DE1093815B

DE1093815B - Mehrfachuebertragungssystem zum UEbertragen von drei Signalen

Info

Publication number: DE1093815B
Application number: DEN17938A
Authority: DE
Inventors: Johan Haatjes; Frederik Willem De Vrijer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-02-09
Filing date: 1954-02-06
Publication date: 1960-12-01

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfachübertragungssystem zum Übertragen von drei Signalen in einem gemeinsamen Frequenzbereich, die sich auf das gleiche Fernsehbild beziehen, das zeilenweise abgetastet wird, bei dem zur Übertragung von zwei dieser Signale eine Hilfsträgerwelle benutzt wird, die durch das eine dieser beiden Signale amplitudenmoduliert und durch das andere dieser beiden Signale frequenzmoduliert wird.

Bei solchen Systemen, die bei Farbfernsehen Anwendung finden können, ist es bekannt, ein Signal großer Bandbreite kontinuierlich zu übertragen und die beiden Signale geringer Bandbreite ebenfalls kontinuierlich zu übertragen, das eine aber der Amplitude und das andere der Frequenz einer Hilfsträgerwelle aufzumodulieren.

Dabei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß beim Wiedergeben der farbigen Bilder das von dem Signal von großer Bandbreite stammende Bild von der im Frequenzbereich dieses Signals liegenden modulierten Hilfsträgerwelle gestört wird. Umgekehrt werden auch die von den Signalen von geringer Bandbreite stammenden Bilder von dem Signal von großer Bandbreite gestört. Es ist bekannt, daß, wenn die Hilfsträgerwelle nur in der Amplitude moduliert ist, diese Störungen behoben werden können, indem die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz ist. Dabei muß allerdings, wie üblich, das Bild aus einer ungeraden Zeilenzahl bestehen.

Wenn aber die Hilfsträgerwelle außerdem in der Frequenz moduliert ist, kommt man, falls in der Tat die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz gewählt worden ist, hiermit nicht aus; es ist auch notwendig, die Gleichstromkomponente nicht mitzuübertragen und erst im Empfänger wieder einzuführen.

Das System nach der Erfindung behebt diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfsträgerwelle senderseitig erzeugende Oszillator jeweils zu Beginn einer jeden Zeile in bezug auf die Phase der Hilfsträgerwelle derart aufs neue eingestellt wird, daß, wenn eine Zeile nach einer Bildperiode wieder abgetastet wird, die Phase der Hilfsträgerwelle in bezug auf die vorangehende Abtastung um π verschoben ist.

Das System nach der Erfindung und der Sender und Empfänger für dieses System werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Frequenzspektrum, das bei einem System nach der Erfindung im Übertragungsweg Anwendung finden kann, und

Fig. 2 zeigt ein Frequenzspektrum, wie es im Sender auftreten kann;

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers für ein System nach der Erfindung;

Fig. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Senders für ein System nach der Erfindung.

Mehrfachübertragungssystem
zum übertragen von drei Signalen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. Februar 1953

Johan Haatjes, Kees Teer
und Frederik Willem de Vrijer,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt das Frequenzspektrum, wie es beim System nach der Erfindung Anwendung finden kann, z.B. wenn die drei Signale drahtlos übertragen werden, und das sich von einer Frequenz fa~fe bis zu einer Frequenz fa + fa erstreckt. Ein solches Frequenzspektrum entsteht bei Modulation einer Trägerwelle von einer Frequenz fa mit zwei Signalen, die sich über Frequenzbänder von Null bis f_a (Fig. 2) und von f_b bis f_c erstrecken, wie in Fig. 2 dargestellt ist, und bei teilweiser Unterdrückung des unteren Seitenbandes. Das Signal von großer Bandbreite erstreckt sich also bis zur Frequenz f_a', das zweite Signal zwischen den Frequenzen fb und fc ist dadurch entstanden, daß eine Hilfsträgerwelle von einer Frequenz /^ mit einem der Signale von geringer Bandbreite amplitudenmoduliert und mit dem anderen Signal von kleiner Bandbreite frequenzmoduliert wird.

Ein solches Frequenzspektrum entsteht natürlich auch dadurch, daß auf eine Trägerwelle von der Frequenz fa das Signal von großer Bandbreite moduliert und eine Trägerwelle von der Frequenz fa -f f_h mit einem der Signale von geringer Bandbreite in der Amplitude moduliert und mit dem anderen Signal von geringer Bandbreite in der Frequenz moduliert wird. Nach Demodulierung im Empfänger erscheint dann aber im Videofrequenzspektrum des Signals von großer Bandbreite die Trägerwelle fa + fh trotzdem wieder als eine Hilfsträgerwelle von der Frequenz fn-

Fig. 3 zeigt im Blockschema ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines zum Empfangen von Signalen der

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vorerwähnten Art geeigneten Empfängers. Das von einer Empfangsantenne T empfangene Signal wird über eine etwaige Zwischenfrequenzstufe MF einem Demodulator DT zugeführt, an dessen Ausgang ein Signal vorhanden ist, wie es Fig. 2 zeigt. Dieses Ausgangssignal wird einerseits einer Wiedergaberöhre SS₁, andererseits einem Bandfilter F₁ mit einem Durchlaßbereich zwischen den Frequenzen f_b und f_c zugeführt. Das Ausgangssignal von F₁ wird einerseits in einem Amplitudendemodulator AD, andererseits nach Amplitudenbegrenzung in einem Frequenzdemodulator FD demoduliert. Das Ausgangssignal des Amplitudendemodulators wird einer Wiedergaberöhre SS₂ zugeführt. Das Ausgangssignal der Stufe FD wird einer Wiedergaberöhre BS₃ zugeführt. Sinngemäß ist es möglich, nötigenfalls den drei Wiedergaberöhren Kombinationen der Ausgangssignale von DT, AD und FD zuzuführen. Die Bilder der drei Wiedergaberöhren SS₁, BS₂ und BS₃ können schließlich mit optischen Mitteln vereinigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht z.B. darin, die Ausgangssignale von DT, AD und FD den Steuerelektroden einer Dreifarbenröhre zuzuführen.

Im folgenden wird unter Frequenzmodulation der Fall verstanden, daß die modulierte Hilfsträgerwelle die Form hat:

cos

Js(t)dt

in der s(t) das modulierende Signal von kleiner Bandbreite, t die Zeit und ff, = -γ- die Frequenz der Hilfsträgerwelle darstellt.

Betrachtet man das Bild der Wiedergaberöhre BS₁ oder das Bild auf dem Schirm der Dreifarbenröhre, das von dem Ausgangssignal von DT stammt, so wird bekanntlich dieses von dem Signal von großer Bandbreite stammende Bild von der im Frequenzbereich dieses Signals liegenden modulierten Hilfsträgerwelle gestört werden. Umgekehrt werden auch die von den Signalen von geringer Bandbreite stammenden Bilder von dem Signal von großer Bandbreite gestört. Es ist bekannt, daß, wenn die Hilfsträgerwelle nur mit einem einzigen Signal amplitudenmoduliert ist, durch geeignete Maßnahmen die gegenseitigen Störungen für das Auge im wesentlichen aufgehoben werden können. Besteht z.B., wie üblich, das Bild aus einer ungeraden Zeilenzahl und wählt man die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeüenfrequenz,

ίο so zeigt es sich, daß eine Störung auf einer bestimmten Zeile bei der nächsten Abtastung dieser Zeile größtenteils dadurch aufgehoben wird, daß die Phase der Hilfsträgerwelle sich um π in bezug auf die erste Abtastung gedreht hat. Streng genommen gilt dies im allgemeinen nur dann,

wenn ein stillstehender Gegenstand von den Aufnahmekameras aufgenommen wird. Ist die Bildfrequenz nicht zu klein, so wird dies aber auch in großer Annäherung für sich bewegende Gegenstände zutreffen.

Wenn aber die Hilfsträgerwelle außerdem in der

ao Frequenz moduliert ist, kommt man, falls in der Tat die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeüenfrequenz gewählt worden ist, hiermit nicht aus. Es hat ja eine Hilfsträgerwelle von einer Frequenz f%, die mit einem Signal s(t) frequenz-

moduliert ist, die Form nach Formel (1).

Die Anforderung des visuellen Ausgleichs der von dieser modulierten Hilfsträgerwelle auf einer bestimmten Zeile im Bild des Signals von großer Bandbreite verursachten Störung besteht darin, daß nach einer BiId-

periode T, d. h. bei der zeitlich unmittelbar folgenden Abtastung dieser gleichen Zeile, diese Störung auf dieser Zeile um ein ungerades Vielfaches von π sich in der Phase unterscheidet von der für die vorangehende Abtastung dieser Zeile geltenden Störung. Angenommen,

daß die Anzahl der Zeilen, aus denen ein Bild aufgebaut ist, 2m x 1 beträgt, wo η eine ganze positive Zahl ist, d. h., daß in bekannter Weise eine ungerade Zeilenzahl vorliegt, dann muß, wenigstens für ein stillstehendes Bild, gelten:

Αφ =

T+t

t) + fs(t)dt — co_ht — Js(t)dt = ± (2k

wobei Δφ der Phasenunterschied bei Störungen in auf- daß die Integrale über die Teilschwingungen sich über einanderfolgenden Abtastungen und k eine ganze positive 45 volle Perioden erstrecken und daher verschwinden, Zahl ist.

Es ist nun toj, die Hilfsträgerfrequenz, als ungerades Δφ = COf₁ T + a T. (6)

Vielfaches der halben Zeilenfrequenz gewählt, so daß

2m + 1 2π

5o

Da das Bild eine ungerade Zeilenzahl aufweist, ist T = (2n + 1) T₁. (7)

ist, wobei m eine ganze positive Zahl ist und T₁ die Zeilenperiode darstellt. Die Modulationsschwingung s(t) kann als Summe einer Gleichstromkomponente α und einer unendlichen Vielzahl periodischer Schwingungen der Frequenz co_p, der Anfangsphase a_p und der Amplitude bp dargestellt werden; also

55

Mit der Formel (3) erhält man dann:

Δφ = (2m + 1) (2m + 1) π + a ■ T.

s(t) = α

cos

wobei man, da s(t) aus einem als stationär vorausgesetzten Bild entstanden ist, oj_v Harmonische der Bildfrequenz sind, so daß man setzen darf:

COp =

2 π

■ρ.

wobei p eine ganze positive Zahl ist. Man findet so durch Einführung von s(t) in die Integrale und in Erwägung, Nun ist (2n + 1) · (2m + 1) eine ungerade Zahl; falls a = O wäre, mit anderen Worten, falls s (t) keine Gleichstromkomponente enthalten würde, wird Δφ gleich (2k + 1)·π; es würde also in der Tat ein Ausgleich

erfolgen.

Bei dem bekannten Verfahren wird also eine gute Auslöschung der Störungen nur erreicht, wenn die Gleichstromkomponente senderseitig unterdrückt und erst im Empfänger wieder eingeführt wird. Eine solche

Wiedereinführung bedeutet eine wesentliche Erhöhung des empfängerseitigen Aufwandes und ist in der Praxis niemals ausreichend genau, so daß die Gefahr einer Farbverfälschung, insbesondere bei schwachen, merkliche Rauschkomponenten enthaltenden Signalen, be-

steht.

Es sei noch bemerkt, daß die Wahl der Hilfsträger- Die Frequenz der Hilfsträgerwelle kann bei diesem

Wellenfrequenz nach Formel (3), wenn das Bild aus einer Verfahren beliebig gewählt werden, sinngemäß zwischen

ungeraden Anzahl Zeilen aufgebaut ist, einen besonderen Null und f_a und im allgemeinen möglichst nahe f_a.

Fall darstellt der Wahl dieser Frequenz gleich einem Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß nun die Gleichungeraden Vielfachen der halben Bildfrequenz, die für 5 Stromkomponente an der Sendeseite nicht vor dem

ein aus einer beliebigen Anzahl von Zeilen aufgebautes Modulationsvorgang entfernt und an der Empfangsseite

Bild gilt. nicht in das betreffende Videofrequenzsignal eingeführt

Indem also die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich zu werden braucht. Dies bedeutet, daß im Empfänger

einem ungeraden Vielfachen der halben Bildfrequenz nach Fig. 3 keine Mittel vorgesehen zu sein brauchen,

gewählt worden ist und diese Hilfsträgerwelle von einem io um mittels Referenzpegeln die Gleichstromkomponente

der Signale kleinerer Bandbreite frequenzmoduliert wird, in das Ausgangssignal von FD wieder einzuführen,

muß an der Sendeseite aus dem entsprechenden Video- In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel

frequenzsignal die Gleichstromkomponente entfernt eines Senders für ein Mehrfachübertragungssystem nach

werden, die an der Empfangsseite unter Zuhilfenahme der Erfindung in Blockschema dargestellt. Dabei besitzen

von Referenzpegeln wieder in das nach Demodulation 15 die Einrichtungen I, II und III je eine Aufnahmekamera,

erhaltene Videofrequenzsignal eingeführt werden muß. die das Signal von großer Bandbreite bzw. die beiden

Das Entfernen der Gleichstromkomponente aus dem Signale von kleinerer Bandbreite erzeugen. Das von der Videofrequenzsignal, das die Hilfsträgerwelle an der Einrichtung I stammende Signal wird einem Tiefpaß-Sendeseite in der Frequenz modulieren muß, bereitet filter F₂ mit Sperrfrequenz f_a zugeführt. Das von III natürlich keine Schwierigkeiten. Zu diesem Zweck ist nur 20 stammende Signal wird einem Frequenzmodulator FM eine nicht galvanische Kopplung erforderlich im Wege zugeführt, in dem das Ausgangssignal von III auf eine zwischen der Aufnahmekamera und dem Frequenz- Hilfsträgerwelle moduliert wird. Diese Hilfsträgerwelle modulator, in dem das Signal auf die Hilfsträgerwelle wird einer Einrichtung O₁ entnommen, die einen dazu moduliert wird. Dagegen sollen im ausgesandten Signal geeigneten Oszillator enthält, der mittels der bei L ein-Referenzpegel vorhanden sein, um an der Empfangsseite 25 gehenden Zeilensynchronisierimpulse gesteuert wird,
die Gleichstromkomponente wieder einführen zu können. Wie bereits erwähnt, wird der Oszillator O₁ mittels Diese Referenzpegel können in der Form von Impulsen der von L bezogenen Zeilensynchronisierimpulse jeweils gegeben werden, die während der Zeilensynchronisier- beim Beginn einer jeden Zeile mit einem Phasenunterimpulse oder während der Unterdrückungsperioden schied von π in bezug auf die vorangehende Zeile be-(Schwarzschulter) im Signal von großer Bandbreite 30 tätigt, wenn die Anzahl von Zeilen, aus denen ein Bild auftreten. Das Wiedereinführen der Gleichstromkompo- aufgebaut ist, ungerade ist. Ist dies nicht der Fall, so nente beim Empfänger mit Hilfe der Referenzpegel kann müssen auch Bildsynchronisierimpulse dem Oszillator O₁ in gleicher Weise, wie bei Schwarzweiß-Fernsehempfän- zugeführt werden, um die Phasendrehung beim Beginn gern üblich, erfolgen, wenn dort im Wege zwischen dem einer jeden Bildperiode zu steuern.
Videodemodulator und der Wiedergaberöhre, z.B. in 35 Das Ausgangssignal von FM wird einem Amplitudenkapazitiv gekoppelten Zweistufenverstärkern, die Gleich- modulator AM zugeführt, in dem die bereits frequenzstromkomponente verlorengeht. Dies erfordert jedoch, modulierte Hilfsträgerwelle vom Ausgangssignal von der insbesondere in jedem Empfänger, einen zusätzlichen Einrichtung II amplitudenmoduliert wird. Das Ausgangs-Aufwand, signal von AM wird einem Bandfilter F₃ zugeführt, das

Bei einem Mehrfachübertragungssystem der eingangs 40 einen Durchlaßbereich zwischen den Frequenzen f_b und f_c erwähnten Art werden die von der modulierten Hilfs- hat. Die Ausgangssignale der Filter F₂ und F₃ werden trägerwelle im Bild des Signals von großer Bandbreite in der Addiereinrichtung A kombiniert. Das Ausgangsverursachten Störungen und umgekehrt die vom Signal signal von A kann über eine Leitung übertragen werden von großer Bandbreite in den Bildern der Signale von oder nach Modulierung auf eine Hochfrequenzträgerwelle kleinerer Bandbreite verursachten Störungen für das 45 von der Frequenz f_d im Modulator M und unter Band-Auge wenigstens nahezu vermieden, ohne daß in den breitenbeschränkung in einem Bandfilter -F₄ entsprechend Empfängern ein erhöhter Aufwand erforderlich ist, wenn Fig. 4 einer Sendeantenne Z zugeführt werden. Es sei gemäß der Erfindung der die Hilfsträgerwelle erzeugende noch bemerkt, daß die Hilfsträgerwelle auch erst vom Oszillator zu Beginn einer jeden Zeile in bezug auf die Ausgangssignal von II amplitudenmoduliert und dann Phase der Hilfsträgerwelle derart eingestellt ist, daß, 5° vom Ausgangssignal von III frequenzmoduliert werden wenn eine Zeile nach einer Bildperiode aufs neue ab- kann. Außerdem ist es möglich, die Hilfsträgerwelle getastet wird, die Phase der Hilfsträgerwelle sich um π gleichzeitig sowohl in der Amplitude als auch in der in bezug auf die vorangehende Abtastung gedreht Frequenz zu modulieren,
hat. Ein vom Sender wie vorerwähnt ausgesandtes Signal

Dies ist z.B. dadurch erreichbar, daß während einer 55 kann ohne weiteres von einem gewöhnlichen Schwarz» Bildperiode der Oszillator zu Beginn einer jeden Zeile weiß-Femsehempfanger empfangen werden, sofern natürmit der gleichen Phase betätigt wird, welche Phase aber lieh Zeilen- und Bildfrequenz usw. für Sender und um π in bezug auf diejenige verschoben ist, mit der der Empfänger gleich sind. Auf der Wiedergaberöhre dieses Oszillator während der vorangehenden Bildperiode Empfängers wird ein gleiches Signal wie auf der Wiederbetätigt wurde. Die Betätigung kann man mittels der ⁶° gaberöhre SS₁ des Empfängers nach Fig. 3 entstehen, Zeilensynchronisierimpulse, die Phasendrehung beim nämlich das Signal von großer Bandbreite nebst Stö-Beginn einer jeden Bildperiode mittels der Bildsynchroni- rungen der modulierten Hilfsträgerwelle. Diese Störungen sierimpulse steuern. werden aber durch die erwähnten Maßnahmen, die alle

Wenn die Anzahl von Zeilen, aus denen ein Bild auf- senderseitig getroffen werden, ausgeglichen, und das

gebaut ist, ungerade ist, ist dies unter anderem auch 65 Signal von großer Bandbreite enthält hinreichende

dadurch erreichbar, daß beim Beginn einer jeden Zeile Informationen, um ein sehr zufriedenstellendes Bild zu

der Oszillator mit einem Phasenunterschied von π in geben.

bezug auf die vorangehende Zeile betätigt wird. Es Der an Hand von Fig. 3 beschriebene Empfänger

genügt nun, den Oszillator mittels der Zeilensynchroni- eignet sich zum Empfangen eines von einem gewöhnlichen

sierimpulse zu steuern. 70 Schwarzweiß-Fernsehsender ausgesandten Signals. Das

Ausgangssignal der Demodulationsstufe DT kann man dann z. B. sämtlichen drei Wiedergaberöhren oder, wenn es sich um eine Dreifarbenröhre handelt, sämtlichen drei Steuerelektroden der Röhre zuführen.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrfachübertragungssystem zum Übertragen von drei Signalen in einem gemeinsamen Frequenzbereich, die sich auf das gleiche Fernsehbild beziehen, das zeilenweise abgetastet wird, bei dem zur Übertragung von zwei dieser Signale eine HilfsträgerweJle benutzt wird, die durch das eine dieser beiden Signale amplitudenmoduliert und durch das andere dieser beiden Signale in der Frequenz moduliert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfsträgerwelle senderseitig erzeugende Oszillator zu Beginn einer jeden Zeile in bezug auf die Phase der Hilfsträgerwelle derart eingestellt ist, daß, wenn eine Zeile nach einer Büdperiode wieder abgetastet wird, die Phase der Hilfsträgerwelle in bezug auf die vorangehende Abtastung um π verschoben ist.

2. Sender zur Verwendung bei einem Mehrfachübertragungssystem nach Anspruch 1.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 813 558;
Electronics, Februar 1941, S. 34 bis 36; Februar 1952, S. 90 bis 93;

Proceedings of the IRE, Oktober 1951, S. 1326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen