FI90701B - Säädettävä laajakaistainen taajuusdemodulaattori - Google Patents

Description

1 90701 Säädettävä laajakaistainen taajuusdemodulaattori Tämä keksintö koskee taajuusdemodulaattoria, jonka kaistanleveyttä voidaan säätää toiminnan aikana, jota käy-5 tetään TV-kuvavastaanottimessa, joka ottaa vastaan mm. synkronointisignaaleja, joka demodulaattori on vaihesäätö-silmukkatyyppinen ja joka oleellisesti muodostuu vaihekom-paraattorista, suodattimesta, jänniteohjatusta oskillaattorista ja vahvistukseltaan säädettävästä vahvistimesta, 10 joka on järjestetty säätösilmukkaan ja jonka vahvistusta ohjataan korjaussignaalilla,

Erityisen kiinnostava tällaisen demodulaattorin sovellutusalue on satelliittitelevisio. Lähettiläillä, joita käytetään, on rajoitettu teho ja sen takia vastaanotti-15 millä täytyy olla suurin mahdollinen kohinaimmuniteetti. Käyrässä, joka esittää demoduloidun signaalin signaali/ko-hinasuhdetta suhteessa tulosignaalin signaali/kohinasuh-teeseen on kohta tulosignaalille, jossa on vähän kohinaa, ja jossa nämä kaksi suhdetta ovat olennaisesti verrannol-20 lisiä. Vastakohtana tälle, tietyn kynnystason, demoduloin-ti kynnystason, alapuolella pienenee demoduloidun signaalin signaali/kohinasuhde hyvin nopeasti, kun tulosignaalin signaali/kohinasuhde pienenee. Tähän tarkoitukseen soveltuu sellainen demodulaattorin vaihesäätösilmukkatyyppi, 25 jolla on parhaat demoduloinnin kynnyssuoritusarvot.

Kuitenkin, kun vastaanotto on erityisen huono, tuottaa tämäntyyppinen demodulaattori kuvan, joka on huonontunut sisältäen useita valkoisia tai mustia pisteitä. Demodulaattorin päästökaistan pieneneminen vastaavasti kun 30 signaali/kohinasuhde pienenee tekee mahdolliseksi aikaansaada kuvan, jonka suurin kontrasti pienenee, mutta jonka kohina pienentyy sellaiseksi, että kokonaistulos on miellyttävämpi.

Demodulaattori, jossa demodulointitaso vaihtelee 35 sulosignaalin ja lähdössä olevan särön funktiona, on ku- 2 90701 vattu 15.4.81 haetun JP-patentin nro 57-171 808 selityksessä.

Edellä mainittu demodulaattori käyttää tasasuunnat-tua tulosignaalia, joka lisätään särökomponenttiin, joka 5 otetaan lähdöstä ja myös tasasuunnataan kynnysarvon kiinnittämiseksi demoduloidun jännitteen tuottavan operaatio-vahvistimen tuloon. Sillä on sellainen haitta, jota pidetään edellä mainittuna teknisenä ongelmana, että demodu-laatiokynnystason vaihtelu ei ole suoraan kytketty signaa-10 li/kohinasuhteeseen, koska aina ei ole systemaattista vastaavuutta tulosignaalin tai särön ja signaali/kohinasuh-teen välillä.

Tämän keksinnön tarkoitus on yhä edelleen parantaa vastaanotto-olosuhteita tarjoamalla uusi tapa säätää demo-15 dulaattorin kaistan leveyttä.

Tämän aikaansaamiseksi on tämän keksinnön mukainen demodulaattori tunnettu siitä, että korjaussignaali aikaansaadaan näytteenottopiirillä, joka ottaa näytteen demoduloidusta signaalista, joka saadaan demodulaattorin 20 lähdöstä synkronointisignaalin alkaessa, näytteenottopiirin käsittäessä tasasuuntaajan joka tasasuuntaa näytesig- naalin, ja komparaattorin, joka vertaa tasasuunnattua näy-tesignaalia ennalta määrättyyn tasajännitteeseen, komparaattorin lähdön tuottaessa korjaussignaalin.

25 Tämän keksinnön mukaisessa järjestelmässä on se etu, että se tarjoaa erityisen tarkan ja luotettavan kohinan mittauksen lähdössä, koska se mittaa tämän kohinan hetken aikana (viiva- tai kenttäsynkronointisignaalin alussa), jolloin signaali on yksinomaan muodostunut kohi-30 nasta sen sijaan, että yritettäisiin mitata signaali/kohi-nasuhde hyötysignaalin ollessa läsnä.

Tämän keksinnön mukaisen demodulaattorin etuna on se, että se käsittää kenttätaajuusjakajan niin, että näyte otetaan yksittäisen kenttäsynkronointisignaalin aikana sen 35 sijaan, että se otetaan useista sellaisista signaaleista.

Il· 3 90701

Niinpä vältetään kuvan huononemista, jota on saattanut sattua, kun korjaus toteutetaan kunkin kentän alussa, minkä huononemisen on saattanut aiheuttaa transientti-ilmiö, joka on voinut sattua korjauksen aikana.

5 Erityisesti tämän keksinnön mukainen demodulaattori käsittää muistin, joka säilyttää muistissa tasasuunnatun näytesignaalin tai korjaussignaalin arvon.

Säädettävävahvistuksisen vahvistimen muodostaa kaksi rinnakkaista tietä, toinen pienille taajuuksille ja 10 toinen suurille taajuuksille, tien, joka on tarkoitettu suurille taajuuksille ollessa säädettävävahvistuksellinen tie, kun taas tiessä, joka on tarkoitettu alemmille taajuuksille, on kiinteä vahvistus. Niinpä säätö ylläpidetään kiinteänä pienemmille taajuuksille tai hitaille derivoin-15 neille eikä siinä ole riskejä silmukan avaamisesta.

Seuraava kuvaus, joka annetaan ei-rajoittavana esimerkkinä viittaamalla mukana seuraaviin kuviin, auttaa ymmärtämään paremmin, kuinka keksintö voidaan saada aikaiseksi.

20 Kuvio 1 esittää demodulaattorin lohkopiirikaaviota tämän keksinnön mukaan.

Kuvio 2 esittää eräällä tavalla säädettävävahvis-tuksista vahvistinta.

Kuvion 1 demodulaattori käsittää vaihesäätösilmu-25 kan, jonka muodostaa vaihekomparaattori 3, alipäästösuoda-tin 4 ja jännitesäätyvä oskillaattori 5.

Signaali, joka demoduloidaan, kytketään tuloliitti-meen 1. Signaali kulkee säädettävävahvistuksisen välitaa-... juisen vahvistimen 22, välitaajuussuodattimen 2, optionaa- 30 lisen lineaarisen vahvistimen 23 läpi ja lopuksi se johdetaan vaihekomparaattorin 3 tuloon, jonka toinen tulo (alhaalla kuviossa) on kytketty jännitesäätyvän oskillaattorin 5 lähtöön. Vaihekomparaattorin 3 tuote johdetaan ali-päästösilmukkasuodattimeen 4 ja se kulkee edelleen läpi 35 vahvistimen 6, joka kuvataan yksityiskohtaisemmin tämän 4 90701 jälkeen, ja se johdetaan lopuksi demoduloidun signaalin lähtöliittimeen 13. Tämä lähtösignaali johdetaan edelleen jännitesäätyvän oskillaattorin 5 taajuudensäätötuloon.

Keskitaajuussuodatin 2 on demodulaattorin olennai-5 nen osa, koska säätösilmukan kapea kaista ei ole riittävä voittamaan kohinaa. Tällä suodattimena 2 täytyy olla tarpeeksi laaja kaista, jotta se ehkäisee lisäsäröytymisen ja tarpeeksi kapea kaista, jotta se parantaisi demodulointi-kynnystä. Esimeriksi 30 MHz:n kaistanleveys on sopiva. 10 Esimerkiksi 441 MHz:n keskitaajuinen pinta-aaltosuodatin on hyvä valinta.

Vaiheilmaisin 3 on balansoitu rengassekoitin, joka on toteutettu Schottky-diodeilla riittävän nopeuden aikaansaamiseksi.

15 Jännitesäätyvällä oskillaattorilla 5 on suuri herk kyys, likimäärin 22 MHz/V, joka sallii suuren silmukka-kaistanleveyden ilman merkittävää säröä.

Tämän keksinnön mukainen demodulaattori käsittää näytteenottopiirin 10, 12, 25 näytteen ottamiseksi demodu-20 laattorin lähtösignaalista 13 kenttäsynkronointisignaalin alussa, kun se johdetaan liittimeen, mikä lähtönäyte kulkee suodattimen 8 ja vahvistimen 9 läpi ja joka tasasuun-nataan näytteenottopiirin 10, 12, 25 tasasuuntauspiirissä 10. Suodatin 8 ja vahvistin 9 voivat olla muodostuneita 25 suodattimesta ja videovahvistimesta, jota käytetään yleisesti TV-vastaanottimen video-osassa.

Näytteenottimen lähtösignaali johdetaan piirin 14 kautta, joka kuvataan yksityiskohtaisemmin myöhemmin, komparaattorin 7 tuloon, jossa sitä verrataan ennakolta mää-30 rättyyn tasajännitteeseen, joka johdetaan lisätuloon 21. Tämän tasajännitteen arvo valitaan sellaiseksi, että käytännössä se on yhtä suuri kuin tasasuunnattu kohinajänni-te, jonka normaalisti tuottaa näytteenottaja, kun demoduloidun signaalin signaali/kohinasuhde on 30 dB. Niinpä 35 komparaattori ei syötä korjaussignaalia, kun signaali/ko-

II

5 90701 hinasuhde on parempi kuin 30 dB. Lähtö tästä komparaattorista, joka siten antaa korjaussignaalin demodulaattorin päästökaistalle, on kytketty silmukkaan sisältyvän säädet-tävävahdistuksisen vahvistimen 6 vahvistussäätötuloon.

5 Näytteenottopiiri 10, 12, 25 toimii seuraavasti: kenttäpulssia vastaanotettaessa liittimessä 11 asettaa näytteenottopiirin 10, 12, 25 piiri 12 pulssin sopivan muotoiseksi säätämään aikaväliä ajan, jolloin ei ole videosignaalia, minkä takia demodulaattorin lähdössä on vain 10 kohinaa, tasasuuntaajapiirin 10 toimintaa, esimerkiksi sulkemalla näytteenottopiirin 10, 12, 25 portin 25, joka on järjestetty piirin 10 tuloon johtaen siten tulosignaa-lin tähän tasasuuntauspiiriin 10 vain sanotun aikavälin aikana. Tasasuunnattu jännite, joka on tasoitettu konden-15 saattorissa, voidaan johtaa suoraan komparaattoriin 7. Etusija pitäisi antaa tämän arvon muistiinasettamiselle varmistukseksi sille, että se säilyy kahden näytteenotto-toiminnan aikana. Siihen päähän on muisti 14 asetettu ta-sasuuntauspiirin 10 lähdön ja komparaattorin 7 tulon vä-20 lille. Hetkeä, jolloin arvo asetetaan muistiin 14, säätää myös pulssinmuokkauspiiri 12. Muisti 14 voi sisältää yksittäisen kondensaattorin, joka on yhdistetty impedanssin sovituspiirehin ja/tai porttipiireihin, jotka henkilön, joka on tällä alalla taitava, on helppo toteuttaa. Muisti 25 14 voi vaihtoehtoisesti käsittää digitaalisen muistin, missä tapauksessa sitä edeltää analogia-digitaalimuunnin. Siinä tapauksessa on komparaattori 7 digitaalinen, ja sitä seuraa digitaalianalogiamuunnin.

Pulssin muokkauspiiri 12 käsittää mielellään myös 30 kenttätaajuusjakajan. Kenttäsynkronointisignaalit, jotka johdetaan tuloon 11 lasketaan ja vain yhtä signaalia esimerkiksi tuhannesta signaalista käytetään liipaisemaan näytteenottotoiminta. Kun kenttätaajuus on esimerkiksi 50 Hz näytteenottoon vaikutetaan joka 20. sekunti. Tällä on 35 tarkoitus estää peräkkäiset transientti-ilmiöt, jotka ta- 6 90701 pahtuvat demodulaattorin asettelun aikana, tulemasta näkyviin, mikä saattaisi tapahtua, jos ne tuotetaan jokaisessa kuvassa.

Kuvio 2 esittää säädettävävahvistuksista vahvistin-5 ta 6, joka on kytketty silmukkasuodattimen 4 lähdön ja demoduloidun signaalin 13 lähtöliittimen väliin. Tämän vahvistimen muodostaa kaksi rinnakkaista tietä, toisen tien käsittäessä alipäästösuodattimen 18 pienille taajuuksille ja toisen tien käsittäessä ylipäästösuodattimen 17 suurem-10 mille taajuuksille, ja tiessä, joka on tarkoitettu suurille taajuuksille on säädettävä vahvistu FET-transistorin 20 käytön takia, joka toimii säädettävänä vastuksena, kun taas tiessä, joka on tarkoitettu käytettäväksi pienillä taajuuksilla, on kiinteä vahvistus. Signaalit, jotka tule-15 vat näistä kahdesta tiestä, lisätään toisiinsa yhteenlas-kupiirissä 19, ja summa syötetään lähtöön 13. Silmukkasuo-datin 4 ja ylipäästösuodatin 17 voivat olla valinnaisesti yhdistetty muodostamaan yhden yksittäisen kaistanpäästö-suodattimen, jota voidaan käyttää ylipäästösuodattimen 17 20 sijasta. Kahteen tiehen jakaminen mahdollistaa silmukan staattisen tai dynaamisen käyttäytymisen erillisen säädön ja se tekee mahdolliseksi saada hyvä stabiilisuus ja laaja videokaista. Yli 22 MHz oleva silmukkakaistanleveys on välttämätön normaaleissa olosuhteissa (tulosignaalien sig-25 naali/kohinasuhteelle, joka on parempi tai yhtä suuri kuin 14 dB).

Vahvistimen 6 säädettävän tien muodostaa käytännössä kiinteävahvistuksinen vahvistava osa (ei esitetty), joka on yhdistetty säädettävään vaimentimeen 20.

30 Viittaamalla jälleen kuvioon l, komparaattorista 7 lähtevä korjaussignaali johdetaan myös säädettävahvistuk-siseen keskitaajuiseen vahvistimeen 22 säätämään sen vahvistusta. Signaali/kohinasuhteen pienentyessä pienennetään järjestelmän päästökaistaa säätämällä vahvistinta 22, kun 35 taas vahvistimen säätäminen lisää silmukan 3,4,5,6 vaimen- / 7 90701 nustekijää.

Kohina, joka on demodulaattorin kynnysarvon alapuolella, ilmaantuu pulssimuotoisena pysyvän vaihelukitsemat-tomuuden takia (vaihejättämät) tai vaihtoehtoisesti joh-5 tuen vaihtelevien amplitudien ja leveyksien "naksahduksista". Pienentämällä silmukan kaistanleveyttä välttyy demodulaattori monilta naksahduksilta. Minimi silmukan kaistanleveys on asetettu likimäärin 10 MHz:iin. Tällä arvolla saadaan hyväksyttävät kuvat tulosignaalista, jossa 10 on apukantoaalto/kohinasuhde vain 2 dB.

Edeltäkäsin määrätty tasajännite, joka johdetaan liittimeen 21 saadaan mittauspiirin 24 avulla ja laskemalla yhteen tasajännite, joka on verrannollinen hyödyllisen videosignaalin amplitudiin (se on kuvasignaaliin, joka on 15 synkronointipiikkien ulkopuolella) ja edeltä määrätty kiinteäarvoinen vakiotasajännite.

Pääosa tasajännitteessä, jonka tuottaa piiri 24 ja joka syötetään liittimeen 21 on kuitenkin kiinnitetty, koska laskemalla yhteen kaksi jännitettä aikaansaa piiri 20 24 painotustoiminnan niin, että vakiojännite on hallitseva ja jännite, joka on verrannollinen videosignaaliin, edustaa pienempää kuin 10 % koko jännitteestä. Tällä järjestelmällä on tarkoitus korjata demodulointikynnystä signaalin (musta/valkoinen sisällön funktiona ottamalla huomioon 25 sen, että naksahdukset ovat havaittavampia muistissa kuin . . valkoisissa väreissä.

Pitäisi huomata, että rajoitin ei ole tarpeellinen demodulaattorissa, ja että rajoittavan laitteen olemassa- . . olo, kuten kunnollisen rajoittimen tai Gilbertin kertojan, 30 lisäksi demodulaatiokynnystä.

Kantataajuustaso 0 dBm vaihekomparaattorin tulossa antaa silmukkakaistanleveyden, joka on likimäärin 23 MHz, ja -15 dbm:llä tämä silmukkakaistan leveys pienenee 12 MHz:iin. Kun kantoaalto/kohinasuhde on hyvin alhainen, 35 esimerkiksi 2 dB, leveyttä pienennetään automaattisesti 10 8 90701 MHz:iin. Niinpä kuvan subjektiivinen laatu pienenee, mutta ei dramaattisesti verrattuna tavanomaiseen demodulaatto-riin, joka ei ole sopiva käytettäväksi sellaisilla sig-naali/kohinasuhteen tasoilla.

5 On ilmeistä, että tässä kuvatun esimerkkipiirin vaihtelut voidaan suunnitella menemättä tämän keksinnön alan ulkopuolelle. Portti 25 voidaan esimerkiksi asettaa muulle liittimestä 13 muistiin 14 menevälle tielle tai viivasynkronointisignaalia voidaan käyttää kenttäsynkro-10 nointisignaalin asemesta.

Muisti 14 voidaan vaihtoehtoisesti asettaa komparaattorin 7 alapuolelle korjausjännitteen muistiinasetta-miseksi, joka siten muodostuisi väliaikaisesti kenttäsynk- ronointisignaalin alussa, sen sijaan, että asetettaisiin 15 muistiin tasasuunnattu näyte, jota käytetään vertailun suorittamiseen.

I!

Claims (6)

9 90701

1. Taajuusdemodulaattori, jonka kaistanleveyttä voidaan säätää toiminnan aikana, jota käytetään TV-kuva-5 vastaanottimessa, joka ottaa vastaan mm. synkronointisig-naaleja, joka demodulaattori on vaihesäätösilmukkatyyppi-nen ja joka oleellisesti muodostuu vaihekomparaattorista (3), suodattimesta (4), jänniteohjatusta oskillaattorista (5) ja vahvistukseltaan säädettävästä vahvistimesta (6) , 10 joka on järjestetty säätösilmukkaan ja jonka vahvistusta ohjataan korjaussignaalilla, tunnettu siitä, että korjaussignaali aikaansaadaan näytteenottopiirillä, joka ottaa näytteen demoduloidusta signaalista, joka saadaan demodulaattorin lähdöstä synkronointisignaalin alkaessa, 15 näytteenottopiirin käsittäessä tasasuuntaajan (10) joka tasasuuntaa näytesignaalin, ja komparaattorin (7) . joka vertaa tasasuunnattua näytesignaalia ennalta määrättyyn tasajännitteeseen, komparaattorin lähdön tuottaessa kor-jaussignaalin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen demodulaattori, tunnettu siitä, että se käsittää kenttätaajuus-jakajan (12) näytteen ottamiseksi yhden yksittäisen kent-täsynkronointisignaalin aikana usean sellaisen signaalin joukosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen demodulaat tori, tunnettu siitä, että se käsittää muistin (14) tasasuunnatun näytesignaalin arvon tai korjaussignaa-lin arvon taltioimiseksi.

4. Jonkin patenttivaatimuksien 1 3 mukainen demodu-30 laattori, tunnettu siitä, että vahvistukseltaan säädettävä vahvistin (6) muodostaa kaksi rinnakkaista tietä, toinen matalammille taajuuksille ja toinen korkeammille taajuuksille, jolla korkeammille taajuuksille tarkoitetulla tiellä on säädettävä vahvistus, kun taas matalanani 1-35 le taajuuksille tarkoitetulla tiellä on kiinteä vahvistus. 10 90 701

5. Jonkin patenttivaatimusten 1-4 mukainen demo-dulaattori, joka käsittää mm. vaihekomparaattorin (3) yläpuolella demoduloitavaa signaalia johtavalla tiellä väli-taajuusvahvistimen (22) jolla on säädettävä vahvistus, 5 tunnettu siitä, että komparaattorista (7) peräisin oleva korjaussignaali johdetaan myös välitaajuusvah-vistimeen (22) sen vahvistuksen säätämiseksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen demo-dulaattori, tunnettu siitä, että mainittu kompa- 10 raattorissa (7) käytetty ennalta määrätty tasajännite saadaan mittauspiiristä (24) laskemalla yhteen tasajännite, joka on verrannollinen käyttökelpoisen videosignaalin arvoon ja edeltä määrätty kiinteäarvoinen vakiotasajännite. Il il 90701