DE2454283C3

DE2454283C3 - Frequenzumsetzer

Info

Publication number: DE2454283C3
Application number: DE2454283A
Authority: DE
Inventors: Hirozi Shoyama; Chuichi Sodeyama; Noboru Hino Usami
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-11-17
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2454283B2; JPS531125B2; US3944931A; JPS5081215A; DE2454283A1

Description

/Ί = 12,000 - 0,693.25 = 11,306.75(GHz).

Die Video-Trägerfrequenz /1 der Rundfunkwelle kann als nahezu fest oder konstant betrachtet werden.

da die Rundfunkstation stets die Frequenzschwankung überwacht und korrigiert, so daß die Schwankung der Frequenz f\' des Umsetzer-Ausgangssignals im wesentlichen von den Abweichungen der Überlagerungsschwingungsfrequenz U abhängt, wobei eine Änderung -M/der Frequenz 4 die Änderung -Af der Frequenz des Umsetzer-Ausgangssignals hervorruft

Um Fernseh-Rundfunk mit herkömmlichen Empfängern wirksam zu empfangen, muß die Video-Trägerfrequenz des in der Antenne induzierten Rundfunksignals ι ο innerhalb eines Bereiches von mindestens dem bestimmten Wert ±0,1 MHz begrenzt werden. Demzufolge muß der Überlagerungsoszillator des Frequenzumsetzers eine Frequenzstabilität von 0,1/11 306,75 besitzen, d.h. von etwa 1 · 10~⁵. Eine derart hohe Frequenzstabilität kann erhalten werden durch erstens Verwenden eines Oszillators hoher Frequenzstabilität, wie eines quarz- oder kristallgesteuerten Oszillators, und zweitens automatisches Verstellen der Oberlagerungsschwmgungsfrequenz derart, daß die erfaßte Abweichung der Ausgangssignalfrequenz stets auf Null zurückgestellt wird.

Die erste Möglichkeit kann nicht für nichtkommerzielle Fernseh-Empfänger verwendet werden, da die damit zusammenhängende Vorrichtung sehr kompliziert und teuer ist Darüber hinaus kann bei der gegenwärtigen Technik selbst ein Quarzoszillator der höchsterreichbaren Frequenzstabilität nicht die obengenannte Stabilität unter Einflüssen aufrechterhalten, wie z. B. Schwankungen der Umgebungstemperatur, der Versorgungsspan- nung usw.

Der zweite Kunstgriff, der für nichtkommerzielle Fernseh-Empfänger zum Empfang von VHF- und UHF-Band verwendet wird, kann so, wie er ist, nicht zum Empfang von SHF-Fernseh-Rundfunk verwendet werden, ohne Auftreten technischer Schwierigkeiten und darüber hinaus ohne Verursachen hoher Kosten. Das wird im folgenden erläutert

Für die automatische Regelung der Überlagerungsschwingungsfrequenz muß der Überlagerungsoszillator des Frequenzumsetzers so aufgebaut sein, daß er bei einem Umschalt-Betrieb verschiedene Frequenzen, abhängig von der Zahl der Rundfunkwellen, erzeugen kann und muß in dem Frequenzumsetzer ein Frequenzdiskriminator eingebaut sein, der die Frequenz des Mischer-Ausgangssignals oder des Verstärker-Ausgangssignals erfaßt und dessen Ausgangssignal dem Überlagerungsoszillator zur automatischen Steuerung der Schwingungsfrequenz zugeführt wird. In einem solchen Fall bleibt die Trägerfrequenz im Mischer-Ausgangssignal auf einem festen Wert A für jeden empfangenen Kanal, da die Überlagerungsschwingungsfrequenz abhängig von den Frequenzen der empfangenen Signale umgeschaltet wird. Demzufolge werden die empfangenden Kanäle durch Umschalten der Schwingungsfrequenzen des Überlagerungsoszillators ausgewählt, und die Kanalauswahlvorrichtung oder der Kanalwähler eines herkömmlichen Fernseh-Empfängers, dem die frequenzumgesetzten Signale zugeführt werden, wird auf die Frequenz A eingestellt.

Der beschriebene Frequenzumsetzer hat folgende Nachteile:

1. Da jeder der vielen Fernseh-Rundfunk-Kanäle vom nächsten um etwa 12MHz getrennt ist, wie im UHF-Band, müssen die verschiedenen vom Überlagerungsoszillator erzeugten Frequenzen sich voneinander um etwa 12 MHz unterscheiden. Wie beschrieben, liegt jedoch die Überlagerungsfrequenz bei etwa 11 GHz, und es ist technisch sehr schwer, einen Unterschied von 12 MHz bei einer derart hohen Frequenz zu verwirklichen,

2, Die notwendige Frequenzstabilitätsbedingung für den Überlagerungsoszillator kann durch automatische Frequenzregelung (AFC) gemildert werden, jedoch muß die Frequenzabweichung des Oszillators auf innerhalb eines gewissen Bereiches begrenzt werden, um fehlerhaften Betrieb des Regelsystems zu verhindern. Von allen fehlerhaften Betrieben tritt meist der auf Grund des Einflusses des Ton-Trägers auf. Der Frequenzdiskriminator vergleicht nämlich bei Normalbetrieb die Video-Trägerfrequenz mit der zugehörigen festen Frequenz A, aber wenn die Abweichung der Überlagerungsschwingungsfrequenz eine bestimmte Grenze überschreitet, vergleicht der Frequenzdiskriminator die Frequenz A mit der Ton-Trägerfrequenz, so daß das Regelsystem fehlerhaft arbeitet Daraus folgt, daß die zulässige Abweichbreite der Überlagerungsschwingungsfrequemz etwa die Hälfte (d.h. 23 MHz) des Unterschiedes (4,5 MHz) zwischen de* Video- und den Ton-Trägerfrequenzen beträgt Die Breite /on 23 MHz ist etwa das 20fache des Wertes 0,1 MHz, der ohne Frequenzregelung erhalten wurde. Die Frequenzstabilität beträgt in diesem Fall 2 · ΙΟ-⁴, und das ist eine wesentlich niedrigere Bedingung im Vergleich zum zuvor erhaltenen Wert von 1 - 10-^s. Um den verbesserten Wert unter verschiedenen Bedingungen zu erreichen, muß jedoch der Überlagerungsoszillator mit einigen HilfsStabilisatoren versehen sein. Deshalb treten unter diesen Bedingungen bei einem Überlagerungsoszillator zur Erzeugung von nicht nur einer einzigen Frequenz, sondern von mehreren im Umschaltbetrieb beträchtliche zusätzliche technische Schwierigkeiten auf.

3. Wie beschrieben, werden herkömmliche Fernseh-Empfänger im Empfangssystem verwendet, die einen derartigen — wie oben ausgeführten — Frequenzumsetzer verwenden. Da der Empfänger einen Kanalwähler besitzt ruft das getrennte Vorsehen einer Kanalwahlfunktion im Umsetzer einen komplexen Betrieb hervor und ist darüber hinaus unwirtschaftlich.

Eine derartige Frequenzumsetzung ist mit dem bekannten Frequenzumsetzer nicht möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Frequenzumsetzer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihm die Forderungen bei der Umsetzung aus dem SHF-Band in ein niederfrequenteres Band (VHF, UHF) erfüllbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmate des Anspruchs gelöst

Die Erfindung gibt somit einen Frequenzumsetzer an. der bei SHF-Fernseh-Rundfunk-Systemen verwendbar ist, wojei für den Frequenzdiskriminator handelsübliche und damit preisgünstige Phasenschieber verwendet werden können. Die Erfindung ermöglicht es, daß ein VHF- oder UHF-Fernsehempfänger Fernseh-Rundfunkwellen empfangen kann, die als Träger superhohe Frequenzen (SHF), d. h. Zeutimeterweüen, verwenden.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

. F i g. 2a bis 2c Frepuenzspektren zur Erläuterung des Frequenzumsetzbetriebes,

F i g. 3 graphisch die Frequenzkennwerte eines in der Erfindung verwendeten Frequenzdiskriminators,

F i g. 4 das Blockschaltbild des Frequenzdiskriminators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.5 bis 7 Frequenz-Spannungs-Kennlinien zur Erläuterung des Betriebs des in Fig.4 gezeigten Frequenzdiskriminators,

F i g. 8 das Blockschaltbild des Frequenzdiskriminators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch ein Blockschaltbild der Erfindung bzw. Abbildungen der Frequenzspektren zur besseren Erläuterung des Frequenzumsetzbetriebes. Das von einer Antenne 1 aufgenommene SHF-Femseh-Rundfunksignal wird einem Mischer 2 zugeführt. Das Fernsehsignal hat z. B. ein in Fig. 2a dargestelltes Frequenzspektrum. Es zeigen Trapezoide 31,32,33 drei Rundfunkkanäle, die in einer bestimmten Gegend verwendet werden, senkrechte Liniensegmente 34, 35, 36 UlC uäZügcnürigcii Viucü-TrägcT UMU senkrechte Liniensegmente 37,38,39 die dazugehörigen Ton-Träger. Die Frequenzen der Video-Träger 34, 35, 36 sind mit den Frequenzen Λ, h bzw. h bezeichnet. Diese Frequenzen sind innerhalb eines Bandes von beispielsweise 11,7 bis 12,2 GHz gewählt. Die Frequenzbandbreite /a, die von jedem der Kanäle eingenommen wird, wird zu beispielsweise 6 MHz bestimmt, während der Kanalzwischenraum oder -abstand fc der entsprechenden Kanäle zu 12 M Hz gewählt ist. Die Frequenzen der Ton-Träger 37,38 und 39 sind um 4,5 MHz höher als die der Video-Träger /i, h bzw. h. Das betrachtete System ist nämlich das gleiche wie das übliche Fernseh-Rundfunksystem, außer daß die Video-Träger im Superhochfrequenz-Band (SHF-Band) sind. Bei der Beschreibung wird angenommen, daß die Anzahl der Rundfunkkanäle drei sei, jedoch ist festzustellen, daß bei höherer Anzahl die Erfindung wirksamer ist. Darüber hinaus ist jeder Kanal unabhängig von den anderen, und nicht alle Kanäle müssen besetzt sein, d. h. einige Kanäle können frei von übertragenen Signalen sein. Der in F i g. 2a mit Strichlinien dargestellte Kanal 33 bedeutet einen derartigen freien Kanal.

Der Mischer 2 empfängt eben neben dem von der Antenne 1 aufgenommenen SHF-Rundfunksignalen ein Überlageningsschwingungssignal der Frequenz fc das von einem Überlagerungsoszillator 3 erzeugt wird und durch ein senkrechtes Liniensegment 40 in der F i g. 2b angezeigt ist, und gibt ein Ausgangssignal mit einer Frequenzkomponente ab, die gleich der Differenz zwischen der SHF-Rundfunksignalfrequenz und der Überlagerungsschwingungsfrequenz ist Die Fig.2c zeigt das Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Mischers 2. In F i g. 2c zeigen Trapezoide 41,42,43 die frequenzumgesetzten Darstellungen der Rundfunkkanäle 31,32 und 33, senkrechte Liniensegmente 44,45,46 die frequenzumgesetzten Darstellungen der Videoträger 34,35 und 36 und senkrechte Liniensegmente 47,48, 49 die frequenzumgesetzten Darstellungen der Ton-Träger 37,38,39. Die frequenzumgesetzten Video-Träger 44,45,46 haben Frequenzen Λ', ti bzw. ti, die gleich sind den Frequenzen h,h,h minus der Überlagerungsschwingungsfrequenz f* Die Kanalbreite und die Kanalabstände sind selbst nach der Frequenzumsetzung ungeändert geblieben und gleich /β bzw. fc Die Überlagerungsschwingungsfrequenz f_c ist so gewählt, daß Λ\ ti und ti mit den Frequenzen der üblicherweise verwendeten Video-Träger im UHF-Rundfunkband übereinstimmen können.

Das Ausgangssignal des Mischers 2 wird durch einen

Breitbandverstärker 4 verstärkt, und das Ausgangssignal des Verstärkers 4 wird einem üblichen Fernseh-Empfänger 6 zugeführt, der seinerseits einen Kanal zum Rundfunk-Empfang auswählt. Ein Teil des Ausgangssi gnals des Verstärkers 4 wird auch an den Eingangsan schluß 101 eines Frequenzdiskriminators 10 angelegt. Der Frequenzdiskriminator 10 liefert eine Ausgangs-Nullspannung an seinem Ausgangsanschluß 102, wenn die Frequenz des am Eingangsanschluß 101 angelegten

ίο Signals mit einer von bestimmten Frequenzen übereinstimmt, ansonsten jedoch eine positive oder negative Spannung am Ausgangsanschluß 102, deren Amplitude von der Differenz zwischen der Frequenz des dem Eingangsanschluß 101 angelegten Signals und der einen bestimmten Frequenz abhängt. Die in dem Frequenzdiskriminator 10 bestimmten Frequenzen besitzen den gleichen Kanalabstand fc wie gemäß Fig.2c und stimmen mit den Video-Trägerfrequenzen der her

KUiinniiL'iieri vnr- uuer unr-Danu-rvuiiuiuimwciicii

überein. Die Beziehung zwischen der Eingangsfrequenz und der Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators 10 ist nämlich durch eine Kennlinie, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, wiedergegeben. Die bestimmten Frequenzen für die frequenzumgesetzten Video-Träger sind festgelegt durch die Frequenzen Λι, fn und /13, die so eingestellt sind, daß sie mit den Video-Trägerfrequenzen der Empfangskanäle des Fernseh-Empfängers ■ 6 übert-nstimmen. Der Frequenzabstand dieser Frequenzen /ii, /12, f\i wird dem Kanalabstand fc der

SHF-Rundfunksignale gleichgesetzt.

An Hand der F i g. 4 wird ein konkretes Ausführungsbeispiel des Frequenzdiskriminaturs 10 beschrieben, die als Blockschaltbild einen Frequenzdiskriminator 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung

.15 zeigt. Am Eingangsanschluß 101 wird das Ausgangssignal des Breitbandverstärkers 4 gemäß F i g. 1 angelegt. Dessen Ausgang zweigt sich auf zu einem ersten Addierer 12 und einem ersten Phasenverschieber 13. Das Ausgangssignal des ersten Phasenverschiebers 13 wird durch einen ersten Verzögerer 14 geführt urd zweigt sich dann auf zu einem ersten Verstärker 17 und einem zweiten Verzögerer 15. Das Ausgangssignal des zweiten Verzögerers 15 wird über einen zweiten Phasenverschieber 16 einem zweiten Verstärker 18 zugeführt. Die Phasenverschieber 13, 16 erzeugen die gleiche Phasenverschiebung im Frequenzbereich der behandelten Signale. Die Verzögerer 14,15 haben auch die gleiche Verzögerungszeit Das durch die Verzögerer 14,15 und die Phasenverschieber 13,16 hindurchgetre tene und durch den zweiten Verstärker 18 verstärkte

Signal wird dem ersten Addierer 12 zugeführt unu dort

zu dem direkt am ersten Addierer 12 angelegten Signal addiert

Um das Verständnis des Betriebs zu erleichtern, sei

angenommen, daß das Eingangssignal am Eingangsanschluß 101 eine einfache Sinuswelle sei, die wiedergegeben wird durch die Gleichung

Wenn die Verzögerer 14, 15 eine Verzögerungszeit von r/2, unabhängig von der Frequenz der angelegten Signale, und die Phasenverschieber 13, 16 eine Phasenverschiebung von Φ/2, unabhängig von der Frequenz der durch sie hindurchgetretenen Signale besitzen, gibt der zweite Verstärker 18 an seinem Ausgangsanschluß ein Ausgangssignal ei ab mit

('ι = Ii₁ sin [<·>(/ - τ) '/'] .

(2)

Andererseits ist die am ersten Eingangsanschluß des ersten Addierers 12 angelegte Spannung die durch die Formel (1) wiedergegebene Spannung eo, so daß die Summe aus ei und eo am Ausgang des ersten Addierers 12 auftritt. Diese zusammengesetzte Spannung ei ergibt sich zu

mittels Übertrager 21 bzw. 22 an Gleichrichtern 23, 24 angelegt, so daß Gleichspannungen Ea und £5 entsprechend den Signalen et und e? an Widerständen 25 und 26 abfallen. Die Gleichspannungen Ea und £5 ergeben sich zu

COS

(ωτ + Φ)]. (II

(3)

Wenn der Gewinn oder Verstärkungsfaktor des zweiten Verstärkers 18 so eingestellt ist, daß die Amplitude £1 des Signals ei gleich der Amplitude Ea des Signals eo ist, so ergibt sich das Signal ei zu

c₂ = 2/v,sin

cos

(4)

E₅ = *[i _ cos \ (ωτ + Φ)]. (12)

mit k - Konstante.

Da die Ausgangsspannung ΔΕ, die zwischen dem Ausgangsanschluß 102 des Frequenzdiskriminators 10 und Erde bzw. Masse abfällt gleich der Differenz zwischen den Spannungen Ea und £5 ist, wie sich aus F i g. 4 ergibt, so ergibt sich daraus

Wie sich aus der Gleichung (4) ergibt, ändert sich die Amplitude des Signals ei mit dem Phasenwinkel (ωτ + Φ) einschließlich einer Winkelfrequenz ω, wie das in F i g. 5 dargestellt ist.

Das Ausgangssignal des ersten Addierers 12 wird sowohl einem Eingangsanschluß eines zweiten Addierers 19 als auch einem Eingangsanschluß eines ersten Subtrahierers 20 zugeführt. Am anderen Eingangsanschluß des zweiten Addierers 19 und am anderen Eingangsanschluß des ersten Subtrahierers 20 ist das Γ !ngangssignal angelegt, das durch den ersten Phasenverschieber 13 und den ersten Verzögerer 14 getreten und durch einen ersten Verstärker 17 verstärkt ist. Das aus dem Verstärker 17 austretende Signal sei das Signal ei, das gegeben ist durch die Gleichung

IE = 2A-cos ,((..τ + Φ

(13)

(5)

Die Änderung von AE abhängig vom Phasenwinkel (ωτ + Φ) ist in F i g. 7 dargestellt. Wie sich aus F i g. 7 ergibt, ändert sich die Spannung AE sinusförmig mit einer Periode von Απ. Bei der Erfindung ist die Verzögerungszeit r/2 der Verzögerer 14 bzw. 15 so bestimmt, daß gilt

2= I' ^(l4)

mit Fc = Kanalabstand, wie an Hand F i g. 2 erläutert.

Da der Kanalabstand Λ- = 12 MHz, ist die Verzögerungszeit τ/2 etwa 83 ns. Die Gleichung (13) wird daher umgeformt in

IE = 2Acos(2.-7///,. + Φ/2). (15)

mitü) = InF.

Demgemäß ergeben sich die Ausgangssignale e* und 40 Wie sich aus der Gleichung (15) ergibt, ändert sich die es des zweiten Addierers 19 bzw. des ersten i id F

Subtrahierers 20 zu

C₅ = c₂ - c,

g () g
Spannung zlEsinusförmig mit F, mit einer Periode Fc

Nun kann die für den Kanal 41 der F i g. 2 bestimmte Frequenz Fu in dem Frequenzumsetzer der Fig. 1 ausgedrückt werden durch Fc, und zwar zu

Wenn der Verstärkungsgrad des ersten Verstärkers 17 so eingestellt ist, daß gilt:

Ej = 2E₀, (8)

dann sind die Ausgangssignale « und es gegeben durch die Gleichungen:

C₄ = 2E₀ FcOS₁ \,;t + Φ) + ii sinfof - ^l- {,„τ + Φ)Ί .

wobei η positiv und p^nzzahlig ist und Fi< Fc.

Demgemäß können die bestimmten Frequenzen Λ 2 und Λ3 der anderen Kanäle 42 und 43 ausgedrückt werden durch:

Der Wert der Spannung/d£der Eingangsfrequenz /ii kann durch Ersetzen von F\\ der Gleichung (16) für /in der Gleichung (15) erhalten werden, wobei sich ergibt, daß

IE = 2Acos(2.-7)7 + 2.-7/;, /, + Φ-2). (17)

C₅ = IE_n Fcos^ {„,τ + Φ) - lisinFof - ί {,„τ + 0)1.

Deshalb kann, wenn die Phasenverschiebung Φ/2 der Die Amplitudenänderungen der Signale σι und es, 65 Phasenverschieber 13 und 16 so bestimmt ist, daß gilt

abhängig vorn Phasenwinke! (&·;τ + Φ) sind in F i g. 6

dargestellt. 2.W₃//, + Φ/2 = (4m + I) ^T . (18)

Die Spannungen oder Signale e* und es werden 2

mit m = 1 oder Null, ein Frequenzdiskriminatorkennwert erhalten werden, in dem Δ E bei dem Eingangssignal Λ ι verschwindet und abnimmt bei Frequenzzunahme nahe der Frequenz /ii. Auf diese Weise ergibt sich, daß die Spannung AE einen gewünschten Frequenzdiskriminator-Kennweit auch für die Frequenzen f\t und /η vorsieht. Deshalb kann der in Fig. 3 dargestellte Frequenzdiskriminaior-Kennwert durch die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 erreicht werden.

Die beschriebenen Phasenverschieber 13 und 16 ι ο müssen lediglich in etwa gleiche Phasenverschiebungen im zu behandelnden Frequenzbereich vorsehen, d. h. in einem Band von 36 MHz, wenn die Anzahl der Rundfunkkanäle drei und der Frequenzabstand 12 MHz ist, so daß herkömmliche Phasenverschieber verwendbar sind, um als Phasenverschieber 13 und 16 zu wirken. Aus diesem ergibt sich, daß bei Verwendung vieler Rundfunkkanäle die Frequenzen der frequenzumgesetzicfi Signale VörZügSw'ciäc ucPfi ^m ir-Liänu efigcuurcii.

Bei der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß das Eingangssignal des Frequenzdiskriminators 10 eine einfache Sinuswelle sei, jedoch werden beim wirklichen Rundfunk-Empfang Signale mehrerer Kanäle mit verschiedenen Frequenzen an den Diskriminator 10 angelegt, wie das in F i g. 2 dargestellt ist. Bei der in F i g. 4 dargestellten Schaltungsanordnung ist der Teil vom Eingangsanschluß 101 zum Übertrager 22 eine sogenannte lineare Schaltung, die auf die Signale verschiedener Frequenzen unabhängig antwortet. Da andererseits die Gleichrichter 23, 24 nichtlineare Bauteile sind, erfolgen Modulationswirkungen zwischen den vielen Signalen in diesen Bauteilen. Eine geeignete Bestimmung der Gleichrichter-Konstanten kann die gegenseitigen Modulationswirkungen ausreichend herabsetzen, so daß jedes Signal als unabhängig gleichgerichtet betrachtet werden kann. Demzufolge kann die Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators 3 auf einen bestimmten Wert automatisch geregelt werden durch Rückführen der Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators 10 zurück zum Überlagerungsoszillator 3.

Für die Verzögerer 14 und 15, die wichtige Bestandteile des Frequenzdiskriminators sind, können üblicherweise verwendet werden sowohl Ultraschallverzögerer, die die Laufzeit von Ultraschallschwingungen durch ein Übertragungsmedium, wie Glas, ausnutzen, als auch Koaxialkabel, die die Laufzeit elektromagnetischer Wellen durch sie hindurch ausnutzen. In solchen Fällen kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden, wenn ein Kunstgriff verwendet wird, um die Wellen in beiden Wegen oder Richtungen durch das Übertragungsmedium auszubreiten, d. h. in reflektierender Weise.

Die F i g. 8 zeigt einen konkreten Aufbau eines Frequenzdiskriminators 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich ein Verzögerer 27 an Stelle von zwei Verzögerern verwendet. Das an dem Eingangsanschluß 27a des Verzögerers 27 angelegte Signal wird nämlich vom Ausgangsende des Verzögerers 27 reflektiert, um zurückzuwandern. Der Verzögerer 27 entspricht der zusammengesetzten Wirkung der Verzögerer J4 und i5. Der Anschluß 27« ist für das Eingangssignal vorgesehen, um den Verzögerer 27 zu erregen. Das Eingangssignal wird, nachdem es sich in Vorwärtsrichtung in dem Verzögerer 27 ausgebreitet hat, teilweise durch den ersten Ausgangsanschluß 27b abgeführt. Der erste Anschluß 276 hat dabei die gleiche Wirkung wie der Ausgangsanschluß des ersten Verzögerers 14 des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 4, und von diesem ersten Ausgangsanschluß 276 wird die der Ausgangsspannung ra entsprechende Ausgangsspannung abgenommen. Der größte Teil des in Vorwärtsrichtung gewanderten Signals wird am Ende des Verzögerungsmediums reflektiert und kehrt zurück, um am zweiten Ausgangsanschluß 27c zu erscheinen. Die Ausgangsspannung, die am zweiten Ausgangsanschluß 27c auftritt, wird über den Phasenverschieber 16 an den zweiten Verstärker 18 angelegt. Selbstverständlich entspricht das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers 18 der zuvor erwähnten Spannung ei. Selbstverständlich wird die Verzögerungszeit des einfachen Weges des Verzögerers 27 auf r/2 eingestellt, während sie für den doppelten Weg τ beträgt. Die restlichen Bauteile der Fig.8 entsprechen denen der Fig.4, so dfß eine ausführliche Beschreibung des Betriebes unterbleiben kann, da er an Hand der Beschreibung in Fig.4 erläutert worden ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Frequenzumsetzer mit einem Überlagerungsoszillator, dessen Schwingungsfrequenz durch Anlegen einer Stellspannung änderbar ist, mit einem Mischer zum Mischen der empfangenen Wellen mit dem Ausgangssignal des Überlagerungsoszillator zur Frequenzumsetzung der Rundfunkwellen,

mit einem die Trägerfrequenzen im Ausgangssignal des Mischers erfassenden Frequenzdiskriminator mit abwechselnd wiederholten Frequenzdiskriminatorkennwerten, dessen Ausgangssignal dem Überlagerungsoszillator zum automatischen Regeln der Überlagerungsschwingungsfrequenz zugeführt ist, der eine Nullgleichspannung abgibt, wenn die Trägerfrequenzen im Ausgangssignal des Mischers mit den bestimmten, voneinander durch einen konstanten Frequenzabstand getrennten Referenzfrequenzen übereinstimmen, und der eine Gleichspannung abgibt, deren Amplitude von der Differenz zwischen einer der Trägerfrequenzen und der entsprechenden Referenzfrequenz abhängt, wenn die eine Trägerfrequenz nicht mit der entsprechenden Referenzfrequenz übereinstimmt, _2J dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen der Mehrkanal-Rundfunkwellen in andere entsprechende Frequenzen umgesetzt sind und daß der Frequenzdiskriminator (10) enthält: eine erste Einrichtung (13, 14; 27) zum Phasenverschieben eine» Eingangssignals um Φ/2 (rad) und zum Verzögern des Eiiigangs^nals um eine Zeit r/2,

eine zweite Einrichtung (13,14,1' 16; 27) zum Phasenverschieben des Eingangssignals um Φ (rad) und zum Verzögern des Ausgangssignals um eine Zeit r,

einen ersten Addierer (12) zum Addieren des Eingangssignals zum Ausgangssignal der zweiten Ein- richtung (13, 14, 15, 16; 27), einen zweiten Addierer (19) zum Addieren der Ausgangssignale der ersten Einrichtung (13,14; 27) und des ersten Addierers (12),

einen ersten Subtrahierer (20) zur Differenzbildung zwischen dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung (13,14; 27) und dem Ausgangssignal des ersten Addierers (12),

eine erste Gleichrichtereinrichtung (21, 23, 25) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des zweiten so Addierers (19),

eine zweite Gleichrichtereinrichtung (22, 24, 26) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des ersten Subtrahierers (20) und

eine Subtrahiereinrichtung (25, 26) zum Abgeben einer Spannung entsprechend der Differenz zwieine erste Gleichrichteinrichtung (21, 23, 25) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des zweiten Addierers (19),

eine zweite Gleichrichteinrichtung (22, 24, 26) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des ersten Subtrahierers (20) und

eine Subtrahiereinrichlung (25, 26) zum Abgeben einer Spannung entsprechend der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Gleichricht- einrichtungen (21, 23, 25 bzw. 22, 24, 26).

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumsetzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Ein derartiger Frequenzumsetzer ist bekannt (vgl. DE-PS 1272368). Bei dem bekannten Frequenzumsetzer ist ein elektronischer Informationsspeicher vorgesehen mit einer in ihrer Frequenz steuerbaren Empfangsschaltung, die elektronisch auf eine bestimmte Frequenz eines Linienspektrums festgelegt wird. Dabei kann ein Frequenzdiskriminator verwendet werden, auf dessen Mittenfrequenz die Frequenzen des Linienspektrums durch Mischung umgesetzt werden.

Zur Zeit verwendet der Fernseh-Rundfunk elektromagnetische Wellen des VHF- oder UHF-Bandes, aber zukünftig werden wesentlich höhere Frequenzen verwendet werden, z. B. Signalwellen des SHF-Bandes.

Bei der praktischen Durchführung eines derartigen SHF-Band-Rundfunks ist es sehr wirtschaftlich, wenn die bisher üblichen Empfänger zum Empfarg der Rundfunk-Sendungen verwendet werden können. Zu diesem Zweck ist ein Frequenzwandlerkonverter oder -umsetzer notwendig, der durch einfaches Anschließen an den herkömmlichen Fernseh-Empfänger diesen an das neue Rundfunkband anpaßt. Vor allem ist es notwendig, beim SHF-Rundfunk die gleichen herkömmlichen Fernsehsignale und das gleiche Modulationssystem zu verwenden, d. h. Restseitenband-Amplitudenmodulation, als das jebH verwendete.

Der Frequenzumsetzer, durch den herkömmliche Fernseh-Empfänger den SHF-Rundfunk empfangen können, enthält z. B. eine Antenne zur Aufnahme der Rundfunkwellen aus der Luft, einen Empfangs- oder Überlagerungsoszillator zum Erzeugen jeweils einer einzigen Schwingungsfrequenz, einen Mischer zum Mischen der in der Antenne induzierten Signale und des Überlagerungsoszillator-Ausgangssignals, und einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals, d. h. des frequenzumgesetzten Signals vom Mischer. Wenn die Antenne drei Arten von Rundfunkwellen mit Trägerfrequenzen Λ, h bzw. h aufnimmt, so gibt der Verstärker drei Signalarten mit Frequenzen ti, ti bzw. ti ab. Wenn deshalb die Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators so bestimmt ist, daß die Frequenzen ti, ti und ti dem üblichen VHF- oder UHF-Band für den Fernseh-Rundfunk angehören, kann das SHF-Signal durch einfaches Anschließen des Umsetzers an den herkömmlichen Fernseh-Empfänger wirksam empfangen werden. Gemäß dem Rundfunk-Abkommen sind die Frequenzen ti, ti und ti so bestimmt, daß sie Kanälen entsprechen, für die in der betrachteten Gegend keine Rundfunkwellen zugeteilt sind. Das wichtigste bei einem derartigen Frequenzumsetzer ist die Stabilität der Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators. Das Stabilitätsproblem der Schwingungsfrequenz wird an Hand eines konkreten Zahlenbeispiels erläutert

Es sei angenommen, daß ein SHF-Rundfunk-Kanal einer Video'Trägerfrequenz Λ = 12GHz empfangen wird durch Umsetzen des SHF-Kanals in den 50. Kanal (Video-Trägerfrequenz 693,25 MHz) des gegenwärtigen japanischen Standard-Fernseh-Rundfunk-Systems. In diesem Fall ergibt sich die Überlagerungsschwinpngs= frequenz f_a von der angenommen wird, daß sie niedriger eingestellt ist als die Trägerfrequenz des SHF-Kanals, zu