PILOT SIGNAL DEMODULATOR FOR STEREO TELEVISION RECEPTION

Abstract: 1. A pilot signal demodulator for stereo television reception or television-2-channel sound reception, as the case may be, characterised in that a periodic signal (fH ) transmitted to the receiver with a video signal is used as a theoretical value for a control circuit functioning in accordance with frequency synthesis techniques (PLL system), connected to the theoretical value input of the phase detector (PD) of said control circuit, that the output of the follow-up oscillator (VCO) of this control circuit is connected to the actual value input of the phase detector (PD) via a controllable phase shifter (PHS), that further the signal (fP ) to be demodulated serves to set two mixer stages (M1, M2) whose other signal inputs are influenced by a signal from the output of the follow-up oscillator (VCO) in such a manner that this oscillator signal is fed directly to the first mixer stage (M1) and with a phase shift of 90 degrees to the second mixer stage (M2), and the output signal of the first mixer stage (M1) is finally fed to the input of the phase shifter (PHS) via a low-pass filter (G) to control the operating state of the phase shifter (PHS), whereas the demodulated signal (AM) can be tapped at the output of a further low-pass filter (TP) controlled by the output of the second mixer stage (M2).

Description: Pilotton-Demodulator für den Stereo-FQrnsehemDfan± In der Literaturstelle "7Punk,schau 17/1981, S. 73 - 77 sind Schaltungen für den Fernseh-2-Kanal-Tonempfang beschrieben, der eine Parallele zum Stereo-flundfunkempfang bildet. Bei solchen Schaltungen ist die Demodulation eines ampEitudenmodulierten Pilotton-Signals erforderlich. Nun ist bei der Demodulation des amplitudemmodulierten Pilotton-Signals in anbetracht auf das beim Empfang zu erwartende Störspektrum und S/N-Verhältnis (5 = Signal amplitude/'Rauschamplitude) elne hohe Selektion erforderlich, was angesichts des zur Verfügung stehenden Standes der Tec'nnik eine Demodulatorschaltung mit einem grossen Aufwand an Filtern sowie für den Abgleich verlangt. Es wäre deshalb eine Schaltung für einen Demodulator für das empfangene Pilotton-Signal fp wünschenswert, welche bezüglich des Abgleichs im Vergleich zu den bekannten Mög- lichkeiten unkritisch ist und die hinsichtlich des Filteraufwands keine grossen Anforderungen stellt. Mit der Angabe einer solchen Schaltung befasst sich die vorliegende Erfindung. Ausserdem bringt die von der Erfindung vorgeschlagene Schaltung automatisch eine Kompensa- tion von thermischen Effekten und stellt nur geringe Anforderungen an die Toleranz der Eigenschaften der in der Schaltung verwendeten Elemente. Die Erfindung betrifft somit einen Pilotton-Demodulator für den Stereo-Fernsehempfang bzw. Fernseh-2Kanal-Tonempfang, welche dadurch gekemnzeichnet ist, dass ein mit dem Bildsignal auf den Empfänger übertragenes periodi- sches Signal als Sollwert für einen nach dem Frecuenzsyn- theseverfahren funktionierenden Regelkreis verwendet und an den Sollwerteingang des Phasendetektors dieses Regel- kreises angeschaltet ist, dass dabei der Ausgang des Nachlaufoszillators dieses Regelkreises über einen steuerbaren Phasenschieber mit dem Istwerteingang des Phasendetektors verbunden ist, dass ausserdem das zu demodulierende Signal zur Beaufschlagung zweier gleicher Mischstufen vorgesehen ist, deren anderer Signaleingang durch ein vom Ausgang des Nachlaufoszillators stammendes Signal beaufschlagt ist, derart, dass dieses Oszillatorsignal der ersten Mischstufe unmittelbar und der zweiten Mischstufe mit einer Phasendrehung um 990 zugeführt ist, und dass schliesslich das Ausgangs signal der ersten Mischstufe unter Vermittlung eines Tiefpasses dem den Betriebszustand des Phasenschiebers steuernden Eingang desselben zugeführt ist, während das demodulierte Signal am Ausgang eines durch den Ausgang der zweiten Mischstufe gesteuerten weiteren Tiefpasses abnehmbar ist. Dabei kann in bekannter Weise das-xom Ausgang des Nach laufoszillators stammende Signal über einen gemeinsamen ersten Freauenzteiler den beiden Mischstufen zugeführt werden. Ebenso kann das vom Ausgang des Nachlaufoszilla- tors abgegebene Signal dem steuerbaren Phasenschieber über einen anderen Frequenzteiler zugeführt sein. Als Sollwertsignal steht in der Praxis die den Zeilenrücklauf bei der Bildwiedergabe steuernde periodische Impulsfolge zur Verfügung, die - ebenso wie das zu demodulierende Pilotton-Signal - einen Bestandteil des empfangenen Fernsehsignals bildet. In Figur 1 ist das Blockschaltbild eines der Erfindung entsprechenden Pilotton-Signal-Demodulators und in Figur ia ein Beispiel für den Phasenschieber dargestellt. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Das zu demodulierende Pilotton-Signal fp, das in der vom vom Stereo-Rundfunkempfang bekannten Weise aus dem em pfangenen Audiosignal des zweiten Tonträgers gewonnen wird, liegt gleichzeitig an dem Signaleingang zweier Mischstufen Mi und M2, die in gleicher Weise ausgestaltet sind. Ein Beispiel für solche Mischstufen ist in dem Datenbuch von Siemens "Integrierte Schaltungen für die Unterhaltungselektronik (1930/81), S. 294 und 295. Das zu demodulierende Pilotton-Signal fp wird den beiden Mischstufen M1 und M2 in derselben Weise zugeführt. Zur Steuerung des jeweils anderen Eingangs der beiden Mischstufen Mi und M2 dient ein vom Ausgang des im PLL Regelkreis vorgesehenen Nachlaufoszillators VCO geliefertes Signal, das der ersten Mischstufe Mi direkt und der zweiten Mischstufe um 90 gedreht zugeführt wird. Hierzu ist ein Phasendreher Dr vorgesehen, der bekanntlich auf verschiedene Weise realisiert sein kann. So besteht die Mglichkeit, hierzu einen Operationsverstärker zu verwenden. Eine andere Möglichkeit ist gegeben, wenn man, wie in Figur 1 angezeigt, das vom Ausgang des Nachlaufoszillators VCO gelieferte Signal den beiden Mischstufen Ml und M2 unter Vermittlung eines gemeinsamen Frequenzteilers Ml zuführt. Dann besteht die Möglichkeit, die Phasendrehung um 900 aus den Ausgängen des durch eine Kette hintereinandergeschalteter Flip-Flops realisierten Teilers T1 abzuleiten. Beispielsweise kann man den Ausgang der vqrletzten Teilerstufe von T1 zur Steuerung von Ml und zugleich zur Steuerung des einen Eingangs eines logischen Exklusiv-ODER-Gatters verwenden. Der zweite Eingang dieses EXOR-Gatters wird durch den entsprechenden Ausgang der letzten Teilerstufe beaufschlagt, während das zur Steuerung der zweiten Mischstufe dienende phasenverschobene Signal am Ausgang des EXOR-Gatters erscheint. Daneben gibt es noch weitere bekannte Möglichkeitene um die für die Steuerung von M2 ert(nischte Phasendrehung um 900 zu erreichen. Für'die nach dem Frequenzsyntheseverfahren (d.h. also dem PLL-Verfahren) arbeitende, den Nachlaufoszillator VCO als Stellglied und als Istwertgeber enthaltende Re -gelschleife ist gegenüber den üblichen Ausgestaltungen solcher Regelschleifen lediglich zu bemerken, dass der vom Nachlaufoszillator VCO entweder unmittelbar oder über einen weiteren Frequenzteiler T2 zugeführte Istwert nicht unmittelbar sondern über einen Phasenschieber PHS an den Istwerteingang des die Regelabweichung feststellenden Phasendetektors gelegt ist. Dieser Phasenschieber PHS wird ausserdem durch ein vom Ausgang des ersten Mischers M1 geliefertes und über einen dritten Tiefpass der Schaltung, nämlich den Tiefpass G, zugeführtes Signal eingestellt. Der Phasenschieber PHS kann z.B. in einer aus dem Buch nHalb1eifier-SchaltungstechniM" (1980) von Tietze und Schenk (vgl. 5. 320 und 321) bekannten Weise realisiert sein. Dieser Ausgestaltung entspricht die aus der Figur la ersichtliche Schaltung. Sie enthält einen Operations- verstärker OP, der in der gezeichneten Weise gegengekoppelt, vom Freauenzteiler T2 bzw. dem Ausgang von VCO beaufschlagt und zur Steuerung des Phasendetektors PD vorgesehen ist. Der zur Steuerung des Phasenschiebers PS dienende Eingang desselben ist hier durch das Gate eines als Potentiometer dienenden Feldeffekttransistors FT gegeben. Geben den Kopplungswiderständen Ri und R2 enthält die Schaltung noch den zum Bezugspotential führenden Kondensator C. Eine andere Realisierung des Phasenschiebers PHS kann durch ein Monoflop mit regelbarer Verzögerung gegeben sein. Als Sollwert für die PLL-Regelschleife ist das periodisch von dem bindverarbeitenden Teil SG des Fernsehem pfängers zur Verfügung gestellte und aus diskreten Impulsen bestehende Horizonbalablenksignal " verwendet, das an den Sollwerteingang des Phasendetektors PD gelegt ist. Dieser Phasendetektor PD steuert über einen weiteren Tiefpass der Schaltung, nämlich dem Integrator F, die Einstellung des Nachlaufoszillators VCO, der wie oben angedeutet das Stellglied des PLL-Reglers darstellt. Der Ausgang der ersten Mischstufe Mi steuert unter Vermittlung des Tiefpasses G die Einstellung des Phasenschiebers PHS (z.B. das Gate des Feldeffekttransistors FT in Figur 1a). Der Ausgang der zweiten Mischstufe M2 liefert unter Vermittlung des Tiefpasses TP das gewünschte deoodulierte Signal AM. Bei dem der erfindungsgemässen Schaltung zugrunde liegenden System wird ersichtlich die Pilotton-Trägerfrequenz fp mit den Zeilenrücklaufimpulsen fH synchronisiert Ausserdem wird in einer weiteren Regelsohleife die Phase nachgeführt. Erreicht ist dadurch, da3 Massnahmen zur Erzielung eines Abgleichs nicht erforderlich sind, dass ausserdem der thermische Einfluss auf die erhaltenen Signale AM automatisch kompensiert ist und dass schlie3- lich bezüglich der Toleranzen der zu verwendenden Bauteile in der Schaltung keine engen Anforderungen gestellt werden müssen. Bei einer der Erfindung entsprechenden. Schaltung wird die Pilotton-Trägerfrequenz mit Hilfe eines digitalen PLL-Synthesizers erzeugt, wobei als Referenzfrequenz die Zeilenrücklaufimpulse fH verwendet sind. Der Fernsehempfänger ist dabei auf die Horizontalfrequenz oder eine sonstige, ggf. als Istwert anstelle von fH einsetzbare Frequenz synchronisiert. Der PLL-Synthesizer besteht aus dem Nachlaufoszillator, d.h. einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO, der vom Ausgang des die Re gelabweichung überfachenden Phasendetektors PD über das Loopfilter F gesteuert wird. Ausserdem enthält der PLL Regelkreis den Phasenschieber PMS unmittelbar vor dem Istwerteingang des Phasendetektors PD. Im ersten Mischer Ml wird die Phase der empfangenen Pilotton-Trägerfrequenz fp mit der Phase der intern in dem PLL-Regelkreis im Nachlaufoszillator VCO erzeugten Pilotfrequenz verglichen und über das Filter G und dem Phasenschieber PHS nachgeregelt. Uber eine grosse Zeitkonstante im Filter G wird damit eine sehr schmalbandige Anordnung mit unkritischen . Bauelemen- ten und ohne Abgleich erreicht. Mit der so in VCO erzeugten Pilottonfrequenz wird im zweiten Mischer M2 das Pilotton-Signal fp demoduliert. Einzelheiten hinsichtlich der Ausgestaltung des Phasendetektors PD, der Frequenzteiler T1, T2, der Ausgestaltung der Filter PD, F und G sind Stand der Technik, was im Prinzip auch für den Phasendreher Dr gilt. Weitere Einzelheiten brauchen deshalb hier nicht genannt werden. Eine günstige Ausgestaltung für eine nach dem Nachlaufsynchro- nisationsverfahren (PLL-Verfahren) arbeitende Schaltung findet man in der Patentanmeldung P 31 20 930.0 (= VPA 81 P 1071). Der Stand der Technik bezüglich solcher PLL Regelschaltungen ist z.B. auch in dem genannten Buch von Tietze-Schenk "Halbleiterschaltungstechnik" auf S. 701 714 beschrieben. 2 Figuren 5 Patentansprüche

Claims: Patentanstrüche 1.) Pilotton-Signal-Demodulator für den Stereo-Fernseh empfang (Fernseh- 2-Kanal-Tonempfang), dadurch zekenn- zeichnet, dass ein mit dem Bildsignal auf den Empfänger übertragenes periodisches Signal (±H) als Sollwert für einen nach dem Frequenzsyntheseverfahren (PLL-Verfahren) funktionierenden Regelkreis verwendet und an den Soll werteingang des Phasendetektors (PD) dieses Regelkreises angeschaltet ist, dass dabei der Ausgang des Nachlauios- zillators (VCO) dieses Regelkreises über einen steuer baren Phasenschieber (PHS) mit dem Istwerteingang des Phasendetektors (PD) verbunden ist, dass ausserdem das zu demodulierende Signal (fp) zur Beaufschlagung zweier Mischstufen (Mi, M2) vorgesehen ist, deren anderer Sig naleingang durch ein vom Ausgang des Nachlaufoszillators (VCO) stammendes Signal beaufschlagt ist, derart, dass dieses Osailla-orsignal der ersten Mischstufe (M1) un mittelbar und der zweiten Mischstufe (M2) mit einer Phasendrehung um 900 zugeführt ist, und dass schliesslich das Ausgangssignal der ersten Mischstufe (M1) unter Ver mittlung eines Tiefpasses (G) dem den Betriebszustand des Phasenschiebers (PHS) steuernden Eingang desselben zugeführt ist, während das demodulierte Signal (AM) am Ausgang eines durch den Ausgang der zweiten Mischstufe (M2) gesteuerten weiteren Tiefpasses (TP) abnehmbar ist. 2) Demodulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch èkenn- zeichnet, dass das vom Nachlaufoszillator (VCO) abgege bene Signal den beiden Mischstufen (M1, M2) unter Ver mittlung eines Frequenzteilers (T1) zugeführt ist. 3.) Demodulatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Phasenschie bers (PHS) durch die erste Mischstufe (M1) unter Vermitt lung einer Filterschaltung (G) erfolgt. 4.) Demodulatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 tris 3 dadurch gekennzeichnet, dass als Istwert für die Regelung nach dem Frequenzsyntheseverfahren das vom Bild wiedergabeteil (SG) gelieferte Signal (fH) für die Steuerung der horizontalen Ablenkung an den Sollwerteingang des Phasendetektors (PD) gelegt ist. 5.) Demodulatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenschieber (PHS) vom Ausgang des Nachlaufoszillators (VCO) über einen weiteren Frequenzteiler (T2) beaufschlagt ist.

Inventors: STEPP, RICHARD, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: H04N5
IPC codes: H04H5, H04N5