DE1025445B - Phasendetektor fuer Farbfernsehempfaenger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Synchronisations- und Phasendiskriminatorstufen und insbesondere eine für Farbfernsehzwecke geeignete Kombinationsschaltung, in der die Abtrennstufe für den Farbsynchronisationswellenzug, ein Phasendiskriminator und ein frequenzgeregelter Oszillator miteinander vereinigt sind.

Durch die Erfindung, die sich mit besonderem Vorteil auf dem Gebiet des Fernsehens verwenden läßt, soll ein technischer Fortschritt in doppelter Hinsicht erzielt werden: Und zwar sollen die der Synchroni- ίο sation dienenden Schaltungsstufen einmal verbessert und sodann in ihrem Aufbau vereinfacht werden, so daß man mit einem wesentlich geringeren Schaltungsaufwand als bisher auskommt.

Ehe zur ausführlichen Beschreibung und Erläuterung der Erfindung übergegangen wird, ist es zweckmäßig, sich zunächst einmal die Beschaffenheit des Farbfernsehsignals und das Wesen des in einem Farbfernsehempfänger herzustellenden Synchronismus klarzumachen.

Das Farbfernsehsignal enthält mehrere verschiedene Arten von Nachrichteninhalten. Einer davon ist die Luminanz- oder Helligkeitsnachricht. Die Helligkeitsnachricht wird erzeugt, indem man rote, blaue und grüne Grundfarbensignale in der Weise miteinander kreuzmischt, daß sich ein monochromes Signal von der Form

Y = 0,30R+0,59G + 0,

(1)

ergibt. Wenn man die Ausgangssignale der Grundfarbenkameras nach diesen Verhältnissen zusammensetzt, erhält man ein typisches weißes Tageslicht. Dieses Signal wird nach den bestehenden Abtastnormen, d. h. 525 Zeilen bei einer Bildwechselfrequenz von 30 Hertz und einer Rasterwechselfrequenz von 60 Hertz, erzeugt und bezüglich der Bandbreite sowie Hinzufügung von Synchronisations- und Austastimpulsen genauso behandelt wie das genormte Schwarzweißsignal. Wird dieser spezielle Anteil des Farbfernsehsignals mit Hilfe eines gewöhnlichen Schwarzweißempfängers empfangen, so erscheint auf dem Empfängerbildschirm die monochrome Version des Bildes. Wird dieser Anteil ohne Hinzufügung einer besonderen Farbnachricht mit einem Farbfernsehempfänger empfangen, so erscheint auf dem Empfängerbildschirm ebenfalls ein Schwarzweißbild; wird dagegen eine entsprechende Farbnachricht mitübertragen, so erscheint auf dem Empfängerbildschirm ein feindetailliertes farbiges Bild.

Die Farbnachricht wird in Form der sogenannten Chrominanz- oder Farbdifferenzsignale übertragen. An sich könnte man drei verschiedene Farbdifferenzsignale von der Form R-Y, B-Y und G-Y übertragen; jedoch genügt es, wenn man nur zwei dieser Signale Phasendetektor für 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 14. Mai 1954

Richard Wolfgang Sonnenfeldt,

Haddonfield, N.J. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

überträgt, da die einzelnen Farbdifferenzsignale so miteinander in Beziehung stehen, daß, wenn zwei der Signale bekannt sind, das dritte durch Kreuzmischung erhalten werden kann. Die Signale R-Y, B-Yund G-Y sind echte Farbdifferenzsignale. Sie verkörpern die Chrominanz des Bildes, dessen Helligkeitsinhalt im F-Anteil des Signals übertragen wird. In der Praxis werden um der Empfindlichkeit des menschlichen Auges willen zwei etwas anders ausgebildete Farbdifferenzsignale, nämlich ein /-Signal und ein Q-Signal gebildet. Das /-Signal ist breitbandig und umfaßt hauptsächlich den Farbinhalt längs der Orange-Zyanblau-Achse der genormten Farbskala des kolonmetrischen Systems, wie es seitens der International Commission of Illumination verwendet wird, während das Q-Signal verhältnismäßig schmalbandig ist und im wesentlichen den Farbinhalt längs der Grün-Purpur-Achse der erwähnten genormten Farbskala umfaßt.

Sind die /- und Q-Signale einmal gebildet, so erhebt sich die Frage, wie man diese Signale am besten in das Farbfernsehsignal einbaut. Dieses Problem hat man in sinnreicher Weise dadurch gelöst, daß man sich der Verfahrenstechnik der sogenannten Viertelperioden-Unterträgermodulation bedient. Dieses Verfahren besteht darin, daß man eine geeignete Farbunterträgerfrequenz wählt und sodann einen Farbunterträger von dieser Frequenz mit dem /-Signal

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moduliert und einen zweiten Farbunterträger mit dem Q-Signal moduliert, wobei der zweite Farbunterträger die gleiche Frequenz wie der erste Unterträger hat, jedoch gegenüber diesem um 90° phasenverschoben ist. Die beiden modulierten Unterträger werden in einem gemeinsamen Übertragungskanal miteinander vereinigt und bilden so einen viertelperiodenmodulier ■ ten Farbunterträger. Empfängerseitig kann die durch die /- und Q-Signale verkörperte Farbnachricht mit

und eines Gleichstromverstärkers mit automatischer Symmetrierung in einer einzigen Röhrenstufe zu vereinigen.

Weiter soll ein impulsgetasteter Phasendetektor geschaffen werden.

Ferner soll ein neuartiger Phasendiskriminator mit einer Mehrgitterröhre geschaffen werden.

Sodann soll ein Verfahren geschaffen werden, bei dem eine einzige Röhre gleichzeitig als Synchroni-

Hilfe des Verfahrens der Synchrondemodulation wie- io sationswellenzugverstärker, Synchronisationswellen-

dergewonnen werden; die Synchrondemodulation erfolgt in der Weise, daß man den viertelperiodenmodulierten Farbunterträger mit einer örtlich erzeugten Bezugsschwingung mischt oder »ausschwebt«, wobei die örtliche Bezugsschwingung Unterträgei'-frequenz hat und in ihrer Phasenlage auf dasjenige Farbdifferenzsignal abgestimmt ist, das demodulieri werden soll. Es ist interessant, festzustellen, daß durch den Einschluß der I- und Q-Signale in den Farb-

zugabtrennstufe, Phasendetektor und Gleichstromverstärker, örtlicher Oszillator und Frequenzregler arbeitet.

Weiter soll ein vereinfachter frequenzgeregelter örtlicher Oszillator für Farbfernsehempfänger geschaffen werden.

Ferner soll es durch die Erfindung ermöglicht werden, in einem Farbfernsehempfänger die Aufgaben der Synchronisationswellenzugabtrennung, Phasenunterträger tatsächlich ein Zustand geschaffen wird, 20 vergleichung, Bezugssignalerzeugung und automatibei dem eine Vielzahl von Farben, die sämtlich einer sehen Frequenzregelung mit Hilfe einer einzigen bestimmten Phase zugeordnet sind, im Farbunter- Schaltungsstufe durchzuführen.

träger enthalten ist, so daß, obwohl die /- und Q-Si- Ferner soll — und das ist eine der Hauptaufgaben

gnale synchron demoduliert werden können, und zwar der Erfindung — an Stelle der bisher üblichen komunter Verwendung eines Bezugssignals von ent- 25 püziert aufgebauten und umfangreichen Schaltungssprechender Phasenlage für jedes der beiden Signale, stufen für die Synchronisationswellenzugabtrennung es möglich ist, durch Verwendung von Bezugssignalen _und automatische Frequenzregelung der örtlichen Beanderer Phasenlagen purpurne, rote, blaue, gelbe. zugsschwingungsquelle in einem Farbfernsehempfängrüne und violette Farbdifferenzsignale zu erhalten. ger eine vereinfachte, schnell arbeitende Kombinations-Ferner kann man durch senderseitige Verwendung 30 stufe geschaffen werden, in der die genannten Funkvon symmetrischen Modulatoren erreichen, daß das tionen vereinigt sind.

vierteiperiodenmodulierte Unterträgersignal die Form Die Erfindung betrifft einen Phasendetektor für

eines unterdrückten Unterträgersignals annimmt. Das Farbfernsehempfänger unter Verwendung einer einhat den zusätzlichen Vorteil, daß das zur Verfügung zigen Elektronenröhre, der zum Phasenvergleich stehende Frequenzspektrum besser ausgenutzt werden 35 einerseits kurze, in regelmäßigen Zeitabständen auf kann, tretende Wellenzüge eines Farbsynchronisations-Da, wie erwähnt, das empfängerseitig erzeugte Be- signals und andererseits eine andauernde, zur Farbzugssignal zur Synchrondemodulation jeweils sehr steuerung dienende Schwingung zugeführt werden,
genau auf die Phasenlage der zu demodulierenden Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Farbdifferenzsignale oder Farbsignale abgestimmt 40 einer Elektronen aufnehmenden Elektrode der Röhre sein muß, ist es offenbar erforderlich, dem Farbfern- eine Betriebsspannung nur während des Auftretens sehsignal eine geeignete Farbsynchronisationsnach- der kurzen Wellenzüge zugeführt wird und daher ein rieht beizugeben. Die Frequenz des Farbunterträgers Stromfluß zu dieser Elektrode nur während dieser beträgt annähernd 3,58 Megahertz. Die Farbsynchro- Zeitspanne erfolgt, wobei in der an diese Elektrode nisation geschieht in der Weise, daß man mindestens 45 angeschlossenen Schaltung eine Regelspannung zur

acht Perioden dieser Farbunterträgerfrequenz auf der Rückschulter des Horizontalsynchronisationsimpulses überträgt. Die Phasenlage dieses Farbsynchronisationswellenzuges ist so gewählt, daß der Wellenzug dem /-Signal um 57° vorauseilt und das /-Signal seinerseits dem Q-Signal um 90° vorauseilt.

Es gibt eine ganze Reihe von Verfahren zur emp· fängerseitigen Farbsynchronisation, nach denen ein oder mehrere Bezugssignale, deren Phasen durch den Farbsynchronisationswellenzug genau festgelegt sind, erzeugt werden. Bei diesen bekannten Verfahren wer den z. B. angestoßene Schwingstufen oder mit Reaktanzröhren ausgerüstete Frequenz- und Phasenregelstufen verwendet. Die vorliegende Erfindung befaßt sich nicht mit irgendwelchen Neuerungen in den Bezugssignalsynchronisationsstufen, sondern vielmehr mit einer neuartigen und sinnvollen Vereinfachung der gewöhnlich recht umständlich und kompliziert aufgebauten Schaltungsstufe, die den örtlichen Oszillator, eine Reaktanzröhre, einen Phasendiskriminator uud die Synchronisationswellenzugabtrennstufe umfaßt.

Zweck der Erfindung ist es, die Funktionen de» Synchronisationswellenzugverstärkers, der Synchro-

Steuerung der Phase der andauernden Schwingung entsteht, die eine Funktion des Phasenunterschiedes zwischen den kurzen Wellenzügen und der andauernden Schwingung ist.

In den Zeichnungen bedeutet

Fig. 1 einen Farbfernsehempfänger mit einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Funktion der Synchronisationswellenzugabtrennstufe und des Phasendetektors in einer einzigen Stufe vereinigt sind,

Fig. 2 eine Phasenvergleichscharakteristik, wie sie sich bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Heptode 65 ergibt, und

Fig. 3 einen Farbfernsehempfänger mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der die Funktionen der Synchronisationswellenzugabtrennstufe, des Phasendetektors, des Bezugsschwingungsoszillators und der automatischen Frequenzregelung in einer einzigen Stufe \-ereinigt sind.

Vor Beschreibung der hier angegebenen Ausführungsformen der Erfindung soll zunächst die Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Farbfernsehempfängers betrachtet werden. Das Farbfernsehsignal wird mit der Antenne 11 empfangen und von dem Fernsehsignalempfänger 13 verarbeitet. Der Fernseh-

nisationswellenzugabtrennstufe. des Phasendetektors 70 signalempfänger 13 vereinigt in sich die bekannten

Funktionen des Überlagerers, Zwischenfrequenzverstärkers. Detektors und automatischen Verstärkungsreglers. Ein Ausgangszweig des Fernsehsignalempfängers erfaßt den Toninhalt der Sendung, wobei z. B. vom Tonzwischenträgerverfahren Gebrauch gemacht wird; der Toninhalt wird dem Tondemodulator und -verstärker 15., wo die Tonsignale demoduliert und verstärkt werden, und sodann dem Lautsprecher 17 zugeführt. Das eigentliche Farbfernsehsignal wird dem Videoverstärker 19 zugeführt, von dessen Ausgang es auf mindestens vier Zweige verteilt wird. Ein Zweig führt zur Ablenkungs- und Hochspannungs stufe 23, die die Ablenksignale für die Ablenkeinheiten 51 und zugleich die Hochspannung für die Anode 50 der Bildröhre 49 liefert. Zusätzlich kann die Ablenk- und Hochspannungsstufe 23 dazu verwendet werden, einen Tastspannungsgenerator 25., der eine impulsförmigeTast- oder Entriegelungsspannung 68 erzeugt, zu steuern; diese Tastspannung ist positiv und hat eine zeitliche Dauer, die im wesentlichen gleich der des Farbsynchronisationswellenzuges ist. Der Videoverstärker liefert ferner ein Signal an die Verzögerungsleitung 21. Die Verzögerungsleitung 21 liefert ein um den richtigen Betrag verzögertes Luminanzsignal, das gleichzeitig der Rotadditions- und Gleichstromwiedereinführungsstufe 43, der Günadditions- und Gleichstromwiedereinführungsstufe 45 und der Blauadditions- und Gleichstromwiedereinführungsstufe 47 zugeführt wird.

Das am Ausgang des Videoverstärkers 19 einscheinende Farbfernsehsignal wird ferner dem Bandpaßfilter 31 zugeführt. Das Filter 31 hat einen Durchlaßbereich von 2 bis 4,1 Megahertz, was für die Aussiebung der außerhalb des Bereiches des modulierten Farbunterträgers befindlichen Luminanznachricht ausreicht. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 31 wird gleichzeitig dem Q-Demodulator 33 und dem /-Demodulator 37 zugeführt. Die Ausgangssignale des Videoverstärkers 19 und des Tastspannungsgenerators 25 werden der vereinigten Synchronisationswellenzugabtrenn- und Phasendetektorstufe 53 zugeführt. Die Stufe 53 erhält außerdem das Ausgangssignal des örtlichen Oszillators 29. Die Stufe 53 wird während der Dauer des Farbsynchronisationswellenzuges durch die Tastspannung 68 eingeschaltet; sie vergleicht die Phase des Farbsynchronisationswellenzuges mit der des örtlichen Oszillators 29 und erzeugt ein Signal, das den Phasenunterschied zwischen dem Farbsynchronisationswellenzug und dem örtlichen Oszillator angibt. Dieses Signal wird durch das Tiefpaßfilter 77, das auch als Integrierglied ausgebildet sein kann, geleitet und der Reaktanzröhre 79 züge führt. Die Reaktanzröhre 79 regelt den örtlichen Oszillator 29 auf die richtige Frequenz und Phasenlage, wie sie durch den Farbsynchronisationswellenzug vorgeschrieben werden, ein. Der örtliche Oszillator 29 liefert ein Signal an den /-Demodulator 37 und über den Viertelperiodenphasenschieber 27 ein zweites Signal an den Q-Demodulator 33. Der Q-Demodulator 33 demoduliert die Q-Nachricht, die durch das Q-Filter 35., das einen Durchlaßbereich von etwa 0 bis 0,5 Megahertz hat, geleitet wird. Das Ausgangssignal des Q-Filters 35 wird der Inverter- und Matrixstufe 41 zugeleitet. Das /-Signal wird im /-Demodulator 37 demoduliert und sodann durch die /-Filter- und Verzögerungsstufe 39, die einen Durchlaßbereich von etwa 0 bis 1,5 Megahertz hat, geleitet. Das Ausgangssignal der /-Filter- und Verzögerungsstufe 39 wird gleichfalls der Inverter- und Matrixstufe 41 zugeleitet.

Die Inverter- und Matrixstufe 41 stellt die Signale R- Y, G- Y und B- Y bereit, die sodann der Rotadditionsund Gleichstromwiedereinführungsstufe 43, der Grünadditions- und Gleichstromwiedereinführungsstufe 45 bzw. der Blauadditions- und Gleichstromwiedereinführungsstufe 47 zugeführt werden. Von den Stufen 43, 45 bzw. 47 werden die dort gewonnenen roten, grünen bzw. blauen Signale den entsprechenden Steuergittern der Farbbildröhre 49 zugeleitet.

ίο Es soll nun die Wirkungsweise der zur vereinigten Farbsynchronisationswellenzugabtrenn- und Phasendetektorstufe 53 gehörigen Mehrgitterröhre 65 betrachtet werden. Das vom örtlichen Oszillator 29 gelieferte und dem dritten Gitter 67 zugeleitete Signal ist eine Spannung von der Form

e_g3 — E₃ sin (co t+ Θ)

Das zusammengesetzte Farbfernsehsignal wird dem ersten Steuergitter 65 zugeführt und ergibt ein Signal von der Form

e_gl = E₁ sin ω t (3;

Das zusammengesetzte Signal enthält sowohl den Horizontalsynchronisationsimpuls 64 als auch den Farbsynchronisationswellenzug 62. Am zweiten und am vierten Gitter der Röhre 65 liegen angemessene positive Potentiale.

Wird die Anode nicht auf ein geeignetes positives Potential angehoben, so erscheint im Anodenkreis, der aus dem von der Anode direkt an Masse geführten Widerstand 76 besteht, kein Signal. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung wird jedoch der Anodenklemme 71 über den Kondensator 70 eine positive Tastspannung 68 zugeleitet. Diese Tastspannung hat im wesentlichen die Dauer des Svnchronisationswellenzuges 62; sie dient dazu, die Anode 69 während dieser Zeit auf ein positives Potential anzuheben. Daraus ergibt sich sowohl ein Durchschleusungseffekt für den Farbsynchronisationswellenzug als auch eine Verstärkung dieses Wellenzuges, da in der Röhre zusätzlich zur Multiplikation auch eine Verstärkung der entsprechenden Signale stattfindet, was erfindungsgemäß von wichtiger Bedeutung ist.

Die Mehrgitterröhre 65 wirkt als Modulatorröhre, und es läßt sich daher an Hand der Theorie der Heptoden bzw. der Röhren mit mehreren Steuergittern zeigen, daß der im Anodenkreis fließende Gleichstrom ein Stromkomponente aufweist, die im wesentlichen der Gleichung

i_p = K E₁ E₃ cos Θ (4)

gehorcht, wobei K eine Proportionalitätskonstante und β die Phasenverschiebung zwischen dem Farb-Synchronisationswellenzug 62 und der örtlichen Oszillatorschwinguiig, gemessen während der durch die Tastung an der Anode 69 gegebenen Dauer des Färb-Synchronisationswellenzuges, bedeuten. Aus der Gleichung (4) folgt, daß der Ausgangsstrom eine typische Diskriminatorcharakteristik liefert, die eine Funktion der Phasenlage ist und den Nullpunkt dann durchläuft, wenn der Farbsynchronisationswellenzug gegenüber der örtlichen Oszillatorschwingung um 90° phasenverschoben ist. Diese Charakteristik oder Kennlinie ist in Fig. 2 gezeigt, wo die Kurve 76, die den Ausgangsstrom i_p des Detektors 53 (Ordinate) in Abhängigkeit von der Phasendifferenz Θ (Abszisse) darstellt, für gegen 90° ansteigende Phasenwinkel Θ abfällt und bei 90° die Null-Linie schneidet. Diese Art von Charakteristik ist typisch für die meisten Phasen-

97 hat den Zweck, den Ausgang des Tiefpaßfilters 77 an die zwischen dem Steuergitter 58 und Masse liegende Impedanz anzupassen. Auf diese Weise ist der Oszillator, der im vorliegenden Fall als Colpitts-5 Oszillator beschrieben ist, mit dem Phasendetektor kombiniert. Für den Fachmann ist es natürlich klar, daß ebensogut auch irgendeine andere der zahlreichen bekannten Oszillatorschaltungen, einschließlich der Kristalloszillatoren, verwendet werden kann.

Obwohl man an sich zur Regelung der Frequenz des durch den Kathoden-, Erstgitter- und Zweitgitterteil der Mehrgitterröhre 65 gebildeten Oszillators eine getrennte Reaktanzröhre verwenden kann, ist durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit ge

wird sodann der Reaktanzröhre 79 zugeleitet. Die Reaktanzröhre 79 sorgt für eine Korrektur von etwaigen im Ausgangssignal des örtlichen Oszillators auftretenden Phasen- und Frequenzabweichungen.

In der Schaltung nach Fig. 1 sind die Reaktanzröhre und der örtliche Oszillator als getrennte Stufen gezeigt, so daß die genaue Wirkungsweise der vereinigten Synchronisationswellenzugabtrenn- und De-

diskriminatoren, bei denen nur in einer Stromrichtung leitende Impedanzen zum Vergleichen des Farbsynchronisationswellenzuges mit der örtlichen Oszillatorschwingung verwendet werden.

Am Widerstand 76 ergibt sich infolge von i_v ein aus der in Fig. 2 gezeigten Kurve folgender Spannungsverlauf. Diese Spannung kann sodann durch das Tiefpaßfilter 77 geleitet werden. Das Filter 77 formt diese Spannung, deren zeitliche Dauer gleich der Dauer des Farbsynchronisationswellenzuges ist, in io eine kontinuierliche Spannung um. Die durch das Tiefpaßfilter 77 ausgeübte Funktion kann auch durch irgendein geeignet bemessenes Integrierglied wahrgenommen werden.

Die vom Tiefpaßfilter 77 gelieferte kontinuierliche 15 geben, auch die automatische Frequenzregelung in die Spannung, die eine Funktion der Phasendifferenz ist, Mehrzweckekombination aus Synchronisationswellen-

zugabtrennstufe, Phasendetektor und Oszillator 90 einzuschließen. Die Oszillatorfrequenz kann dadurch geregelt werden, daß man die dem ersten Steuergitter 20 58 zugeführte Vorspannung in geeigneter Weise verändert. Eine derartige Änderung kann sich auf verschiedene Weise auswirken, und zwar kann sich entweder der Durchgriff in bezug auf das zweite Gitter 56 oder die Steilheit zwischen der Kathode 66 und

tektorstufe 53 in klar verständlicher Form und ohne 25 dem Steuergitter 58 ändern. Es ist bereits erwähnt übermäßige Komplikationen erklärt werden konnte. worden, daß im Oszillatorkreis für eine geeignete Zu beachten ist jedoch, daß die vorliegende Erfindung Gitterableitung vom Gitter 58 nach Masse gesorgt in Wirklichkeit weit vielseitiger insofern ist, als noch werden muß. Da für das Steuergitter 58 eine Vereinimehr Funktionen in einer einzigen Stufe vereinigt gung von Gitterableitung und Frequenzregelspannung werden können, nämlich nicht nur die Synchroni- 30 erwünscht ist, und da am Klemmpunkt 71 bereits eine sationswellenzugabtrennung und -verstärkung sowie Gitterableitung nach Masse zusätzlich zu der Spandie Phasendetektion, sondern auch die Erzeugung der nung, deren Änderung dem Phasenwinkel Θ proporörtlichen Oszillatorschwingung und ferner die auto- tional ist, zur Verfügung steht, kann durch die ReihenmatischeFrequenzregelung dieser örtlichen Oszillator- schaltung eines Tiefpaßfilters 77 mit einem Widerschwingung. Eine entsprechende Schaltung ist in 35 stand 97, der Anodenklemme 71 und dem Steuergitter Fig. 3 gezeigt. 58 die an der Anodenklemme 71 während der Dauer

In Fig. 3 ist zwischen dem Steuergitter 58 und des Farbsynchronisationswellenzuges entwickelte Pha-Masse ein Oszillator vom Colpitts-Typ eingeschaltet. sendiskriminatorspannung mit Hilfe des Tiefpaßfilters Dieser Colpitts-Oszillator besteht aus dem Koppel- 77 oder eines geeigneten Integriergliedes in eine konkondensator 95 und dem Resonanzschwingkreis 93, 40 tinuierliche Spannung umgewandelt und dazu verder auf die Frequenz des Farbsynchronisationswellen- wendet werden, etwaige Frequenzabweichungen im zuges abgestimmt ist. Um den Oszillatorschwingvor- Oszillatorteil zu korrigieren.

gang zu ermöglichen, ist die Hochfrequenzspule oder Wie man sieht, leistet die Mehrgitterröhre 65 die

-drossel 91 zwischen die Kathode 66 und Masse ge- Funktionen einer Synchronisationswellenzugabtrenschaltet, wobei die Kathode sodann an den Mittel- 45 nung und -verstärkung, der Phasendetektion, der örtpunkt zwischen den beiden in Reihe geschalteten Ka- liehen Oszillatorschwingungserscheinung und der pazitäten, die für eine Colpitts-Schaltung typisch sind, automatischen Frequenzregelung. Aus Fig. 3 ist zu geführt ist. Indem man an das zweite Gitter 56 eine entnehmen, daß das zusammengesetzte Signal eingeeignete positive Spannung legt, kann man den aus schließlich der Synchronisationssignale, der Videoder Kathode 66, dem Steuergitter 58 und dem zweiten 50 nachricht und des Farbsynchronisationswellenzuges Gitter 56 in Verbindung mit der zuvor beschriebenen dem dritten Gitter 67 zugeführt wird. Dank der Tat-Drossel 91, dem Resonanzkreis 93 und dem Über- sache, daß der Anodenklemme 71 über den Kondenbrückungskondensator 95 bestehenden Teil der Mehr- sator 70 die Tastspannung 68 zugeleitet wird, wird gitterröhre 65 zum Schwingen bringen, vorausgesetzt, am Ausgang der kombinierten Synchronisationsdaß zwischen dem Steuergitter 58 und Masse eine ge- 55 wellenzugabtrenn-, Phasendetektor- und Oszillatoreignete Gitterableitvorrichtung angebracht ist. Ange- stufe 90 ein frequenz- und phasenstabilisiertes Signal nommen, es sei eine derartige Gitterableitung vor- erhalten, das in der bereits im Zusammenhang mit handen, so sieht man, daß der dadurch im Erststeuer- Fig. 1 beschriebenen Weise den entsprechenden Schalgitterteil der Mehrgitterröhre 65 ermöglichte Oszil- tungsstufen des Farbfernsehempfängers zugeleitet latorvorgang nunmehr in Verbindung mit dem Einfluß 60 werden kann.

eines dem zweiten Steuergitter 67 zugeführten, den In den Schaltungen nach Fig. 1 und 3 ist ein wei-

Synchronisationswellenzug enthaltenden Videosigna- terer Gesichtspunkt der Erfindung verkörpert. Wird len und der der Anode 69 zugeführten positiven Tast- die Anode durch einen zeitlich richtig abgeglichenen spannung 68 nutzbar gemacht werden kann, wobei Entriegelungsimpuls getastet, so kann, wie bereits durch das Zusammenwirken all dieser Signale am 65 gezeigt worden ist, der Anodenstrom nur dann fließen, Widerstand 76 eine Spannung erhalten wird, die eine wenn der Synchronisationswellenzug auftritt. FoIg-Funktion der Phasenabweichung zwischen dem am lieh ist der Änodenstrom und die an einem Anoden-Resonanzkreis 93 entwickelten Oszillatorsignal und arbeitswiderstand entwickelte Spannung ein Maß für dem durch das Videosignal gelieferten Farbsynchro- den Phasenwinkel Q. Der hohe Verstärkungsgrad in nisationswellenzug ist. Der Verbindungswiderstand 70 der Mehrgitterröhre 65 wird auf bequeme Weise

dadurch erhalten, daß man einen entsprechend hohen· Anodenarbeitswiderstand 76 wählt. Das ist in diesem Fall deshalb möglich, weil die Anodenarbeitsspannung 68 mit diesem Widerstand nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet ist. Natürlich muß die Verstärkung durch den Impulsfaktor geteilt werden, da lediglich der Gleichstromausgangswert von Interesse ist; jedoch läßt sich eine Regelspannung von 0,25 Volt pro Grad Phasenabweichung ohne weiteres erreichen. Es ist be·- reits erwähnt worden, daß der Nullpunkt einem Phasenwinkel von Θ = 90° entspricht und unabhängig von der Amplitude ist. Die Anodenspannung ändert sich um einen gewissen, gegenüber Masse negativen Wert und wird dazu verwendet, den örtlichen Oszillator in der beschriebenen Weise zu regeln.

Die vorstehende Erörterung bezieht sich hauptsächlich auf solche Fälle, wo die Phase des Synchronisationswellenzuges ursprünglich von der des Farboszillators verschieden ist, wobei der Oszillator durch den Phasendiskriminatoreffekt auf die richtige Phase eingeregelt wird. Weicht die Frequenz des Färb-Synchronisationswellenzuges von der des Farboszillators ab, so sorgt die erfindungsgemäße Einrichtung dafür, daß der örtliche Farboszillator in seiner Frequenz von der Frequenz des Synchronisationswellenzuges »mitgezogen« wird, und zwar zusätzlich dazu, daß sie den Oszillator sodann zwingt, mit der durch den Wellenzug vorgeschriebenen Phase zu schwingen. Die Vorgänge des Frequenzmitziehens werden am besten verständlich, wenn man sich die Tatsache vor Augen hält, daß die Phasendetektorausgangsspannung in einem solchen Fall eine Wechselspannung ist, deren Frequenz gleich der Schwebungsfrequenz ist, und zwar deshalb, weil der Phasenwinkel sich im Takte der Schwebungsfrequenz ändert. Als Folge davon wird der örtliche Oszillator frequenzmoduliert. Ist das System richtig aufgebaut und bemessen, so muß die Frequenz des örtlichen Oszillators zu irgendeinem Zeitpunkt während des Frequenzmodulationszyklus den richtigen Wert annehmen.

Das Mitziehen oder die Frequenzsynchronisatiou wird in der bei solchen geschlossenen Schleifensystemen üblichen Weise beeinflußt, d. h., falls richtig gedämpft, folgt der Mitzieheffekt einem asymptotischen Verlauf. Schwingt der örtliche Oszillator anfänglich mit einer vom richtigen Wert abweichenden Frequenz, so muß, nachdem der Mitziehvorgang stattgefunden hat, in dem System eine stetige Korrekturspannung zur Verfügmng stehen, um den örtlichen Oszillator auf die richtige Frequenz abzustimmen. Wenn der örtliche Oszillator anfänglich verstimmt gewesen ist, so weicht die Phasenlage des örtlichen Systems um einen sehr kleinen Betrag von 90° ab. Die Größe des statischen Phasenfehlers ist eine Funktion der Verstärkung des Systems; sie kann durch geeignete Bemessung ohne weiteres kleiner als 2° gehalten werden.

Die Unempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Schaltung gegen Wärme- und Impulsrauschen ist größer als die komplizierterer Schaltungen; und zwar ist das deshalb der Fall, weil die Phasendetektion und die Synchronisationswellenzugabtrennung durch den gleichen Impuls getastet werden. Normalerweise wird lediglich die Synchronisationswellenzugabtrennung getastet. Eine weitere Verbesserung ergibt sich aus der Tatsache, daß wegen der der vorliegenden Schaltung innewohnenden automatischen Symmetrie die Maßnahmen, wie Impedanzabgleichung, Bereitstellung von Treiberspannungen und Dioden, überflüssig macht, das Wärmerauschen an der Anode lediglich eine Aus-..,^ __ gangsspannung hervorrufen kann, die im Durchschnitt gleich Null ist.

Claims (18)

Patentansprüche·.

1. Phasendetektor für Farbfernsehempfänger unter Verwendung einer einzigen Elektronenröhre, der zum Phasenvergleich einerseits kurze, in regelmäßigen Zeitabständen auftretende Wellenzüge eines Farbsynchronisationssignals und andererseits eine andauernde, zur Farbsteuerung dienende Schwingung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß einer Elektronen aufnehmenden Elektrode der Röhre eine Betriebsspannung nur während des Auftretens der kurzen Wellenzüge zugeführt wird und daher ein Stromfluß zu dieser Elektrode nur während dieser Zeitspanne erfolgt, wobei in der an diese Elektrode angeschlossenen Schaltung eine Regelspannung zur Steuerung der Phase der andauernden Schwingung entsteht, die eine Funktion des Phasenunterschiedes zwischen den kurzen Wellenzügen .und der andauernden Schwingung ist.

2. Phasendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen aufnehmende Elektrode die Röhrenanode ist.

3. Phasendetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Mehrgitterröhre mit Kathode, Anode, einem ersten und mindestens einem zweiten Steuergitter ist und daß die Wellenzüge dem ersten Steuergitter, die Dauerschwingung dem zweiten Steuergitter und die Betriebsspannung der Anode zugeführt werden.

4. Phasendetektor nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Zuführung von Farbfernsehsignalen an eine Steuerelektrode der Röhre.

5. Phasendetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuergitter und das zweite Steuergitter gegeneinander abgeschirmt sind.

6. Phasendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Dauerschwingung erzeugenden örtlichen Oszillator und Vorrichtungen, durch die der Oszillator in Abhängigkeit von der Regelspannung phasengeregelt wird.

7. Phasendetektor nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregeleinrichtung für den örtlichen Oszillator eine in ihrem Blindwiderstandswert regelbare Reaktanz ist, die mit dem frequenzbestimmenden Teil des Oszillators gekoppelt ist.

8. Phasendetektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter zur Durchleitung der Regelspannung an die Phasenregelvorrichtung für den örtlichen Oszillator, wobei dieses Tiefpaßfilter eine kontinuierliche Regelspannung zur Regelung der Phase der örtlichen Oszillatorschwingung liefert.

9. Phasendetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter als Integrierglied arbeitet.

10. Phasendetektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des örtlichen Oszillators mit der Röhre der vorhergehenden Ansprüche identisch ist.

11. Phasendetektor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen einerseits an eine Steuerelektrode der Röhre und andererseits an ein festes

.„ ,Potential angeschlossenen Resonanzkreis.

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12. Phasendetektor nach Anspruch 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit einem geeigneten Teil des Resonanzkreises gekoppelt und daß zwischen der Kathode und dem festen Potential eine Drosselspule eingeschaltet ist.

13. Phasendetektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis aus der Parallelschaltung einer Spule und zweier in Reihe geschalteter Kondensatoren besteht und daß die Kathode an den Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren angeschlossen ist.

14. Phasendetektor nach Anspruch 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis zwischen die zweite Steuerelektrode der Röhre und das feste Potential geschaltet ist.

15. Phasendetektor nach Anspruch 7 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz zur Frequenzregelung der im Resonanzkreis erzeugten Schwingungen dient und eine elektrische Verbindung mit der zweiten Steuerelektrode zur Zuführung der Regelspannung an diese Elektrode aufweist.

16. Phasendetektor nach Anspruch 8 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter mit der zAveiten Steuerelektrode verbunden ist.

17. Phasendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung an einer zwischen die Elektronen aufnehmende Elektrode und einen ein festes Potential führenden Punkt geschalteten Impedanz entwickelt wird.

ίο

18. Phasendetektor nach einem der \Orhergehen-

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung eine zeitliche Dauer hat, die gleich der Dauer der Farbsynchronisationswellenzüge ist, und daß sie in einem Tastspannungsgenerator, der eine positive Tastspannung liefert, erzeugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 878 512;
Kerkhof und Werner, »Fernsehen«, Philips Techn. Bibliothek, 1951, S. 428 und 429 und Faltbild II.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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