SK280889B6 - Obvod automatického riadenia zisku na prijímače číslicového televízneho signálu - Google Patents

Abstract

Obvod (160) automatického riadenia zisku na prijímače číslicového televízneho signálu obsahuje procesor (112) vstupného signálu so vstupom na príjem analógového signálu predstavujúceho číslicovú televíznu informáciu, výstupom vysoko prioritného signálu a výstupom nízko prioritného signálu, analógovo-číslicový prevodník (116), spriahnutý s výstupom procesora (112) vstupného signálu, k nemu pripojený procesor (119) vysoko prioritného signálu, na jeho výstup pripojený signálový procesor (140), spriahnutý svojím výstupom s procesorom (144) obrazového signálu na spracovanie obrazového signálu na zaistenie signálu predstavujúceho obraz ako ozvu na výstupný signál z analógovo-číslicového prevodníka. Výstup (NB) vysoko prioritného signálu procesora (112) je spriahnutý so vstupom detektora (166) efektívnej hodnoty amplitúdy a jeho výstup je spriahnutý s medzifrekvenčným vstupom (IF AGC) a vysokofrekvenčným vstupom (RF AGC) procesora (112) vstupného signálu na vytvorenie riadiaceho signálu ako funkcie veľkosti prijímaného signálu na automatické riadenie veľkosti signálov privádzaných k analógovo-číslicovému prevodníku (116).ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka obvodu automatického riadenia zisku na prijímače číslicového televízneho signálu, obsahujúceho procesor vstupného signálu so vstupom na príjem analógového signálu, predstavujúceho číslicovú televíznu informáciu, výstupom vysoko prioritného signálu a výstupom nízko prioritného signálu, analógovo-číslicový prevodník, spriahnutý s výstupom procesora vstupného signálu a k nemu pripojený procesor vysoko prioritného signálu. Na jeho výstup je pripojený signálový procesor, na ktorého výstup je pripojený procesor obrazového signálu na spracovanie obrazového signálu na zaistenie signálu predstavujúceho obraz ako ozvu na výstupný signál z analógovo-číslicového prevodníka. Všeobecne sa vynález týka prístroja v prijímacom systéme televízneho signálu, určeného na automatické riadenie veľkosti prijímaného televízneho signálu, predstavujúceho číslicovú obrazovú informáciu.

Doterajší stav techniky

Systémy na príjem štandardného televízneho signálu typicky zahrnujú obvod na automatické riadenie zisku na udržovanie veľkosti signálu privádzaného na detekčný stupeň na v podstate konštantnej hodnote v širokom rozsahu prijímaných úrovní signálu. Taký obvod automatického riadenia zisku typicky generuje napätie automatického riadenia zisku ako funkciu amplitúdy horizontálnej synchronizačnej zložky detegovaného obrazového signálu v základnom pásme. Napätie automatického riadenia zisku sa používa na zvýšenie alebo zníženie zisku vysokofrekvenčných a medzifrekvenčných zosilňovačov ako inverznej funkcie veľkosti prijímaného televízneho signálu. Systémy automatického riadenia zisku televízneho signálu tohto typu sú dobre známe a sú opísané napríklad v Rumreichovom US patente č. 4,761,687.

Veľká pozornosť bola v poslednom čase venovaná vývoju televíznych systémov s vysokým rozlíšením, ktoré kódujú a dekódujú televíznu informáciu, napr. obrazovú, zvukovú a synchronizačnú informáciu, v číslicovej forme. Vysielané číslicové televízne signály sa od štandardného analógového televízneho signálu NTSC líšia v tom, že sa zdajú byť náhodným sledom impulzov pripomínajúcim náhodný šumový signál s meniacou sa amplitúdou a že môžu byť bez vysokofrekvenčnej nosnej. Takto môže byť ťažké alebo nemožné účinne používať štandardné techniky automatického riadenia zisku číslicového televízneho signálu vzhľadom na neprítomnosť ľahko identifikovateľnej referenčnej zložky automatického riadenia zisku, ako je vysokofrekvenčná nosná alebo horizontálna synchronizačná zložka, podobná ako tá zo štandardného televízneho signálu NTSC.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody doterajšieho stavu do značnej miery odstraňuje obvod automatického riadenia zisku na prijímače číslicového televízneho signálu podľa vynálezu, so vstupom na príjem analógového signálu predstavujúceho číslicovú televíznu informáciu, s výstupom vysoko prioritného signálu a výstupom nízko prioritného signálu. Podstata vynálezu spočíva vtom, že obsahuje analógovo-číslicový prevodník, ktoiý je svojím vstupom spriahnutý s výstupom vysoko prioritného signálu procesora vstupného signálu a svojím výstupom s procesorom vysoko prioritného signálu. Na jeho výstup je pripojený signálový procesor, spriahnutý svojím výstupom s procesorom obrazového signálu na spracovanie obrazového signálu na zaistenie signálu predstavujúceho obraz ako ozvu na výstupný signál z analógovo-čislicového prevodníka. Výstup vysoko prioritného signálu procesora je spriahnutý so vstupom detektora efektívnej hodnoty amplitúdy, ktorého výstup je spriahnutý s medziftekvenčným vstupom a vysokofrekvenčným vstupom procesora vstupného signálu na vytvorenie riadiaceho signálu ako funkcie veľkosti prijímaného signálu na automatické riadenie veľkosti signálov privádzaných k analógovo-číslicovému prevodníku.

Vo výhodnom riešení obvodu podľa vynálezu je procesor vysoko prioritného signálu vytvorený na spracovanie úzkopásmovej zložky s vysoko prioritnou informáciou, signálový procesor je vytvorený na spracovanie úplného signálu so šírkou pásma kompatibilnou so šírkou pásma štandardného televízneho signálu, skladajúceho sa z úzkopásmovej zložky s vysoko prioritnou informáciou a zo širokopásmovej zložky s nízkou prioritnou informáciou, pričom riadiace vstupy procesora vstupného signálu sú spriahnuté s výstupom vysoko prioritného signálu procesora vstupného signálu. Vo zvlášť výhodnom riešení obvodu podľa vynálezu je potom procesor vysoko prioritného signálu vytvorený na spracovanie kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu. Obvod podľa vynálezu môže ďalej zahŕňať analógovo-číslicový prevodník na prevod analógového signálu na číslicový signál na spracovanie procesorom vysoko prioritného signálu, kde obvod automatického riadenia zisku je vytvorený na riadenie veľkosti analógových signálov, privedených do analógovo-číslicového prevodníka. Obvod podľa vynálezu môže ďalej obsahovať obvody na obmedzenie impulzného šumu predradené detektoru efektlvnej hodnoty amplitúdy. Na dosiahnutie zvlášť výhodného účinku obvodu podľa vynálezu môže byť výstup vysoko prioritného signálu procesora vstupného signálu spriahnutý so vstupom riadenia zisku vysokofrekvenčných signálov a vstupom riadenia zisku medzifrekvenčných signálov procesora vstupného signálu.

Tu opísaný obvod automatického riadenia zisku je vhodný na použitie v prijímacom systéme číslicového televízneho signálu a je výhodne schopný potlačiť účinky časovo premenných interferenčných javov, ako je lietadlami indukované chvenie. Môže byť výhodne použitý v systéme kvadratúme amplitúdovo modulovaného číslicového televízneho signálu s vysokým rozlíšením, majúceho spektrálne tvarovanú charakteristiku ozvy amplitúdy na kmitočet. Príkladom takého systému je US pat. prihláška č. 650,329 Hugha Edwarda Whitea. V tomto systéme vysielaný televízny signál s vysokým rozlíšením, ktorému chýba vysokofrekvenčná nosná a ľahko identifikovateľná horizontálna synchronizačná zložka typu NTSC, je rozdelený na informáciu s vysokou prioritou, ktorá by mala byť prijímaná s vysokou spoľahlivosťou, a informáciu s nízkou prioritou. Informácia s vysokou prioritou a informácia s nízkou prioritou sú prenášané ako oddelené signály kvadratúme amplitúdovo modulovanej nosnej vnútri rôznych častí frekvenčného spektra televízneho signálu. Vysoko prioritná informácia má užšiu šírku pásma a značne väčšiu amplitúdu ako nízko prioritná informácia.

Obvod na automatické riadenie zisku podľa tohto vynálezu je obsiahnutý v prístroji na príjem číslicového televízneho signálu, ktorý môže predstavovať obrazovú informáciu s vysokým rozlíšením. Signál automatického riadenia zisku je vytvorený prostredníctvom detektora efektívnej hodnoty.

V zobrazenom príklade uskutočnenia zahrnuje modulačné spektrum číslicového televízneho signálu úzkopás

SK 280889 Β6 movú zložku, obsahujúcu informáciu s vysokou prioritou, ktorá by mala byť prijímaná s vysokou spoľahlivosťou, a širokopásmovú zložku, obsahujúcu informáciu s nízkou prioritou. Tieto dve zložky sú prenášané ako oddelené signály kvadratúme amplitúdovo modulovanej nosnej vnútri rôznych častí frekvenčného spektra televízneho signálu. Detektor efektívnej hodnoty automatického riadenia zisku odvodzuje signál automatického riadenia zisku z úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky číslicového televízneho signálu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej podrobnejšie opísaný podľa priložených výkresov, kde na obr. 1 je znázornená bloková schéma časti číslicového televízneho prijímača, zahrnujúceho obvod automatického riadenia zisku podľa vynálezu, na obr. 2 je znázornené spektrum obrazových frekvencií základného pásma kompatibilného súčasne prenášaného násobného kvadratúme amplitúdovo modulovaného televízneho signálu s vysokým rozlíšením, prijímaného a spracovávaného v prijímači na obr. 1, a obr. 3 znázorňuje podrobnosti procesora vstupného signálu z obr. 1,

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 znázorňuje časť prijímača televízneho signálu s vysokým rozlíšením na príjem a číslicové spracovanie televízneho signálu s vysokým rozlíšením typu znázorneného na obr. 2. Tento signál bude opísaný skôr ako sa bude pokračovať v diskusii o zapojení prijímača znázorneného na obr. 1.

Obr. 2 znázorňuje spektrum obrazových frekvencií televízneho signálu s vysokým rozlíšením, ktorý jc kompatibilný so šírkou pásma 6 MHz štandardného kanálu televízneho signálu NTSC a ktorý sa dá použiť ako súčasne vysielaný signál. Frekvencie na frekvenčnej stupnici z obr. 2, tzn. -1,25 MHz až 4,5 MHz, sú vztiahnuté na miesto frekvencie 0,0 MHz vysokofrekvenčnej obrazovej nosnej v štandardnom systéme NTSC.

Televízny signál s vysokým rozlíšením je dátovo stlačený signál rozdelený na zložky s informáciou s vysokou prioritou a zložky s informáciou s nízkou prioritou. V tomto príklade je vysoká priorita priradená zložkám s informáciou zvukovou, synchronizačnou a nízkofrekvenčnou obrazovou, ktoré by mali byť prijímané s vysokou spoľahlivosťou. Synchronizačná informácia, napríklad, môže mať charakter sekvenčného signálu s jedinečnou stavbou alebo kódom na uľahčenie obnovenia signálu a jeho spracovania v prijímači, a napríklad môže obsahovať informáciu o početnosti rozkladu snímok poľa, napríklad štart identifikátorov poľa. Iným, menej kritickým zložkám, ako je vysokofrekvenčná obrazová informácia, môže byť prisúdená nižšia priorita. Informácia s vysokou prioritou má proti informácii s nízkou prioritou úzku šírku pásma a úzkopásmovo kvadratúme amplitúdovo moduluje 0,96 MHz nosnú. Informácia s nízkou prioritou širokopásmovo kvadratúme amplitúdovo moduluje 3,84 MHz nosnú. Výsledný kompozitný signál má tvar násobného kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu, tzn. v tomto prípade zdvojeného kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu. Kompozitný zdvojený kvadratúme amplitúdovo modulovaný signál bol prevedený do štandardného televízneho pásma 6 MHz prostredníctvom vhodného kmitočtového prevodu na vysielači, s výsledným spektrom znázorneným na obr. 2.

Amplitúda úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky je značne väčšia ako amplitúda širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky, v tomto príklade dvakrát väčšia. Šírka pásma do poklesu -6 dB úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky je 0,96 MHz, a šírka pásma do poklesu -6 dB širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky je 3,84 MHz, čiže štvornásobok šírky pásma úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky. Nelineárne prechodové oblasti okrajov pásma úzkopásmových a širokopásmových kvadratúme amplitúdovo modulovaných zložiek sú tvarované filtrami s konečnou ozvou impulzu s charakteristikou drahej odmocniny zvýšeného kosínusu kvôli vytvoreniu hladkých prechodových oblastí, ktoré zabraňujú nechceným vysokofrekvenčným javom, vytváraným ostrý-mi prechodovými oblasťami. Úzkopásmové zložky majú závislosť amplitúdy od kmitočtu s prebytkom šírky pásma asi 17 %, tzn. s pásmom o 17 % širším než je teoreticky minimálna šírka pásma daná výrazom

T kde T je symbol periódy pre daný signál. Závislosť amplitúdy od frekvencie širokopásmovej zložky v prechodových oblastiach okrajov pásma, čo nie je na obrázku znázornené v mierke, má štvrtinovú strmosť strmšej úzkopásmovej zložky.

Aj úzkopásmová, aj širokopásmová kvadratúme amplitúdovo modulovaná zložka obsahujú zložku I s rovnakou fázou a kvadratúmu fázovú zložku Q. Fázová zložka I moduluje potlačenú kosínusovú nosnú a fázová zložka Q moduluje potlačenú sínusovú nosnú. Dátový symbol je predstavovaný tak zložkou I, ako aj zložkou Q. V prípade kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu 16 QAM má každá zložka I a Q štyri diskrétne amplitúdové hladiny, výsledkom čoho je 4x4 respektíve 16 možných amplitúdových hladín alebo hodnôt pre každý z úzkopásmových a širokopásmových kvadratúme amplitúdovo modulovaných (QAM) signálov, odtiaľ 16 QAM. Sú potrebné dva bity na určenie štyroch úrovní každej I a Q zložky, takže každý dátový symbol požaduje štyri bity na určenie šestnástich úrovnl na kombináciu 1, Q. Takto je bitová početnosť 3,84 MHz širokopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s hraničným poklesom -6 dB 15,36 megabitov za sekundu, tzn. 3,84 MHz x 4 bity, a bitová početnosť 0,96 MHz úzkopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s hraničným poklesom -6 dB je 3,84 megabitov za sekundu, tzn. 0,96 MHz x 4 bity. V systéme 64 QAM by bitové početnosti úzkopásmových a širokopásmových zložiek vzrástli so súčiniteľom 1,5. Modulačná schéma 32 QAM môže byť tiež použitá a môže byť aj výhodným modulačným režimom vzhľadom na inherentné charakteristiky obmedzenia špičkového výkonu. Opísaný násobný alebo dvojitý kvadratúme amplitúdovo modulovaný signál má značnú odolnosť proti kanálovej interferencii zo štandardného NTSC televízneho signálu, tzn. signálu vysielaného z odlišného miesta na tom istom kanáli ako dvojitý kvadratúme amplitúdovo modulovaný signál. Kanálová interferencia z dvojitého kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu na signál NTSC je taktiež značne znížená.

Bitové početnosti širokopásmových a úzkopásmových kvadratúme amplitúdovo modulovaných signálov 15,36 megabitov za sekundu, prípadne 3,84 megabitov za sekundu, majú výhodne celočíslový vzťah 4:1. Tento vzťah zjednodušuje obnovenie úzkopásmovej a širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej informácie na prijímači, pretože tie isté odvodené dátové hodiny môžu byť priamo použité na časovanie operácie obnovenia dát obidvoch kvadratúme amplitúdovo modulovaných zložiek. Požadované početnosti dátových hodín pre systém prijímača môžu byť ľahko odvodené z priamo obnoveného vysoko výkonového úzkopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu.

Systém prijímača z obr. 1 v zásade zodpovedá systému opísanému spomenutej US pat. prihláške Hugha Edwarda Whitea, s výnimkou detailov procesora 112 vstupného signálu a obvodu 160 automatického riadenia zisku, ktoré budú následne detailne opísané. V prijímacom systéme z obr. 1 vysielaný zdvojený kvadratúme amplitúdovo modulovaný signál prijímaný anténou 110 sa privádza na procesor 112 vstupného signálu, zahrnujúci vysokofrekvenčné a nízkofrekvenčné stupne, ako bude opísané v súvislosti s obr. 3. Procesor 112 taktiež prijíma referenčné signály REF 1 a REF 2, zodpovedajúce frekvenčné referenčným signálom používaným vo vysielači na vytvorenie vysielaného signálu. Výstupné signály z procesora 112 zahrnujú širokopásmovú kvadratúme amplitúdovo modulovanú zložku WB a úzkopásmovú kvadratúme amplitúdovo modulovanú zložku NB, ktoré sa privádzajú príslušným analógovo číslicovým prevodníkom 117 širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB, prípadne analógovo-čislicovým prevodníkom 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB na procesor 119 s vysokou prioritou a procesor 150 s nízkou prioritou. Signál spracovávaný procesorom 112 vstupného signálu má kompozitné modulačné frekvenčné spektrum znázornené na obr. 2.

Číslicový vzorkovaný dvojkový výstupný signál z analógovo-číslicového prevodníka 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB sa privádza na úzkopásmový demodulátor 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie, ktorý súčasne s adaptívnym vyrovnávačom 120, dekodérom 122, chybovým detektorom 124, estimátorom 126 a napäťovo riadeným oscilátorom 128 s dolným priepustom vytvára procesor 119 úzkopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s vysokou prioritou. Úzkopásmový demodulátor 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie zahrnuje vstupný filter, ktorý má charakteristiku ozvy amplitúdy na frekvenciu, ktorá v podstate súhlasí s tvarom charakteristiky ozvy amplitúdy na frekvenciu modulovanej úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky, ako je znázornené na obr. 2. Širokopásmový vstupný signál z analógovo-číslicového prevodníka 117 širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB sa privádza na procesor 150 širokopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s nízkou prioritou, ktorý obsahuje prvky podobné tým, ktoré sú v procesore úzkopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s vysokou prioritou. Procesor 150 širokopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s nízkou prioritou obsahuje demodulátor so vstupným filtrom, ktorého ozva v podstate súhlasí s tvarom charakteristiky závislosti amplitúdy od frekvencie modulovanej širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky znázornenej na obr. 2. Takto má prijímací systém oblasti zoslabenia signálu na frekvenciách pridružených k informácii s vysokou energiou v štandardnom televíznom signáli.

Adaptívny vyrovnávač 120 bežnej konštrukcie prijíma demodulované kvadratúme fázované zložky I, Q z úzkopásmového demodulátora 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie. Adaptívny vyrovnávač 120 používa adaptívny číslicový filter s konečnou ozvou impulzu na kompenzáciu amplitúdových a fázových nepravidelností, napríklad zahrnujúcich duchov, spôsobených prenosovým kanálom. V tomto príklade adaptívny vyrovnávač 120 je tzv. zlomkovo rozložený vyrovnávač, ktorý je schopný vzorkovať na viac než minime požadovaných intervalov, a preto zavádza akékoľvek potrebné fázové posuvy a zmeny amplitúdy na vytvorenie požadovaných amplitúdových a fázových charakteristík pre výstupné zložky I, Q. Adaptívny vyrovnávač 120 zahrnuje permanentnú pamäť programovanú požadovanými fázovými amplitúdovými hodnotami pre výstupné zložky I, Q adaptívneho vyrovnávača 120. Hodnoty výstupných zložiek I, Q sú príslušne porovnávané s programovanými hodnotami a vstupné hodnoty I, Q sú nastavené, aby sa priblížili naprogramovaným hodnotám, založeným na výsledkoch tohto porovnania. Nastavenie sa dosahuje zmenou váhových činiteľov odbočiek filtrov pridružených kadaptívnemu vyrovnávaču 120. Adaptívny vyrovnávač 120 je schopný subvzorkovania vnútri periódy symbolu na vytvorenie veľkosti fázovej a amplitúdovej zmeny potrebnej na vytvorenie požadovanej výstupnej amplitúdovej a fázovej charakteristiky. Ako výsledok tejto schopnosti je činnosť adaptívneho vyrovnávača 120 v podstate necitlivá na ťázu privedeného hodinového signálu, hoci taká fáza by výhodne mala byť v podstate konštantná. Adaptívny vyrovnávač 120 môže byť synchrónnym vyrovnávačom, hoci zlomkovo rozložený vyrovnávač má lepšiu výkonnosť vzhľadom na fázové charakteristiky privedeného hodinového signálu. Zlomkovo rozložené a synchrónne adaptívne vyrovnávače sú rozoberané v texte „Digital Comminications“ od Lee a Messerschmitta (Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA, 1988).

Vyrovnané výstupné signály I, Q z adaptívneho vyrovnávača 120 sú privedené na estimátor 126, ktorý dáva výstupné zložky I, Q, predstavujúce najpravdepodobnejší odhad hodnôt zložiek I, Q, ako boli vysielané. Napríklad hodnoty zložiek I, Q na výstupe estimátora 126 boli nastavené tak, ako bolo potrebné na kompenzáciu skresľujúceho účinku šumu, získaného počas prenosu. Estimátor 126 v zásade vykonáva interpretačnú funkciu priradenia hodnôt vzoriek, ktoré v dôsledku javov, ako je šum, nezapadnú presne do určených miest v šestnásťbodovej štvorkvadrantovej signálovej konštelácii. Výstupné signály z estimátora 126 sú privádzané na dekodér 122, ktorý v podstate vykazuje inverziu mapovacej činnosti vykonávanej kódovačom vo vysielači. Na prevedenie štvorkvadrantovej signálnej konštelácie na sekvenčné štvorbitové symboly či segmenty v dvojkovej číslicovej forme, ktoré existovali na vysielači pred tým, než tam boli zakódované, sa používajú vyhľadávacie tabuľky.

Chybový detektor 124 monitoruje vstupné a výstupné signály I, Q estimátora 126 na vytváranie nosného fázového chybového výstupného signálu s veľkosťou úmernou fázovej chybe medzi vstupným a výstupným signálom I a vstupným a výstupným signálom Q estimátora 126. Fázová chyba môže byť spôsobená šumovými javmi, teda v tomto prípade bude fázová chyba prirodzene náhodná. Fázová chyba tiež môže byť spôsobená frekvenciou úzkopásmového referenčného signálu REF 2 generovaného frekvenčným syntetizátorom 135, ktorý sa v podstate nerovná frekvencii zodpovedajúceho referenčného signálu používaného vo vysielači, teda v tomto prípade fázová chyba nebude prirodzene náhodná. Výstupný chybový signál z chybového detektora 124 sa nakoniec používa na kompenzáciu frekvencie signálu REF 2, odchyľujúceho sa od požadovanej hodnoty, tzn. od hodnoty frekvencie zodpovedajúceho signálu REF 2 na vysielači. Chybový detektor 124 pracuje na vyš šej vzorkovacej početnosti než adaptívny vyrovnávač 120 na snímanie fázových a frekvenčných odchýlok, ktoré môžu byť spôsobené frekvenčnými odchýlkami, ktoré sa dajú pričítať kmitočtovému syntetizátoru 135, alebo frekvenčnými odchýlkami miestneho oscilátora pridruženého k vstupnému procesoru 112 vstupného signálu.

Chybový signál sa privádza najmä na obvod napäťovo riadeného oscilátora 128 s dolným priepustom na modifikáciu hodnôt kvadratúme fázovaných sínusových a kosínusových referenčných signálov, privedených na úzkopásmový demodulátor 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie. Modifikované sínusové a kosínusové referenčné signály menia demodulačný proces až dovtedy, kým veľkosť chybu predstavujúceho výstupného signálu z chybového detektora 124 indikuje, že akákoľvek odchýlka frekvencie signálu REF 2 od požadovanej hodnoty bola kompenzovaná. Dolný priepust pridruženým k napäťovo riadenému oscilátoru 128 s dolným priepustom filtruje chybový signál tak, že hodnoty referenčných signálov z napäťovo riadeného oscilátora 128 s dolným priepustom a tým činnosť úzkopásmového demodulátora 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie sú modifikované do ozvy na chyby nenáhodného druhu, ako je uvedená frekvenčná odchýlka, a sú neovplyvnené náhodnými javmi, ako je šum. Procesor 150 širokopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu s nízkou prioritou obsahuje prvky, ktoré pracujú tým istým spôsobom ako úzkopásmový demodulátor 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie, adaptívny vyrovnávač 120, dekodér 122, chybový detektor 124, estimátor 126 a napäťovo riadený oscilátor 128 s dolným priepustom už spomenutého procesora úzkopásmového kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu. Prídavné informácie, týkajúce sa činnosti riadiacej slučky typu zahrnujúceho estimátor 126, chybový detektor 124, napäťovo riadený oscilátor 128 s dolným priepustom a úzkopásmový demodulátor 118 kvadratúme amplitúdovej modulácie je možné nájsť v spomenutom texte „Digital Communication“ Lee a Messerschmitta.

Signálový procesor 140 signálu kombinuje demodulovaný vysoko prioritný dátový signál z dekodéra 122 a demodulovaný nízko prioritný dátový signál z procesora 150 nízko prioritného signálu. Signálový procesor 140 môže obsahovať obvody dekompresie dát ako Huffmanove dekodéry a číslicovo-analógové prevodníky, obvody korekcie chýb a obvody demultiplexovania a kombinovania signálu na zaistenie oddelených zvukových a obrazových zložiek televízneho signálu. Zvuková zložka sa spracováva v procesore 142 zvukového signálu predtým, než sa privedie k reproduktoru 146 zvuku. Obrazová zložka je spracovaná v procesore 144 obrazového signálu na vytvorenie signálu predstavujúceho obraz, ktorý sa privedie na obrazovku 148.

Priamy číslicový frekvenčný syntetizátor 129 vytvára hodinový signál CLK s frekvenciou 15,36 MHz do ozvy na signál riadiacich hodín z hodinového generátora 130 systému, ktorý taktiež zaisťuje signál riadiacich hodín pre frekvenčný syntetizátor 135 na vytvorenie referenčných signálov REF 1 a REF 2. Signál riadiacich hodín z hodinového generátora 130 sa používa na synchronizáciu činnosti číslicových frekvenčných syntetizátorov 129 a 135 a má v tomto príklade frekvenciu 10 MHz. Frekvencie signálov REF 1 a REF 2 nominálne zodpovedajú zodpovedajúcim signálom použitým vo vysielači. Akákoľvek odchýlka frekvencií týchto signálov od požadovaných frekvencií je kompenzovaná tak, ako bolo opísané. Signál CLK z číslicového kmitočtového syntetizátora 129 je hodinovým signálom pre obvody spracovania číslicového signálu v procesore 150 s nízkou prioritou. Procesor 119 vysoko prioritné ho signálu spracováva signál so šírkou pásma, ktorá je štvrtinou šírky pásma širokopásmového signálu. Odtiaľ prvky procesora 119 vysoko prioritného signálu reagujú na hodinový signál CLK/4 s frekvenciou 3,84 MHz, čo je štvrtinová frekvencia signálu CLK, dodávaného frekvenčným deličom 136.

Frekvencia hodinového signálu CLK v prijímači zodpovedá frekvencii hodinového signálu, používaného vo vysielači. Nastavenie správnej frekvencie hodin prijímača je uľahčené vytvorením hodinového signálu prijímača z informácie obsiahnutej v spoľahlivejšie prijímanej vysoko výkonovej úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložke, ako bude zrejmé z obr. 3. Kvôli tomu je ďalší úzkopásmový výstupný signál z procesora 112 vstupného signálu, ako bude zrejmé z obr. 3, privedený na generátor 131 nelineárneho signálu, napríklad generátora mocninového signálu, ako je násobič, ktorý násobí vstup samým sebou, pričom mocnina môže byť druhou mocninou alebo štvrtou mocninou. Generátor 131 nelineárneho signálu vytvára jedinú frekvenčnú zložku na početnosti symbolov úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky. V tomto prípade je početnosť symbolov 0,96 MHz jedna štvrtina bitovej početnosti. Generátor 131 nelineárneho signálu taktiež vytvára vysoko zoslabenú výstupnú zložku na početnosti symbolov nízko výkonovej širokopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky, pričom táto výstupná zložka je následnou jednotkou spracovania signálu ignorovaná.

Výstupná zložka s početnosťou symbolu 0,95 MHz z generátora 131 nelineárneho signálu je filtrovaná pásmovým priepustom 132, skôr než sa privedie na fázový detektor 137. Pásmový priepust 132 má stredovú frekvenciu 0,96 MHz frekvencie symbolov. Šírka pásma pásmového priepustu 132 nie je kritická, ale mala by byť postačujúca na zaistenie adekvátneho pomeru signálu k šumu. Fázový detektor 137, reagujúci na výstupnú zložku z pásmového priepustu 132 s početnosťou symbolov 0,96 MHz, vytvára spätnoväzbovú slučku fázového závesu spolu s dolným priepustom 138, číslicovým frekvenčným syntetizátorom 129 a frekvenčným deličom 139 deliacim šestnástimi. Dolný priepust 138 odstraňuje rušivé frekvencie obsahujúce šum vytváraný činnosťou generátora 131 nelineárneho signálu. Frekvenčný delič 139 prijíma signál s frekvenciou 15,36 MHz z číslicového frekvenčného syntetizátora 129 a zaisťuje frekvenčné delený výstupný signál 0,96 MHz na riadiaci vstup fázového detektora 137. Číslicový frekvenčný syntetizátor 129 obsahuje register, ktorý akumuluje fázové prírastky určené signálom privedeným na riadiaci vstup číslicového frekvenčného syntetizátora 129 z dolného priepustu 138 na početnosti, určené frekvenciou signálu z hodinového generátora 130. Akumulované fázové hodnoty adresujú permanentnú pamäť obsahujúcu sínusoidné hodnoty, ktoré syntetizujú výstupný signál z číslicového frekvenčného syntetizátora 129. Funkcia číslicového frekvenčného syntetizátora 129 môže byť implementovaná integrovaným obvodom typu Q 2334, komerčne dostupným od Qualcomm Corporation zo San Diega, Kalifornia.

V tomto systéme zložka s vysokou prioritou má výhodne úzku šírku pásma s malou, sedemnásťpercentnou nadmernou šírkou pásma a ostrým zoslabením zvonka pásma, tzn. so strmými okrajmi („sukničkami“). Veľkosť výstupného signálu z generátora nelineárneho signálu, napríklad násobiča, ako je generátor 131 nelineárneho signálu, ako ozva na vstupný kvadratúme amplitúdovo modulovaný signál, je funkciou tvaru charakteristiky v tvare amplitúdy na frekvencii vstupného signálu najmä na okrajoch pásma. Pre danú charakteristiku amplitúdy priepustného pásma vytvára

SK 280889 Β6 strmý nábeh na okrajoch pásma výstupnú zložku s jediným kmitočtom a malou amplitúdou na početnosti symbolov vstupného signálu, zatiaľ čo mierna strmosť okraja pásma vytvára výstupnú zložku s veľkou amplitúdou.

Slučka fázového závesu obsahujúca fázový detektor 137, dolný priepust 138, číslicový frekvenčný syntetizátor 129 a frekvenčný delič 139 spolupôsobí na udržaní v podstate 0° fázového rozdielu medzi vstupným signálom 0,96 MHz, privedeným do fázového detektora 137 z generátora 131 nelineárneho signálu a pásmového priepustu 132, a vstupným signálom 0,96 MHz, privedeným do fázového detektora 137 z frekvenčného deliča 139. Tento druhý signál je vytvorený číslicovým frekvenčným syntetizátorom 129 ako ozva na fázovú chybu predstavujúcu riadiaci signál z dolného priepustu 138.

Automatické riadenie zisku signálu opísaného systému je zaistené obvodom 160 automatického riadenia zisku. Obvod 160 automatického riadenia zisku sníma demodulovaný analógový signál v základnom pásme na výstupe úzkeho pásma procesora 112 vstupného signálu, ktorý je pripojený k obvodu 160 automatického riadenia zisku prostredníctvom izolačného rezistora 161. Snímaný signál je amplitúdovo obmedzený prostredníctvom obvodov 162 a 165 na obmedzenie impulzného šumu, napríklad diódových obmedzovačov, ktoré sú pred zosilňovačom 164 a za zosilňovačom 164 základného pásma na zabránenie preťaženia zosilňovača 164 základného pásma impulzným šumom a na ďalšie obmedzenie impulzného šumu, ktorý sa prípadne môže objaviť na výstupe zosilňovača 164 základného pásma. Výstupný signál zo zosilňovača 164 základného pásma je detegovaný detektorom 166 efektívnej hodnoty automatického riadenia zisku, spracovaný komparátorom 168 s pridruženým integračným kondenzátorom 169 na vytvorenie jednosmerného napätia, predstavujúceho detegovaný výstup detektora 166 efektívnej hodnoty amplitúdy a zosilnený prvým zosilňovačom 170. Detektor skutočnej efektívnej hodnoty s presnosťou približne 0,1 % je výhodnejší ako štandardný detektor efektívnej hodnoty s presnosťou 5-10 %, aj keď štandardný detektor efektívnej hodnoty môže poskytovať akceptovateľné výsledky v opísanom systéme. Komparátor 168 vytvára výstupný signál predstavujúci rozdiel medzi úrovňou detegovaného výstupného signálu z detektora 166 efektívnej hodnoty amplitúdy a referenčného napätia Vref a integračný kondenzátor 169 integruje výstupný signál komparátora privedený na prvý zosilňovač 170. Ako detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy sa dá používať komerčný detektor efektívnej hodnoty.

Výstupné signály automatického riadenia zisku z prvého zosilňovača 170 sú privedené na vysokofrekvenčné a medzifrekvenčné vstupy automatického riadenia zisku procesora 112 vstupného signálu prostredníctvom príslušných dráh automatického riadenia zisku. Vysokofrekvenčná dráha automatického riadenia zisku obsahuje druhý zosilňovač 172, prvý prahový obvod 174 a druhý prahový obvod 176 a prvú vyrovnávaciu pamäť 178, usporiadané tak, ako je znázornené, kvôli prenosu vysokofrekvenčného signálu automatického riadenia zisku na vysokofrekvenčný vstup automatického riadenia zisku procesora 112 vstupného signálu. Zisk druhého zosilňovača 172 môže byť nastavený kvôli nastaveniu križovatky vysokofrekvenčného a medzifrekvenčného automatického riadenia zisku, niekedy nazývaného oneskorenie automatického riadenia zisku tunera. Prvý prahový obvod 174, prípadne druhý prahový obvod 176, určujú vysoké a nízke medze vysokofrekvenčného rozsahu automatického riadenia zisku. Dráha automatického riadenia zisku medzifrekvencie podobne zahrnuje prahový obvod 180 na určenie pracovného rozsahu automatického ria denia zisku medzifrekvencie a druhú vyrovnávaciu pamäť 182 na prívod medzifrekvenčného signálu automatického riadenia zisku do vstupu automatického riadenia zisku medzifrekvencie procesora 112 vstupného signálu.

Vysokofrekvenčné a medzifrekvenčné signály automatického riadenia zisku vytvorené obvodom 160 automatického riadenia zisku zabraňujú tomu, aby bol vstupný signál prevodníka 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB príliš veľký a aby nepreťažil prevodník 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB so skreslením signálu obsluhy a stratou informácie. Signály automatického riadenia zisku taktiež zabraňujú tomu, aby sa analógový vstupný signál na prevodník 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB stal takým malým, žeby došlo k zhoršeniu výkonnosti prevodníka 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB. Kvôli tomu referenčné napätie V_ffiF privedené na komparátor 168 pomáha určiť požadovanú úroveň automatického riadenia zisku.

Detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy automatického riadenia zisku má značné výhody vzhľadom na odolnosť proti šumu, šírku pásma slučky automatického riadenia zisku, stabilitu slučky a potlačenie časom sa meniacich interferenčných javov, ako sú lietadlami indukované javy chvenia. Detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy značne zmenšuje veľkosť šumu prítomného vo vysokofrekvenčných a medzifrekvenčných dráhach automatického riadenia zisku, čo umožňuje použitie širšieho pásma slučky automatického riadenia zisku s pridruženou schopnosťou rýchlej obnovy z preťaženia a potlačenia lietadlami indukovaných javov chvenia. Výsledkom je taktiež zníženie fázového posuvu riadiacej slučky a zvýšená stabilita slučky.

Detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy je v podstate necitlivý na vzorkový šum združený s modulačnou informáciou predstavujúcou číslicovú televíznu informáciu. Takýto vzorkový šum je spôsobený náhodnou vzorkou dát číslicovej informácie a je zjavný pri amplitúdovej detekcii. Odolnosť proti šumu detektora 166 efektívnej hodnoty amplitúdy umožňuje použitie širokého pásma riadiacej slučky automatického riadenia zisku, čo umožňuje obvodu automatického riadenia zisku výhodne blízko sledovať a potláčať rýchlo sa meniace interferenčné javy, ako je lietadlami indukované chvenie. V tomto ohľade je potrebné poznamenať, že skôr spomenutý komerčný detektor efektívnej hodnoty typu AD 637 má veľkú šírku pásma, ak je riadený veľkým signálom. Preto by zisk zosilňovača mal byť nastavený príslušným spôsobom.

Impulzný šum, ktorý je silnejší a nepredvídateľnej ši ako niektoré iné druhy šumu, je taktiež faktorom pri návrhu automatického riadenia zisku. Hoci impulzný šum je menším problémom v číslicovom systéme ako v analógovom systéme, vzhľadom na to, že použitie obvodov korekcie chýb v číslicových systémoch môže zabrániť tomu, aby impulzný šum bol viditeľný na zobrazenej snímke, môže impulzný šum rušiť činnosť systému preťažením analógových zosilňovačov pred číslicovým spracovaním.

V opísanom systéme automatického riadenia zisku je zaistená prídavná odolnosť proti šumu obvodom 162 na obmedzenie impulzného šumu, napríklad diódovým obmedzovačom, ktorý obmedzuje impulzný šum pred zosilňovačom 164 základného pásma na zabránenie tomu, aby bol zosilňovač 164 základného pásma preťažený impulzným šumom a na zabránenie tomu, aby bol detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy ovplyvnený impulzným šumom. Zostatkový impulzný šum je zoslabený prostredníctvom obvodu 165 na obmedzenie impulzného šumu, napríklad

SK 280889 Β6 obvodu diódového obmedzovača, ktorý ďalej zmenšuje dopad impulzného šumu na detektor 166 efektívnej hodnoty amplitúdy.

Obvod 160 automatického riadenia zisku udržuje vstupný signál prevodníka 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB v podstate na konštantnej úrovni na zaistenie správnej činnosti prevodníka 116 úzkopásmovej kvadratúme amplitúdovo modulovanej zložky NB, ako už bolo spomenuté. Obvod automatického riadenia zisku je vybavený predpätím tak, že počínajúc veľmi malým vstupným signálom je vysokofrekvenčný stupeň v procesore 112 vstupného signálu udržovaný na vysokom zisku tak dlho, ako je to len možné kvôli najlepšiemu pomeru signálu k šumu. Ako sa úroveň vstupného signálu zväčšuje, obvod automatického riadenia zisku zo začiatku znižuje zisk medzifrekvenčného stupňa v procesore 112 vstupného signálu až dovtedy, keď pri vopred určenej úrovni pre väčšie signály je medzifrekvenčný zisk udržiavaný konštantné, zatiaľ čo vysokofrekvenčný zisk je znižovaný ako funkcia úrovne signálu.

Obr. 3 znázorňuje detaily procesora 112 vstupného signálu a frekvenčného syntetizátora 135 z obr. 1. Vstupné signály z antény 110 sú privádzané do úmera 210, ktorý taktiež zahrnuje zmiešavač na vytváranie medzifrekvenčného výstupného signálu podľa známych techník spracovania signálu. Zisk vysokofrekvenčného zosilňovača v tuneri 210 je vedený do ozvy na vysokofrekvenčný signál automatického riadenia zisku z obvodu 160 automatického riadenia zisku z obr. 1. Medzifrekvenčný výstupný signál z tunera 210 je privedený na medzifrekvenčný mikroprocesor 212 obsahujúci filter 214 SAW, ktorý má šírku pásma približne 6 MHz so stredom na 43,5 MHz a zosilňovač 216 automatického riadenia zisku, ktorého zisk je vedený do ozvy na medzifrekvenčný signál automatického riadenia zisku z obvodu 160 automatického riadenia zisku.

Výstupný signál z medzifrekvenčného procesora 212 je privedený do zostupného meniča 220 medzifrekvenčného kmitočtu. Zostupný menič 220 medzifrekvenčného kmitočtu obsahuje prvý až tretí násobič 222,224 a 226 signálu, pracujúce ako zmiešavače, prvý až tretí výstupný dolný priepust 230, 234 a 236, kryštálom riadený miestny oscilátor 228 49,92 MHz, všetky usporiadané tak, ako je znázornené. Násobič 224 reaguje na referenčný signál z oscilátora 228 a na výstupný signál z procesora 212. Násobiče 222 a 226 taktiež reagujú na výstupný signál z procesora 212 a na referenčné signály REF 1 a REF 2. Tieto druhé signály sú vytvorené širokopásmovou zložkou 135A a úzkopásmovou zložkou 135B syntetizátora z frekvenčného syntetizátora 135 na obr. 1 ako ozva na hodinový signál systému s frekvenciou 10 MHz. Výstupný signál z druhého výstupného dolného priepustu 234 je privedený do generátora 131 nelineárneho signálu z obr. 1. Širokopásmové a úzkopásmové výstupné signály so zostupne zmeneným kmitočtom z prvého výstupného dolného priepustu 230, prípadne druhého výstupného dolného priepustu 236, sú na výstupoch prvého výstupného dolného priepustu 230, prípadne druhého výstupného dolného priepustu 236.

nalógovo-Číslicový prevodník (116), ktorý je svojím vstupom spriahnutý s výstupom vysoko prioritného signálu procesora (112) vstupného signálu a svojím výstupom s procesorom (119) vysoko prioritného signálu, na výstup ktorého je pripojený signálový procesor (140), spriahnutý svojím výstupom s procesorom (144) obrazového signálu na spracovanie obrazového signálu na zaistenie signálu predstavujúceho obraz ako ozvu na výstupný signál z analógovo-číslicového prevodníka (116), pričom výstup (NB) vysoko prioritného signálu procesora (112) je spriahnutý so vstupom detektora (166) efektívnej hodnoty amplitúdy, ktorého výstup je spriahnutý s medzifrekvenčným vstupom (IF AGC) a vysokofrekvenčným vstupom (RF AGC) procesora (112) vstupného signálu na vytvorenie riadiaceho signálu ako funkcie veľkosti prijímaného signálu na automatické riadenie veľkosti signálov privádzaných k analógovo-číslicovému prevodníku (116).

2. Obvod podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že procesor (119) vysoko prioritného signálu je vytvorený na spracovanie úzkopásmovej zložky s vysoko prioritnou informáciou, signálový procesor (140) je vytvorený na spracovanie úplného signálu so šírkou pásma kompatibilnou so šírkou pásma štandardného televízneho signálu, skladajúceho sa z úzkopásmovej zložky s vysoko prioritnou informáciou a zo širokopásmovej zložky s nízko prioritnou informáciou.

3. Obvod podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že procesor (119) vysoko prioritného signálu je vytvorený na spracovanie kvadratúme amplitúdovo modulovaného signálu.

4. Obvod podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje analógovo-číslicový prevodník (116) na prevod analógového signálu na číslicový signál na spracovanie procesorom (119) vysoko prioritného signálu, kde obvod (160) automatického riadenia zisku je vytvorený na riadenie veľkosti analógových signálov, privedených na analógovo-číslicový prevodník (116).

5. Obvod podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej obsahuje obvody (162, 165) na obmedzenie impulzného šumu, predradené detektoru (166) efektívnej hodnoty amplitúdy.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Obvod automatického riadenia zisku na prijímače číslicového televízneho signálu obsahujúci procesor vstupného signálu so vstupom na príjem analógového signálu predstavujúceho číslicovú televíznu informáciu, výstupom vysoko prioritného signálu a výstupom nízko prioritného signálu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje a-