Verfahren zum Übermitteln und Verteilen von Fernsehprogrammen über
Kabel
Für die drahtlose Verteilung von Fernsehprogrammen ist es üblich, die Bildsignale auf hochfrequente Träger aufzumodulieren, und zwar mit Einseitenband- bzw. Restseitenband-Amplitudenmodulation. Dabei werden im VHF-Bereich (Meterwellenbereich) normalerweise (in CCIR-Norm) elf Kanäle in den Frequenzgebieten von 47 bis 68 MHz (Band I) und 174 bis 230 MHz (Band III) verwendet, nämlich die Kanäle Nrn. 2 bis 12 mit den Trägerfrequenzen 48,25, 55,25, 62,25, 175,25, 182,25, 189,25, 196,25, 203,25, 210,25, 217,25 und 224,25 MHz.
Um eine grosse Zahl von Einzelantennen mit zum Teil ungünstigen Aufstellungsorten vermeiden zu können, die Programmauswahl zu vergrössern und Empfangsstörungen ausschalten zu können, ist es auch bekannt, Fernsehprogramme von einer Kopfstation aus über Kabel zu verteilen.
Dabei werden die Bildsignale wie bei der drahtlosen Verteilung auf hochfrequente Träger aufmoduliert, und es werden die gleichen Kanäle bzw. Trägerfrequenzen wie bei der drahtlosen Verteilung verwendet, damit die Programme mit allen üblichen Fernsehempfängern ohne weiteres empfangen werden können. Da man bei der Kabelübertragung eine möglichst weitgehende Störungsfreiheit erzielen will, werden jedoch unmittelbar benachbarte Kanäle nicht benützt; man arbeitet vielmehr in der Regel mit doppeltem Kanalabstand, so dass also in den genannten Kanälen höchstens sechs Programme übertragen werden können (wenn u. a. die Kanäle 2 und 4 mit benützt werden).
Bei der Verteilung von Fernsehprogrammen über Kabel können nun zusätzliche Störungen enststehen durch unvermeidliche Nichtlinearitäten von Breitbandverstärkern in bzw. an den Kabeln sowie durch Rückwirkungen von den angeschlossenen Empfängern. In den Empfängern werden die Signale normalerweise mittels einer Hochfrequenzschwingung, die im Empfänger erzeugt wird, auf eine Zwischenfrequenz von fz=38,9 MHz umgesetzt. Diese im Empfänger erzeugte Schwingung hat eine Frequenz von fO5z=f Bi+fz (f,i = Frequenz des empfangenen Bildträgers), d. h. zum Beispiel 87,15 MHz, wenn der Empfänger auf Kanal 2 eingestellt ist, und 101,15 MHz, wenn der Empfänger auf Kanal 4 eingestellt ist. Die ersten Oberwellen dieser Schwingungen liegen bei 2x87,15 = 174,3 MHz bzw. bei 2x101,15 = 202,3 MHz.
Solche durch den Oszillator erzeugten Schwingungen könnten nun in die Verteilkabel gelangen und andere angeschlossene Empfänger stören. Zur Vermeidung von Störungen durch die Oszillator-Grundwelle werden Kanalbelegungen vermieden, bei denen Träger einen Abstand von 5x7 MHz aufweisen (zum Beispiel Belegung von Kanal 5 und 10 bzw. 6 und 11 bzw. 7 und 12). Störungen durch Oszillator Oberwellen entstehen - bei Benutzung der Kanäle 2 und 4 auf den Kanälen 5 und 9 (Trägerfrequenz 175,25 MHz bzw.
203,25 MHz). Daher wird üblicherweise die Kanalanordnung 2, 4, 5, 7, 9, 11 vermieden und man benutzt die Kanäle 2, 4, 6, 8, 10 und 12.
Um mehr als sechs Kanäle über Kabel übertragen zu können, ist es ferner bekannt, noch zusätzliche Frequenzen zwischen 68 und 174 MHz (im sog. Mid Band ) und oberhalb 230 MHz (sog. Top Band ) zu verwenden. Die auf diesen zusätzlichen Frequenzen übertragenen Programme können dann z. B. wahlweise mittels eines besonderen Umsetzers beim Empfänger in einen Kanal umgesetzt werden, der vom Empfänger empfangen werden kann. Stattdessen ist es auch möglich, die zusätzlichen Programme für Gruppen von Empfängern, z. B. quartierweise, gemeinsam in übliche Kanäle im UHF-Bereich (Dezimeterwellen-Bereich) umzusetzen.
Mit der Verwendung von zusätzlichen Kanälen nehmen natürlich auch die Möglichkeiten von gegenseitigen Störungen durch Empfängerrrückwirkungen und Nichtlinearitäten wieder zu. Neu hinzu kommen dabei auch Störungen durch Spiegelfrequenz-Empfang.
Von den Nichtlinearitätsstörungen können vor allem die Störungen 2. Ordnung, wie z. B. Intermodulation (Summen- und Differenzfrequenzen) zwischen den verschiedenen Programmen, und die Störungen 3. Ordnung, wie z. B.
Kreuzmodulation (Modulation eines Trägers durch das Modulationssignal eines anderen Programms), in Betracht kommen. Die Störungen 3. Ordnung lassen sich durch geeignete Wahl der Verstärker und Festlegung der Verstärker Aussteuerung bzw. der Ausgangsspannungen in ausreichendem Masse herabsetzen, so dass sie praktisch im wiedergegebenen Bild nicht mehr sichtbar sind. Die Kreuzmodulation ist unabhängig von d,en Frequenzen der übertragenen Fernsehsignale. Dies gilt aber nicht für die Störungen 2. Ord nung, welche, wie die Empfängerrückwirkungen, abhängig sind von der Anordnung der benutzten Kanäle im Frequenzspektrum.
Für diese Anordnung bietet sich zunächst eine Kanaleinteilung an, die erhalten wird, indem die heute übliche Einteilung mit den Kanälen 2, 4, 6, 8, 10, 12 im 14 MHz-Abstand zwischen 68 und 174 und oberhalb 230 MHz mit zusätzlichen Kanälen ergänzt wird. Bekannt sind heute zwei Systeme, deren Trägerfrequenzen bei 126,25, (*), 140,25, 154,25, 168,25, 238,25, 252,25 bzw. 266,25 MHz liegen. Beide Systeme unterliegen jedoch der Gefahr von Störmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzen. Die mit (*) bezeichnete Trägerfrequenz kann zusätzlich zu Störungen durch Summen- und Differenzfrequenzen der übertragenen Kanäle führen. Die genannten Kanäle sind in der nachstehenden Tabelle I dargestellt, in der auch mögliche Störungen angegeben sind.
Tabelle I Störung durch: Empfänger- Spiegelfrequenz Harmonische Summe Differenz
Oszillator Kanal Träger- Grund- Ober frequenz welle wellen
2 48,25 KM6-(K2+38,9) = 39,10
4 62,25 KM8-(K4+38,9) = 39,10 KM6- K4 64,0
UKW M6 12625 KM18-KM8 = 126,0
KM16-KM6 = 126,0 M8 140,25 3xK2 = 144,75 KM18-KM6 = 140,0 M10 154,25 M12 168,25
6 182,25 3xK4 = 186,75
8 196,25 10 210,25 12 224,25 M14 238,25 M16 252,25 2xKM6 = 252,5 M18 266,25 KM6+KM8 = 266,5
Die in den einzelnen Feldern der Tabelle angegebenen Gleichungen zeigen die Frequenzen (in MHz), bei denen Störungen auftreten können, die in den jeweils am linken Tabellenrand angegebenen Kanal bzw. auf die Empfänger-Zwischenfrequenz fallen. 38,9 (MHz) ist die Empfänger-Zwischenfrequenz.
Unter Vernachlässigung der möglichen Störungen durch 2. Harmonische und Spiegelfrequenzen können mit dieser Kanaleinteilung allenfalls - bei Weglassung des Kanals M6 die 12 Kanäle K2, K4, M8, M10, M12, K6, K8, K10, K12, M14, M16, M18 störungsfrei übertragen werden. Bei vielen bestehenden Anlagen, deren Frequenzbereich nicht über den Kanal 12 hinausreicht, können unter gleicher Voraussetzung sogar nur 9 Programme übertragen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, Kanäle bzw. Trägerfrequenzen für die Übermittlung von Fernsehprogrammen über Kabel im Frequenzspektrum derart zu verteilen, dass unter möglichst weitgehender Vermeidung von Störungen durch gegenseitige Beeinflussung und Empfängerrückwirkungen mehr Kanäle als mit bekannten Systemen - bezogen auf einen gleichen Frequenzbereich - übertragen werden können, wobei gleichzeitig möglichst viele dieser Kanäle so liegen sollten, dass sie mit üblichen Fernsehempfängern emp- fangen werden können. Diese letzteren Kanäle sollten also wenn möglich je in der Nähe eines der eingangs erwähnten Kanäle Nr. 2-12 liegen, oder wenigstens in den Frequenzbereichen von 47 bis 68 MHz und von 174 bis 230 MHz, d. h.
in den Fernsehbändern I und III.
Bei der Beurteilung von Störungen eines Fernsehprogrammes durch Fremdsignale (von anderen Programmen oder von anderen Empfängern) ist zu beachten, dass die Lage der Frequenz des Störsignals innerhalb bzw. in der Nähe des gestörten Fernsehkanals für die Stärke bzw. die Wahrnehmbarkeit oder Erträglichkeit der verursachten Bildstörungen von grosser Bedeutung ist. Diesbezügliche Untersuchungen sind schon verschiedentlieh gemacht und veröffentlicht worden, z. B. in dem Artikel von Herbert Hopf in Rundfunktechnische Mitteilungen , Jahrgang 5 (1961), Seiten 112 bis 122 und 172 bis 188. Die grösste Störwirkung tritt in der Regel auf, wenn der Störer etwa 0,5 MHz höher liegt als der Nutz-Bildträger (vgl. Artikel Hopf, Bild 7). Hier kann, damit die Störung nicht mehr sichtbar ist (Sichtbarkeitsgrenze), ein Störabstand bis zu 73 dB erforderlich sein.
Eine geringe Störwirkung ergibt sich, wenn der Störer am unteren Rand des Übertragungsbereiches eines Programms liegt, bei etwa -1,5 MHz bezüglich des Nutz-Bildträgers, wo der Frequenzgang des Empfängers in der Regel durch die sog. Nyquistflanke und eine Nachbarkanalfalle kräftig abgesenkt ist (vgl. Artikel Hopf, Bild 2). Eine noch geringere Störwirkung haben im allgemeinen alle Frequenzen, die mehr als 5,5 MHz oberhalb des Nutz-Bildträgers liegen. (5,5 MHz über dem Nutz-Bildträger wird in der Regel ein frequenzmodulierter Ton-Bildträger desselben Fernsehprogramms übermittelt.) Eine weitere Stelle geringer Störwirkung liegt bei etwa 5,25 MHz über dem Nutz-Bildträger (d. h. knapp unter dem Tonträger) am oberen Rand des Bild Übertragungsbereiches (Artikel Hopf, Bild 43).
Man kann also sagen, dass eine Störung eines Fernsehprogramms, das mit einem Träger mit einer Frequenz fBj übermittelt wird, dann auftreten kann, wenn eine störende Frequenz in den Bereich FBi-1.5 MHz.. fBi+5'25 MHz zu liegen kommt.
Als frequenzabhängige Störsignale kommen dabei vor allem in Frage:
I Differenzfrequenzen der Bildträger anderer Fernsehprogramme II Summenfrequenzen der Bildträger anderer Fernsehprogramme
III erste Harmonische der Bildträger anderer Fernsehprogramme
IV Oszillator-Grundwelle anderer Fernsehempfänger
V erste Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger
VI zweite Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger
VII Spiegelfrequenzempfang des Bildträgers eines anderen Programms
VIII Spiegelfrequenzempfang eines Farbträgers eines anderen Programms.
Es wurde gefunden, dass bei Verwendung von Trägern mit Frequenzen fn gemäss der Gleichung = = f,+n fll+An worin n für jeden Träger jeweils eine ganze Zahl ist, die Störmöglichkeiten I, II und III vermieden werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: 5,25 MHz # fI # fII - 5,25 MHz 5,25 MHz Z fi + 2An ' fii - 5,25 MHz
EMI3.1
(für Störungen
I bis III)
Diesen Bedingungen würde u. a. die Kanaleinteilung 2, 4, 5, 7, 9, 11, mit Erweiterung im 14-MHz-Abstand unter 174 MHz und über 230 MHz genügen.
Wie schon erwähnt, ist jedoch diese Einteilung ungünstig, indem Störmöglichkeiten sowohl durch Oszillator-Oberwellen anderer Empfänger als auch durch Spiegelfrequenzempfang von Farbträgern anderer Programme auftreten, so dass nur eine begrenzte Anzahl von Programmen relativ störungsfrei übertragen werden könnte.
Es wurde nun weiter gefunden, dass sich die Störmöglichkeiten durch erste Oszillator-Oberwellen und Spiegelfrequenzen von Bildträgern (ohne Auftreten von Störungen gemäss IV) vermeiden lassen, wenn zusätzlich 1 + (2n+66 An \13,217 MHz + l ó n (für Störung V) und fII + #(n+5) - #n # 14,5 MHz. (für Störung VII)
5
Die Bedingung zur Ausschaltung der Störung IV ist unter den obigen Voraussetzungen automatisch erfüllt.
Mit diesen vier Bedingungen für die Störungen I bis III, V und VII muss bei regelmässigen Kanaleinteilungen, d. h.
wenn alle A gleich Null sind, f" stets in dem engen Bereich 14,09... 14,5 MHz liegen. Eine unregelmässige Plazierung der Trägerfrequenzen ist möglich mit An < etwa 2 MHz, bringt jedoch keinen Gewinn, da auch damit die Eliminierung von möglichen Störungen durch Farbträger als Spiegelfrequenz nicht gelingt.
Zur Erläuterung sei im folgenden als Beispiel die Herleitung der Bedingung für die Eliminierung der Störmöglichkeit V ausführlicher dargestellt.
Die erste Oszillator-Oberwelle des Kanals n1 2Oszn1 = (fj+An1+n1fi+38 ) x 2 muss ausserhalb der Übertragungsbreite des Kanals n2 liegen, somit A: f2ofzn1 < fI+#n2+n2fII-1,5 B: 2oszni > f+An2+n2fl+5,25 daraus resultieren für f" die Bedingungen A: f1 > 79,3 + fI + 2#n1 - #n2 n2 - 2n
B: f filz 72,55 + fi + 2#n1 - #n2 n2 - 2n1
Hiervon ist die Bedingung B wegen der anderen geltenden Bedingungen stets erfüllt, und die Bedingung A ist nur dort wesentlich, wo Störungen durch Oszillator-Oberwellen von Empfängern tatsächlich auftreten könnten, was der Fall ist für n2-2n1 = 6, nämlich bei n2=12 oder 14 und n1=3 bzw.
4. Daraus ergibt sich die Bedingung fII + #(2n+6)-#n # 13,217 MHz + fI + #n 6 6 für n = 3,4
6 6
Mindestens die Störmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzempfang von Farbträgern (zusammen mit allfälligen Störungen gemäss IV, VI, VII) lassen sich dagegen vermeiden, wenn fII + (n+5)5 n A 413,62 MHz (für Störung VIII)
5 f1 + 4n+33 #n '13,46 MHz (für Störung IV) fII + #(n+6)-#n z13,21 (für Störung VII).
6
Bei einer regelmässigen Kanaleinteilung (alle A=0) verbleibt dabei als maximaler Bereich für fII 13,46... 13,63 MHz. Eine unregelmässige Plazierung der Trägerfrequenzen ist möglich mit An < 1,56 MHz. Wie noch gezeigt werden wird, lässt sich damit in einem sehr engen Rahmen auch die Eliminierung von Störungen durch erste Oszillator-Oberwellen bewirken.
Die genannten Bedingungen zur Vermeidung der Stör möglichkeiten durch Oszillator-Oberwellen und Spiegelfre quenzempfang müssen dabei, wie schon angedeutet, nur dort erfüllt sein, wo die üblichen Empfänger tatsächlich Oszillator
Oberwellen erzeugen können bzw. Störungen mit Spiegel frequenzempfang aufnehmen können. (Es kann angenommen werden, dass Umsetzer, die für den Empfang der anderen
Kanäle speziell gebaut werden, genügend störungsfrei kon struiert werden können).
Gegenstand der Erfindung ist nun daher ein Verfahren zum Übermitteln und Verteilen von Fernsehprogrammen über Kabel, wobei für die gemeinsame Übermittlung über Kabelverbindungen verschiedene hochfrequente Träger mit aufmodulierten Bildsignalen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzbereich bis 425 MHz zwecks Ermöglichung einer weitestgehend störungsfreien Übermittlung von mehr als 9 Programmen mit Trägern unter 230 MHz, wovon 6 Träger in den Bändern I und 111 liegen, - Träger mit Frequenzen fn gemäss der Gleichung = fI + n - f1 + An verwendet werden, wobei für jeden Träger n jeweils eine ganze Zahl ist und wobei die Konstanten fl und f1 sowie für jeden Träger die Grösse An so gewählt werden, dass fol gende Bedingungen erfüllt sind:
: 5,25 MHz ' f 4 f1 - 5,25 MHz 5,25MHz ' fl + 2An Z f1 - 5,25 MHz für alle n und dazu entweder die beiden Bedingungen
413,217 MHz #13,217MHz+ + für fll + A(2+fi6) - An +6fl n=3, 4 und fil + A(+5) - A 414,5 MHz für n=3, 4, 12, 13, 14, 15,
5 oder die drei Bedingungen f + (n+55 n A 413,62 MHz für n=3, 4, 13, 14, 15, 16
5 f +-O(n+3, - n s13,46 MHz für n=3, 4, 14, 15,
16
3 f + A < n+6) n s13,21 MHz für n=3, 4, 13, 14, 15, 16.
6
Diese Bedingungen können nur von sorgfältig ausgewähl ten Kanaleinteilungen erfüllt werden, wobei die Variations möglichkeiten, wie schon angedeutet, eng begrenzt sind. So erfüllt beispielsweise eine Kanaleinteilung mit den üblichen
Kanälen 2, 4, 5, 7, 9 und 11 zwar wie schon erwähnt, die Be dingungen für die Eliminierung der Störmöglichkeiten I bis
111, jedoch lassen sich mit dieser Einteilung die weiteren Be dingungen nicht erfüllen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung näher erläutert.
Für die Erzeugung der zu übermittelnden modulierten Träger kann man Generatoren verwenden, welchen Bildsignale zugeführt werden und welche Trägersignale mit den angegebenen Frequenzen erzeugen und die Amplitude der Trägersignale mit den Bildsignalen modulieren. Es ist aber auch möglich, ans Generatoren Umsetzer zu verwenden, wei chen Trägersignale beliebiger Frequenzen, die mit Bildsignalen amplitudenmoduliert sind, zugeführt werden und welche diese Trägersignale auf die angegebenen Frequenzen umsetzen.
Um eine geeignete Kanaleinteilung für die Übermittlung von Fernsehprogrammen über Kabel zu erhalten, kann man von den Kanälen 2, 4, 5, 7, 9, 11 mit Erweiterung im 14-MHz Abstand unter 174 MHz (im sog. Top Band ) ausgehen, da diese Einteilung, wie schon angegeben, die Bedingungen für die Vermeidung von Störmöglichkeiten durch Nichtlinearitäten 2. Ordnung erfüllt (1. Harmonische und Summenfrequenzen aus Band I haben in höheren Kanälen jeweils einen Abstand von +5,25 MHz von den betreffenden Bildsignal-Trägern).
Um Störungen durch Oszillator-Oberwellen zu vermeiden, ohne gleichzeitig neue Störwirkungen zu schaffen, wird die relative Lage der Kanäle so verändert, dass die eingangs angegebenen Bedingungen erfüllt sind, und zwar durch Vergrösserung der Abstände zwischen K2 und K5, zwischen K4 und K9 und evtl. zwischen Kanal M2 und M13, bis die Oszillator-Oberwellen mindestens 1,5 MHz unter die Bildsignal-Träger in den Kanälen 5, 9 und M13 zu liegen kommen. Einige derartige Kanaleinteilungen sind in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt.
Tabelle 11 Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilung (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- . n Kanal Trägerfrequenz frequenz a) b) c) 2 48,25 3 2' 47,975 48,0 48,25 4 62,25 4 4' 61,975- 62,0 62,25 M2 76,25 5 A 75,975 76,0 76,25 UKW M3 105,25 7 B 104,70 104,75 105,25 M5 119,25 8 C 118,70 118,75 119,25 M7 133,25 9 D 132,70 132,75 133,25 M9 147,25 10 E 146,70 146,75 147,25 M11 161,25 11 F 161,25 161,3 161,25 5 175,25 12 5' 175,25 175,3 175,8 7 189,25 13 7' 189,25 189,3 189,8 9 203,25 14 9' 203,25 203,3 203,8 11 217,25 15 11' 217,25 217,3 217,8 M13 231,25 16 G 231,25 231,3 231,8 M15 245,25 17 H 245,25 245,3 245,8 M17 259,25 18 J 259,25 259,3 259,8
In der Kanaleinteilung nach Tabelle II ist der Bereich der UKW-Hörfunkfrequenzen (88 bis 104 MHz) freigehalten,
so dass über die gleichen Kabel gleichzeitig auch noch Hör- funkprogramme mit den üblichen frequenzmodulierten UKW-Trägern übermittelt und verteilt werden können. Die Signalstärke der UKW-Träger kann dabei ohne weiteres im Verhältnis zur Stärke der Bildsignal-Träger genügend klein gehalten werden, so dass die Hörfunkprogramme keine zusätzlichen Störungen der Fernsehprogramme verursachen.
Bei den Frequenzschemata gemäss Tabelle 11 liegen für 15 Programme die Störungen 2. Ordnung (Harmonische sowie Summen- und Differenzfrequenzen) ausserhalb der Nutzkanäle bzw. bei den einleitend beschriebenen Frequenzen geringer Störwirkung. So liegen beispielsweise bei der Einteilung c) nach Tabelle 11 die störenden 1. Harmonischen der Träger der Kanäle Nr. 4 und Nr. A bei 124,50 bzw.
152,50 MHz und damit jeweils um 5,25 MHz oberhalb der Nutz-Bildträger der Kanäle C bzw. E. Ebenso liegt hier im Kanal B die Summe der Frequenzen der Träger der Kanäle 2 und 4 um 5,25 MHz oberhalb des Nutz-Bildträgers, und dasselbe gilt in den Kanälen C und D für die dort in Frage kommenden Summen (Abstand +5,25 MHz). Bei den Kanälen 5 7', 9', 11', G treten Summenfrequenzen auf, die jeweils um 5,7 MHz über dem Nutz-Bildträger liegen.
Hinsichtlich der Störungen durch Oberwellen von Emp- fänger-Oszillatoren ist die Verwendung der Kanäle 2', 4', 5 7', 9 11' (im Gegensatz zur eingangs erläuterten Kanalanordnung 2, 4, 5, 7, 9, 11) möglich, weil die Abstände der Kanäle 5', 7', 9', 11' von den Kanälen 2' und 4 vergrössert sind, wie aus Tabelle 11 hervorgeht. Trotz dieser Verschiebung um maximal 0,55 MHz dürften die Kanäle 2', 4 und 5' bis 11' bei praktisch allen handelsüblichen Empfängern noch im Abstimmbereich für die Kanäle 2, 4, 5, 7, 9, 11 liegen.
Dank der angegebenen Verschiebung, welche ihrerseits keine zusätzlichen Störungen verursacht, liegen in den Kanälen 5', 9' und G die Oberwellen der Oszillatoren von auf die Kanäle 2, 4 (und, falls möglich, Kanal A) eingestellten Empfängern jeweils um 1,5 MHz unter den Nutz-Bildträgern.
Allgemein können Störungsmöglichkeiten durch erste Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger (Störungsmöglichkeit V) vermieden werden durch eine Erhöhung des mittleren Kanalabstandes (gegenüber dem üblichen Wert von 14 MHz). Bei Verwendung eines regelmässigen Kanalschemas mit Trägerfrequenzen fn = fl + n f1 kann die Störungsmöglichkeit V eliminiert werden, wenn f,l # 14,09 MHz ist. Beispiele für diesen Fall sind in der nachstehenden Tabelle III angegeben. Für die in dieser Tabelle III aufgeführten Frequenzen f1 liegen die möglichen Störungen durch Spiegelfrequenzempfang in einem relativ unempfindlichen Bereich.
Der in der Tabelle 111 in Klammern angegebene Kanal J' ist gegenüber dem Kanal J der regelmässigen Kanaleinteilungen um einen kleinen Betrag nach oben verschoben zur Vermeidung einer möglichen Störung durch die 2. Oszillatoroberwelle von auf den Kanal 2' eingestellten Empfängern. Dadurch verschiebt sich auch die Spiegelfrequenz des Farbträgers von Kanal J', welche in den Kanal 7' fällt, auf die in Klammern angegebenen Werte.
Tabelle III Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- n Kanal f=5,25 5,25 5,5 frequenz fXl=14,1 14,15 14,15 2 48,25 3 2' 47,55 47,7 47,95 4 62,25 4 4' 61,65 61,85 62,1 M2 76,25 5 A 75,75 76,0 76,25 UKW M3 105,25 7 B 103,95 104,3 104,55 M5 119,25 8 C 118,05 118,45 118,7 M7 133,25 9 D 132,15 132,6 132,85 M9 147,25 10 E 146,25 146,75 147,0 Mll 161,25 11 F 160,35 160,9 161,15 5 175,25 12 5' 174,45 157,05 175,3 7 189,25 13 7' 188,55 189,2 189,45 9 203,25 14 9' 202,65 203,35 203,6 11 217,25 15 11' 216,75 217,5 217,75 M13 231,25 16 G 230,85 231,65 231,9 M15 245,25 17 H 244,95 245,8 246,05 M17 259,25 18 J 259,05 259,95 260,2 (J') (260,85) (261,3) (262,05) Lage der Spiegelfrequenz +2,9 +2,65 +2,65 der Farbträger relativ (+1,1) (+1,3) (+0,8) zum Videosignal max.
Abweichung von Normkanälen -0,8 -0,55 -0,3 +0,25 +0,5
Die gleiche Verbesserung kann jedoch auch erreicht werden mit einer unregelmässigen Kanaleinteilung = = fl + n f1 + Am wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: f + 12 - A3 \13,217 MHz + f1 + A3
6 6 A14-A4 \13,217 MHz +
6 6 wobei die Kanäle mit n=3 und 12 bzw. 4 und 14 gegenseitig durch die Störung V gefährdet sind. Der Ausdruck auf der linken Seite der Ungleichung, fl + m soll im folgenden als mittlerer Kanalabstand zwischen den gefährdeten Kanälen x und y bezeichnet werden.
Nach oben begrenzt wird der mittlere Kanalabstand durch mögliche Spiegelfrequenzstörungen durch Bildträger.
Es gilt fn + #v - #x # 14,5 MHz für y= x=
5 8 3
9 4
17 12
18 13
19 14
20 15 (für ein regelmässiges Kanalschema somit f" # 14,5 MHz.)
Eine Verbesserung gegenüber bekannten Kanalschemata ergibt sich auch durch Reduktion des mittleren Kanalabstandes auf fII + #y - #y f+l362MHzfür y= x=
5 8 3
9 4
18 13
19 14
20 15
21 16 (im gleichmässigen Schema f" Z 13,62 MHz), wodurch Störungsmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzen von Farbträgern vermieden werden. Als Störungsmöglichkeit verbleibt die 1. Oberwelle von Empfängeroszillatoren. Einige entsprechende regelmässige Kanaleinteilungen sind in Tabelle IV dargestellt. Die Störungen liegen auch hier in einem relativ unempfindlichen Bereich.
Tabelle IV
Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen nicht erfin dungsgemäss)
Kanal Träger- n Kanal fI=6,2 6,0 6,0 6,7 6,8 frequenz f"=13,5 13,5 13,6 13,6 13,62
2 48,25 3 2' 46,7 46,5 46,8 47,5 47,66
4 62,25 4 4' 60,2 60,0 60,4 61,1 61,28
5 A 73,7 73,5 74,0 74,7 74,90
UKW
8 B 114,2 114,0 114,8 115,5 115,76
9 C 127,7 127,5 128,4 129,1 129,38
10 D 141,2 141,0 142,0 142,7 143,0
11 E 154,7 154,5 155,6 156,3 156,62
12 F 168,2 168,0 169,2 169,9 170,24
6 182,25 13 6' 181,7 181,5 182,8 183,5 183,86
8 196,25 14 8' 195,2 195,0 196,3 197,1 197,48
10 210,25 15 10' 208,7 208,5 210,0 210,7 211,10
12 224,25 16 12' 222,2 222,0 223,6 224,3 224,72
17 G 235,7 235,5 237,2 237,9 238,34
18 H 249,2 249,0 250,8 251,5 251,96
19 J 262,7 262,5 264,4 265,1 265,58
Lage der 1. Oszillator- +3,0 +2,8 +2,2 +2,9 +2,92 oberwelle max.
Abweichung von -2,05 -2,25 -1,85 -1,15 -0.97
Normkanälen +0,55 +1,25 + 1,61
Nach unten begrenzt wird hierbei der mittlere Kanalabstand, sowohl durch Störungen durch Oszillatorgrundwellen gemäss den Bedingungen f + Av- Ax 113,46 MHz für y= x=
3 6 3
7 4
16 13
17 14
18 15
19 16 im regelmässigen Schema f1 1 13,46 MHz) als auch durch Spiegelfrequenzstörungen durch Bildträger gemäss den Bedingungen fII + Av-x \13,21 MHzfür y= x=
9 3
10 4
19 13
20 14
21 15
22 16
Mit reduziertem Kanalabstand gemäss den drei letzten Bedingungen ist es durch Wahl eines unregelmässigen Kanalschemas mit folgender zusätzlicher Bedingung möglich, sämtliche der eingangs unter I bis VIII erwähnten Störungen zu eliminieren:
: fII + #y - #y #12,11 MHz + fI + #x für y= x=
6 6 12 3
14 4
Beispiele für die Elimination sämtlicher Störungsmöglichkeiten l-VIII sind in der Tabelle V zusammengestellt.
Tabelle V Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- n Kanal fl 5,25 An 5,3 An 5,25 An frequenz f,l 13,4 13,3 13,25 Anmax 1,45 1,375 1,375
2 48,25 3 2' 46,9 1,45 46,5 1,3 46,35 1,35
4 62,25 4 4 60,3 1,45 59,8 1,3 59,6 1,35
5 A 73,7 1,45 73,1 1,3 72,85 1,35
UKW
8 B 112,8 0,35 112,4 0,7 112ei 1,35
9 C 126,2 0,35 125,8 0,8 125,85 1,35
10 D 139ei 0,35 139,1 0,8 139,1 1,35
11 E 153,0 0,35 152,4 0,8 151,7 0,7
12 F 166,05 0 165,5 0,6 164,25 0
6 182,25 13 6' 179,45 0 178,2 0 177,5 0
8 196,25 14 8' 192,95 0,1 191,7 0,2 190,97 0,22
10 210,25 15 10' 206,45 0,2 205,2 0,4 204,44 0,44
12 224,25 16 12' 21995 0,3 218,7 0,6 217,91 0,66
17 G 233,45 0,4 232,2 0,8
231,38 0,88
18 H 246,95 0,5 245,7 1,0 244,85 1,1
19 J 260,45 0,6 259,2 1,2 258,32 1,32 max. Abweichung von
Normkanälen gerade Einteilung -4,3 -5,55 ungerade Einteilung -1,95 -2,45 +4,25 +2,95
Bei den Kanaleinteilungen gemäss Tabelle V, bei denen alle Störungsmöglichkeiten eliminiert sind, kann sich höch- stens unter Umständen die Tatsache nachteilig auswirken, dass die Schemata mit den normierten Kanälen nicht mehr so gut übereinstimmen und dass in der Einteilung gewisse Unregelmässigkeiten vorkommen. Diese Unregelmässigkeiten könnten unter Umständen zu Schwierigkeiten bei der Auslegung von Empfängerkonvertern oder zentralen Umsetzeranlagen zum Empfang von Mid- und Topband führen.
Für die Herabsetzung von den in bestimmten Kanaleinteilungen noch möglichen Störungen gibt es weitere Möglichkeiten, die im Nachstehenden noch erläutert werden.
Es ist bekannt, dass die Sichtbarkeit eines Störsignals nicht nur grob von der Lage im Übertragungsbereich des gestörten Programms abhängt, sondern sehr stark auch von der genauen Lage in bezug auf die Spektrallinien des gestör ten Fernsehsignals. So tritt eine besonders starke Störwir kung immer dann auf, wenn der Abstand zwischen dem Stör signal und dem Träger des gestörten Signals gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz (15625 Hz) ist ( Nicht-Offset ; ergibt ein senkrechtes Streifenmuster). Be sonders gering ist die Störwirkung dagegen z. B. bei einem
Versatz um die halbe Zeilenfrequenz ( Halbzeilen-Offset ; ergibt waagrechtes, in der Zeilenstruktur verschwindendes Streifenmuster). Eine ähnliche Abhängigkeit besteht auch noch für Vielfache der Bildwechselfrequenz ( Anti-Präzisions-Offset / Präzisions-Offset ). Diese Effekte werden z. B.
ausgenützt zur Verringerung des Störeindruckes bei Fernsehsendern, die im gleichen Kanal arbeiten, indem die Trägerfrequenzen solcher Sender in geeignetem Mass gegeneinander versetzt werden. In entsprechender Weise können bei der beschriebenen Übermittlung und Verteilung von Fernsehprogrammen über Kabel die Auswirkungen der allenfalls noch verbleibenden Störungen durch Harmonische und Summenfrequenzen 00 weiter herabgesetzt werden, indem man dafür sorgt, dass der Abstand eines störenden Si gnals vom Nutz-Träger nicht gleich einem ganzzahligen Viel fachen der Zeilenfrequenz (und evtl. auch der Bildfrequenz) ist.
Obwohl man mit Vorteil Versetzungen um Y3 und um 213 der Zeilenfrequenz anwenden kann, sind die Möglichkeiten dieser Störungsverringerung durch Offset natürlich begrenzt, wenn viele Signale vorhanden sind, die sich gegenseitig beeinflussen können. Der Offset ist ferner nicht anwendbar auf Störungen, die von den Empfänger-Oszillatoren abhängen, da deren Frequenzen nicht genau vorausbestimmt sind.
In allen Fällen, wo kein Offset hergestellt werden kann, kann man die Störwirkung dadurch herabsetzen, dass man den Nutz-Träger und/oder (wo es möglich ist) das Störsignal zusätzlich frequenzmoduliert. Auf diese Weise kann wenigstens dafür gesorgt werden, dass nicht dauernd der besonders störende Zustand des Nicht-Offset und Anti-Präzisions-Offset auftreten kann. Durch eine solche Frequenzmodulation wird das störenden Streifenmuster bei kleinem Frequenzhub hin- und herbewegt, bei grösserem Hub zerrissen und dadurch bedeutend weniger störend. Durch Versuche wurde ermittelt, dass je nach Anwendungsfall Wobbelfrequenzen von etwa 20 Hz bis 100 kHz verwendet werden können, wobei ganzzahlige Vielfache und Teile der Bild- und Zeilenfrequenz vermieden werden sollten.
Besonders gute Resultate können auch erzielt werden durch Verwendung eines Rauschsignals geeigneter Bandbreite für die zusätzliche Frequenzmodulation. Man kann mehrere oder sämtliche der zu übermittelnden Bild-Träger mit verschiedenen Rauschsignalen frequenzmodulieren, ohne die Bildung von störenden Frequenzkombinationen befürchten zu müssen.
Bei der bisherigen Diskussion wurden die frequenzmodulierten Ton-Träger, die normalerweise zu jedem Fernsehprogramm gehören, weitgehend ausser acht gelassen.
Wenn man die Bild-Träger in der beschriebenen Weise zusätzlich frequenzmoduliert, dann muss man natürlich dafür sorgen, dass das Wobbelsignal nicht im Tonkanal hörbar wird. In vielen Fällen wird in den Fernsehempfängern für den Ton eine Zwischenfrequenz aus dem Bild-Träger und dem Ton-Träger gebildet (sog. Intercarrier-Verfahren). In diesen Fällen könnte eine Frequenzmodulation des Bildträ gers direkt hörbar werden. Um dies zu vermeiden, kann man in einem solchen- Fall den Ton-Träger mit dem gleichen
Wobbelsignal wie den Bild-Träger ebenfalls zusätzlich frequenzmodulieren. Die zusätzliche Frequenzmodulation des Ton-Trägers könnte dann allerdings hörbar werden, wenn ein Empfänger ausnahmsweise nicht nach dem Intercarrier Verfahren arbeitet.
Deshalb kann es vorteilhaft sein, für die zusätzliche Frequenzmodulation unhörbare oder im Empfänger nicht wiedergegebene Wobbelfrequenzen, beispielsweise unterhalb etwa 50 Hz und/oder oberhalb etwa 15 kHz, zu verwenden. Besonders geeignet ist z. B. ein Rauschsignal mit einer Bandbreite von etwa 1-20 Hz.
Auf der anderen Seite ist zu beachten, dass auch die Ton Träger der Fernsehprogramme Störungen der Bildsignale durch Intermodulation und Spiegelfrequenzen verursachen können, welche in der vorstehenden Beschreibung noch nicht berücksichtigt sind. Um diese Störungen zu reduzieren, kann man zwar vorerst, wie Versuche gezeigt haben, ohne weiteres die Pegel der Ton-Träger herabsetzen, und zwar auf etwa 15 db unter den Bild-Träger-Pegel (während beim normalen drahtlosen Fernsehen ein Abstand von etwa 7 db üblich ist). Trotzdem können noch Störungen auftreten, die nicht immer vernachlässigbar sind. Solange die Ton-Träger frequenzmoduliert sind, ist die Störwirkung aus den vorstehend erläuterten Gründen herabgesetzt, und zwar um bis zu etwa 20 db (vgl. auch den Artikel von Hopf, Bild 24). Damit auch in den Sprechpausen bzw.
Modulationspausen die Störwirkung nicht grösser wird, werden vorteilhaft die Ton Träger zusätzlich dauernd frequenzmoduliert, und zwar wie beschrieben entweder gemeinsam mit dem jeweils zugehörigen Bild-Träger (so dass beim Intercarrier-Tonempfang das zusätzliche Wobbelsignal nicht hörbar wird) und/oder mit unhörbaren Wobbelfrequenzen, insbesondere mit Rauschsignalen von etwa 1 bis 20 Hz.
Im übrigen ist festzuhalten, dass man auch die zu übermittelnden frequenzmodulierten Ton-Träger mit Generatoren erzeugen kann, die entweder ein Trägersignal selbst erzeugen und dessen Frequenz mit niederfrequenten Tonsigna len und gegebenenfalls zusätzlich mit den beschriebenen Wobbelsignalen modulieren, oder mit Generatoren, die ein zugeführtes frequenzmoduliertes Trägersignal beliebiger Frequenz auf jeweils die zugeordnete Tonträger-Frequenz eines der beschriebenen Kanäle umsetzen.
Wenn mit Umsetzung gearbeitet wird, dann ist die Frequenz des vom Generator erzeugten Trägers natürlich gleich der Summe oder Differenz der Frequenzen des dem Generator zugeführten Trägersignals und eines im Generator erzeugten Umsetzungssignals, und man kann dann gewünschtenfalls dieses Umsetzungssignal mit den beschriebenen Wobbelsignalen frequenzmodulieren, um die zusätzliche dauernde Frequenzmodulation des abgegebenen Trägers zu erhalten.
Die beschriebenen und in den Tabellen II bis V dargestellten Kanalanordnungen gestatten, wie ersichtlich, unter weitestgehender Vermeidung von Störungen die Übermittlung von bis zu 15 Fernsehprogrammen über Kabel und Breitbandverstärker, deren Übertragungsbereich bis zu etwa 265 MHz reicht. Derartige Übermittlungsanlagen können mit handelsüblichen Teilen leicht gebaut werden, und auch bei vielen bestehenden Anlagen liegt die obere Frequenzgrenze nicht weit von 265 MHz entfernt, während für einen breiteren Übertragungsbereich häufig Spezialanfertigungen benötigt würden. Auch wenn eine bestehende Übermittlungsanlage einen etwas kleineren Frequenzbereich aufweist, lassen sich immer noch 14 Programme (mit einer oberen Grenzfrequenz von etwa 250 MHz) oder 13 Programme (Grenzfrequenz etwa 240 MHz) übermitteln und verteilen.
Wie schon angedeutet, war es nicht einfach, innerhalb des angegebenen Frequenzbereichs geeignete Kanalverteilungen zu finden, mit denen gegenseitige Störungen weitgehend vermieden werden können und die sechs Kanäle (2', 4', 5', 7', 9', 11) benützen, welche mit üblichen Fernsehempfängern empfangen werden können.
Method for transmitting and distributing television programs via
electric wire
For the wireless distribution of television programs, it is customary to modulate the image signals onto high-frequency carriers with single-sideband or trailing-sideband amplitude modulation. In the VHF range (meter wave range), eleven channels are normally used (in the CCIR standard) in the frequency ranges from 47 to 68 MHz (band I) and 174 to 230 MHz (band III), namely channels 2 to 12 with the carrier frequencies 48.25, 55.25, 62.25, 175.25, 182.25, 189.25, 196.25, 203.25, 210.25, 217.25 and 224.25 MHz.
In order to be able to avoid a large number of individual antennas with sometimes unfavorable installation locations, to enlarge the program selection and to be able to switch off interference, it is also known to distribute television programs from a head-end station via cable.
As with wireless distribution, the image signals are modulated onto high-frequency carriers, and the same channels or carrier frequencies are used as with wireless distribution so that the programs can be easily received with all conventional television receivers. Since one wants to achieve the greatest possible freedom from interference in cable transmission, however, directly adjacent channels are not used; Rather, one usually works with twice the channel spacing, so that a maximum of six programs can be transmitted in the named channels (if, among other things, channels 2 and 4 are also used).
In the distribution of television programs via cable, additional interference can now arise due to unavoidable non-linearities of broadband amplifiers in or on the cables as well as repercussions from the connected receivers. In the receivers, the signals are normally converted to an intermediate frequency of fz = 38.9 MHz by means of a high-frequency oscillation that is generated in the receiver. This oscillation generated in the receiver has a frequency of f05z = f Bi + fz (f, i = frequency of the received image carrier), i.e. H. for example 87.15 MHz when the receiver is set to channel 2 and 101.15 MHz when the receiver is set to channel 4. The first harmonics of these oscillations are at 2x87.15 = 174.3 MHz or at 2x101.15 = 202.3 MHz.
Such vibrations generated by the oscillator could now get into the distribution cable and interfere with other connected receivers. In order to avoid interference from the oscillator fundamental, channel assignments are avoided in which carriers are spaced 5x7 MHz apart (e.g. assignment of channels 5 and 10 or 6 and 11 or 7 and 12). Interference caused by oscillator harmonics occurs - when using channels 2 and 4 on channels 5 and 9 (carrier frequency 175.25 MHz or
203.25 MHz). Therefore, the channel arrangement 2, 4, 5, 7, 9, 11 is usually avoided and channels 2, 4, 6, 8, 10 and 12 are used.
In order to be able to transmit more than six channels via cable, it is also known to use additional frequencies between 68 and 174 MHz (in the so-called mid band) and above 230 MHz (so-called top band). The programs transmitted on these additional frequencies can then e.g. B. can optionally be implemented by means of a special converter at the receiver in a channel that can be received by the receiver. Instead, it is also possible to use the additional programs for groups of recipients, e.g. B. quarterly, to implement common channels in the UHF range (decimeter wave range) together.
With the use of additional channels, of course, the possibilities of mutual interference due to receiver feedback and non-linearities also increase again. Interference from image frequency reception has also been added.
Of the non-linearity disturbances, the 2nd order disturbances, such as B. intermodulation (sum and difference frequencies) between the different programs, and the 3rd order interference, such. B.
Cross modulation (modulation of a carrier by the modulation signal of another program) can be considered. The 3rd order disturbances can be reduced to a sufficient extent by a suitable choice of the amplifiers and the definition of the amplifier modulation or the output voltages so that they are practically no longer visible in the reproduced image. The cross modulation is independent of the frequencies of the transmitted television signals. However, this does not apply to the 2nd order interference, which, like the receiver feedback, is dependent on the arrangement of the channels used in the frequency spectrum.
For this arrangement, a channel division is first of all available, which is obtained by adding additional channels to the currently common division with channels 2, 4, 6, 8, 10, 12 at 14 MHz intervals between 68 and 174 and above 230 MHz becomes. Two systems are known today whose carrier frequencies are 126.25, (*), 140.25, 154.25, 168.25, 238.25, 252.25 and 266.25 MHz, respectively. However, both systems are subject to the risk of interference from image frequencies. The carrier frequency marked with (*) can also lead to interference due to the sum and difference frequencies of the transmitted channels. The channels mentioned are shown in Table I below, which also indicates possible interferences.
Table I Interference by: Receiver image frequency Harmonics sum Difference
Oscillator channel carrier fundamental harmonic wave waves
2 48.25 KM6- (K2 + 38.9) = 39.10
4 62.25 KM8- (K4 + 38.9) = 39.10 KM6- K4 64.0
VHF M6 12625 KM18-KM8 = 126.0
KM16-KM6 = 126.0 M8 140.25 3xK2 = 144.75 KM18-KM6 = 140.0 M10 154.25 M12 168.25
6 182.25 3xK4 = 186.75
8 196.25 10 210.25 12 224.25 M14 238.25 M16 252.25 2xKM6 = 252.5 M18 266.25 KM6 + KM8 = 266.5
The equations given in the individual fields of the table show the frequencies (in MHz) at which interference can occur in the channel specified on the left edge of the table or on the receiver intermediate frequency. 38.9 (MHz) is the receiver intermediate frequency.
Disregarding the possible interference from 2nd harmonic and image frequencies, with this channel classification - if channel M6 is omitted - the 12 channels K2, K4, M8, M10, M12, K6, K8, K10, K12, M14, M16, M18 can transmit without interference will. In many existing systems, the frequency range of which does not extend beyond channel 12, only 9 programs can be transmitted under the same conditions.
The object of the invention is to distribute channels or carrier frequencies for the transmission of television programs over cables in the frequency spectrum in such a way that more channels than with known systems - based on the same frequency range - are transmitted while avoiding interference from mutual interference and receiver feedback as far as possible at the same time, as many of these channels as possible should be located in such a way that they can be received by conventional television receivers. These latter channels should therefore, if possible, each be in the vicinity of one of the channels No. 2-12 mentioned at the beginning, or at least in the frequency ranges from 47 to 68 MHz and from 174 to 230 MHz, i.e. H.
in TV bands I and III.
When assessing interference to a television program due to external signals (from other programs or from other receivers), it must be ensured that the position of the frequency of the interference signal within or near the disturbed television channel for the strength or perceptibility or tolerability of the image interference caused is of great importance. Studies in this regard have already been made and published on various occasions, e.g. B. in the article by Herbert Hopf in Rundfunktechnische Mitteilungen, Volume 5 (1961), pages 112 to 122 and 172 to 188. The greatest interference usually occurs when the interferer is about 0.5 MHz higher than the useful Image carrier (see article Hopf, image 7). A signal-to-noise ratio of up to 73 dB may be required here so that the interference is no longer visible (visibility limit).
There is little interference if the interferer is at the lower edge of the transmission range of a program, at around -1.5 MHz with respect to the useful picture carrier, where the frequency response of the receiver is usually strongly reduced by the so-called Nyquist flank and an adjacent channel trap (see article Hopf, picture 2). In general, all frequencies that are more than 5.5 MHz above the useful image carrier have an even lower interference effect. (A frequency-modulated audio / video carrier of the same television program is usually transmitted 5.5 MHz above the useful image carrier.) Another point of low interference is around 5.25 MHz above the useful image carrier (i.e. just below the sound carrier) at the top Edge of the image transfer area (Article Hopf, Figure 43).
It can therefore be said that interference in a television program that is transmitted with a carrier with a frequency fBj can occur if an interfering frequency comes to lie in the range FBi-1.5 MHz .. fBi + 5'25 MHz.
The main frequency-dependent interfering signals are:
I difference frequencies of the picture carriers of other television programs II sum frequencies of the picture carriers of other television programs
III first harmonic of the image carriers of other television programs
IV Oscillator fundamental wave of other television receivers
V first harmonic of the oscillator frequency of other television receivers
VI second harmonic of the oscillator frequency of other television receivers
VII Image frequency reception of the video carrier of another program
VIII Image frequency reception of a color subcarrier of another program.
It has been found that when using carriers with frequencies fn according to the equation = = f, + n fll + An where n is an integer for each carrier, interference possibilities I, II and III are avoided if the following conditions are met : 5.25 MHz # fI # fII - 5.25 MHz 5.25 MHz Z fi + 2An 'fii - 5.25 MHz
EMI3.1
(for disturbances
I to III)
These conditions would u. a. the channel classification 2, 4, 5, 7, 9, 11, with expansion in 14 MHz intervals below 174 MHz and above 230 MHz are sufficient.
As already mentioned, however, this classification is unfavorable in that there are potential for interference from both oscillator harmonics from other receivers and from image frequency reception of color carriers from other programs, so that only a limited number of programs could be transmitted relatively interference-free.
It has now also been found that the possibility of interference caused by the first oscillator harmonics and image frequencies of image carriers (without the occurrence of interference according to IV) can be avoided if, in addition, 1 + (2n + 66 An \ 13.217 MHz + l ó n (for interference V ) and fII + # (n + 5) - #n # 14.5 MHz. (for fault VII)
5
The condition for eliminating fault IV is automatically fulfilled under the above conditions.
With these four conditions for faults I to III, V and VII, regular canal divisions, i.e. H.
if all A are equal to zero, f "are always in the narrow range 14.09 ... 14.5 MHz. An irregular placement of the carrier frequencies is possible with An <about 2 MHz, but does not bring any gain, since this also eliminates the problem of possible interference from color carriers as an image frequency does not succeed.
For explanation, the derivation of the condition for eliminating the possibility of interference V is shown in more detail below as an example.
The first oscillator harmonic of channel n1 2Oszn1 = (fj + An1 + n1fi + 38) x 2 must lie outside the transmission width of channel n2, thus A: f2ofzn1 <fI + # n2 + n2fII-1,5 B: 2oszni> f + An2 + n2fl + 5.25 result for f "the conditions A: f1> 79.3 + fI + 2 # n1 - # n2 n2 - 2n
B: f felt 72.55 + fi + 2 # n1 - # n2 n2 - 2n1
Of this, condition B is always fulfilled because of the other applicable conditions, and condition A is only essential where interference from oscillator harmonics from receivers could actually occur, which is the case for n2-2n1 = 6, namely with n2 = 12 or 14 and n1 = 3 resp.
4. This results in the condition fII + # (2n + 6) - # n # 13.217 MHz + fI + #n 6 6 for n = 3.4
6 6
At least the possibility of interference from image frequency reception of color carriers (together with any interference in accordance with IV, VI, VII), on the other hand, can be avoided if fII + (n + 5) 5 n A 413.62 MHz (for interference VIII)
5 f1 + 4n + 33 #n '13, 46 MHz (for fault IV) fII + # (n + 6) - # n z13,21 (for fault VII).
6th
With a regular channel division (all A = 0), the maximum range for fII remains 13.46 ... 13.63 MHz. An irregular placement of the carrier frequencies is possible with An <1.56 MHz. As will be shown later, this also enables the elimination of disturbances caused by first oscillator harmonics within a very narrow framework.
The conditions mentioned to avoid the disturbance possibilities due to oscillator harmonics and Spiegelfre frequency reception must, as already indicated, only be met where the usual receiver actually oscillator
Can generate harmonics or can pick up interference with mirror frequency reception. (It can be assumed that converters are responsible for receiving the other
Channels are specially built, can be constructed sufficiently without interference).
The subject of the invention is therefore a method for transmitting and distributing television programs via cable, whereby different high-frequency carriers with modulated image signals are used for the common transmission via cable connections, characterized in that in the frequency range up to 425 MHz to enable a largely interference-free transmission of more as 9 programs with carriers below 230 MHz, of which 6 carriers are in bands I and 111, - carriers with frequencies fn according to the equation = fI + n - f1 + An are used, where for each carrier n is an integer and where the constants fl and f1 as well as the quantity An for each carrier are chosen so that the following conditions are met:
: 5.25 MHz 'f 4 f1 - 5.25 MHz 5.25 MHz' fl + 2An Z f1 - 5.25 MHz for all n and either the two conditions
413.217 MHz # 13.217MHz + + for fll + A (2 + fi6) - An + 6fl n = 3, 4 and fil + A (+5) - A 414.5 MHz for n = 3, 4, 12, 13, 14 , 15,
5 or the three conditions f + (n + 55 n A 413.62 MHz for n = 3, 4, 13, 14, 15, 16
5 f + -O (n + 3, - n s13.46 MHz for n = 3, 4, 14, 15,
16
3 f + A <n + 6) n s13.21 MHz for n = 3, 4, 13, 14, 15, 16.
6th
These conditions can only be met by carefully selected channel divisions, whereby the possibilities for variation, as already indicated, are strictly limited. For example, a channel division meets the usual
Channels 2, 4, 5, 7, 9 and 11, as already mentioned, the conditions for the elimination of the interference possibilities I bis
111, however, the other conditions cannot be met with this classification.
Embodiments of the invention are explained in more detail below.
Generators can be used to generate the modulated carrier to be transmitted, which image signals are fed to and which generate carrier signals with the specified frequencies and modulate the amplitude of the carrier signals with the image signals. But it is also possible to use converters to the generators, white carrier signals of any frequency, which are amplitude-modulated with image signals, are supplied and which convert these carrier signals to the specified frequencies.
In order to obtain a suitable channel allocation for the transmission of television programs via cable, one can assume the channels 2, 4, 5, 7, 9, 11 with extension at 14 MHz spacing below 174 MHz (in the so-called top band), since This classification, as already stated, fulfills the conditions for avoiding the possibility of interference due to nonlinearities of the 2nd order (1st harmonic and sum frequencies from band I are each at a distance of +5.25 MHz from the relevant image signal carriers in higher channels).
In order to avoid disturbances from oscillator harmonics without creating new disturbance effects at the same time, the relative position of the channels is changed so that the conditions specified at the beginning are fulfilled, namely by increasing the distances between K2 and K5, between K4 and K9 and possibly between channel M2 and M13 until the oscillator harmonics come to at least 1.5 MHz below the image signal carrier in channels 5, 9 and M13. Some such channel divisions are shown in Table II below.
Table 11 Basic classification, corrected channel classification (not according to the invention) Channel carrier. n channel carrier frequency frequency a) b) c) 2 48.25 3 2 '47.975 48.0 48.25 4 62.25 4 4' 61.975- 62.0 62.25 M2 76.25 5 A 75.975 76.0 76 .25 VHF M3 105.25 7 B 104.70 104.75 105.25 M5 119.25 8 C 118.70 118.75 119.25 M7 133.25 9 D 132.70 132.75 133.25 M9 147 .25 10 E 146.70 146.75 147.25 M11 161.25 11 F 161.25 161.3 161.25 5 175.25 12 5 '175.25 175.3 175.8 7 189.25 13 7 '189.25 189.3 189.8 9 203.25 14 9' 203.25 203.3 203.8 11 217.25 15 11 '217.25 217.3 217.8 M13 231.25 16 G 231, 25 231.3 231.8 M15 245.25 17 H 245.25 245.3 245.8 M17 259.25 18 J 259.25 259.3 259.8
In the channel division according to Table II, the range of VHF radio frequencies (88 to 104 MHz) is kept free,
so that radio programs with the usual frequency-modulated VHF carriers can also be transmitted and distributed over the same cable. The signal strength of the VHF carriers can easily be kept sufficiently small in relation to the strength of the image signal carriers so that the radio programs do not cause any additional interference with the television programs.
In the frequency schemes according to Table 11, the 2nd order interference (harmonics as well as sum and difference frequencies) are outside the useful channels or at the frequencies described in the introduction with low interference effects. For example, with the classification c) according to Table 11, the interfering 1st harmonics of the carriers of channels No. 4 and No. A are 124.50 and
152.50 MHz and thus in each case by 5.25 MHz above the useful picture carrier of channels C and E. Likewise, here in channel B the sum of the frequencies of the carriers of channels 2 and 4 is 5.25 MHz above the useful image Image carrier, and the same applies in channels C and D for the sums in question there (distance +5.25 MHz). In the case of channels 5, 7 ', 9', 11 ', G, sum frequencies occur which are each 5.7 MHz above the useful picture carrier.
With regard to interference caused by harmonics from receiver oscillators, it is possible to use channels 2 ', 4', 5 7 ', 9 11' (in contrast to the channel arrangement 2, 4, 5, 7, 9, 11 explained at the beginning). because the distances between the channels 5 ', 7', 9 ', 11' and the channels 2 'and 4 are increased, as can be seen from Table 11. Despite this shift of a maximum of 0.55 MHz, channels 2 ', 4 and 5' to 11 'should still be in the tuning range for channels 2, 4, 5, 7, 9, 11 in practically all commercially available receivers.
Thanks to the specified shift, which in turn does not cause any additional interference, the harmonics of the oscillators of receivers set to channels 2, 4 (and, if possible, channel A) are each around 1.5 in channels 5 ', 9' and G MHz among the useful picture carriers.
In general, the possibility of interference due to the first harmonic of the oscillator frequency of other television receivers (interference possibility V) can be avoided by increasing the mean channel spacing (compared to the usual value of 14 MHz). When using a regular channel scheme with carrier frequencies fn = fl + n f1, the possibility of interference V can be eliminated if f, l # 14.09 MHz. Examples of this case are given in Table III below. For the frequencies f1 listed in this table III, the possible interference from image frequency reception is in a relatively insensitive range.
Channel J 'indicated in brackets in table 111 is shifted upwards by a small amount compared to channel J of the regular channel divisions to avoid possible interference from the 2nd oscillator harmonic of receivers set to channel 2'. This also shifts the image frequency of the color subcarrier of channel J ', which falls into channel 7', to the values given in brackets.
Table III Basic division, corrected channel divisions (not according to the invention) channel carrier n channel f = 5.25 5.25 5.5 frequency fXl = 14.1 14.15 14.15 2 48.25 3 2 '47.55 47.7 47.95 4 62.25 4 4 '61.65 61.85 62.1 M2 76.25 5 A 75.75 76.0 76.25 VHF M3 105.25 7 B 103.95 104.3 104.55 M5 119.25 8 C 118.05 118.45 118.7 M7 133.25 9 D 132.15 132.6 132.85 M9 147.25 10 E 146.25 146.75 147.0 trash 161.25 11 F 160.35 160.9 161.15 5 175.25 12 5 '174.45 157.05 175.3 7 189.25 13 7' 188.55 189.2 189.45 9 203.25 14 9 '202 .65 203.35 203.6 11 217.25 15 11 '216.75 217.5 217.75 M13 231.25 16 G 230.85 231.65 231.9 M15 245.25 17 H 244.95 245, 8 246.05 M17 259.25 18 J 259.05 259.95 260.2 (J ') (260.85) (261.3) (262.05) Position of the image frequency +2.9 +2.65 + 2.65 the color subcarrier relative (+1.1) (+1.3) (+0.8) to the video signal max.
Deviation from standard channels -0.8 -0.55 -0.3 +0.25 +0.5
However, the same improvement can also be achieved with an irregular channel division = = fl + n f1 + Am if the following conditions are met: f + 12 - A3 \ 13.217 MHz + f1 + A3
6 6 A14-A4 \ 13.217 MHz +
6 6 whereby the channels with n = 3 and 12 or 4 and 14 are mutually endangered by the disturbance V. The expression on the left-hand side of the inequality, fl + m, is to be referred to below as the mean channel spacing between the endangered channels x and y.
The upper limit of the mean channel spacing is due to possible image frequency interference from image carriers.
The following applies: fn + #v - #x # 14.5 MHz for y = x =
5 8 3
9 4
17 12
18 13
19 14
20 15 (for a regular channel scheme thus f "# 14.5 MHz.)
An improvement over known channel schemes also results from reducing the mean channel spacing to fII + #y - #y f + l362MHz for y = x =
5 8 3
9 4
18 13
19 14
20 15
21 16 (in the uniform scheme f "Z 13.62 MHz), which avoids the possibility of interference from image frequencies of color carriers. The first harmonic from receiver oscillators remains as an interference possibility. Some corresponding regular channel divisions are shown in Table IV. The interference is also here in a relatively insensitive area.
Table IV
Basic division, corrected channel divisions not in accordance with the invention)
Channel carrier n channel fI = 6.2 6.0 6.0 6.7 6.8 frequency f "= 13.5 13.5 13.6 13.6 13.62
2 48.25 3 2 '46.7 46.5 46.8 47.5 47.66
4 62.25 4 4 '60.2 60.0 60.4 61.1 61.28
5 A 73.7 73.5 74.0 74.7 74.90
VHF
8 B 114.2 114.0 114.8 115.5 115.76
9 C 127.7 127.5 128.4 129.1 129.38
10 D 141.2 141.0 142.0 142.7 143.0
11 E 154.7 154.5 155.6 156.3 156.62
12 F 168.2 168.0 169.2 169.9 170.24
6 182.25 13 6 '181.7 181.5 182.8 183.5 183.86
8 196.25 14 8 '195.2 195.0 196.3 197.1 197.48
10 210.25 15 10 '208.7 208.5 210.0 210.7 211.10
12 224.25 16 12 '222.2 222.0 223.6 224.3 224.72
17 G 235.7 235.5 237.2 237.9 238.34
18 H 249.2 249.0 250.8 251.5 251.96
19 J 262.7 262.5 264.4 265.1 265.58
Position of the 1st oscillator - +3.0 +2.8 +2.2 +2.9 +2.92 harmonic max.
Deviation from -2.05 -2.25 -1.85 -1.15 -0.97
Standard channels +0.55 +1.25 + 1.61
The mean channel spacing is limited downwards, both by interference from fundamental oscillator waves according to the conditions f + Av-Ax 113.46 MHz for y = x =
3 6 3
7 4
16 13
17 14
18 15
19 16 in the regular scheme f1 1 13.46 MHz) as well as through image frequency interference from image carriers according to the conditions fII + Av-x \ 13.21 MHz for y = x =
9 3
10 4
19 13
20 14
21 15
22 16
With a reduced channel spacing according to the last three conditions, it is possible to eliminate all of the interferences mentioned at the beginning under I to VIII by selecting an irregular channel scheme with the following additional condition:
: fII + #y - #y # 12.11 MHz + fI + #x for y = x =
6 6 12 3
14 4
Examples for the elimination of all possible malfunctions I-VIII are listed in Table V.
Table V Basic division, corrected channel divisions (not according to the invention) Channel carrier n Channel fl 5.25 An 5.3 An 5.25 An frequency f, l 13.4 13.3 13.25 Anmax 1.45 1.375 1.375
2 48.25 3 2 '46.9 1.45 46.5 1.3 46.35 1.35
4 62.25 4 4 60.3 1.45 59.8 1.3 59.6 1.35
5 A 73.7 1.45 73.1 1.3 72.85 1.35
VHF
8 B 112.8 0.35 112.4 0.7 112ei 1.35
9 C 126.2 0.35 125.8 0.8 125.85 1.35
10 D 139ei 0.35 139.1 0.8 139.1 1.35
11 E 153.0 0.35 152.4 0.8 151.7 0.7
12 F 166.05 0 165.5 0.6 164.25 0
6 182.25 13 6 '179.45 0 178.2 0 177.5 0
8 196.25 14 8 '192.95 0.1 191.7 0.2 190.97 0.22
10 210.25 15 10 '206.45 0.2 205.2 0.4 204.44 0.44
12 224.25 16 12 '21995 0.3 218.7 0.6 217.91 0.66
17 G 233.45 0.4 232.2 0.8
231.38 0.88
18 H 246.95 0.5 245.7 1.0 244.85 1.1
19 J 260.45 0.6 259.2 1.2 258.32 1.32 max. Deviation from
Standard channels even division -4.3 -5.55 odd division -1.95 -2.45 +4.25 +2.95
In the case of the channel divisions according to Table V, in which all interference possibilities have been eliminated, the fact that the schemes no longer match the standardized channels and that certain irregularities occur in the division may have a disadvantageous effect. Under certain circumstances, these irregularities could lead to difficulties in the design of receiver converters or central converter systems for receiving mid and top bands.
There are other possibilities for reducing the disturbances that are still possible in certain channel divisions, which are explained below.
It is known that the visibility of an interfering signal depends not only roughly on the position in the transmission range of the disturbed program, but also very much on the exact position in relation to the spectral lines of the disturbed television signal. A particularly strong Störwir effect always occurs when the distance between the interfering signal and the carrier of the disturbed signal is equal to an integral multiple of the line frequency (15625 Hz) (non-offset; results in a vertical stripe pattern). In contrast, the disruptive effect is particularly low. B. at one
Offset by half the line frequency (half line offset; results in a horizontal stripe pattern that disappears in the line structure). There is also a similar dependency for multiples of the frame rate (anti-precision offset / precision offset). These effects are z. B.
exploited to reduce the impression of interference in television transmitters that work in the same channel, in that the carrier frequencies of such transmitters are offset against each other to a suitable degree. Correspondingly, in the transmission and distribution of television programs via cable as described, the effects of any remaining interference from harmonics and sum frequencies 00 can be further reduced by ensuring that the distance between an interfering signal and the useful carrier is not an integer Much times the line frequency (and possibly also the frame rate).
Although offsets around Y3 and around 213 of the line frequency can advantageously be used, the possibilities of this interference reduction through offset are of course limited when there are many signals which can influence one another. The offset is also not applicable to disturbances that depend on the receiver oscillators, since their frequencies are not precisely predetermined.
In all cases where no offset can be produced, the interference effect can be reduced by additionally frequency-modulating the useful carrier and / or (where possible) the interference signal. In this way it can at least be ensured that the particularly disturbing state of the non-offset and anti-precision offset cannot occur continuously. Such a frequency modulation causes the disruptive stripe pattern to be moved back and forth with a small frequency deviation, torn apart with a larger deviation and thus significantly less disruptive. Tests have shown that, depending on the application, wobble frequencies of around 20 Hz to 100 kHz can be used, with whole-number multiples and parts of the image and line frequency being avoided.
Particularly good results can also be achieved by using a noise signal of suitable bandwidth for the additional frequency modulation. Several or all of the image carriers to be transmitted can be frequency modulated with different noise signals without having to fear the formation of disruptive frequency combinations.
In the discussion so far, the frequency-modulated sound carriers, which normally belong to every television program, have largely been ignored.
If the image carriers are additionally frequency modulated in the manner described, then of course one must ensure that the wobble signal is not audible in the audio channel. In many cases, an intermediate frequency for the sound is formed from the image carrier and the sound carrier in the television receivers (so-called intercarrier method). In these cases, frequency modulation of the image carrier could be directly audible. To avoid this, you can use the same sound carrier in such a case
Also frequency modulate the wobble signal and the image carrier. The additional frequency modulation of the sound carrier could, however, become audible if, as an exception, a receiver does not work according to the intercarrier method.
It can therefore be advantageous to use wobble frequencies that are inaudible or not reproduced in the receiver, for example below about 50 Hz and / or above about 15 kHz, for the additional frequency modulation. Particularly suitable is z. B. a noise signal with a bandwidth of about 1-20 Hz.
On the other hand, it should be noted that the sound carriers of the television programs can cause interference in the image signals through intermodulation and image frequencies, which are not yet taken into account in the above description. In order to reduce this interference, as tests have shown, one can initially reduce the level of the sound carrier to about 15 db below the image carrier level (while in normal wireless television a distance of about 7 db is common). Nevertheless, disturbances can still occur that cannot always be neglected. As long as the sound carriers are frequency-modulated, the interference effect is reduced for the reasons explained above, namely by up to about 20 db (see also the article by Hopf, Fig. 24). So that also in the speaking breaks or
If the interfering effect is not greater, the sound carriers are advantageously also continuously frequency-modulated, as described, either together with the associated image carrier (so that the additional wobble signal is not audible during intercarrier sound reception) and / or with inaudible wobble frequencies, especially with noise signals of around 1 to 20 Hz.
In addition, it should be noted that the frequency-modulated sound carrier to be transmitted can also be generated with generators that either generate a carrier signal themselves and modulate its frequency with low-frequency Tonsigna len and, if necessary, additionally with the wobble signals described, or with generators that use a frequency-modulated Convert carrier signal of any frequency to the assigned sound carrier frequency of one of the described channels.
If conversion is used, then the frequency of the carrier generated by the generator is of course equal to the sum or difference of the frequencies of the carrier signal fed to the generator and a conversion signal generated in the generator, and this conversion signal can then, if desired, be frequency modulated with the wobble signals described in order to to receive additional permanent frequency modulation of the emitted carrier.
The channel arrangements described and shown in Tables II to V allow, as can be seen, the transmission of up to 15 television programs via cables and broadband amplifiers, the transmission range of which extends up to about 265 MHz, while avoiding interference as far as possible. Such transmission systems can easily be built with off-the-shelf parts, and even with many existing systems, the upper frequency limit is not far from 265 MHz, while custom-made products would often be required for a wider transmission range. Even if an existing transmission system has a somewhat smaller frequency range, 14 programs (with an upper limit frequency of around 250 MHz) or 13 programs (limit frequency of around 240 MHz) can still be transmitted and distributed.
As already indicated, it was not easy to find suitable channel distributions within the specified frequency range with which mutual interference can be largely avoided and which use the six channels (2 ', 4', 5 ', 7', 9 ', 11), which can be received with conventional television receivers.