-
Die
Erfindung betrifft einen Abwärtswandler eines
Kommunikationsempfängers
und insbesondere eine Vorrichtung zur dynamischen Steuerung der Umsetzverstärkung eines
Abwärtswandlers.
-
In
einem Mikrowellen-Verteilsystem für digitale Fernsehsignale werden
die Fernsehsignale auf Hochfrequenz(HF)-Trägersignalen im L-Band-Mikrowellen-Frequenzbereich (z.
B. 2150 bis 2686 MHz) übertragen.
Eine hoch gerichtete, schüsselähnliche Antenne
eines Empfangssystems empfängt
die durch den Fernsehsignalsender gesendeten Mikrowellensignale.
Ein Konverterblock mit geringem Rauschen (LNB = low noise block)
konvertiert den gesamten Bereich ("block") der relativ hochfrequenten Mikrowellensignale,
die durch den Sender übertragen
werden, auf einen besser verarbeitbaren, niedrigeren Frequenzbereich
(z. B. 128 bis 408 MHz). Dieser Vorgang ist bekannt als Abwärtswandlung
(down conversion). Im Allgemeinen ist der LNB-Konverter ein Teil
der so genannten Outdoor-Einheit, die die schüsselförmige Empfangsantenne und den LNB-Konverter
enthält.
Das Empfangssystem enthält außerdem eine
so genannte Indoor-Einheit (Einheit innerhalb eines Hauses). Die
HF-Signale von der Outdoor-Einheit werden über ein Koaxialkabel der Indoor-Einheit zugeführt. Die
Indoor-Einheit enthält
einen Tuner zur Wahl des HF-Signals entsprechend einem gewünschten
Kanal aus den HF-Signalen, die von dem LNB-Konverterempfangen werden, und zur Umsetzung
des gewählten
HF-Signals auf ein noch niedrigeres Zwischenfrequenz(ZF)-Signal.
Die Indoor-Einheit enthält
außerdem
einen Signalverarbeitungsabschnitt zur Demodulation und Decodierung des
ZF-Signals. Die
durch den LNB-Konverter erzeugten HF-Signale werden häufig auch
als "erste ZF"-Signale bezeichnet,
und daher wird das durch den Tuner erzeugte ZF-Signal manchmal auch als "zweites ZF"-Signal bezeichnet.
-
Im
Allgemeinen gibt es eine einzige Sendeseite für alle Mikrowellensignale,
die durch die Outdoor-Einheit empfangen werden. Somit bestimmt der Abstand
von der Sendeseite zur der Empfangsantenne im Allgemeinen die Signalstärke aller
durch die Outdoor-Einheit empfangenen HF-Signale. In manchen Fällen, wo
der Empfänger
relativ nahe zu der Senderseite liegt, können die empfangenen HF-Signale
den LNB-Umsetzer übersteuern,
und die sich ergebenden Verzerrungs-produkte können die Leistungsfähigkeit
der Indoor-Einheit verschlechtern. In einem digitalen Fernsehübertragungssystem,
in dem Fernsehinformationen in digitaler Form codiert sind, kann
eine derartige Übersteuerung
Decodierfehler in dem Signalverarbeitungsabschnitt der Indoor-Einheit bewirken.
Derartige Decodierfehler sind häufig
katastrophal insofern, als sie einen Gesamtverlust des Fernsehbildes
und der Audioinformationen bewirken können.
-
Zur
Verringerung dieses Problems werden die Techniker der Empfängeranlage
bei der Einrichtung des Systems informiert, eine Antenne mit relativ geringer
Verstärkung
zu benutzen (z. B. Verstärkung von
20 dB), wenn die Empfängerlage
in der Nähe
zu einer Senderseite liegt, und eine Antenne mit relativ hoher Ver-stärkung zu
benutzen (z. B. Verstärkung von
24 dB), wenn die Empfangsstelle weit von der Senderseite entfernt
ist (z. B. 30 Meilen = 51 km oder mehr). Jedoch kann selbst mit
einer Antenne mit geringer Verstärkung
eine Übersteuerung
des LNB-Wandlers auftreten. Daher werden Techniker außerdem informiert,
einen LNB-Wandler mit einer relativ hohen Wandlerverstärkung für Anlagen
zu benutzen, die in der Nähe
der Sendeseite liegen. Im Allgemeinen kann ein Installationstechniker
einen von zwei LNB-Konvertern mit einer Umsetzverstärkung von
20 dB oder 30 dB wählen.
-
Ein
derartiger Vorgang mit der Gerätewahl hat
sich als fehleranfällig
erwiesen. Wenn z. B. der Techniker eine falsche Kombination aus
einer Antenne und einem LNB-Konverter
für eine
bestimmte Seite gewählt
hat, kann kein optimaler Signalwert gebildet werden, der Extreme
eines zu schwachen Signals und einer Signalübersteuerung vermeidet. Daher
kann eine Indoor-Einheit Decodierfehler erzeugen, die in Video-
und Audio-Dropouts resultieren.
-
Daher
wurde durch den Anmelder erkannt, dass im Stand der Technik ein
Bedarf besteht nach einem LNB-Konverter mit einer Schaltung zur
automatischen Verstärkungsregelung
(AGC), die die Umsetzverstärkung
des LNB-Konverters einstellt zur Kompensation für eine Änderung in der empfangenen
Signalstärke.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur dynamischen
Steuerung der Umsetz-Verstärkungssteuerung
eines Abwärtskonverters
wie eines LNB-Konverters in einer Outdoor-Einheit.
-
Insbesondere
enthält
ein Konverterblock mit niedrigem Rauschen (LNB) mit der Erfindung
einen in der Verstärkung
gesteuerten HF-Verstärker,
eine Umsetzstufe mit einem Mischer, einen örtlichen Oszillator und einen
Ausgangsverstärker
und einen Generator für
ein Verstärkungssteuersignal,
das auf das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers zur Erzeugung eines Verstärkersteuersignals
anspricht. Das Signal zur Verstärkungssteuerung
wird dem in der Verstärkung
gesteuerten HF-Verstärker
zugeführt, derart,
dass die Verstärkung
des Verstärkers
für Eingangssignalwerte
oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts im Wesentlichen konstant
ist.
-
In
einer Ausführungsform
ist die gesamte Vorrichtung zur automatischen Verstärkungssteuerung
vollständig
in der Outdoor-Einheit enthalten.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind Teile der Vorrichtung zur Verstärkungsregelung
teilweise in der Outdoor-Einheit und teilweise in der Indoor-Einheit enthalten.
Insbesondere ist der Generator für
das Verstärkungssteuersignal
in der Indoor-Einheit des Empfangssystems enthalten. Das durch den
Generator für
das Verstärkungssteuersignal
erzeugte Verstärkungssteuersignal
wird über
einen Übertragungsweg
der Outdoor-Einheit des Empfängersystems
zugeführt.
Z. B. kann der Übertragungsweg
den Mittelleiter des Koaxialkabels enthalten, das die Outdoor-Einheit mit der Indoor-Einheit verbindet.
Zur Erleichterung der Übertragung
des Steuersignals auf einem einzigen Leiter wie dem Mittelleiter
des Koaxialkabels ist eine Codiervorrichtung in der Indoor-Einheit
enthalten zur Modulation eines durch den einzigen Leiter übertragenen
Signals mit der Verstärkungssteuerinformation.
Z. B. kann das Verstärkungssteuersignal
in ein frequenzmoduliertes Frequenzsignal umgesetzt werden, das
dem Mittelleiter der Übertragungsleitung
zugeführt
wird. Der Mittelleiter wird einem Tondecoder innerhalb der Outdoor-Einheit
zugeführt,
die das Verstärkungssteuersignal
für die
Steuerung der Verstärkung
des HF-Verstärkers
erzeugt. Alternativ kann die Größe der Betriebsspannung
für den
LNB-Konverter, die im Allgemeinen über den Innenleiter des Koaxialkabels
dem LNB zugeführt
wird, durch das Verstärkungssteuersignal
moduliert sein.
-
Die
Lehren der vorliegenden Erfindung werden leicht verständlich anhand
der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit der beigefügten Zeichnung:
-
1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Konverterblocks mit geringem Rauschen
(LNB = low noise block) mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
und
-
2A und 2B zeigen
zusammen ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems mit einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
In
den verschiedenen Figuren dienen gleiche Bezugszeichen, soweit möglich, zur
Bezeichnung gleicher oder ähnlicher,
den Figuren gemeinsamer Teile.
-
Die
Erfindung wird anhand eines terrestrischen digitalen Mikrowellen-Fernsehverteilsystems beschrieben,
in dem die Fernsehinformationen in einer codierten und komprimierten
Form entsprechend einem vorbestimmten digitalen Komprimierstandard übertragen
werden, wie der Moving Pictures Experts Group – Standard (allgemein bekannt
als der MPEG-Standard). Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen,
dass andere Ausführungsformen
der Erfindung in anderen Kommunikationssystemen benutzt werden können. Z.
B. kann eine Ausführungsform
der Erfindung in einem digitalen Satelliten-Fernsehsystem wie dem
DirecTV Satelliten-Fernsehsystem
benutzt werden, das durch Hughes Corporation of California betrieben
wird. Zusätzlich
ist, wenngleich die Erfindung insbesondere nützlich ist bei Benutzung in
einem digitalen Kommunikationssystem, in dem die Verarbeitungsfehler
aufgrund einer geringen Verschlechterung der Signal/Rausch-Eigenverhältnisse
katastrophal sein können,
die Erfindung ebenso nützlich
in analogen Kommunikationssystemen, um das Signal/Rausch-Verhalten
zu verbessern.
-
1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Konverters mit einem rauscharmen Block
(LNB) 100 mit einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie sie in einem terrestrischen digitalen Mikrowellen-Fernsehempfangssystem
angewendet werden kann. Der LNB-Konverter 100 ist in der
Outdoor-Einheit des Empfangs-systems enthalten, zusammen mit einer
(nicht dargestellten) schüsselähnlichen Empfangsantenne.
Der LNB-Konverter 100 enthält einen mit der Antenne verbundenen
Eingangsanschluss 102, ein erstes HF-Eingangs-Bandpassfilter 104,
einen in der Verstärkung
gesteuerten HF-Verstärker 106,
ein zweites HF-Eingangs-Bandpassfilter 108, eine Umsetzstufe 109 mit
einem Mischer 110 und einem örtlichen Oszillator (LO) in
einer phasenverkoppelten Schleife (PLL) 112 in einer Anordnung, ein
HF-Ausgangsfilter 114, einen HF-Ausgangsverstärker 116 und
einen Generator 144 für
ein Verstärkungssteuersignal.
-
Das
beispielhafte digitale Mikrowellen-Fernsehverteilsystem arbeitet
im Bereich von 2100 bis 2700 MHz einschließlich von zwei getrennten Frequenzbändern von
2150 bis 2162 MHz und von 2500 bis 2686 MHz. Entsprechend enthält das erste HF-Filter 104 ein
Paar von HF-Bandpassfiltern 118 und 120, die parallel
zwischen dem Eingangsanschluss 102 und dem HF-Verstärker 106 liegen.
Das erste HF-Filter 118 überträgt die HF-Signale in dem Band
von 2150 bis 2162 MHz, und das zweite HF-Filter 120 überträgt die HF-Signale im Band von
2500 bis 2686 MHz.
-
Der
HF-Verstärker 106 dient
in dieser Ausführungsform
der Erfindung als eine beispielhafte Verstärkungssteuereinheit. Wie im
Folgenden erläutert,
können
andere Verstärkungssteuereinheiten
benutzt werden. Der HF-Verstärker 106 ist
im Allgemeinen ein zweistufiger Verstärker mit einer maximalen Verstärkung von
etwa 15 dB. Jede der beiden Stufen des HF-Verstärkers ist durch Anwendung eines
Zweifach-Gates GaAsFET
oder MOSFET-Transistors hergestellt, wo für jeden FET das erste Gate
eine HF-Eingangsklemme für
den Verstärker 106 und
das zweite Gate eine Verstärkungssteuerklemme
zum Empfang eines Verstärkungssteuersignals
ist. Wenn die dem zweiten Gate zugeführte Verstärkungssteuerspannung bei ihrem
Maximalwert ist, hat der Verstärkter 106 eine
maximale Verstärkung.
Wenn die dem zweiten Gate zugeführte
Verstärkungssteuerspannung
abnimmt, nimmt die Verstärkung
des Verstärkers 106 zu.
Einer oder beide FETs können
für die
Verstärkungssteuerung
benutzt werden. Eine derartige HF-AGC-Schaltung mit Anwendung eines Zweifach-Gates
MOSFET ist beschrieben in Trout, "Small-Signal RF Design With Dual-Gate
MOSFETs", Motorola
Semiconductor Product Application Note, AN-478. Andere Verstärkerschaltungen
wie Verstärker
mit bipolaren Transistoren können
ebenfalls in der Verstärkung
gesteuerte Verstärker
benutzt werden.
-
Das
Ausgangssignal des zweiten HF-Bandpassfilters 108 wird
der Umsetzstufe 109 zugeführt, die den Mischer 110 und
den in der PLL 112 enthaltenen örtlichen Oszillator enthält. Der
Mischer 110 kann ein konventioneller Diodenmischer sein,
der einen Verlust von etwa 6 dB aufweist. In dieser Ausführungsform
beträgt
die Frequenz des örtlichen
Oszillators 2278 MHz. Daher erzeugt der Mischer 110 untere
Seitenkompo nenten mit HF-Signalen in dem Frequenzbereich zwischen
116 MHz (d. h. 2278–2162 MHz)
und 128 MHz (d. h. 2278 – 2150
MHz) und eine obere Seitenbandkomponente mit HF-Signalen im Frequenzbereich
zwischen 222 MHz (d. h. 2500 – 2278
MHz) und 408 MHz (d. h. 2686 – 2278
MHz). Das Filter 114 enthält einen Bandpass, der HF-Signale
in dem Frequenzbereich von 116 bis 402 MHz durchlässt. Die
Ausgangssignale des Filters 114 können, obwohl sie im HF-Frequenzbereich
liegen als ZF (Zwischenfrequenz)-Signale bezeichnet werden, und daher
ist in 1 das Filter 114 als ein "ZF-Filter" bezeichnet.
-
Die
Ausgangssignale des ZF-Filters 114 werden einem Ausgangsverstärker 116 zugeführt. Der Ausgangsverstärker 116 kann
ein zweistufiger Verstärker
sein mit einer Gesamtverstärkung
von etwa 20 dB. Der Ausgang von dem Ausgangsverstärker 116 wird über einen
Kondensator 124 einem HF-Ausgang 126 zugeführt, der
wiederum mit einem Ende des Mittelleiters eines (in 1 nicht
dargestellten) Koaxialkabels verbunden ist. Das andere Ende des Mittelleiters
des Koaxialkabels ist mit dem HF-Eingang
der Indoor-Einheit des Empfangssystems verbunden (wie in 2B gezeigt).
-
Im
Allgemeinen wird die Betriebsgleichspannung für den LNB-Konverter 100 von
der Indoor-Einheit über
den Mittelleiter des Koaxialkabels geliefert. Zu diesem Zweck ist,
wie in 1 gezeigt, eine Spule 128 über einen
Ausgangsanschluss 126 zwischen dem Mittelleiter des Koaxialkabels
mit einem Gleichspannungsregelabschnitt 130 verbunden,
der verschiedene Betriebsspannungen für die aktiven Schaltungen des
LNB-Konverters 100 erzeugt.
-
Ein
Generator 146 für
ein Signal zur automatischen Verstärkungssteuerung (AGC) enthält einen AGC-Detektor 132 in
Kaskade mit einem AGC-Signalprozessor 134. In seiner einfachsten
Form enthält der
AGC-Detektor 132 einen konventionellen Diodendetektor 136 z.
B., mit einer Schottky-Barrier-Diode in Kombination mit einer Last
aus einem Widerstand und einem Kondensator. Vorzugsweise ist die Diode
mit ihrem Anodenanschluss mit dem Ausgang des Ausgangsverstärkers 116 verbunden.
Der Kathodenanschluss der Diode ist mit der Last aus einem Widerstand
und einem Kondensator und mit dem AGC-Signalprozessor 134 verbunden.
Der Detektor 136 bewirkt eine Gleichrichtung des Ausgangs-HF-Signals
und liefert das gleichgerichte te Signal zu dem AGC-Signalprozessor 134.
Die Polung der Diode kann, wenn erwünscht, umgekehrt sein.
-
Der
AGC-Signalprozessor 134 enthält in seiner einfachsten Form
einen Gleichspannungsverstärker
wie einen Operationsverstärker 138.
Das durch den AGC-Detektor 132 erzeugte, gleichgerichtete
Signal wird einem ersten Eingang des Operationsverstärkers 138 zugeführt. Eine
durch eine Quelle 140 gelieferte Schwellwertspannung wird
einem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 138 zugeführt. Der
Operationsverstärker 138 liefert
ein maximales Ausgangssignal, bis das gleichgerichtete HF-Ausgangssignal die
Schwellwertspannung übersteigt.
Bei diesem Punkt nimmt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers ab,
wenn das gleichgerichtete Signal zunimmt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 138 ist
das dem HF-Verstärker 106 zugeführte Verstärkungssteuersignal.
Auf diese Weise nimmt die Verstärkung
des Steuersignals in der Größe ab, nachdem
das gleichgerichtete Signal die Schwellwertspannung überschritten
hat, da das gleichgerichtete Signal in der Größe zunimmt.
-
Wie
oben beschrieben, wird in der soweit beschriebenen Ausführungsform
das Verstärkungssteuersignal
ein Gate eines Dual-Gate GaAsFET oder MOSFET zugeführt zur
Steuerung der gesamten Umsetzverstärkung des LNB-Konverters 100.
Als eine alternative Verstärkungssteuereinheit
kann ein Dämpfungsglied 144 mit
einer PIN-Diode
zwischen dem ersten HF-Filter 104 und dem HF-Verstärker 106 liegen.
Der HF-Verstärker 106 hätte in diesem
Fall eine feste Verstärkung,
und die Dämpfung
des Dämpfungsgliedes
mit der PIN-Diode würde
durch das Verstärkungssteuersignal
gesteuert. Insofern würde
eine Abnahme der Größe des Verstärkungssteuersignals
die Dämpfung
des Eingangssignals zu dem HF-Verstärker 106 erhöhen. Natürlich kann
sich der Zusammenhang zwischen der Größe des Verstärkungssteuersignals
und dem Dämpfungswert
abhängig
von der spezifischen Schaltungsanordnung ändern, die zur Durchführung der
Erfindung benutzt wird. Z. B. kann der Operationsverstärker ein
Steuersignal erzeugen, das mit zunehmender Stärke des Ausgangssignals zunimmt,
und somit würde
die Dämpfung
mit der Zunahme des Verstärkungsteuersignals
zunehmen.
-
Die
Verstärkungssteuerung
kann auch in diskreten Verstärkungssteuerstufen
erfolgen. Z. B. kann ein Dämpfungsglied
des Signalwegs zwischen dem ersten HF-Filter 104 und dem
HF-Verstärker 106 durch
das Verstärkungssteuersignal "eingeschaltet" oder "ausgeschaltet" werden. Wenn das
detektierte Ausgangssignal größer ist
als der Spannungsschwellwert, würde
das Verstärkungssteuersignal das
Dämpfungsglied "ausschalten". Wenn das Ausgangssignal
unterhalb der Schwellwertspannung liegt, würde das Dämpfungsglied nicht "eingeschaltet". Es können mehr
als ein Verstärkungssteuerschritt
durch zusätzliche
Dämpfungsglieder
gebildet werden.
-
In
der anhand von 1 beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung waren die Steuermittel für die automatische Verstärkungsregelung
vollständig
in der Outdoor-Einheit
enthalten. In der in den 2A und 2B dargestellten
Ausführungsform der
Erfindung ist ein Teil der Verstärkungssteuerschaltung
in der Outdoor-Einheit und ein Teil in der Indoor-Einheit enthalten.
Insbesondere bleibt die Verstärkungssteuerstufe
in dem Abwärtskonverter der
Outdoor-Einheit, jedoch ist der Generator für das Verstärkungssteuersignal in der Indoor-Einheit
enthalten und wird zu dem Abwärtskonverter
der Outdoor-Einheit zurückgeführt.
-
Die 2A und 2B zeigen
zusammen die Ausführungsform
der Erfindung, in der Teile der Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung sowohl
in der in 2A dargestellten Outdoor-Einheit 200 als
auch in der in 2B dargestellten Indoor-Einheit 202 enthalten
sind. Die in 2A dargestellte Outdoor-Einheit
ist ähnlich
zu derjenigen in 1. Daher werden im Folgenden
nur die Unterschiede erläutert.
-
Die
in 2B dargestellte Indoor-Einheit 202 enthält einen
Tuner mit einem ersten HF-Filter 204, einem HF-Verstärker 206,
einem zweites HF-Filter 208 und einer Umsetzstufe 209 mit
einem Mischer 210 und einem örtlichen Oszillator in der
phasenverkoppelten Schleife (PLL) 212. Die HF-Ausgangssignale,
die von der Outdoor-Einheit 200 über das
Koaxialkabel am HF-Eingang 223 empfangen werden, werden über einen
Kondensator 201 dem Tuner 203 zugeführt. Die
beiden HF-Filter 204 und 208 und der HF-Verstärker 206 filtern
und verstärken
die empfangenen HF-Signale. Das Signal des örtlichen Oszillators, das über den
Mischer 210 von der phasenverkoppelten Schleife 212 empfangen
wird, hat eine Frequenz, die durch einen (nicht dargestellten) Mikroprozessor
gesteuert wird zur Auswahl des bestimmten HF-Signals entsprechend dem gewünschten
Kanal von dem "Block" der von der Outdoor-Einheit 202 empfangenen
Signale.
-
Die
Indoor-Einheit 202 enthält
außerdem
einen ZF-Verstärker 214,
ein erstes ZF-Filter 216 und einen
zweiten ZF-Verstärker 218.
Das durch den Mischer 210 erzeugte ZF-Signal wird verstärkt und gefiltert
und dann durch den ZF-Verstärker,
das ZF-Filter 216 und
den ZF-Verstärker 218 erneut
verstärkt.
Das ZF-Signal, das durch den ZF-Verstärker 214, das ZF-Filter 216 und
den ZF-Verstärker 218 verarbeitet
wird, kann als ein "zweites
ZF-Signal" benannt
werden, da die HF-Ausgangs-signale der Outdoor-Einheit 200 mit "erste ZF"-Signale bezeichnet werden.
Beispielsweise kann das zweite ZF-Signal eine Frequenz von etwa
44 MHz aufweisen.
-
Das
verarbeitete "zweite" ZF-Signal wird einem
Signalverarbeitungsabschnitt 220 zugeführt, der die digitalen Fernsehinformationen
demoduliert, decodiert und dekomprimiert zur Erzeugung digitaler
Signale, die die Video- und Audioinforma-tionen darstellen. Der
Signalverarbeitungsabschnitt 220 konvertiert außerdem die
digitalen Signale in ein entsprechendes analoges Signal, das für die Wiedergabe
eines Fernsehbildes und zur Erzeugung einer entsprechenden Audiowiedergabe
geeignet ist.
-
Eine
Netzteileinheit 232 erzeugt Betriebspannungen für verschiedene
Abschnitte der Indoor-Einheit 202. Zusätzlich erzeugt das Netzteil 232 eine
Betriebsspannung für
den LNB-Konverter der Outdoor-Einheit 200. Im Allgemeinen
wird, wie in 2B gezeigt, die LNB-Betriebsspannung
dem LNB-Konverter der Outdoor-Einheit 200 über den
Innenleiter des Koaxialkabels 222 zugeführt, das zwischen dem HF-Ausgangsanschluss 126 des LNB-Konverters 200 und
dem Eingangsanschluss 223 der Indoor-Einheit 202 liegt.
Der Kondensator 201 verhindert, dass die LNB-Betriebsspannung
dem Eingang des Tuners 203 zugeführt wird, und die Spule 226 verhindert,
dass die HF-Eingangssignale dem Netzteil 232 zugeführt werden.
-
Ein
Generator 221 für
ein Verstärkungssteuersignal
des Signalverarbeitungsabschnitts 220 verwertet die Größe des demodulierten
Signals zur Erzeugung eines Verstärkungssteuersignals. Im Einzelnen
erzeugt der Demodulatorteil des Signalverarbeitungsabschnitts 220 Impulssignale
entsprechend den digital codierten Fernseh informationen. Der Generator 221 für das Verstärkungssteuersignal
erzeugt ein Signal, das die Größe der Impulssignale
darstellt. Das die Größe darstellende
Signal wird mit einem Schwellwert verglichen und erzeugt ein Verstärkungssteuersignal
mit einer Größe entsprechend
der Größe der Impulssignale,
wenn der Schwellwert überschritten
wird. Dieser Vorgang kann in einer analogen oder in einer digitalen
Form erfolgen. Alternativ kann das Verstärkungssteuersignal der Outdoor-Einheit
aus der Größe des zweiten
ZF-Signals erzeugt werden. Zusätzlich
kann der Generator für
das Verstärkungssteuersignal
für den
LNB-Konverter der Outdoor-Einheit 200 Teile des Signalverarbeitungsabschnitts 220 mitbenutzen,
die zur Erzeugung eines Verstärkungssteuersignals
für den
HF-Verstärker 204 der
Indoor-Einheit 202 dienen, wie in 2B gezeigt
ist.
-
Das
Verstärkungssteuersignal
kann auch aus Fehlern abgeleitet werden, die durch den digitalen
Signaldecoder in dem Signalprozessor 220 erzeugt werden.
Im Einzelnen enthält
der Decoder Mittel zur Fehlerkorrektur, wie den Abschnitt für die Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC = forward error correcting), der z. B. nach dem bekannten Reed-Solomon-Algorithmus
arbeitet. Der Generator 221 für das Verstärkungssteuersignal kann die
Bit-Fehlerrate überwachen,
die durch den FEC-Abschnitt des Decoders detektiert wird, und kann
das Verstärkungssteuersignal einstellen,
und die Umsetzverstärkung
des Abwärtskonverters
so ändern,
dass die Fehlerrate verringert wird. Wenn z. B. die Fehlerrate inakzeptabel
wird, kann das Verstärkungssteuersignal
so geändert
werden, dass die Verstärkung
des HF-Verstärkers 106 in dem
LNB-Konverter 200 um
einen vorbestimmten Betrag erhöht
wird. Wenn sich die Fehlerrate verbessert, bewirkt die Verstärkung des
HF-Verstärkers 106 eine
weitere Zunahme um den vorbestimmten Betrag. Der Vorgang wird wiederholt,
bis sich die Fehlerrate nicht mehr verbessert. Andererseits wird,
wenn die erste oder eine darauffolgende Verstärkung zunimmt, die Bit-Fehlerrate
schlechter, die Verstärkung des
HF-Verstärkers 106 bewirkt,
dass sie in Schritten wiederholt abnimmt, bis die Fehlerrate stabilisiert
ist.
-
Das
durch den Generator 221 erzeugte Verstärkungssteuersignal der Outdoor-Einheit wird einem
Coder 224 für
das Verstärkungssteuersignal
zugeführt.
Der Coder 224 für
das Verstärkungssteuersignal
codiert das Verstärkungssteuersignal
und liefert das codierte Signal zu einem Übertragungsweg, der das codierte
Signal zu der Outdoor-Einheit 200 führt. In vorteilhafter Weise
ist der Übertragungsweg
der Innenleiter des Koaxialkabels 222, das zwischen der Indoor-Einheit 202 und
der Outdoor-Einheit 200 liegt. Z.
B. kann der Steuersignalcoder 224 das Verstärkungssteuersignal
in eine relativ niedrige Frequenz umsetzen, wie ein Signal mit einer
Audiofrequenz, mit einer Frequenz, die von der Größe des Verstärkungssteuersignals
abhängig
ist. Zu diesem Zweck kann ein spannungsgesteuerter Oszillator benutzt werden.
Das Verstärkungssteuersignal
für die
Outdoor-Einheit 200 kann durch Anwendung anderer Codierlösungen codiert
werden, wie eine Impulsbreitemodulation, Amplitudenmodulation und
dergleichen. Das codierte Verstärkungssteuersignal
wird über
ein Tiefpassfilter mit der Spule 226 (die bereits zur Trennung
des Netzteils 232 von den HF-Signalen dient) dem Mittelleiter
des Koaxialkabels 222 zugeführt.
-
Wie
in 2A gezeigt, ist in der Outdoor-Einheit 200 ein
Decoder 230 über
die Spule 128 und einen Kondensator 129 dem Innenleiter
des Koaxialkabels zur Decodierung des codierten Verstärkungssteuersignals
verbunden. Im Falle eines Tonsignals mit einer Frequenz, die entsprechend
der Größe des Verstärkungssignals
moduliert ist, kann der Decoder 230 einen Frequenzdiskriminator
enthalten. Der Ausgang des Decoders 230 ist eine Gleichspannung
entsprechend dem Verstärkungssteuersignal, das
in der Indoor-Einheit 202 erzeugt wurde. Das decodierte
Verstärkungssteuersignal
wird der in der Verstärkung
steuerbaren Stufe zugeführt,
wie einem HF-Verstärker 106 der
Outdoor-Einheit 200. Wie anhand der 1 beschrieben
wurde, kann die in der Verstärkung
steuerbare Stufe einem in der Verstärkung steuerbaren Verstärker zugeführt werden,
wie einem GaAsFET, MOSFET oder einem Verstärker mit einem bipolaren Transistor
oder einem steuerbaren Dämpfungsglied.
-
Das
Verstärkungssteuersignal
für den LNB-Konverter 200 muss
nicht unbedingt codiert werden. Das Verstärkungssteuersignal kann dem Mittelleiter
zugeführt
werden ohne Codierung, wenn der Innenleiter nicht für die Zuführung der
Betriebsspannung zu der Indoor-Einheit dient. Zusätzlich kann,
abhängig
von der Betriebsspannung-Rauschspezifikation
des LNB-Konverters 200, das Verstärkungssteuersignal der LNB-Betriebsspannung überlagert
werden, indem deren Wert moduliert wird. Wenn die Modulation des
Verstärkungssteuersignals der
LNB-Betriebsspannung bei einem vernünftig kleinen Wert gehalten
wird, werden die Betriebsspannungen, die durch den Regler 130 in
dem LNB-Konverter 200 erzeugt werden, sich durch das Verstärkungssteuersignal
nicht ändern.
Jedoch kann die Modulation des Verstärkungssteuersignals durch den Decoder
detektiert und in das Verstärkungssteuersignal
für die
in der Verstärkung
steuerbare Stufe umgesetzt werden.
-
An
Stelle der Zuführung
des Verstärkungssteuersignals
von der Indoor-Einheit 202 zu dem LNB-Konverter 200 über das
Koaxialkabel 220 kann z. B. ein getrennter Weg benutzt
werden, z. B. mit einem verdrillten Leiterpaar.
-
Einer
oder mehrere der folgenden Vorteile ergeben sich aus den Maßnahmen
für die
automatische Verstärkungssteuerung
der Abwärtskonverter-Vorrichtungen,
die oben beschrieben worden sind:
-
Die
Amplituden der HF-Ausgangssignale werden bei einem relativ konstanten
Wert gehalten, obwohl die Größe der Amplituden
der durch die Antenne gelieferten HF-Eingangssignale sich nennenswert ändern kann.
-
Das
Signal/Rausch – Verhältnis wird
verbessert.
-
Empfangene
HF-Signale mit einem hohen Wert werden durch den Abwärtsumsetzungsvorgang nicht
verzerrt. In einem digitalen Empfangssystem minimiert das die Video-
und Audio-Dropouts aufgrund von Decodierfehlern.
-
Die
Amplitudenänderungen
aufgrund der hinreichend bekannten Erscheinung des Mikrowellenschwunds
werden verringert.
-
Die
Einrichtungsvorgänge
werden weniger kritisch.
-
Eine
weitere Anwendung des Verstärkungssteuersignals
für die
Outdoor-Einheit besteht darin, die Antenne während der Einrichtung optimal
zu positionieren. Das Verstärkungssteuersignal
kann zur Anzeige der Signalstärke
für einen
Einrichter benutzt werden, entweder visuell, wie durch ein Messgerät, oder
hörbar,
wie durch einen Audiotongenerator, der eine Audiowiedergabe erzeugt,
die ihre Frequenz oder Amplitude sich mit Änderungen der Signalstärke ändert. Die
in 1 gezeigte Ausfüh rungsform, in der ein Verstärkungssteuersignal
in dem LNB-Konverter 100 erzeugt wird, ist besonders nützlich insofern,
als die Einheit zur Anzeige der Signalstärke direkt mit dem Generator 146 für das Verstärkungssteuersignal
der Outdoor-Einheit verbunden werden kann, wo die Ausrichtung der
Antenne stattfindet.
-
Wenngleich
verschiedene Ausführungsformen
und Modifikationen, die die Lehren der vorliegenden Erfindung beinhalten,
im Detail beschrieben wurden, kann sich der Fachmann auf diesem
Gebiet leicht viele weitere Ausführungsformen
ausdenken, die diese Lehren enthalten und in den Schutzumfang der
durch einen oder mehrere der folgenden Ansprüche definierten Erfindung fallen.