DE3108901C2

DE3108901C2 - Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung eines Pilotsignals

Info

Publication number: DE3108901C2
Application number: DE19813108901
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Pleier
Original assignee: WILHELM SIHN JR KG 7532 NIEFERN-OESCHELBRONN DE
Current assignee: WILHELM SIHN JR KG 7532 NIEFERN-OESCHELBRONN DE
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3108901A1

Description

10

Die Erfindung geht aus von einem Abwärtskonverter für eis r erasähübertragungssystem mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen. Ein solches System ist in der DE-PS15 12 222 beschrieben. Bei dem bekannten FernsehUbertragungssystem empfängt der Aufwärtskonverter über eine Empfangsantenne vom Fernsehsender ein Fernsehsignal, welches im Aufwärtskonverter in den Mikrowellen-Frequenzbereich umgesetzt und über eine Mikrowellen-Richtfunkübertragungsstrecke zu dem Abwärtskonverter gesendet wird, welcher es mit seiner Empfangsantenne empfängt, in den Bereich der Femsehfrequenzen zurückumsetzt und dieses zurückumgesetzte Fernsehsignal drahtlos oder über Koaxialkabel an die Empfangsgeräte von Fernsehteilnehmern weiterleitet Die Übertragung über die Mikrowellen-Richtfunkstrecke erfolgt in Einseitenbandtechnik; es wird der Träger des amplitudenmodulierten Mikrowellensignals am Mikrowellensender unterdrückt und im Empfänger, d. h. im Abwärtskonverter, wieder hinzugefügt Stimmt die im Abwärtskonverter durch einen Oszillator, und zwar durch einen Quarzoszillator erzeugte Trägerfrequenz nicht exakt mit der ursprünglichen Trägerfrequenz überein, so können Schwebungssignale entstehen, welche die Bildqualität auf den Empfangsgeräten der Fernsehteilnehmer beeinträchtigen.

Um dies zu vermeiden, wird bei dem bekannten Fernsehübertragungssystem im Aufwärtskonverter ein im Bereich der Femsehfrequenzen liegendes und von einem Quarzoszillator abgeleitetes Pilotsignal erzeugt, mit den empfangenen Fernsehsignalen vereinigt und gemeinsam mit diesen in den Mikrowellenbereich umgesetzt Eine alternative, in der DE-PS 15 12 222 nicht beschriebene Möglichkeit besteht darin, die Fernsehsignale und das im Bereich der Femsehfrequenzen in einem sonst unbesetzten Frequenzband liegende Pilotsignal getrennt in den Mikrowellenbereich umzusetzen und erst dann mit den Femsehsignalen zu vereinigen, wodurch diese einer geringeren Verzerrung unterliegen. Pilot- und Fernsehsignale werden dann nach Unterdrückung der Mikrowellenträgerfrequenz durch geeignete Filter - über die Mikrowellen-Richtfunkstrecke zum Abwärtskonverter übertragen. Die Mikrowellenträgerfrequenz ist ebenso wie die Frequenz des Pilotsignals vom Quarzoszillator des Aufwärtskonverters abgeleitet und beträgt ein festes Vielfaches, beim Gegenstand der DE-PS 15 12 222 ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Pilotsignals vor der Umsetzung (d. h. des Pilotsignals in der Nutzfrequenzbandlage).

Im Abwärtskonverter befindet sich ein regelbarer Oszillator, und zwar ebenfalls ein Quarzoszillator. Ein von diesem Quarzoszillator abgeleitetes Signal, dessen Frequenz beim Gegenstand der DE-PS 15 12 222 mit der Trägerfrequenz des im Aufwärtskonverter erzeugten Mikrowellctiträgersignals übereinstimmen soll, wird dem im Abwärtskonverter empfangenen Signal beigemischt. Um die Übereinstimmung der beiden Mikroweiieaträgerfrequenzen zu gewährleisten, wird der Oszillator im Abwärtskonverter mit Hilfe des im Mikrowellenbereich üb«rrHgEnen ftipisigpa!! (d. h. des Pilotsignals in Sendefrequenzbaadlage) 2^ege!t-Zu iüssem Zweck wird die im empfangenen und mit dem nachgebildeten Trägerfrequenzsignal überlagerten Signal enthaltene, im Nutzfrequenzband liegende Pilotfrequenz ausgefiltert und in einem Phasendetektor mit einer vom Oszillator des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenz verglichen, welche zu der im Abwärtskonverter erzeugten Mikrowellenträgerfrequenz in demselben festen (in der DE-PS 15 12 222 ganzzahligen) Verhältnis steht wie die Pilotfrequenz im Nutzfrequenzband zu der im Aufwärtskonverter erzeugten Mikrowellenträgerfrequenz. Stimmen die beiden dem Phasendetektor zugeführten Signale in der Frequenz überein, dann stimmen auch die beiden Mikrowellenträgerfrequenzen überein, und Aufwärts- und Abwärtskonverter sind miteinander synchronisiert Stimmen die beiden dem Phasendetektor zugeleiteten Signale in ihrer Frequenz jedoch nicht miteinander übcein, dann gibt der Phasendetektor ein SpannungssiguiJ ab, welches ein Maß für die Frequenzabweichung ist Dieses Spannungssignal wird als Stellgröße eines Regelkreises verwendet, durch welchen die Frequenz des regelbaren Oszillators so nachgeführt wird, daß das Spannungssignal und damit die Frequenzabweichung verschwinden.

Für die Pilotfrequenz steht gewöhnlich nur ein relativ schmales Frequenzband zur Verfügung. Zum Ausfiltern des Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage aus dem vom Abwärtskonverter empfangenen Signal benötigt man daher beim Gegenstand der DE-PS 15 12 222 ein Pilotfilter mit sehr hoher Flankensteilheit; typischerweise benötigt man beim Stand der Technik ein temperaturkompensiertes Pilotfilter mit sechs bis zehn Filterkreisen; das Pilotfilter ist also sehr aufwendig.

Aus der DE-OS 23 06 656 und aus der Zeitschrift »Funkschau« 1971, Heft 21, Seiten 689-692. ist es bereits bekannt, die für einen Sollwert-Istwertvergleich erforderliche Aussiebung des Pilotsignals in der Zwischenfrequenzebene vorzunehmen, welche das Pilotsignal zusammen mit dem Fernsehsignal im Abwärtskonverter durch Frequenzverschiebung, d. h. unter Beibehaltung der ursprünglichen Bandbreite erreicht Das in ZF-Lage ausgesiebte Pilotsignal wird einem Frsquenzdiskriminator zugeführt, der eine Regelspannung zur Stabilisierung des lokalen Oszillators im Abwärtskonverter abgibt. Der erforderliche Filteraufwand ist relativ hoch. Hinzu kommt, daß die Pilotfrequenz mit der Frequenz eines Hilfsoszillators im Diskriminator verglichen wird. Folglich hängt der Frequenzfehler des lokalen Oszillators im Abwärtskonverter von der Stabiüiät des Hilfsoszillators ab und kann nicht auf Null geregelt werden. Der bleibende Frequenzfehler des lokalen Oszillators ist die Ursache von störenden Schwebungen in Gebieten, in denen sich das vom Abwärlskonverter" ausgesandte Signal dem vom Sender direkt einfallenden Signal überlagert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für das Pilotfilter zu reduzieren.

Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung nimmt die für einen Sollwert-Istwert-Vergleich erforderliche Aussiebung des Pilotsignals aus dem vom Abwäirt/ronverter empfangenen Mikrowellensignal nicht wie bisher bei der im Nutzfrequenzband liegenden Pilotfrequenz/^ oder einem Vielfachen die-

spr Frequenz vor, sondern bei einem Bruchteil dieser Pilotfrequenz/«. Dabei wird das erniedrigte Fn:quenzniveau nicht durch Frequenzteilung, sondern durch Frequenzverschiebung erreicht Die Frequenzverschiebung läßt nämlich in Pur den erfindungsgemäß vorgesehenen Zweck vorteilhafter Weise die Bandbreite der Signale unverändert, wohingegen bei einer Frequenzteilung um einen bestimmten Faktor die Bandbreite um denselben Faktor geteilt, d. h. verkleinert würde. Dadurch, daß die Frequenz, bei der das Pilotsignal ausgesiebt wird, erniedrigt, die ursprüngliche Bandbreite aber beibehalten wird, ist für das Aussieben des Pilotsignals nur noch ein bescheidener Filteraufwarid nötig und gleichzeitig wird durch das breitbandige Auskoppeln des Pilotsignals verhindert, daß in den Nachbarkanälen des Pilotsignal in Nutzfrequenzbandlage, welche durch Fernsehfrequenzen besetzt sind, Gruppenlaufzeitverzermngen auftreten.

Πργ Vorteil der Erfindung wird deutlich, wenn man bedenkt, daß bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo die Aussiebung des Pilotsignals bei der halben Pilotfrequenz/« in Nutzfrequenzbandlage erfolgt, als Pilotfilter ein Filter mit lediglich zwei bis drei Filterkreisen benötigt wurde, während beim Stand der Technik statt dessen sechs bis zehn Filterkreise benötigv. werden.

Wenn - was häufig der Fall ist - die Frequenz des Pilotsignals in Sendefrequenzbandlage ein ganzzahliges Vielfaches der Pilotfrequenz in Nutzfrequcnzbandlage, der Faktor α also ganzzahlig ist, dann dürfen, um die Bedingung

o<\a - b ■ c\ - k ■ c\< 1

(D Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenzen kann man allein mit Frequenzvervielfachern auskommen.

In jedem Fall sollen die im Abwärtskonverter zur Synchronisierung des Abwärtskonverters mit dem Aufwärtskonverter erzeugten Frequenzen von einem einzigen Oszillator abgeleitet werden.

Nach dem Beimischen des Signals mit der Frequenz b ■ c ■ fpe zum empfangenen Mikrowellensignal mit der im Sendefrequenzband liegenden Pilotfrequenz a ■ fps enthält das resultierende Signal einen Anteil mit der Frequenz

\o -fps - b ■ cf_PE\.

(IH)

Ein abgezweigtes Signal, welches diese durch Mischung entstandene Frequenz enthält, wird gemäß dem Merkmal (d) des Patentanspruchs 1 in einem zweiten Mischvorgang in einem Mischer mit nicht linearer Kennlinie mit einem Signal mit der Frequenz k ■ c -f_fE gemischt. Das durch den zweiten Mischvorgang erzeugte Signal enthält einen Anteil mit der Frequenz

fps -b-cfp_E\-k-cf_PE\.

(IV)

Wenn der geregelte Oszillator des Abwärtskonverters mit seiner Sollfrequenz schwingt [f_QE = c ·/«), dann stimmt die im Abwärtskonverter nachgebildete Pilotfrequenz/,.£ mit der vom Aufwärtskonverter übermittelten Pilotfrequenz/« überein; liegt jedoch eine Frequenzabweichung vor, ist also

zu erfüllen, entweder b ■ c oder k ■ c oder beide Produkte b ■ c und k ■ c nicht ganzzahlig sein. Zweckmäßig wählt man dann den Faktor c nicht ganzzahlig, das huißt, man wählt die Sollfrequenz des regelbaren Oszillators des Abwärtskonverters verschieden von der Pilotfrequenz/« in Nutzfrequenzbandlage (welche auch mit der Frequenz des Oszillators im Aufwärtskonverter, von welchem auch die Mikrowellenträgerfrequenz abgeleitet wird, übereinstimmen kann), und zwar entweder als Bruchteil oder als nicht ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz/«. Man hat dann die Möglichkeit, die Faktoren b und k ganzzahlig zu wählen, d. h., zur Erzeugung der von der Frequenz des Oszillators des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenzen b /_0£und k · f_QE werden nur Frequenzvervielfacher, aber keine Frequenzteiler benötigt

Wählt man aber die Sollfrequenz des Oszillators des Abwärtskonverters übereinstimmend mit der Pilotfrequenz in Nutzfreouenzbandlage (c = 1) oder als ganzzahliges Vielfaches dieser Pilotfrequenz (c ganzzahlig), dann darf zur Erfüllung der Bedingung (I) entweder der Faktor K oder der Faktor b nicht ganzzahlig sein und man benötigt zur Erzeugung der vom Oszillator des Abwärtskonverters abgeleiteten Frequenzen b ■ /q_E oder k ■ f_QE nicht nur Frequenzvervielfacher, sondern auch einen Frequenzteiler.

Sollte die Frequenz des Pilotsignals in Sendefrequenzbandlage ein nicht ganzz-ihliges Vielfaches der Pilotfrequenz /« in Nutzfrequenzbandlage, der Faktor α also nicht ganzzahlig sein, dann können zur Erfüllung der Bedingung (I) die Faktoren b, c und k ganzzahlig sein, darunter kann insbesondere c = 1 gewählt werden, d. h. die Sollfrequenz des Oszillators des Abwärtskonverters kann übereinstimmend mit der Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage gewühlt werden, und zum Erzeugen der vom Oszillator des

dann wird damit aus dem Ausdruck (IV)
. hcAf_P\ kcAfp

Die Frequenz gemäß Ausdruck (VI) stimmt bis auf eine durch Afp bestimmte, relativ kleine Frequenzabweichung mit der Frequenz d -/_re überein und ist gemäß der Bedingung (I) kleiner als die Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage. Durch ein Pilotfilter, dessen Mittenfrequenz gerade d -/_re ist, kann man die Frequenz (Vl) aussieben, und zwar mit relativ geringem Filteraufwand, weil die ausgesiebte Frequenz kleiner ist als die Pilotfrequenz/«.

Die ausgesiebte Frequenz (Vl) wird nun einem Sollwert-Istwert-Vergleich mit der Frequenz f_QE = c -f_PE des regelbaren Oszillators des Abwärtskonverters unterzogen, um die Frequenzabweichung Afp avf den Wert Null zu regeln. Sofern nicht die Faktoren c und d übereinstimmen, wird vor dem Frequenzvergleich durch Frequenzteilung oder Frequenzvervielfachung der Oszillatorfrequenz f_QE und/oder der ausgesiebten Frequenz (Vl) das Verhältnis der Frequenzen f_QE und der ausgesiebten Frequenzen (VI) um einen solchen Faktor r verändert, daß ein unmittelbarer Frequenzvergleich möglich ist und bei verschwindender Frequenzabweichung {Afp = o) die Differenz der verglichenen Frequenzen ebenfalls verschwindet Für diesen direkten Frequenzvergleich wird

₌ d

(VII)

gewählt

Vorzugsweise wird das empfangene Mikrowellensignal nicht in einem Schritt in das Nutzirequenzband

zurück umgesetzt (dann wäre la - b ■ c\ = 1), sondern es wi"¹ eine Doppelumsetzung vorgenommen, d. h. das Mikrowellensignal wird zunächst auf eine tiefere, aber oberhalb des Nuttfrequenzbandes liegende Zwischenfrequenz umgesetzt und in einem zweiten Schritt von der Zwischenfrequenz in das Nutzfrequenzband zurück umgesetzt. Der große Vorteil dieser Doppelumsetzung liegt d?.rin, daß Spiegelfrequenzen sehr viel leichter unterdrückt werden können. Dies sei an einem Zahlenbeispiel erläutert:

Es werde angenommen, daß die Signalfrequenz/₂ des vom Abwärtskonverters empfangenen MiKrowellensignals 12.547 MHz beträgt, welche auf die im VHF-Bereich liegende Nutzfrequenz/| = 47 MHz umgesetzt werden soll. Bei einer Einfachumsetzung erzeugt man dazu mit einem im Aufwärtskonverter vorgesehenen Oszillator eine Trägerfrequenz/y = 12 500 MHz, welche in einem Mischer mit dem Mikrowellensignal mit der Frequenz /₃ = 12.547 MHz gemischt wird. Das Ausgangssignal des Mischers enthält dann die Frequenz/, = /2 -fr = 47 MHz. Die bei dieser Einfachumsetzung auftretende Spiegelfrequenz liegt bei/₂₅ =/_r - 47 MHz.

Der relative Abstand der Spiegelfrequenz von der Signalfrequenz beträgt lediglich

25

/2-/25 94
/₂ 12547

Das Ausfiltem einer so naheliegenden Frequenz erfordert einen hohen Filteraufwand.

Dieser hohe Aufwand ist nicht nötig, wenn man eine Doppelumsetzung vornimmt. Dazu werden im Abwärtskonverter zwei Mischer benötigt, welche zweckmäßigerweise von ein- und demselben Oszillator ihre Trägerfrequenzen/_n und/_n beziehen, welche von der Oszillatorfrequenz /_Q durch Frequenzvervielfachung um die Faktoren /i, und n₂ gebildet werden.

/n ⁼ "ι 'Jq ,

/72 = "2 -/q · «

Werden beispielsweise n, = 108 und n₂ = 4 gewählt (vergl. auch F i g. 3) und ein Oszillator mit der Frequenz

/q

1250OMHz

= 111,60714MHz

45

eingesetzt, dann wird im ersten Mischer das Mikrowellensignal mit der Frequenz/i = 12 547 MHz mit der Trägerfrequenz/n = 108 -f_Q = 12 053,571 MHz gemischt. Das Ausgangssignal des ersten Mischers enthält die Zwischenfrequenz/_r =/₂ - f_n = 493,429 MHz; dieses Signal wird im zweiten Mischer mit der Trägerfrequenz /n ⁼ 4 '/ο = 446,429 gemischt, so daß das Ausgangssignal des zweiten Mischers die Frequenz

Λ -fn = 47 MHz,

also gerade die gewünschte Nutzfrequenz /j enthält.

Die Spiegelfrequenz des Mikrowellensignals liegt in diesem Falle bei

fis -Jn - Wi -fn) = 11.560 MHz

und der relative Abstand der Spiegelfrequenz von der Signalfrequenz/_z beträgt

60

987
12547

7,9%

65 Einfachumsetzung, so daß eine wesentlich einfachere Abtrennung der Spiegelfrequenz möglich ist.

Vorzugsweise werden die beiden Trägerfrequenzen, welche in den beiden Überlagerungsmischern den umzusetzenden Signalen überlagert werden, von ein- und demselben Oszillator im Abwärtskonverter abgeleitet.

Abhängig von den vorgegebenen Frequenzverhältnissen kann es aber vorteilhafter sein, den beiden Überlagerungsmischern zwei gesonderte, auf unterschiedlichen Frequenzen schwingende, jedoch mit einander synchronisierte Oszillatoren zuzuordnen. Die Oszillatoren müssen nicht phasenstarr gekoppelt sein, doch kann dies für manche Anwendungen von Vorteil sein.

Von den zwei Oszillatoren wird vorzugsweise der dem zweiten Überlagerungsmischer (Ausgangsmischer) zugeordnete Oszillator durch den anderen, dem Eingangsmischer zugeordneten Oszillator synchronisiert, welcher seinerseits von dem empfangenen Pilotsignal synchronisiert wird.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den drei beigefügten Blockschaltbildern schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Schema der Pilotsignalaufbereitung im Abwärtskonverter unter Verwendung nur eines Oszillators, und die

Fig. 2 und 3 zeigt zwei abgewandelte Blockschaltbilder der Pilotsignalaufbereitung im Abwrirtskonverter unter Verwendung zweier gekoppelter Oszillatoren.

Die Blockschaltbilder zeigen die für die Erfassung und Verarbeitung des Pilotsignals wesentlichen Schaltungstcile einer Abwärtskonverterschaltung. Übereinstimmende oder einander entsprechende Schaltungsteile sind in den drei Schaltbildern mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Der Abwärtskonverter (Empfänger einer Richtfunkstrecke) gemäß F i g. 1 empfängt an seiner Empfangsantenne 1 ein von einem Aufwärtskonverter (Sender der Richtfunkstrecke) ausgesandtes Mikrowellensignal, welches ein Pilotsignal mit der Frequenz a -/^₅ enthält, welche ein ganzzahliges Vielfaches α der Frequenz/^ des Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage ist. Dem empfangenen Mikrowellensignal wird in einem Eingangsmischer 2 ein Signal mit der Frequenz b -f_QE beigemischt, wobei /₀£ die Frequenz eines regelbaren Quarzoszillators 3 ist. Die Frequenz b ■ /_Of wird von einem Quarzoszillator 3 abgeleitet durch drei hintereinandergeschaltete Frequenzvervielfacher 4,5 und 6, welche die ihnen eingegebenen Frequenzen um den Faktor k bzw. / bzw. m vervielfachen, so daß

b = k ■ 1 ■ m

(VIII)

ist. (Natürlich können auch mehrere oder weniger Frequenzvervielfacher Verwendung finden, je nachdem wie sich der Faktor »6« am bequemsten bilden läßt.) Das Ausgangssignal des Eingangsmischers 2 durchläuft zur weiteren Signalaufbereitung eine Folge von Signalverstärkera 7,8 und 9 und Dämpfungsgliedern 10 und 11 und gelangt dann in einen Ausgangsmischer 12. Vom Eingang des Ausgangsmischers 12 führt eine Zweigleitung 13 über ein Vorfilter (Bandpaßfilter 14) zum Pilotmischer 15. Das über die Zweigleitung 13 laufende Signal enthält infolge der Mischung im Eingangsmischer 2 Anteile mit der Frequenz

la -fps * ^b '

(III)

und ist damit etwa zehnmal so groß wie im Falle der es wird in den Pilotmischer 15 eingespeist und in diesem an einer nichtlinearen Kennlinie mit dem Ausgangssi-

gnal des Frequenzvervielfachers 4 gemischt, welches die Frequenz k -f_QE besitzt. Durch geeignete V/ah! dc; Faktoren k, I und m sowie der Frequenz/_Q£ des Quarzoszillators 3, welche von einer möglichen kleinen Frequenzabweichung abgesehen um den Faktor c von der Pilotfrequenz f_K verschieden ist, bei vorgegebenem Wert von a, gemäß den Bedingungen

10

\a-fps-k-l-m ■f_Q£\-k-f_Q£\

(IV)

m · c

a 4= k · / · m · c

(IO

(HO

io enthält. Daraus wird dann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bis auf eine Frequenzabweichung

AIl

das Verhältnis der QuerzoszillatorfrequenzyofZur Pilotfrequenz//.? in Nutzfrequenzbandlage der Konstanten c gleich ist,

fps fps

wird erreicht, daß das Ausgangssignal des Pilotmischers 15 einen Anteil enthält, der die Frequenz der Ausdruck

fps\a-k- I ■ m ■ c· -

k- 1 ■ m ■ c-

'PS

(VT)

Diese Frequenz stimmt bis auf eine kleine Frequenzabweichung, welche mit verschwindendem A /_κ zu Null wird, überein mit der Frequenz

25

\a-k-l

c\-k-c\<\

30

Dem Pilotmischer 15 ist ein Pilotfilter 16 nachgeschaltet. Das Pilotfilter 16 ist ein Bandpaßfilter, dessen Mittenfrequenz bei d ■ f_K liegt. Bei dieser Frequenz d -fps, welche kleiner ist als die Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage, kann das Pilotsignal mittels des Pilotfilters 16 ohne größeren Aufwand breitbandig ausgesiebt werden, und zwar in Form eines Signals mit der Frequenz gemäß Ausdruck (VY). Das ausgesiebte Pilotsignal wird anschließend mit einem allein vom Quarzoszillator 3 abgeleiteten Signal in einem Vergleicher 17 verglichen. Um einen direkten Frequenzvergleich zu ermöglichen, sind den beiden Eingängen des Vergleichers 17 nochje ein Frequenzumsetzer (Teiler oder Vervielfacher) 18 und 19 vorgeschaltet, so daß die dem Vergleicher 17 zugeführten Signale die Frequenzen s ■ /_Οί einerseits und

k- I · m -C-Afp

fps k-c-Af_F fp

andererseits aufweisen, wobei die Faktoren s und / so geeigneter Wahl des Faktors η einen Signalanteil mit gewählt sind, daß für das Verhältnis Λ=ί/ί die Beziehung 40 der Frequenz

r = d/c (VIII)

Stimmen die im Vergleicher 17 verglichenen Frequenzen überein, dann gibt der Vergleicher 17 kein Ausgangssignal ab. Stimmen die im Vergleicher 17 verglichenen Frequenzen nicht überein, so gibt der Vergleicher 17 ein vom Ausmaß der Frequenzabweichung abhängiges Signal ab, welches als Stellgröße über die Leitung 20 an den regelbaren Oszillator 3 übermittelt wird und dessen Frequenz/_Q£ so lange nachführt, bis dessen Sollfrequenz

/q£ = C ■ fps

55

erreicht ist.

Auf diese Weise ist die Synchronisation von Aufwärts- und Abwärtskonverier erreicht

Vom Quarzoszillator 3 wird ein weiteres Signal abgeleitet und nach dem Durchlaufen eines weiteren Frequenzvervielfachers 21, in welchem die Frequenz f_QE um den Faktor η hinaufgesetzt wird, dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers 12 zugeführt, wo es mit dem vom Eingangsmischer 2 kommenden Signal gemischt wird. Vorausgesetzt, daß die Osziilaiorfrequenz genau auf den Wert/_Q£ = </_re geregelt ist, enthält das Ausgangssignal des Ausgangsmischers 12 bei la-k- I ■ m ■ c\-n ■ c\ ■ fps = fps,

welcher durch ein passendes Tiefpaßfilter 22 ausgefiltert wird, so daß an dessen Ausgang 23 gerade die Pilotfrequenz/_rein Nutzfrequenzbandlage wiedergewonnen und damit die Rückumsetzung aus dem Mikrowellenbereich beendet ist.

Mit sich ändernden Frequenzvorgaben ändern sich natürlich die Werte für die Faktoren k, I, m, n, s und t und - soweit das zweckmäßig ist - auch die Anzahl der verwendeten Frequenzteiler bzw. Frequenzvervielfacher.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird an der Empfangsantenne 1 ein Mikrowellensignal empfangen, welches ein Pilotsignal enthält, dessen Frequenz um den Faktor a = 172 über der Pilotfrequenz/_rein Nutzfrequenzbandlage liegt Im Eingangsmischer 2 wird das Mikrowellcnsignal mit einem Signal gemischt, welches die. Frequenz b · c -f_rE = 165 -f_FE besitzt: f_rr U? -^e im Abwärtskonverter nachgebildete PiloifreüuertE in Nutz frequenzbandlage, welche bis auf eine Regelabweichung mit fps übereinstimmt; sie wird mittels eines regelbaren Quarzoszillators 3 erzeugt, dessen Frequenz /q£ ⁼ c · f_PE = 1.71875 f_PE ist Durch Vervielfachung der Frequenz urn den Faktor 96 mittels der drei Frequenzvervielfacher 4 (Faktor 4), 5 (Faktor 3) und 6 (Faktor 8) wird die Frequenz 165 f_PE enthalten. Das Aus-

gangssignal des Eingangsmischers 2 enthält daher einen Signalanteil mit der Frequenz 172 fps - 165y>_£, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz 7 /« übereinstimmt. Ein Signal mit dieser Frequenz wird abgezweigt und über eine Zweigleitung 13 dem Pilotmischer 15 zugeführt, in welchem es mit einem vcm Ausgang des Frequenzvervielfachers 4 kommenden Signal mit der Frequenz 4 -f_QE = 6,875 -f_PE gemischt wird. Das Ausgangssignal des Pilotmischers 15 enthält einen Signalanteil mit der Frequenz 172/_re - 165 f_PE - 6,875 f_PE, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz

d ■ fts = 0,125 Ζ«

übereinstimmt Dem Pilotmischer 15 ist ein Pilotfilter 16 (Bandpaßfilter) nachgeschaltet, dessen Mittenfrequenz bei 0,125/_re liegt und welches das Pilotsignal mithin bei einem Achtel der ursprünglichen im Nutzfrequsnzbartd gelegenen Pilotfrequenz/— aussieht.

Das ausgesiebte Pilotsignal wird über einen Frequenzteiler i9 mit dem Divisor 4 einem Vergleicher 17 zugeführt. Dem zweiten Eingang des Vergleichers 17 wird das Ausgangssignal des Oszillators 3 über einen Frequenzteiler 18 mit dem Divisor 55 zugeführt. Im Vergleicher 17 werden daher die Frequenzen

15

20

55

0,03125 ■/«

172/«-171,875/«
4

30

35

miteinander verglichen, welche bis auf eine Regelabweichung übereinstimmen. Über die Leitung 20 gibt der Vergleicher bei fehlender Übereinstimmung ein Spannungssignal als Stellgröße an den regelbaren Oszillator 3 ab, wodurch dessen Frequenz/_Q£ nachgeführt wird, bis der Oszillator 3 auf seiner Sollfrequenz

Z₀E = 1,71875/b-c-/β

schwingt. Dem Ausgangsmischer 12 wird dann vom Eingangsmischer 2 ein Signal mit der Frequenz 7 /_re zugeführt; die Rückumsetzung der Signale aus dem Mikrowellenbereich in den Bereich der Fernsehfrequenzen ist damit vollzogen.

Zur weiteren Rückumsetzung des Signals vom Eingangsmischer in die Nutzfrequenzbandlage wird dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers 12 ein Signal mit der Frequenz 6 f_K zugeführt

Im Ausgangssignal des Ausgangsmischers ist daher ein Sigiiaianteil mit der Frequenz

also gerade mit der Frequenz des Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage enthalten, welcher durch das Tiefpaßfilter 22 ausgeführt werden kann.

Die Frequenz 6 -/«ΚοππίΓ. mar, d'Jrch Frequenzteiler und Frequenzvervitifächer aus der Frequenz des OsIiI-lators 3 bilden. Bequemer ist es jedoch, dazu einen zweiten regelbaren Oszillator 30 zu verwenden, z. B. einen es solchen, dessen Sollfrequenz gerade /_K ist Zwischen dem Ausgang des zweiten Oszillators 30 und dem zweiten Eingang des Ausgangsmischers 1· \\i~\ sin Frequenzvervielfacher 31 (Faktor 6). der gerade die gewünschte Frequenz 6/« bildet. Zur Synchronisation des zweiten Oszillators 30 ist eine zweite Regelschleife vorgesehen, umi zwar weiden in c-insm Vsrgleicher V (z. b. ein Phasendetektor) das Ausgangssignal des zweiten O- zülators 30 nach Durchlaufen eines Frequenzteilers 32 (Divisor 32) als Istwert und das AuLsar.gssignal des Frequenzteilers 18 als Sollwert miteinander verglichen; stimmen Sollwert und Istwert nicht übereia, wird vom Vergleicher 33 über die Leitung M als Stellgröße ein Spannungssignal an den zweiten Oszillator 30 übermittelt, bis dessen Sollfrequenz/_w eingeregelt ist. Der zweite Oszillator 30 schwingt folglich nicht unabhängig, er ist vielmehr mit dem ersten Oszillator 3 gekoppelt, welcher die Sollfrequenz des zweiten Oszillators 30 bestimmt In diesem Sinne ist auch die vom zweiten Oszillator 30 bereitgestellte Frequenz fps vom ersten Oszillator 3 abgeleitet Die beiden Oszillatoren 3 und 30 müssen nicht phasenstarr gekoppelt sein; es genügt die Hersteüunu eines Testen Verhältnisses der beiden Oszillatorfrequenzen,

Das dritte, Ausfuhrungsbeispiel (Fig. 3) ist dem 2. Ausführungsbeispiel ähnlich. An der Empfangsantenne 1 des Abwärtskonverters wird ein Mikrowellensignal empfangen, welches ein Pilotsignal enthält, dessen Frequenz um den Faktor a - 112 über der Püctf requenz fps in Nutzfrequenzbandlage liegt. Im Eingangsmischer 2 wird das Mikrowellensignal mit einem Signal gemischt, welches die Frequenz b ■ c ■ f_PE = 108 ■ f_PE besitzt, wobei f_PE die im Abwärtskonverter nachgebildete Pilotfrequenz in Nutzfrequenzbandlage ist welche bis auf eine Regelabweichung mit/_w übereinstimmt; sie wird mittels eines regelbaren Quarzoszillators 3 erzeugt, dessen Frequenz f_QE = c ■ f_PE = 1,2 · f_PE ist. Diese Frequenz wird in einem Frequenzvervielfacher 4 um den Faktor b = 90 vervielfacht und dann dem zweiten Eingang des Eingangsmischers 2 zugeführt. Das Ausgangssignal des Eingangsmischers 2 enthält daher einen Signalanteil mit der Frequenz 112/_re - 108 f_PE, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz 4 ■ fps übereinstimmt. Ein Signal mit dieser Frequenz wird - ggfs. nach vorheriger Verstärkung oder Abschwächung -- dem Pilotmischer 15 zugeführt und darin an einer nicht-linearen Kennlinie mit einem Signal mit der Frequenz 4,8 -f_PE gemischt, wekr.e erhalten wird, indem das Ausgangssignal des Quarzoszillators 3 einem gesonderten Frequenzvervielfacher 35 mit dem Vervielfachungsfaktor 4 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Pilotmischers 15 enthält einen Signalanteil mit der Frequenz

4,8 /«-112 //5+108 /« = 112,8 /«-112 /«, welche bis auf eine Regelabweichung mit der Frequenz

d ■ fr = 0,8 /ß

übereinstimmt. Das Ausgsngssignai des Piiotmischers 15 wird einem Bandpaßfilter (Pilotfilter 16) zugeführt, dessen Mittenfrequenz gerade bei 0,8/« liegt; bei dieser herabgesetzten Frequenz wird also das Pilotsignal ausgesiebt und über einen Frequenzteiler i9, der die Frequenz auf ein Achtel (Divisor 8) herunierteilt, einem Vergleicher (Phascndetektor 17) zugeführt. Dem zweiten Eingang des Vergleichers 17 η'ινύ :ir?, nur vorn Quarzoszillator 3 abaeleitct'-i Signa! mit der Frequenz 0,\ /f. z;?gef-:hrt, weshaib z-visehen dem OsziüatO! 3 iHi'i ά-Λ'Λ ζνν,ί'-π Eingang des Vergleich r: ?7 ncch tin

weiterer Frequenzteiler 18 mit dem Divisor 12 vorgesehen ist Im Vergleicher werden mithin die Frequenzen

12

^: 0,1

'ρε

112,8 fe- 112/« 8

10

miteinander verglichen, welche bei einwandfreier Sjtichronisierung von Abwärts- und Aufwärtskonverter (/J₅ -/pe) übereinstimmen. Sollten sie nicht übereinstimmen, so wird vom Vergleicher ein Spannungssignal, dessen Höhe ein Maß für die Abweichung/« -f_K ist, über die I eitung 20 als Stellgröße an den regelbaren Oszillator 3 übermittelt und dessen Frequenz/_Q£ nachgefühlt, um die Differenz f_QE - \2frs auf Null zu bringen; ist dies erreicht, schwingt der Oszillator 3 auf seiner Sollfrequenz f„_E = 12/ρ$-

Zur weiteren Rückumsetzung des vom Abwärtskonverter empfangenen Signals wird das Ausgang ^signal des Eingangsmischers 2 dem ersten Eingang eines Ausgangsmischers 12 zugeführt, während dem zweiten Ein- gang dieses Ausgangsmischers 12 ein Signal mit der Frequenz S - //>£ zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Ausgangsmischers 12 enthält deshalb einen Signalaateil mit der Frequenz

30

5 · ffE-lU /«+108 f_K = 113 /_ff-112 /„,

welche bis auf eine Regelabweichung mit der ursprünglichen Pilotfrequenz /_re in Nutzfrequemibandlage übereinstimmt. Das Ausgangssignal des Ausgangsmi· 3s schers 12 durchläuft noch ein diesem Nutzfrequenzband angepaßtes Tiefpaßfilter und damit ist die vollständige Rückumsetzung des Fernsehsignals aus dem Mikrowellenbereich in das Nutzfrequenzband im Prinzip abgeschlossen.

Das dem Ausgangsmischer 12 zugeführte Signal mit der Frequenz 5 -f_PE wird durch einen weiteren regelbaren Quarzoszillator 30 erzeugt, der mit der Frequenz f_PE schwingt; zwischen dem Quarzoszillator 30 und dem Ausgangsmischer 12 befindet sich ein Frequenzvervielfächer 31, der die Ausgangsfrequenz//>_£und den Faktor 5 heraufsetzt Für eine einwandfreie Synchronisierung des Ausgangssignals des Ausgangsmischers muß der zweite Oszillator 30 so geregelt werden, daß er auf der Frequenz 5 f_K schwingt. Dies wird durch einen zweiten Regelkreis erreicht, welcher dem Regelkreis des ersten Oszillators 3 untergeordnet ist Zu diesem Zweck ist ein weiterer Vergleicher (Phasendetektor 33) vorgesehen, der einerseits mit dem Ausgang des Frequenzteilers 18 verbunden ist, von wo er ein Signal mit der Frequenz 0,1 ff ε erhält, und der andererseits über einen Frequenzteiler 32 mit dem Divisor 10 mit dem Ausgang des zweiten Quarzoszillators 30 verbunden ist

Ist der erste Oszillator 3 einwandfrei synchronisiert, dann wird dem Vergleicher 33 vom Frequenzteiler 18 als Sollwert ein Signal mit der Frequenz 0,1 f_K zugeführt, und wenn das im Frequenzteiler 32 gebildete Signal eine davon verschiedene Frequenz aufweist, dann übermittelt der Vergleicher 33 über die Leitung 34 an den zweiten Oszillator 3ft als Stellgröße eic Spannungssignal, welches die Frequenz des Oszillators 30 auf den Wert/_re nachstellt Die beiden Oszillatoren 3 und 30 sind somit synchronisiert Durch eine andere Wahl der Faktoren bzw. Teiler bei der Frequenzumwandlung kann man auch erreichen, daß die beiden Oszillatoren 3 und 30 darüber hinaus phasenstarr gekoppelt sind. Dies gelingt zum Beispiel durch folgende Änderung der Parameter im Beispiel gemäß Fig. 3:

Frequenzvervielfacher 4: Frequenzvervielfadher 35: Frequenzteiler 19: Frequenzteiler 32: Oszillator 30: Frequenzvervielfacher 31:

Faktor 88 statt 90; Faktor S statt 4; Divisor 4 statt 8; Divisor 108 statt 10; Frequenz 10,8 f_K statt Jfe; Ersatz durch Frequenzteiler mit Divisor 2.

Damit findet eine Aussiebung des Pilotsignals im Filter 16 nunmehr bei 0,4/_Ä statt bei 0,Zf_κ statt Der Sollwert-Istwert-Vergleich in den beiden Vergleichern 17 und 33 findet nach wie vor bei der Frequenz 0,1/« statt Die Sollfrequenz des zweiten Oszillators 30 beträgt das 9fache der Frequenz des ersten Oszillators 3, d. h. die Frequenz des zweiten Oszillators 30 ist eine Oberfrequenz der Frequenz des ersten Oszillators 3; somit sind beide Oszillatoren 3 und 30 phasenstarr gekoppelt

In allen drei Ausführungsbeispielen wird das empfangene Mikrowellensignal nicht in einem Schritt in das Nutzfrequenzband rückumgesetzt, sondern durch eine Zweifachumsetzung, d. h. es wird das Signal zunächst auf eine Zwischenfrequenz/, (im ersten Beispiel/, - a -b -f_K, im zweiten Beispiel/, - Tf_n, im dritten Beispiel/ = 4 fps) rückumgesetzt und dann von dieser durch erneute Mischung in das Nutzfrequenzband Hierdurch wird die Ausfilterung von Spiegelfrequenzer sehr erleichtert, weil diese durch die Doppelumsetzung in einem größeren Frequenzabstand vom Nutzfre quenzband erscheinen, als dies bei einer Einfachumset zung der Fall wäre.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung eines Pilotsignals in einem Abwärtslconverter für ein Femsebübertragungssystem mit einem Aufwärtskonverter zur Umsetzung von Fernsehsignalen in den Mikrowellenbereich,

mit einem Abwärtskonverter zur Rückumsetzung der Mikrowellenfrequenzen in den Bereich der Ferasehfrequenzen, ">

und mit einer Mikrowellen-Richtfunkübertragungsstrecke zwischen dem Aufwärtskonverter und dem Abwärtskonverter,

wobei zur Synchronisierung der im Abwärtskonverter mittels eines geregelten Oszillators erzeugten Trägerfrequenzen für die im Abwärtskonverter wiedergewonnenen Fernsehsignale mit den Trägerfrequenzen der ursprünglichen, in den Aufwärtskonverter eingehenden Fernsehsignale, gemeinsam mit den umgesetzten und auf der Mikrowellen-Richtfunkstrecke übertragenen Fernsehsignalen ein von einem Oszillator im Aufwärtskoüverter abgeleitetes Pilotsignal mit übertragen wird, welches den Fernsehsignalen im Aufwärtskonverter hinzugefügt und ebenso wie diese in ein amplitudenmoduliertes Einseitenbandsignal umgesetzt wird,
wobei die Frequenzen des Pi'otsignals in Nutzfrequenzbandlage in einem sonst unbesetzten Kanal des Fernsehfrequenzbereiches liegt,
gekennzeichnet durch

(a) Ableiter, eines ersten Signals mit der Frequenz

b-f_QE = b- c /ρε

vom Oszillator des Abwärtskonverters, wobei c das fest vorgegebene Verhältnis der tatsächlichen Frequenz/_0£des Oszillators des Abwärtskonverters zu der von diesem Oszillator abgeleiteten, im Abwärtskonverter nachgebildeten Pilotfrequenz /_PE in Nutzfrequenzbandlage ist,

(b) Beimischen des gemäß (a) abgeleiteten ersten Signals dem vom Abwärtskonverter empfangenen Mikrowellensignal oder einem davon abgezweigten Signal,

(c) Ableiten eines zweiten Signals mit der Frequenz

* · /qe = ^k ■ ^c ' ffE
vom Oszillator des Abwärtskonverters,

(d) Mischen des gemäß (b) durch Mischung aufbereiteten Mikrowellensignals oder eines davon abgezweigten Signals mit dem gemäß (c) abgeleiteten Signal,

(e) wobei die Frequenzen des ersten und zweiten abgeleiteten Signals so gewählt werden, daß die Faktoren a, b, c und k den Bedingungen

(I) 0 < d < 1 und

(II) a + b ■ c genügen, worin

α das Verhältnis der Frequenz des Pilotsignals in Sendefrequenzbandlage zu der Frequenz/« des Pilotsignals in Nutzfrequenzbandlage und

</=|e - b ■ c\-kc\

ist,

(0 Eingeben des gemäß (d) durch Mischung aulbereiteten Signals in ein Bandfilter (Pilotfilter),

60

65 dessen Mittenfrequenz ungefähr bei der Frequenz d · /i>s liegt,

(g) Vergleichen der - bis auf eine vom Oszillator des Abwärtskonverters herrührende Frequenzabweichung - mit der Frequenz d · fps übereinstimmenden Frequenz des gemäß (f) ausgesiebten Signals oder einer daraus durch Multiplikation mit dem Faktor Λ abgeleiteten Frequenz

mit der vom Oszillator des Abwärtskouverters abgeleiteten Frequenz

d-/pE = —/oE

bzw. einer daraus durch Multiplikation mit demselben Faktor h abgeleiteten Frequenz

j t _ Λ · d ,

(h) Verwendung des gemäß (g) gebildeten Differenzsignals als Stellgröße für den Regelkreis des Oszillators des Abwärtskonverters, um die Frequenz f_QE dieses Oszillators auf den Wert

■fps

zu regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Abwärtskonverter empfangene Mikrowellensignal unter Verwendung eines ersten Mischers (Eingangsmischer) auf eine tiefere Zwischenfrequenz umgesetzt und nachfolgend unter Verwendung eines zweiten Mischers (Ausgangsmischer) weiter in das Nutzfrequenzband umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenfrequenz eine Frequenz

f,-\a-b-c\f_K
gewählt wird, wobei die Bedingung

KIa - bc\<a
durch entsprechende Wahl der Sollfrequenz

des zugehörigen Oszillators im Abwärtskonverter und durch darauf abgestimmte Multiplikation bzw. Teilung (Faktor b) dieser Oszillatorfrequenz bei vorgegebener Mikrowellensignalfrequenz einzuhalten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trägerfrequenzen (in Fig. 1 ft · c -/^bZw. η · c /_re), welche im ersten bzw. im zweiten Mischer dem umzusetzenden Signal überlagert werden, von demselben Oszillator abgeleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der beiden Trägerfrequenzen (in Fig. 3 die Frequenzen 108/« bzw. 5/ps), welche im ersten bzw. im zweiten Mischer den umzusetzenden Signalen überlagert werden, zwei miteinander synchronisierte Oszillatoren vorgesehen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung desjenigen Oszillators, der dem zweiten Mischer zugeordnet ist, eine Regel-

schieife vorgeser.cn ist, in welche als Sollwert ein von dem anderen, dem ersten Mischer zugeordneten Oszillator abgeleitetes Signal eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch S oder 6, daduich gekennzeichnet, daß die beiden Oszillatoren phasenstarr miteinander gekoppelt sind.