<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zur Übertragung von Videosignalen
Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Übertragung von Videosignalen, besonders von Videosignalen, mit denen ein Unterträger bei einer Farbfernsehsendung moduliert wird.
Die Erfindung betrifft ferner die entsprechenden Sender und Empfänger.
Nach der Erfindung werden die zu übertragenden Videosignale nach einer Vorverzerrung, die die höheren Frequenzen von diesen Videosignalen akzentuiert, durch eine frequenzmodulierte Welle, deren Modulationskennlinie"Frequenzabweichung-Pegel des vorverzerrten Signals" eine mit dem Absolutwert des Pegels des vorverzerrten Signals stetig oder unstetig abnehmende Steilheit aufweist, übertragen. Man erhält dadurch für einen vorgegebenen Übertragungsweg ohne Vergrösserung der Verzerrungen einen ausgezeichneten Schutz gegen das Rauschen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die in der angegebenenweise frequenzmodulierte Welle ausserdem einer Amplitudenmodulation unterworfen, welche ihre Amplitude in stetiger oder unstetiger Weise mit dem Pegel des vorverzerrten Signals wachsen lässt.
Die Erfindung wird anHand der Zeichnung beispielshalber erläutert ; darin zeigen Fig. 1 eine Vorverzerrungskennlinie, Fig. 2 ein Beispiel einer in Abhängigkeit von dem Pegel des vorverzerrten Signals nicht linearen Modulationskennlinie, die bei dem erfindungsgemässen Übertragungsverfahrenanwendbarist, Fig. 3 die derModulationskennlinie vonFig. 2 entsprechende Demodulationskennlinie, Fig. 4 das Blockschaltbild einerSendeanordnung und einer Empfangsanordnung nach der Erfindung, Fig. 5 das Schaltbild eines Teiles der Sendeanordnung von Fig. 4, Fig. 6 das Schaltbild eines Teiles der Empfangsanordnung von Fig. 4 und Fig. 7 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Sendeschaltung nach der Erfindung.
Es soll zunächst die Bedeutung einiger nachstehend verwendeter Ausdrücke festgelegt werden.
Es sei eine frequenzmodulierte Welle angenommen, deren Augenblicksfrequenz F zwischen Fo - AF und Fo + AF verändert wird, wobei die Bandbreite des Modulationssignals nach oben durch diefrequenz f m begrenzt ist ; hiefür werden die folgenden Bezeichnungen verwendet : Fo = Trägerfrequenz, AF = Frequenzhub, Intervall Fo-AF bis Fo + AF oder Bandbreite 2 AF = Frequenzhubband, F - Fo = Frequenzabweichung, AF/fM = Modulationsindex.
Bekanntlich ergibt die Frequenzmodulation einen ausgezeichneten Störschutz (Hintergrundrauschen, Interferenzen durch Störsignale usw. ) für die tiefen Frequenzen des Modulationssignals. Dieser Schutz nimmt aber annähernd im umgekehrten Verhältnis zu der Modulationsfrequenz ab, so dass bei einer vorgegebenen Amplitude des Unterträgers und einem vorgegebenen Übertragungskanal der Gesamtschutz gegen das Rauschen von einer bestimmten Bandbreite des Modulationssignals an bei der Frequenzmodulation geringer als bei der Amplitudenmodulation wird (wobei die Spitzenwertamplitude für die Amplitudenmodulation in Betracht gezogen ist).
Bei einem bekannten Farbfernsehverfahren überträgt man dauernd ein breitbandiges Signal, mit welchem direkt der Träger moduliert wird und mit derZeilenfrequenz abwechselnd zweiHilfsfarbsignale, die auf einen Unterträger aufmoduliert sind. ImEmpfänger werden die abwechselndensignale dadurch dauernd verfügbar gemacht, dass jedes von ihnen mit Hilfe einer Verzögerungsanordnung wiederholt und zweimal verwendet wird, und die der Dreifarbenröhre zugeführten Bildsignale durch Kombination der übertragenen Signale erhalten werden.
Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird der Träger amplitudenmoduliert, während der
<Desc/Clms Page number 2>
Unterträger irequenzmoduliert wird. Die Frequenzmodulation des Unterträgers ergibt gegenüber einer
Amplitudenmodulation bestimmte markante Vorteile, besonders eine bessere Übertragungsstabilität.
Es lässt sich aber feststellen, dass der schlechtere Störschutz bei den höheren Frequenzen des Modu- lationssignals des Unterträgers auf dem Schirm der Farbempfänger durch ein"Gewimmel"von störenden
Strukturen sichtbar wird, welches das gesamte Bild beeinflusst und dessen Güte merklich beeinträchtigt.
Es ist bekannt, zum Schutz der höheren Frequenzen des Modulationssignals bei der Frequenzmodula- tion, beispielsweise bei Hörfunksendungen, sendeseitig eine Akzentuierung, d. h. eine Voranhebung der höheren Frequenzen des Modulationssignals vorzunehmen.
Man erhält dadurch einen verbesserten Rauschabstand, wobei die Verbesserung mit dem Vorverzer- rungsgrad wächst, d. h. mit der Differenz zwischen den Verstärkungen, die den höheren Frequenzen und den tieferen Frequenzen des Spektrums des Modulationssignals beim Durchgang durch die Vorverzerrungs- anordnung erteilt werden.
Fig. l zeigt als Beispiel die Form einer entsprechenden Vorverzerrungskennlinie, welche die Ver- stärkung g, als Funktion der Frequenz f bei spektralen Komponenten des zu übertragendenSignals dar- stellt.
Es erscheint daher naheliegend, die zuvor erwähnten störenden Strukturen durch eine Akzentuierung der höheren Frequenzen des Modulationssignals zu bekämpfen.
Es wurde aber festgestellt, dass die Anwendung dieses Verfahrens in der herkömmlichen Weise bei der Übertragung von Videosignalen zu grossen Schwierigkeiten führt, wodurch es für die Übertragung eines Signals mittels eines Unterträgers bei einer Farbfernsehsendung praktisch unbrauchbar wird. Dies beruht auf zwei Gründen :
1. Die Amplitude der höherfrequenten Komponenten des Spektrums des Modulationssignals hat eine starke Auswirkung auf den beizubehaltenden Teil des Spektrums einer frequenzmodulierten Welle.
Da nun die Videosignale eine sehr grosse Bandbreite haben, nimmt diese Auswirkung im Falle von vorverzerrten Videosignalen sehr grosse Ausmasse an.
2. Die Videosignale weisen zudem Übergänge mit steiler Vorderflanke auf, wie sie praktisch bei akustischensignalen nicht auftreten. Man stellt fest, dass die Vorverzerrung bei wirksamen Vorverzerrungsgraden eineverdopplung oder garverdreifachung desSpitzenwertabstandes dieser Signale mit steiler Vorderflanke bewirkt.
Wenn man also einen wirksamen Vorverzerrungsgrad mit einem verhältnismässig hohen Modulationsindex anwenden will, kommt man zu einer sehr starken Vergrösserung der erforderlichen Bandbreite des Übertragungsweges, wenn die Übertragung des Signals ohne übermässige Verzerrungen erfolgen soll. Dies stellt stets einen schwerwiegenden Nachteil dar, der für den zuvor angegebenen Anwendungsfall praktisch unzulässig ist.
Anderseits ist ein wirksamer Vorverzerrungsgrad in Verbindung mit einem geringen Modulationsindex praktisch uninteressant. Ein geringerModulationsindex setzt nämlich seinerseits den Störschutz herab, wodurch schliesslich der durch die Vorverzerrung erreichte Vorteil mehr als aufgehoben werden kann.
Weiters wurde festgestellt, dass ein anderes Verfahren, bei dem sendeseitig eine nicht lineare Umformung in der Weise vorgenommen wird, dass die hohen Pegel gegenüber den niedrigen Pegeln benachteiligt werden, während empfangseitig natürlich die umgekehrte Umformung durchgeführt wird, bei Fernsehvideosignalen, welche durch eine frequenzmodulierte Welle übertragen werden, zu einer Verschlechterung des Bildes führt.
In diesem Falle lässt zwar die Rechnung scheinbar auf eineverbesserung des Störschutzes in dem Sinne schliessen, dass das zeitlich integrierte Rauschen empfangsseitig geringer wird, weil die Wahrscheinlichkeit von schwachen Signalen wesentlich grösser als die Wahrscheinlichkeit von starken Signalen ist ; diese Regel gilt für die Mehrzahl aller Signale, besonders für Fernsehvideosignale.
Diese zuletzt genannten Signale können jedoch Stufen von langer Dauer und einen beliebigen Pegel aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die angegebene nicht lineare Umformung aufdemSchirm des Empfän-
EMI2.1
Weisewelchem sich jedoch zeitweise ausgedehnte Bereiche mit verstärktem"Gewimmel"herauslösen. Die Erfahrung zeigt, dass diese zuletzt genannte Erscheinung wesentlich schwerer zu ertragen ist als die erstgenannte, dass also das Heilmittel schlimmer als die Krankheit ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, eine Vorverzerrung mit einer nicht linearen Pegelumformung in der Weise zu kombinieren, dass
1. ein Signal erhalten wird, dass ohne merkliche Verminderung der Naturtreue in der gleichen Bandbreite wie das ursprüngliche Signal übertragen werden kann ;
<Desc/Clms Page number 3>
2. empfangsseitig nach Wiederherstellung des ursprünglichen Signals ein Bild erhalten werden kann, dessen optische Güte sehr stark verbessert ist.
Nach der Erfindung wird das ursprüngliche Signal V mit dem zeitlich veränderlichen Pegel N einer starken Vorverzerrung unterworfen, durch die es in ein Signal V'mit dem Pegel N'umgewandelt wird.
EMI3.1
reicht wird : a) Das Änderungsintervall von N" wird auf einen geeigneten Wert, beispielsweise auf das Änderungsintervall vonN vermindert. Da die zu übertragendenVideosignale im allgemeinen so eingestellt sind, dass sie sich zwischen zwei symmetrisch zumNullwert liegendenwerten ändern, schwankt V zwischen-M und +M.
Durch die nicht lineare Umformung wird also in diesem Fall erreicht, dass sich V" zwischen -ÌV1" = - M und M"= +M ändert. b) Die nicht lineare Umformung benachteiligt die hohen Pegel des Signals N'. Genauer ausgedrückt heisst dies, dass die Steilheit der Kurve N"= fs (N') in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem ON', ON"in stetiger Weise abnimmt, wenn der Absolutwert von N'zunimmt.
Offensichtlich wird diese Kennlinie vorzugsweise symmetrisch in bezug auf den Nullpunkt gewählt, soweit dies auch für das zu übertragende Signal zutrifft.
Empfangsseitig kann dasSignal V"durch lineare Demodulation der frequenzmodulierten Welle erhalten werden, und das Signal V'kann aus dem Signal V"durch eine nicht lineare Umformung abgeleitet werden, die umgekehrt zu der sendeseitig durchgeführten Umformung erfolgt, also N'= fu (N") ; das Signal V wird schliesslich dadurch wieder hergestellt, dass das Signal V'in herkömmlicher Weise durch eine Vorentzerrungsschaltung geschickt wird.
Man stellt dann auf dem Bild des Empfängers fest, dass das zuvor erwähnte homogene "Gewimmel" von störenden Strukturen verschwindet. Es bleiben nur die quasi"eindimensionalen"störenden Strukturen bestehen, die also beispielsweise die Form von sehr kleinen Kurvenbögen beeinträchtigen, wobei diese Strukturen zudem verhältnismässig selten sind.
Insgesamt wird eine sehr beträchtliche Verbesserung der Bildgüte erreicht, ungeachtet des noch bestehenden geringfügigen Mangels.
Es ist zu bemerken, dass die sendeseitig durchgeführte nicht lineare Umformung ("Verformung") N" = fs (N') und die darauffolgende lineare Modulation des Trägers nach der Kennlinie
EMI3.2
worin M"den grösstmöglichen Pegel von N" darstellt, auch als in Abhängigkeit von dem Pegel N'nicht linear erfolgende Modulation des Trägers nach der Kennlinie
EMI3.3
angesehen werden können.
Bei dem erfindungsgemässen Übertragungsverfahren könnte man nämlich auch eine direkte Modulation des Trägers inAbhängigkeit vonN'durchführen, vorausgesetzt, dass man einen nicht linearen Modulator bauen kann, welcher der angegebenen nicht linearen Modulationskennlinie entspricht. Dies gilt auch für die Empfangsseite.
Die lineare Demodulation des Trägers, die das Signal
EMI3.4
ergibt, und die darauffolgende nicht lineare Umformung ("Rückformung") N'= fu (N") können als eine nicht lineare Demodulation des Trägers nach der Kennlinie
EMI3.5
angesehen werden.
<Desc/Clms Page number 4>
Auch hier kann man wirklich in dieser Weise vorgehen, wenn man den entsprechenden nicht linearen Diskriminator bauen kann.
In Fig. 2 und 3 sind als Beispiel eine bei dem erfindungsgemässen Übertragungsverfahren verwendbare nicht lineare Modulationskennlinie bzw. die entsprechende nicht lineare Demodulationskennlinie dargestellt.
InFig. 2 sind diePegel N'auf der Abszisse und die Pegel N" auf der Ordinate aufgetragen. Bei diesem Beispiel ändert sich die Steilheit sehr stark und in stetiger Weise zwischen dem Nullwert von N'und den maximalen Absolutwerten von N'. Es handelt sich dabei also um ein Beispiel für einen Extremfall.
Dagegen kann die Kennlinie in sehr einfacher Form aus drei geraden Strecken bestehen, wobei die zentrisch zum Punkt 0 liegende mittlere Strecke eine grössere Steilheit als die beiden seitlichen Strecken aufweist.
Es können natürlich auch andere Kennlinienformen verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Bedingung hinsichtlich der Steilheit beachtet wird, und dass das Änderungsintervall von N" gegenüber dem Änderungsintervall von N'in entsprechender Weise vermindert wird.
Alle diese Kennlinien haben schliesslich mehr oder weniger die Form eines S sie werden daher als S-Kennlinien und die entsprechenden Modulationen als S-Modulationen bezeichnet.
Es ist zu bemerken, dass in Fig. 2 in Klammern eine zweite Bezeichnung für den Ordinatenmassstab eingesetzt ist, nämlich (N"). Da nämlich N" dem Wert F-Fo proportional ist, kann die Verformungskenn- linie N" = fs (N') durch die gleiche Kurve dargestellt werden, wie die nicht lineare Modulationskennlinie als Funktion von N', vorausgesetzt, dass zwei Koordinatenmassstäbe gewählt werden, bei denen AF dem Wert M entspricht. Dies kann allerdings, wie auch in Fig. 2, dazu führen, dass für die Pegel auf der Abszisse (N') und die Pegel auf der Ordinate (N") zwei verschiedene Massstäbe gelten.
In Fig. 3 ist die nicht lineare Modulationskennlinie mit F-Fo auf der Abszisse und N'auf der Ordinate dargestellt. Sie ist in bezug auf die erste Winkelhalbierende der Koordinatenachsen symmetrisch zu der entsprechenden nicht linearen Modulationskennlinie ; dies gilt für jede beliebige Form dieser Kennlinie.
In diesem Fall ist eine zweite Bezeichnung (N") auf der Abszissenachse angegeben, da die Zurückformungskennlinie für N'als Funktion von N" durch die gleiche Kurve dargestellt werden kann, wie die Kennlinie für die nicht lineare Modulation des Trägers, welche N'als Funktion von F-Fo ergibt, vorausgesetzt, dass die gleichen Massstabsbedingungen wie zuvor beachtet werden.
Nach diesen Feststellungen lässt sich nun der Vorteil erläutern, der hinsichtlich der Bandbreite durch das erfindungsgemässe Übertragungsverfahren erhalten wird. Zu diesem Zweck sei der folgende konkrete Fall angenommen, welcher im übrigen ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich der Verbesserung der Bildgüte ergeben hat.
EMI4.1
<tb>
<tb>
Ursprüngliches <SEP> Signal <SEP> V <SEP> : <SEP> Bandbreite <SEP> 700 <SEP> kHz
<tb> Änderungsintervall-M <SEP> =-l <SEP> bis <SEP> M <SEP> = <SEP> +1,
<tb> Unterträger <SEP> : <SEP> Fo <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> Mhz,
<tb> Frequenzhub <SEP> : <SEP> AF <SEP> = <SEP> 850 <SEP> kHz.
<tb>
Die Vorverzerrung erfolgt nach dem Gesetz :
EMI4.2
also
EMI4.3
worin g die Leistungsverstärkung ist und f in kHz ausgedrückt wird.
Die Verformungskennlinie besteht in der oben angegebenen Weise aus drei geraden Strecken, wobei
EMI4.4
zentrischIntervall M"=-l bis LV =. 1 gebracht wird.
Man stellt dann die bemerkenswerte Tatsache fest, dass. die Übertragung von N" durch eine linear
<Desc/Clms Page number 5>
frequenzmodulierte Welle ohne merkliche Vergrösserung der Verzerrung mit der gleichen Bandbreite des Unte. rträgerkanals wie bei der Übertragung von V'durchgeführt werden kann, trotz der Akzentuierung der böheren Frequenzen und der durch die nicht lineare Umformung eingeführten Oberwellen.
Diese Tatsache kann auf folgende Weise erklärt werden :
Bei der linearen Frequenzmodulation wird angenommen, dass die erforderliche Bandbreite von Fo - Af - n fM bis Fo + AF + n fM geht, worin fM die höchste spektrale Frequenz ist, welche in dem Mo- dulationssignal übertragen werden soll, während n eine ganze Zahl ist, die umso grösser ist, je höher die
Anforderungen an die Wiedergabetreue sind, und je grösser der Modulationsindex ist.
Dieser Ausdruck kann in folgender Weise gedeutet werden : Es ist notwendig, dass zu beiden Seiten jeder übertragenen Augenblicksfrequenz das Intervall n fM besteht.
Wenn man nun aber davon ausgeht, dass während eines Zeitintervalls At der mittlere Pegel N'i des
Signals V'durch die niedrigerfrequenten Komponenten von V'festgelegt ist, während die differentiellen
Schwankungen von diesem Pegel aus während des Zeitintervalls At durch die höherfrequenten Komponen- ten bestimm : sind, kommt man zu dem Schluss, dass der für die Bemessung des Koeffizienten nwährend des Zeitintervalls At in Betracht zu ziehende Modulationsindex im Falle einer nicht linearen Modulation der "differentielle" Modulationsindex ist, d. h. mit andern Worten, die Steilheit der Modulationskenn-
EMI5.1
in diesem Punkt.
Diese bedeutet, dass man an den Grenzen des Frequenzhubbandes mit einem geringeren Koeffizienten n auskommt, so dass das erforderliche Band beträchtlich verringert wird.
Es ist offensichtlich, dass das zuvor angegebene konkrete Beispiel nicht als Einschränkung anzusehen ist.
Eine andere interessante Kennlinie ist (für die Verformungskennlinie) : N"= a Arctg bN' worin s und b konstante Koeffizienten sind.
Es sollen nun die dem beschriebenen Übertragungsverfahren entsprechenden Anordnungen erläutert werden.
Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Sende- und Empfangsanordnung nach der Erfindung.
In Fig. 4a ist eine Vorverzerrungsschaltung bekannter Art dargestellt, die ein Filter mit einem nachgeschalteten Verstärker enthält, und die Durchführung der Vorverzerrung entsprechend einer Kurve der in Fig. l gezeigten Art ermöglicht. Die Anordnung 2 führt die S-Frequenzmodulation durch.
Fig. 4b zeigt die entsprechenden Empfangsschaltungen, nämlich eine nicht lineare Demodulationsanordnung 3, deren Demodulationskennlinie den umgekehrten Verlauf wie die Modulationskennlinie der Anordnung 2 hat, und eine Vorentzerrungsschaltung 4 bekannter Art mit einem Filter und einem Verstärker, welche die umgekehrte Umformung wie die Anordnung 1 durchführt.
Entsprechend dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung besteht das Eingangssignal des Vorverzerrers 1 aus Farbsignalen, die auf einem Unterträger übertragen werden sollen. Das Ausgangssignal desVorverzerrers 1 wird der Modulationsanordnung 2 zugeführt. Das Ausgangssignal der Anordnung 2 wird dann mit dem Helligkeitssignal gemischt und das so erhaltene komplexe Signal wird auf den Träger aufmoduliert. Empfangsseitig wird der Unterträger in herkömmlicher Weise ausgefiltert und der Demodulationsanordnung 3 zugeführt. Das demodulierteSignal wird dem Vorentzerrungsfilter 4 zugeführt, an dessen Ausgang die ursprünglichen Farbsignale wieder hergestellt sind.
Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform der nicht linearen Modulationsanordnung 2 von Fig. 4.
Bei dieser Ausführungsform wird ein linearer Frequenzmodulator verwendet, dem eine Signalverformungsschaltung vorgeschaltet ist, welche jeden Pegel N'des vorverzerrten Signals V in einen Pegel N" umformt.
Bei diesem Beispiel ist angenommen, dass die Modulationskennlinie dem zuvor angegebenen einfachen Typ mit drei geraden Strecken entspricht. Bei der Anordnung von Fig. 5 ist der Eingang 10, welcher dem Ein- gang der Anordnung2vonFig. 4entspricht, über zweiWiderständellund 12 mit den Werten R1 und R2 sowie eine Parallelschaltung mit zwei Zweigen mit Masse verbunden. Der erste Zweig der Parallelschaltung ent- hält eine Diode 13, deren Durchlassrichtung zur Masse hin geht, und eineSpannungsquelle 15, deren negativer Pol an Masse liegt. Der zweite Zweig enthält eineDiode 14, deren Durchlassrichtung zum Widerstand 12 hin
<Desc/Clms Page number 6>
geht und eine Gleichspannungsquelle 16, deren positiver Pol an Masse liegt.
Die von den Quellen 15 und
16 gelieferten Spannungen haben die Werte +VQ 0 bzw. -Vo'Der Ausgang 29 dieser Schaltung von an sich bekannter Art ist von dem gemeinsamenpunkt zwischen den Widerständen 11 und 12 abgezweigt und über
Widerstände 20 und 22 mit den Gittern zweier Trioden 17 und 18 eines Kippschwingungsgenerators. ver- bunden.
Wennen'grosser als ein positiver Wert N'0 ist, führt die Diode 13 Strom, und die Widerstände 10 und
11 spielen die Rolle eines Spannungsteilers für den Teil von N', welcher den Wert N'o übersteigt. Die analoge Wirkungsweise tritt ein, wenn N'unter -N'0 liegt, wobei dann die Diode 14 entsperrt ist. Wenn N'zwischen -N'o und N'o liegt, sind beide Dioden gesperrt, so dass der Widerstand 12 keinen Strom auf- nimmt. Man erhält somit an denGittern derTrioden einSignal N", welches der angegebenen nicht linea- ren Verformungskennlinie entspricht.
Die beiden Trioden 17 und 18 sind über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 21 gekoppelt und ihre Anoden sind über Widerstände 23 und 24 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 27 verbunden.
Das Gitter der Triode 17 ist mit der Anode der Triode 18 über einen Kondensator 25 verbunden, und das
Gitter der Triode 18 ist mit der Anode der Triode 17 über einen Kondensator 26 verbunden. Der Aus- gang 19 ist an eine der Anoden, beispielsweise an diejenige der Triode 18 angeschlossen. Dieser Modulator von an sich bekannter Art liefert eine Schwingung, deren Frequenz eine im wesentlichen lineare Funktion des algebraischen Wertes der den beiden Gittern parallel zugeführten Spannung ist.
Fig. 6'zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform der Demodulationsschaltung 3 von Fig. 4, welche der Modulationsanordnung von Fig. 5 zugeordnet werden kann.
Diese Schaltung besteht aus einem linearen Diskriminator und einer Signalzurückformungsschaltung, welche mit dem Ausgangssignal des Diskriminators die umgekehrte Umformung vornimmt, wie sie in der Anordnung von Fig. 5 mit dem Eingangssignal des Modulators vorgenommen wird.
Der Frequenzdiskriminator besteht aus zwei Resonanzkreisen, von denen der erste aus der Induktivität 31 und dem parallel dazu geschaltetenKondensator 32 besteht, während der zweite aus der Induktivität 33 und dem parallel dazu geschalteten Kondensator 34 gebildet ist. Der erste Resonanzkreisistaufdie Frequenz F = fo + AF + B 1 abgestimmt, und der zweite Åauf die Frequenz F = F 0 - ssF - B 2 worin B1 und B2 positive Werte haben.
Die beiden Resonanzkreise sind mit einer gemeinsamen Klemme 50 verbunden, während ihre nicht gemeinsamen Klemmen jeweils an die Anode einer Diode 35 bzw. 36 angeschlossen sind. Die Kathoden dieser Dioden sind mit Klemmen 51 bzw. 52 verbunden. Zwischen der Klemme 51 und der Klemme 50 liegt eineparallelschaltung aus einem Widerstand 37 und einem Kondensator 38, und zwischen der Klemme 52 und der Klemme 50 liegt eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 39 und einem Kondensator 40. Die Resonanzkreise 31, 32 und 33, 34 sind induktiv mit einer Wicklung 30 gekoppelt, deren Klemmen das Eingangssignal zugeführt wird.
Die an den nicht gemeinsamenKlemmen derresonanzkreise exscheinendenspannunaen werden durch die Schaltungen 35, 37, 38 bzw. 36, 39, 40 gleichgerichtet. Bei geeigneter Wahl der Werte der Schaltungs- elemente kann mit dieser Schaltung in bekannter Weise zwischen den Klemmen 51 und 52 eine elektromotorische Kraft erhalten werden, welche im wesentlichen der Frequenzabweichung des Eingangssignals, also dem Wert N"proportional ist.
Die zwischen den Klemmen 51 und 52 angeschlossene Signalzurückformungsschaltung enthält drei parallele Zweige, welche zwischen der Klemme 51 und einer Klemme 48 liegen sowie einen Widerstand 46 des Wertes R4, der zwischen der Klemme 48 und der Klemme 52 angeschlossen ist. Der erste Zweig der Parallelschaltung enthält eine Diode 41, deren Anode mit der Klemme 51 verbunden ist sowie eine Spannungsquelle 43, deren negativer Pol mit der Klemme 48 verbunden ist. Der zweite Zweig enthält eine Diode 42, deren Kathode an die Klemme 51 angeschlossen ist, und eine Spannungsquelle 44, deren positiver Pol an der Klemme 48 liegt. Der dritte Zweig besteht aus einem Widerstand 45, des Wertes R3. Die von den Quellen 43 und 44 gelieferten Spannungen haben den Absolutwert v.
<Desc/Clms Page number 7>
Die Ausgangsspannung wird an den Klemmen des Widerstandes 46 abgenommen.
Die Schaltungselemente können so bemessen sein, dass dadurch die Wiederherstellung eines Signals ermöglicht wird, das dem Wert N'proportional ist.
Zu diesem Zweck bilden die Widerstände 45 und 46 einen Spannungsteiler, wenn N" zwischen -N"o und N"o liegt (wobei diese Werte von Nu den Werten -N'0 bzw. N'0 von N'entsprechen).
WennN" überN"o liegt, wird die Diode 41 entsperrt, und der Widerstand 45 vernichtet keine Energie für den Teil der zwischen den Klemmen 51 und 52 erscheinenden EMK, welcher dem Teil N"-N"o von
N" entspricht.
Die analoge Wirkungsweise wird erhalten, wenn N"unter-N"o liegt, wobei in diesem Fall die
Diode 42 entsperrt wird.
Die Verformungsschaltung und die Zurückformungsschaltung können in komplizierterer Weise aufge- baut sein, wenn eine stetigere Änderung der Modulationssteilheit bzw. der Demodulationssteilheit erhal- ten werden soll, wodurch die Anpassung an die Kennlinien mit ausreichender Annäherung erreicht wird.
Es kann eine Kurve gebildet werden, die aus (2p + 1) geraden Strecken besteht, nämlichauspStrecken mit abnehmendersteilheit zu beidenSeiten der mittlerenstrecke, wenn jede der Dioden 13 und 14 durch eine Gruppe von Dioden ersetzt wird, die mit gleicher Polung einander parallelgeschaltet sind, wobei die
Dioden der ersten Gruppe mit positiven Vorspannungen VI, V2... Vp und die in entgegengesetzter Richtung gepoltenDioden der zweiten Gruppe mit negativen Vorspannungen-VI,-V2...-Vp beaufschlagt sind.
Im übrigen lassen sich die Unstetigkeiten der Steilheit dadurch vermeiden, dass Dioden verwendet werden, die nicht plötzlich von ihrem leitenden in ihren nicht leitenden Zustand übergehen.
Gemäss einer andern Ausführungsform, die insbesondere für Kennlinien ohne spitze. Winkel geeignet ist, wird empfangsseitig keine Zurückformungsschaltung verwendet, sondern ein einfacher nicht linearer Demodulator, dessen Kennlinie beispielsweise derjenigen von Fig. 3 entspricht, oder ganz allgemein eine zu beidenSeiten des Mittelwertes wachsende Steilheit aufweist.
In diesem Fall wird bei der Anordnung von Fig. 6 alles fortgelassen, was auf die Klemmen 51 und 52 folgt, und das Ausgangssignal wird zwischen den Klemmen 51 und 52 abgenommen. Der Aufbau des Demodulators kann qualitativ derDarstellung vonFig. 6 entsprechen, jedoch werden die Werte der Schaltungselemente so gewählt, dass eine Demodulationskennlinie mit stetig wachsender Steilheit erhalten wird ; dies ist bekanntlich leichter zu erreichen als eine lineare Kennlinie.
Man kann dann von einem Demodulator ausgehen, der absichtlich so gebildet ist, dass seine Demodulationskennlinie eine auf beiden Seiten des Wertes 0 (der einem Frequenzabstand Null entspricht) wachsende Steilheit hat, und man erzeugt beispielsweise mittels einer Diodenkompressionsschal- tung, die einem linearen Modulator vorgeschaltet ist, eine Modulationskennlinie, welche im wesentlichen den umgekehrten Verlauf wie die Demodulationskennlinie hat.
Diese Lösung ergibt, insbesonders bei Empfängern, die für die Öffentlichkeit bestimmt sind, den Vorteil, dass derHerstellungspreis der Empfänger vermindert wird, da die erforderliche Präzision auf die Verformungsschaltung des Senders übertragen ist.
Es ist zu bemerken, dass die für das zuvor erwähnte Farbfernsehsystem bestimmten Empfänger so aufgebaut sein können, dass sie zwei parallele Anordnungen fUr die Wiederherstellung der nacheinander über- tragenen Signale enthalten (beispielsweise eine Anordnung für die Signale der einen Art und dieentsprechenden wiederholtensignale und eine weitereAnordnung für die Signale der andern Art und die entsprechenden wiederholten Signale).
In diesem Fall enthält jede dieser Anordnungen eine nicht lineare Demodulationsschaltung und eine Vorentz errungsschaltung.
Nachstehend soll noch eine Weiterbildung des erfindungsgemässen Übertragungsverfahrens beschrieben werden.
Es wurde zuvor bereits erwähnt, dass mit dem bisher erläuterten Übertragungsverfahren die störenden Strukturen auf demSchirm desEmpfängers nur noch in fadenförmigerErscheinung und ziemlichseltenauftreten.
Es ist jedoch offensichtlich erwünscht, auch diese verbleibenden Strukturen noch zu beseitigen.
Die Erfahrung zeigt, wie sich auch durch theoretische Überlegungen bestätigen lässt, dass diese verbleibenden störenden Strukturen ein unerwünschtes Nebenprodukt der nicht linearen Modulation sind, das sich wie folgt erläutern lässt : Empfangsseitig wird das dem Signal V"anhaftende Rauschen, dessen Pegel normalerweise geringer als N" ist, bei der Wiederherstellung des Signals N'mit der Ableitung dN'/dN" multipliziert diese Ableitung ist nichts anderes als die Steilheit im Punkt mit der Abszisse N" und der Ordinate N'auf der Zurückformungskennlinie, wenn diese mit gleichen Massstäben für N'und N" ge- zeichnet wird.
<Desc/Clms Page number 8>
Diese Multiplikation erfolgt tatsächlich entweder in der nicht linearenZurückformungsschaltung oder in dem nicht linearen Diskriminator, falls ein solcher angewendet wird. Dieser Koeffizient wächst also mit dem Absolutwert von N'und von N". Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Bild noch beträchtlich verbessert werden kann, wenn der frequenzmodulierte Unterträger einer Hilfsamplitudenmodulation unterworfen wird, in welcher das Modulationssignal mit dem Absolutwert von N'wächst. Empfangsseitig wird diese Amplitudenmodulation durch eine Begrenzung unterdrückt.
Gemäss einer besonders vorteilhaftenAusführungsform wird das Modulationssignal bei einemPegel N' des Signals V'und dementsprechend einemPegel N"des Signals V"wenigstens annähernd gleich dem Wert p der Ableitung dN'/dN"gewählt, d. h. gleich der Steilheit der Zurückformungskennlinie im Punkt mit der Abszisse N'und der Ordinate N' (diese, Kennlinie kann stets als vorhanden betrachtetwerden, selbst wenn in Wirklichkeit ein nicht linearer Frequenzdiskriminator verwendet wird).
Dieser Wert kann als Funktion N', p (N*) oder als Funktion von N", p (N") angesehen werden.
Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer entsprechenden Sendeanordnung.
Bei dieser Anordnung wird das ursprüngliche Signal V dem Eingang einer Vorverzerrungsschaltung 61 zugeführt, die das Signal V'abgibt, das dem Eingang einer nicht linearen Schaltung 62 zugeführt wird, welche das Signal V"liefert. Auf die Schaltung 62 folgt ein linearer Frequenzmodulator 63, welcher die frequenzmodulierte Welle mit einer konstantenAmplitude des Wertes Z liefert, da er einen Begrenzer für das Ausgangssignal enthält. Das von der Vorverzerrungsschaltung 61 gelieferte Signal V wird ausserdem
EMI8.1
Ptist, wenn ihrem Eingang der Pegel N'zugeführt wird.
Die Schaltung 65 speist den Modulationseingang eines Amplitudenmodulators 64, dem anderseits die vomFrequenzmodulator 63 gelieferte frequenzmodulierteSchwingung zugeführt wird. Man erhält schliesslich amAusgang des Amplitudenmodulators 64 ein Signal, das in der zuvor angegebenen Weise frequenzmoduliert ist, und dessen Amplitude den Wert Z (1 + Kp) hat, worin K eine Konstante ist.
Bei dieser Anordnung wurde das Signal V zur Bildung des Signals p (N*) abgenommen. Es ist offensichtlich gleichwertig, das Signal V"am Ausgang der nicht linearen Schaltung 62 abzunehmen und es durch die Umformung p = p, (N") derart zu verformen, dass das Signal p erhalten wird, wobei das Umformungsgesetz und dementsprechend die verwendete nicht lineare Schaltung von dem ersten Fall verschieden sind. Man kann auf die eine oder die andere Weise vorgehen, je nachdem, ob das eine oder das andere Verfahren sich für die Bildung der das Signal p liefernden Verformungsschaltung als günstiger herausstellt.
Schliesslich ist zu bemerken, dass p der Steilheit der nicht linearen Demodulationskennlinie proportional ist.
Die nicht lineare Verformungsschaltung 65 braucht natürlich nicht mit absoluter Genauigkeit hergestellt zu sein. Sie ist im Fall einer S-Kennlinie aus drei Strecken ausserordentlich einfach, da in diesem Fall die Steilheit nur zwei Werte annimmt, nämlich einen Wert für die mittlere Strecke, d. h. für Absolutwerte von N', die unter einem gegebenenwert liegen, und die andere für die beiden seitlichen Strekken, für welche der Absolutwert von N'grösser als dieser gegebene Wert ist. Die Schaltung 65 kann dann aus einem einfachen Spannungsumschalter bestehen, der durch N'betätigt wird und den einen oder den andern von zwei Werten abgibt, je nachdem, ob der Absolutwert von N'einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder nicht.
Bei einer Verformungskurve des Typs
N"= a Arctg b N' worin a und b Konstante sind, ist N'dem Wert tg (N"/a) proportional und die Funktion p (N*) ist daher der einfache Ausdruck :
EMI8.2
selbst einen einfachen mathematischen Ausdruck hat. Es ist stets möglich, die Kurve p (N') bzw. p (N") graphisch zu erhalten, und die entsprechende nicht lineare Schaltung näherungsweise zu realisieren.
Die angegebeneAbänderung desSendebetriebes erfordert keine entsprechende Massnahme imEmpfän- ger, da demFrequenzdemodulator normalerweise einBegrenzer vorgeschaltet ist, so dass die Amplitudenmodulation in diesem Begrenzer automatisch beseitigt wird.
Die Erfahrung zeigt besonders, dass die Bandbreite, welche für die dem Begrenzer vorgeschalteten
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1