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Die Erfindung betrifft Radiofrequenzmodulatoren (Hochfrequenzmodulatoren).
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Verschiedene Fernsehsignale sind derzeit rund um die Welt in kommerzieller Verwendung.
Beispielsweise wird ein PAL-Fernsehsignal in den europaischen Ländern mit Ausnahme
von Frankreich verwendet, ein SECAM-Fernsehsignal wird in Frankreich verwendet und
ein NTSC-Fernsehsignal wird in Japan und den USA verwendet.
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Ein Videobandrecorder (VTR) zur Verwendung in Frankreich ist mit einem
Radiolrequenz(RF)-Modulator versehen, der das positive Modulationssystem, das das
SECAM-Modulationssystem ist, verwendet und ein VTR zur Verwendung in anderen
Ländern ist mit einem RF-Modulator, der die negative Modulation verwendet, versehen.
So sind die jeweiligen VTRS in der Lage, Fernsehsignale entsprechend der eigenen
Fernsehsysteme zu erzeugen, und die so erzeugten Fernsehsignale können durch die
Fernsehempfänger der jeweiligen Systeme empfangen werden.
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Auf diese Weise werden Fernsehsignale verschiedener Fernsehsysteme in den -jeweiligen
Ländern erzeugt. In Ländern nahe Frankreich werden Fernsehempfänger des sogenannten
Dualtyps verwendet, die in der Lage sind, sowohl PAL- als auch SECAM-Fernsehsignale
zu empfangen.
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Um diese Anforderung zu erfüllen, sind VTRS, die RF-Modulatoren eines Umschaltetyps
zum Umschalten der Verarbeitung von PAL- und SECAM-Fernsehsignalen verwenden, in
diesen Ländern kommerziell erhältlich.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungskontiguration eines bekannten PAL/SECAM-Umschaltetyp-
RF-Modulators, aufweisend eine integrierte Schaltung (IC) 20, die einen
Frequenzmodulator (FM) bildet, mit dem verschiedene Schaltungen und Schalter SW1 bis
SW3 als externe Schaltelemente verbunden sind. Von den drei Schaltern SW1 bis SW3
schaltet der Schalter SW1 ein am Audio-Eingangsanschluß Ain anliegendes Audiosignal SA
in Abhängigkeit von den Betriebsmodi des VTR, d.h.) wenn der VTR im PAL-Modus oder
im SECAM-Modus betrieben wird. Der Schalter SW1 ist aus dem unten beschriebenen
Grund extern mit dem IC 20 gekoppelt.
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Insbesondere weist der IC 20 nur einen FM-Modulator auf Wenn der FM-Modulator in
dem SECAM-Modus betrieben wird, wird er so als AM-Trägergenerator betrieben. Wenn
der FM-Modulator im SECAM-Modus betrieben wird, sollte daher vollständig vermieden
werden, daß das Audiosignal SA dem IC 20 zugeführt wird. Um dies perfekt zu realisieren,
ist der Schalter SW1 ausgebildet, die Schaltungen einzuschalten, denen das Eingangs-
Audiosignal zugeführt wird.
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Wenn bei dem so ausgebildeten RF-Modulator der Schalter SW1 auf den SECAM-Seiten-
Kontakt geschaltet wird, wird ein Trägersignal Sc von 6,5 MHz von einem Anschluß (10)
des IC 20 einem Audio-Amplitudenmodulator (AM) 22 zugeführt, der dann ein SECAM-
Audio-RF-Signal erzeugt. Dieses Audio-RF-Signal wird durch ein Videosignal moduliert,
das dem IC 20 über einen Video-Eingangsanschluß Vin zugeführt wird, und wird dann zu
einem Videosignal von einem Anschluß (12) des IC 20 addiert. Dann wird das addierte
Signal über einen Ausgangsanschluß OUT als ein Ausgangssignal RFout vom RF-
Modulator zur Verfügung gestellt.
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Der Schalter SW2 ist mit einem Anschluß (6) des IC 20 gekoppelt. Wenn der Schalter
SW2 in seiner Position zu den PAL- oder SECAM-Kontakten geändert wird, werden
Zwischenträger erzeugende Resonanzschaltungen 24 und 25, die mit den Anschlüssen (7)
bzw. (8) des IC 20 verbunden sind, in Abhängigkeit vom PAL-Modus und SECAM-
Modus geschaltet. Andererseits ist der Schalter SW3 vorgesehen, um eine DC-
Vorspannung eines aus zwei Schottky-Dioden 23 gebildeten RF-Modulators zu schalten.
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Der in Fig. 1 gezeigte Radiofrequenzmodulator benötigt viele externe Bauteile (ungefähr
13 externe Bauteile), die jeweils in diskreter Form konstruiert sind. Der Grund dafür ist,
daß der Betrieb des FM-Modulators 21 feineingestellt werden muß, da die PAL- und
SECAM-Modi sich in ihrem Modulationsgrad unterscheiden, was es schwierig macht, den
RF-Modulator 21 in den IC 20 zu bauen.
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Da die benötigte Charakteristik des RF-Modulators 21 strikt wie oben beschrieben
bestimmt ist, muß eine Schaltung vorgesehen sein, die die Modulationscharakteristik des
Audio-Modulators verändert, was ein Einfügen des Audio-Modulators in den IC 20
verhindert. Entsprechend ist der Schalter SW2 für diesen RF-Modulator unvermeidbar. Im
Ergebnis sind, um die Modus-Umschaltung für den Audio-Eingang, den Mischer-
Betrieb spunkt, die Audio-Oszillationsumschaltung oder dergleichen zu bewirken, teurere
Schalter wie ein 3-Schaltungs-2-Kontakt-Schalter erforderlich.
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Da ferner der Modulationsgrad durch Steuerung eines Leerlaufstromes der Schutzdioden
23 eingestellt wird, fluktuiert der Modulationsgrad des Videosignals merklich, was eine
mühsame Einstellung erfordert. Ferner muß der Schalter SW3 vorsichtig abgeschirmt
werden, um Streuverluste eines Zwischenfrequenz(IF)-Signals zu verhindern.
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Ein spezielles Beispiel eines bekannten RF-Modulators, der als ein IC hergestellt ist, wird
nun anhand Fig. 2 beschrieben.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird ein am Video-Eingangsanschluß IN anliegendes Videosignal
SV über eine Klemmschaltung 31 und eine weiße Abschneideschaltung 32 einer
Mischerschaltung 30 zugeführt. Ein am Audio-Eingangsanschluß IN anliegendes
Audiosignal SA wird einem Audio-AM-Modulator 33 zugeführt und durch diesen
moduliert, wobei ein Ausgangssignal von dem AM-Modulator 33 erzeugt wird, dessen
Spektral-Verteilungsdiagramm in Fig. 3 gezeigt ist. Dieses Ausgangssignal wird einer
Mischerschaltung 30 zugeführt.
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Ein Hochfrequenzsignal wird von einer RF-Träger-Erzeugungsquelle 34 der
Mischerschaltung 30 zugeführt, in welcher dieses mit dem Videosignal SV und dem
Audiosignal SA gemischt wird, wodurch ein Hochfrequenzsignal RF erzeugt wird, welches
das gleiche Format wie dasjenige des Fernsehsignals hat. Dieses Hochfrequenzsignal RF
wird über einen Verstärker 35 einem Ausgangsanschluß OUT zugeführt.
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Da das RF-Ausgangssignal wie oben beschrieben erzeugt wird, hat der RF-Modulator den
Nachteil, daß Zwischenmodulationsverzerrungen im Videosignal SV und im Audiosignal SA
auftreten.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltungskonliguration eines bekannten
RF-Modulators zeigt, der als IC hergestellt ist. Fig. 5 ist ein Diagramm, das verwendet
wird, um die Funktionsweise eines Hauptabschnitts der Schaltung von Fig. 4 zu erläutern.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist in diesem RF-Modulator eine Doppelabgleich-
Mischerschaltung 30 eine Differentialschaltung bestehend aus Transistoren Q1, Q2 und
eine Differentialschaltung bestehend aus den Transistoren Q3, Q4 auf
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Das Audiosignal SA wird einer Differentialschaltung bestehend aus den Transistoren Q11,
Q 12 zugeführt und das Videosignal SA wird einer Differentialschaltung bestehend aus den
Transistoren Q13, Q14 zugeführt. Ein Ausgangssignal eines Lokaloszillators OSC wird
den Basen der Transistoren QC, QD zugeführt, die eine Mischeransteuerung bilden, und
wird auch den Basen der Transistoren Q1 bis Q4 zugeführt, die die Doppelabgleich-
Mischerschaltung 30 bilden.
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Wenn bei dieser Schaltungskontiguration ein Kollektorstrom IA des Transistors Q12 durch
das Audiosignal SA geändert wird, dann wird ein Modulationssignal IA/hPE zu einem Strom
Iosc addiert, der durch die Emitter der Transistoren QA, QB fließt. Solch eine
Modulationssignalkomponente ist nicht erwünscht, da sie als
Zwischenmodulationsverzerrung wirkt, die eine Tonschwebungsinterferenz hervorruft, die auf dem Bildschirm
des Fernsehempfängers auftritt.
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Die oben erwähnte Zwischenmodulationsverzerrung wird im einzelnen anhand Fig. 5
beschrieben.
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Eine Basis-Emitter-Spannung VBE des Transistors ist gegeben durch:
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VBE = kT/q. 1n Ic/Is (1)
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Eine Spannung, die sich durch Addition der Basis-Emitter-Spannung VA des Transistors
QA und einer Basis-Emitter-Spannung V&sub1; des Transistors Q1 und eine Spannung, die sich
durch Addition einer Basis-Emitter-Spannung VB des Transistors QB mit der Basis-
Emitter-Spannung V&sub2; des Transistors Q2 ergibt, sind ausgedrückt als:
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VA + V&sub1; = VB + V&sub2; .. .(2)
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Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich:
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Wie aus Gleichung (3) deutlich wird, wird die durch das Audiosignal SA veränderte
Komponente ib in den Ausgabeströmen 13 und 14 als moduliertes Ausgangssignal erzeugt,
auch wenn das Videosignal SV nicht zugeführt wird, was zur Erzeugung einer
Zwischenmodulationsverzerrung führt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Ein Pegel ib dieses
Interferenzsignals ist repräsentiert als ib = Ic/hPE, d.h. ungefähr 43 dB. In den Fig. 3 und 6
repräsentiert fp die Frequenz, bei der das Videosignal moduliert wird, fs die Frequenz, bei
der das Audiosignal moduliert wird, und fA das Videosignal. Ein Referenzbuchstabe A in
Fig. 6 wird als ein Index verwendet, durch den die durch die
Intermodulationsverzerrungskomponente erzeugte Tonschwebung erfaßt wird, die durch ein Verhältnis des
Maximalwertes des Trägers relativ zur Interferenzkomponente ausgedruckt wird. Da die
Zwischenmodulationsverzerrung erhöht ist und das oben erwähnte Verhältnis A verringert
ist, wird die Tonschwebung auf dem Bildschirm merkbar. Daher ist A vorzugsweise 50 dB
oder mehr.
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Bekannte Modulatoranordnungen sind beschrieben in EP-A-0 154 318, EP-A-0 107 295
und JP-A-58 097 975. Insbesondere die EP-A-0 154 318 beschreibt eine RF-
Modulatorschaltung mit einem Mischer (Mixer) vom Doppelabgleichtyp, dessen
Betrieb scharakteristik zwischen einem PAL-Betriebsmodus und einem SECAM-
Betriebsmodus umschaltbar ist.
Erfindungsgemäß wird ein RF-Modulator vorgeschlagen auvweisend:
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einen Mischer vom doppelsymmetrischen SECAM-Typ zur Erzeugung eines SECAM-RF-
Ausgangssignales durch Modulation eines diesem von einer RF-Trägererzeugungsquelle
zugeführten Hochfrequenzsignales mit einem festgelegten Signal;
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einen Mischer vom doppelsymmetrischen PAL-Typ zur Erzeugung eines PAL-RF-
Ausgangssignales durch Modulation eines diesem von einer RF-Trägererzeugungsquelle
zugeführten Hochfrequenzsignales mit einem festgelegten Signal;
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einen SECAM-Audiomodulator zur Amplitudenmodulation eines diesem zugeführten
SECAM-Audiosignales und Lieferung eines amplitudenmodulierten SECAM-
Audiosignales an den Mischer vom doppelsymmetrischen SECAM-Typ;
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einen PAL-Audiomodulator zur Frequenzmodulation eines diesem zugeführten PAL-
Audiosignales und Lieferung eines frequenzmodulierten PAL-Audiosignales an den PAL-
Mischer;
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einen Additionsverstärker zur Mischung der RF-Ausgangssignale von dem SECAM-
Mischer und dem PAL-Mischer; und
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eine PAL/SECAM-Umschalteschaltung zur Steuerung des Betriebszustandes jeweiliger
Schaltungen infolge eines diesem zugeführten Modus-Umschaltesignal, so daß im
SECAM-Modus ein Audiosignal amplitudenmoduliert und ein Videosignal positiv
moduliert wird, während das Audiosignal im PAL-Modus frequenzmoduliert und das
Videosignal negativ moduliert wird.
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Bin erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel kann einen RF-Modulator liefern, der
kompakt in seinen Abmessungen gemacht werden kann und frei von einer Einstellung ist.
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Solch ein Modulator kann eine verbesserte Zwischenmodulationscharakteristik aufiveisen
und vermeidet, daß eine Tonschwebung auf dem Bildschirm aufgrund einer
Zwischenmodulationsverzerrung erzeugt wird.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet
sind, und in denen:
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Fig. 1, 2, 4 bekannte RF-Modulatoren zeigen;
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Fig. 3 ein Diagramm einer Spektralverteilung ist;
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Fig. 5 ein Diagramm ist, das verwendet wird zur Erläuterung der Funktionsweise des RF-
Modulators von Fig. 4;
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Fig. 6 ein Diagramm einer Spektralverteilung ist;
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Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen RF-
Modulators zeigt;
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Fig. 8 ein Schaltbild ist, das ein spezielles Beispiel des RF-Modulators von Fig. 7 zeigt;
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Fig. 9 ein Wellenformdiagramm ist, das verwendet wird zur Erläuterung von
Betriebsunterschieden zwischen dem PAL-Modus und dem SECAM-Modus; und
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Fig. 10 ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung eines PAL-SECAM-
Umschaltesystems ist.
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Anhand Fig. 7 wird ein Ausführungsbeispiel eines RF-Modulators beschrieben, der als ein
IC hergestellt ist.
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Aus Fig. 7 wird deutlich, daß all die Schaltungselemente, die den RF-Modulator gemäß
diesem Ausführungsbeispiel bilden, innerhalb eines ICS 40 vorgesehen sind. Der RF-
Modulator enthält eine SECAM-Mischerschaltung 52 und eine PAL-Mischerschaltung 53
und ein SECAM-Audiosignal SSECAM und ein PAL-Audiosignal SPAL, die an den
Anschlüssen T&sub3;, T&sub4; anliegen, werden jeweils über einen AM-Modulator 50 bzw. einem
FM-Modulator 51 den Mischerschaltungen 52 bzw. 53 zugeführt.
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Eine erste Mischeransteuerung 54 steuert die SECAM-Mischerschaltung 52 an und eine
zweite Mischeransteuerung 55 steuert die PAL-Mischerschaltung 53 an, wobei die
Mischerschaltungen 52, 53 durch die Mischeransteuerungen 54, 55 unabhängig
angesteuert werden. Träger-Hochfrequenz-Ausgangssignale werden den jeweiligen
Mischeransteuerungen 54, 55 von einem OSC-Pufferverstärker 56 zugeführt. Das heißt,
ein am Anschluß T&sub1; anliegender RE-Träger wird dem Pufferverstärker 56 zugeführt, in
welchem er in Träger der zwei Systeme aufgeteilt wird und dann der ersten und zweiten
Mischeransteuerung 54, 55 zugeführt wird.
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Ein über einen Anschluß T5 dem IC 40 zugeführtes Videosignal SV wird über eine
Videoklemmschaltung 62 der PAL-Mischerschaltung 53 zugeführt. Ein Modus-
Umschaltesignal SM, das dem Anschluß T6 zugeführt wird, wird einem Umschalteschalter
63 zugeführt, der zum Schalten des PAL- und SECAM-Modus verwendet wird.
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Der Modus-Umschalteschalter 63 spricht auf ein diesem zugeführtes Modus-
Umschaltesignal SM an, den Betrieb des AM-Modulators 50 und des FM-Modulators 51
zu steuern und auch den Betrieb der PAL-Mischerschaltung 52 zu steuern. Da der
Modulationsgrad eines Videosignals beim PAL-Modus und beim SECAM-Modus
verschieden ist, wird der Betrieb einer Video-Modulationsgrad-Feineinstellschaltung 64
gesteuert, um die Nachteile zu vermeiden, die auftreten können, wenn der Betriebsmodus
umgeschaltet wird. Die Einstellschaltung 64 ist über einen Anschluß T7 mit einem
variablen Widerstand 66 gekoppelt und der Video-Modulationsgrad kann mit hoher
Genauigkeit durch Einstellung des variablen Widerstandes gesteuert werden.
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Bei diesem RF-Modulator sind der AM-Modulator 50 und der FM-Modulator 51
unabhängig vorgesehen und mit jeweiligen unabhängigen Oszillatoren versehen. Da
zusätzlich die erforderliche Charakteristik des Mischers, wie später beschrieben wird,
vereinfacht ist, müssen die Betriebscharakteristiken der Modulatoren 50, 51 nicht
feineingestellt werden. Somit können alle Schaltungselemente der Modulatoren 50, 51 im
IC 40 hergestellt werden, so daß der Betrieb der PAL- und SECAM-Systeme durch einen
einfachen, im IC 40 aufgebauten Umschalteschalter geschaltet werden können. Daher muß
kein teuerer Schalter extern mit dem IC 40 gekoppelt werden.
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonliguration des RF-Modulators von Fig. 7
in der Form eines IC zeigt. Spezielle Anordnungen jeweiliger Schaltungen werden im
folgenden anhand der Schaltungskonfiguration von Fig. 8 erläutert, in der nur die
Schaltung des PAL-Signalsystems in Form einer diskreten Schaltung illustriert sind. Die
Schaltungen des SECAM-Signalsystems sind entsprechend aufgebaut.
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Wie in Fig. 8 gezeigt ist, sind bei diesem RF-Modulator die SECAM-Mischerschaltung 52
und die PAL-Mischerschaltung 53 jeweils als Mischer vom Doppelabgleichtyp ausgebildet.
Eine Umschalteschaltung 67 ist vorgesehen, um den Fluß eines Ausgangsstromes von dem
Mischer 53 des Doppelabgleichtyps zu schalten und eine Spannungs-Erzeugungsschaltung
68 bestehend aus den in Reihe verbundenen Transistoren RLI, RL2 ist vorgesehen, um
eine Spannung eines Wertes entsprechend dem Fluß des Ausgangsstromes in der
Mischerschaltung 53 des Doppelabgleichtyps zu erzeugen. Die Spannungs-
Erzeugungsschaltung 68 korrigiert einen RF-Ausgangspegel durch Einstellung des Wertes
der durch die Schaltung 68 in Abhängigkeit des PAL-Systems und des SECAM-Systems
erzeugten Spannung, wodurch ein Ausgangssignal im wesentlichen des gleichen Pegels
unabhängig vom PAL-System/SECAM-System erhalten wird.
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Die Umschalteschaltung 63 zur Schaltung des Betriebes der Audio-AM/Audio-FM-
Modulatoren 50, 51 besteht aus zwei Differentialschaltungen, wie in Fig. 8 gezeigt ist, und
die Modulatoren 50 und 51 werden selektiv durch das Ausgangssignal einer der
Differentialschaltungen betrieben, um so die Modus-Umschaltefünktion auszuführen.
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Ahnlich wird durch Ein- und Ausschalten von Transistoren, die eine Stromquelle 69 bilden,
durch ein Ausgangssignal der anderen Differentialschaltung eine Modus-Umschaltung
ausgeführt, bei der, wie in einem Funktionswellenformdiagramm in Fig. 9 gezeigt ist, die
Modulationspolarität eines Eingangs-Videosignals zu einer positiven Modulation oder
einer negativen Modulation geschaltet wird. Nur wenn der RF-Modulator im SECAM-
Modus betrieben wird, wird eine Stromquelle 65 zur Feineinstellung eines Mischerstroms
betrieben, um den positiven Modulationsgrad einzustellen.
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Ferner werden durch Umschalten des Betriebes der Transistoren, die eine Stromquelle 58
bilden, die Betriebszustände der Transistoren Q21, Q22, die die Umschalteschaltung 67
bilden, umgeschaltet, wobei das Ausgangssignal im SECAM-Modus um ungefähr 1 dB
erhöht wird.
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Fig. 10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Anordnung des PAL-/SECAM-
Umschaltesystems des obigen Ausführungsbeispiels zeigt. Wie gezeigt, können die
Betriebszustände der Audio-Modulatoren 50, 51, des Video-Modulators 53, der SECAM-
Feinstellschaltung 64, der RF-Pegel-Umschalteschaltung 67 und dergleichen durch einen
DC-Schalter einer einfachen Anordnung umgeschaltet werden, der auf dem IC 40
ausgebildet sein kann, um die sonst sehr komplexe Schaltungsanordnung zu vereinfachen.
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Bei diesem RF-Modulator werden das SECAM-Audiosignal SSECAM und das PAL-
Audio signal SPAL, die durch die SECAM-Mischerschaltung 52 bzw. die PAL-
Mischerschaltung 53 erzeugt werden, und das Videosignal SU durch den addierenden
Verstärker 57 gemischt und über einen Ausgangsanschluß T2 als RF-Ausgangssignal
Rfout zur Verfügung gestellt.
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Da ferner bei diesem Ausführungsbeispiel RF-Verarbeitungsschaltungen der zwei Systeme
vorgesehen sind und die RF-verarbeiteten Signale durch den addierenden Verstärker 57
gemischt werden, wobei das RF-Modulator-Ausgangssignal Rfout erzeugt wird, wird das
Auftreten einer Zwischenmodulationsverzerrung vermieden. So ist es möglich, das
Auftreten einer Tonschwebung zu vermeiden, bei der eine Verschiebung des Audiosignals
als Modulationskomponente auch bei vollständiger Abwesenheit des Videosignals auftritt.
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Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Mischerschaltungen zur Erzeugung des RF-
Ausgangssignals als Mischerschaltungen des Doppelabgleichtyps ausgebildet sind und die
spannungserzeugende Schaltung die Spannung erzeugt, dessen Wert dem Stromfluß in den
Mischerschaltungen vom Doppelabgleichtyp entspricht, kann eine Abweichung des RF-
Pegels aufgrund von verschiedenen Modulationsgraden des PAL- und SECAM-Modus
automatisch kompensiert werden. Entsprechend wird die Einstellung zur Umschaltung des
Betriebes der PAL- und SECAM-Modi nicht benötigt und externe Einstellschaltungsteile,
die mit dem IC gekoppelt sind, werden nicht benötigt. Da ferner die benötigten
Charakteristiken der Mischerschaltungen vereinfacht sind, kann die Einstellung der
AMund FM-Audio-Modulatoren unnötig gemacht werden, wodurch die Gesamtheit der
Audio-Modulatoren auf dem IC ausgebildet werden kann. Daher kann der RF-Modulator
vollständig als IC hergestellt werden und der RF-Modulator kann ohne den teuren Schalter
ausgebildet werden. So kann der RF-Modulator kompakt und preiswert hergestellt
werden.