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Schaltungsanordnung zur Entzerrung des Frequenzganges bei der Übertragung
von Videosignalen über ein Kabel Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Entzerrung des Frequenzganges bei der Übertragung von Videosignalen über ein
Kabel mittels eines zusätzlich über das Kabel übertragenen Kennsignals.
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Es ist bekannt, bei der Übertragung des in einer Fernsehkamera gewonnenen
und über Kabel einem Hauptverstärker zugeleiteten Videosignals die Entzerrung des
Frequenzgangfehlers durch frequenzreziprok wirkende Stufen vorzunehmen, die von
Hand aus in Abhängigkeit von der Länge des verwendeten Kabels eingestellt werden.
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Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die frequenzreziprok
wirkenden Stufen einen zeitraubenden Abgleich erfordern und daß bei Inbetriebnahme
einer derartigen Fernsehapparatur die jeweils verwendete Kabellänge durch eine besondere
Einstellung berücksichtigt werden muß.
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Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei welcher
die Nachteile und Schwierigkeiten der bekannten Anordnung zur Entzerrung des Frequenzgangfehlers
vermieden werden.
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Es ist zwar schon bekannt, in das Videosignal ein Steuersignal konstanter
Amplitude einzusetzen, mit dem die Verstärkung für ein zu einem Sender von einer
entfernt angeordneten Videosignalquelle übertragenes Videosignal automatisch geregelt
wird.
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Erfindungsgemäß wird aus dem Kennsignal eine dem Spannungsabfall oder
der Verformung des Kennsignals im Kabel entsprechende Steuerspannung abgeleitet,
welche einem Frequenzgangentzerrer derart zugeführt wird, daß durch das Kabel verursachte
Frequenzgangänderungen des Videosignals selbsttätig ausgeglichen werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß eine Berücksichtigung
verschieden langer Kabelübertragungsstrecken durch Einstellung frequenzreziprok
wirkender Stufen nicht erforderlich ist. Dieser Vorteil ist insbesondere dann von
Bedeutung, wenn es sich um Außenaufnahmen handelt, bei denen oftmals nur wenig Zeit
zur Inbetriebsetzung der Fernsehanlage zur Verfügung steht. Dieser Vorteil ist aber
auch auf dem Sektor des sogenannten Industriefernsehens wichtig, weil dort die Fernsehanlage
meist von einem Personal bedient wird, das normalerweise andere Aufgaben zu erfüllen
hat und sich nicht mit Arbeiten zur Inbetriebsetzung einer Fernsehanlage abgeben
kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß
variable Frequenzgangfehler kontinuierlich ausgeregelt werden.
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Als Kennsignal können Impulse, insbesondere Differenzierspitzen oder
auch Rechteckimpulse, übertragen werden, wobei die Steuerspannung entweder in Abhängigkeit
von der Amplitude dieser Impulse oder in Abhängigkeit von der Flankensteilheit abgeleitet
wird. Das Kennsignal kann auch sinusförmig sein und beispielsweise aus einer halben,
einer ganzen oder mehreren Schwingungen definierter Frequenz bestehen, wobei die
Regelspannung in Abhängigkeit von der Amplitude abgeleitet wird. Es wäre auch denkbar,
die Regelspannung in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung des übertragenen Kennsignals
abzuleiten. In den meisten Fällen wird eine horizontalfrequente Impulsfolgefrequenz
des Kennsignals vorteilhaft sein. Es wäre auch denkbar, ein Kennsignal vertikalfrequenter
Folgefrequenz zu verwenden. Diese verschiedenen Arten von Kennsignalen können entweder
über einen gesonderten Übertragungsweg, beispielsweise über eine besondere Kabelader,
aber auch kombiniert mit den Videosignalen übertragen werden.
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Im folgenden werden die Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben
an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert, wobei in beiden Figuren dargestellte gleiche
Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt F i
g. 1 eine Fernsehaufnahmeapparatur, bei der ein automatischer Frequenzgangausgleich
und eine automatische Verstärkungsregelung durchgeführt wird, F i g. 2 einen Frequenzgangentzerrer.
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Nach F i g. 1 besteht die Fernsehaufnahmeapparatur aus der Fernsehkamera
1, dem Vorverstärker 2 und aus dem Hauptverstärker 3. Ein Objekt 4 wird also mit
der Fernsehkamera 1 fernsehmäßig aufgenommen, und ein dabei gewonnenes Videosignal
9 wird über den Vorverstärker 2, über den Hauptverstärker 3, über die
Ausgangsklemme
5 und gegebenenfalls über weitere Studiogeräte (nicht. dargestellt) einem Sender
zugeführt.
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Der Vorverstärker 2 ist über das Kabel 6 mit dem Hauptverstärker 3
verbunden, wodurch Frequenzgangänderungen bewirkt werden. Um einen automatischen
Frequenzgangausgleich durchzuführen, wird im Kennsignalgenerator 7 ein Kennsignal
8 erzeugt, zum Videosignal hinzugemischt und das entstehende Videosignalgemisch
10 über das Kabel 6 übertragen. Im Hauptverstärker 3 wird dann in Abhängigkeit von
der Amplitude des übertragenen Kennsignals 8' eine Regelspannung gewonnen und damit
der Frequenzgangentzerrer 11 derart gesteuert, daß die durch das Kabel 6 hervorgerufenen
Frequenzgangänderungen automatisch kompensiert werden. Zusätzlich wird mit der gleichen
Regelspannung auch eine Verstärkungsänderung bewirkt und dadurch der Pegelabfall
entlang des Kabels 6 kompensiert.
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Über Klemme 12 und über den Widerstand 14 (1 kS2) werden horizontalfrequente,
rechteckförmige Impulse 13 zugeführt, die den aus der Spule 15 (10 p.H), dem Widerstand
16 (1,8 k0) und der Kapazität 17 (100 pF) gebildeten Schwingkreis anstoßen, so daß
sich im Schaltungspunkt 18 ein Schwingungszug 19 ausbildet. Dieser Schwingungszug
19 wird durch die Diode 21 (Type 0A 72) und durch den Widerstand 22 (1,8 k0) amphtudenmäßig
begrenzt, so daß nur das Kennsignal 8 dem Vorverstärker 2 zugeleitet und dort zum
Videosignal 9 hinzugemischt wird. Dieses Kennsignal besteht aus Sinushalbwellen,
entsprechend einer Frequenz von 4 bis 5 MHz.
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Das Videosignalgemisch 10 wird also über das Kabel 6 übertragen, im
Verstärker 23 verstärkt und dann über den Schaltungspunkt 24 und über den Kondensator
25 (25 #tF) der Basis des Transistors 26 zugeführt, dessen Basispotential unter
Verwendung der Widerstände 27 (2,7 k0) und 28 (15 k0) stabilisiert wird. Das eine
Ende des aus den Widerständen 27 und 28 gebildeten Spannungsteilers ist über Masse
an den positiven Pol und das andere Ende ist über Klemme 29 an den negativen Pol
(-12 Volt) einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Vom kollektorseitigen Ende
des Arbeitswiderstandes 31 ist ein verstärktes Videosignalgemisch 10' abnehmbar.
Außerdem sind die Gegenkopplungswiderstände 32 (220 0), 33 (1 k52) vorgesehen, und
über den Kondensator 34 (25 #tF) und über die Diode 35 (Type 0A 72) ist ein frequenzabhängiges
Glied 20 angeschlossen. Dieses Glied 20 besteht aus den Widerständen 36 (1 k0),
37 (3,9 k0), 38 (3,3 k0), ferner aus den Kondensatoren 39 (25 V.F), 41 (33 pF),
42 (200 pF), 43 (100 pF) und aus der Diode 44 (Type 0A 72). Dieses Glied 20 ist
also über den regelbaren Widerstand der Diode 35 an den Emitter des Transistors
26 angeschlossen.. Die Regelspannung wird über den Schaltungspunkt 45 dem Verbindungspunkt
der beiden gegensinnig geschalteten Dioden 35 und 44 zugeleitet.
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Für den Fall der Rückwärtsregelung wird das Videosignalgemisch 10'
vom Kollektor des Transistors 26 über die Schaltungspunkte 40 und 46 dem Begrenzer
47 zugeführt und dort das übertragene Kennsignal 8' abgetrennt. Dieses Kennsignal
8' wird in weiterer Folge über den Kondensator 48 (0,25 p.F) einem Spitzengleichrichter
51, bestehend aus den Dioden 49 und 50 (der Typen 0A 72) und dem Kondensator 52
(0,5 P.F), zugeführt und dabei eine Regelspannung gewonnen, die unter Verwendung
des Transistors 53 (Type AF 118) und der Widerstände 54 (1,8 k0), 55 (22052) verstärkt
und vom Schaltungspunkt 45, wie bereits beschrieben, dem einen Ende der Diode 35
zugeführt wird. Außerdem sind die Widerstände 56 und 57 und der Kondensator 58 (0;5
#tF) vorgesehen.
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Die Regelspannung wird von einem Kennsignal verhältnismäßig hoher
Frequenz (4 bis 5 MHz) abgeleitet, da hierbei die größten Unterschiede hinsichtlich
der Amplitude des übertragenen Kennsignals auftreten und die Regelung daher sehr
genau wird. Alle Korrekturen hinsichtlich der niedrigen Frequenzen des Frequenzganges
müssen dann je nach der Übertragungseigenschaft des Kabels in einem bestimmten Verhältnis
zur Korrektur hinsichtlich der Frequenz des- Kennsignals stehen.
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Es wäre eventuell denkbar, eine Vorwärtsregelung dadurch durchzuführen,
daß das Signalgemisch 10' vom Schaltungspunkt 24 über die gestrichelte Leitung
30 und über den Schaltungspunkt 46 dem Begrenzer 47 zugeführt wird. In diesem Fall
sind die Schaltungspunkte 46 und 40 nicht direkt leitend miteinander verbunden.
Auf diese Weise wird also ebenfalls unter Verwendung des Begrenzers 47 und des Spitzengleichrichters
51 eine Regelspannung abgeleitet, mit dem Transistor 53 verstärkt und über den Schaltungspunkt
45 einem Ende der Diode 35 zugeführt. Wenn eine derartige Vorwärtsregelung genau
arbeiten soll, dann müssen alle dabei verwendeten Schaltungselemente temperaturstabil
arbeiten und derart justiert sein, daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Regelspannung
und dem ausgeregelten Frequenzgang gegeben ist.
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Bei der Übertragung des Signalgemisches 10 über das Kabel 6 wird nicht
nur der Frequenzgang verändert, sondern auch ein Spannungsabfall bewirkt, der alle
Frequenzen etwa gleichmäßig betrifft und durch den ohmschen Widerstand des Kabels
6 bedingt ist. Um diesen Spannungsabfall auszuregeln, wird durch die Wirkung der
Widerstände 36 und 54 die Gesamtgegenkopplung des Transistors 26 automatisch derart
verändert, _ daß der Spannungsabfall des Signalgemisches 10' kompensiert wird.
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Durch die Dioden 35 und 44 werden eventuell nichtlineare Verzerrungen
des über die Klemme 5 abgegebenen Videosignals bewirkt, wenn die Amplitude des dem
Transistor 26 zugeführten Signals allzu groß ist. Derartige Signalverzerrungen können
also einmal durch entsprechend kleine Signalamplituden oder aber auch dadurch vermieden
werden, daß an Stelle des Frequenzgangentzerrers 11 nach F i g. 1 der Frequenzgangentzerrer
.59 nach F i g. 2 verwendet wird.
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Der Frequenzgangentzerrer 59 nach F i g. 2 wird über Klemme 24 an
den Verstärker 23 angeschlossen. An dem Transistor 60 mit seinem Kollektorwiderstand
61 (820 0) und Emitterwiderstand 62 (390 0) ist ein frequenzabhängiges Glied 63
angeschlossen, das aus den Kondensatoren 64 (100 pF), 65 (33 pF), 66 (200 pF), aus
den Widerständen 67 (3,9 k0), 68 (3,3 k0) und aus der Spule 69 (60 #tH) besteht.
Ein vom Emitter des Transistors hfl abgenommener Signalanteil wird unter Verwendung
des Transistors 71 (Type AF 118) und der Widerstände 72 (270 52), 73 (560 S2) dem
Ausgang 5 zugeleitet.
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Ein anderer Signalanteil wird vom Kollektor des Transistors 60 über
den Transistor 74 (Type AF 118) unter Verwendung der Widerstände 75 (1,5 k0), 76
(150 0) ebenfalls über Klemme 5 abgegeben, und dabei werden beide Signalanteile
addiert. Parallel zum Kollektorwiderstand
61 ist der Kondensator
77 (27 pF) geschaltet.
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Außerdem ist einerseits eine Schaltungskombination, bestehend aus
dem Kondensator 78 (50 #tF), der Diode 79 (Type 0A 5), dem Widerstand 81 (2,2 k02),
dem Kondensator 82 (50 V.F), und andererseits eine Schaltungskombination, bestehend
aus dem Kondensator 83 (50 #LF), der Diode 84 (Type 0A 5), dem Widerstand 85 (2,2
k02) und dem Kondensator 86 (50 ta,F) wechselstrommäßig parallel zum Arbeitswiderstand
61 geschaltet. Die Widerstände 87 (2,7 k02) und 88 (390 S2) dienen zur Festlegung
des Basispotentials des Transistors 60.
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Die nach F i g. 1 abgeleitete Regelspannung wird über den Schaltungspunkt
45 und über die Widerstände 89 (2,2 k02) bzw. 91 (2,2 kS2) nach F i g. 2 den Dioden
84 bzw. 79 zugeführt. Auf diese Weise kann der wirksame Arbeitswiderstand des Transistors
60 verkleinert werden. Der Kollektorwiderstand 61 ist mit seinem kollektorseitigen
Ende über den Widerstand 92 (470 52) mit der Basis des Transistors 60 leitend verbunden.
Der Widerstand 92 bewirkt eine frequenzunabhängige Gegenkopplung und ist derart
dimensioniert, daß die am Kollektor des Transistors 60 bei gesperrten Dioden 84
und 79 (d. h. also bei maximaler Kabellänge) auftretenden Signalanteile der tiefen
Frequenzen den ohmschen Spannungsverlust des Kabels ausgleichen. Die Schaltungsanordnung
bewirkt eine Ausregelung des Frequenzganges bei 5 MHz um den Faktor 2,5 und gleichzeitig
eine Pegeländerung bei den tiefen Frequenzen um den Faktor 0,25. Bei einer Eingangsspannung
von 150 mVss tritt ein differentieller Amplitudenfehler auf, der kleiner als 1/,0/,
ist. Bei einer Eingangsspannung von 250 mVgs entsteht ein differentieller Amplitudenfehler
von 2,5 °/o.