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Verfahren und Einrichtung zum Empfang einer mittels frequenzmodulierter
Wellen übertragenen Signalfolge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
Einrichtungen zum Empfang von Signalfolgen, die mittels frequenzmodulierter Wellen
übertragen werden und periodisch wiederkehrende Maximal- oder Minimalwerte gleicherAmplitude
enthalten. Sie ist besonders für Übertragungen mit Wellen hoher und höchsterFrequenzen
vonBedeutung. Derartige Signalfolgen treten z. B. bei Fernsehübertragungen auf,
deren Bildinhaltsignale mit Synchronisierimpulsengemischt sind oder auch bei Bildübertragungen,
bei der drahtlosen Fernsteuerung mittels Impulsen und ähnlicher Verfahren. Bei all
diesen Übertragungen ist es wichtig, daß der Empfang trotz Schwankens der Senderfrequenz
nicht gestört wird. Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine automatische Scharfabstimmung
des Empfängers vorzusehen.
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Zum Empfang frequenzmodulierter Wellen ist es bekannt, eine im Gegentakt
geschaltete Verstärkerstufe zu verwenden, bei der die Resonanzkurven beider Eingangskreise
um einen gewissen Frequenzbetrag auseinanderliegen. Die Abstimmung erfolgt dann
so, daß die Frequenz, auf welche als Mittelwert die
gesamte Frequenzmodulation
bezogen ist, auf dem Schnittpunkt der beiden Resonanzkurven liegt. In diesem Zusammenhang
ist es auch bekannt, in dem Anodenkreis dieser Gegentaktstufe ein Relais anzuordnen,
welches auf Schwankungen der Mittelfrequenz anspricht und eine mechanische Abstimmeinrichtung
betätigt.
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Des weiteren ist auch die automatische Lautstärkeregulierung beim
Empfang von frequenzmoduliertenWellen bekannt. Sie wird gewöhnlich durch die Regelung
des Verstärkungsgrades im Hochfrequenzteil vorgenommen, wobei die Regelspannung
nach den bekannten Methoden erzeugt wird.
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Andererseits hat man auch zur Umwandlung einer Frequenzmodulation
das unterschiedliche Verhalten einer Siebkette bestimmter elektrischer Länge auf
wechselnde Frequenzen. verwendet.
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Es hat sich gezeigt, daß eine selbsttätige Frequenzregelung auf einen
Frequenzmittelw-ert in denjenigen Fällen nicht zu einem zufriedenstellenden Ergebnis
führt, in denen die Signalfolge periodisch wiederkehrende Maximal- oder Minimalwerte
gleicher Amplitude enthält und die Amplituden der übrigen Signale eine bestimmte
Beziehung zu diesen :Taximal- oder Minimalwerten aufweisen sollen. Um die nachteiligen
Wirkungen einer Regelung auf den Frequenzmittelwert in diesem Fall zu beseitigen,
wird gemäß der Erfindung der Empfänger mit einer automatischen Scharfabstimmung
ausgestattet, deren Bezugswert auf die dem Grenzwert der wiederkehrenden -Maximal-
oder Minimalamplitude entsprechende Frequenz festgelegt und deren Zeitkonstante
größer als die Periode der wiederkehrenden Amplitude ist.
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Zweckmäßig wird zur Erzeugung der Regelspannung für die Scharfabstimmung
zu dem äußeren Widerstand der dein Schwingungskreis, in dessen Resonanzbereich der
Bezugswert der Frequenzmodulation fällt, parallel liegenden Röhre eine Gleichrichtereinrichtung
mit einem Widerstand in Serie parallel geschaltet.
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An Hand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert.
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Fig. i zeigt eine an sich bekannte Frequenzspä.nnungscharakteristik,
wie sie bei der Demodulation frequenzmodulierter Wellen verwendet wird, Fig. -2
Darstellungen von verschiedenen Fernsehmodulationen, an Hand deren die Fehler erläutert
werden, die bei dem Demodulationsverfahren in bezug auf den Frequenzmittelwert auftreten,
und Fig. 3 ein schematisches Schaltungsbeispiel zur Anwendung der Erfindung für
den Empfang von Wellen, deren Frequenzmodulation auf einen anderen als den Mittelwert
bezogen ist.
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Beim Empfang von frequenzmodulierten Wellen kommt es vor, daß sowohl
die Senderfrequenz infolge des Modulationsvorgangs selbst als auch der Frequenzwert,
auf den die der Amplitudenmodulation entsprechende Frequenzmodulation bezogen ist,
schwankt. Es treten dann bei der Demodulation Verzerrungen auf, die keinen absolut
getreuen Empfang gewährleisten.
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Bei der Demodulation von frequenzmodulierten Wellen verwendet man
den geradlinigen Teil einer Resonanzkurve oder einer Frequenzspannungscharakteristik
der Form nach Fig. i. Sofern die empfangene Welle um den Mittelwert frequenznioduliert
ist, legt man diesen Mittelwert auf den Schnittpunkt A der Frequenzspannungscharakteristik
mit der \ullinie. Es ergeben sich dann entsprechend der Frequenzmodulation in bekannter
Weise Amplitudenschwankungen am Ausgang der Demodulationseinrichtung. Schwankt jedoch
dieser Mittelwert, so würde dies zu einer Verlagerung des Gesamtbereichs führen
und keine amplitudengetreue Demodulation vorhanden sein. Bei dieser Verlagerung
des Gesamtbereichs rückt auch der Frequenzmittelwert aus dem Punkt A heraus, und
es entspricht dann auch ihm ein Spannungswert, den man zur Nachstimmung der gesamten
Empfangseinrichtung, beispielsweise des örtlichen Oszillators, benutzt hat. Die
\ aclistiminung wird nach den üblichen Methoden der Verstimmung eines Schwingungskreises
mit Hilfe einer gittergesteuerten Elektronenröhre vorgenommen.
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Während die Frequenzmodulation von klanglichen Darbietungen gewöhnlich
um einen Frequenzmittelwert erfolgt, ist dieses Verfahren bei der L'bertragung von
Signalfolgen mit periodisch wiederkehrenden -Maximal- oder lIinimalwerteii gleicher
Amplitude, wie sie beispielsweise beim Fernsehen vorhanden sind, nicht zweckmäßig.
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Gemäß der Erfindung wird als Bezugsfrequenz die dem Grenzwert der
wiederkehrenden Maximal- oder Minimalamplitude entsprechende Frequenz, also bei
einer Fernsehübertragung, die dem Synchronisieraustastwert entsprechende Frequenz
gewählt, d. h. die Frequenzmodulation wird nicht um den Mittelwert, beispielsweise
3oo kHz (Fig. i), sondern in bezug auf 295 kHz vorgenommen.
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Die Fig. 2 erläutert dies ausführlicher. Wie man sieht, schwankt der
Mittelwert des gesamten Frequenzhubes je nach dein Helligkeitsumfang des übertragenen
Bildes und bewirkt, daß sowohl helle als auch dunkle Bilder nach Grau hin verschoben
werden. Im Fall der Fig. 2 a entspricht z. B. der Mittelwert einer
Frequenz
von 301 kHz. Dieser Unterschied in bezug auf den eigentlichen Mittelwert ergibt
bei Anwendung des bekannten Scharfabstimmverfahrens eine Regelspannung, welche bewirkt,
daß dieser Wert nach dem Punkt A (Fig. i) hin verschoben wird. Das bedeutet aber,
daß die Frequenz 301 kHz mit einem Helligkeitswert wiedergegeben wird, der sonst
dem Werte bei der Frequenz 3oo kHz entspricht, so daß also eine Grauverschiebung
entsteht. Im Fall der Fig.2b beträgt der Mittelwert beispielsweise 299kHz. In gleicher
Weise wird dieser Wert wieder nach dem Punkt A hin verschoben, d. h. der der Frequenz
299 kHz entsprechende Helligkeitswert wird heller wiedergegeben. Diese Störungen
sind aber für eine helligkeitsrichtige Wiedergabe auf der Empfangsseite nicht tragbar.
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In gleicher Weise treten auch bei der Synchronisierung Störungen auf.
Wenn im Fall der Fig.2b durch Verschieben des jeweiligen Mittelwertes nach dem Punkt
A hin durch den Synchronisieraustastwert eine nicht genügende Spannung auftritt,
so kann es vorkommen, daß diese nicht zum Anregen des Amplitudensiebes, welches
Bildmodulation und Synchronisierimpulse trennt, ausreicht. Es treten also dabei
Störungen der Synchronisierung auf, welche in gleicher Weise einen einwandfreien
Empfang zunichte machen.
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Gemäß der Erfindung werden derartige Nachteil@e dadurch vollkommen
vermieden, daß die Regelung nicht in bezug auf den Mittelwert vorgenommen wird,
sondern in bezug auf den Synchronisieraustastwert. Dadurch wird erreicht, daß sowohl
bei Frequenzschwankungen, die vom Sender herrühren können, als auch bei unterschiedlicher
Helligkeit der Bilder immer der richtige Helligkeitsumfang beibehalten wird und
die Synchronisierung niemals ausfallen kann.
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Die Fig. 3- zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltbeispiel zur Erzeugung
einer Regelspannung in Abhängigkeit von der Lage des Synchronisieraustastwertes
auf der Frequenzspannungscharakteristik. Der Modulationsinhalt wird über die etwas
gegeneinander verstimmten Schwingungskreise 3 und q. zwei Elektronenröhren 16 und
17, die in diesem Fall als Dioden geschaltet sind, zugeführt. An den Außenwiderständen
i8 und ig entsteht dann eine der Frequenzmodulation entsprechende niederfrequente
Spannungsschwankung, welche über die Klemmen 2o und 21 entweder unter Zwischenschaltung
einer Spannungsteileranordnung einem folgenden Niederfrequenzverstärker oder direkt
der Bilderzeugungseinrichtung zugeführt wird.
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Da die gesamte Frequenzmodulätion auf den Synchronisieraustastwert
bezogen ist, so entspricht diesem, wenn er beispielsweise bei einer Frequenz von
295 kHz liegt, ein definierter Spannungswert, der im vorgegebenen Beispiel
an dem Widerstand 18 einen positiven Spannungsabfall von io V erzeugen möge. Man
könnte nun daran denken, parallel zu diesem Widerstand 18 eine Batterie zu legen,
welche diese Spannung kompensiert. Es würden jedoch dadurch Störungen vorhanden
sein, daß diese Kompensation auch auf die niederfrequenten Spannungen ansprechen
würde. Aus diesem Grund wird der an dem Widerstand 18 auftretende Spannungsabfall
einer Diode 2a zugeführt, in deren Kathodenkreis sich ein RC-Glied 23 und parallel
zu diesem die Kompensationsbatterie24 befinden. Die Größe dieser Batterie 2.a. ist
so gewählt, daß der Spannungswert des Synchronisieraustastwertes kompensiert wird
und an den Klemmen 25 und 26 keine Spannungsdifferenz auftritt. Sofern sich nun
der Synchronisieraustastwert von der Frequenz 295 kHz nach niederen oder höheren
Frequenzen verschiebt, so werden entsprechend am Widerstand i8 und 23 mehr oder
weniger positive Spannungen auftreten und dementsprechend positive oder negative
Spannungsdifferenzen zwischen den Klemmen 25 und 26 entstehen. Diese Spannungsunterschiede
werden zur Regelung der Abstimmung der Empfangseinrichtung benutzt. Die Zeitkonstante
des RC-Gliedes 23 ist so zu wählen, daß niederfrequente Schwankungen an ihm keine
nennenswerten Spannungsschwankungen erzeugen, daß aber die den Zeilenimpulsen entsprechende
Spannung den Spannungsabfall an diesem Gliede beeinflußt. Es erweist sich als zweckmäßig,
die Zeitkonstante des RC-Gliedes 23 größer als die Periode der Zeilenfrequenz zu
wählen.
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Durch die Erfindung wird aber noch der weitere- Vorteil erzielt, daß
durch die Erdung des Punktes 27 immer ein definierter Spannungsunterschied zwischen
Erdpotential und der Klemme 2o besteht und damit eine automatische Festlegung- des
Schwarzwertes erzielt wird.
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Für die einwandfreie Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Demodulationsschaltung
ist es zweckmäßig, daß vor der demodulierenden Stufe eine Verstärkungsregelung oder
eine Abschneidung der Amplituden auf einen konstanten Wert vorgenommen wird, um
zu vermeiden, daß sich die .Neigung des geraden Teils der Frequenzspannungscharakteristik
in Abhängigkeit von der einfallenden Signalamplitude ändert. Denn dies würde bewirken,
daß am Diodenausgangswiderstand selbst bei richtiger Lage des Frequenzbezugswertes
ein Spannungsabfall auftritt, der größer oder kleiner als die Kompensationsspannung
ist, und zu einer falschen Regelung der Abstimmung führt.
Das erfindungsgemäße
Verfahren eignet sich nicht nur für die beiden beschriebenen Beispiele, sondern
läßt sich überall da anwenden, wo es sich darum handelt, eine frequenzmodulierte
Welle mit wiederkehrenden Maximal- oder -Minimalwerten zu empfangen. Es eignet sich
aber besonders dann. wenn am Empfangsort eine elektrisch vorgespannte Einrichtung,
z. B. Amplitudensieb, Relais, gesteuert werden soll, und diese Steuerung von Frequenzschwankungen
sowohl der Senderfrequenz als auch der Frequenz des Bezugswertes unabhängig sein
muß.