Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterdrücken von Störungen in einer Fernsehempfangsanlage, beispielsweise in einer Kopfstation einer Gemeinschaftsantennenoder Kabelfernsehanlage, in welcher das empfangene hoch- frequente Fernsehsignal demoduliert wird.
Beim Empfang von weit entfernten Fernsehsendern können Störungen durch Gleichkanalsender auftreten. Von der Frequenzplanung her wird versucht durch Frequenzversatz (Offset), z. B. um 1/3 oder 2/3 der Zeilenfrequenz (15, 625 kHz), den Störeindruck zu reduzieren; allerdings kann dies nicht für beliebig viele Sender ausgeführt werden, so dass auch Störungen durch Sender mit der planungsgemäss gleichen Frequenz und damit mit besonders starkem Störeindruck auftreten können.
In der Empfangsanlage hat man zunächst die Möglichkeit, den Störpegel zu verringern durch sorgfältiges Aussuchen der Empfangsstelle (z B. Ausnützung der Abschirmwirkung von Bergen hinter der Empfangsstelle) und durch Wahl der geeigneten Antenne (Richtcharakteristik, Nullstellen) sowie durch Störkompensation (für den Störer wird eine eigene Antenne vorgesehen, und das Störsignal wird dann in geeigneter Phase und Amplitude mit dem Netzsignal vereinigt).
In der Praxis zeigt sich, dass diese Massnahmen sehr oft nicht genügen, weil sehr grosse Variationen der Signalausbreitung auftreten durch zeitlich wechselnde Einflüsse des Wetters und der Erdoberflächenbeschaffenheit.
Eine zusätzliche Möglichkeit, Störungen zu unterdrükken, besteht darin, das Signal nach der Demodulation einerseits einem Hauptzweig und anderseits mindestens einem Parallelzweig zuzuführen, der ein Videosignalfilter enthält, welches eine vorbestimmte Störfrequenz durchlässt. Das vom Filter durchgelassene Störsignal kann dann im Hauptzweig vom Videosignal subtrahiert werden. Diese Möglichkeit beruhrt darauf, dass das Video-Nutz-Signal im Spektralbereich periodisch aufgebaut ist (Spektralinien im 15,625 kHz Abstand entsprechend der Zeilenfrequenz) und dass es möglich ist, einen zwischen den Spektrallinien befindlichen Störer durch Filter hoher Selektion zu entfernen, ohne das Nutzsignal wesentlich zu beeinträchtigen. Solche Filter sind bekannt.
Der Anwendungsbereich beschränkf sich jedoch auf solche Störer, die zwischen die Spektrallinien des Nutzsignals fallen (z. B. Störungen von Sendern mit Frequenzversatz). Bei Sendern ohne Frequenzversatz liegt der Störer z. B. bei einigen 100 Hz (entsprechend der Frequenzgenauigkeit der beiden beteiligten Sender) in einem Gebiet hoher spektraler Dichte nahe bei der Oten Spektrallinie. Die Störung kann mit Videofiltern bisheriger Bauart nicht entfernt werden, weil das Spektrum des Nutzsignals unzulässig stark beeinflusst würde.
Die Erfindung hat sich insbesondere zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem ohne unzulässige Beeinflussung des Nutzsignals auch Störungen un terdrückt werden können, deren Frequenzen nahe bei einer Spektrallinie des Nutzsignals liegen, also beispielsweise eine Störung von einem Sender, dessen Trägerfrequenz von der Trägerfrequenz des Nutzsignals nur um einige hundert Hertz oder allenfalls auch um n 15625 + einige 100 Hz abweicht.
Für die Lösung dieser Aufgabe wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass das Störsignal im zeitlichen Verlauf des Vi deosignals nicht nur dem Bildinhalt, sondern auch den Synchronimpulsen überlagert ist. Da die Pegel der Synchronimpulse und der Schwarzschulter normalerweise konstant und von bekannter Grösse sind, kennzeichnet jede Pegeländerung der Impulse oder der Schwarzschulter das Vorhandensein eines Störers. Da die Zeilenimpulse üblicherweise eine Repetitionsfrequenz von z =15,625kHz haben, ist es möglich, durch eine Abtastung während des Impulses oder der Schwarzschulter ein Störsignal tieferer Frequenz (theoretisch bis zur halben Repetitionsfrequenz) zu rekonstruieren.
Das rekonstruierte Störsignal kann dann mit geeigneter Phase und Amplitude zur Kompensation in den Hauptsignalweg zurückgeführt werden,
Wenn die Frequenz der Störung nicht im Bereich bis fzl2, sondern im Bereich von n - fz/2 bis n fz +f;/2 liegt, also nicht bei der Oten, sondern bei einer höheren Spektrallinie des Nutzsignals, dann kann man durch Abtastung der Zeilenimpulse oder Schwarzschultern zunächst ein Korrektursignal mit der Frequenz bis fz/2 bilden und dann das ursprüngliche Störsignal rekonstruieren durch Mischen des zunächst erhaltenen Korrektursignals mit dem entsprechenden Vielfachen der Zeilenfrequenz, n fz.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man in der Fernsehempfangsanlage aus dem Videosignal ein dem Video-Nutzsignal überlagertes Störsignal isoliert und rekonstruiert, indem man aus dem Videosignal Teile der Zeilensynchronimpulse oder der diesen zugeordneten Schwarzschultern heraustastet, daraus ein Stufensignal bildet und dieses durch ein Tiefpassfilter leitet, und dass man das gefilterte Stufensignal direkt oder nach Mischung mit einem Hilfssignal mit Zeilenfrequenz oder einem Vielfachen derselben vom Videosignal subtrahiert.
Die ebenfalls erfindungsgemässe Fernsehempfangsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Videosignal einerseits einem Hauptzweig zur Weiterleitung und anderseits einem Parallelzweig zugeführt ist, der eine von den Zeilensynchronimpulsen gesteuerte Einrichtung zum Heraustasten von Teilen der Zeilensynchronimpulse oder der diesen zugeordneten Schwarzschultern und Bilden eines Stufensignals aus den herausgetasteten Teilen sowie ein dieser Einrichtung nachgeschaltetes Tiefpassfilter enthält, und dass im Hauptzweig eine Einrichtung zum Subtrahieren des Ausgangssignals des Parallelzweiges vom Videosignal angeordnet ist.
Gegebenenfalls kann der Parallelzweig zusätzlich, dem Tiefpassfilter nachgeschaltet, eine Mischstufe zum Mischen des Ausgangssignals des Tiefpassfilters mit einem Hilfssignal enthalten, dessen Frequenz gleich der Zeilenfrequenz oder gleich einem Vielfachen derselben ist. Auch kann der Parallelzweig natürlich zweckinässig Amplitudeneinstellmittel (vor oder nach dem Tiefpass) und Phaseneinstellmittel (nach dem Tiefpass) enthalten.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Anlage nach der Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen je ein Blockschema eines Teiles einer Fernsehempfangsanlage.
Gemäss Fig. 1 wird in einer Fernsehempfangsanlage, die ein Fernsehsignal empfängt, demoduliert, verarbeitet, neu moduliert und an ein Kabel-Verteilungsnetz abgibt, das demodulierte Videosignal von einer Leitung 1 einem Hauptzweig A zugeführt, der einen Differentialverstärker 2 und eine Ausgangsstufe 3 enthält. Es sei angenommen, dass das Videosignal auf der Leitung 1 neben dem erwünschten oder Nutz-Signal noch ein Störsignal, herrührend beispielsweise von einem anderen, auf dem gleichen Kanal arbeitenden Fernsehsender, enthält, wobei die Frequenz des Störsignals einige hundert oder höchstens einige tausend Hertz betrage.
Dieses Störsignal wird in einem ebenfalls an die Leitung 1 angeschlossenen Parallelzweig B rekonstruiert und, nach Einstellung der richtigen Amplitude und Phasenlage in einem Einstellglied 4, mittels des Differentialverstärkers 2 vom über die Leitung 1 zugeführten Videosignal subtrahiert, so dass das der Ausgangsstufe 3 zugeführte Videosignal praktisch nur noch das Nutzsignal enthält. Für die Rekonstruktion des Störsignals wird aus dem Videosignal der Leitung 1 in einer Austastschaltung 5 jeweils ein kurzes Teilstück der jedem Zeilensynchronimpuls zugeordneten hinteren Schwarzschulter herausgetastet. Vor der Austastschaltung 5 durchläuft das Videosignal eine Verstärker- und Tiefpassschaltung 6, die von den Schwarzschultern die color burst-Signale (Farbsynchronsignale) entfernt, deren Frequenz bei 4,4 MHz liegt.
Die Austastschaltung wird von einer Synchronimpulsabtrennungs-, Impulsformungs- und Verzögerungsschaltung 7 gesteuert. Sie erzeugt aus den herausgetasteten Teilstücken der Schwarzschultern ein Stufensignal, aus dem ein Tiefpassfilter 8 das rekonstruierte Störsignal bildet, welches dann über einen Verstärker 9 dem Einstellglied 4 zugeführt wird.
Durch die Abtastung in der Schaltung 5 können Störsignale mit einer Frequenz bis zur halben Zeilenfrequenz fJ2 = 7812,5 Hz festgestellt werden, und entsprechend hat das Tiefpassfilter eine obere Grenzfrequenz, die höchstens gleich der halben Zeilenfrequenz ist. Das Tiefpassfilter verhindert auch, dass einzelne Störimpulse von einem weiteren Störer, die zufällig mit dem Austastintervall einer hinteren Schwarzschulter zusammentreffen, die beschriebene Störunterdrükkung übermässig beeinflussen.
Mit der beschriebenen Schaltung kann man also im Vi -deosignal eine niederfrequente Störung mit einer Frequenz von einigen hundert Hertz oder einigen Kilohertz, unterdrükken. Eine höherfrequente Störung, beispielsweise mit einer
Frequenz von 2/3fz, herrührend vom Träger eines mit Frequenzversatz arbeitenden störenden Senders, kann gewünschtenfalls zusätzlich in bekannter Weise mittels eines zweiten Parallelzweiges C unterdrückt werden, in welchem eine solche Störung mittels eines selektiven Filters 10 aus dem Videosignal der Leitung 1 herausgesiebt wird. Das herausgesiebte Störsignal wird dann, nach Amplituden- und gegebenenfalls Phaseneinstellung in einem Einstellglied 11, ebenfalls im Differentialverstärker 2 vom Videosignal subtrahiert.
Selektive Filter sind aber nicht verwendbar für Störfrequenzen, die in der Nähe eines Vielfachen der Zeilenfrequenz liegen, weil sonst das Spektrum des Video-Nutzsignals unzulässig verändert würde. Solche Störungen können mit der Schaltung gemäss Fig. 2 unterdrückt werden. Diese enthält wieder die Leitung 1, den Differentialverstärker 2 und die Ausgangsstufe 3 im Hauptzweig A und den Verstärker und Tiefpass 6, die Austastschaltung 5, die Synchronimpulsabtrennungs-, Impulsformungs- und Verzögerungsstufe 7, den Tiefpass 8, den Verstärker 9 und das Amplituden- und gegebenenfalls Phaseneinstellglied 4 im Parallelzweig B.
Die Austastschaltung 5 und das Tiefpassfilter 8 erzeugen ein nieder frequentes Korrektursignal mit einer Frequenz fk = f, - fz unter der halben Zeilenfrequenz auch dann, wenn ein im Videosignal der Leitung 1 enthaltenes Störsignal eine Frequenz s in der Nähe eines Vielfachen der Zeilenfrequenz, n fz, hat. Um dieses ursprüngliche Störsignal aus dem vom Tiefpass 8 abgegebenen Korrektursignal zu rekonstruieren, wird letzteres in einer Mischstufe 12 mit einem Hilfssignal der Frequenz n-fz gemischt. Das Ausgangssignal der Mischen stufe 12, mit der Frequenz fk + nf, =f,, wird dann über ein Bandpassfilter 13 dem Verstärker 9 zugeführt.
Das genannte Hilfssignal wird von einem Oszillator 14 erzeugt, der von den Zeilensynchronimpulsen phasenstarr synchronisiert ist.
Um den Wert von n zu kennen, für den der Oszillator 14 ausgelegt sein muss, muss man natürlich zunächst in geeigneter Weise, z. B. durch eine Spektrumsaufnahme, die Frequenz f, des Störsignals bestimmen.
In bekannten Störunterdrückungsschaltungen in Fernsehempfangsanlagen, die mit selektiven Filtern arbeiten, wird wie im Parallelzweig C der Fig. 1 - ein Störsignal an seiner Frequenz erkannt. Demgegenüber wird im Parallelzweig B der beschriebenen Schaltungen das Störsignal nicht nach seiner Frequenz, sondern dadurch vom Nutzsignal unterschieden, dass es im zeitlichen Verlauf des Videosignals nicht nur dem Bildinhalt, sondern auch den Zeilensynchronimpulsen und den Schwarzschultern überlagert ist.
Das beschriebene Störunterdrückungsverfahren bietet vor allem zwei Vorteile:
1. Das rekonstruierte Störsignal enthält keinen Bildinhalt, denn es wird ja in Zeitabschnitten gewonnen, in denen im Videosignal kein Bildinhalt vorhanden ist.
Deshalb kann die Störung ohne jeden Einfluss auf den Bildinhalt unterdrückt werden.
2. Die Störunterdrückung ist von der Frequenz des Störers unabhängig (also nicht selektiv), mit Ausnahme der oberen Frequenzgrenze von fz/2 (Vorteil bei Drift der Senderfrequenzen).
Wenn der Störer unmoduliert ist, ist eine theoretisch beliebig tiefe Unterdrückung möglich. Dies ist nicht der Fall bei einem modulierten Störer, z. B. Fernsehsender. Hier schwankt das rekonstruierte Störsignal je nach dem während der Abtastung vorhandenen Modulationsgrad des Störers. Deshalb ist nur eine Unterdrückung gemäss einem mittleren Modulationsgrad möglich.
Die beschriebenen Schaltungen verhalten sich in dieser Beziehung ähnlich wie die bisher verwendeten selektiven Filter, bei denen bei moduliertem Störer die Seitenbänder des Störers nicht unterdrückt werden können. Trotzdem kann damit in vielen Fällen die Störung unter die Sichtbarkeitsgrenze gedrückt werden.