DE1139535B - Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Fernsehsignalen auf bzw. von einem magnetischen Aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Fernsehsignalen auf bzw. von einem vorzugsweise bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträger. Bei einem solchen Verfahren lassen sich die hohen Frequenzen des breiten Frequenzbandes des Fernsehsignals nur bei sehr erheblichen Geschwindigkeiten des Magnetogrammträgers aufzeichnen, so daß man im Einspurverfahren wegen der begrenzten Durchmesser der Magnetbandspulen nur verhältnismäßig kurze Programmausschnitte mit einem Band aufzeichnen kann. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, das breite Frequenzband des aufzuzeichnenden Signals in mehrere Teilfrequenzbänder aufzuspalten und diese in nebeneinanderliegenden Spuren des Magnetbandes bei geringer Geschwindigkeit aufzuzeichnen.

Es ist für die magnetische Aufzeichnung von Farbfernsehsignalen bekannt, den einzelnen Farbkomponenten, dem Helligkeitssignal und dem Tonsignal je eine Spur auf einem Magnetband zuzuordnen und alle Signale gleichzeitig zur Aufzeichnung zu bringen. Das Helligkeitsband wird dort aber nicht aufgespalten.

Es ist auch bekannt, zur Aufzeichnung von Tonsignalen oder von Wellenformen, die zur visuellen Prüfung dargestellt werden sollen, ein breites Frequenzband in eine Vielzahl von einzelnen Teilfrequenzbändern aufzuspalten und diese Teilbänder in einen niedrigeren Frequenzbereich zu transponieren. Dabei ist zur Aussiebung jedes Teilfrequenzbandes ein besonderes Filter vorgesehen, und jedes Teilfrequenzband (bzw. zwei Teilbänder bei einer vereinfachten Form) wird anschließend mit einer besonderen Oszillatorfrequenz umgesetzt. Dadurch ergibt sich nicht nur ein relativ großer Aufwand, sondern die Filter bewirken Amplituden- und Phasenverzerrungen, die sich zwar bei Tonaufzeichnungen und bei Darstellung von Wellenf ormen nicht sehr störend bemerkbar machen, bei Fernsehaufzeichnungen dagegen zu Fälschungen des Bildinhalts im wiedergegebenen Bild führen würden. Eine Auftrennung des breiten Frequenzbandes in mehrere Teilfrequenzbänder durch gewöhnliche Tief-, Band- oder Hochpaßfilter, wie es bei der Aufzeichnung von Tonsignalen an sich bekannt ist, ist deshalb bei Fernsehaufzeichnungen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden oder wegen der strengen Qualitätsbedingungen sogar unmöglich.

Die Erfindung geht aus von einem Aufzeichnungsund Wiedergabeverfahren, bei dem die Komponenten des breiten Frequenzbandes auf zwei gleichzeitig zur Aufzeichnung gelangende, bei der Frequenz Null beginnende Teilfrequenzbänder aufgeteilt werden, die halb so breit sind wie das vom Eingangssignal über-Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe

von Fernsehsignalen auf bzw. von einem

magnetischen Aufzeichnungsträger

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Dr. Heinz Wehde und Paul Gerhard Rothe,

Hannover,
sind als Erfinder genannt worden

deckte Frequenzband und die nach gleichzeitiger Abtastung vom magnetischen Aufzeichnungsträger in ihre ursprüngliche Frequenzlage zurückversetzt werden.

Die Erfindung besteht in einer Kombination folgender Maßnahmen:

1. daß die Fernsehsignale vor der Aufzeichnung in zwei bei der Frequenz Null beginnende Frequenzbänder der halben Bandbreite transponiert werden;

2. daß die Fernsehsignale zur Transponierung gleichzeitig zwei Modulatoren zugeführt werden, in denen das Fernseh-Frequenzband mit zwei in der Phase gegeneinander um 90° verschobenen Trägerschwingungen gemischt wird, deren Frequenz gleich ist (Ω) und in der Gegend der Bandmitte des ursprünglichen Fernsehfrequenzbandes liegt;

3. daß die transponierten Frequenzbänder und die Trägerschwingung oder eine Subharmonische davon in getrennten Spuren des Aufzeichnungsträgers gespeichert werden;

4. daß zur amplituden- und phasengetreuen Wiederherstellung des ursprünglichen Fernsehsignals jedes der beiden gespeicherten unteren Seitenbänder einem getrennten Modulator zugeführt

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wird, in dem es mit einer Trägerschwingung ge- kative Mischung in dem Modulator ergibt sich das

mischt wird, die von der gespeicherten Träger- Modulationsprodukt

frequenz abgeleitet ist und deren Frequenz und _ ,. ,._ , ,, , „ . Phasenlage den bei der Transponierung ver- ^{cos Ω t cos ω t} = V₂ cos (Ω-ω)ί+ V₂ cos (Ω + ω) i wendeten Trägerschwingungen entspricht; 5 ^ ' 5. daß die Modulationsprodukte der beiden Modu- Es entstehen also zwei Seitenbänder, wie im Dialatoren addiert werden. gramm b der Fig. 1 eingezeichnet ist, während der

Träger Ω herausfällt. Die Amplitudenkoeffizienten

Es ist zwar bekannt, unter Anwendung ähnlicher sind in der vorstehenden ebenso wie in allen folgenden Mittel wie bei der Erfindung ein Bandpaßfilter zu io Gleichungen der Übersichtlichkeit halber fortgelassen, verwirklichen, welches mit den gewöhnlichen tech- da sie für das Verständnis der Wirkungsweise nicht nischen Mitteln nicht oder nur unter sehr großem erforderlich sind. Die Amplitude der Signalfrequenz ω Aufwand verwirklicht werden kann, doch dienen diese sei z. B. Eins zwischen den Grenzen Cw₁ und w₂ und für bekannten Anordnungen einer anderen Aufgaben- alle anderen Frequenzen ω gleich Null. Dabei ist in stellung, nämlich der Herstellung eines Bandpaß- 15 der Zeichnung speziell angenommen, daß Ω = 2 W₁ filters. Dort wird das Frequenzband, für welches das und a>₂ = 3 W₁ sind. Diese besondere Frequenzwahl Bandpaßfilter zu bemessen ist, in zwei Teilfrequenz- bezieht sich auf ein weiter unten erläutertes Anwenbänder transponiert, die beide bei Null beginnen und dungsbeispiel. Im Diagramm b erscheint das untere die halbe Bandbreite des ursprünglichen Frequenz- Seitenband V2^COS (ß—w)t teilweise mit negativen bandes besitzen. Die beiden Teilfrequenzbänder 20 Frequenzen, da ω zum Teil größere und zum Teil werden über Tiefpaßfilter geleitet, die mit den be- kleinere Werte als Ω annimmt. Die im Signal aufkannten Mitteln leichter zu verwirklichen sind als das tretende Frequenz ist dann gleich dem Absolutbetrag geforderte Bandpaßfilter, und werden dann sofort des negativen Frequenzwertes. Das obere Seitenband wieder zurücktransponiert, um das ursprüngliche V₂ ^cos (^ + o))t interessiert im vorliegenden ZuFrequenzband wiederzugewinnen. Die Transponierung 25 sammenhang nicht weiter, da es z. B. bei der Aufdes ursprünglichen Frequenzbandes in die beiden zeichnung auf ein Magnetband durch die beschränkten schmaleren, bei Null beginnenden Frequenzbänder Übertragungseigenschaften des Magnetkopfes nicht und die Rücktransponierung der letzteren in das wiedergegeben wird. In anderen Fällen kann man ein ursprüngliche Frequenzband geschieht bei dem be- Filter mit einer Grenzfrequenz zwischen Cu₁ und w₂ kannten Bandpaßfilter im wesentlichen gleichzeitig. 30 einschalten, um das obere Seitenband abzuschneiden. Es kommt dort gar nicht darauf an, daß die im Als Modulationsprodukt entsteht also ein Signal, Zwischenstadium auftretenden Teilfrequenzbänder ge- welches nur Frequenzen von Null bis W₁ enthält, dessen ringere Bandbreite haben als das ursprüngliche Bandbreite also halb so groß ist wie das des ursprüng-Frequenzband, sondern nur darauf, daß diese Fre- liehen Signals.

quenzbander bei Null beginnen, so daß man Tiefpaß- 35 In einem zweiten Modulator wird das gleiche ur-

filter anwenden kann. Bei dem erfindungsgemäßen sprüngliche Signal cos Wt(W₁K w <w₂) mit der gleichen

Verfahren ist dagegen zwischen Transponierung und Frequenz Ω wie im ersten Modulator multiplikativ

Rücktransponierung noch der Aufzeichnungsvorgang gemischt, wobei die Trägerfrequenz diesmal jedoch

auf dem Magnetband und der Abtastvorgang vom gegenüber cos ΩI eine Phasenverschiebung von 90°

Magnetband zeitlich eingeschaltet. 40 besitzt und daher mit sin Ωί zu bezeichnen ist. Diese

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Verhältnisse sind im Diagramm c dargestellt, und das

Zeichnungen näher erläutert. Diagramm d gibt die Modulationsprodukte an:

In Fig 1 sind untereinander die bei den einzelnen _sinQtcoS(Ot= i/ _sin (_Ω-ω)ί+ V₂ sin (Ω + co)/

Schritten des Verfahrens auftretenden Frequenzbander (2)

und Oszillatorfrequenzen eingezeichnet. Das Dia- 45

gramm α zeigt das zu übertragende breite Frequenz- Die Seitenbänder V2 ^sm C^ — w)t und ¹J₂ sin (jQ⁺cj)i

band, welches mit cos w t bezeichnet ist. Dies wird in liegen in diesem Diagramm d an den gleichen Stellen

einem Modulator, der gleichzeitig die Trägerfrequenz wie die Seitenbänder des Modulationsprodukts im

unterdrückt, z. B. in einem Ringmodulator, mit der ersten Modulator (Diagramm b) und unterscheiden als senkrechte Linie eingezeichneten Frequenz Ω so sich von diesen nur durch ihre Phase,

moduliert. Die Phase dieser Oszillatorfrequenz ist in Bei der Rücktransponierung werden jeweils die

der Zeichnung durch cos Ωί angedeutet. Dabei liegt unteren Seitenbänder der in den Diagrammen b und d

die Oszillatorfrequenz Ω in der Mitte des zu trans- dargestellten Signale mit der ihr zugeordneten Träger-

ponierenden Frequenzbandes. Durch rein multipli- frequenz gemischt. Es ergibt sich also im ersten Kanal

cos ΩI · V₂ cos (Ω — to) t — V₄ cos co ί + V₄ cos (2 Ω — ω) t (3)

^Λ und im zweiten Kanal

sin Ω t · V₂ sin (Ω — w)i = V₄ cos ω ί — ¹J₁ cos (2 Ω — ω) t. (4)

Für den ersten Kanal sind diese Modulations- Trägerunterdrückung verwendet werden, damit der produkte im Diagramm e dargestellt und für den Träger in der Summe, wie sie im Diagramm g darzweiten Kanal im Diagramm /. Addiert man diese gestellt ist, nicht mehr auftritt, da sonst eine Fälschung beiden Modulationsprodukte, d. h. also die rechten des Bildes durch diesen Träger Ω, der ja innerhalb Seiten der Gleichungen (3) und (4), so erhält man 65 des Signalfrequenzbandes liegt, auftreten würde. Als wieder das ursprüngliche breitbandige Signal cos w t Modulatoren verwendet man daher Doppelgegentaktmit einem Amplitudenfaktor ¹I₂. Es ist wichtig, daß modulatoren, insbesondere Ringmodulatoren. Weiterauch bei der Rückmodulation Modulatoren mit hin ist wesentlich, daß eine rein multiplikative Mi-

schung angewendet wird, damit nicht unerwünschte Mischprodukte in den Modulationsprodukten auftreten.

Das der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zugrundeliegende Modulationsverfahren wurde vorstehend der Einfachheit halber an einem Beispiel mit speziell gewählten Frequenzen (Ω = 2 W₁, w_z = 3 Co₁) beschrieben. Es läßt sich aber auch — wie leicht nachzuweisen ist — für eine beliebige andere Wahl der Frequenzwerte durchführen. Eine Verringerung der Bandbreite der transponierten Signale gegenüber dem ursprünglichen Signal erhält man naturgemäß nur, wenn Co₁ < Ω < w₂ ist, und zwar kommt man auf die Hälfte der Bandbreite dann, wenn Ω genau in der Mitte zwischen W₁ und ω₂ liegt. Man kommt auch zu den gleichen Resultaten, wenn W₁ wesentlich kleiner als die Hälfte von Ω ist, jedoch treten gewisse praktische Schwierigkeiten dann auf, wenn W₁ zu Null wird, d. h., wenn das zu transponierende Frequenzband alle Frequenzen bis zu Null herab enthält. Dann wird nämlich die Abtrennung des oberen Seitenbandes vom unteren Seitenband schwierig, da die untere Frequenzgrenze des oberen Seitenbandes mit der oberen Frequenzgrenze des unteren Seitenbandes und zugleich mit der Trägerfrequenz Ω zusammenfällt. Wenn man also ein Frequenzband, wie z. B. das Videosignalband einer Fernsehübertragung zwecks mehrspuriger Aufzeichnung auf einem Magnetogrammträger gemäß der Erfindung unterteilen will, wird man zweckmäßig entweder dieses Videofrequenzband zunächst durch einen Umsetzer in bekannter Weise in einen höheren Frequenzbereich verlegen oder die unterhalb W₁ liegenden Frequenzen mit einem besonderen Filter von den hohen Frequenzen abtrennen und gesondert auf einer dritten Spur aufzeichnen. Ein solches Filter darf an der Bandgrenze W₁ allerdings keine Amplituden- oder Phasenverzerrungen in das Signal einführen, jedoch sind solche Filter realisierbar.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zur Transponierung eines ein breites Frequenzband überdeckenden Signals gemäß der Erfindung, und Fig. 3 zeigt eine entsprechende Schaltungsanordnung zur Rücktransponierung. Das zu transponierende Signal wird von der Klemme 1 den Modulatoren 2 und 3 zugeführt. Von einem Muttergenerator 4 wird eine Subharmonische der Trägerfrequenz Ω einem Vervielfacher 5 zugeführt, in dem die Trägerfrequenz erzeugt wird. Von diesem wird diese Trägerfrequenz dem Modulator 2 direkt zugeführt. Ihre Phase sei hier durch den Ausdruck cos Ω t bestimmt. Außerdem wird die Frequenz Ω über einen Phasenschieber 6, der die Phase um 90° dreht, dem Modulator 3 zugeführt. Diese Phasenverschiebung ist durch die Bezeichnung sin Ω t bestimmt. Die Modulationsprodukte werden gegebenenfalls über Tiefpaßfilter 7 und 8, die jedoch auch fortfallen können, den Aufnahmeköpfen 9 bzw. 10 eines Magnetbandaufnahmegeräts zugeführt. Weiter-

hin wird die Steuerfrequenz — des Generators 4

einem weiteren Aufnahmekopf 11 zugeführt, durch den sie in einer dritten Spur auf das Magnetband aufgezeichnet wird. Es wurde hier für die Steuer-

frequenz — gewählt, da sich die Frequenz Ω selbst in einem Frequenzgebiet befindet, welches in den meisten Fällen von dem Magnetbandgerät nicht mehr aufgezeichnet bzw. wiedergegeben werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Rücktransponierung der aufgezeichneten Signale in den ursprünglichen Frequenzbereich. Diese Schaltungsanordnung besitzt im wesentlichen die gleichen Teile in umgekehrter Reihenfolge wie die Aufnahmeapparatur gemäß Fig. 2. Von dem Magnetkopf 21 wird das cos-Signal und von dem Magnetkopf 22 das sin-Signal abgetastet, während die Steuerfrequenz von dem Magnetkopf 24 abgetastet wird. Das cos-Signal wird in dem Modulator 25 mit der im Vervielfacher 26 erzeugten Trägerfrequenz cos Ω t multiplikativ gemischt, während das sin-Signal mit der in dem Phasenschieber 27 um 90° in der Phase verschobenen Trägerfrequenz sinßi im Modulator 28 gemischt wird. Die Ausgänge der Modulatoren 25 und 28 werden in einer Additionsschaltung 29 addiert, wobei gegebenenfalls Hochpaßfilter 30 bzw. 31 zur Unterdrückung von störenden Niederfrequenzen eingeschaltet sein können. An der Ausgangsklemme 32 erscheint wieder das ursprüngliche an der Klemme 1 eingespeiste Signal, welches zur Widergabe oder zur Modulation eines Senders, gegebenenfalls unter vorheriger Zufügung anderer auf andere Weise abgetrennter Teilfrequenzbänder, dienen kann.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Fernsehsignalen auf bzw. von einem vorzugsweise bandförmigen, magnetischen Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch Kombination folgender Maßnahmen:

1. daß die Fernsehsignale vor der Aufzeichnung in zwei bei der Frequenz Null beginnende Frequenzbänder der halben Bandbreite transponiert werden;

2. daß die Fernsehsignale zur Transponierung gleichzeitigzweiModulatorenzugeführtwerden, in denen das Fernsehfrequenzband mit zwei in der Phase gegeneinander um 90° verschobenen Trägerschwingungen gemischt wird, deren Frequenz gleich ist (Ω) und in der Gegend der Bandmitte des ursprünglichen Fernsehfrequenzbandes liegt;

3. daß die transponierten Frequenzbänder und die Trägerschwingung oder eine Subharmonische davon in getrennten Spuren des Aufzeichnungsträgers gespeichert werden;

4. daß zur amplituden- und phasengetreuen Wiederherstellung des ursprünglichen Fernsehsignals jedes der beiden gespeicherten unteren Seitenbänder einem getrennten Modulator zugeführt wird, in dem es mit einer Trägerschwingung gemischt wird, die von der gespeicherten Trägerfrequenz abgeleitet ist und deren Frequenz und Phasenlage den bei der Transponierung verwendeten Trägerschwingungen entspricht;

5. daß die Modulationsprodukte der beiden Modulatoren addiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulatoren für die Transponierung und Rückstransponierung Doppeigegen-

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taktmodulatoren, insbesondere Ringmodulatoren, USA.-Patentschrift Nr. 2020 409;

verwendet werden. »Wireless Engineer«, Mai 1947, S. 132 bis 134, und

Oktober 1947, S. 310 und 311;

»Proceedings of the Iustitution of Electrical Engi-

In Betracht gezogene Druckschriften: 5 _neers«, September 1950, S. 349 bis 358;

Deutsche Patentschrift Nr. 510 099; »RCA-Review«, März 1954, S. 3 bis 17;

britische Patentschrift Nr. 652 340; »FTZ«, 1954, H. 9, S. 491.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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