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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft
die Zwischenfrequenz (ZF)-Signalverarbeitung.
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Hintergrundinformationen
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1 ist
ein Beispiel eines bekannten Tuners und einer ZF-Signalverarbeitungsvorrichtung, die
allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Diese
Tuner- und ZF-Signalverarbeitungsvorrichtung 10 dient
zur Anwendung mit analogen Signalen einer bestimmten Sendenorm,
wie NTSC, PAL und SECAM. Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine NTSC-Anwendung der Erfindung
als eine beispielhafte Ausführungsform.
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Das Tuner/ZF-System 10 enthält einen
Tuner 12 (mit einem HF-Eingang 14 und einem ZF-Ausgang 16),
ein oder mehrere ZF-Filter 18 und einen ZF-Signalprozessor 20.
Der ZF-Ausgang 16 des
Tuners liegt bei der genormten Frequenz (z. B. dem gewünschten
Kanalspektrum, zentriert bei 44 MHz, Bildträger bei 45,75 MHz und Tonträger bei
41,25 MHz). Das oder die ZF-Filter 18, die im Allgemeinen aus
einem sogenannten SAW (surface acoustic wave = Oberflächenwellen)-Filter für so genannte
Intercarrier-ZF-Systeme oder zwei SAWF für parallele Bild- und Ton-ZF-Systeme
bestehen, lassen den gewünschten
Kanal durch und unterdrücken
alle andere Kanäle.
In dem Parallelsystem läßt ein SAW-Filter nur
das gewünschte
Tonsignal durch, und der andere überträgt nur das
gewünschte
Bildsignal. In beiden Fällen
enthalten die Filterkennlinien eine so genannte "Nyquistflanke" über den
Doppelseitenbandbereich des Bild-ZF-Spektrums. Das gefilterte Signal wird
einer bekannten ZF-Verarbeitungsschaltung 20 zugeführt, die
allgemeine Aufgaben durchführt,
wie die Demodulation, die AGC-Erzeugung und dergleichen und liefert
ein verarbeitetes Basisband-Videoausgangssignal
zu einer Videoverarbeitungsschaltung. Die Videoverarbeitungsschaltung
führt konventionelle
Funktionen durch, wie die Farbdemodulation und andere Funktionen
wie Helligkeits-, Farbton- und Farbsättigungssteuerung und dergleichen.
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Mit der Einführung des digitalen Fernsehens (DTV
= digital television) und speziell des digitalen terrestrischen
Fernsehens wie HDTV (high definition television) werden Fernsehempfänger und
ihre entsprechenden Tuner/ZF-Systeme benötigt, die eine einwandfreie
Abstimmung und Filterung für
die Verarbeitung der NTSC- und DTV-Signale bewirken.
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2 zeigt
eine Änderung
des Systems von 1 nur
für NTSC
zur Bildung eines Tuner/ZF-Systems 22, das für NTSC- und DTV-Empfang
benutzt werden kann. In 2 ist
ein Tuner 24 so geändert, dass
er den Empfang von NTSC- und DTV-Signalen bewirkt.
Umsetzsignale werden derart geeignet gewählt, dass beide Typen von Signalen
eine gemeinsame ZF-Signalfrequenz
(z. B. ungefähr
44 MHz) erzeugen. Zwei SAW-Filter 26 und 28 liegen
parallel zu dem Ausgang des NTSC/DTV-Tuners. Das SAW BPF #1 26 enthält spezifische
Anforderungen für
den DTV-Signalempfang und die Verarbeitung, während das SAW BPF #2 28 spezifische
Anforderungen für den
Empfang und die Verarbeitung des NTSC-Signals enthält. Z. B.
haben das SAW BPF #1 26 und das SAW BPF #2 28 eine Mittenfrequenz
von ungefähr
44 MHz. Jedoch hat das SAW BPF #1 eine flache Durchlasskennlinie,
während
das SAW BPF #2 die Kennlinien aufweist, die oben für das oder
die ZF-Filter 18 in 1 beschrieben
wurden. Das gefilterte DTV-Signal wird der digitalen ZF-Verarbeitungsschaltung 30 zugeführt. Die
digitale ZF-Verarbeitungsschaltung 30 liefert das gefilterte
und verarbeitete DTV-Signal zu der (nicht dargestellten) digitalen Strecke
(d. h. dem Decoder). Das gefil terte NTSC-Signal wird der NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 32 zugeführt. Die
NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 32 liefert das gefilterte
und verarbeitete NTSC-Signal zu der (nicht dargestellten) Videoverarbeitungsschaltung.
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Aufgrund der Anforderungen für einen
flachen Durchlassbereich für
DTV-Signale hat der DTV/NTSC-Tuner 24 in 2 eine größere Bandbreite als der NTSC-Tuner 12 in 1. Daher ist das System 22 in 2 für die NTSC-Nachbarkanalunterdrückung nicht so gut wie das
System 10 in 1.
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In der EP-A-0 808 060 ist eine ZF-Signalverarbeitungsschaltung
für analoge
und digitale Fernsehsignale dargestellt, in der ein ZF-Signal über ein erstes
SAW-Filter und dann über
ein zweites SAW-Filter läuft.
Eine integrierte Schaltung enthält Eingänge für digitale
ZF-Signale, die dem Ausgang des ersten SAW-Filters zugeführt werden,
und Eingänge
zur Verarbeitung der analogen ZF-Signale, wobei diese Eingänge mit
dem Ausgang des zweiten SAW-Filters verbunden sind. Die integrierte
Schaltung enthält
außerdem
einen Schalter zur Umschaltung zwischen dem digitalen und dem analogen
Eingang in Abhängigkeit
von dem Inhalt des ZF-Signals. In der
US
5 283 653 ist ein dualer HDTV/NTSC-Empfänger dargestellt, der einen
NTSC-Signalverarbeitungsbereich
und einen HDTV-Signalverarbeitungsbereich
enthält,
die parallel zu dem ZF-Ausgang
eines Tuners liegen.
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Zusammenfassung
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Eine ZF-Signalverarbeitungsanordnung
zur Verarbeitung von analogen und digitalen Signalen ist in der
vorliegenden Anmeldung dargestellt. Die Signalverarbeitungsanordnung
enthält
eine Signalquelle zum Liefern eines digitalen oder ei nes analogen ZF-Signals,
ein erstes SAW Filter mit einem Ausgang zur Filterung des ZF-Signals,
eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die mit dem Ausgang
für die Verarbeitung
eines gefilterten digitalen ZF-Signals verbunden ist, eine analoge
Signalverarbeitungsschaltung, die mit dem Ausgang zur Verarbeitung verbunden
ist, die die Filterung eines gefilterten analogen Signals enthält.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung
dargestellt:
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1 (Stand
der Technik) ist ein Blockschaltbild einer konventionellen NTSC-Tuner/ZF-Konfiguration
zur Verarbeitung von NTSC-Fernsehsignalen,
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2 ist
ein Blockschaltbild einer parallelen DTV/NTSC-Tuner/ZF-Konfiguration zur Abstimmung auf
DTV- und NTSC-Signale,
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3 ist
ein vereinfachtes Blockschaltbild einer dualen DTV/NTSC-Tuner/ZF-Vorrichtung
mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung,
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4 ist
ein detailliertes Blockschaltbild und zeigt eine praktische Ausführung und
zusätzliche Merkmale
der Ausführungsform
von 3,
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5 ist
ein Diagramm des Tuner-Frequenzgangs zum Vergleich des Frequenzgangs
eines konventionellen Nur-NTSC-Tuners
mit dem der Ausführungsformen
der 3 und 4,
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6 ist
ein Diagramm eines Tuner-Frequenzgangs zum Vergleich der Selektivität eines konventionellen
Nur-NTSC- Empfängers mit
dem der Ausführungsformen
der 3 und 4 der vorliegenden Erfindung,
und
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7 ist
ein Tuner-Frequenzgang und zeigt bestimmte Aspekte der Ton-Zwischenfrequenz (SIF)-Verarbeitung
für die
Ausführungsform
von 4.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die vorliegende Erfindung erkennt,
dass die Führung
des NTSC-Signals über
ein SAW BPF #1 (d. h. Verbindung des Eingangs des SAW BPF #2 mit dem
Ausgang des SAW BPF #1 anstatt mit dem Tunerausgang) eine erstaunliche
bessere Unterdrückung
des Nachbarkanals sowie von Störsignalen bildet
als das in 1 dargestellte
System 10. Diese Änderung
ist in 3 dargestellt.
Diese Vorteile sind nennenswert, da eine NTSC-Nachbarkanalunterdrückung (1.
Nachbarkanal, 2. Nachbarkanal usw.) ein Parameter ist, der nennenswert
wichtiger wird während
der HDTV-Übergangsperiode,
in der VHF und UHF auf Frequenzzuordungen des Nachbarkanals unter
einem Tabu ("taboos") (d. h. Einschränkungen) stehen beseitigt oder
nennenswert verringert werden, um einen größeren spektralen Bereich für die neuen
terrestrischen HDTV-Übertragungskanäle verfügbar zu
machen, während
die laufenden terrestrischen NTSC-Kanalzuordnungen unbeeinflußt bleiben.
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Ein vereinfachtes Schaltbild des
NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessors
der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt
und allgemein mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Ein detaillierteres Schaltbild,
das weitere Merkmale des Tuner/ZF-Signalprozessors 40 der vorliegenden
Erfindung zeigt, ist in 4 dargestellt.
Die 3 und 4 zeigen, dass der Eingang
zu dem NTSC SAW-Filter von dem Ausgang eines DTV SAW-Filters abgenommen
wird. Somit wird das empfangene NTSC-Signal "doppelt gefiltert".
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In vorteilhafter Weise liefern die
Konfigurationen der 3 und 4 eine nennenswerte Verbesserung
in der NTSC-Nachbarkanalunterdrückung sowie der
Unterdrückung
der anderen, außerhalb
des Bandes liegenden unerwünschten
Signale, verglichen mit den Beispielen der 1 und 2.
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In 3 ist
der NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessor 40 mit Umsetzfrequenzen versehen,
die eine einheitliche ZF-Ausgangssignalfrequenz
(z. B. 44 MHz) für
den NTSC- und den DTV-Empfangsmodus ergeben. Der NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessor 40 enthält einen
einzigen Umsetztuner 42, der NTSC- und DTV-Signale empfangen
kann. Der Tuner 42 liefert empfangene NTSC- und DTV-Signale
zu einem ersten SAW-Filter 44.
Der Ausgang des ersten SAW-Filters 44 wird einem zweiten
SAW-Filter 46 und einer digitalen ZF-Verarbeitungsschaltung 48 zugeführt. Die
digitale ZF-Verarbeitungsschaltung 48 empfängt das
gefilterte Signal von dem ersten SAW-Filter 44 und liefert
ein nahezu-Basisbandausgangssignal
zu der digitalen "Strecke" oder der Decoderschaltung (siehe 4).
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Wenn ein NTSC-Signal empfangen wird, wird
das empfangene Signal dem ersten SAW-Filter 44 zugeführt. Das
erste SAW-Filter 44 filtert
das empfangene NTSC-Signal und liefert das gefilterte Signal zu
dem zweiten SAW-Filter 46. Das ZF-Signal läuft dann über beide Filter zur Zuführung zu
der NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 50 und verringert dadurch
die oben beschriebenen unerwünschten
Wirkungen der Nachbarkanalstörung.
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4 ist
eine praktische Ausführung
von 3 und enthält mehrere
Details. Mit der derzeitigen Technologie nach dem Stand der Technik
können
die für
das -DTV-ZF-Signal benötigten
Filterkennlinien nicht mit einem einzigen SAW-Filter erreicht werden, wie es durch
das SAW BPF #1 44 in 3 dargestellt
ist. D. h., die Selektivitätsanforderungen
können
nicht ohne übermäßigen Kostenaufwand
erfüllt
werden. Der übermäßige Kostenaufwand
würde letztlich
in einem System mit einer schlechteren Rauschzahl oder ernsthaften
Linearitätsanforderungen
für einen
Vorverstärker
resultieren. In der Praxis werden das benötigte Filter und Leistungseigenschaften
dadurch erreicht, dass zwei identische SAW-Filter in Kaskade geschaltet
werden, ein digitales SAW #1 und eine digitales SAW #2 mit Verstärkern Post-amp
(Nachverstärker) 54 und Pre-amp
(Vorverstärker)
zwischen den Stufen, wie 4 zeigt.
Wenn somit ein DTV-Signal durch den NTSC/DTV-Tuner 42 gewählt wird,
wird es durch die Kaskadenschaltung aus dem digitalen SAW #1, dem Post-amp 54,
dem Pre-amp 56 und dem digitalen SAW #2 58 verarbeitet
und einer zweiten Converterschaltung 60 zugeführt.
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Der Post-amp 54 bildet eine
optimale Lastimpedanz für
das digitale SAW #1 44 und kompensiert dessen Verluste. Auf ähnliche
Weise bildet der Pre-amp 56 eine optimale Quellenimpedanz
für das digitale
SAW #2 58 und kompensiert dessen Verluste. Der Ausgang von der zweiten
Converterschaltung 60 wird durch den A/D-Converter 76 von
einem analogen Signal in ein digitales Signal umgesetzt. Der digitale
Prozessor 78 demoduliert das digitale Signal und trennt
das Bildsignal und das Tonsignal, und die Signale werden durch ein
Paar von Digital/Analog-Convertern 80 in das analoge Format zurückumgesetzt.
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Wenn durch den NTSC-DTV-Tuner 42 ein NTSC-Signal
gewählt
wird, bestehen getrennte Wege für
das Bildsignal und das Tonsignal. Das Bildsignal wird durch das
digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 verarbeitet, bevor
es durch den Pre-amp
64 und das konventionelle NTSC-Bild-SAW #3
66 verarbeitet und dem NTSC-Processor 68 zugeführt wird.
Wenn die Tonträgerfrequenz
an der Bandkante des digitalen SAW #1 44 liegt und die geneigte Frequenzkennlinie
durch das Tonsignal unerwünschte
Wirkungen ausführt
(siehe 7), läuft das
Tonsignal nicht über
das digitale SAW #1 und den Post-amp 54. Stattdessen wird
das Tonsignal durch den Pre-amp 70 und das NTSC-Ton-SAW
#4 72 für den
NTSC-ZF-Prozessor 68 verarbeitet. Der Pre-amp 64 bildet
eine optimale Quellenimpedanz für das
NTSC-Bild-SAW #3 66 und kompensiert dessen Verluste.
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Auf ähnliche Weise bildet der Pre-amp 70 die optimale
Quellenimpedanz für
das NTSC-Ton-SAW #4 und kompensiert dessen Verluste. Die Verarbeitung
des Bildsignals durch das digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 liefert
den Vorteil einer besseren Selektivität (Nachbarkanalunterdrückung und Störsignalunempfindlichkeit).
Der NTSC-ZF-Prozessor demoduliert das Bildsignal und das Tonsignal
und liefert zusammengesetzte Video- und Audio-Basisbandausgänge.
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Der zweite digitale ZF-Converter 60 und
der NTSC-ZF-Prozessor
erzeugen HF-AGC-Steuersignale, die einem HF-AGC-Schalter 74 zugeführt werden.
Der Ausgang des HF-AGC-Schalters 74 steuert die
Verstärkung
des NTSC/DTV-Tuners 42. Auf ähnliche Weise werden das Bildsignal
und das Tonsignal des NTSC-ZF-Prozessors 68 und des D/A-Converters
80 einem Audio/Video-Selektions- und Wiedergabeprozessor 82 zugeführt, dessen
Ausgang eine interne oder eine externe Wiedergabeeinheit 84 steuert.
Wenn das System in einer neuen Lage aufgebaut wird, ermittelt ein
automatisches Einrichtungsverfahren, welcher Signaltyp (NTSC oder
DTV) derzeit auf jedem Kanal anwesend ist, und speichert die Ergebnisse
in einem (nicht dargestellten) Speicher. Dann benutzt immer dann,
wenn ein neuer Kanal gewählt wird,
der (nicht dargestellte) System-Microprozessor die in dem Speicher
gespeicherten Daten zur richtigen Einstellung des HF-AGC-Schalters 74 und
des Audio/Video-Wahlschalters 82.
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5 vergleicht
den Frequenzgang des Nur-NTSC-Tuners 12 (Figur 1) und des
NTSC/DTV-Tuners 42 (4)
der vorliegenden Erfindung. Die größere Handbreite (d. h. die
geringere Selektivität)
des NTSC/DTV-Tuners ist eine negative Folge davon, dass er in der
Lage ist, die Anforderungen an die Flachheit des Durchlassbandes
für DTV-Signale
aufrechtzuerhalten.
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6 vergleicht
den Frequenzgang des Nur-NTSC-Tuners 12 (1) mit dem Frequenzgang durch den NTSC/DTV-Tuner 42,
des digitalen SAW #1 44 und des Post-amp 54 (4). Da der Frequenzgang
der darauffolgenden Schaltungen für beide Systeme derselbe ist,
zeigt dieses den beachtlichen Vorteil dadurch, dass das NTSC-ZF-Bildsignal über das
digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 läuft, anstatt
direkt zu dem Eingang des Pre-amp 64 in den NTSC-ZF 50 zu
laufen. Durch diese Lösung wird
die relativ geringe Selektivität
des NTSC/DTV-Tuners 42 mehr als kompensiert oder überkompensiert.
Diese Selektivität
der vorliegenden Erfindung, wie sie 6 zeigt,
zeigt eine ausgezeichnete Nachbarkanalunterdrückung und Störsignalunempfindlichkeit.
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Es sei erwähnt, dass die Ausführungsform von 4 zwei SAW-Filter in dem
DTV-Signalweg aufweist und das NTSC-Bildsignal nur über das erste dieser beiden
SAW-Filter läuft.
Das ist die bevorzugte Konfiguration, da sie die Selektivitätsanforderungen mit
einer vernachlässigbaren
Verschlechterung der Rauschzahl des Systems erfüllt. Der Verlauf des NTSC-Bildsignals über beide
SAW-Filter in dem DTV-Signalweg
ist aus der Sicht der Selektivität
nicht notwen dig, und die zusätzliche
Verschlechterung in der Systemrauschzahl kann nennenswert sein.
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7 ist
eine Kurve und zeigt die Wirkungen des Durchlaufs des NTSC-Ton-ZF-Signals über das erste
SAW-Filter 44 im Gegensatz zu der Umgehung des ersten SAW-Filters 44.
Die durch den Verlauf des NTSC-Tonsignals über das erste SAW-Filter 44 erzielten
Ergebnisse unterscheiden sich drastisch von den Ergebnissen durch
die Umgehung des ersten SAW-Filters 44.
Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, wenn das Ton-ZF-Signal von
dem einzigen Umsetztuner 42 direkt zu dem NTSC-Ton-SAW-Filter 42 geliefert
wird, ist der Frequenzgang über
den Tonkanal konstant. Das ist nicht der Fall, wenn das NTSC-Ton-ZF-Signal über das
erste Filter 44 geführt wird.
Es ist daher vorteilhaft für
das NTSC-Ton-ZF-Signal, das erste SAW-Filter 44 zu umgehen.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung
mit einem bestimmten Maß an
Besonderheit beschrieben wurde, ist das so zu verstehen, dass die
vorliegende Beschreibung an Beispielen erfolgte und dass Änderungen
in Details der Anordnung vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen der
Erfindung abzuweichen. Z. B. können
die analogen Fernsehsignale PAL- und SECAM-Fernsehsignale sein,
und die digitalen Fernseh (DTV)-Signale
können
QAM- und digitale VSB-Fernsehsignale sein. Außerdem kann die DTV-Signalverarbeitung
hinter dem digitalen SAW #2 eine andere Lösung anwenden (z. B. A/D-Umsetzung
und eine digitale Demodulation unmittelbar hinter den digitalen
SAW #2).