Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von Bildern. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Übertragen von Bilden mittels einer modulierten Hochfrequenzträgerschwin- gung, bei dem der Übertragungscharakteri- stik eine solche Form gegeben wird, dass ein Seitenband teilweise unterdrückt wird und die Trägerschwingung in einem Punkt der schrägen Flanke der Übertragungscharakte ristik eingestellt ist, in dem der Übertra gungsgrad<B>50%</B> des Maximumwertes beträgt.
Unter Übertrabo¯ungseharakteristik ist hier und nachstehend der Übertragungsgrad als Funktion der Frequenz und unter Übertra- gungsgrad der gesamte Verstärkungsgrad zu verstehen, der im Hoch- und Zwischenfre- quenzübertragungskana1 auftritt, von dem die., Hochfrequenzstufen des Senders und des Empfängers einen Teil bilden.
Vorteile eines Verfahrens der genannten Art sind in einem Aufsatz von Poch und Epstein in RCA Review, Band 1, Seite 19, <B>1937</B> unter dem Titel "Partial Suppression of One Side Band in Television Reception", beschrieben.
Die Erfindung hat den Zweck, die für die beiden Seitenbänder insgesamt verfügbare Bandbreite soviel wie möglich auszunützen, d. h. zu erreichen, dass die höchste noch über tragene Bildstromfrequenz bei einer bestimm ten, insgesamt verfügbaren Bandbreite mög lichst hoch ist.
Dieses Ziel wird gemäss dem Verfahren nach der Erfindung dadurch erreicht, da.ss die genannte schräge Flanke derart einge- stellt wird, dass das Verhältnis der Breite des teilweise unterdrückten Seitenbandes zur Breite des vollständig übertragenen Seiten bandes mindestens 0,2 und höchstens 0,45 beträgt.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass die einem bestimmten Fernsehkanal zugeteilte Bandbreite im Hinblick auf das Durchlassen einer maximalen Bildstromfre- quenz möglichst gut dadurch ausgenutzt wer den kann, dass die Steilheit der genannten schrägen Flanke möglichst gross gewählt wird, während anderseits diese Steilheit aus andern Gründen nicht zu gross sein darf.
lst die Steilheit der Flanke nämlich grösser als ein bestimmter Betrag, so treten im nach Gleichrichtung erhaltenen Bildstromsignal bei plötzlichen Übergängen von hell auf dunkel oder umgekehrt im zu übertragenden Bild störende Schwingungen auf, wodurch in einem nicht vollkommen schwarzen oder weissen Teil des Bildes einer plötzlichen Hel ligkeitszunahme ein schwarzer und einer plötzlichen Helligkeitsabnahme ein weisser Rand vorangeht.
Dadurch, dass, das erwähnte Verhältnis gleich mindestens 0,2 und höch stens 0,45 gewählt wird, wird das Auftreten. der genannten Störsichwingungen noch im wesentlichen verhindert, die Randbreite aber besser ausgenützt als bei dem erwähnten, be kannten Verfahren, bei dem dieses Verhältnis nur 0,16 beträgt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vor richtung zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens. Dieselbe umfasst einen Fernsehempfänger, von dem in Fig. 6 der Zeichnung ein Aussführungsbeispiel därge- stellt ist. Die übrigen Figuren zeigen: Fig. 1 und la idealisierte Übertragungs- charakteristiken.
Fig. 2 bis 5 zeigen Beispiele der Übertra- gungscharakteristik von Fernsehempfängern zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Fig. 5 ist ein erläuterndes Diagramm. Fig. 7 bis 10 zeigen Übertragungscharak teristiken zwischen verschiedenen Punkten des Fernsehempfängers nach Fig. 6.
In Fig. 1 stellt die Kurve 1 die ideali sierte Übertragungscharakteristik einer Vor- richtung zum Übertragen von stillstehenden oder beweglichen Bildern mit Hilfe von mo dulierten Hochfrequenzschwingungen dar, wobei ein, Seitenband teilweise unterdrückt wird.
Der Verlauf der Übertragungscharak- teristik wird teilweise durch die Übertra- b ngseigenschaften des Senders und teilweise durch die Übertragungseigenschaften des Empfängers bestimmt.
Bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform der Vorrich tung gemäss der Erfindung wird eine Über- tragungscharakteristik der durch die Kurve 1 angegebenen Gestalt praktisch ausschliesslich durch die Übertragungseigenschaften es Empfängers erhalten, während der SPrvler Signale mit dem in Fig. la, die -die Ü' er- tragungscharakteristik des Senders wieder gibt, dargestellten Frequenzbereich aussendet,
wobei das teilweise unterdrückte Seitenband einen grösseren Frequenzbereich als das vom Empfänger durchgelassene umfasst und die Charakteristik in der Umgebung der Träger frequenz praktisch rechteckig ist.
Wie in Fig. la dargestellt ist, enthalten die ausgesandten Fernsehsignale eine Träger- schwingung mit einer Frequenz<B>f",</B> die in einem Punkt der schrägen Flanke der Kurve 1 eingestellt ist, in dem der Übertragungs grad 50 %o des Maximumwertes beträgt, ein vollständiges Seitenband (im dargestellten Fall das-obere Seitenband) sowie einen Teil des andern Seitenbandes.
Die Trägerfrequenz f S, auf die der begleitende Schall moduliert ist, liegt gerade oberhalb der obern Grenze des Durchlassbereiches für die Fernseh signale.
Es sei angenommen, dass der für die Fern sehsignale verfügbare Kanal den Frequenz bereich von A bis zu f: umfasst, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Es ist einleuchtend, dass die höchste noch übertragene Bildstro@mfrequenz gleich<B>f.,</B> verringert um die Trägerfrequenz und bei einer Übertragungscharakteristik gemäss der Kurve 1 also gleich f;-f" ist.
Wenn die Steilheit der schrägen Flanke der Kurve 1 kleiner gemacht wird, wie durch die gestrichelte Linie la dargestellt wird, so wird, wie sich aus der Figur ergibt, die höchste noch übertragene Bildstromfrequenz kleiner, und zwar gleich Wird die Steilheit der Flanke grösser gewählt, wie durch die gestrichelte Linie 1b angegeben wird, so nimmt die höe-hste noch übertragene Bildstromfrequenz bis auf f2-f,r, zu.
Durch Vergrösserung der Steilheit der Flanke kann also die höchste übertragene Bildstromfre- quenz grösser gemacht werden, so dass das verfügbare Frequenzband f 1-f2 besser aus genutzt wird. Wie an Hand der Fig. 5 erläu- tert wird, ist der Zunahme der Steilheit der schrägen Flanke jedoch eine Grenze gesetzt.
In den Fig. 2, 3 und 4 sind die mit drei verschiedenen Fernsehempfängerneinstell- baren Übertragungscharakteristiken darge stellt, bei denen die Kurve nach Fig. 2 sich auf einen Empfänger mit einem weiten Durchlassband bezieht, mit dessen Hilfe ein Fernsehbild guter Qualität erhalten wird, während die Fig. 3 und 4 sich auf billigere Empfänger mit einem, verhältnismässig klei nen Durchlassbereich beziehen.
Es ist klar, dass diese -Kurven aueh die Übertragungs charakteristiken von vollständigen, aus einem Empfänger und einem Sender bestehenden Vorrichtungen darstellen können. Ein Emp fänger mit einer Übertragungscharakteristik nach einer der Fig. 2 bis 4 wird an Hand der Fig. 6 und 7 besprochen.
In Fig. 5, welche die obere Hälfte der Hüllkurve der Trägerwelle, also die Ampli- tude der Trägerwelle (Ordinate) als Funktion der Zeit (Abszisse) wiedergibt, ist das Signal dargestellt, das erhalten wird,
wenn ein Bild stromsignal rechteckiger Kurvenform auf eine Trägerwelle moduliert wird und mittels einer Vorrichtung mit einer Übertragungs- charakteristik der durch die Kurve 1 in Fig.1 angegebenen Form übertragen wird. Ist die Steilheit der schrägen Flanke der Übertra- gungscharakteristik zu gross, so wird nach der Gleichrichtung das in Fig. 5 durch eine ausgezogene Linie dargestellte Bildstrom signal erhalten, das, wie aus der Figur er-.
sichtlich ist, bei einem plötzlichen Übergang von schwarz auf weiss oder von weiss auf schwarz eine diesem Übergang vorangehende Störschwingung Ar bezw. A2 aufweist. Die 'Tirkung dieser Störschwingung im übertra genen Bild ist gewöhnlich, dass einer plötz lichen Helligkeitszunahme ein dunkler Rand und einer plötzlichen Helligkeitsabnahme ein heller Rand vorangeht.
Um den verfügbaren Frequenzbereich möglichst auszunutzen, wird nun die Steil heit der Flanke der Übertragungscharakte- ristik so gross wie möglich gewählt, jedoch derart, dass die in Fig. 5 dargestellten Stör schwingungen noch gerade nicht auftreten.
Hat die Übertragungscharakteristik eine Ge stalt, wie sie in Fig. 2, 3 oder 4 dargestellt ist., so hat das Bildstromsignal, das nach Übertragung eines Stromstosses rechteckiger Kurvenform erhalten wird, die in Fig. 5 gestrichelt angegebene Kurvenform. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, treten dabei die Störschwingungen A, und A. praktisch nicht auf.
Eine weitere Verringerung der Steilheit der schrägen Flanke würde nur die höchste noch übertragene Bildstromfrequenz herab setzen und die Störschwingungen praktisch nicht mehr verringern.
Die Breite des teilweise unterdrückten Seitenbandes bei geschwungenen Kurvenfor men wird diefiniert als der Frequenzbe- reich zwischen der Trägerfrequenz und der jenigen Frequenz, bei der die Verstärkung nur noch 5 % der maximalen Verstärkung beträgt. Diese letztgenannte Frequenz ist in den Fig. 2, 3 und 4 durch die auf der rechten Seite angebrachte vertikale gestrichelte Linie angegeben.
Die Breite des vollständigen Seitenbandes wird von der Trägerfrequenz bis zu derjeni gen Frequenz gerechnet, bei der eine plötz liche Verringerung der Verstärkung statt findet, welche Frequenzen in den Figuren durch die auf der linken Seite angebrachte vertikale gestrichelte Linie markiert werden.
Für das Verhältnis der Breite des teil weise unterdrückten Seitenbandes zur Breite des vollständigen Seitenbandes findet man bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall 1:4 oder 0,25, im Falle der Fig. 3 0,75:1,86 oder 0,4 und im Falle der Fig. 4 0,69:2,3 oder 0,3.
Es kann dargelegt werden, dass, wenn die Trägerfrequenz in einen Punkt der schrägen Flanke der Übertragungscharakteristik ein gestellt ist, in dem der Übertragungsgrad <B>50%</B> des. Maximumwertes beträgt, das Ver hältnis der Breite des teilweise unterdrück ten Seitenbandes zur Breite des vollständigen Seitenbandes vorzugsweise nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als etwa 0,35 betragen muss, was gilt bei der Annahme, dass die Phasenverschiebung, welche die übertragenen Schwingungen während der Übertragung er fahren,
im Durchlassbereich proportional zur Y@zquenz ist, und dass: die schräge Flanke gep#de ist.
In der Wirklichkeit ist die Phase ni!4t genau eine lineare Funktion der Fre quenz, und es wurde gefunden, dass in einigen Empfängern das genannte Verhältnis vox- zugsweise grösser als 0,35, aber höchstens 0,45 sein mmuuss); Fig. 3 zeigt davon ein Beispiel.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Fernsehempfängers dargestellt, der die in Fig. 7 dargestellte Übertragungscharakte- ristik besitzt. Einige Teile der in Fig. 6 dar- gestellten Vorrichtung können vom bekann ten Typ sein und sind daher nur in Block form angedeutet.
Der in Fig. 6 dargestellte Fernsehemp fänger ist vom Überlagerungstyp und weist eine aus einem ersten Detektor und einem abstimmbaren örtlichen Oszillalor bestehende Mischstufe 10, mehrere Zwischenfrequenz- verstärkers.tufen <B>11,</B> 12, 13 und 14 und einen zweiten Detektor 16 auf.
Der Kopp- lungekreis zwischen der Mischstufe 10 und der ersten Zwischenfrequenzstufe 11 weist einen nicht dargestellten Siebkreis zum Aus sieben der Trägerwelle auf, auf die der be gleitende Schall moduliert ist. Dieser Sieb kreis entspricht grundsätzlich einem Sieb kreis, der zu dem gleichen Zweck in der Verstärkungsstufe 11 vorgesehen ist und im einzelnen näher besprochen wird.
Die Ver- stärkungsstufe 11 weist- eine. Verstärker röhre 17 und einen Kopplungskreis auf, der eine veränderliche Primärspule 18, eine ver änderliche Sekundärspule 19 und eine Kopp lungsspule 21 aufweist; die Spulen 18 und 19 bilden zusammen mit der Anoden-Kathoden- Kapazität der Röhre 17 bezw. der Eingangs kapazität einer zweiten Verstärkerröhre 22 zwei abgestimmte Schwingungskreise.
Der erste greis befindet sieh im Ausgang der Röhre 17 und besteht aus der Anoden-Katho- den-Kapazität der Röhre 17, der Primär spule 18, der Kapazität, gebildet von dem Parallelresonanzkreis 23, -24 und 26, der Kopplungsspule 21 und dem Blockkonden sator 28, und der zweite Kreis im Eingang der Röhre 22 besteht aus der Eingangskapa zität dieser Röhre, der Sekundärspule 19, dem Kondensator 33, der Kopplungsspule 21 und der Kapazität 28.
Die Kopplungsspule 21, die einen Teil der beiden abgestimmten Kreise bildet, verursacht eine derartige Kopp lung zwischen den Kreisen, dass ein Fre quenzband der gewünschten Breite durch gelassen wird. Wie bereits bemerkt wurde, enthält der Kopplungskreis der Verstärkungs- stufe 11 einen Siebkreis zum Aussieben der Schallträgerwelle. Dieser Siebkreis besteht aus einer zwischen die Spulen 18 und 19 geschalteten Spule 23,
die durch die Reihen schaltung einer regelbaren Selbstinduktion 24 und eines Kondensators 26 überbrückt wird, wodurch der Siebkreis auf Parallel resonanz bei der auszusiebenden Tonfrequenz abgestimmt -werden kann. und weil diese Frequenz kleiner ist als die zu übertragenden Bildfrequenzen, hat der Siebkreis für diese Bildfrequenzen einen kapazitiven Charakter. Die Spulen 18 und 23 sind magnetisch. mit einander gekoppelt, während der Verbin dungspunkt der Spulen 18 und 23 über einen veränderlichen Widerstand 27 und einen Blockkondensator 28 mit Erde verbunden ist.
Die magnetische Kopplung ist in Fig. 6 durch einen gebogenen Pfeil angedeutet. Wird der Widerstand 27 auf den genauen Wert einge stellt, so kann der Einfluss des im abg,-- stimmten Kreis 23, 24 und 26 vorhandenen Widerstandes kompensiert werden, wodurch ein sehr scharfes Aussieben der unerwünsch ten Frequenz erhalten wird. Der Anode der Röhre 17 wird aus einer nicht dargestellten Spannungsquelle über einen Widerstand 31, die Spule 21 und die Spulen 23 und 18 eine geeignete Anodenspannung zugeführt. Der.
Gitterkreis der Röhre 22 enthält einen Ab leitungswiderstand 32 und einen Kondensa tor 33, der für die Anodenspannung der Röhre 17 eine Abtrennung bildet. Die Kopp lung wird richtig eingestellt, indem erst der Siebkreis 23, 24 und 26 mittels der Spule 24 auf die Tonfrequenz abgestimmt wird.
Dann werden die zwei erwähnten ge koppelten Kreise mittels der Spulen 18 und 19 etwa auf die mittlere Frequenz des Bandes eingestellt. Schliesslich wird der Widerstand 27 seeingestellt,
dass zwi- s then dem Verbndungspunkt der Spule 23 und dem Kondensiator 33 und Erde kein Tonsignal mehr auftritt. Schliesslieh sei noch erwähnt, dass der parallel an der Spule 18 geschaltete Widerstand 27' die für eine breitere Abstimmung vom ersten Kreis not wendige Dämpfung liefert.
Die bereits erwähnte Verstärkerröhre 22 bildet einen Teil der folgenden Zwischenfre- quenzverstärkungsstufe 12, die ferner einen Kopplungskreis zur Kopplung des Anoden kreises der Röhre 22 mit dem Eingangskreis der folgenden Verstärkerröhre 34 aufweist. Dieser Kopplungskreis enthält keinen Sieb kreis und besteht aus einem primären Schwin gungskreis mit einer Primärspule 36 und einem sekundären Schwingungskreis mit einer Sek.indärspule 37.
Diese Kreise sind mittels ,einer den beiden Kreisen gemein samen Spule 38 miteinander gekoppelt. Die Kopplung ist derart, dass das gewünschte Durchlassband erhalten wird. Der Anode der Röhre 22 wird über einen Widerstand 39 und die Spulen 38 und 36 aus einer nicht dar gestellten Spannungsquelle eine geeignete Anodenspannung zugeführt.
Die nicht mit einer Spannungsquelle verbundenen Enden der Widerstände 31 und 39 und weiterer ähn licher in der Schaltung vorhandener Wider stände sind über geeignete Kondensatoren für Hochfrequenzspannungen geerdet. Ein Kon- densator 41 bildet für die Anodenspannung eine Trennung zwischen dem Anodenkreis der Röhre 32 und dem Gitterkreis der Röhre 34.
Über den Primärschwingungslzreis, der die Spulen 36 und 38 enthält, ist vorzugs weise ein Dämpfungswiderstand 42 geschal tet. Der Kopplungskreis ist derarteingestellt, dass die Verstärkung über den grösseren Teil des Durchlassbereiches verhältnismässig gross ist und dien Verstärkung auf der Seite mixt niedrigeren Hochfrequenzen (der andern Seite als die, an der sich die Trägerfrequenz befindet) verhältnismässig bald abzufallen anfängt.
Dieser ungünstige Abfall der Ver stärkung wird vorzugsweise in den vorher gehenden Stufen 10 und 11, die einen Sieb kreis enthalten, in der Weise ausgeglichen, dass die Siebkreise derart eingestellt werden, dass die Verstärkung auf der Seite mit niedri geren Hochfrequenzen wieder verbessert wird.
Zu diesem Zweck ist der Kopplungskreis der Verstärkungsstufe 11 und gegebenenfalls jener der Stufe 10 derart bemessen, dass die Übertragungscharakteristik in der Nähe des andern Endes des gewünschten Zwischen- frequenzdurchlassbandes als das, wo sich die Trägerfrequenz befindet (im dargestellten Falle auf der Seite der niedrigsten Frequenz), eine Spitze aufweist.
Der Siebkreis dient zum Aussieben der Schallträgerw eile und ist auf die Schallträgerfrequenz abgestimmt, die sich auf der Seite mit niedrigeren Hochfre quenzen neben dem Durchlassband befindet. Es wird auf diese Weise die gewünschte Spitze ohne besondere Mittel erhalten.
Die folgende Zwischenfrequenzverstär- kungsstufe 13 entspricht der Stufe 12 und ist, ebenso wie die letzte Verstärkungsstufe 14, nicht im einzelnen dargestellt. Der Aus gangskreis der Stufe 14 ist mit einem zwei ten Detektor 16 verbunden, dessen Ausgangs kreis auf üblicbe Weise mit einem nicht dar gestellten Videofrequenzverstärker verbun den ist. Der Ausgangsspannung des Detek tors 16 kann ausserdem eine Regelspannung entnommen werden, die nach Verstärkung in einem Verstärker 43 zur selbsttätigen Ver stärkungsregelung benutzt werden kann und im dargestellten Fall den Steuergittern der Verstärkerröhren 17 und 37 zugeführt wird.
Aus den Fig. 7 bis 11 ist ersichtlich, dass. wenn ein Kopplungskreis, der einen Sieb kreis enthält, wie z. B. der Kopplungskreis der Verstärkungsstufe 11, auf die richtige Weise eingestellt wird, die Bandbreite des Verstärkers, über welche die Verstärkung konstant ist, vergrössert werden kann. Fig. 7 zeigt die Übertragungscharakteristik des ganzen Zwischenfrequenzverstärkers, die Mischstufe 10 inbegriffen, d. h.
das Verhält nis zwischen der Eingangsspannung des Detektors 16 zur Eingangsspannung der Mischstufe 10 als Funktion der nach der Mischung erhaltenen Zwischenfrequenz.
Fig. 8 stellt die gesamte übertragüngs- charakteristik der vier Zwischenfrequenz stufen 11, 12, 13 und 14 dar, d. h. von dem Gitter der Röhre 22 bis zum -Eingangskreis des Detektors 16.
Fig. 9 zeigt die Übertragungscharakte- ristik für die Stufen 12, 13 und 14 insgesamt. Aus dieser Figur ist ersiehtlich, dass die Ver stärkung zwisichan 8,5 und 10 MHz unterhalb des gewünschten Magimumniveaus liegt.
Es ist ferner zu bemerken, dass die Bildträger frequ3nz von 13 MHz in einem Punkt der rechten Flanke der Kurve liegt, wo die Ver stärkung (der Übertrab ngagrad) fast<B>100%,</B> und zwar etwa 90 %, beträgt.
Fig. 10 zeigt die Übertragungscharak teristik für .die Zwischenfrequenzstufen 12 und 13 insgesamt, während Pig. 11 die Über- tragungscharakteristik für die Verstärkungs- stufe 14 allein darstellt. Es ist zu bemerken,
dass in Fig. 10 sowie in Fig. 11 die Träger frequenz nahezu im gleichen Punkt der Cha- rakteristik liegt, nämlich in einem Punkt, wo die Verstärkung<B>90%</B> des Maximum wertes beträgt, da es sich hier um die Über- tragungscharakteristik einiger Stufen und nicht um die Gesamtcharakteristik des Emp- fängets handelt.
Wie bereits bemerkt wurde, liegt die Bildträgerfrequenz in einem Punkt der schrä gen Flanke der Übertragungscharakteristik, wo die Verstärkung (der Übertragungsgrad) 50% des Maximumwertes beträgt. Dies wird in Fig. 7 durch die gestrichelte Linie 44 angegeben.
Aus einem Vergleich der in den Fig. 7 bis 11 dargestellten Kurven ergibt sich, dass die Flanke der Übertragungscharak- teristik auf der Bildträgerfrequenzseite durch ,eine geeignete Einstellung der zwei, Sieb kreise enthellenden Verstärkungsstuf en 10 und 11 die gewünschte Lage in bezug auf die Trägerfrequenz erhält, wobei ihre Steilheit auch etwas verändert wird. Insbesondere ist zu bemerken, dass bei den Kurven nach den Fig. 9,
10 und 11 die Bildträgerfrequenz in dem gleichen Punkt, d. h. dem Punkt, in dem die Verstärkung 90% beträgt, bei der Kurve nach Fig. 8 in- dem Punkt, in dem die Ver stärkung<B>75%</B> beträgt, und bei der Kurve nach Fig. 7 in dem gewünschten Punkt der schrägen Flanke, wo die Verstärkung 50 beträgt, liegt.
Die gewünschte Steilheit der schrägen Flanke der Übertragungscharakte- ristik auf der Trägerwellenseite ist also im wesentlichen in der Zwischenfrequenzstufe 11 und der ihr vorangehenden Stufe erhalten, die beide einen Siebkreis enthalten.
Durch Verändern de Widerstandes 27' könnte der Empfänger nach Fig. 6 auch derart eingestellt werden, da, an Stelle der Übertragungscharakteristik naoh Fig. 7, eine Übertragungscharakteristik nach einer der Fig. 2 bis 4 erhalten würde. Dabei würde die Steilheit der trägerfrequenzseitigen Flanke der Übertragungscharakteristik stär ker geändert.
Aus der Kurve nach Fig. 7 --ergibt sich ferner noch, dass das Verhältnis der Breite des teilweise unterdrückten Seitenbaudes zur Breite des vollständigen Seitenbandes 1,25:5,65 oder etwa 0,22 beträgt.