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Verfahren zur Fadingregelung oder zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente in elektrische
Signale beim Fernsehen.
Die Aufgabe der Fadingregelung wird beim Rundfunkempfang in der Regel unter Benutzung der Tatsache gelöst, dass die mittlere Trägeramplitude senderseitig konstant ist. Man braucht daher auf der Empfangsseite lediglich den Trägerwellenstrom gleichzurichten und die Modulationsfrequenzen auszusieben und kann dann die Amplitude des so erhaltenen Gleichstromes als Mass für das zu korrigierende Fading benutzen. Diese Methode zur Fadingregelung versagt jedoch, wenn, wie es z. B. beim Fernsehen der Fall ist, die zu übertragenden Signale auch eine Gleichstromkomponente enthalten, genauer gesagt, wenn in ihnen auch sehr niedrige Wechselstromfrequenzen, die weit unter 1 Hertz liegen können, enthalten sind.
Diese ausserordentlich niedrigen Frequenzen, die im Sprachgebrauch kurz als Gleichstromkomponente bezeichnet werden, trotzdem sie genau genommen nicht einen konstanten Gleichstrom, sondern vielmehr einen sehr langsam veränderlichen Gleichstrom, d. h. einen Wechselstrom niedriger Frequenz darstellen, repräsentieren die mittlere Bildhelligkeit eines Fernsehbildes.
Man kann auch leicht einsehen, dass die beim Rundfunkempfang gebräuchliche Methode der Fadingregelung dann versagen muss, wenn eine langsam veränderliche Gleichstromkomponente in dem fern zu übertragenden Signal vorhanden ist, da ja eine Fadingregelanordnung der beim Rundfunk gebräuchlichen Art niemals unterscheiden kann, ob etwa nur die mittlere Helligkeit des Fernsehbildes sich senderseitig geändert hat oder ob ein atmosphärisches Fading vorliegt.
Es ist auch schon bekanntgeworden, senderseitig im Anschluss an die Synchronisierimpulse für den Zeilen-oder den Bildwechsel ein Hilfssignal in Form eines Gleichstromimpulses festliegender Grösse zu übertragen, das im Empfänger dazu benutzt wird, die Gleiehstromkomponente wieder einzuführen.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung, die die Auswertung solcher Gleichstromimpulse vornimmt. Erfindungsgemäss wird am Empfänger eine durch die Synrhronisierimpulse gesteuerte Kippvorrichtung vorgesehen, deren Impulse einen Stromkreis so sperren, dass wesentlich nur die Hilfssignale einer Schaltungskombination zugeführt werden, die eine entsprechende Gleichrichtung der Hilfssignalspannung bewirkt.
Die Regelung wird also dadurch bewerkstelligt, dass die Hilfssignale einer in der übrigen Zeit gesperrten Messvorrichtung zugeleitet werden, welche eine Regelspannung für den mit dem ganzen zu übertragenden Signal gespeisten Verstärker liefert. Die erwähnte Messvorrichtung wird dabei, wie im folgenden noch eingehend dargestellt werden wird, durch ein Steuersignal während derjenigen Zeit in Betrieb gesetzt, in welcher beim Empfänger das Hilfssignal einläuft und wird während der ganzen übrigen Zeit gesperrt gehalten, so dass sie auf die übrigen vom Sender übertragenen Signale, also beim Fernsehen auf das Bildsignal, nicht anspricht.
Im folgenden soll zunächst die Fadingregelung unter Bezugnahme auf die Übertragung von Fernsehsignalen näher erläutert werden, während auf die Wiedereinführung einer Gleichstromkomponente in das zu übertragende Signal später eingegangen werden wird.
In der Fig. 1 ist der Hüllkurvenverlauf einer Trägerwelle dargestellt, u. zw. für zwei Bildzeilen vor und eine Bildzeile nach dem Synchronisierimpuls für die langsame Bildkoordinate. Durch den Bildinhalt J'wird die Trägerwelle innerhalb der Grenzen jB und l'f, welche den schwarzen und. den
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weissen Bildstellen zugeordnet sind, ausgesteuert. Sie verändert sich also längs einer Bildzeile, nach der Kurve 1. Durch die Synchronisierimpulse 2 für den Zeilenwechsel erfolgt eine Aussteuerung der Trägerwelle unter den Wert B, u. zw. derart, dass dem Maximumswert P der Synchronisierimpulse die Trägerwelle Null zugeordnet ist. Die Zeit zwischen den punktierten Linien 3 und 4 ist der Steuerung des Vertikalwechsels und der Fadingregelung vorbehalten.
Die Steuerung des Vertikalwechsels erfolgt mit einem Impuls, der dieselbe Amplitude besitzt wie die Zeilenimpulse, jedoch eine längere Dauer hat als diese. Die Impulsfront des Vertikalimpulses ist mit F bezeichnet und der Vertikalimpuls weist ausserdem Unterbrechungen im Takte der doppelten Zeilenfrequenz auf, so dass auch innerhalb des Vertikalimpulses die Impulsfront L der Zeilenimpulse vorhanden ist. Somit besteht der Vertikalimpuls aus einzelnen getrennten, im Falle der Fig. 1 aus drei getrennten Impulsen 5, welche je etwa eine halbe Zeilendauer umfassen. Nach Beendigung des Vertikalimpulses wird das bereits obenerwähnte Hilfssignal, u. zw. in Form eines sich über die Dauer zweier ganzer Zeilen erstreckenden Impulses von dem Amplitudenwert einer schwarzen Bildstelle übertragen. Auch innerhalb des Hilfssignals sind die Zeilenimpulse 2 vorhanden.
Dass während des Vertikalimpulses Impulse von der doppelten Zeilenfrequenz, d. h. sogenannte Halbzeilenimpulse übertragen werden, trägt der Tatsache Rechnung, dass es sich einerseits als zweckmässig erwiesen hat, den Zeilenablenkgenerator auch während des Vertikalimpulses zu synchronisieren und dass anderseits zur Erzielung eines stets genau gleichen Verlaufs der Vertikalablenkung die Vertikalimpulse unter sich ebenfalls genau gleiche Form haben müssen.
Bei der Zeilensprungübertragung, an die bei Fig. 1 gedacht ist, ist wegen der ungeraden Zeilenzahl je Bild nämlich der Abstand zwischen dem Vertikalimpuls und dem letzten vorhergehenden Zeilenimpuls bei zwei aufeinanderfolgenden Vertikalweehseln um eine halbe Zeilendauer verschieden, und ein genau gleicher Verlauf zweier aufeinanderfolgender Vertikalimpulse sowie gleichzeitig die fortlaufende Synchronisierung des Zeilenablenkgenerators lässt sich daher nur mit Hilfe von sogenannten Halbzeilenimpulsen erzielen.
In der Fig. 4 ist ein Beispiel für eine Anordnung dargestellt, mit welcher das obenerwähnte Steuersignal hergestellt werden kann. Mit 14 ist ein auf die Trägerwelle abgestimmter Resonanzlueis bezeichnet, an welchen ein Gleichrichter 6 in Reihe mit einem RC-Glied 7, 8 angeschlossen ist. Der
Resonanzkreis 14 wird von dem Hochfrequenzverstärker erregt, der Gleichrichter 6 dient zur Demodulation und an dem Kondensator 7 entsteht eine Spannung, deren Verlauf der Fig. 1 entspricht, wobei die obere Kondensatorbelegung positiv gegenüber der unteren wird. Die Röhre 11 ist durch die Gleichspannungsquelle 12 nur so wenig negativ vorgespannt, dass in dieser Röhre ein Gitterstrom einsetzt, sobald die Trägerwelle eine höhere Amplitude als den Wert B annimmt.
Durch den Widerstand 10 und die Drosselspule 9 im Steuergitterkreis der Röhre 11 wird dabei erreicht, dass, sobald die Kurve in Fig. 1 das Niveau B überschreitet, das Steuergitterpotential bei Bildsignalspannungen, welche oberhalb B liegen, praktisch nicht mehr weiter ansteigt. Gleichzeitig wird der Kondensator 13, der sich stets, wenn die Spannung am Kondensator 7 unter den Wert B fällt, über den Widerstand 15 auflädt, kurzgeschlossen und entlädt sich somit über die Anoden-Kathoden-Strecke der Röhre 11. Die Röhre 16 ist nun mittels der Gleichspannungsquelle 17 so vorgespannt, dass sie nur entriegelt wird, wenn der
Kondensator 13, der längere Zeit über den Widerstand 15 geladen wird, Anodenspannung führt.
Eine derartig längere Ladung kommt aber nur während der Impulse 5 zustande, da bei dem Spannungswert B, wie gesagt, die Röhre 11 bereits einen Kurzschluss für den Kondensator 13 bildet. Demgemäss senkt sich das Potential an der Anode der Röhre 16 und somit auch am unteren Ende des Widerstandes 18 nur, nachdem mindestens einer der langen Impulse 5 stattgefunden hat, während durch die kurzen
Zeilenimpulse 2 noch keine derart starke Aufladung des Kondensators 13 hervorgerufen werden kann, dass die Vorspannung der Röhre 16 überwunden werden würde. Mit 19-24 sind nun die Bestandteile einer an sich bekannten und üblicherweise Multivibrator genannten Schaltung bezeichnet, welche rechteckförmige Impulse liefern kann.
In diesem Multivibrator, bei welchem bekanntlich die Entladung stets abwechselnd in einer der beiden Röhren 19 und 20 stattfindet und bei welcher die Häufigkeit des Entladungsüberganges von einer auf die andere Röhre durch die Zeitkonstanten der RC-
Glieder 21,23 bzw. 22, 24 bestimmt wird, möge zunächst die Röhre 19 den Strom führen. Durch die
Potentialabsenkung am unteren Ende des Widerstandes 18 wird nun das Schirmgitterpotential der
Röhre 19 vermindert und dadurch die Entladung auf die Röhre 20 übergeleitet. Es entsteht somit bei
27 ein positiver Impuls und bei 28 ein negativer von derselben Dauer. Der bei 27 entstehende Impuls ist in Fig. 2 mit 32 bezeichnet.
Sein Beginn liegt bei dem Zeitpunkt 25, zu welchem Zeitpunkt der
Kondensator 13 durch den ersten langen Impuls 5 bereits eine Ladung angenommen hatte, die zur
Erzeugung einer entsprechenden Potentialabsenkung am Schirmgitter der Röhre 19 ausreicht. Das
Ende des Impulses 32 liegt im Zeitpunkt 26 und ist, wie bereits erwähnt, durch die Bemessung der Zeitkonstantenglieder, u. zw. speziell durch Einstellung des Widerstandes 24, einigermassen wählbar. Der
Impuls 32 stellt nun das bereits obenerwähnte Steuersignal zur Entriegelung der Messvorrichtung dar.
In der Fig. 5 ist eine Ausführungsform einer derartigen Messvorrichtung, u. zw. in Form einer
Hexode 29 dargestellt. Mit 14 ist wieder ein auf die Trägerwelle abgestimmter Resonanzkreis in dem- selben Sinne wie bei Fig. 4 und mit 6,7 und 8 ein Gleichrichter und ein RC-Glied bezeichnet. Die am
Kondensator 7 des RC-Gliedes entstehende Spannung hat den in Fig. 1 dargestellten Verlauf und wird
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auf das zweite Steuergitter der Hexode 29 geleitet. Die Vorspannungsbatterie 35 ist derart gewählt, dass bei der Spannung B dieses zweite Steuergitter etwa auf Kathodenpotential kommt. An das erste
Steuergitter der Hexode 29 wird über die Leitung 30 der in Fig. 2 dargestellte Impuls 32 gegeben.
Das untere Ende des Gitterableitewiderstandes 33 dieses ersten Steuergitters ist an ein Potential gelegt, das etwas niedriger liegt als das Kathodenpotential der Röhre 29, so dass durch den Gitterstrom, welchen der Impuls 32 in der Röhre 29 erzeugt, der Kondensator 31 in geringem Masse aufgeladen wird, so dass das erste Steuergitter der Röhre 29 praktisch gerade auf Kathodenpotential kommt. Durch diesen
Steuerimpuls 32 wird also die Röhre 29 nur zeitweise entriegelt, während sie vorher und nachher gesperrt ist, derart, dass von der in Fig. 1 dargestellten Spannung nur der in Fig. 3 mit durchgehenden Linien angedeutete Teil einen Anodenstrom in der Hexode hervorruft, während der in Fig. 3 punktiert ge- zeichnet Teil völlig unterdrückt wird.
Am unteren Ende des Anodenwiderstandes 34 der Hexode bildet sich also eine Spannung aus, die dem Spannungswert B in Fig. 1 entspricht, die ihrerseits, da der
Spannungswert B senderseitig mit festliegender Grösse ausgestrahlt worden ist, ein Mass für ein eventuelles Fading bildet. Man kann das Potential an der Anode der Röhre 29 somit gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung in irgendeiner bekannten Weise zur Fadingregelung verwenden, beispielsweise zur Steuerung der Vorspannung von Exponentialröhren, welche die gesamte in Fig. 1 dargestellte
Signalspannung verstärken.
Man kann jedoch auch die Wechselstromkomponente der an der Anode der Hexode 29 auftretenden
Spannung über den Kondensator 36 abnehmen und beispielsweise mittels der in Fig. 6 dargestellten
Schaltung zur Fadingregelung verwenden. Man verstärkt zu diesem Zweck vorteilhafterweise diese Weehselspannung und führt sie dann über die Leitung 41 der in Fig. 6 gezeigten Schaltung zu. Es entsteht dann an dem Widerstand 43, welcher die Wechselspannung über den Kopplungskondensator 42 zugeleitet wird, ein entsprechender Spannungsabfall.
Dieser wird mittels des Gleichrichters 44 gleichgerichtet, so dass der Kondensator * ?, welchem ein Widerstand 46 parallel geschaltet ist, entsprechend der Wechselstromamplitude aufgeladen wird, u. zw. bei genügend grosser Wahl der Zeitkonstanten von 45 und 46 derart, dass am Kondensator 45 die obere Belegung ein übrigens negatives Potential gegen- über Erde annimmt, welches den Amplitudenwerten der Weehselspannung entspricht. Der Röhre 48 wird diese Spannung zugeleitet, und vom oberen Ende des Widerstandes 49 lässt sich somit über die Leitung 50 eine Spannung abnehmen, welche als Vorspannung für die bereits obenerwähnten Exponentialröhren verwendet oder in anderer geeigneter Weise zur Regelung der Verstärkung benutzt werden kann.
Die Gleiehspannungsquelle 47 kann so eingestellt werden, dass erst, wenn ein bestimmter Bruchteil des Niveaus B überschritten ist, eine Gleichrichtung einsetzt. Hiedurch wird eine stärkere Abhängigkeit der an der Leitung 50 abgenommenen Spannung von dem Fading erzeugt und somit eine empfindlicher Fadingregelung erreicht.
Durch das Vorstehende ist somit die Fadingregelung erläutert, u. zw. unter der Voraussetzung, dass in der übertragenen Signalspannung die Gleichstromkomponente vorhanden ist.
Es sei nun zunächst dargelegt, wie man gemäss der Erfindung die Gleichstromkomponente, d. h. beim Fernsehen die mittlere Bildhelligkeit, wieder einführen kann für den Fall. dass eine fadingfreie Übertragung vorliegt. Hiezu soll nochmals auf Fig. 5 Bezug genommen werden, welche zu diesem Zweck nur geringer Abänderungen bedarf. An der Leitung 37 zum zweiten Steuergitter der Hexode 29, deren Schaltung bezüglich des ersten Steuergitters gegenüber Fig. 5 unverändert bleibt, wird die in Fig. 1 dargestellte gesamte Spannung zugeführt. In der Kathodenzuleitung der Hexode ist dann ein RC-Glied anzuordnen und die an der Kathode auftretende Spannung kann als Vorspannung einer Verstärkerröhre zugeführt werden, an deren Steuergitter ebenfalls die gesamte Signalspannung liegt. jedoch mit umgekehrter Phasenlage wie an der Leitung 37.
Im Anodenstromkreis dieser Verstärkerröhre ist dann die mittlere Bildhelligkeit wiederum vorhanden.
Die Fadingregelung, bzw. die Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit kann auch unter Benutzung von Hilfssignalen geschehen, die im Anschluss an die Zeilensynchronisierimpulse gegeben werden. Dies ist in Fig. 7 dargestellt, in welcher mit D das normalerweise etwa 10% der Zeilendauer betragende Zeilenrücklaufintervall bezeichnet ist, mit 1 der den Bildinhalt darstellende Spannungverlauf und mit 2 die Zeilensynehronisierimpulse. Die Front dieser Impulse ist wie in Fig. 1 mit L und die Maximalamplitude mit P bezeichnet. Wie die Fig. 7 erkennen lässt, nimmt die Signalspannung im Anschluss an die Zeilensynchronisierimpulse 2 jeweils für kurze Zeit den Wert B. welcher einer schwarzen Bildstelle entspricht, an.
Das Hilfssignal braucht auch nicht notwendigerweise dieselbe Grösse zu haben, wie das einer schwarzen Bildstelle entsprechende Signal. Man kann vielmehr, wie es die Fig. 8 darstellt, auch eine innerhalb der Synchronimpulsamplitude liegende Spannung E als Hilfssignal verwenden.
Zur Herstellung der Steuerimpulse kann dann eine ähnliche Schaltung, wie in Fig. 4 dargestellt. benutzt werden. In der Fig. 4 ist zu diesem Zweck der Widerstand 10 und die Röhre 11 fortzulassen. der Gleichrichter 6 umzukehren und der Widerstand 2-/so zu bemessen, dass die Röhre 19. nachdem
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vibrator schwingt also dann mit Zeilenfrequenz. Man kann ein Hilfssignal von einer kleineren Amplitude als den Wert B natürlich auch im Sinne der Fig. 1 im Anschluss an den Vertikalimpuls aussenden.
Die von der Messvorrichtung speziell der Hexode 29 in Fig. 5 gewonnene Regelspannung kann grundsätzlich in den Verstärkerzug vor oder hinter der Messvorrichtung eingefügt werden.
Der in Fig. 8 dargestellte Verlauf der Hilfssignale kann gleichzeitig dazu benutzt werden, den Kathodenstrahl während des Zeilenrücklaufes (und sinngemäss auch während des Bildrücklaufes) zu sperren. Sofern es sich um eine Fadingregelung bzw. eine Wiedereinführung der mittleren Helligkeit in einen Fernsehempfänger handelt, kann man nur durch Inkaufnehmen einer hellen Bildkante den Hilfssignalen eine grössere Spannung als den Wert B geben. Sofern es sich jedoch um eine Relaisstation handelt, bestehen keine Bedenken, das Hilfssignalniveau auch in den Bildsignalbereich zu verlegen, da man dann ja ohne Schwierigkeit Vorrichtungen anbringen kann, um die helle Bildkante vor der Wiederaussendung der Bildsignalspannungen zu unterdrücken.
. Es ist grundsätzlich auch durchaus möglich, die Korrektur der Bildsignale, möge es sich nun um eine Fadingregelung oder um eine Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit handeln, mehr als einmal vorzunehmen. Die in Fig. 5 und 6 beschriebenen Anordnungen müssen dann einfach mehrmals vorhanden sein, während die in Fig. 4 beschriebene natürlich nur einmal notwendig ist.
Die Herstellung der Steuersignale aus den Zeilenimpulsen kann beispielsweise ausser nach dem an Hand der Fig. i beschriebenen Prinzip auch dadurch erfolgen, dass man die Rückfront der Zeilenimpulse benutzt. Eine derartige Ausführungsform für die Herstellung der Steuersignale ist in Fig. 9 dargestellt, in welcher über die Leitung 80 die Zeilenimpulse im positiven Sinne über den Kopplungkondensator 81 zugeführt werden und in welcher parallel zur Röhre 82 ein RC-Glied 83, 84 von so geringer Zeitkonstante liegt, dass eine Differentiation der Impulse stattfindet. An dem Steuergitter der Röhre 85 kommt dann bei jedem Zeilenimpulsbeginn ein negativer, sehr kurz dauernder Steuerimpuls zustande und bei jedem Zeilenimpulsende ein positiver, ebenfalls sehr kurz dauernder Steuerimpuls.
Dieser ruht am unteren Ende des Anodenwiderstandes 86 eine Potentialabsenkung hervor ; so dass die Röhren 87 und 88, welche wieder einen Multivibrator bilden, in grundsätzlich derselben Weise gesteuert werden, wie an Hand der Fig. 4 beschrieben. Von der Leitung 89 kann dann wieder der erforderliche positive Steuerimpuls für die Hexode 29 abgenommen werden.
Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn man in einer Fernsehempfangsstation sowohl eine Fadingregelung vornehmen will als auch eine Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit, jedoch muss man zu diesem Zweck zuerst die mittlere Bildhelligkeit wieder einführen und sodann erst die Fadingregelung vornehmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Fadingregelung oder zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente in elektrische Signale beim Fernsehen, bei dem aus periodisch im Anschluss an die Synchronisierimpulse für den Zsilen-oder Vertikalweehsel in Form eines Gleichstromimpulses senderseitig festliegender Grösse übertragenen Hilfssignalen eine Regelspannung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass von einer durch die Synchronisiersignale betätigten, rechteckförmige Impulse erzeugenden Vorrichtung, z. B. einem Multivibrator, Impulse erzeugt werden, die einen Stromkreis so sperren, dass wesentlich nur die Hilfssignale einer Schaltungskombination zugeführt werden, die eine entsprechende Gleichrichtung der Hilfssignalspannung bewirkt.