DE1000441B - Farbfernsehempfaenger - Google Patents
FarbfernsehempfaengerInfo
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- H04N11/12—Transmission systems characterised by the manner in which the individual colour picture signal components are combined using simultaneous signals only
- H04N11/14—Transmission systems characterised by the manner in which the individual colour picture signal components are combined using simultaneous signals only in which one signal, modulated in phase and amplitude, conveys colour information and a second signal conveys brightness information, e.g. NTSC-system
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf Farbfernsehempfänger und insbesondere auf solche Empfänger,
welche Farbfernsehsignale empfangen und demodulieren können, in denen die Farbwerte mittels eines
phasen- und amplitudenmodulierten Unterträgersignals übertragen werden, dessen Frequenz innerhalb
des Helligkeitssignalfrequenzbandes liegt.
Beim Farbfernsehen wird im allgemeinen nicht nur die Helligkeit von Videosignalen übertragen, sondern
auch die Farbe der einzelnen Elementarflächen oder Bildelemente, die in der Originalszene enthalten
sind.
Ein Farbfernsehsystem, auf welches die Erfindung sich insbesondere bezieht, ist bereits bekannt und wird
im folgenden als das System mit »phasen- und amplitudenmodulierter Unterträgerwelle« bezeichnet
werden.
Wegen der Eigenschaft des menschlichen Auges, die feinen Bilddetails hinsichtlich ihrer Farbe nur
schlecht unterscheiden zu können im Gegensatz zu deren Helligkeitsunterschieden, kann man die Farbeinzelheiten,
welche mit übertragen werden müssen, nennenswert vermindern. Es ist daher üblich geworden,
nur die verhältnismäßig niederfrequenten Komponenten der Videosignale farbig zu übertragen.
Es muß jedoch dabei beachtet werden, daß Niederfrequenzkomponenten
der Helligkeitsdetails ebenfalls mit übertragen werden müssen, um eine naturgetreue
Wiedergabe sicherzustellen. Man muß daher ein Multiplexsystem einführen, um sowohl die niederfrequenten
Farbdetails als auch die niederfrequenten Helligkeitsunterschiede im gleichen Frequenzband zu
übertragen.
Das phasen- und amplitudenmodulierte Unterträgerfarbfernsehsystem dieser Art verwendet einen
Unterträger, dessen Frequenz innerhalb des Frequenzbereiches des Bildhelligkeitssignals liegt. Dieser
Unterträger wird phasenmoduliert entsprechend der Farbtönung des jeweils abgetasteten Bildpunktes und
wird entsprechend der Sättigung seiner Farbe amplitudenmoduliert.
Ein bekanntes Dreifarbenfernsehsystem mit phasen- und amplitudenmoduliertem Unterträger beinhaltet
die Erzeugung, die Übertragung und den Empfang von Signalen entsprechend den drei Grundfarben von
aufeinanderfolgenden Bildelementen des abgetasteten Bildes. Jedes der drei einzeln gewonnenen Farbsignale
moduliert eine andere Phase des Unterträgers, wobei die Amplituden der verschiedenen Phasen der Sättigung
der betreffenden Farbe entsprechen. Die Geschwindigkeit, mit der die Videosignale, welche den verschiedenen
Farben entsprechen, wiederkehren, wird als die Farbumschaltfrequenz bezeichnet. Diese Farbumschaltfrequenz
beträgt etwa 3,58 oder 3,99 MHz.
Farbfernsehempfänger
Anmelder: Radio Corporation of America, New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6
München 23, Dunantstr. 6
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. August 1951
V. St. v. Amerika vom 29. August 1951
George Clifford Sziklai, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Diese Frequenzwerte setzen einen Videokanal von 4 bis 4,5 MHz Breite voraus.
Man sieht, daß unter bestimmten Bedingungen der Bildabtastung am Sender Helligkeitssignale erzeugt
ao werden, deren Frequenzen gleich der Unterträgerfrequenz sind und im Bereich der Seitenbänder des
modulierten Unterträgers liegen können. Eine normale Gleichrichtung solcher sich überlappender Signale
würde bei bestimmten Arten von Bildern zu der Entstehung von Störsignalen im Wiedergabebüd führen.
Ein Hauptzweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Umschaltung von Farbfernsehsignalen.
Beim Empfang und bei der Demodulation von Multiplex-Videosignalen ist es natürlich nötig, die
empfangenen Farbsignale synchron mit der Umschaltung am Sender zu verteilen. Das bedeutet also,
daß man die empfangenen Farbsignale genau in derjenigen Zeit empfängerseitig abgreifen muß, in welcher
auf der Senderseite die betreffende Farbe abgetastet wird.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Sicherstellung eines besseren Synchronismus des
Empfängers mit der Farbumschaltung am Sender.
Gemäß der Erfindung wird der phasen- und amplitudenmodulierte Unterträger, welcher die
farbigen Signale überträgt, im Anschluß an die zwischenfrequente Verstärkung, also noch vor dem
Videogleichrichter, demoduliert.
Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in einem Blockschaltbild.
In der Zeichnung bedeutet 1 eine Fernsehempfangsantenne für den Empfang von Hochfrequenzenergie.
Mit 3 ist ein Hochfrequenzverstärker mit Mischstufe
bezeichnet, der zusammen mit einem Oszillator 5 ein Zwischenfrequenzsignal liefert, Die Bildung dieser
Zwischenfrequenz geschieht in an sich bekannter Weise. Das Zwischenfrequenzsignal wird im
Zwischenfrequenzverstärker 7 weiterverstärkt. Die Antenne 1, der Verstärker mit seiner Mischstufe 3,
der Oszillator 5 und der Zwischenfrequenzverstärker 7 können wie in einem heute für die Demodulation
von Schwarzweißsignalen gebräuchlichen Fernsehempfänger ausgeführt werden. Diese Empfänger
sprechen auf Videofrequenzen von ο bis 4 MHz an.
Der Tonkanal des Empfängers ist in der Zeichnung nur durch die Leitung 9 angedeutet.
Das Helligkeitssignal wird im zweiten Detektor 11
gleichgerichtet, im Verstärker 13 verstärkt und der Steuerelektrode 15 der Bildwiedergaberöhre 17 zugeführt.
Die Erfindung soll aber nicht auf eine bestimmte Art von Farbwiedergaberöhren beschränkt
sein. Zum Zwecke der Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung ist in der Zeichnung eine Bildwiedergaberöhre
17 dargestellt, die einen Leuchtschirm 19 besitzt, der eine Vielzahl von kleinen Leuchtstoffbelegungen
von kleineren Abmessungen als ein Bildelement aufweist, die zu Gruppen zusammengefaßt
sind und die gewünschten Grundfarben liefern, wenn jeweils eine Grundfarbe durch einen Elektronenstrahl
des Dreistrahlerzeugers 21 erregt wird. Die Farbwiedergaberöhre 17 besitzt außerdem eine Viellochblende
23 zwischen dem Leuchtschirm 19 und dem Elektronenstrahlerzeuger -21. Die Löcher in der
Elektrode 23 liegen also zwischen den Leuchtstoffbelegungen auf dem Schirm 19 und dem der betreffenden
Grundfarbe zugeordneten Strahlerzeuger der Gesamtheit 21 aller Strahlerzeuger. Jeder einzelne
dieser drei Strahlerzeuger erzeugt daher nur eine Grundfarbe auf dem Schirm 19.
Mit 25 ist ein geeignetes Ablenkjoch zur Abtastung des Leuchtschirmes 19 mit den verschiedenen Elektronenstrahlen
bezeichnet. Die Erfindung ist außerdem Wie oben dargelegt, ist die zu übertragende Farbe
in einem modulierten Unterträger, der innerhalb des Frequenzbereiches der Videosignale liegt, welche die
Bildhelligkeitssignale übertragen, enthalten. Der Unterträger ist entsprechend der Tönung der abgetasteten
Grundfarbe phasenmoduliert und ist gleichzeitig entsprechend der Sättigung dieser Grundfarbe
selbst amplitudenmoduliert. Die Wiedergabe der geeigneten Grundfarbe im Empfänger hängt daher von
der genauen zeitlichen Einstellung der Farbumschaltung oder der Farbauswahl im Empfänger ab.
Die Farbsynchronisierung wird durch periodische Übertragung von kurzen Wellenzügen bewerkstelligt,
deren Frequenz gleich der Frequenz des unmodulierten Unterträgers ist. Die Frequenz der Wellenzüge und
des unmodulierten Unterträgers ist 3,58 oder 3,99 MHz, und die Wellenzüge folgen unmittelbar auf
jeden Zeilenimpuls.
Bei der Ausführung der Erfindung wird ein Verriegelungssignal gebildet, derart, daß nur die kurzen
periodischen Wellenzüge die Stufe 27a vor dem
Phasendiskriminator 29 durchsetzen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Zeilenimpulse in dem Verzögerungsnetzwerk
30 verzögert werden und dann die Stufe 27ß erreichen, so daß die verzögerten Zeilenimpulse
mit der Übertragung der kurzen Wellenzüge zusammenfallen. Die Stufe 27,, kann aus einem getasteten
Verstärker bestehen, beispielsweise aus einer Röhre mit zwei Steuergittern. Die Signale, d. h. die
kurzen Wellenzüge, werden- dem einen dieser Gitter zugeführt und das Steuersignal, d. h. die verzögerten
Zeilenimpulse, dem anderen dieser Gitter. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß die Stufe 27a nur während
der Dauer der kurzen Wellenzüge öffnet.
Außerdem ist ein dauernd laufender Umschaltoszillator 31 vorhanden, der eine einigermaßen stabile
Frequenz hat, die gleich der Zwischenfrequenz des Zwischenfrequenzverstärkers 7 des unmodulierten
Unterträgers, also gleich der Frequenz des zwischen-
auf eine Röhre mit nur einem einzigen Strahlerzeuger 40 frequenten Bildträgers plus oder minus der Frequenz
anwendbar, in welcher der Strahl während des Abtast- des Farbsynchronisiersignals gleich ist.
Vorganges in eine Umlauf bewegung versetzt wird, so Das Signal des Oszillators 31 dient zur Steuerung
Stellungen
daß er nacheinander in alle diejenigen kommt, welche die drei den verschiedenen Grundfarben
zugeordneten Strahlen in der
nach der Zeichnung einnehmen.
Eine Einrichtung zur Erzeugung geeigneter Ablenksignale ist durch ein Rechteck 27 dargestellt, wobei
diese Ablenkgeneratoren in der beim Fernsehen an sich bekannten Weise gesteuert werden.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung und zur Erläuterung der Benutzung für den Empfang
von Schwarzweißfernsehsignalen sei angenommen, daß alle Kathoden der Gesamtanordnung2i gleichstark
vorgespannt sind, so daß sie drei* gleichstarke Elektronenstrahlen erzeugen. Wenn man am Gitter 15
das ankommende Helligkeitssignal zuführt, entsteht dann ein Schwarzweißbild auf dem Schirm 19, weil
trotz der gleichzeitigen Anregung von drei-getrennten
Farben die einzelnen Farbbelegungen auf dem Schirm 19 so klein sind, daß sie durch das unbewaffnete Auge
im normalen Betrachtungsabstand nicht voneinander unterschieden werden können. Man kann also auf
diese Weise ein einfarbiges Bild beim Empfang von genormten Schwarzweißfernsehsignalen erzeugen.
Um eine bestimmte Farbe in der Röhre 17 zu erzeugen,
muß man die einzelnen Kathoden der Gesamtanordnung 21 so vorspannen, daß die Elektronenstrahlen
die gewünschten Farbbelegungen auf dem Schirm 19 in geeigneter Weise erregen.
des Synchrondetektors 33. Ein Teil des Signals des Oszillators 31 wird außerdem über das Verzögerungs-Bildwiedergaberöhre
45 netzwerk 35 dem Synchrondetektor 37 zugeführt. Ein
Teil des Ausgangssignals des Verzögerungsnetzwerkes 35 wird ferner im Verzögerungsnetzwerk 39 weiterverzögert
und dient zur Tastung eines Synchrondetektors 41. Diese Verzögerungen in der Zuleitung
der Steuersignale für die Synchrondetektoren 33, 37 und 41 bewerkstelligen die Einschaltung dieser
Detektoren nacheinander und in Phase mit dem Abgriff der jeweiligen Farbe am Sender.
Jeder der Synchrondetektoren 33, 37 und 41 kann z. B. aus einer Mehrgitterröhre bestehen, welcher ein
Eingangssignal vom Zwischenfrequenzverstärker 7 am einen Steuergitter zugeführt wird, während ein zeitliches
Steuersignal vom Oszillator 31 mit geeigneter Phase einem anderen Steuergitter zugeführt wird, so
daß hinter den Synchrondetektoren 33, 37 und 41 die geeigneten Farbwiedergabesignale entstehen.
Diese der Wiedergabe der verschiedenen Grundfarben zugeordneten Signale werden dann in den Verstärkern
43, 45 und 47 zur Zuführung als Farbdifferenzsignale
an die verschiedenen den Grundfarben zugeordneten Kathoden der Gesamtanordnung verstärkt.
Es wird bei dieser Einrichtung das Signal des Oszillators 31 nicht nur dazu verwendet, die Synchrondetektoren
33, 37 und 41 im geeigneten Zeitpunkt ein-
zuschalten, sondern es wird auch die Frequenz des Oszillators 31 mit der Zwischenfrequenz der Unterträgerwelle
während der kurzen Wellenzüge im Phasendiskriminator 29 verglichen, so daß eine Steuerspannung
für die Blindröhre 49 entsteht, welche ihrerseits den Oszillator 5 des Überlagerers steuert. Die
Art und Weise, wie die Frequenz des Oszillators 5 mittels der Blindröhre 49 gesteuert werden kann, ist
an sich bekannt. An Stelle der dargestellten Frequenzregelung des Oszillators 5 können auch noch andere
bekannte Frequenzregeleinrichtungen für diesen Oszillator verwendet werden. Durch einen Vergleich
der Zwischenfrequenz der Wellenzüge in der Stufe 2ja
mit der Frequenz des Oszillators 31 wird eine Steuerspannung im Phasendiskriminator 29 gewonnen, die
zur Beeinflussung der Frequenz des Oszillators 5 dient, so daß sowohl die Frequenz als die Phase der
Zwischenfrequenz der Wellenzüge gleich der Frequenz und der Phase des Umschaltoszillators 31 sind.
Zur Erläuterung sei angenommen, daß der Bild- ao träger des ankommenden Hochfrequenzsignals bei
200 MHz liegt und daß der Oszillator 5 bei 160 MHz arbeitet, so daß eine Bildzwischenfrequenz von
40 MHz entsteht. Wenn ein Unterträger und eine Frequenz der kurzen Wellenzüge von 3,99 MHz benutzt
wird, wird der Wellenzug bei 203,99 MHz
empfangen. Der Zwischenfrequenzverstärker 7 und die
Stufe 27a überträgt dann ein Signal von 43,99 MHz
im Anschluß an jeden Zeilenimpuls. Wenn der Oszillator 31 bei 43,99 MHz arbeitet, und die richtige
Phase zu der Zwischenfrequenz der kurzen Wellenzüge besitzt, wird durch den Phasendiskriminator 29 keine
Frequenzänderung des Oszillators 5 über die Blindröhre 49 hervorgerufen. Wenn jedoch die Phase oder
die Frequenz des Umschaltoszillators 31 von der Phase
oder der Frequenz der Zwischenfrequenz der Wellenzüge von 43,99 MHz abweicht, wird eine Steuerspannung in der Blindröhre 49 gebildet, so daß der
Überlagerungsoszillator 5 eine andere Zwischenfrequenz der Wellenzüge und des Unterträgers bildet,
welche mit der Phase oder Frequenz des Oszillators 31 übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform wird
die Frequenz des Oszillators 5 gesteuert und nicht etwa die Frequenz des Umschaltoszillators 31.
Man sieht, daß es nicht nötig ist, den Oszillator 31
auf einer bestimmten Frequenz zu halten, sondern daß es für die Wiedergabe der richtigen Farbe erforderlich
ist, die Zwischenfrequenz des unmodulierten Unterträgers in der Frequenzhöhe mit dem Oszillators 31
in Übereinstimmung sowie in der richtigen Phasenlage zu ihm zu halten.
Man kann daher auch gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Frequenzregelung am Oszillator 31
bewerkstelligen, und zwar mit oder ohne die beschriebene Frequenzregelung des Überlagerungs-Oszillators
5.
Bei dem beschriebenen Beispiel war die Frequenz des Überlagerungsoszillators unterhalb der des Hochfrequenzträgers
liegend gewählt worden. Man kann jedoch auch eine Überlagerungsfrequenz oberhalb derjenigen
des Hochfrequenzträgers wählen, wobei dann die Frequenz des Umschaltoszillators gleich der
Zwischenfrequenz minus der Wellenzugsfrequenz und nicht gleich der Zwischenfrequenz plus der Wellenzugsfrequenz
wird.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Erfindung ist der Einfachheit halber der Phasenwechsel
der Farben nicht berücksichtigt worden. Dieser Phasenwechsel betrifft den Wechsel in der
Umschaltreihenfolge in aufeinanderfolgenden Zeilen-Serien, der bei der Erfindung gleichfalls angewendet
werden kann.
Die Zuführung des Helligkeitssignals an die Steuerelektrode und des Farbinformationssignals an die
Kathoden stellt nur eine Ausführungsmöglichkeit dar. Die Signale können auch kombiniert und innerhalb
des Erfindungsgedankens in anderer gewünschter Weise zugeführt werden.
Die Erfindung ist ferner nicht an die Verwendung der bestimmten bei dem Ausführungsbeispiel erwähnten
Frequenzen gebunden.
Durch die Erfindung werden unter anderem die folgenden Vorteile erreicht:
Die Frequenzen des gleichzurichtenden Unterträgers und des gleichgerichteten Farbvideosignals
sind weit voneinander entfernt. Dieser große Frequenzabstand ermöglicht die Trennung des Ausgangssignals
vom Eingangssignal und umgekehrt mit einem Minimum von Blindwiderstandselementen.
Wegen der hohen Frequenz des Bezugssignals und der hohen Betriebsfrequenz der Synchrondetektoren
können kleine und billige Verzögerungseinrichtungen im Farbkanal verwendet werden.
Da die Gewinnung der einzelnen Farben in der Zwischenfrequenz stattfindet, sind die Ausgangsspannungen
der Synchrondetektoren ihrer Natur nach linear.
Wegen der Steuerung des örtlichen Überlagerungsoszillators und wegen des hohen Verstärkungsgrades
der Zwischenfrequenzverstärker läßt sich eine hohe Verstärkung für die Steuerung der Wellenzüge ohne
zusätzliche Kosten erreichen.
Claims (8)
- PaTENTANSPKÜCHE:ι Farbfernsehempfänger mit Zwischenfrequenzverstärker zur Verstärkung einer Hochfrequenz spannung, welche Synchronisiersignale, wiederkehrende Farbsynchronisiersignale und Signale entsprechend einer Mehrzahl gewünschter Grundfarben enthält, ferner mit einem Umschaltoszillator, dessen Frequenz in das Durchlaßband des Zwischenfrequenzverstärkers fällt, gekennzeichnet durch einen synchronen Farbsignaldetektor für jede dieser Grundfarben, der unmittelbar an den Zwischenfrequenzverstärker angeschlossen ist und durch einen solchen Anschluß dieser Detektoren an den Umschaltoszillator, daß diese Detektoren in zeitlicher Aufeinanderfolge arbeiten.
- 2. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umschaltoszillator und den Synchronfarbdetektoren Verzögerungsmittel vorhanden sind.
- 3. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase und die Frequenz des Umschaltoszillators und die Phase und Frequenz der Farbsynchronisiersignale hinter dem Zwischenfrequenzverstärker einander gleich sind.
- 4. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem der Empfänger einen Überlagereroszillator und eine Mischstufe zur Gewinnung von Signalen für den Zwischenfrequenzverstärker enthält und bei welchem die wiederkehrenden Farbsynchronisiersignale aus kurzen Hochfrequenzwellenzügen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase und Frequenz des Umschaltoszillators mit der Phase und Frequenz der zwischenfrequenten Wellenzüge hinter demZwischenfrequenzverstärker verglichen wird zur Erzeugung einer Steuerspannung bei etwa auftretenden Abweichungen von der Übereinstimmung der Phasen- und Frequenzverhältnisse.
- 5. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Phase und Frequenz des Umschaltoszillators mit der Phase und Frequenz der hinter dem Zwischenfrequenzverstärker auftretenden Wellenzugsenergie mittels eines Diskriminators und einer Verriegelungsstufe geschieht, welche nur die Wellenzüge dem Diskriminator zuleitet.
- 6. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenzüge im Anschluß an die Synchronisierimpulse übertragen werden, daß die Ver riegelungsstufe auf die Synchronisiersignale anspricht, welche so ver-zögert werden, daß sie mit den Wellenzügen zeitlich zusammenfallen.
- 7. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung zur Änderung der Frequenz des Überlagerungsoszillators benutzt wird, so daß die Frequenz und Phase des Umschaltoszillators und die Frequenz und Phase der Wellenzüge hinter dem Zwischenfrequenzverstärker miteinander synchronisiert werden.
- 8. Farbfernsehempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung zur Änderung der Frequenz des Umschaltoszillators dient, so daß die Frequenz und Phase des Umschaltoszillators und die Frequenz und Phase der Wellenzüge hinter dem Zwischenfrequenzverstärker miteinander synchronisiert werden.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 740/142 12.56
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