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Differenzträgerverfahren für Fernsehton Bei dem am häufigsten angewandten
Differenzträgerverfahrenfür Fernsehton, bei dem die Zwischenfrequenzen von Bild-
und Tonsignal in einem gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker verstärkt werden und
bei dem die mit dem Tonsignal frequenzmodulierte Differenzträgerfrequenz im Videodemodulator
gebildet wird, ergeben sich neben den bekannten Vorteilen auch verschiedene Nachteile.
Diese liegen unter anderem darin, daß widersprechende Forderungen für den Verlauf
der unteren Flanke des Zwischenfrequenzverstärkers bestehen: Einerseits wird eine
starke Abschwächung der frequenzmodulierten Ton-Zwischenfrequenz-Trägerwelle und
eine hohe Nachbarkanalselektion gefordert, und andererseits soll eine ausreichende
und dosierte Verstärkung der frequenzmodulierten Ton-Zwischenfrequenz-Trägerwelle
erreicht werden. Die gemeinsame Erfüllung dieser Forderungen gelingt nur unvollständig
und unter erheblichem Aufwand an Hilfskreisen bzw. Bandpaßfiltern. Infolge der Diskrepanz
treten meistens schon bei nur geringer Fehlabstimmung des Empfängers Bildstörungen
durch die Tonfrequenzsignale oder Tonstörungen durch die Bildsignale auf (Verzerrungen,
sogenanntes »Intercarriergeräusch«).
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Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Abstimmung des Empfängers
auf eine subjektiv optimale Bildwiedergabe bei schwachem Eingangssignal eine andere
ist als bei starkem Eingangssignal. Bei schwachem Eingangssignal ist bekanntlich
die Bildwiedergabe besser, wenn der Bild-Zwischenfrequenz-(ZF) -Träger von der Mitte
der Nyquist-Flanke aus in Richtung auf die Mitte der ZF-Durchlaßkurve verschoben
wird. Dabei tritt zwar ein Verlust an hohen Videofrequenzen ein, jedoch wird der
Rauschabstand erheblich vergrößert, so daß insgesamt die Bildwiedergabe besser wird.
Im allgemeinen kann diese für die Bildwiedergabe günstige Verschiebung der Empfängerabstimmung
jedoch nicht angewandt werden, da dann die Ton-ZF-Trägerwelle zu weit unterdrückt
wird und dadurch eine verzerrte und schwache Tonwiedergabe eintritt. Um diesen Effekt
zu vermindern, müßte man die ZF-Durchlaßkurve nach der Seite des Ton-ZF-Trägers
sehr flach auslegen. Da dann aber wiederum die Selektion und die Verstärkung für
die Bild-ZF stark abnehmen würde und außerdem die Gefahr von Bildstörungen durch
den Differenzträger besteht, ist dieser Weg praktisch nicht brauchbar.
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Eine Variante des zuvor erläuterten Differenzträgerverfahrens ist
durch die britische Patentschrift 639926 bekanntgeworden. Sie hat aber ebenfalls
große Nachteile.
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In der einen Schaltungsausführung gemäß dieser Patentschrift wird
nach einer unmittelbar hinter der ersten Mischstufe angeordneten Trennstufe die
Mischstufe zur Bildung des Differenzträgers angeordnet, und die gesamte erforderliche
Ton-ZF-Verstärkung bis zum Tondemodulator erfolgt auf der Differenzträgerfrequenz.
Dadurch ergibt sich einerseits ein sehr schlechter Wirkungsgrad der Differenzträgermischstufe,
da die Steuerspannungen zu klein sind, andererseits besteht für den Tonkanal nur
eine sehr gering Selektion. Die Zahl der ZF-Kreise auf der Differenzträgerfrequenz
ist zwar in Verbindung mit den mehreren erforderlichen Verstärkerstufen groß, aber-
in. bezug auf eine Änderung der Empfängerabstimmung tragen diese Kreise bekanntlich
nicht zur Selektion bei. Daraus resultiert unter anderem auch ein ungünstiges Signal-Rausch-Verhältnis
für die Tonwiedergabe.
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In der anderen Schaltungsausführung nach der britischen Patentschrift
639 926 kommt ein teilweise gemeinsamer Verstärker für die Zwischenfrequenzen des
Bild- und Tonsignals zur Anwendung, ehe die Bildung der Differenzträgerfrequenz
erfolgt. Die erforderliche ZF-Verstärkung auf der Differenzträgerfrequenz ist entsprechend
der größeren Vorverstärkung geringer. Die Zuführung der Zwischenfrequenzträgerwelle
des Bildsignals zur Mischstufe des Differenzträgers erfolgt vom Ausgang des zweiten
separaten Bild-ZF-Verstärkers über einen zusätzlichen; Amplitudenbegrenzer. Gegenüber
der erfindungsgemäßen Anordnung hat diese Ausführung unter anderem den Nachteil
eines ungewöhnlich hohen Aufwandes an Röhren und Schaltmitteln. Der mit geringer
Verstärkungsausbeute arbeitende erste, für Bild und Ton gemeinsame ZF-Verstärker,
die separate Mischstufe für den Differenzträger, der getrennte Amplitudenbegrenzer
für den Bild-ZF-Träger und der dennoch erforderliche Verstärker für die Differenzträgerfrequenz
sind ökonomisch nur in Sonderfällen vertretbar und kommen insbesondere für die Serienfertigung
moderner Fernsehgeräte nicht in Betracht.
Zur Bekämpfung der Nachteile
des eingangs erläuterten üblichen Differenzträgerverfahrens ist auch bereits vorgeschlagen
worden, eine gesonderte Mischstufe zur Gewinnung des Differenzträgers vorzusehen,
die sich erst am Ausgang des Videoverstärkers befindet. Durch diese Anordnung soll
unter anderem eine Erhöhung des Amplitudenverhältnisses von Bildzu Ton-ZF-Trägerwelle
bewirkt werden, um insbesondere bei Anwendung von Amplitudenmodulation auch für
das Tonsignal das Intercarriergeräusch zu vermindern. Ferner soll auf dem Wege über
eine von der Empfängerabstimmung stark abhängige Lautstärkeänderung des Tones eine
aktustische Abstimmanzeige ermöglicht werden. Zu diesem Zweck wird ein entsprechend
schmalbandiges Netzwerk verwendet. Des weiteren beinhaltet der ältere Vorschlag
die Mehrfachausnutzung der hinter dem Bildsignalgleichrichter angeordneten Verstärkerröhre.
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Da bei dieser Schaltung für die separate Verstärkung der Ton-ZF ein
sehr schmalbandiger Verstärker zur Anwendung kommt, um das angestrebte Ziel einer
Art »Abstimmanzeige« durch Lautstärkeänderung zu erreichen, wird zwangläufig der
Nachteil in Kauf genommen, daß bei schwacher Eingangsfeldstärke eine subjektiv optimale
Bildwiedergabe bei gleichzeitig optimaler Tonwiedergabe nicht möglich ist. In dieser
Beziehung werden die Verhältnisse durch die Schaltung nach dem älteren Vorschlag
gegenüber dem Zustand des zuerst erläuterten, am meisten angewandten Verfahrens
sogar noch verschlechtert.
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Die Erfindung befaßt sich nun mit der Aufgabe, die Nachteile der bekannten
Differenzträgerverfahren für Fernsehton möglichst weitgehend und bei geringem Aufwand
an Röhren und Schaltmitteln zu beseitigen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei dem
Differenzträgerverfahren für Fernsehton, bei dem die mit dem Tonsignal frequenzmodulierte
Hochfrequenzträgerwelle und die mit dem Bildsignal amplitudenmodulierte Hochfrequenzträgerwelle
in einer ersten Mischstufe einer gemeinsamen Oszillatorfrequenz überlagert und in
zwei analog modulierte Zwischenfrequenzträgerwellen umgewandelt werden, deren Frequenzabstand
gleich dem der beiden hochfrequenten Trägerwellen voneinander ist, bei dem ferner
ein Verstärker für die Zwischenfrequenzbildsignale vorgesehen ist und bei dem die
beiden Zwischenfrequenzträgerwellen in einer zweiten Mischstufe zwecks Gewinnung
der mit dem Tonsignal frequenzmodulierten Differenzträgerfrequenz gemischt werden,
aus der in einem nachfolgenden FM-Demodulator die Tonfrequenzschwingungen gewonnen
werden, erfindungsgemäß dadurch, daß die mit dem Tonsignal frequenzmodulierte Zwischenfrequenzträgerwelle
unmittelbar hinter der ersten Mischstufe ausgesiebt und in einem getrennten Zwischenfrequenzverstärker
verstärkt wird und daß einem üblichen, zur Unterdrückung unerwünschter Amplitudenschwankungen
am Ausgang dieses Verstärkers vorgesehenen Amplitudenbegrenzer außer der mit dem
Tonsignal frequenzmodulierten Zwischenfrequenzträgerwelle auch die vom Ausgang des
Verstärkers für die Zwischenfrequenzbildsignale abgenommene Zwischenfrequenzträgerwelle
des Bildsignals zwecks Mischung mit der frequenzmodulierten Zwischenfrequenzträgerwelle
des Tonsignals zugeführt wird und daß im Ausgangskreis des Begrenzers ein FM-Demodulator
zur Gewinnung der Tonfrequenzschwingungen liegt, der auf die im Begrenzer gebildete
Differenzträgerfrequenz abgestimmt ist, deren Wert gleich dem Frequenzabstand von
Bild- und Tonträgerwelle ist. Durch die Anwendung des bis zum Demodulator getrennten
ZF-Verstärkers für die Ton-ZF wird erreicht, daß sämtliche ZF-Kreise zur Selektion
und damit zur Störsicherheit beitragen. Durch die gleichzeitige Ausnutzung der letzten
als Amplitudenbegrenzer arbeitenden ZF-Verstärkerstufe des Ton-ZF-Verstärkers als
Mischstufe für die Bildung der Differenzträgerfrequenz und die unmittelbare Nachschaltung
des auf die Differenzträgerfrequenz abgestimmten Demodulators werden überraschenderweise
alle Vorteile des bekannten Differenzträgerverfahrens einerseits (Kompensation der
Oszillatordrift, hoher Wirkungsgrad des Demodulators) und des an sich überholten
Paralleltonverfahrens mit getrennten Bild-und Tonkanälen andererseits (optimale
Verstärkung und Selektion sowie guter Phasengang im Bildkanal, geringe gegenseitige
Störungen von Bild und Ton) miteinander vereinigt, während zugleich die Nachteile
vermieden werden. Auch im Aufwand bedeutet die erfindungsgemäße Anordnung gegenüber
dem bekannten Differenzträgerverfahren keinen Nachteil, da man mit zwei bis höchstens
drei ZF-Stufen im Ton-ZF-Kanal auskommt. Selbst ein Mehraufwand würde hier deshalb
kein Nachteil sein, weil durch die Trennung von Ton- und Bild-ZF im Bild-ZF-Verstärker
ein Verstärkungsgewinn eintritt. Wesentlich für die günstige Gesamtbilanz der erfindungsgemäßen
Anordnung ist der hohe Wirkungsgrad der kombinierten Begrenzer- und Mischstufe für
den Differenzträger.
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Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens liegt darin, daß die Bandbreite
des getrennten Ton-ZF-Verstärkers einerseits wesentlich geringer als diejenige des
Bild-ZF-Verstärkers ist, andererseits jedoch so groß (z. B. 2 MHz) bemessen wird,
daß der Empfänger auch bei kleiner Eingangsspannung ohne Verminderung der Tonqualität
stets auf optimale Bildwiedergabe abgestimmt werden kann. Hierdurch ergibt sich
der Vorteil, daß die Empfängerabstimmung auch für beliebig kleine Eingangsfeldstärken
stets auf optimale Bildgüte bei zugleich optimaler Tonwidergabe möglich ist. Da
die Bandbreite des separaten Ton-ZF-Kanals z. B. 1 oder 2 MHZ, der Frequenzhub jedoch
nur etwa 50 kHz beträgt, bleibt die Tonwiedergabe im Variationsbereich von 1 bzw.
2 MHz unverändert. In diesem Bereich liegt aber in jedem Fall auch die optimale
Bildabstimmung.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
daß außer der durch den getrennten Ton-ZF-Verstärker in Verbindung mit dem Differenzträgerbetrieb
erzielten, für die Tonqualität sehr unkritischen Abstimmung auch für die Bildabstimmung
eine relativ große Verstimmbarkeit erreicht werden kann, da der hierfür erforderliche
Phasengang des Bild-ZF-Verstärkers bei der vom Tonteil unabhängigen Dimensionierung
naturgemäß leichter realisiert werden kann als im Fall eines für Bild und Ton gemeinsamen
ZF-Verstärkers.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
es ferner sinnvoll, daß der am Ausgang des getrennten Ton-ZF-Verstärkers vorgesehene
Amplitudenbegrenzer, welcher gleichzeitig zur Mischung der ZF-Trägerwellen von Ton-
und Bildsignal benutzt wird, als Mitnahmeoszillator ausgeführt ist, der auf die
Differenzträgerfrequenz oder eine Subharmonische derselben abgestimmt ist. Es ist
bekannt, daß die Anwendung eines Mitnahmeoszillators als Amplitudenbegrenzer bzw.
Amplitudenbegrenzer und Tonmodulator besonders beim Differenzträgerverfahren von
Vorteil ist, da damit das sogenannte »Intercarriergeräusch« stark unterdrückt
wird
und insgesamt ein hervorragender Störabstand erreicht wird. In Verbindung mit dem
Prinzip der Erfindung ergibt sich hier der bedeutende Vorteil, daß die Differenzträgerfrequenz
unmittelbar in der Mitnahmeoszillatorstufe gebildet werden kann, wobei der Mitnahmeoszillator
selbst auf der Differenzträgerfrequenz oder einer ihrer Subharmonischen synchronisiert
wird. Infolge des hohen Wirkungsgrades des Mitnahmeoszillators erhielt man damit
eine weitere Verminderung des gesamten Aufwandes an Röhren und Schaltmitteln bzw.
eine Erhöhung der Empfindlichkeit.