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Empfänger für ein System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für ein System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen, bei dem das übertragene Signal eine Signalkomponente enthält, die sich im wesentlichen auf die Helligkeit einer Szene bezieht, sowie eine Signalkomponente besitzt, die aus einer Hilfsträgerwelle besteht, welche in Quadratur mit zwei Signalen verschiedener Bandbreite moduliert ist, von denen jedes aus einer bestimmten Kombination von Signalen aufgebaut ist, die sich auf die unterschiedlichen Farbkomponenten der Szene beziehen, wobei die genannten Kombinationen derart sind, dass aus den zwei Signalen verschiedener Bandbreite durch lineare Bearbeitungen Farbdifferenzsignale erhalten werdenkönnen.
Unter "Farbdifferenzsignalen" sind Signale zu verstehen, die den Unterschied bilden zwischen einem sich auf eine bestimmte Farbkomponente der Szene, also die grüne, die rote oder die blaue Lichtkomponente der Szene beziehenden Signal und der Signalkomponente, die sich im wesentlichen auf die Helligkeit der Szene bezieht.
Bei einem bekannten System der vorerwähnten Art ist das Signal von geringerer Bandbreite, das sogenannte Q-Signal, auf 500 kHz, das Signal von grösserer Bandbreite, das sogenannte I-Signal, auf 1500 kHz beschränkt. Die Quadraturkomponente der Hilfsträgerwelle, die mit dem Q-Signal moduliert ist, ist doppelseitenbändig bis zu 500 kHz moduliert ; die Quadraturkomponente, welche mit dem I-Signal moduliert ist, ist bis zu 500 kHz doppelseitenbändig und von 500 kHz bis zu 1500 kHz einseitenbändig moduliert.
Die sich im wesentlichen auf die Helligkeit beziehende Komponente, das Y-Signal, entspricht im wesentlichen dem Helligkeitssignal eines Schwsrz-Weiss-Fernsehsystems.
Mittels synchroner Demodulatoren lassen sich im Empfänger das I-Signal und das Q-Signal aus der in Quadratur modulierten Hilfsträgerwelle zurückgewinnen. Wenn die Demodulation hiebei in Richtung der I-Achse der Hilfsträgerwelle erfolgt, wird der Signalteil des I-Signals, dessen Frequenzen oberhalb 500 kHz liegen, mit der richtigen Phasenbeziehung erhalten in bezug auf den Signalteil des I-Signals, dessen Frequenzen zwischen 0 kHz und 500 kHz liegen ; die Amplitude des erstgenannten Teiles beträgt aber nur die Hälfte der erforderlichen Amplitude. Angesichts der Tatsache, dass das menschliche Auge verhältnismässig unempfindlich gegen plötzliche Farbänderungen ist, die gerade durch den erstgenannten Signalteil dargestellt sind, werden im allgemeinen keine Massnahmen getroffen, um das richtige Amplitudenverhältnis wiederherzustellen.
Aus den so erhaltenen 1- und Q-Signalen werden anschliessend die Farbdifferenzsignale, nämlich das (R-Y)-Signal und das (B-Y)-Signal gebildet entsprechend den Formeln :
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mensetzung der verschiedenen Signale der erforderlichen Gamma-Korrektion bereits Rechnung getragen worden ist.
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zu den Farbdifferenzsignalen, mittels sogenannter Matrix-Netzwerke, mit einem grossen Verlust an Signalspannung einhergeht. Es ist deshalb notwendig, die Farbsignale oder die Farbdifferenzsignale zusätzlichen Verstärkungen zu unterziehen, was neben zusätzlichen Röhren im allgemeinen ausserdem mit sich bringt, dass die Gleichstromkomponente in die verstärkten Signale eingeführt werden muss.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, hat man verstärkende Demodulatoren ("High level demodulators") verwendet, die im Wesen auf dem Anodendemodulationsprinzip beruhen. Das bei synchroner Demodulation erforderliche Bezugssignal, dessen Frequenz der Frequenz der Hilfsträgerwelle entspricht und welches eine sehr bestimmte Phasenbeziehung in bezug auf die Hilfsträgerwelle hat, wird dem Gitter einer Triodenröhre zugeführt, deren Anode die modulierte Hilfsträgerwelle zugeführt wird. Eine geeignete Wahl der genannten Phasenbeziehung bewirkt die Demodulation des gewünschten Signals, wobei aber ausserdem eine beträchtliche Konversionsverstärkung auftritt.
Verstärkende Demodulation erfolgt in Richtung dei (R-Y)-und (B-Y)-Achse und gegebenenfalls ausserdem in Richtung der (G-Y)-Achse. Das (G-Y)-Signal kann, statt mittels eines besonderen Demodulators, auch durch eine geeignete Kombination des (R-Y)-Signals und des (B-Y)-Signals erhalten werden :
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Bei der Verwendung einer Dreifarbenwiedergabeeinrichtung mit drei Elektronenerzeugern kann die Kombination der Farbdifferenzsignale mit dem Helligkeitssignal in den Steuerkreisen dieser Elektronenerzeuger erfolgen, z. B. durch die Zuführung eines Farbdifferenzsignals an das Steuergitter eines solchen Elektronenerzeugers, und des Helligkeitssignals zu der Kathode des Elektronenerzeugers.
Der Vorteil der verstärkenden Demodulation in Richtung der (R-Y)-Achse und der (B-Y)-Achse, und gegebenenfalls der (G-Y)-Achse, liegt darin, dass nunmehr die Ausgangssignale der Demodulatoren unmittelbar, ohne besondere Verstärker der Wiedergabeeinrichtung zugeführt werden können.
Verstärkender Demodulation in Richtung der Achsen der Farbdifferenzsignale haftet aber auch ein Nachteil an. Die Phasenbeziehung des Signalteils, dessen Frequenzen oberhalb 500 kHz liegen, in bezug auf die Frequenzen der Signalteile, deren Frequenzen zwischen 0 und 500 kHz liegen, ist nun nicht weiter richtig, u. zw. in solchem Masse, dass man in der Praxis die verschiedenen Farbdifferenzsignale auf 500 kHz in der Bandbreite beschränkt, um störende Fehler bei der Wiedergabe zu vermeiden. Dem haftet jedoch der Nachteil an, dass die feineren Einzelheiten bei der Farbenwiedergabe des Bildes entfallen.
Die Erfindung zielt auf einen Empfänger ab, bei dem der Verlust an feineren Einzelheiten bei der Farbenwiedergabe des Bildes vermieden wird, oh : 1e dass dabei der Vorteil verstärkender Demodulation verloren zu gehen braucht.
Der Empfänger nach der Erfindung hat zu diesem Zweck das Merkmal, dass die modulierte Hilfsträgerwelle mindestens zwei synchronen, vorzugsweise verstärkenden Demodulatoren zugeführt wird, in denen die Hilfsträgerwelle in Richtung der Achsen gegenseitig verschiedener Farbdifferenzsignale demoduliert wird für Frequenzen im Frequenzbereich des Signals von geringerer Bandbreite, dass die Hilfsträgerwelle ausserdem demoduliert wird für Frequenzen ausserhalb des Frequenzbereiches des Signals von geringerer Bandbreite, und dass das Demodulationsergebnis dieser letztgenannten Demodulation mindestens einem der Farbdifferenzsignale mit einer Phase zugeführt wird, die der Phase des Demodulationsresultates entspricht, das sich bei Demodulation der Hilfsträgerwelle in Richtung der Achse des Signals von grösserer Bandbreite ergeben würde.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Farbenphasendiagramm eines Systems bei einem Empfänger, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Teiles eines Farbfernsehempfängers nach der Erfindung, der längs der (R-Y)-und (B-Y)-Achse demoduliert. Die Fig. 3a, 3b, 3c und 3d zeigen die Phase und die Amplitudencharakteristiken der demodulierten (R-Y)-bzw. (B-Y)-Signale. Die Fig. 4a, 4b, 4c und 4d zeigen die Phase und die Amplitudencharakteristiken von Filtern, um die Charakteristiken nach Fig. 3 zu korrigieren. Fig. 5 ist ein Prinzipdiagramm eines Filters, um die erforderlichen Charakteristiken nach Fig. 4 zu erhalten, und Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Hochfrequenzfarbkomponenten längs der 1- Achse demoduliert werden.
Zum richtigen Verständnis der Erfindung folgt eine Analyse der Demodulation längs der (R-Y)-und (B-Y)-Achse in bezug auf das bekannte Farbphasendiagramm nach Fig. 1 des als N. T. S. C. bekannten Systems.
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Wie oben ist das Niederfrequenzglied wiedergewonnen, aber mit einem dazugehörigen, durch (# - 123 ) bestimmten Phasenwinkel. Die Amplitude des so erhaltenen Teiles des Ausgangssignals beträgt die Hälfte der Amplitude des aus dem Doppelseitenband gewonnenen Teiles des Ausgangssignals.
Die Gleichungen (5) und (6) stellen den allgemeinen Fall für Demodulation von doppel-und einsei-
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und (10), die Demodulationskonstante 1/2 ausser Betracht lassend, wie folgt geschrieben werden :
An der (B-Y)-Klemme :
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An der (R-Y)-Klemme :
Doppelseitenbandausgangssignal = 0, 544 E'Q + 0,839 E', (13)
Einseitenbandausgangssignal = 0, 5 E'I - 33 . (14)
Um die letztgenannten Gleichungen zu entwickeln, ist es erforderlich, die N. T. S. C. Gleichungen für E'Q und E'I wie folgt zu schreiben :
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Substitution der Gleichungen (11) und (13) ergibt aus (il) : (B-Y) Ausgangssignal=0,839 [0,41(E'B-E'Y)+0,48(E'R-E'Y)]-0,544[-0,27(E'B-E'Y)+0,74(E'R-E'Y)] = = 0, 49 (E'B-Et y) Doppelseitenband.
Das hiezu erforderliche entsprechende Einseitenbandausgangssignal (siehe Gleichung (22)) ist: 0,49 (- 1, 10 E'I) = 0,54 E'I.
Aus Gleichung (13) : (R-Y) Ausgangssignal=+0,544 [0,41 (E' B-E'y)+ 0,48 (E'R-E'y) ) + 0, 839 [-0,27 (E'B-E'y) + 0,74(E' R-E'y)] = = 0, 88 (E'R-E'y).
Das hiezu erforderliche entsprechende Einseitenbandausgangssignal (siehe Gleichung (l)) ist : 0, 88 (0, 96 E'l) = 0, 84 E'
Zusammenfassend ergibt sich :
An der (B-Y)-Klemme :
Doppelseitenbandausgangssignal=0,49 (E'B-E'Y),
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erforderliches Einseitenbandausgangssignal =-0. 54 E' erhaltenes Einseitenbandausgangssignal =-0,5E'rj157 .
An der (R-Y)-Klemme :
Doppelseitenbandausgangssignal = 0, 88 (E'R-E'y), erforderliches Einseitenbändausganrgssignal = 0, 84 E'j, erhaltenes Einseitenbandausgangssignal = 0, 5 E'I 1-330.
Aus dem Obengeschilderten geht hervor, dass Fehler sowohl in bezug auf die Amplitude als auch in bezug auf die Phase im Einseitenbandbereich auftreten, wenn in Richtung der Achsen der FarbdifferenzSignale demoduliert wird.
Es sei bemerkt, dass die von dem (B-Y)-Demodulator stammende Amplitude nicht viel von dem gewünschten Ausgangssignal (etwa 81o) abweicht, jedoch ist eine Phasenkorrektion von 570 für die Einseitenbandfrequenzen erforderlich. Der (R-Y)-Demodulator wird einen Amplitudenfehler von ungefähr 5 dB und einen Phasenfehler von -330 ergeben. In diesem Fall würden die beiden Fehler eine Korrektion für eine richtige Wiedergabe erfordern.
Fig. 3 zeigt die Phasen- und Amplitudencharakteristiken der demodulierten (R-Y)-und (B-Y)-Signa- le. Die gestrichelte Kurve stellt die gewünschte Charakteristik dar.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Demodulationsstufen und der Abgleichstufen im Videofrequenzteil eines Farbfernsehempfängers, wo auf den (R-Y)-und (B-Y)-Vektoren demoduliert und die auftretende Verzerrung der höheren Farbfrequenzen ausgeglichen wird.
Das Blockschaltbild nach Fig. 2 umfasst einen (R-Y)-Demodulator l, einen (B-Y)-Demodulator 2, denen über die Klemme 12 das Farbensignal und über die Klemmen 13 und 14 die Bezugssignale mit geeigneten Phasenwinkeln zugeführt werden. Die Demodulatoren liefern je ihr Ausgangssignal über geeignete Abgleichnetzwerke 3 und 4 zu den Steuergittern 5 und 6 der roten bzw. blauen Elektronenerzeuger.
Gewählte Teile der demodulierten (R-Y)-und (B-Y)-Signale werden über Abgleichkreise 8 und 9 dem Steuergitter 7 des grünen Elektronenerzeugers zugeführt, so dass den folgenden Gleichungen entsprochen wird :
Signal für (EG - Ey) :
Doppelseitenbandbereich = -0, 51 (Er R - E'y) - 0, 19 (E'B - E'y),
Einseitenbandbereich = - 0, 51 (0,96 E'j)-0, 19 (1, 10 E'j) =-0, 70 E'j.
Gewöhnlich werden die Demodulatoren abgeglichen ausgebildet, so dass negative Signale- (B-Y) und - (R-Y) sowieso zur Verfügung stehen.
Um die (R-Y)-und (B-Y)-Signale in der Phase und in der Amplitude zu korrigieren, müssen die Signale geeignete Abgleichkreise durchsetzen, welche die Amplituden- und Phasencharakteristiken nach Fig. 4 haben. Diese gewünschten Charakteristiken können durch Verwendung eines Filternetzwerkes, dessen Prinzipschaltbild in Fig. 5 dargestellt ist, mit guter Näherung erreicht werden. Die Komponenten sind natürlich in jedem einzelnen Fall einzustellen, um die richtige Korrektion des betreffenden Farbsignals zu bewirken.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 können, um das (G-Y)-Signal zu erhalten, die - (R-Y)-und- (B-Y)-Signale vor dem Abgleich gcmischt werden, wodurch ein Filternetzwerk erspart wird. Auch kann das (G-Y)-Signal dadurch erhalten werden, dass die abgeglichenen (R-Y)-und (B-Y)- Signale kombiniert werden, wobei die erforderlichen Phasen zu berücksichtigen sind.
Bei richtiger Korrektion und wenn die Amplitude eines jeden Farbdifferenzsignals entsprechend den Anforderungen des betreffenden Elektronenerzeugers der Bildröhre eingestellt wird, entsteht ein Farbenbild von hoher Qualität.
Das der Klemme 15 zugeführte Y-Signal wird über ein geeignetes Verzögerungsnetzwerk 10 über die Klemme 11 den Kathoden der Elektronenerzeuger der Bildröhre zugeführt.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist in einem Blockschaltbild in Fig. 6 dargestellt, wo nur diejenigen Teile des Farbfernsehempfängers dargestellt sind, auf welche sich die Erfindung bezieht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt Demodulation ebenfalls auf den (R-Y)-und (B-Y)-Vektoren in Demodulatoren 21 und 22, denen über die Klemme 32 das Farbsignal und über die Klemmen 33 und 34 die Bezugssignale mit geeigneten Phasenwinkeln zugeführt werden. Die Ausgangssignale dieser Demodulatoren werden den betreffenden roten und blauen Elektronenerzeugern 25,26 über Tiefpassfilter 23 und
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24 mit einer Grenzfrequenz von 500 kHz zugeführt. Wie bereits nachgewiesen, tritt die Verzerrung des demodulierten Signals bei den Frequenzen über 500 kHz auf. Auf diese Weise wird durch Verwendung von Tiefpassfiltern diese Verzerrung am Auftreten an den Steuergittern der roten und blauen Elektronenerzeuger der Bildröhre gehindert.
Auf ähnliche Weise werden die richtigen Teile der negativen Äquivalente der (R-Y)-und (B-Y)-Si- gnale über Tiefpassfilter 23 und 29 mit einer Grenzfrequenz von 500 kHz dem Steuergitter 27 des grünen Elektronenerzeugers zugeführt.
Um ein farbiges Bild hoher Güte zu erhalten, erfolgt Demodulierung des Farbsignals ebenfalls längs der I-Achse, so dass ein verzerrungsfreies Signal entsteht. Zu diesem Zweck wird das al. der Klemme 32 auftretende Farbsignal ausserdem einem Demodllator 36 zugeführt, dem auch über die Klemme 37 ein Bezugssignal mit einem geeigneten Phasenwinkel zugeführt wird. Das Ausgangssignal des I-Demodulators wird den Steuergittern 25, 26 und 27 der roten, blauen bzw. grünen Elektronenerzeuger über Bandfilter 38,39 und 40 zugeführt, die Signale im Bereich von 500 kHz bis zu 1500 kHz durchlassen. Die I-Signale werden im richtigen Phasenverhältnis zu den den Steuergittern der Elektronenerzeuger der Farbfernsehröhre zugeführten übrigen Farbsignalen stehen.
Korrektion geringer Amplitudenabwe1chungen ist leicht ausführbar.
Das der Klemme 35 zugeführte Y-Signal wird über ein geeignetes Verzögerungsnetzwerk 30 über die Klemme 31 den Kathoden der Elektronenerzeuger der Bildröhre zugeleitet.
Aus dem Obengeschilderten geht hervor, dass die Erfindung ein Fernsehdemodulations- und Wiedergabesystem schafft, bei dem Farbenwiedergabe hoher Güte bei geringeren Kosten möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Empfänger für ein System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen, bei dem das übertragene Signal eine Signalkomponente enthält, die sich im wesentlichen auf die Helligkeit einer Szene bezieht, sowie eine Signalkomponente besitzt, die aus einer Hilfsträgerwelle besteht, welche in Quadratur mit zwei Signalen verschiedener Bandbreite moduliert ist, von denen jedes aus einer bestimmten Kombination von Signalen aufgebaut ist, die sich auf die unterschiedlichen Farbkomponenten der Szene beziehen, wobei die erwähnten Kombinationen derart sind, dass aus den zwei Signalen verschiedener Bandbreite durch lineare Bearbeitungen Farbdifferenzsignale entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die modulierte Hilfsträgerwelle mindestens zwei synchronen, vorzugsweise verstärkenden Demodulatoren zugeführt wird,
in denen die Hilfsträgerwelle demoduliert wird in Richtung der Achsen von zu einander verschiedenen Farbdifferer. zsignalel1 in bezug auf Frequenzen im Frequenzbereich des Signals von geringerer Bandbreite, dass die Hilfsträgerwelle ausserdem demoduliert wird in bezug auf Frequenzen ausserhalb des Frequenzbereiches des Signals von kleinerer Bandbreite, und dass das Demodulationsresultat dieser letztgenannten Demodulation zu mindestens einem der Farbdifferenzsignale mit einer Phase zugeführt wird, die der Phase des Demodulationsresultats entspricht, das sich bei Demodulation der Hilfsträgerwelle in Richtung der Achse des Signals von grösserer Bandbreite ergeben würde.