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Schaltung für Fernseheinrichtungen.
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nun gezeigt, dass für eine einwandfreie Fernsehübertragung auch noch tiefere Frequenzen als die Bildfrequenz mit übertragen werden müssen, nämlich die sogenannten,, Hintergrundfrequenzen". Wenn man sich vorstellt, dass während des Bildablaufes sich die allgemeine Helligkeit des Bildes langsam und kontinuierlich verändert, so würde für die Übertragung dieses Vorganges eine entsprechende Modulation der ausgestrahlten Hochfrequenzträgerwelle erfolgen müssen, d. h. beispielsweise bei der Darstellung eines Sonnenaufganges müsste entsprechend der Zunahme der allgemeinen Helligkeit auch die Amplitude der ausgestrahlten Hochfrequenzträgerwelle in gleichem Mass zunehmen.
Derartig langsam verlaufende Änderungen, welche sich über die Zeit mehrerer Bildwechsel erstrecken, haben mit den Einzelheiten des übertragenen Bildes nichts mehr zu tun, sondern rühren lediglich von der allgemeinen Helligkeit des Bildhintergrundes her. Wenn nun eine Nachregelung der Bildhelligkeit entsprechend der dargestellten Szene (Tag oder Nacht, Innenraum oder Landschaft) am Empfänger vermieden werden soll, so ist die Übertragung der Hintergrundfrequenzen, u. zw. streng genommen bis zur Frequenz Null, notwendig, d. h. es muss auch ein unveränderlicher Helligkeitspegel"richtig übertragen werden.
Neben der Verwendung von Gleichstromverstärkern in den Modulationseinrichtungen bedingt die Übertragung derartig langsam verlaufender Modulationsänderungen unter Umständen eine Benachteiligung der Modulationsfrequenzen höherer Ordnung ; denn wenn eine gewisse Zeitlang ein sehr dunkles Bild übertragen wird, so müsste der modulierte Hoehfrequenzträger auf eine geringe Amplitude abgedrosselt werden, und es bestünde die Gefahr, dass die Modulation entsprechend den höheren Frequenzen, welche die Einzelheiten des Bildes überträgt, am Empfänger nicht mehr richtig durchkommt.
Zur Behebung dieser Übertragungsschwierigkeiten wird entsprechend der Erfindung das zu übertragende Sehfrequenzband in zwei Teile eingeteilt, von welchen der tiefere Teil die sogenannten Hintergrundfrequenzen enthält. Während nun der höhere Teil direkt zur Modulation der ausgestrahlten Trägerwelle dient, wird der tiefere Teil mit Hilfe einer Zwischenträgerfrequenz übertragen, welche mit den tieferen Sehfrequenzen moduliert wird und ihrerseits zur Modulation der ausgestrahlten Trägerwelle dient. Es wird also von einer Art Doppelmodulation Gebrauch gemacht.
Um mit einer möglichst geringfügigen Ausdehnung der gesamten beanspruchten Frequenzbandbreite auszukommen und keine Benachteiligung irgendwelcher Teile des höheren Modulationsbandes in Kauf zu nehmen, wird erfindungsgemäss die Zwischenträgerfrequenz oberhalb der höchsten zu übertragenden Sehfrequenzen gewählt.
Damit auf Grund der empfangenen modulierten Trägerwelle eine "Selbst-Synchronisation" möglich ist, wird eine zusätzliche Impulsmodulation der Trägerwelle verwendet ; eine Impulsspitze, die synchron mit der Zeilenfrequenz eintritt, moduliert den Träger bei der Beendigung jeder Zeile, und eine ähnliche Impulsspitze moduliert die Trägerwelle bei der Beendigung jedes einzelnen Bildes. Mit Hilfe der am Empfänger aus den Impulsen entwickelten synchronen Spannungen kann die Bildzusammensetzung gesteuert werden.
Zur Übertragung der Tonbegleitung des Bildes wird vorgeschlagen, eine zweite Zwischenträger- frequenz, welche höher ist als die erste, zur Übertragung der Hintergrundfrequenzen dienende Zwischenträgerfrequenz, mit den Tonschwingungen zu modulieren und sodann als Modulationsfrequenz der auszustrahlenden Trägerfrequenz aufzudrücken. Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung an Hand der Zeichnungen wird die technische Ausführung in ihren Einzelheiten klar erkennen lassen.
Fig. 1 zeigt die Schaltung für die Erzeugung und Ausstrahlung der Trägerwelle ; sie enthält als wesentliche Einheiten den Hochfrequenzgenerator 4, den Frequenzwandler und Verstärker 5, den Verstärker 6, den Modulator 7, den Verstärker 8, die Übertragungsleitung 9 und das Antennensystem 10.
Die Modulationsschaltung, durch welche die einzelnen Komponenten der Modulationsbänder entwickelt werden, enthält die Kamera 1, den Sehfrequenzverstärker 2, den Impulsverstärker H, den Zeilenimpulsgenerator 12 und den Verstärker 13 für die Zeilenimpulsmodulation, den Impulsverstärker 14, den Bildimpulsgenerator 15 und den Verstärker 16 für die Bildimpulsmodulation ; ferner enthält sie den Hintergrundfrequenzverstärker 18, den Zwischenfrequenzgenerator 17, den Modulator 19 und den Zwischenfrequenzverstärker 20 für die hintergrundmodulierte Zwischenfrequenz, den Niederfrequenz-
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stärker 24 für die Tonbegleitung, und endlich den Modulationsfrequenzverstärker 3.
In Fig. 2 ist ein Frequenzspektrum gezeigt, in welchem die Hintergrundfrequenzen in einer Ausdehnung von Obis 24 Es und die Sehfrequenzen in einer Ausdehnung von 24 bis 800000 Hz aufgetragen sind. Die harmonische Zusammensetzung einer Welle von Impulsform ist bereits mathematisch berechnet worden ; es sei hier lediglich festgestellt, dass eine Impulswelle durch eine Fourierreihe aus ihrer Grundfrequenz und ihren Harmonischen dargestellt werden kann ; die Reihe ist eine Cosinusreihe, und die aufeinanderfolgenden Harmonischen nehmen (teilweise) umgekehrt wie ihre Ordnungszahl ab. Im allgemeinen genügt die Summierung der Grundfrequenz und der Harmonischen bis zum zehnten Glied der Reihe, um die Impulswellenform genügend genau darzustellen.
In dem Frequenzspektrum der Fig. 2 ist die Grundfrequenz des Bildimpulses (24 Hz) dargestellt ; die Harmonischen bis zu 240 Hz sind ebenfalls in diesem Spektrum vorhanden, jedoch nicht dargestellt. Die Grundfrequenz des Zeilenfrequenzimpulses liegt bei 2880 Hz gleichfalls innerhalb des Sehfrequenzspektrums und ihre Harmonischen aufwärts bis zu 28800 sind ebenfalls vorhanden, jedoch nicht dargestellt. Das Band von 24 bis 800000 Hz enthält also gleichzeitig die Sehfrequenzen und Synchronisationsimpulse.
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Um das Spektrum zu vervollständigen, ist ein Zwischenfrequenzträger hinzugefügt, welcher durch die Hintergrundfrequenzen moduliert wird ; dies ergibt in Fig. 2 ein Band, das einen Zwischenfrequenzträger von 800050 Hz zusammen mit zwei Seitenbändern von 800026 bis 800050 Hz und von 800050 bis 800074 Hz enthält.
Die gleichzeitige Übertragung der Tonbegleitung mit den Frequenzen von 50 bis 6000 Bz macht einen zusätzlichen Zwischenfrequenzträger nötig, der durch den Ton moduliert wird ; dies ergibt in Fig. 2 einen Zwischenfrequenzträger von 807000 Hz mit Seitenbändern von 801000 bis 813000 Hz.
Das Band der Modulationsfrequenzen für die auszustrahlende Trägerwelle dehnt sich dann von 24 bis 813000 Hz aus. Die Schaltung kann natürlich auch so arbeiten, dass nur ein einziges Seitenband mit oder ohne einen Träger ausgestrahlt wird ; dieser Gedanke lässt sich auch auf die Zwischenfrequenzträger und Seitenbänder innerhalb des Modulationsspektrums anwenden. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die grosse Modulationsbandbreite ist die Verwendung einer ausgestrahlten Trägerwelle von ultrahoher Frequenz, beispielsweise einer solchen aus dem Band von 40 bis 80 megaHz, so dass die Seitenbandbreite nur ein kleiner Teil der Trägerfrequenz ist.
In Fig. 1 wird zur Erzeugung der Trägerwelle die Ausgangsspannung eines kristallgesteuerten Generators 4 dem Frequenzwandler und Verstärker 5 zugeführt. Die Ausgangsspannung von 5 besitzt die Frequenz des auszustrahlenden Trägers und wird über den Verstärker 6 dem Modulator 7 zugeführt, an welchem auch die Ausgangsspannung des Modulationsfrequenzverstärkers 3 angelegt ist. Die Ausgangsschwingungen von 7, welche den Träger und die Seitenbänder enthalten, werden dem Verstärker 8 zugeführt, welcher den Träger und die Seitenbänder linear verstärkt, so dass die modulierte Welle über die Übertragungsleitung 9 zur Antenne 10 gelangt, wo sie ausgestrahlt wird.
Zur Erzeugung der Modulationsfrequenzen dient die Kamera 1 ; hier entstehen die Sehfrequenzen, die Steuerspannungen für die Zeilen und Bildimpulsgeneratoren und die Hintergrundfrequenzel1 sowie auch die Tonbegleitung, wenn diese in die Übertragung miteingeschlossen sein soll.
Die Fernsehkamera 1 erzeugt die Sehfrequenzausgangsspannung für das Band von 24 bis 800000 Hz, die dem Verstärker 2 zugeführt wird ; die Ausgangsspannung von 2 wird an den Eingang des Verstärkers 3 angelegt. Die in 1 entstehende Hintergrundfrequenzspannung wird dem Gleichstrom- verstärker 18 zugeführt, von wo sie verstärkt auf den Eingang des Modulators 19 übertragen wird. Ein Generator 17 erzeugt Schwingungen der Zwischenfrequenz von 800050 Hz und liefert eine Spannung
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moduliert wird ; die modulierte Zwischenfrequenz gelangt über einen Verstärker 20 zum Eingang des Verstärkers 3.
In ähnlicher Weise werden die Tonfrequenzen von der Kamera 1 dem Verstärker 22 zugeführt, in ihm verstärkt und von da an den Modulator 23 angelegt. Der Generator 21 liefert den Zwischenfrequenzträger von 807000 Hs zu 23 ; die Ausgangsschwingungen von 23, nämlich die modulierten Zwischenfrequenzschwingungen, werden in 24 verstärkt und gelangen zum Eingang von 3.
Zur Erzeugung der Zeilensynchronisierungsimpulse dient der Impulsgenerator 12, dessen Leistung durch 1. 3 verstärkt und an 3 angelegt wird. Wenn die Abtastung mechanisch erfolgt, wird eine durch die Kamera 1 erzeugte Steuerspannung über den Verstärker 11 dem Impulsgenerator 12 zugeführt, um die durch 12 erzeugte Frequenz in Synchronismus mit der Zeilenabtastung des Bildes zu halten.
Dabei deuten die starken Linien und die zugehörigen Pfeile die Richtung der Energieübertragung innerhalb der Schaltung bis zum Verstärker 3 an. Wenn jedoch die Abtastung elektrisch erfolgt, wird die Zeilenfrequenz durch den Generator 12 bestimmt, und die punktierten Pfeile zeigen an, dass die Ausgangsspannung von 12 an 11 angelegt wird, von wo aus die elektrische Abtastung in der Kamera 1 gesteuert wird, so dass die an 3 angelegten Impulse und die Steuerfelder für die Abtastung in 1 in Synchronismus miteinander bleiben.
In ähnlicher Weise wird für die Bildfrequenz bei mechanischer Abtastung eine vom Abtastungmechanismus in 1 erhaltene Spannung an 14 angelegt, welche die Impulserzeugung in 15 synchron steuert. Die Ausgangsenergie von 15 wird dem Eingang von 3 über den Verstärker 16 zugeführt. Wenn die Abtastung elektrisch ist, dann deuten die punktierten Pfeile an dass von der Einrichtung 75 über 14 Schwingungen geeigneter Wellenform. zur Abtastungssteuerung zur Kamera 1 übertragen werden. Dabei bestimmt der Generator 15 die Bildfrequenz und liefert die Abtastenergie zu 1 und die Impulsmodulation zu 3 in Synchronismus.
Die Einheit 3 kann einen Verstärker für jeden der fünf gezeigten Kanäle enthalten, von denen jeder einen besonderen Eingang hat und deren Ausgänge zusammengefasst sind.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung erzeugt eine Trägerwelle, welche direkt mit den Sehfrequenzen, Zeilen-und Bildsynchronisierungsimpulsen moduliert ist und auf dem Umweg über eine Zwischenmodulation auch die Hintergrundfrequenzen und gegebenenfalls auch die Tonbegleitung zu übertragen gestattet.
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