DE1262369B

DE1262369B - FM/AM-Umsetzer

Info

Publication number: DE1262369B
Application number: DEC34508A
Authority: DE
Inventors: Pierre Cassagne; Gerard Melchior
Original assignee: CFT COMP FSE TELEVISION; Compagnie Francaise de Television SA
Current assignee: CFT COMP FSE TELEVISION; Compagnie Francaise de Television SA
Priority date: 1963-12-03
Filing date: 1964-12-01
Publication date: 1968-03-07
Also published as: NL149655B; DK133569B; US3348168A; AT248510B; NL6413974A; DK133569C; BE656365A; GB1075017A; CH417700A; SE320406B; FR1388796A; LU47491A1; ES306650A1; JPS4921444B1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. CL:

H03c

Deutsche Kl.: 21 a4-14/01

Nummer: 1262 369

Aktenzeichen: C 34508IX d/21 a4

Anmeldetag: 1, Dezember 1964

Auslegetag: 7. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen FM/AM-Umsetzer zur Umsetzung einer mit einem Signal M(t) frequenzmodulierten Schwingung der Form

E_e = E sin {[1 +

(D

worin E, m, ω₀ und Q Konstanten sind, in eine amplitudenmodulierte Schwingung mit unterdrücktem Träger der Form

~k M{f) sin (CO₁ 1 H- P) ,

(2) FM/AM-Umsetzer

worin k, ω₁ und P Konstanten sind.

Ein solcher Modulationsumsetzer ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Problem besteht, den Farbträger des SECAM-Verfahrens in einen Farbträger des allgemeinen NTSC-Typs umzusetzen.

Bekanntlich enthält das komplexe Videosignal des SECAM-Systems ein breitbandiges Helligkeitssignal Y₀₁ und den zuvor erwähnten Farbträger, der seinerseits abwechselnd mit zwei Farbsignalen Cl und Cl frequenzmoduliert ist, welche mit der Zeilenfrequenz abwechseln.

In den Farbempfängern werden die Signale Cl und Cl dadurch gleichzeitig verfügbar gemacht, daß jedes von ihnen (vor oder nach der Demodulation des Farbträgers) mit Hilfe einer Verzögerungsanordnung während der Übertragungsperioden des anderen Farbsignals wiederholt wird, und die wiederholten Signale Cl 0 — T) bzw. C2 (i - T), wobei Γ die Zeilenperiode ist, welche sich auf die zuvor abgetastete Bildzeile beziehen, werden an die Stelle der richtigen Signale C1 (0 bzw. Cl (?) gesetzt, welche sich auf die gerade in der Abtastung befindliche Bildzeile beziehen.

In bestimmten Empfangsfällen ist es erwünscht, nicht nur die demodulierten Farbsignale zu erhalten, sondern eine Schwingung der folgenden Form:

S = k'-Cl sin (Co₁ 1 + Q') + k" · Cl sin (a>_x t + Q")

(3)

Darin sind k', k", (O₁, Q' und Q" Konstanten, wobei übrigens hinsichtlich der Werte Q' und Q" nur die Differenz Q' — Q" von Bedeutung ist.

Es ist im übrigen offensichtlich, daß es für die Bildung des Signals S erforderlich ist, die Signale CI (t — T) und Cl (t — T) in klassischer Weise an die Stelle der Signale Cl(O und C2(0 zu setzen.

Das Problem der Bildung des Signals S tritt unter anderem in den Empfängern auf, welche mit einer Einstrahl-Bildwiedergaberöhre ausgestattet sind.

Ein weiterer wichtiger Empfangsfall, bei welchem ein Signal dieser Art erforderlich ist, besteht dann, wenn beim Empfang von Signalen, die nach dem Anmelder:

Compagnie Francaise de Television,

Levallois, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Gerard Melchior,

Pierre Cassagne, Levallois, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. Dezember 1963 (955 788)

SECAM-System ausgesendet sind, der Wunsch besteht, diese in Signale eines Systems umzusetzen, das von der Art des NTSC-Systems ist, damit diese Signale beispielsweise erneut über eine Senderkette ausgesendet werden können, bei dem dieses System angewendet wird.

Man kann zu diesem Zweck so vorgehen, daß zunächst der frequenzmodulierte Farbträger demoduliert wird und anschließend zwei phasenverschobene Trägerschwingungen amplitudenmoduliert werden.

Diese Amplitudenmodulation muß mit Modulatoren erfolgen, welche die Modulationsprodukte (Seitenbänder) liefern, ohne den Träger durchzulassen (sogenannte Modulation mit »Trägerunterdrückung«).

Derartige »Gegentaktmodulatoren« sind kompliziert, schwierig einzustellen und oft instabil, und diese Nachteile werden noch dadurch vergrößert, daß bei dem betrachteten Fall zwei davon benötigt werden.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens mit Demodulation und anschließender erneuter Modulation ergibt sich aus der Anhäufung der durch diese Operationen erzeugten nichtlinearen Verzerrungen.

Es ist daher günstiger, eine direkte Modulationsumsetzung vorzunehmen, welche jedoch die zuvor angegebenen Forderungen erfüllen muß.

Eine solche Modulationsumsetzung kann im übrigen sowohl nach als auch vor der Wiederholung des Farbträgers erfolgen, wie nachstehend erläutert wird.

809 517/239

3 4

Im ersten Fall verfügt man hinter einer herkömm- Die Zeichnung zeigt den Eingang 60 der Anord-

lichen Wiederholungs- und Umschaltanordnung der in nung, welchem die frequenzmodulierte Schwingung

den Empfängern des SECAM-Systems am häufigsten zugeführt wird, die eine konstante Amplitude hat.

verwendeten Art einerseits über eine Schwingung, die Der Eingang 60 speist parallel einen direkten Kanal

mit einem Signal frequenzmoduliert ist, das abwech- 5 21, der schematisch durch einen einfachen Draht dar-

selnd das Signal Cl(t) und das Signal Cl(t — T) ist, gestellt ist, und einen Verzögerungskanal, der schema-

und andererseits über eine Schwingung, die mit einem tisch durch eine einfache Verzögerungsanordnung 22

Signal frequenzmoduliert ist, das abwechselnd das Si- dargestellt ist, die ihren Eingangssignalen eine Ver-

gnal C2(t) und das Signal C2(t — T) ist. Es brauchen zögerung s erteilt. Diese beiden Kanäle sind mit nicht

dann nur zwei FM/AM-Umsetzer verwendet zu wer- io dargestellten Verstärkeranordnungen ausgestattet,

den, welche die zuvor angegebenen Bedingungen er- welche gleiche Verstärkungsfaktoren gewährleisten,

füllen, damit zwei amplitudenmodulierte Schwingungen Der Ausgang des Kanals 21 ist mit dem Eingang 24

erhalten werden, aus denen das Signal S durch Addi- und der Ausgang des Kanals 22 mit dem Eingang 25

tion nach der Gleichung (3) erhalten werden kann. einer Addierschaltung 26 verbunden. Der Ausgang der

Im zweiten Fall ist die umzusetzende frequenzmodu- 15 Addierschaltung 26 ist an den ersten Eingang 31 eines lierte Schwingung mit einem Signal moduliert, das ab- Frequenzumsetzers 33 angeschlossen,
wechselnd das Signal Cl(t) und das Signal C2{t) ist. An den Eingang 60 ist außerdem eine Verzögerungs-Aus dieser Schwingung wird nach Umsetzung eine anordnung 23 angeschlossen, die ihren Eingangssigna-Schwingung erhalten, die mit der Zeilenperiode ab- , . _Λγ-__..___,, _ „ s .,
wechselnd mit den Signalen Cl(O bzw. C2(f) ampli- so len eine Verzögerung um _y erteilt
tudenmoduliert ist. Durch Widerholung und Umschal- Der Ausgang der Verzögerungsanordnung 23 ist mit tung wie beim SECAM-Verfahren können die Signale dem ersten Eingang eines Frequenzumsetzers 30 ver-

K! C₁ sin (ω, t + Q') und K" Cl sin K t + Q") bimäea, dessen zweiter Eingang 63 eine Überlagerungsschwingung mit konstanter Amplitude und fester

voneinander getrennt und gleichzeitig gemacht werden. 35 Kreisfrequenz ω_χ empfängt.

Nach eventueller Phasenverschiebung, Addition und Der Ausgang des Frequenzümsetzers 30 ist mit dem weiterer Umformung, wozu eine Umschaltung gehört. zweiten Eingang 32 des Frequenzumsetzers 33 verkann man gleichfalls das Signal S erhalten. bunden, dessen Ausgang 64 zugleich den Ausgang des

Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines FM/AM-Umsetzers darstellt.

FM/AM-Umsetzers, welcher die strengen Bedingun- 30 Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise:

gen erfüllt, die bei derartigen Modulationsumsetzern Das dem Eingang 60 zugeführte Eingangssignal E_e

einzuhalten sind, natürlich ohne daß die Verwendung kann auch folgendermaßen geschrieben werden:

dieses Umsetzers ausschließlich auf diesen Fall be- β = 2? sin Γα> t 4- Φ (t)] (4)

schränkt ist. ^e ^L ° ^ ⁿ' ^{K J}

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß 35 Darin ist ω₀ die Kreisfrequenz der unmodulierten

die frequenzmodulierte Schwingung parallel drei Trägerschwingung (Mittenfrequenz). Wenn man mit Kanälen zugeführt wird, von denen der erste Kanal ein

direkter Kanal, der zweite Kanal ein Verzögerungs- άΦ(ί)

kanal mit einer Verzögerungszeit von einer ganzen <ot = co₀ -\ — (p) Zähl N Halbwellen der Mittenfrequenz der frequenz- 4°

modulierten Schwingung und der dritte Kanal ein _die Augenblicksfrequenz der Trägerschwingung be-

Verzogerungskanal mit der halben Verzogerungszeit _{zdchnet ist} ^₀ ^ _Differenz

wie der zweite Kanal sind, daß die Ausgange des ersten

Kanals und des zweiten Kanals mit den beiden Ein- ■ d0(t)

gangen einer Schaltung verbunden sind, die bei un- 45 ω« — co₀ = ^J- (6)

geradzahligem N eine Addierschaltung und bei gerad- ^t
zahligem N eine Subtrahierschaltung ist, und daß eine

Frequenzumsetzeranordnung mit zwei Frequenz- dem Modulationssignal M(t) proportional,
umsetzerstufen vorgesehen ist, von denen je ein Ein- Die Verzögerungsanordnung 22 liefert im Zeitgang an den Ausgang der Addier- bzw. Subtrahier- 50 punkt t das Signal
schaltung bzw. an den Ausgang des dritten Kanals angeschlossen ist, während der zweite Eingang der ersten E_s = 2? sin [ω₀ (t — s) 4- 0(t — s)]. (T)
Frequenzumsetzerstufe eine sinusförmige Schwingung
der Kreisfrequenz ω₁ empfängt und der zweite Ein- Die Verzögerung s ist bei diesem Beispiel gleich

gang der zweiten Frequenzumsetzerstufe an den Aus- 55 JL, _d._h. gleich derDauer einer Halbwelle der Mitten-

gang der ersten Frequenzumsetzerstufe angeschlossen ω₀ ^&

ist. frequenz des Trägers.

Die Erfindung wird nachstehend beispielshalber an Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ergibt die

Hand der Zeichnung erläutert, welche das Block- Rechnung für das·Ausgangssignal der Addierschaltung

schaltbild eines nach der Erfindung ausgeführten 60 26, daß die Summe ihrer beiden Eingangssignale nach

FM/AM-Umsetzers zeigt. den Gleichungen (4) und (7) folgendermaßen lautet:

E_s = 2 E sin

Φ(ί) + 0(t-s) ]\m_os , 0(t)-0(t-s)

cos — h

2 J L 2 2

4- 2*rin ^-0('-'J₀QBk, 4- *OT + *ft*)|. (8)

Es wird angenommen, was zulässig ist, daß während der Dauer s (welche einer Halbwelle der Mittenfrequenz entspricht) das Modulationssignal MQ) und deren Phase bis auf eine Konstante folgendermaßen lautet:

dementsprechend die Ableitung

- als Konstanten

= Φ

t-

und daß

Φ(0-

- s)

άΦ(ί) dt

(9)

= k-M{t),
(10)

worin k eine Konstante ist. Andererseits gilt:

dt

Unter der Bedingung, daß die Frequenzabweichungen (ui — Co₀ klein gegen die Mittenfrequenz co₀ bleiben, kann man die klassische Näherung sin χ — χ anwenden, im vorliegenden Fall also:

sin

dt

2 dt

(12)

Es ist folgendes zu bemerken: Wenn die zuvor angegebene Bedingung nicht erfüllt wäre, könnte man durch eine klassische Aufwärtsfrequenzumsetzung dazu kommen, welche mit der frequenzmodulierten Schwingung vor deren Zuführung zu dem FM/AM-Umsetzer vorgenommen würde.

Unter diesen Umständen kann das Ausgangssignal der Addierschaltung 26 aus den Gleichungen (8), (10) und (12) schließlich folgendermaßen abgeleitet werden:

+ E_s = 2 Ek m{t) cos

(O₀t+ Φ

(13)

Die Verzögerungsanordnung 23 liefert andererseits das Signal

= IT sin

— s

, (14)

das in der additiven Mischstufe 30 der Überlagerungsschwingung W₁ überlagert wird, damit ein Signal erhalten wird, dessen Phase bis auf eine Konstante folgendermaßen lautet:

ψ = (<o₀ + W₁) t + Φ

(t-s)

ψ' = (ω₀ +

angesehen werden können, daß also während der Zeitintervalle t — s bis t einerseits und t bis t + s andererseits sich 0 (t) als Funktion der Zeit linear ändert. Daraus folgt unmittelbar, daß

(15)

(16)

so daß also die Ausgangsspannung E_a des Umsetzers lautet:

= K₀ ■ M(t) sin (O)₁ 1 + Φ),

(17)

worin K₀ und 0 Konstanten sind.

Damit ist also die Modulationsumsetzung durchgeführt, wobei das modulierte Signal dem von einem Gegentaktmodulator gelieferten Signal mit unterdrücktem Träger entspricht.

Die beschriebene Schaltung kann natürlich entsprechend dem Wissen des Fachmanns abgeändert werden.

Dies gilt zunächst für die Frequenzumsetzungen, welche zur Erzielung der festen Frequenz

Diese Schwingung wird dem Eingang 32 der substraktiven Mischstufe 33 zugeführt, damit sie in dieser der Ausgangsschwingung der Addierschaltung 26 überlagert wird, die dem Eingang 31 dieser Mischstufe zugeführt wird. Diese liefert ein Signal, das bis auf einen konstanten Koeffizienten die Amplitude M{t) hat und durchgeführt werden. Beispielsweise könnte der Frequenzumsetzer 30, der die Umsetzung um die Kreisfrequenz + CU₁ durchführt, zwischen die Addierschaltung 26 und einen Eingang des substraktiven Frequenzumsetzers 33 eingefügt werden, dessen anderer Eingang dann direkt an den Ausgang des Kanals 23 angeschlossen wäre, wobei das Ausgangsfilter des Frequenzumsetzers 33 auf die Frequenz W₁ abgestimmt bliebe. Andererseits kann man die Verzögerungszeit s so verändern, daß sie gleich der Dauer einer ungeraden Anzahl von Halbwellen der Trägerkreisfrequenz w₀ wird, damit eine größere Empfindlichkeit erreicht wird. Der Koeffizient k des Faktors k · Mit) ist nämlich dem Wert s proportional. Diese Verzögerung darf jedoch keine so große Dauer erreichen, daß die Näherungen, welche für den Fall gemacht wurden, daß s der Dauer einer Halbwelle der Trägerkreisfrequenz w₀ entspricht, nicht sehr zulässig wären.

Es läßt sich leicht feststellen, daß dann die beschriebenen Phasenbeziehungen gültig bleiben.

Die Verzögerungszeit s kann auch gleich der Dauer einer ganzen Zahl von Perioden der Trägerkreisfrequenz W₀ gewählt werden, vorausgesetzt, daß die Addierschaltung 26 durch eine Subtrahierschaltung ersetzt wird.

Das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung entspricht dann genau dem Ausdruck, der für das Ausgangssignal der Addierschaltung in der beschriebenen Schaltung gilt, und der Rest der Schaltung bleibt unverändert.

Eine Dauer s, welche der Dauer einer Periode der Mittenfrequenz des Trägers entspricht, kann beispielsweise dann angewendet werden, wenn die Dauer einer Halbwelle eine unzureichende Empfindlichkeit ergibt und wenn die Dauer von drei Halbwellen für die Näherung sin χ = χ zu groß wird.

Claims

Patentansprüche:

1. FM/AM-Umsetzer zur Umsetzung einer mit einem Signal Mit) frequenzmodulierten Schwingung der Form

Ee = E sin {[1 + Mit)] O)₀ 1 + Q),
worin E, m, w₀ und Q Konstanten sind, in eine

amplitudenmodulierte Schwingung mit unterdrücktem Träger der Form

Ea. = kM(t) sin (W₁1 + P),

worin k, W₁ und P Konstanten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzmodulierte Schwingung parallel drei Kanälen zugeführt wird, von denen der erste Kanal (21) ein direkter Kanal, der zweite Kanal (22) ein Verzögerungskanal mit einer Verzögerungszeit (s) von einer ganzen Zahl N von Halbwellen der Mittenfrequenz (/„) der frequenzmodulierten Schwingung und der dritte Kanal (23) ein Verzögerungskanal mit der halben Verzögerungszeit (yj wie der zweite Kanal

(22) sind, daß die Ausgänge des ersten Kanals (21) und des zweiten Kanals (22) mit den beiden Eingängen (24,25) einer Schaltung (26) verbunden sind, die bei ungeradzahligem N eine Addierschaltung und bei geradzahligem N eine Subtrahierschaltung ist, und daß eine Frequenzumsetzeranordnung (30,33) mit zwei Frequenzumsetzerstufen (30, 33) vorgesehen ist, von denen je ein Eingang an den Ausgang der Addier- bzw. Subtrahierschaltung (26) bzw. an den Ausgang des dritten Kanals (23) angeschlossen ist, während der zweite Eingang der ersten Frequenzumsetzerstufe (30) eine sinusförmige Schwingung der Kreisfrequenz CO₁ empfängt und der zweite Eingang der zweiten Frequenzumsetzerstufe (30) an den Ausgang der ersten Frequenzumsetzerstufe (30) angeschlossen ist.

2. FM/AM-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Frequenzumsetzerstufe (30) eine additive Mischstufe ist und daß die zweite Frequenzumsetzerstufe (33) eine substraktive Mischstufe ist.

3. FM/AM-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang der ersten Frequenzumsetzerstufe (30) an den Ausgang des dritten Kanals (23) und der erste Eingang der zweiten Frequenzumsetzerstufe (33) an den Ausgang der Addier- bzw. Subtrahierschaltung (26) angeschlossen sind.

4. FM/AM-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang der ersten Frequenzumsetzerstufe (30) an den Ausgang der Addier- bzw. Subtrahierschaltung (26) und der erste Eingang der zweiten Frequenzumsetzerstufe (33) an den Ausgang des dritten Kanals (23) angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen