DE3606433C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelfrequenzkompensations­ schaltung für einen Fernsehtuner mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie aus der deutschen Patentanmeldung N 2475 bekannt ist.

In Superhet-Empfängern können verschiedene unerwünschte Signale auftreten; hauptsächlich handelt es sich um Spiegel­ frequenzsignale. Diese haben eine Frequenz, die um die dop­ pelte Zwischenfrequenz über der Abstimmfrequenz des Empfängers liegen, sofern der Geräteoszillator mit einer höheren Frequenz als das Empfangssignal schwingt. Gelangen solche Signale zum Mischer, dann ergeben sie mit dem Oszillatorsignal eine Dif­ ferenzfrequenz, die genau gleich der Zwischenfrequenz ist, und erscheinen zusammen mit dem gewünschten Signal am Empfän­ gerausgang. Spiegelfrequenzsignale stören insbesondere bei Fernsehempfängern besonders, weil sie zu Überlagerungen im Wiedergabebild führen und im allgemeinen lästig für den Be­ trachter sind.

Spiegelfrequenzsignale lassen sich verringern, wenn man ge­ nügend Selektivität zwischen dem Empfängereingang und dem Mischer vorsieht, damit Signale der Spiegelfrequenz den Mischer nicht mit nennenswerter Amplitude erreichen. In Radio­ empfängern hat man zur Verbesserung der Spiegelsignaltrennung ohne nennenswerte Dämpfung des gewünschten Signals spezielle Koppelschaltungen entwickelt. Solche Koppelschaltungen sollen auch für ein Mitlaufen der Spiegelfrequenzunterdrückung oder der Ausfilterfrequenz mit Änderungen der Abstimmung sorgen, so daß die Frequenztrennung zwischen Abstimmfrequenz und Aus­ filterfrequenz konstant bleibt. Dieses Erfordernis besteht, weil der Abstand zwischen Spiegelfrequenz und der gewünschten Signalfrequenz von der Abstimmung unabhängig, nämlich zweimal so groß wie die Zwischenfrequenz, ist.

Beispiele solcher Koppelschaltungen sind beschrieben in "Radio Receiver Design" von K.R. Sturley, veröffentlicht bei Chapman & Hall Ltd., London, 1953, Seiten 349 bis 353, in "Radio Engineers′ Handbook" von F.E. Terman, veröffent­ licht bei McGraw-Bill Book Company, Inc., New York, 1943, Seite 645, in der AT 1 42 712, der FR 7 71 210, der DE-PS 6 84 956 und der bereits erwähnten deutschen Patentanmeldung N 2475. Bei diesen Schaltungen wird eine Neutralisierungs­ spannung in einer mit dem Eingang gekoppelten Hilfsspule er­ zeugt. Die Schaltungsparameter sind so gewählt, daß die Neu­ tralisierungsspannung die Spiegelfrequenzsignale auslöscht, die gewünschten Signale jedoch nicht nennenswert beeinflußt. Jedoch ist die Hilfsspule bei diesen Beispielen mit anderen Spulen der Koppelschaltung induktiv gekoppelt, und wenn diese induktive Kopplung bei relativ niedrigen Funkfrequenzen zu­ friedenstellend sein mag, so führt sie doch zu Problemen bei höheren Fernsehfrequenzen, insbesondere im UHF-Bereich. Bei diesen Frequenzen können Induktivitäten nämlich nur aus einem kurzen Streifen Kupferfolie bestehen, und in solchen Fällen ergeben sich sehr schwierige Probleme, die induktive Kopplung zu erhalten und einzujustieren, und dies ist sehr unerwünscht, insbesondere bei einer Massenproduktion.

Aus der DE-PS 11 00 095 ist ferner eine Spiegelfrequenz­ kompensationsschaltung mit einer zwischen einem unabgestimm­ ten Antennenkreis und einem abgestimmten Eingangskreis vor­ gesehenen Koppelschaltung bekannt, welches die unerwünschten Spiegelfrequenzschwingungen gegenphasig zum Eingang der Mischstufe führt und so bemessen ist, daß sich die Spiegel­ frequenzschwingungen kompensieren. Dieses Koppelglied hat die Form eines T-Gliedes aus drei Kondensatoren, von denen mindestens einer zusammen mit der Abstimmung des Eingangs­ kreises veränderbar ist. Ein solcher mitlaufender Kondensator kompliziert jedoch den Schaltungsaufbau und ist insbesondere bei Fernsehfrequenzen wegen parasitärer Impedanzen unzweck­ mäßig.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Koppelschaltung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie auch bei hohen Frequenzen zufrie­ denstellend arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Das Eingangssignal des Empfängers wird einem ersten Parallelschwingkreis zugeführt, der über eine erste Koppelschaltung mit einem zweiten Parallelschwingkreis ge­ koppelt ist. Im kapazitiven Zweig des ersten Schwingkreises liegt eine Schaltungsimpedanz zur Erzeugung eines Neutrali­ sierungssignals, von dem zumindest ein Teil über eine zweite Koppelschaltung in den induktiven Zweig des zweiten Schwing­ kreises eingekoppelt wird. Vorzugsweise sind beide Schwing­ kreise auf die gewünschte Signalfrequenz abgestimmt.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Frequenzcharakteristik der Schaltungsimpedanz so gewählt, daß sich im induktiven Zweig des zweiten Schwingkreises die über die erste Koppel­ schaltung gekoppelten Spiegelfrequenzsignalkomponenten mit den über die zweite Koppelschaltung gekoppelten Bildsignal­ frequenzkomponenten im wesentlichen auslöschen, während dies für die gewünschten Signalfrequenzkomponenten wesentlich ge­ ringer als für die Spiegelfrequenzkomponenten gilt. Schließ­ lich ist der erfindungsgemäßen Schaltung der Frequenzabstand zwischen dem gewünschten Signal und den Spiegelfrequenzen im wesentlichen konstant.

Die Erfindung sei nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 teilweise als Blockschaltbild und teilweise als Strom­ laufplan eine HF-Koppelschaltung gemäß einer bevorzug­ ten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 teilweise in Blockdarstellung und teilweise als Strom­ laufplan eine Realisierung der Koppelschaltung nach Fig. 1.

Bei der Koppelschaltung nach Fig. 1 ist eine HF-Quelle 100 mit einer abgestimmten Schaltung 102 gekoppelt, welche eine Abstimmkapazität 104 und eine Induktivität 106 aufweist, die zusammen einen Parallelschwingkreis bilden, der dadurch ge­ schlossen wird, daß die Induktivität 106 an Masse 108 liegt und die Kapazität 104 über einen Schwingkreis 110 an Masse liegt, welcher die Parallelschaltung einer Kapazität 112 mit einer Induktivität 114 enthält. Der Strom in der Kapazität 104 läßt daher eine Spannung an der Schaltungsimpedanz des Schwingkreises 110 entstehen. Der Schwingkreis 102 wird auf die gewünschte Signalfrequenz abgestimmt, die von der HF-Quelle 100 geliefert wird. Die Quelle 100 kann beispielsweise ein HH-Verstärker sein, der mit einer Signalquelle, wie einer Antenne oder einem Fernsehkabelanschluß, gekoppelt ist. Wenn auch der Schwingkreis 102 bei der gewünschten Signalfrequenz ein maximales Signal liefert, so liefert er doch auch in ge­ wissem Ausmaß Signale bei anderen Frequenzen, wie etwa bei der Spiegelfrequenz. Dadurch können die gewünschten Signal­ frequenzen und auch Spiegelfrequenzsignale im Ausgangssignal der HF-Quelle 100 auftreten und zu entsprechenden Spannungen am Schwingkreis 110 führen.

Ein weiterer Schwingkreis 116 enthält eine Induktivität 118 und eine Kapazität 120, die zusammen einen Parallelschwingkreis bilden, der ebenfalls auf die gewünschte Signalfrequenz abgestimmt ist. Die Kapazität 120 ist mit Masse gekoppelt, während die Induktivität 118 mittels eines Koppelzweiges 115 über dem Schwingkreis 110 an Masse liegt, der somit sowohl für die Kapazität 104 als auch für die Induktivität 118 eine gemeinsame Fußpunktsimpedanz bildet. Die am Schwingkreis 110 infolge des Stromes in der Kapazität 104 auftretende Spannung wird daher in den Schwingkreis 116 einge­ koppelt. Die Schwingkreise 102 und 116 sind ferner über eine Koppelschaltung 122, die in Fig. 1 nur als Block dargestellt ist, gekoppelt. Diese Koppelschaltung 122 kann in irgendeiner bequemen und geeigneten Form realisiert werden, für die später noch ein Beispiel gebracht wird. Aus der Schaltungstheorie ist es bekannt, daß Koppelschaltungen sich auf ein einfaches Ersatzkoppelschalt­ bild mit gegenseitiger induktiver Kopplung zurückführen lassen.

Über die Koppelschaltung 122 zur Induktivität 118 gekoppelte Signale erscheinen zusätzlich zu über den Schwingkreis 110 zur Induktivität 118 gekoppelten Signalen. In der Induktivität 118 treten daher für jede im Ausgangssignal der HF-Quelle 100 vor­ handene Signalfrequenz zwei Signalkomponenten auf. Man hat herausgefunden, daß man für Spiegelfrequenzsignale eine gegen­ seitige Auslöschung dieser beiden Signalkomponenten erreichen kann, ohne daß Signale der gewünschten Signalfrequenz wesentlich beeinflußt würden. Hierzu wählt man die Werte der Schaltungs­ elemente und das Vorzeichen der Kopplung 122 in geeigneter Weise so, daß die zur Induktivität 118 gekoppelten Spiegelfrequenz­ komponenten gleiche Amplitude und entgegengesetztes Vorzeichen haben. Wegen der frequenzabhängigen Charakteristik der Kopplungen treten diese Bedingungen nicht bei der gewünschten Signalfrequenz auf, so daß sich hier keine nennenswerte Auslöschung ergibt. Die Koppelschaltung wirkt daher als Sperre für Spiegelsignal­ frequenzen, und das Ausgangssignal des Schwingkreises 116 ergibt ein relativ kleineres Spiegelsignal im Vergleich zum Ausgang der HF-Quelle 100. Das Ausgangssignal des Schwingkreises 116 wird dann den Signalverarbeitungsschaltungen 122 des Empfängers zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß der Abstand zwischen der Abstimmfrequenz und der Filterspiegelfrequenz bei der Abstimmung konstant bleiben soll. Die Wirkungsweise des Schwingkreises 110 in diesem Sinne sei nachfolgend erklärt. Nimmt man zunächst an, daß die Kapazität 112 nicht angeschlossen ist, dann läßt sich zeigen, daß der Frequenzabstand zwischen Abstimmfrequenz und Filterfrequenz proportional der Abstimmfrequenz ist, wobei die Proportionalität durch die Induktivität 114 bestimmt wird. Eine Bedingung für die Konstanz des Frequenzabstandes beim Verändern der Abstimmung besteht darin, daß die effektive Induktivität 114 sich im interessierenden Frequenzbereich umgekehrt mit dem Quadrat der Frequenz ändern muß. Zwar ist eine solche frequenzabhängige Induktivität nicht realisierbar, jedoch läßt sich bei der Erfindung ein äquivalenter Effekt durch Hinzufügung der Kapazität 112 zur Bildung des Schwingkreises 110 erreichen. Bei geeigneten Werten der Kapazität 112 und der Induktivität 114 läßt sich die effektive Impedanz des Schwingkreises 110 entsprechend der Impedanz der fiktiven Induktivität machen, deren Wert sich im interessierenden Frequenzbereich umgekehrt mit dem Quadrat der Frequenz ändert. Wie gesagt wurde, ergibt eine solche Charakteristik einen Abstand zwischen der Spiegelfilterfrequenz und der Abstimmfrequenz, der konstant bleibt und daher mit der tatsächlichen Spiegelfrequenz bei Veränderung der Abstimmung mitlaufen kann.

Fig. 2 veranschaulicht eine Realisierung der Koppelschaltung, wie sie sich beispielsweise für einen Fernsehempfänger eignet. Eine UHF-Signalquelle 200, die beispielsweise eine Antenne, ein Kabel­ anschluß oder ein Videobandrecorder sein kann, ist mit einem HF-Verstärker und Abstimmschaltungen 201 gekoppelt. Typischerweise enthält das Ausgangssignal des HF-Verstärkers 201 zusätzlich zum gewünschten Signal Spiegelfrequenzsignale. Dieses Ausgangssignal wird einem auf die gewünschte Signalfrequenz abgestimmten Schwing­ kreis 202 zugeführt, der eine Induktivität 206 und eine Kapazität 204 enthält, welche typischerweise eine spannungssteuerbare Kapazität, wie hier angedeutet, ist. Neben der Induktivität 206 ist eine geerdete Schleife 207 vorgesehen, die ein Abgleichen durch Biegen der Schleife erlaubt, wobei ihre Kopplung mit der Induktivität 206 verändert wird. Die Kapazität 204 ist über einen Gleichspannungsblockkondensator 205 und eine Induktivität 214 an Masse gekoppelt, die typischerweise einen so kleinen Wert hat, daß er durch einen kleinen Abschnitt leitender Folie auf einer ge­ druckten Schaltungskarte realisiert werden kann. Die Induktivität 214 und eine Kapazität 212 bilden einen Schwingkreis 210 zur Lieferung einer Neutralisierungsspannung, entsprechend dem Schwing­ kreis 110 in Fig. 1. Die Kapazität 212 ist typischerweise sehr klein und kann üblicherweise durch die Streukapazität gebildet werden, welche zu einem auf einer gedruckten Schaltungskarte gebildeten Leiter gehört, so daß keine andere Kapazitätskomponente benötigt wird.

Die am Schwingkreis 210 entstehende Spannung wird über einen Spannungsteiler, der eine Reiheninduktivität 215 und eine Neben­ schlußinduktivität 219 enthält, gekoppelt, wobei diese beiden Induktivitäten durch Leiterstreifen auf einer gedruckten Schaltungs­ karte gebildet werden. So wird nur ein Teil der Neutralisierungs­ spannung am Schwingkreis 210 tatsächlich zur Induktivität 218 gekoppelt. Neben der Induktivität 218 ist eine geerdete Schleife 217 zum Abgleichen vorgesehen. Die Induktivität 218 bildet bei der gewünschten Signalfrequenz einen Schwingkreis, mit der Kapazität 220 die als veränderbare Kapazitätsdiode dargestellt ist, welche über einen Gleichspannungsblockkondensator 221 an Masse liegt. Beide Kapazitäten 204 und 220 erhalten eine Abstimmungsspannung über Widerstände 203 bzw. 205 von einer Abstimmspannungsquelle 226, die ebenfalls eine Abstimmspannung an Abstimmelemente im HF-Verstärker 201 liefern kann.

Die Schwingkreise 202 und 206 sind über eine Koppelschaltung 222 mit der Parallelschaltung einer Induktivität 223 und einer Kapazität 225 miteinander gekoppelt. Das vom Schwingkreis 216 abgenommene Ausgangssignal wird den Signalverarbeitungsschaltungen 224 des Empfängers zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ergibt, entspricht die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 2 im wesentlichen der entsprechenden Beschreibung zur Fig. 1. Es sei betont, daß der Spannungsteiler mit der Induktivität 215 und 219 deshalb verwendet wird, weil die zur Spiegelsignalauslöschung in der Induktivität 218 benötigte Signalamplitude kleiner ist als die an der Induktivität 214 entstehende, wenn diese mit vernünftig realisierbaren Dimensionen ausgebildet wird.

Die Realisierung der Erfindung gemäß den Fig. 1 und 2 ist nur als Beispiel zu verstehen und hiervon sind zahlreiche Schaltungs­ abwandlungen möglich. Beispielsweise können anstelle des veran­ schaulichten Parallelschwingkreises 222 andere äquivalente Koppe­ lungen vorgesehen sein. Während die Abstimmspannungsquelle 226 nach dem Beispiel den Abstimmdioden 204 und 220 dieselbe Abstimm­ spannung zuführt wie den HF-Verstärker- und Abstimmschaltungen 201, so können gegebenenfalls für diese Elemente auch verschiedene Spannungen benutzt werden. Schließlich muß nicht der Spannungsteiler mit der Induktivität 215 und 219 benutzt werden, wenn die Werte der Induktivität 214 und der Kapazität 212 entsprechend geändert werden. Wenn die Funktion der Erfindung hier auch im Zusammenhang mit HF-Empfängern beschrieben worden ist, so eignet sie sich doch auch für andere Anwendungen, wo eine Filterfrequenz mit der Abstimmung auf eine gewünschte Signalfrequenz gleichlaufen soll.

Claims (4)

1. Spiegelfrequenzkompensationsschaltung für einen Fern­ sehtuner mit zwei Resonanzkreisen, die über eine erste Koppel­ schaltung miteinander gekoppelt sind und jeweils die Parallel­ schaltung einer induktiven und einer abstimmbaren kapazitiven Impedanz enthalten und von denen der erste Resonanzkreis mit einem Tunereingang gekoppelt ist und in Reihe mit seiner kapazitiven Impedanz eine induktive Impedanz zur Ableitung eines Spiegelsignals geschaltet ist, und zumindest ein Teil des Spiegelsignals über eine zweite Koppelschaltung (115; 215) in die induktive Impedanz des zweiten Resonanzkreises (116; 216) eingekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die induk­ tive Impedanz (110; 210) durch einen dritten Resonanzkreis (110; 210) mit der Parallelschaltung einer Induktivität (114; 214) und einer Kapazität (112; 212) gebildet ist.

2. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Resonanzfrequenzen der beiden erstgenannten Resonanzkreise (102, 116; 202, 216) bei der Empfangsfrequenz liegen.

3. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Koppelschaltung in Form einer Leitung (115) zwischen dem dritten Resonanzkreis (110) und der induktiven Impedanz (118) des zweiten Resonanzkreises (116) gestaltet ist.

4. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Koppelschaltung einen über den drit­ ten Resonanzkreis (210) geschalteten Spannungsteiler (215, 219), dessen Abgriff an den induktiven Zweig (218) des zwei­ ten Resonanzkreises (216) geführt ist, aufweist.