phasendetoktors (⁷"°.) wahlweise auf den moduli orten P-ildtrnrß¹" oder nur das Oszi 1 ] ntorsip;nn] nnnproohen zu Insr.en, co daß die Toninformation im erste-

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   ren Fall nach einer Intercarrier-Demodulationsmethode und im letzteren Fall auf separate Weise demoduliert wird.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß mit dem Ausgang des Phasendetektors (3^P) d.er Ein- j gang eines Tiefpaßfilters (4-4) gekoppelt ist, dessen Ausgang mit dem die Toninformation liefernden Ausgang der \ phasensynchronisierten Schleife (22) gekoppelt ist; daß mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters (4-4·) ferner ein Eingang eines gesteuerten Oszillators (4-2; 54-) gekoppelt ist;

   daß ein Mischer (34) vorgesehen ist, der einen mit dem Ausgang des gesteuerten Oszillators gekoppelten ersten Eingang, einen zum Empfang des modulierten Bildträgers angeschlossenen zweiten Eingang und einen mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors (3^) gekoppelten Ausgang hat.

   PO 3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß der erste Oszillator (52) das Oszillatorsignal mit einer festen Frequenz liefert, die gleich der Nominalfrequenz des modulierten Bildträgers ist;

   daß die Umschalteinrichtung einen Schalter (Si) ent-P5 hält, um wahlweise den modulierten Bildträger oder das Oszillatorsignal auf den zweiten Eingang des Mischers (3^ZO zu koppeln.

   4·. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (S2, S?, S4-) folgendes enthält: einen ersten Schalter (S3), um wahlweise entweder den Ausgang des Mischers (34-) oder den Ausgang des gesteuerten Oszillators (54·) mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors (38) zu koppeln;
   einen zweiten Schalter (S4), der mit dem gesteuerten Oszillator (54-) verbunden ist, um dessen Nominalfrequenz auf einen Wert im wesentlichen f.·;! eich der Differenz zwi-

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   sehen den Frequenzen des modulierten Bildträgers und der Nominalfrequenz des modulierten Tonträgers einzustellen, wenn der erste Schalter (S*.) den modulierten Bildträger auf den zweiten Eingang des Mischers (3^ZO koppelt, und um die Nominalfrequenz des gesteuerten Oszillators auf einen Wert im wesentlichen gleich der Nominalfrequenz des modulierten Tonträgers einzustellen, wenn der erste Schalter den Ausgang des gesteuerten Oszillators mit dem zweiten Eingang des Ph as en detectors koppelt, so daß der gesteuerte Oszillator in diesem Fall als erster Oszillator zur Lieferung des Oszillatorsignals dient.

   5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 15. die Umschaltennrxchtunp; (SP, S3, FA) einen dritten

   Schalter (S2) enthHlt, um den modulierten Bildträger auf den zweiten Einpnng des Mischers (?4) zu koppeln, wenn der erste Schalter (Sj) den Ausgang des Mischers mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors (3^P) koppelt, PO und um den modulierten Bildträger vom Eingang des Mischers abzukoppeln, wenn der erste Schalter den Ausgang des gesteuerten Oszillators (?4) mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors koppelt.

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