DE3728339C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Modulationseinrichtung, die zum Modulieren eines Trägers mit Video- und Tonsignalen verwendet werden kann und sich insbesonde­ re für den Gebrauch in der Kopfstelle einer Gemein­ schaftsempfangsanlage eignet.

Wie z. B. von Hitoshi Honda et al. in der Arbeit "Future Promotion of the Cable TV System Applications" beschrieben (abgedruckt auf den Seiten 542 bis 561 des Official Transcript der 20th Annual NCTA Convention vom 6. bis 9. Juli 1971), ist es an der Kopfstelle einer Gemeinschaftsempfangsanlage für Fernsehzwecke allgemeine Praxis, zur Bildung des weiterzuverarbeitenden Fernsehsendesignals eine Trägerwelle mit dem Basisband von Video- und Tonsigna­ len zu modulieren, das seinerseits durch Demodulation eines über den neuerlich aktiv entwickelten Satelliten­ rundfunk empfangenen Signals gewonnen wurde. Zu diesem Zweck ist in der Kopfstelle eine Vielzahl von Modulationseinrichtungen installiert, die gemäß der Fig. 1 der Zeichnungen (entspricht der Fig. 5 der obenerwähnten Veröffentlichung) ausgebildet sind. Auf jede dieser Modulations­ einrichtungen wird ein jeweils gesondertes Video- und Tonsignalgemisch im Basisband gegeben, jedes mit anderem Informationsinhalt, um an zugeordneten Ausgängen Fernseh-Sendesignale verschiedener Kanäle zu liefern. Jede der Modulationseinrichtungen enthält einen Modulator (2), einen ersten Mischer (4), einen Festoszillator (6), ein Bandpaßfilter (8), einen zweiten Mischer (10), einen variablen Oszillator (12), ein Tiefpaßfilter (14) und einen breitban­ digen Hochleistungsverstärker (16). Nur die Schwingfre­ quenz des variablen Oszillators (12) wird von Modula­ tionseinrichtung zu Modulationseinrichtung unterschied­ lich gemacht.

Im einzelnen moduliert der Modulator (2) eine Träger­ welle von z. B. 45,75 MHz mit dem Videosignal und eine andere Trägerwelle von z. B. 41,25 MHz mit dem Tonsignal und liefert das resultierende modulier­ te Signal f ₀ an den ersten Mischer (4) (die Buchsta­ ben f und F mit ihren nachgestellten Indizes sind hier als Frequenzangabe für die spektrale Lage der bezeichneten Signale zu verstehen). Der erste Mischer (4) mischt das modulierte Signal f ₀ mit einem vom Festoszillator (6) kommenden Schwingungssig­ nal f ₁ (z. B. 567 MHz) und liefert als Mischprodukte Ausgangssignale f ₀ + f ₁ und f ₀ - f ₁ an das Bandpaßfil­ ter (8). Das Bandpaßfilter (8) extrahiert eines dieser Mischprodukte, z. B. das Signal f ₀ + f ₁, und gibt es auf den zweiten Mischer (10). Der zweite Mischer (10) mischt das Mischprodukt f ₀ + f ₁ mit einem Schwingungssignal F _i (i = 1, 2, . . . n) und liefert als neue Mischprodukte die Ausgangssignale F _i + (f ₀ + f ₁) und F _i - (f ₀ + f _i ) an das Tiefpaßfilter (14). Die Frequenz F _i ist vorher so ausgewählt worden, daß eines der letztgenannten Mischprodukte diejenige Frequenz hat, die für den Fernsehkanal benötigt wird, welcher der betreffenden Modulationseinrichtung zugeordnet ist. Das Tiefpaßfilter (14) läßt das Signal der benötigten Frequenz durch, z. B. das Mischprodukt F _i - (f ₀ + f ₁), und gibt es auf den breitbandigen Hochlei­ stungsverstärker (16). Der Verstärker (16) verstärkt das Signal F _i - (f ₀ + f ₁) zur Weitersendung.

Eine solche Modulationseinrichtung hat den Vorteil, daß man mit ihr ein Fernseh-Sendesignal auf jeden beliebigen Kanal des Fernsehrundfunks geben kann, indem man einfach die Schwingfrequenz des variab­ len Oszillators (12) in passender Weise einstellt. Zu diesem Zweck wird die Grenzfrequenz des Tiefpaß­ filters (14) so gewählt (z. B. 300 MHz), daß das Filter (14) von dem aus den verschiedenen Modulations­ einrichtungen kommenden Fernseh-Sendesignalen auch dasjenige der höchsten Frequenz noch durchlassen kann. Der breitbandige Hochleistungsverstärker (16) ist ebenfalls so ausgelegt, daß er eine ziemlich große Bandbreite hat, z. B. von 50 MHz bis 300 MHz, um alle Fernseh-Sendesignale durchlassen zu können, vom Signal der niedrigsten Frequenz bis zum Signal der höchsten Frequenz, wie sie von der ersten bis n-ten Modulationseinrichtung geliefert werden.

Das Ausgangssignal der breitbandigen Hochleistungs­ verstärkers (16) kann jedoch als Komponente eine höhere Harmonische enthalten, und wenn diese Komponen­ te in der bestehenden Form abgegeben wird, kann sie andere Einrichtungen stören, in denen eine Frequenz genutzt wird, die der besagten höheren Harmonischen entspricht. Wenn z. B. das Ausgangsfre­ quenzband einer bestimten Modulationseinrichtung der Kanal No. 2 des US-Fernsehens ist, worin die Trägerfrequenz des modulierten Videosignals gleich 55,25 MHz und die Trägerfrequenz des modulierten Tonsignals gleich 59,75 MHz ist, dann liegen die zweiten Harmonischen dieser Trägerfrequenzen bei 110,5 MHz und 119,5 MHz. Diese Harmonischen stören dann die Kanäle A-2 und A-1 innerhalb des 84-174 MHz- Bandes, das in den USA den Gemeinschaftsantennen-An­ lagen für Fernsehen zugeteilt ist. Obwohl in der vorstehend beschriebenen Modulationseinrichtung die Frequenz f ₁ des Festoszillators (6) mit 567 MHz relativ hoch gewählt ist, kann sie so niedrig sein, daß das nicht benutzte Exemplar der beiden Mischproduk­ te des zweiten Mischers (10) durch das Tiefpaßfilter (14) dringt und vom Verstärker (16) verstärkt abgege­ ben wird, so daß immer noch die Gefahr von Störungen besteht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Modulationseinrichtung zu schaffen, welche die erwähnte höhere Harmonische des vom breitbandigen Hochleistungsverstärker geliefer­ ten Differenzsignals sowie das Summensignal des modulierten Signals und das Schwingungssignal abschnei­ den kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Modulationseinrichtung enthält im wesentlichen folgende Teile:
einen Modulator zur Erzeugung eines mit Video- und Tonsignalen modulierten Signals; einen variab­ len Oszillator zur Erzeugung eines Schwingungssignals veränderbarer Schwingfrequenz; einen Mischer zum Mischen des modulierten Signals und des Schwingungs­ signals; einen Breitbandverstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des Mischers; ein variables Tiefpaßfilter mit einer veränderbaren Grenzfrequenz zur Filterung des Ausgangssignals des Breitbandver­ stärkers; eine Steuereinrichtung zur Erzeugung eines Schwingfrequenz-Steuersignals für die Steuerung der Frequenz des Schwingungssignals und zur Erzeugung eines Grenzfrequenz-Steuersignals für die Steuerung der besagten Grenzfrequenz. Das Schwingfrequenz-Steuer­ signal ist so gewählt, daß das Ausgangssignal des Mischers, welches die Differenz zwischen dem modulier­ ten Signal und dem Schwingungssignal darstellt, eine vorbestimmte Frequenz hat, und das Grenzfrequenz­ steuersignal wird so gewählt, daß es die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters derart einstellt, daß das Filter jedes Signal abschneiden kann, dessen Frequenz höher ist als die vorbestimmte Frequenz.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungs­ beispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teils der Kopfstelle einer Gemeinschaftsempfangsanlage, in der eine Modulationseinrichtung nach dem Stand der Technik verwendet wird;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Modulationseinrichtung;

Fig. 3 ein Schaltbild eines variablen Tiefpaßfilters, das in der Ausführungsform nach Fig. 2 verwen­ det werden kann.

In den verschiedenen Figuren sind einander entspre­ chende Bauteile mit jeweils denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Gemäß der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Modulations­ einrichtung ähnlich ausgebildet wie die oben anhand der Fig. 1 beschriebene bekannte Modulationseinrich­ tung, nur daß ein variables Tiefpaßfilter (18) mit dem Ausgang des breitbandigen Hochleistungsverstär­ kers (16) gekoppelt ist und daß eine Steuereinheit (20) vorgesehen ist, um die Grenzfrequenz des Filters (18) und die Schwingfrequenz des variablen Oszillators (12) zu steuern.

Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält das variable Tiefpaß­ filter (18) eine Vielzahl n einzelner Tiefpaßfilter (22 ₁ . . . 22 _n ), die voneinander verschiedene Grenzfre­ quenzen haben und in an sich bekannter Weise jeweils aus passiven Bauelementen, wie Kondensatoren und Drosselspulen zusammengesetzt sein können. Der Eingang eines jeden dieser Tiefpaßfilter (22 ₁, . . . 22 _n ) ist mit der Anode eines jeweils zugeordneten Exemplars einer Vielzahl von Dioden (24 ₁ . . . 24 _n ) verbunden deren Kathoden gemeinsam über einen gleich­ stromblockierenden Kondensator (26) an eine Eingangs­ klemme (28) angeschlossen sind, die mit der Ausgangs­ klemme des breitbandigen Hochleistungsverstärkers (16) verbunden ist. Die Ausgänge der Tiefpaßfilter (22 ₁ . . . 22 _n ) sind ebenfalls mit den Anoden zugeordne­ ter Dioden (30 ₁ , . . . 30 _n ) verbunden, deren Kathoden über einen Kondensator (32) an einer Ausgangsklemme (34) angeschlossen sind. Die Kathoden der Dioden (24 ₁, . . . 24 _n ) sind über eine gemeinsame hochfrequenz­ blockierende Spule (HF-Drossel) (36) mit Masse verbunden, und die Kathoden der Dioden (30 ₁ . . . 30 _n ) sind ebenfalls über eine gemeinsame HF-Drossel (38) mit Masse verbunden.

Die Anoden der Dioden (24 ₁, . . . 24 _n ) sind jeweils über die Reihenschaltung einer HF-Drossel (40 ₁ . . . 40 _n ) und eines Ableitkondensators ( 46 ₁ . . . 46 _n ) mit Masse verbunden. Die Verbindungspunkte zwischen HF-Drossel und Kondensator jeder dieser Reihenschal­ tungen sind über jeweils zugeordnete, normalerweise offene Schalter (42 ₁, . . . 42 _n ), die sich in der Steuer­ einheit (20) befinden, mit einer Gleichstromquelle (44) verbunden. Die Steuereinheit (20) enthält ferner eine an sich bekannte Frequenzsteuereinrich­ tung (nicht dargestellt), um die Schwingfrequenz des variablen Oszillators (12) einzustellen.

Als nächstes sei die Arbeitsweise der Modulationsein­ richtung beschrieben. Es sei der Fall angenommen, daß die an den Modulator (2) gelegten Video- und Tonsignale in ein Fernseh-Sendesignal für einen bestimmten Kanal der Frequenz f ₃ umgesetzt werden sollen. In diesem Fall ist die Schwingfrequenz des Festoszillators (6) fest auf f ₁ eingestellt und das Bandpaßfilter (8) liefert die Summenkompo­ nente dieses Signals f ₁ und des vom Modulator (2) kommenden modulierten Signals f ₀. Somit ist es möglich, die Schwingfrequenz f ₂ auszurechnen, die der variable Oszillator (12) haben muß, damit am Ende die Frequenz f ₃ erhalten wird. Die Frequenz­ steuereinrichtung in der Steuereinheit (20) wird dann so eingestellt, daß der variable Oszillator (12) mit der Frequenz f ₂ schwingt. Von den im variab­ len Tiefpaßfilter (18) enthaltenen Einzel-Tiefpaßfil­ ter (22 ₁ . . . 22 _n ) wird dasjenige Exemplar ausgewählt, das Frequenzen oberhalb f ₃ unterdrückt, und der dem betreffenden Filter zugeordnete, normalerweise offene Schalter in der Steuereinheit (22) wird geschlossen. Als Beispiel sei angenommen, daß es sich um das Filter (22 ₁) und um den Schalter (42 ₁) handelt. Die Schließung des Schalters (42 ₁) führt dazu, daß ein Gleichstrom über die Gleichstromquelle (44), den geschlossenen Schalter (42 ₁), die HF-Drossel (40 ₁), die Diode (24 ₁) und die HF-Drossel (36) fließt und daß ein weiterer Strom über die Gleich­ stromquelle (44), den geschlossenen Schalter (42 ₁), die HF-Drossel (40 ₁), das Tiefpaßfilter (22 ₁), die Diode (30 ₁) und die HF-Drossel (38) fließt. Somit leiten die Dioden (24 ₁) und (30 ₁), so daß der Eingang des Tiefpaßfilters (22 ₁) über den Kondensa­ tor (26) mit der Eingangsklemme (28) verbunden ist und daß der Ausgang des Tiefpaßfilters (22 ₁) über den Kondensator (32) mit der Ausgangsklemme (34) verbunden ist.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung nach Fig. 2 liefert der breitbandige Hochleistungsverstär­ ker (16) in der gleichen Weise wie im Falle der Fig. 1 ein Ausgangssignal der Frequenz f ₃, die gleich f ₀ + f ₁ - f ₂ ist. Im vorliegenden Fall wird jedoch an der Ausgangsklemme (34) keine höherfre­ quente Harmonische von f₃ wie etwa 2f ₃ geliefert, selbst wenn das Ausgangssignal des breitbandigen Hochleistungsverstärker (16) eine solche höherfrequen­ te Komponente enthält. Dies liegt daran, daß das Ausgangssignal des breitbandigen Hochleistungsverstär­ kers (16) an das im variablen Tiefpaßfilter (18) befindliche Tiefpaßfilter (22 ₁) gelegt wird, dessen Grenzfrequenz so bemessen ist, daß alle Frequenzen oberhalb f ₃ unterdrückt werden. Auch wenn die feste Schwingfrequenz f ₁ des Festoszillators (6) niedriger gemacht wird und die Frequenz f ₃′(= 3f ₀ + f ₁ + f ₂) des zweiten Mischproduktes (das andere Mischprodukt neben dem ersten Mischprodukt f ₃(= f ₀ + f ₁ - f ₂) niedriger wird als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (14), wird sie vom variablen Tiefpaßfilter (18) unterdrückt, da f ₃′ höher ist als f ₃.

Wie oben beschrieben, läßt sich mittels der erfin­ dungsgemäßen Modulationseinrichtung die Empfangsanlage auf jede beliebige Kanalfrequenz abstimmen, indem man die Steuereinheit (20) einfach so justiert, daß die variable Schwingfrequenz zu einem Mischprodukt entsprechend der Kanalfrequenz führt. Jede oberhalb der Kanalfrequenz liegende Frequenz wird unterdrückt. Ein Austausch von Einzelteilen ist nicht notwendig.

Die vorstehend beschriebene Modulationseinrichtung ist nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, d. h. im Rahmen des Erfindungsgedankens sind viele Varianten, Abwandlungen und Änderungen möglich. So können z. B. der erste Mischer (4) und der Festos­ zillator (6) fortgelassen werden, um das modulierte Signal f ₀ einer Frequenzumsetzung durch einfache Überlagerung zu unterwerfen, während beim beschriebe­ nen Ausführungsbeispiel die Frequenzumsetzung des modulierten Signals f ₀ durch doppelte Frequenzüberlage­ rung mit Hilfe des ersten und zweiten Mischers (4) und (10) und mit Hilfe des festen und des variab­ len Oszillators (6) und (12) erfolgt.

Claims (2)

1. Modulationseinrichtung mit folgenden Teilen:
einer Modulatoranordnung (2, 4, 6, 8) zur Erzeugung eines modulierten Signals durch Modulation einer Trägerwelle mit eingangsseitigen Video- und Tonsig­ nalen;
einem variablen Oszillator (12) zur Erzeugung eines Schwingungssignals veränderbarer Frequenz;
einem Mischer (10) zur Erzeugung eines Mischproduk­ tes durch Mischung des modulierten Signals mit dem Schwingungssignal;
einem Breitbandverstärker (16) zum Verstärken des Mischproduktes;
einem variablen Tiefpaßfilter (18) mit veränderbarer Grenzfrequenz zur Filterung des verstärkten Mischpro­ duktes, so daß ein Ausgangssignal einer vorbestimm­ ten Frequenz geliefert wird;
einer Steuereinrichtung (20) zur Lieferung eines ersten Steuersignals für die Frequenz des Schwingungs­ signals und eines zweiten Steuersignals zur Beeinflus­ sung der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (18),
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Steuersignal die Frequenz des Schwin­ gungssignals so einstellt, daß die als Ausgangsfre­ quenz des Mischers (10) gelieferte Frequenzdifferenz zwischen dem modulierten Signal und dem Schwingungs­ signal gleich der vorbestimmten Frequenz ist, und
daß das zweite Steuersignal die Grenzfrequenz des variablen Tiefpaßfilters (18) so einstellt, daß dieses Filter alle Frequenzen unterdrückt, die höher sind als die vorbestimmte Frequenz.

2. Modulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Tiefpaßfilter (18) eine Vielzahl einzelner Tiefpaßfilter (22) (22 ₁ . . . 22 _n ) enthält, die unterschiedliche Grenzfre­ quenzen haben und parallel zueinander zwischen den Eingang und den Ausgang der Modulationseinrichtung geschaltet sind, und daß die Steuereinrichtung (20) eine Schalteinrichtung (42 ₁ . . . 42 _n ) zum selek­ tiven Anlegen von Betriebsleistung an die einzelnen Filter enthält.