DE1000441B

DE1000441B - Farbfernsehempfaenger

Info

Publication number: DE1000441B
Application number: DER9775A
Authority: DE
Inventors: George Clifford Sziklai
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1951-08-29
Filing date: 1952-08-29
Publication date: 1957-01-10
Also published as: FR1063940A; BE513770A; GB717887A; CH305589A; US2750440A

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. August 1951

George Clifford Sziklai, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
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 27_a vor dem Phasendiskriminator 29 durchsetzen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Zeilenimpulse in dem Verzögerungsnetzwerk 30 verzögert werden und dann die Stufe 27_ß 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 27_a 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 2j_a 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 27_a 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

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 dem

Zwischenfrequenzverstärker 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

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