DE1187672B - Farbfernsehsystem - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 04 η

Deutsche Kl.: 21 al - 34/31

Nummer: 1187 672

Aktenzeichen: T 23544 VIII a/21 al

Anmeldetag: 1. März 1963

Auslegetag: 25. Februar 1965

Die Erfindung geht aus von einem abgewandelten NTSC-System mit Umschaltung einer Modulationsachse und betrifft ein Farbfernsehsystem mit verbesserten Kompatibilitätseigenschaften. Wegen der an alle Farbfernsehsysteme gestellten Forderung nach der Kompatibilität steht für die Übertragung eines kompletten Farbfernsehsignals nur die übliche Bandbreite der Schwarz-Weiß-Übertragung zur Verfügung. Es ist bekannt, zur Übertragung der Farbsignale einen Farbträger zu wählen, dessen Frequenz innerhalb des Frequenzbandes des Helligkeitssignals liegt. Dieser Farbträger soll möglichst am oberen Rande des Helligkeitsbandes liegen, um das Helligkeitssignal wenig zu beeinflussen. Bei dieser Bemessung wird aber das obere Seitenband des Farbträgers durch die Durchlaßkurve des Zwischenfrequenzverstärkers beschnitten, die den Nachbarkanal zur Vermeidung von Interferenzen bedampfen soll.

Zur Erzielung eines brauchbaren Kompromisses zwischen diesen beiden entgegengesetzten Forderungen, insbesondere um eine ausreichende Übertragung des oberen Seitenbandes zu sichern, ist es bekannt, zwei Farbdiflerenzsignale /', Q mit unterschiedlicher Bandbreite zu übertragen, wobei bei beiden Farbdifferenzsignalen die oberen Seitenbänder bis an die obere Grenze des Übertragungskanals und verschieden weit in das Helligkeitsband hineinreichen. Das breitbandigere Signal /' wird dabei zwecks Erzielung größerer effektiver Bandbreite in Restseitenbandtechnik übertragen. Das Signal Q' überträgt dagegen Bereiche des Farbdiagramms, die für das Auge weniger empfindlich sind. Es kann somit schmalbandig bemessen sein, so daß hier die Anwendung der Zweiseitenbandtechnik möglich ist.

Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß durch die Beschneidung des Seitenbandes eines Farbdifferenzsignals wegen der Entstehung einer sogenannten Quadraturkomponente Übersprechen in das andere Farbdifferenzsignal entsteht. Beispielsweise kann durch einen schlecht abgeglichenen ZF-Verstärker im Übertragungsweg trotz der geringen Bandbreite des Q'-Signals eine Beschneidung des ß'-Signals auftreten. Dadurch entstehen Farbfehler an den Farbübergängen im wiedergegebenen Bild.

Eine weitere durch die Kompatibilitätsforderung bedingte Schwierigkeit besteht darin, daß die übertragene farbträgerfrequente Schwingung als störendes Muster im Bild sichtbar wird, sowohl im Schwarz-Weiß-Empfänger als auch im Farbfernsehempfänger. Zur Verminderung dieser Störung ist es zwar bekannt, die Frequenz des Farbträgers in ein bestimmtes Verhältnis zur Zeilenfrequenz zu setzen oder die Farbfernsehsystem

Anmelder:
Telefunken

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

Als Erfinder benannt:
Walter Bruch, Hannover

Phase des farbträgerfrequenten Signals von Raster zu Raster umzuschalten. Diese Lösungen haben sich aber als nicht ausreichend erwiesen. Außerdem wird das farbträgerfrequente Signal an der nichtlinearen Kennlinie der Wiedergaberöhre gleichgerichtet, so daß eine zusätzliche, die Gradation verfälschende Helligkeitsinformation in Abhängigkeit von der Farbsättigung entsteht. Bei Farbempfängern ist es zwar mit erhöhtem Aufwand möglich, die farbträgerfrequente Schwingung durch ein Filter im Helligkeitskanal von der Bildröhre fernzuhalten. Schwarz-Weiß-Empfänger, die bereits vorhanden sind und ohne Änderung für Farbfernsehsignale geeignet sein müssen, haben diese Filter aber nicht.

Es ist auch bekannt, bei einem System mit rasterfrequentem Phasenwechsel des Farbträgers den Farbträger im Einseitenbandverfahren zu modulieren und im Übertragungsweg oder im Empfänger eine Durchlaßkurve mit einer Nyquistflanke für die Frequenz des Farbträgers vorzusehen. Der Farbträger kann dann weiter an die obere Grenze der Übertragungsbandbreite herangelegt werden, so daß der Einfluß des Farbträgers auf das Helligkeitssignal verringert und die Kompatibilität verbessert wird. Eine solche Einseitenbandübertragung hat aber, wie an Hand der Figuren noch näher erläutert wird, den Nachteil, daß bei einem phasenmodulierten Farbträger Einseitenbandfehler auftreten, die sich in einem Übersprechen zwischen den Farbkanälen und daher in einer Farbtonverfälschung des wiedergegebenen Bildes äußern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Einseitenbandfehler zu vermeiden und trotz der Einseitenbandübertragung eine gute Qualität des wiedergegebenen Bildes zu erzielen.

Die Erfindung geht aus von einem Farbfernsehsystem mit einem durch zwei Farbdifferenzsignale quadraturmodulierten Farbträger, dessen Phasen-

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modulationsrichtung periodisch umgeschaltet ist, und mit dem die Farbdifferenzsignale im Einseitenbandverfahren übertragen werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Umschaltung der Phasenmodulationsrichtung zeilenfrequent erfolgt und daß im Empfänger das farbträgerfrequente Signal einer Zeile mit dem verzögerten farbträgerfrequenten Signal der zeitlich vorangehenden Zeile in einer Addierschaltung kombiniert wird, so daß die in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen übertragenen farbträgerfrequenten Signale, von denen das eine das obere Seitenband und das andere das untere Seitenband darstellt, ein farbträgerfrequentes Signal mit Zweiseitenbandmodulation ergeben.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Umschaltung der Phasenmodulationsrichtung des Farbträgers gleichzeitig eine Umschaltung der Rotationsrichtung der Seitenbänder bedeutet und deshalb in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen abwechselnd beide Seitenbänder verfügbar sind, obwohl in Wirklichkeit immer nur ein und dasselbe Seitenband übertragen wird. Durch die Erfindung wird ein Signal gewonnen, das in jedem Zeitpunkt mit beiden Seitenbändern moduliert ist. Dadurch werden die Einseitenbandfehler ausgeglichen und Farbtonfehler im wiedergegebenen Bild, die normalerweise bei Einseitenbandübertragung auftreten, vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den schmalbandigeren Farbträger (Einseitenbandmodulation) der Farbkanal und die Verzögerungsleitung des Empfängers eine kleinere Bandbreite haben können. Um dem Farbträger im Empfänger die gewünschte Form zu geben, kann im Zwischenfrequenzweg ein Filter vorgesehen sein, das bei der Frequenz des Farbträgers eine Nyquistflanke aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Vektorbilder und eines Ausführungsbeispieles in den Figuren näher erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen Vektorbilder eines in bekannter Weise übertragenen Farbträgers;

Fig. 4 zeigt Vektorbilder zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung; in

F i g. 5 ist die Durchlaßkurve eines im Übertragungsweg liegenden Filters für die Übertragung mit Einseitenband dargestellt;

F i g. 6 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel für einen Farbfernsehempfänger, in dem die Erfindung angewendet wird.

Es ist üblich, die beiden Seitenbänder einer amplitudenmodulierten Welle als Vektoren darzustellen, die mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, aber in entgegengesetzten Richtungen relativ zum Träger rotieren. In F i g. 1 ist der Träger unterdrückt, jedes einzelne Vektorbild muß jedoch so betrachtet werden, als ob es um seinen Koordinatenursprung mit der Trägerfrequenz umliefe. F i g. 1 a zeigt die beiden Seitenbänder +ω_Α und — ω_Α, die durch Zweiseitenbandmodulation eines Farbträgers mit einem Signal, z. B. /', mit unterdrücktem Träger erzeugt werden. Die Resultierende R_A fällt immer auf die Vertikallinie V, da sich die sogenannten quadratischen Komponenten der Seitenbänder, also die 90° zur Vertikalen V verschobenen Komponenten, aufheben. Ein anderes Signal, z. B. Q', das im gleichen Verfahren mit unterdrücktem Träger auf denselben Träger in einem zweiten Modulator in 90°-Gegenphase aufmoduliert ist, erzeugt das in Skizze F i g. 1 b abgebildete Seitenbandpaar. Auch in diesem Fall hat die Resultierende R_B konstante Phase, allerdings 90° verschoben. Die Summe A der beiden Resultierenden R_A und R_B (/' und Q') ist in Skizze Fig. Ic gezeigt. Da sich /' und Q' bzw. R_A und R_B unabhängig verändern, kann das übertragene Signal A zu jeder Zeit einen beliebigen Phasenwinkel haben. Wie F i g. 1 d zeigt, kann das ursprüngliche Signal durch Synchrongleichrichter wiederhergestellt werden, von denen jeder nur die Projektion des Vektors A auf eine von zwei senkrecht aufeinanderstehenden Achsen, entsprechend der Phase des wiedereingeführten Trägers, aufwertet. Da die Projektion der Q'-Komponente in die Richtung der /'-Komponente Null ergibt und die Projektion der /'-Komponente in die ß'-Richtung ebenfalls Null ist, können die beiden ursprünglichen Signale ohne Übersprechen wiederhergestellt werden, solange beide Seitenbänder übertragen werden. Es ist leicht zu erkennen, daß Phasenfehler im resultierenden Vektor R_A und R₁₁ und damit auch im übertragenen Vektor A auftreten, wenn ein Seitenband, beispielsweise -¹- ω_Α, fehlt oder geschwächt ist. F i g. 2 zeigt den Fall bei zwei ungleich übertragenen Seitenbändern -ω_Μ, +ω_Μ. Der Weg der Resultierenden R_M entspricht jetzt etwa einer Ellipse und nicht mehr einer geraden Linie. Die Projektion dieser Ellipse in die Phasenrichtung ±90° ergibt Übersprechen. Wenn eines der Seitenbänder vollständig fehlt, wird der Weg der Resultierenden ein Kreis (F i g. 3), und die Amplitude der Komponente des Übersprechens wird ebenso groß wie die erwünschte Komponente. Man kann dieses Übersprechen zwar mit gewissen Schaltmitteln reduzieren, aber nicht vermeiden.
In F i g. 4 ist dargestellt, wie sich gemäß der Erfindung die zeilenweise nacheinander übertragenen Seitenbänder bei Übertragung mit zeilenfrequenter Phasenumschaltung eines trägerfrequenten Signals addieren. Fig. 4a zeigt das während der Zeile 1 übertragene Seitenband mit der Rotationsrichtung — o)_M, F i g. 4 b das während der Zeile 2 übertragene Seitenband mit der Rotationsrichtung +ω_Μ. Wird das Signal der Zeile 1 verzögert bis zur Zeile 2 und dann phasengleich addiert, so entsteht das Signal der F i g. 4 c. Wie man sieht, ist die Resultierende R_M wieder in der Senkrechten, weil beide entgegengesetzt rotierenden Seitenbänder vorhanden sind. Es entsteht also genau das Signal einer Zweiseitenbandübertragung gemäß Fig. 1. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf Restseitenbandübertragung ausdehnen.

In F i g. 5 ist ein Übertragungsfilter für die Übertragung mit Einseitenband und geschwächtem Farbträger dargestellt. Die verschiedenen breitbandigen Signale /' und Q' der bekannten Modulationsart mit Zweiseitenbandtechnik bzw. Restseitenbandtechnik sind gestrichelt eingezeichnet. Die Durchlaßkurve D hat bei der Erfindung eine Nyquistflanke N, die an der Stelle des Farbträgers F eine Absenkung von 6 db aufweist. Es ist ersichtlich, daß wegen des Einseitenbandverfahrens der Farbträger F dicht an den Tonträger T herangelegt werden kann. Alle Vorteile der Zweiseitenbandmodulation bleiben dabei erhalten, weil am Empfänger beide Seitenbänder gewonnen werden.

In Fig. 6 ist eine Empfängerschaltung zur Gewinnung des farbträgerfrequenten Signals mit zwei Seitenbändern im Prinzip dargestellt. In F i g. 6 wird das farbträgerfrequente Signal von einer Klemme 4

über eine Laufzeitleitung 5 mit der Verzögerung einer Zeilendauer, einen die Dämpfung der Laufzeitleitung 5 aufhebenden Verstärker 6 und einen regelbaren Phasendreher 7 einer linearen Addierstufe 8 zugeführt. Der Addierstufe 8 wird außerdem das modulierte farbträgerfrequente Signal über eine Leitung 9 unverzögert zugeführt. Verstärker 6 und Phasendreher 7 sind so eingestellt, daß an der Addierstufe 8 die Trägervektoren mit gleicher Amplitude und gleicher Phase stehen und sich gleiche Bildanteile aufeinanderfolgender Zeilen decken. Das Ausgangssignal der Addierstufe 8 gelangt über eine Leitung 10 an den Eingang eines normalen Amplitudengleichrichters 11, an dessen Ausgangsklemme 12 ein demoduliertes Farbsignal steht. Der Addierstufe 8 wird außerdem von einem Bezugsträgeroszillator 15 der wiederhergestellte Bezugsträger über eine Leitung 22 zugeführt. Der Bezugsträgeroszillator 15 wird über eine Leitung 23 von den aus dem Videosignal gewonnenen Farbsynchronimpulsen und über die Leitung 24 von dem Zeilengenerator 17 synchronisiert. Vom Zeilengenerator 17 über die Leitung 24 kommende Impulse tasten den Farbsynchronimpuls aus dem Videosignal heraus. Das um eine Zeilendauer verzögerte farbträgerfrequente Signal gelangt von dem Phasendreher 7 außerdem an eine lineare Addierstufe 13, der andererseits das farbträgerfrequente Signal von der Klemme 4 über einen 180°-Phasendreher 14 zugeführt wird. Der Addierstufe 13 wird außerdem von dem Bezugsträgeroszillator 15 über ein Phasendrehglied 16 der Bezugsträger zugeführt. Die Phasendrehung des Phasendrehgliede? 16 wird mit von dem Zeilengenerator 17 kommenden mäanderförmigen Impulsen 18 zeilenweise zwischen +90 und —90° umgeschaltet. Der Ausgang der Addierstufe 13 ist über eine Leitung 19 an den Eingang eines normalen Amplitudengleichrichters 20 gelegt, an dessen Ausgangsklemme 21 das zweite demodulierte Farbsignal steht. Es ist leicht ersichtlich, daß in den Addierstufen 8, 13 farbträgerfrequente Signale zeitlich aufeinanderfolgender Zeilen zusammengesetzt werden. Aus der Schaltung ergibt sich außerdem, daß am Ausgang jeder Addierstufe 8, 13 immer nur eine, und zwar dieselbe Komponente des quadraturmodulierten Signals steht, weil wegen der Phasenumschaltung des an der Klemme 4 liegenden farbträgerfrequenten Signals eine Modulationsachse in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen umgeschaltet ist. Wenn die /'-Achse zeilenfrequent um 180° umgeschaltet ist, so steht am Ausgang der Addierstufe 8 immer nur das Signal Q' und am Ausgang der Addierstufe 13 wegen des Phasendrehers 14 und des Phasenumschalters 16 immer nur das Signal 2V. Beides sind farbträgerfrequente Signale, die nunmehr beide Seitenbänder enthalten. Dadurch ist eine verzerrungsfreie Demodulation in den anschließenden Amplitudengleichrichtern 11, 20 möglich.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehsystem mit einem durch zwei Farbdifferenzsignale quadraturmodulierten Farbträger, dessen Phasenmodulationsrichtung periodisch umgeschaltet ist, und mit dem die Farbdifferenzsignale im Einseitenbandverfahren übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Phasenmodulationsrichtung zeilenfrequent erfolgt und daß im Empfänger das farbträgerfrequente Signal einer Zeile mit dem verzögerten farbträgerfrequenten Signal der zeitlich vorangehenden Zeile in einer Addierschaltung (8, 13) kombiniert wird, so daß die in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen übertragenen farbträgerfrequenten Signale, von denen das eine das obere Seitenband (+co_M) und das andere das untere Seitenband (—ω_Μ) darstellt, ein farbträgerfrequentes Signal mit Zweiseitenbandmodulation ergeben.

2. Farbfernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination der Signale mit solcher Phase und Amplitude in zwei Addierstufen (8, 13) erfolgt, daß am Ausgang einer Addierstufe (13) immer nur das der umgeschalteten Modulationsachse (/') entsprechende farbträgerfrequente Signal und am Ausgang der anderen Addierstufe (8) immer nur das der nicht umgeschalteten Modulationsachse (Q') entsprechende farbträgerfrequente Signal entsteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2535 552, 2735 886,

348;
Proceedings of the I. R. E., Oktober 1951, S. 1273

bis 1279.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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