CH665739A5 - Schaltungsanordnung zur rueckgewinnung digitaler daten, die mittels frequenzmultiplex einem videosignal ueberlagert sind. - Google Patents

Schaltungsanordnung zur rueckgewinnung digitaler daten, die mittels frequenzmultiplex einem videosignal ueberlagert sind. Download PDF

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Description

BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Rückgewinnung digitaler Daten, gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
In einer Stehbildkamera eines Videorekorders in Compakt-ausführung, bei der eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung und ein Magnetplattenspeicher verwendet sind, werden Stehbildvideosignale und digitale Daten, die Datum, Titel und Name oder dergleichen umfassen, in konzentrischen Videoaufzeichnungsspuren auf Magnetplatten mittels Frequenzmultiplex aufgezeichnet. Die digitalen Daten werden mittels Phasen-sprungmodulation in einem Frequenzband aufgezeichnet, das sich von dem der Videosignale unterscheidet, was weniger Fehler beim Lesen für die Wiedergabe bringt. Ein Bit «1» der digitalen Daten entspricht einem positiven Phasenteil der Trägerwelle und «0» entspricht dem negativen Wellenteil dieser Trägerwelle.
In einer Schaltungsanordnung zur Abzweigung digitaler Daten aus einer Magnetplatte, auf der diese Signale als Multiplex-signale aufgezeichnet sind, wird eine Dauerträgerwelle zur Démodulation erzeugt, die auf durch digitale Daten modulierte Trägersignale abgestützt sind. Die Dauerträgerwelle und die wiedergegebenen phasensprungmodulierten Signale werden für synchrone Detektion vervielfacht, um die digitalen Daten, die aus «1»- und «0»-Bits bestehen, zu demodulieren. Ein Oszillator der Dauerträgerwelle wird durch eine Phasensteuerschleife gesteuert, so dass das Ausgangssignal des Oszillators phasenstarr zum wiedergegebenen phasensprungmodulierten Signal ist.
Ein aufzuzeichnendes phasensprungmoduliertes Signal muss mit einem sehr kleinen Pegel aufgezeichnet werden, so dass das Videosignal und das phasensprungmodulierte Signal miteinander nicht interferieren. Deshalb ist in der Wiedergabe ein Schleifenfilter vorhanden, das eine relativ lange Zeitkonstante aufweist, um diesen nachteiligen Effekt bezüglich des Geräusches zu verkleinern. Zu diesem Zweck weist die Phasenschleife eine schwache Ansprechcharakteristik bezüglich Phasenveränderungen auf. Wenn ein plötzlicher Phasensprung der Trägerwelle des Phasensprungsignals bei einem Schaltpunkt einer einzelnen Spur infolge unregelmässiger Rotation der Platte während des Aufzeichnens oder dergleichen auftritt, kann die Ausgangsphasenlage des Dauerträgerwellenoszillators einem solchen Phasensprung nicht nachlaufen, was zu Wiedergabefehlern führt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, um digitale Daten wieder herzustellen, wodurch dann die Ansprechcharakteristik einer Phasenschleife bezüglich des wiedergegebenen phasensprungmodulierten Signals verbessert werden kann, so dass auch bei einem plötzlichen Phasensprung eine Demodulationsträgerwelle erzeugt wird, die einem solchen plötzlichen Phasensprung entspricht, um eine korrekte Démodulation zu erhalten.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Frequenzspektrum eines Aufzeichnungsbandes eines Standbildvideorekorders,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Phasensprungmodulators in einem Aufzeichnungsgerät,
Fig. 3 ein Signaldiagramm eines Phasensprungdatensignals, Fig. 4 eine schematisierte Ansicht einer Magnetplatte, die als Aufzeichnungsmedium dient,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Phasensprungdemodulators in einem Gerät zur Wiedergabe stationärer Bilder, und Fig. 6 ein Beispiel einer Formatkarte der digitalen Daten. Das Spektrum gemäss Fig. 1 eines Aufzeichnungsgerätes für stationäre Bilder zeigt, dass das Leuchtdichtesignal und das Farbdifferenzsignal als frequenzmodulierte Signale in verschiedenen Frequenzbändern aufgezeichnet sind. Die wiederzugebenden digitalen Daten auf dem Bildschirm, wie Titel oder Datum sind phasensprungmoduliert und im tieferen Teil des frequenzmodulierten Farbdifferenzsignals aufgezeichnet.
Fig. 2 zeigt das Blockschema eines Phasensprungdatenmo-dulators im Aufzeichnungssystem. Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Verlaufs des Phasensprungdatensignals. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird ein Horizontalsynchronsignal (Fig. 3A H-SYNC) des aufgezeichneten Signals einem phasenstarren Schaltungsteil 1 zugeleitet, der eine 13fH Trägerwelle erzeugt, deren Frequenz 13mal so gross ist wie diejenige der Horizontalsynchronisation H-SYNC. Die Trägerwelle wird einerseits direkt und andererseits über einen Inverter 3 einem Schalter 2 in positiver und negativer Phasenlage zugeleitet. Der Schalter 2 ist mit diesen positiven und negativen Eingängen verbunden und wählt diese gemäss den Angaben 0 oder 1 vom Dateneingang aus, um dadurch die Phasensprungmodulation zu erzeugen. Damit wird ein Phasensprungsignal gemäss Fig. 3B erzeugt. Dieses Datensignal wird dem aufzuzeichnenden Videosignal überlagert, nachdem dessen Seitenbänder mittels eines Bandpassfilters (BPF) unterdrückt wurden.
Die phasensprungmodulierten Daten haben damit eine vorbestimmte Phasenlage bezüglich des Horizontalsynchronsignals wie Fig. 3A und 3B zeigen. Diese vorbestimmte Phasenbeziehung unterscheidet sich in Übereinstimmung mit der Art des. Standbildaufzeichnungsgerätes oder mit den Spezifikationen der verschiedenen Hersteller. Also auch mit einem einzelnen Aufzeichnungsgerät kann diese vorbestimmte Phasenbeziehung bezüglich den Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums verschieden sein. Aus diesem Zweck erzeugt der Wiedergabeapparat Signale, bei denen vorausgesetzt ist, dass die Horizontalsynchronsignale im wiedergegebenen Signal und die Phasensprung-datensignale keine spezielle Beziehung der Phasen haben.
In der beschriebenen Art werden somit die Leuchtdichtesi5
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gnale, die Farbdifferenzsignale und die Phasensprungdatensig-nale auf einer Spur 6 einer Magnetplatte 5 gemäss Fig. 4 mittels Frequenzmultiplex aufgezeichnet. Wenn die Magnetplatte 5 un-regelmlässig rotiert, ändert sich die Phasenlage der Trägerwelle der phasensprungmodulierten Daten plötzlich beim Umschaltpunkt auf der Spur 6. Wenn ein Trägerwellenoszillator in einer Phasensprungdemodulationsanordnung im Wiedergabegerät nicht auf eine solche plötzliche Phasenänderung ansprechen kann, wird ein Demodulationsfehler an der Stelle S nahe beim Umschaltpunkt in der Spur 6 in Fig. 4 erzeugt. Fig. 5 zeigt ein Blockschema eines Phasensprungdemodulators für Standbildwiedergabegeräte gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein wiedergegebenes Frequenzsignal RF wird von einem Eingangsanschluss 10 einem Tiefpassfilter 11 (LPF) zugeführt. Das LPF 11 zieht eine Trägerwellenkomponente (13fH = 204,54 kHz) des phasensprungmodulierten Datensignals heraus. Die erhaltene Trägerwellenkomponente wird durch Vervielfacher 12 und 15 einer ersten Phasensteuerschleife 31 zugeführt. Diese erste Phasensteuerschleife 31 hat die Funktion, die Phasenlage eines spannungsgesteuerten Oszillators 23 (VCO) mit dem wiedergegebenen Phasensprungdatensignal zu synchronisieren. Die Synchronisierphase hat zwei stabile Punkte, nämlich die positiven und negativen Phasenlagen des phasensprungmodulierten Signals. Die Vervielfacher 12 und 15 erhalten die Demodulationsträgerwelle vom VCO 23 und die De-modulationsträgerwelle, die um 90° mittels des Phasenschiebers 24 (PS) verschoben wurde. Das Ausgangssignal aus dem Vervielfacher 12 am Ausgangsanschluss 26 ist das demodulierte digitale Datensignal. Inzwischen werden die wiedergegebenen Hochfrequenzsignale RF einem Videoverarbeitungskreis 14 zugeführt. Ein Standbildvideosignal wird am Ausgangssignal 25 abgegeben.
Es gibt Fälle, wo 1 und 0 der demodulierten Daten entgegengesetzt zu den wahren Daten sind, in Abhängigkeit vom Ausgang aus dem VCO 23, der mit positiver oder negativer Phase des zugeführten phasensprungmodulierten Signals gesteuert wurde. Die Codierung im Aufzeichnungssystem war jedoch so, dass ein Pilotbit 1 zuoberst am Datenstrom angefügt wurde, so dass die wahren Daten immer korrekt wiedergegeben werden können.
Wenn die beiden Eingangssignale des Multiplizierers 12 gleichphasig oder ungleichphasig sind, wird das Resultat einem Multiplizierer 18 über ein Tiefpassfilter 16 zugeführt. Inzwischen ergibt sich eine Phasendifferenz von 90° zwischen den beiden Eingangssignalen für den Multiplizierer 15. Deshalb ist das Ausgangssignal aus dem Multiplizierer 15 Null. Weil dieses Produkt aus dem Multiplizierer 15 auch dem Multiplizierer 18 über ein Tiefpassfilter 17 zugeführt wird, wird auch das Ausgangssignal aus dem Multiplizierer 18 Null.
Das Ausgangssignal aus dem Multiplizierer 18 wird einem Tiefpassfilter 10 als Schleifenfilter zugeführt und die Geräuschkomponente wird dadurch unterdrückt. Das Ausgangssignal aus dem Tiefpassfilter 19 wird einer Addierstufe 22 über einen Operationsverstärker 20 zugeführt. Dem anderen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 20 wird eine Vorspannung von einem variablen Widerstand 21 zugeführt.
Das Ausgangssignal aus der Addierstufe 22 wird einem Steuereingangsanschluss des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zugeführt. Damit ist die Ausgangnsphasenlage eines Signals aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 23 im Tritt, so dass es eine gewisse Beziehung mit der Phase des wiedergegebenenen phasensprungsmodulierten Signals hat. Wenn eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 23 und dem wiedergegebenen Phasensprungsignal erzeugt wird, erscheint am Punkt A der ersten Phasensteuerschleife 31 ein Phasenfehlersignal entsprechend dieser Phasendifferenz, wodurch die Phasenlage des Ausgangssignals aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 23 zur ursprünglichen
Phasenlage zurückgebracht wird. Ob die Phasenlage des Ausgangssignals aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 22 phasenstarr mit der positiven oder der negativen Phasenlage des phasensprungmodulierten Signals ist, ist unbestimmt, wie oben beschrieben wurde. Deshalb kann ein äquivalentes Phasenfeh-lerausgangssignal am Punkt A erhalten werden, unabhängig davon, welche stabile Phase das Phasenstabilisiersystem anspricht.
Das Tiefpassfilter 19 dient als Schleifenfilter der ersten Phasensteuerschleife 31 und hat eine zufriedenstellende, lange Zeitkonstante, so dass die Schleife nicht auf Geräusche ansprechen kann, die einen Demodulationsfehler bewirken. Jedoch kann das Schleifenfilter nicht auf eine Phasendiskontinuität der phasensprungmodulierten Daten ansprechen, die einem Schaltpunkt der Spur 6 gemäss Fig. 4 entspricht. Dadurch wird ein Demodulationsfehler erzeugt, bis die Phasensteuerschleife 31 auf diese Diskontinuität anspricht.
Infolge dieses Problems wurde für den spannungsgesteuerten Oszillator 23 in Fig. 5 eine zweite Phasensteuerschleife 30 geschaffen. Das Horizontalsynchronisiersignal H-SYNC des wiedergegebenen Signals wird einem Phasendetektor 27 der Schleife 30 zugeführt. Der Phasendetektor 27 vergleicht die Phasen einerseits des Eingangssignals der Horizontalsynchronisation mit einem Ausgangssignal aus einem Frequenzteiler 29, durch den die Frequenzteilung 1/N (wobei N = 13) des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 23 erfolgt. Ein Phasenfehlerausgangssignal aus dem Phasendetektor 27 wird der Addierstufe 22 über ein Tiefpassfilter 28 zugeführt. Die Addierstufe 22 addiert das erhaltene Eingangssignal aus dem Tiefpassfilter 28 zum Ausgangssignal der ersten Phasensteuerschleife 31. Das Ausgangssignal aus der Addierstufe 22 wird dem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zugeführt.
Weil das zugeleitete Horizontalsynchronisiersignal ein sehr gutes Signal/Geräusch-Verhältnis aufweist, kann das Schleifenfilter 28 der zweiten Phasensteuerschleife 30 als Tiefpassfilter mit einer relativ kurzen Zeitkonstanten ausgebildet sein. Deshalb kann ein Steuerausgang, der einer Phasenänderung des horizontalen Synchronisiersignals entspricht, sehr rasch erhalten werden. Beim Schaltpunkt der Spur 6 ändert die Phasenlage des horizontalen Synchronisiersignals entsprechend der Diskontinuität der Phase der Trägerwelle des phasensprungmodulierten Datensignals. Damit kann eine Demodulationsträgerwelle entsprechend dem Phasensprung des phasensprungmodulierten Signals erhalten werden, indem die zweite Phasensteuerschleife 30 gesteuert wird. Die Démodulation kann deshalb ohne jeglichen Fehler durchgeführt werden.
Umgekehrt kann das Schleifenfilter der ersten Phasensteuerschleife 31 eine genügen grosse Zeitkonstante haben. Auch wenn der Aufzeichnungspegel des phasensprungmodulierten Datensignals erheblich reduziert wird, bleibt der unerwünschte Effekt des Geräusches auf das Wiedergabedemodulationssystem gering. Die erste Phasensteuerschleife 31 dient vor allem zur Korrektur eines Gleichstromphasenfehlers. Dagegen erzeugt die zweite Phasensteuerschleife ein Wechselspannungsphasenfehler-korrektursignal, das auf das Gleichstromphasenfehlerkorrektur-signal überlagert wird. Die beiden Steuerschleifen haben entsprechende Schleifenbänder, um die Phasenkorrektur einer Demodulationsträgerwelle gemeinsam durchzuführen.
Weil der relative Aufzeichnungspegel des aufgezeichneten phasensprungmodulierten Signals niedrig sein kann, kann das phasensprungmodulierte Datensignal nicht mit den Video- und Farbsignalen auf dem Bildschirm interferieren. Dadurch braucht man kein Bandpassfilter mit einem schmalen Durchgangsband für das wiedergegebene Farbdifferenzsignal. Die Bildqualität auf dem Bildschirm kann dadurch verbessert werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 könnte die Phasensteuerschleife 31 durch eine Phasensteuerschleife ersetzt wer5
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den, bei der die Trägerfrequenz des wiedergegebenen phasensprungmodulierten Datensignals verdoppelt ist und die Phasenlage des Ausgangssignals aus dem spannungsgesteuerten Oszillator wäre dann mit der Phasenlage des verdoppelten Signals synchronisiert. Diese Phasensteuerschleife ist dann entweder mit der positiven oder der negativen Phasenlage des eingangs-phasensprungmodulierten Datensignals synchronisiert. In diesem Fall könnte dann die zweiten Phasensteuerschleife, bei der das wiedergegebene horizontale Synchronisiersignal als Referenzsignal verwendet wäre, einbezogen werden, um denselben Effekt zu erhalten, wie der, der mit der Ausführungsform gemäss Fig. 5 erhalten wird.
Ein Beispiel von Vorschriften für Datenmultiplexaufzeich-nung, bei der das Phasensprungsmodulationsverfahren benützt ist, wird nachfolgend beschrieben. Die Code- und Bitzuordnung gemäss diesen Vorschriften sind in Fig. 6 dargestellt:
1. Videospurfrequenzmultiplexaufzeichnung a) Aufzeichnungspegel
Der Aufzeichnungspegel des Datensignals ist -20 dB ± 2 dB in bezug auf die Farbsignale (dieser Wert ist für den Fall, bei dem Farbsignale und Datensignale nicht moduliert sind).
b) Frequenz
13fH (204.54 kHz)
2. Modulationssystem a) Phasensprungmodulation
Die N-te Data wird durch den Unterschied zwischen der aufgezeichneten Information des (N-l) und N-te Bits ausgedrückt.
N-te Data = 1 ... Die Aufzeichnungsinformation des N-ten Bits wird bezüglich der aufgezeichneten Information des (N-l) ten Bits geändert.
N-te Data = 0 ... Die Aufzeichnungsinformation des N-ten Bits ist dieselbe, wie die aufgezeichnete Information des (N-l) ten Bits.
Data 1011010010
5 Aufzeichnungsinformation 10010011100
Î
Pilotbit (0 oder 1)
b) Die Trägerwelle und das Horizontalsynchronisationssi-gnal sind in Phasengleichlage.
io 3. Impulsfolge
4H Intervalle entsprechend einem Bit.
Wie oben beschrieben, wird gemäss der vorliegenden Erfindung zusätzlich zur ersten Demodulationsphasensteuerschleife des Trägeroszillators, der das Ausgangssignal des spannungsge-15 steuerten Oszillators zur Phasenlage der Trägerwelle des phasensprungmodulierten Datensignals synchronisiert, eine zweite Phasensteuerschleife benützt, bei der das Synchronisiersignal im wiedergegebenen Videosignal als Referenzsignal verwendet ist, um ein phasensprungmoduliertes aufgezeichnetes Datensi-20 gnal, das mit dem Videosignal in Frequenmultiplexbeziehung aufgezeichnet wurde, wiederzugeben. Aus diesem Grund ist die Ansprechzeit der Phasensteuerschleife zurzeit einer Diskontinuität der Phasenlage im wiedergegebenen phasensprungmodulierten Datensignal kurz, auch wenn die Zeitkonstante der ersten 25 Phasensteuerschleife genügend lang angesetzt wurde. Dadurch wird die Démodulation des phasensprungmodulierten Datensignals verbessert. Weil die erste Phasensteuerschleife eine genügend lange Zeitkonstante hat, ist der relative Pegel des aufgezeichneten phasensprungmodulierten Datensignals niedrig. Das so phasensprungmodulierte Datensignal und das Videosignal interferieren nicht miteinander und es kann ein qualitativ gutes Standbild wiedergegeben werden.
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2 Blätter Zeichnungen

Claims (3)

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1. Schaltungsanordnung zur Wiedergabe von mittels Fre-quenzmultiplex auf Videosignalen überlagerten digitalen Datensignalen, wobei Signaltrennmittel (11) zur Abtrennung des mit den digitalen Datensignalen modulierten Trägersignals aus den Frequenzmultiplex-Signalen vorhanden sind, gekennzeichnet durch ein erstes mit dem Signaltrennmittel (11) verbundenes Mittel (31) zur Phasensynchronisation zwecks Erzeugung einer Dauerträgerwelle, die phasenstarr zum abgetrennten Trägersignal ist, einen Datenmodulator (12), der mit dem genannten Mittel (31) zur Phasensynchronisation und mit dem Signalabtrennmittel (11) verbunden ist, um das digitale Datensignal aus dem abgetrennten Trägersignal zu entnehmen, und durch ein zweites Mittel (30) zur Phasensynchronisation, das mit dem ersten Mittel (31) zur Phasensynchronisation verbunden ist, um rasche Phasenveränderungen des abgetrennten Trägersignals auf den Synchronsignalen der Videosignale basierend, zu kompensieren.
2. Schaltungsanordnung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (31) zur Phasensynchronisation ein erstes Schleifenfilter (19) und einen spannungsgesteuerten Oszillator (23) umfasst, und dass das zweite Mittel (30) zur Phasensynchronisation ein zweiten Schleifenfilter (28) aufweist, dessen Zeitkonstante kürzer ist als diejenige des ersten Schleifenfilters (19).
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PATENTANSPRÜCHE
3. Schaltungsanordnung gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge beider Schleifenfilter (19, 28) mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (23) verbunden sind, um die Phasenlage der Dauerträgerwelle zu regeln.
CH1994/84A 1983-04-21 1984-04-19 Schaltungsanordnung zur rueckgewinnung digitaler daten, die mittels frequenzmultiplex einem videosignal ueberlagert sind. CH665739A5 (de)

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