-
Verfahren und Anordnung zum E#npfang eines amplitudenmodulierten Ho#
lifrequenzsignals, insbesondere zum Einse'itenbgndempfang von am plitudenmodulierten
Tonrundfunksendungen Die Erfindung betrifft die Schaltungstechnik von Einpfangsgeräten
zum Empfang des Fernsehrundfunks, insbesondere aber des amplitudemnodulierten Tonrundfunks.
Die bisher bekannten Rundfunkempfänger für den amplitudenmodulierten Tonrundfunk
benötigen wegen der verwendeten Diodengleichrichter zur verzerrungsfreien Demodulation
ein Eingangssignal mit Träger und zwei zu diesen symmetrischen Seitenbändern, während
der ebenfalls amplitudenmodulierte Bildträger des Fernsehrundfunks aus einer Trägerfrequenz,
einem - vollständigen und einem Restseitenband besteht und nach einem von
Nyquist angegebenen Verfahren ebenfalls mit einem Diodengleichrichter demoduliert
wird. Dieses als Restseitenbandverfahren im Fernsehrundfunk verwendete Sendesystem
erfordert im Empfänger eine genormte Selektionskurve, deren Verlauf zusammen mit
dem Sendeverfahren eine Einheit bildet.
-
Da bereits in einem Seitenband die vollständige Information des Modulationssignals
enthalten ist, kann bei der Demodulation auf eines der beiden ausgestrahlten Seitenbänder
verzichtet werden. Dadurch steht empfangsseitig die gesamte Bandbreite des Hochfrequenzverstärkers
für die Nutzinformation zur Verfügung.
-
Spezielle Einseitenbandempfänger werden bisher ausschließlich für
den kommerziellen Funkverkehr gebaut und eingesetzt, da hier. ein wesentlich größerer
technischer Aufwand sowie keine großen Qualitätsanforderungen an die Übertragungsstrecke
im Vergleich zu einer Rundfunkübertragung tragbar sind.
-
Alle bekannten Einseitenbandsysteme arbeiten mit direkter Demodulation
durch einen im Empfänger selbst erzeugten Zusatzträger oder, wie im Fernsehen' üblich,
mit einer genormten Empfänger-Durchlaßkurve, deren Verlauf zusammen mit dem Sendeverfahren
eine Einheit bildet.
-
Für Tonrundfunkempfänger konnte diese Technik wegen des großen technischen
Aufwandes durch den Einsatz steilflankiger, d. h. aufwendiger, Filter zur
Aussiebung eines Seitenbandes oder den phasenrichtigen Trägerzusatz bei direkter
Demodulation bisher keinen Eingang'finden. Tonrundfunkempfänger' benötigen daher
nach wie vor im Hochfrequenzteil die doppelte Bandbreite des senderseitig verwendeten
Modulationsspektrums (größere Störanfälligkeit gegen Nachbarsender) sowie ein Eingangssignal,
das aus dem Träger und zwei symmetrischen Seitenbändern besteht und daher besonders
starke Modulations-> verzerrungen durch am Empfangsorf auftretenden selektiven Schwund
ergibt. Außerdem werden die Tonrundfunkempfänger auf Grund falscher Störabstandsbetrachtungen
teilweise -. schon- auf der Hochfrequenzseite so schmalbandig ausgeführt, daß nur
noch ein Bruchteil des sendeiseitigen Modulationsspektrums nutzbar gemacht werden
kann und daher z. B. schon die Bodenwellenversorgang des- Mittelwellentonrundfunks
nur noch die Qualität eines Itiformationsprogramms besitzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfangsqualität von,
amplitudenmodulierten Ton-und Fernsehrundfunksendern durch Maßnahmen auf der Empfängerseite
zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Umsetzung
*und Umwandlung eines empfangenen,- unsymmetrisch amplitudenmodulierten HF-Signals
U.E mit Trägerfrequenz f, in ein symmetrisches Zweiseitenbandsignal Us niii
Trägerfrequenz f, das erstere gleichzeitig zwei Mischstufen zugeführt und so in
der einen mit Hilfe einer -Oszillatorfrequenz f"1 von der Größe f" =
(f, + f;,) unter'Umkehrung der Frequenz:Jage seiner Seiten#änder und
in der zweiten mit Hilfe einer Oszillatorfrequenz f"2-,'von der Größe
f,2 = (f,-f") und unter Beibehaltung der Frequenzlage seiner Seitenbänder
in je ein amplitudenmoduliertes Signal gleicher Trägerfrequenz
f, umgesetzt wird, daß deren Summensighal U, nach Filterung in einem
Tiefpaß ein exakt symmetrisches Zweiseitenbandsignal mit Trägerfrequenz fz ist,
das einerseits einem Demodulator zur Demodulation und andererseits einem nichtlinearen
Netzwerk zur Aussiebung der Trägerfrequenz fz und » deren Verdoppelung auf
den Frequenzbetrag - 2 f, zugeführt wird, und daß eine dritte Mischstufe
mit Hilfe der vom Netzwerk gelieferten Frequenz- - 2 f, die
von einem Oszillator erzeugte Oszillatorfrequenz der einen Mischstufe
in
die Oszillatorfrequenz der zweiten Mischstufe umsetzt.
-
Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung
des neuen Verfahrens ist in dem Blockschaltbild F i g. 1 schematisch dargestellt
und dient zur Erläuterung der Erfindung.
-
Das zu. demodulierende, unsymmetrisch amplitudenmodulie7rte HF--(Eingangs-)Signäl
Üj,- z.SI. e"m 'amplitudenmodulierte§ Einseitenbandsig# UE =A cos
.- 2 n f, t + Mo' cö s 2n (f# dessen Trägersignal die
Amplitude A und die Frequenz f, und dessen (oberes) Seitenband die Amplitude m,
und die (Seiten-)Freqgenz . (f, + fm), hat, wird einer Transponierungssehaltung
aus zwei eingangsseitig paralleIgeschalteten Mischstufen 1 und 2 gleicher.Mischkonstanten-Czugeführt,
die ausgangsseitig über einen Tiefpaß 3 auf den Eingang eines Demodulators_4
geschaltet sind. Der-Tiefpaß 3 ist so aüsgelegt, daß er die Summenfrequenzsignale
der ihih zugeführten Misch- bzw. Modulationsprodukte beider Mischstufen
1 und 2 unterdrückt und nur die in deren Misch- bzw. Modulationsprodukten
auftretenden Differenzfrequenzsignale auf den Eingang des Demodulators 4 überträgt.
-
In der einen Mischstufe 1 wird dein HF-Signal UE [Gleichung
(1)] eine von einem Oszillator 5 hoher Frequenzkonstanz erzeugte und zugeführte
Oszillatorfrequenz + f.,) multipEkativ überlagert, die um einen frei
wählbaren, im# voraus festgelegten# Vrequenzbetrag f, größer als der'göllwert
der Trägerque " des' zu demodÜherenden HF-Signals- U,
fre nz f -E
bemessen
ist und mit der die Mischstufe 1 das HF-Signal U.E in bekannter Weise unter
Vernachlässigung der in ihrem Mischprodukt gleichzeitig auftretenden und vom Tiefpaß
3 unterdrückten Summenfrequenz# signale in das Differenzfrequenzsignalgernisch
-,-UI'=C{Acos27v(fol-fe)t+mocos2n ff-, - (A + MI tj, d.h., da bzw.
in ein zwischenfrequentes Einseitenbandsignal U,' # C {A cos 27vfz
t + mo cos 2n (fz - f.) tl (2) mit der Trägerfrequenz
f, und einem Seiteiiband in der unteren Frequenzlage umsetzt.
-
rn der zweiten Mischstufe 2 wird dem HF-Eingangssignal UE [Gleichung
(1)] eine Oszillatorfrequenz f" überlagert, die erfindungs'gemäß so bemessen ist,
daß sie um den gleichen Frequenzbetrag f, unterhalb der Trägerfrequenz
f, des HF-Signals Uu schwingt, um den die Oszillatorfrequenz fo, der ersten
Mischstufe 1 oberhalb der Trägerfrequenz fe, schwingt, d.h. daß sie, da
f,1 = (f, + f,) ist, sowohl die Bedingung f02 # fe
- f' (3 a) als auch die Bedingung f112 = f#,1
- 2 f, - (3 b) erfüllt. Damit die Oszillatorfrequenz f", diese
Bedingungen auch bei einem in seiner Trägerfrequenz f,
schwankenden,
d. h. vom Sollwert abweichenden HF-Signal UB erfüllt werden, wird
sie, wie weiter unten beschrieben und erläutert ist, mit Hilfe einer weiteren.
Mischstufe 6- aus der vom Oszillator 5 erzeugten Oszillatorfrequenz
f", der ersten Mischstufe 1
abgeleitet. #,Mit.- der,#-ßu, bemesseneii '0'iiiiiatötfe«quonz
# f## setzt die* ##e'ite M''-s'chs'tu'fe zugeführte HF-Signal UE [Gleichung (1)]
ii#<#."dää#,-:'Differenzfrequenzsignalgemisch j 2- --
- ' - ü# I f _2) -C-,{ Ä c,ps,2z 0 md-c9&
9
d-.. h., dae.fö,# - (fä ist, ebenfalls in ein zwischenfreq:qöntes
"13i,ii#eitenliändsignal U,' = {A cos 27v fz - t
+ mo cos 2n (f# - f.) t}
(4) mit der Trägerfrequenz
f, und mit einem Seitenband ,ixi, der unteren Freq.uenzlage.-um..
-
Bedingt durch die untgrschiedliche Frequenzlage der Seitenbänder der
von den beiden Mischstufen abgegebenen zwischenfrequenten Einseitenbandsignale
U,' und U,' [Gleichung (3) und (4) ] ergibt- deren -am Ausgang
des Tiefpasses 3 auftretendes- Summensignal Us C {2
A cos 27r f, t + mo cos 2n (ft + f,#)
t + m, cos 2n (A - f.) t# (5)
ein
-exakt symmetrisches, mit der Trägerfrequenz fz. schwingendes, Zweiseitenbandsig.nal,
dessen oberes und unteres Seitenband die gleiche Amplitude rn, haben.
-
Wie der Vergleich der Gleichungen (1), (2) und (4) ergibt,
wird in den Mischstufen 1 und 2 die Umwandlung des unsymmetrisch amplitadenmodulierten,
mit der Trägerfrequenz fe schwingenden HF-Signals UE [Gleichung (1)] in ein exakt
symmetrisch amplitudenmoduliertes, mit der zwischenfrequenten Trägerfrequenz
f" schwingendes Zweiseitenbandsignal dadurch erreicht, daß einerseits beide
Mischstufen 1
und 2, bedingt durch den gleichen Frequenzabstand ft ihrer Oszillatorfrequenzenf#,1
und f"2 von der Drägerfrequenzfe, das HMignal UE [Gleichung (1)] auf die
. gleiche zwischenfrequente Trägerfrequenz fz umsetzen und daß andererseits
bei der Umsetzung des HP-Signals UE auf die zwischenfrequente Trägerfrequenz f#,
dessen (oberes) S eitenband in der einen Mischstufe 1, bedingt durch
deren oberhalb der Trägerfrequenz f, schwingende Oszillatorfrequenz f"i =
(f, + ft), in die umgekehrte (untere) Frequenzlage, während es in
der zweiten Mischstufe 2, bedingt durch deren unterhalb der Trägerfrequenz fe schwingende
Oszillatorfrequenz j#, = (fe, - fz), wieder in die. gleiche (oben)
Frequenzlage transponiert wird.
-
Die beschriebenen Eigenschaften der beiden Mischstufen 1 und
2 und ihrer erfindungsgemäß bemessenen Oszillatorfrequenzen bewirken, daß diese
nicht nur, wie oben berechnet und erläutert, amplitudenmoduherte Einseitenbandsignale,
sondern auch sämtliche anderen möglichen -unsymmetrisch amplitadenmodulierten HF-Signale,
wie z. B. unsymmetrisch amplitudenmodulierte Zweiseitenbandsignale oder Restseitenbandsignale,
in exakt symmetrisch amplitudenmodulierte Zweiseitenbandsignale mit der Trägerfrequenz
f, umwandeln. -
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung s iebt ein
nichtlineares Netzwerk 7 aus dem Summensignal U8 [Gleichung
(5) ], d. h. aus dem in -diesem enthaltenen, von der (ersten) Mischstafe
1 mit Hilfe ihrer vom Oszillator 5 gespeisten Oszülatorfrequenz fo,
erzeugten und vom Tiefpaß 3 übertragenen Differenzfrequenzsignalgemisch U,'
[Gleichung (2)]
die die Trägerfrequenz des Summensignals
U, bildende Differenzfrequenz f, = (f" - f,)
aus und führt diese, auf den Betrag 2 f, = 2 (f" - f,)
verdoppelt, der bereits erwähnten (dritten) Mischstufe 6 der Transponierungsschaltung
F i g. 1 zu. Die Mischstufe 6 setzt mit Hilfe der so erzeugten Frequenz
2f, die ihr vom Oszillator 5 zugeführte Oszillatorfrequenz f. I
= (fe + fz) der (ersten) Mischstufe 1 in die Differenzfrequenz f# 2
= (f" I - 2 f#) = (fe, - f;,) um,
die der (zweiten) Mischstufe 2 entweder direkt, z. B. über einen Verstärker und
Begrenzer, oder indirekt, z. B. wie im Ausführungsbeispiel F i g. 1
über einen
nicht selbständig schwingenden Oszillator 8,
als Oszillatorfrequenz zugeführt
wird. Das Netzwerk 7
ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß es den Frequenzbetrag
2 fz auch aus der nichtlinearen Addition der beiden Seitenfrequenzen (f;,
+ f.) des Summensignals U# erhält, wenn im Summensignal U" das zwischenfrequente
Trägersignal f;" d. h. das Differenzfrequenzsignal f, = (f",
- fe,), z. B. infolge Ausfalles oder selektiven Schwundes der Trägersignals
f, des empfangenen HF-Signals Ue. nicht vorhanden ist.
-
Mit dem beschriebenen Verfahren zur Erzeugung der der Oszillatorfrequenz
f" der zweiten Mischstufe 2 aus der vom Oszillator 5 abgegebenen Oszillatorfrequenz
f", der ersten Mischstufe 1 wird erreicht und sichergestellt, daß auch bei
einer einmaligen oder wiederkehrenden Änderung der Trägerfrequenz f, des
empfangenen HF-Signals U_P um den Frequenzbetrag -E f, oder bei einer
einmaligen oder wiederkehrenden Änderung der Frequenz f" des Oszillators
5 um den Betrag + f", das empfangene HF-Signal UB von
den beiden Mischstufen 1 und 2 stets in zwei zwischenfrequente HF-Signale
U,' und U2' gleicher Trägerfrequenz umgesetzt wird, wobei die Phasengleichheit beider
zwischenfrequenten HF-Signale U,' und U2' z. B. mit Hilfe eines zwischen die Ausgänge
der beiden Mischstufen 1 und 2 geschalteten und über eine einstellbare Reaktanzstufe
9 mit dem Oszillator 5
gekoppelten Phasenkriminators 10 her-
bzw. eingestellt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert zu seiner Durchführung einen
geringen technischen Aufwand. Die mit ihm erzielte Umwandlung eines unsymmetrisch
amplitudenmodulierten HF-Signals in ein zwischenfrequentes, von einem Demodulator
ohne zusätzliche Maßnahmen zu demodulierendes Zweiseitenbandsignal ist unabhängig
von den Schwankungen der-Trägerfrequenz des empfangenen HF-Signals und ermöglicht,
z. B. von einem ausgestrahlten Zweiseitenbandsignal, nur ein Seitenband, z. B. das
von einem Nachbarsender weniger gestörte Seitenband, zu empfangen und mit einem
Demodulator, d. h. ohne Trägerzusatz, zu demodulieren.