DE1437080A1 - Anordnung zur UEbertragung von Videosignalen - Google Patents

Description

00..PAGiTIB IPRANCAISE ΠΒ EBIBVISIOIT 19, ßue Ernest Cognac, LETALLOIS/S

-inordnung zur Übertragung von Videosignalen

Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Übertragung von Videosignalen, insbesondere von Videosignalen, mit denen ein Unterträger bei einer Farbfernsehsendung tupduliert wird.

!»ie Erfindung betrifft ferner die entsprechenden Sender und Empfänger.

>i der Erfinäun.3 werden die zu übertragenden Signale nach Vorverzerrung der hohen Frequenzen durch eine i'rec'uenzaodulierte Welle übertragen, deren Kennlinie "Frequenzabstand/Pegel des vorverzerrten Signalθ" eine siit dem Absolutwert des Pegels des vorverzerrten ^isnals stetig oder unstetig abnehmende Steilheit aufweist. Man. --malt daciurcli für einen vorgegebenen

Übe rtraf; ungs—

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Übertragungsweg ohne Verstärkung der ."Verzerrungeneinen ausgezeichneten Schutz gegen das Rauschen.

<remäss einer bevorzugten -^usf 'ihriingsform -der Erfindung wird die in der angegebenen Weise frequenz=.lodulierte Welle ausserdein einer -Amplitudenmodulation unterworfen, welche ihre Amplitude in stetiger oder^ unstetiger Weise mit dera Pegel des vorverzerrten Signals wachs-en lässt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beisp-ielsJialber erläutert; darin zeigen.:

lig.1 eine TOrverzerrungsfcennlinie, .,."■■-

Pig»2 "ein. Beispiel einer in Abhängigkeit von' dem Pegel des vorverzerrten signals nicht linearen Modulationekennlinie, die bei dem erfindungsgemässen Über- ■ tragungsverfahren an>rencibar ist,_ . '

Pig„3 die der .Kodulat ions kennlinie von .Kg.- 2 entsprechende Demodulationskennlinie, - ,

I¹ige4 das Blockschaltbild einer. Sendeanordnung und/ einer Empfangsanordnung nach der Erfindung, '

Fig.5 das Schalfbild eines' [Eeils der üendeanOrdnung

von Ii¹Is4 ■ - BAD .ΟΡΪΘΙΝΑΙ

— 3 —

Fig.6 das Schaltbild eines Teils der -^mpf angsanordnung von Pig „4 und

Pig.7 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Sendeschaltung nach der Erfindung.

Es soll zunächst die Bedeutung einiger nachstehend verv/endeter Ausdrücke festgelegt werden.

Es sei eine frequenzmoduliert« Welle angenommen, deren Augenblicfet'requenz P zwxEchen ':?o - & P und Po + ^Pv r.mdert wird, wobei die Bandbreite des Ilodul-ätionssi^nals" nach oben durch die Prequenz fj.j begrenzt ist; -ierfür werden die folgenden Bezeichnungen verwendet t

Po : ^rägerfroquenz Δ P ι Prequetizhub Intervall Po - ΔΡ ois Po

Pr e chi e η zhubba nd P - Poi Prequensabweiciiung

oder Bandbreite' 2 4l P:

• Bekanntlich ergibt die Prsquenz-iodul^tion einen ausgezeichneten Sbörsc .uts (Hinuergriinarausciien', Interferenzen durch iitör signale usw.) f'.'.r die -ief eafre iuensen des

BAD OBiGin^tr-^ ^z 809805 037G-.

Modulations signals. Dieser Schutz nimmt aber annähernd im. umgekehrten Verhältnis zu der Hodulationsfrequenz ab, so dass bei e iner vorgegebenen Amplitude des Unterträgers und einem vorgegebenen Übertragungskanal der ,Ge samt schutz gegen das Rauschen von einer bestimmten Bandbreite des liodulatioiissignals an bei der Frequenzmodulation geringer als bei der ■"•mplitudeninodulation wird (wobei die Spitzenwertamplitude für die Amplitudenmodulation in Betracht gezogen wird). .

Bei einem b ekannten I'arbfernsehverfahren überträgt man dauernd ein breitbandiges dignal, !rät welchem direkt der Trägeijaioduliert wird und mit der Zeilenfrequenz abwechselnd" "zwei Hilfsfarbsignale, die auf einen Unterträ_:.-;er auf moduliert sind. Im &uijf anger './erden die abvechselhden Signale dadurch d auernd verfügbar gemacht, dass jedes von ihnen mit Hilfe einer Verzögerungsanordnung v/iederholt und zweimal verwendet Vv'ird, und die der Dreifarbenföhre zugef'Jirten Bildsignale werden durch !Combination der übertrageneß- iignale erhalten.

Bei einer Ausf iliirungBform die'.es V-^ rf ν ure ns. wird der Ürägea: am ilitudennoduliert, während der Unterträger frequenzmoduliert \Jird. Iiie Frequenzmodulation d-es

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Unterträgers ergibt gegenüber seiner Amplitudenmodulation bestimmte markante Vorteile, insbesondere eine bessere Übertragungsstabilität.

iis lässt sioli aber feststellen, dass der schlechtere ^utörschutz bei den hcöhen Frequenzen des Modulationssignals des Unterträgers auf dem Schirm der Färb- . empfänger durch ein "Gewimmel" von störenden Strukturen sichtbar wird, welches das gesamte Bild beeinflusst und dessen Gnite merklich beeinträchtigt.

Es ist bekannt, zum Sclautζ der hohen Frequenzen des liodulationssignals bei der Frequenzmodulation,, beispielsweise bei Hörfunksendungen, sendeseitig eine Vorverzerrung der hohen Frequenzen des Modulationssignals vorzunehmen.

Man-erhält dadurch einen verbesserten Rauschabstand, wobei die Verbesserung mit dem Vorverzerrungsgrad wächst, d.h. mit der Differenz zwischen den Verstärkungen, die den hohen Frequenzen und den tiefen Frequenzen des Spektrums des Modulationssignals beim Durchgang durch die Vorverzerrungsanordnung erteilt v/erden.

Fig_o1

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Fig_e1 zeigt als Beispiel die Form einer Vorverzerrungskennlinfe, welche die Verstärkung g als Funktion der · Frequenz f bei spektralen Komponenten des zu übertragenden ^öignals darstellt.

Es erscheint daher naheliegend, die- zuvor erwähnten störenden Strukturen durch eine Vorverzerrung der hohen Frequenzen des Modulationssignals- zu bekämpfen.

Es wurde aber festgestellt, dass die- -Anwendung dieses Verfahrens in der herkömmlichen Weise bei der Übertragung von Videosignalen zu grossen Schwierigkeiten führt, wodurch es für die Übertragung eines Signals mittels eines Unterträgers bei einher Farbfernsehsendung praktisch unbrauchbar wird. Dies beruht auf zwei Gründen:

T.)~i)ie Amplitude der höherfrequenfcsn Komponenten des. Spektrums des Modulationssignals hat eine starke Auswirkung auf den b eizubelialtenden üteil des ooe!-:trums einer frequenzmodulierten Welle»

Da nun die Videosignale eine sehr grosse Bandbreite haben", nimmt diese ---Auswirkung im Falle von vorverzerrten Videosignalen sehr grosse Ausmasse an.

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2.) Zündern weisen die Videosignale Übergänge mit steiler Vorderflanke auf, wie sie praktisch bei akustischen ^uignalen nicht auftreten. Man stellt fest, dass die Vorverzerrung bei.wirksamen Vorverzerrungsgraden eine Verdopplungder gar Verdreifachung "des bpitzenwertabstandes dieser Signale mit steiler Vorderflanke bewirkt»

Wenn man also einen wirksamen Vorverzerrimgsgrad mit einem verhältnislässig hohen Modulationsindex anwenden will, konmt man zt einer sehr starken 7ergrösserung der erforderlichen Bandbreite des tibertragungsweges, wenn die Übertragung des signals ohne Uberinässige Verzerrungen erfolgen soll. Dies, stellt stets einen schwerwiegenden Nachteil dar, der für den zuvor angegebenen Anwendungsfall praktisch unzulässig ist.

■Andrerseits ist ein wirkaamer Vorverzerrungsgrad in Vorbindung ruit einem geringenliodul-1 ..onsindex praktisch uninteressant. Ein geringer Kodulrtionsindex setzt nämlich seinerseits den Störschutz herab, ■wodurch schliesslich der durch die Vorverzerrung erreichte. Vorteil mehr als aufgehoben werden kann.

Andrerseits wurde festgestellt, dass ein anderes Verfahren, bei welchem sendeseitig eine Licrtiineare

cn ortung

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Umformung In der Weise vorgenommen wird, dass die hohen Pegel gegenüber den niedrigen Pegeln benachteiligt werden, während sendeseitig natürlicn diejurngekehrte Umformung durchgeführt wird, bei Fernsehvideosignale.n, welche durch eine frequen'zraodulierte Welle übertragen werden, zueiner Verschlechterung des Bildes führt.

In diesem Ii¹ all lässt zwar die Rechnung scheinbar auf eine Verbesserung dee Störschutzes in dem Sinne schliessen, dass das zeitlich integrierte Rauschen erapfangsseitig geringer wird, weil die Vahrsche.'· nliciiteit von schwachen Signalen wesentlich grosser als die Wahrscheinlichkeit von starken Signalen ist; diese Regel gilt für die Mehrzahl aller signale, insbesondere für Fernsehvideosignale. ;

Diese zuletzt genannten Signale können jedoch Stufen von langer Dauer und einem beliebigen PeVjel aufweisen. Dies hat zur ίο Ire,- dass die angegebene niciitlineare Umformung auf den Schirm des ^ϊα·'<fangers in folgender Weise sichtbar wird¹ D°.s zuvor erv/r. nte "G-ewiuriiel" von störenden Strukturen mit nahezu gleicifar-.i^er · Verteilung ist durch ein im allgemeinen ab'-V'chwachtes "G-ewirumel" ersetzt, aus we lohe α sich Jedoch, seitweise

■ ausgedehnte-

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_ Q — '

ausgedehnte Bereiche rait verstärktem "G-ewimrael" herauslösen. Die Erfahrung zeigt, dass diese zuletzt, genannte Erscheinung wesentlich schwerer zu ertragen ist als die erstgenannte", dass also das Heilmittel schli:riDier als die Krankheit ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, eine Vorverzerrung mit einer nicht linearen Eege!umformung in der -Weise zu kombinieren, dass :

to) ein Signal erhalten wird, das ohne merkliche Verminderung der Naturtreue in der gleichen Bandbreite wie das ursprüngliche °ignal übertragen werden kann;

2-o) e-pi'angsseitig nach Wiederherstellung des ursprünglichen °ignals ein Bild erhalten werden kann, dessen optische · G^:ite sehr stark verbessert ist»

Wach der Erfindung wird das ursprüngliche Signal V mit dein zeitlich veränderlichen Pegel H einer starken Vorverzerrung unterworfen, durch die es in ein Signal V¹ mit dem. Pegel IP umgewandelt wird.

Durch

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~ ίο -

Durch eine nichtlinearePegelumformung wird das Signal V¹ in ein Signal V" mit dem Pegel F" umgewandelt, wobei die nichtlineare Unaformungskennlinie H^tt » f (U*) so gewählt ist, dass folgendes erreicht wird:

a) Das Änderungsintervall von N" wird auf einen' geeigneten Wert, beispielsweise auf das Änderungsintervall von N vermindert. Da die zu übertragenden Videosignale im allgemeinen so eingestellt sind, dass si-e sich zwischen zwei symmetrisch zum Nullwert liegenden Werten andern, schwankt V zwischen -M und +M. Durch die nichtlineare Umformung wird also in diesem P.all erreicht, dass sich V" zwischen -M"- ·==---Μ und M" = -M ändert <, " . ; \ ^: ■ · '

Td) Die nichtlineare Umformung benachteiligt die hohen Pegel des Signals EP . Genauer ausgedrückt heisst dies, dass die Steilheit der Kurve ΪΓ" = f (IT¹ ) in. einem ''rechtwidä-igen Koordinatensystem ΟϊΡ , OH" in stetiger Weise abnimmt, wenn der Absolutwert von UP zunimmt.o ■

■ Offensichtlich

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•-11*-

Offensichtlich wird diese Kennlinie vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf den Nullpunkt gewählt, soweit dies auch für das zu übertragende Signal zutrifft.

Empfangsseitig kann das Signal Y" durch lineare Demodulation der frequenzmodulierten Welle erhalten werden, und das °ignal Y^f kann aus dem Signal V" durch eine nichtlineare Umformung abgeleitet werden, die umgekehrt zu der sendeseitig durchgeführten Umfeinnung erfolgt, also E^f = fYlüP¹); das signal V wird schliesslich dadurch wieder hergestellt, dass das Signal V in herkömmlicher Weise durch eine Yorentzerrungsschaltung geschickt wird.

Man stellt dann auf dem Bild des Empfängers fest, dass das zuvor erwähnte homogene "Gewimmel" von störenden Strukturen verschwindet. Es bleiben nur die quasi "eindimensionalen" Störenden Strukturen bestehen, die also beispielsweise die -Form von sehr kleinen K_urvenbögen beeinträchtigen, wobei' diese strukturen zu-dem verhalttiismassig selten sind.

Insgesamt

80 980 5/03

ι - ■

Insgesamt wird eine selir beträchtliche Verbesserung der Bildgüte erreicht, ungeachtet des noch bestehenden geringfügigen Mangels. ._. . . .

Es ist zu bemerken, dass die sendeseitig durchgeführte nichtlineare Umformung ('.· Verformung") F" " = 'f _(IP ) und die darauffolgende lineare Modulation des ^ri?räg.:rs nach der- Kennlinie

¥ - go _ ΪΓ" ■

ΔΙ^{1 1}V.

worin M" den grösstjaöglichen Pegel von H-". darstellt, auch als in Abh .ngigkeit von dem Pegel E"' nichtlinear

erfolgende Modulation des Trägers nach der Kennlinie

angesehen v/erden können* ■ ■ -

Bei dem erfindung3i";emässen Übertragungsverfahr--.-n könnte man nämlich auch eine direkte Kodulütion des Trägers in Abhängigkeit von ΉV duroVif Uhren, irorausgesetzt, dass man einen nichtlinearen Modulator bauen la an, . welcher der angegebenen- nichtlinearen l-Iodulationskennlinie entspricht. - - ■

80 9805/037 S

Dies gilt auch für die Epipfangsseite.

Die lineare Demodulation des trägers, die das vignal

Δΐ

ergibt, und die darauffolgende nichtlineare Umformung ("Rüekformung") W¹ = f (F") können als eine nicht-, lineare Demodulation des trägers nach der Kennlinie

|& i¹ - Fo)

angesehen werden.

Aucii hier kann man wirklich in dieser ¥eise vorgehen, wenn man den entsprechenden nichtlinearen Diskriminator bauen kann. .

In 3¹Xg.2 und 3 sind als Beispiel eine bei dem erfindungsgemässen Übertragungsverfahren verwendbare nichtlineareModulationkennlinie bzw. die entsprechende nichtlineare Beraodulationskennlinie dargestellt.

In 3?ig.2 sind die Pegel TSS¹ auf der Abszisse und die Pegel H" auf der Ordinate aufgetragen. Bei diesem Beispiel ändert sich die Steilheit sehr stark und in stetiger

Weise

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¥eise zwischen dem I"_ullwert von 3f^r und den maximalen Absolutwerten von K¹-. Ss handelt sich dabei also um

ein Beispiel für einen Extremfall. ■

Dagegen kann die Kennlinie in sehr einfacher Form aus drei geraden Strecken bestehen, wobei die zentrisch . zum Punkt 0 liegende mittlere Strecke eine grössere Steilheit als die beiden seitlichen Strecken aufweist.

Es können natürlich auch andere Kennlinienformen verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Bedingung hinsichtlich der Steilheit beachtet wird, und dass das Änderungsintervall von F" gegenüber dem Inderungsinterval! von H¹ in entsprechender Weise vermindert wird.

diese Kennlinien haben schliesslich mehr oder weniger dieI?orm eines S; sie werden daher als S-Kennlinien, und die entsprechenden Modulationen als S-Modulationen bezeichnet.

Es ist zu bemerken, dass in ^ig«2 in Klammern eine zweite Bezeichnung für den Ö_rdinätenmassstab eingesetzt ist, nämlich (IT¹*)» Da -närttlich F" dem Wert 1"-I¹O proportional ist, kann die Yerformungskennlinie N¹¹^f- (

durch

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duroli die gleiche Kurve dargestellt werden, wie die nichtlineare Modulaüonskennlinie als Funktion von IP, vorausgesetzt, dass zwei Koordinatenmasstäbe gewählt werden, bei denen A ^ ^dem Wert jyp» entspricht. Dies kann allerdings, wie auch in Pig;2 , dazu führen» dass für die Pegel auf der Abszisse (N*) und die Pegel auf der Ordinate (U") zwei verschiedene Massstäbe gelten. ·

In I¹Ig. 5 ist die nichtiineare Modulations kennlinie mit P-I¹O auf der Abszisse und IP auf der Ordinate dargestellt. Sie ist in Bezug auf die erste Winkelhalbierende der Koordinatenachsen symmetrisch z'a der entsprechenden nichtlinearen iiodnldt onskennlinie; dies gilt für jede beliebige Porin dieser Kennlinie. In diesem Pail ist eine zweite Bezeichnung(H") auf der Abszissenachse angegeben, da die Zuriickformungskennlinie für ΪΓ' als Punktion von H" durch die gleiche Kurve dargestellt werden kann, wie die Kennlinie für die nichtlineare Modulation des Trägers, welche SP als Punktion von P - Po ergibt, vorausgesetzt, dass die gleichen Massstabsbedingungen wie zuvor beachtet werden. - -

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Nach diesen Feststellungen lasst sich nun der Vorteil erläutern, der hinsichtlich der Bandbreite durch das erfindungsgemässe übertragungsverfahren erhalten ^/ird. Zu diesem Zweck sei der folgende konkrete Fall angenommen, -welcher im übrigen ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich der Verbesserung der-Bildgüte ergeben hat. . ■

Ursprüngliches Signal V ! Bandbreite 700 kHz

And crunks interval! M = -1 bis Ii=+1 Untertragen Fo = 4,3 Mhz.

iV-equenzhub: - Δΐ = 850 kHz

Die Vorverzerrung erfolgt nach dem Gesetz:

• -6 d>i ■

U ^t = l·! + 10 ^-
.dt

also -'-

worin g die Lei3tung3ver:."tärkung ist und f in kHz ausgedrückt wird. . _:

Die Verformungskennlinie besteht in der oben angegebenen ¥eise aus drei geraden Strecken, wobei die mittlere Streckejzentrisch zu O liegt und von IT * = - -^ bis IV- + ^~ mit der Steilheit 1 yerl .uft, wklirend die beiden seitlichen Strecken die oteilheit ^ haben» so dass dos " '

ORIGINAL

RO 98 0 B /Zn^ 7 R .- , .- ,

Änderungsintervall des Tegels F" auf das Intervall - M" = - 1 bis M" = 1 gebracht wird.

Manateilt dann die bemerkenswerte Tatsache fest, dass die Übertragung von N" durch eine linear frequenzmodulierte Welle ohne merkliche Vergrösserung der Verzerrung mit der gleichen Bandbreite des Untertrager känals wie bei der Übertragung von Y¹ durchgeführt werden kann, trotz der Vorverzerrung der hohen Frequenzen und der durch die nichtlineare Umformung eingeführten Oberwellen.

Diese Tatsache kann auf folgende Weise erklärt werden:

Bei der linearen Frequenzmodulation wird angenommen, dans die erforderliche Bandbreite von IPo -Af - n bis Jo + Δ F + η f_M geht, worin f™ die höchste spektrale frequenz ist, welche in dem Modulationssignal übertragen werden soll, während η eine ganze Zahl-ist, die umso grosser ist, je höher die Anforde.irHngaian die Wiedergabetreue sind, und je grosser der wodulationsindex ist.

Diener Ausdruck kann in folgender Weise gedeutet werdenr Bs ist notwendig, dass zu beiden Seiten jeder

übertragenen

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übertragenen Augenblicksfrequenz d')S Intervall + W f,, bestellt. ■

Wenn man nun aber davon ausgeht, dass während eines Zeitintervalls Δ t der mittlere P_egel H'i des Signals V¹ durch die niedrigerfrequenten Komponenten' von V¹ festgelegt ist, während die differentiellen Schwankungen von diesem Pegel aus während des Zeitintervalls & t durch die hö'herfrequenten Komponenten bestimmt sind, kommt man zu dem Schluss, dass der für die Bemessung des Koeffizienten η während des Zeitintervalls Λ t in Betracht zu ziehende Modulationsindex iui Falle einer nicht linearen Modulation der ¹¹ differentielle"Modulationsindex ist, d.h. mit anderen Worten, die Steilheit der liodulationskennlinie im Punkt ÜT'io Nun hat man bei einer S-Kennlinie nicht gleich- · zeitig einen grossen Wert U¹i, d.h. einen grossen Frequenzabstand F - Fo , und eine grosse Steilheit der nichtlinearen Modulationskennlinie in diesem Punkt» ·

Diese bedeutet, dass man an den Grenzen des Frequenzhubbandes mit einem geringeren Koeffizient η auskommt, so dass das erforderliche-Band beträchtlich verringert

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Es ist offensichtlich, dass das zuvor angegebene konkrete B_eispiel nicht als Einschränkung anzusehen ist.

Eine andere interessante Kennlinie- ist (für die V_Pr formungökennlinie) :

= a Arc

t«

worin a und b konstante Koeffizienten sind.

Es soller|iun die dem b eschrlebenen u bertra-3ungßverfahren entsprechenden Anordnungen erläutert werden.

Pig.4 zeigt das Blockschaltbild einer Sende- und ^mpfangsanordnung nach der Erfindung.

In Pig.4a ist eine Vorverzerrungsschaltung bekannter Art dargestellt, die ein Filter mit einem nachgeschalteten Verstärker* enthält, und die Durchführung der Vorverzerrung entsprechend einer K_urve der in Pig.1 gezeigten Art ermöglicht. Die Anordnung 2 führt die S-Prequenzmodulation durch.

ig. 4

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_ 20■-■■■- .

I¹Ig.4T3 zeigt die entsprechenden Empfangsschaltungen, nämlich eine nichtlineare Bemodulationsanordnung 3, deren Demodulatiοnskennlinie den umgekehrten V erlauf wie die Modul^tionskennlinie der Anordnung 2 hat,' und eine Vorentzerrungsschaltung 4 bekannter Art mit einem . Filter und einem Vor stärker, welche die umgekehrte "Umformung wie die -anordnung 1 durchfuhrt.

Entere ehe nd dem bevorzugten A nwendungsgebiet der Erfindung besteht das Eingangssignal deη Vorverzerrers. 1 aus ϊ¹ arbSignalen, die auf einem Unterträger übertragen werden sollen. Das Ausgangesignal des Vorverzerrers 1 wird der i-iodulationsanordnung 2 zugeführt» Das Ausgan^ssignal der Anordnung 2 wird dann mit dem Helligkeitssignal gemischt und das so erhaltene komplexe Signal wird auf den Iräger aufmoduliert. Impfangeseitig wird der Unterträger in herkömmlicher Weise ausgefiltert und der Demodulr'.tionsanordnung 3 zugeführt.. ."Das dernodulierte Signal wird dem 'Vorentzerrungsfilter 4 zugeführt, an dessen Ausgang die ursprünglichen Parbsignale wieder hergestellt sind.'-

l?ig.5 zeigt dae Schaltbild einer"^upfurtrungsform der richtlin.earen Hodulationaanordnüng 2 von Pig.4.

BAD ORIGINAL Bei

Bei dieser Ausfuhrungsform wird ein linearer Frequenzmodulotor verwendet, dem eine bignalverfomiungsschaltung vorgeschaltet ist, welche jeden Pegel ÜT^f des Yorverarrten Signals Y^f in einen Pegel N" umformt«

Bei diesem Seispiel ist angenommen, dass die Hodula'tlonskennlinie dem zuvor angegebenen einfachen Typ mit drei geraden strecken entspricht ο Bei der Anordnung von J?ig. ist der Eingang 10, welcher dem Eingang der Anordnung von i^lig<,4 entspricht , UToer zwei ¹Ji derstände 11 und 12 uit den Uferten El und R2 sowie eine Parallelschaltung mit zwei Zweigen mit Masse verbunden. Der erste Zweig der Parallelschaltung enteilt eine ^:)iode 13, deren Durchlassrichtung zur Masse hin fleht, und eine' Spannungsquelle 15, deren negativer Pol an Masse liegt. Der zweite Zv/eig entfM.lt eine jJiode-14, deren Durchlassrichtung zu dera 'Widerstand 12 hin geht unfeine GrleicJiapannungsquelle 16, deren positiver Pol an Masse liegt. Die von den Quellen 15 und 16 gelieferten Spannungen haben die "Vierte +^T/ bzw. -V. Der Ausgang 29 dieser Schal tuag von an sich bekannter Art ist von dem gemeinsamen. Punkt zwischen den Widerstanden 11 und 12 abgezweigt und über Widerst.mde 20 und 22 mit den Gittern von zwei !rioden 17 und 18 eines Kipp schwingung a gen era tor ei verbunden.

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Wenn H¹ grosser als ein positiver Wert ΪΓ·ο ist,

führt die Diode T3 Strom, und die Widerstände 10 '

und 11 spielen die Rolle eines opannungsteilers für den Teil von ΪΓ', welcher den Wert EP o. übersteigt.

Die analoge Wirkungsweise tritt ein, wenn N' unter -ΕΓΌ liegt, wobei dann die Diode 14 entsperrt ist.

Wenn F¹ zwischen -SO und IT¹O liegt, sind beide

dioden gesperrt, so dass der.Widerstand 12 keinen ;

"Hrom aufnimmt. Man erhält Bo.-it an den Gittern der >:.

Trioden ein Signal U'' , welches der angegebenen nicht- '"-^k

linearen Verformungskennlinie entspricht. _H '%"'..

Die beiden Trioden 17 und 18 sind über einen gerneinsame^n,.., Katodenwiderstand 21 gekoppelt, undjihre Anoden sind ........

über Widerstände 23 und 24 mit dem positiven Pol einer,-.

^pannungsquelle 27 verbunden. Das Gitter der·Triode 17 ist mit der Anode der Triode 18 über einen Kondensator · · 25 verbunden, und das Gitter der Triode 18 ist mit der Anode der Triode 17 über einen Kondensator 26 verbunden.

Der Ausgang 19 ist an eine der Anoden,- beispielsweise ■ an diejenige der Triode 18 angeschlossen. Dieser Ilodulator von an sich bekannter Art liefert eine Schwingung, deren Frequenz eine im wesentlichen lineare l'unktion dea algebraischen Werta der dön.' beiäeh^Gritfern parallel'

zugeführtenviSpjannung iat. - | . ·

Pig.6 zeigt cbs Schaltbild einer -^usfiihrungsform der ^enodulationsochultung 3 von Fig.4, welche der Kodulationsanordnung von I¹Ig.5 zugeordnet werden kann.

Diese Schöltung bestellt aus einem linearen Diskriminator und einer ^ignalzurückformungsschaltnng, welche mit dem Aus^angssignal des Diskriminators die umgekßhijte Umformung vornimmt, wie sie in der Anordnung-von I¹Ig. mit dem Eingangssignal des liodul:-tors vorgenommen wird«,

Der Prequenzdiskriniinator b estelit aus zwei Resonanzkreisen, von denen der erste aus der Induktivität 31 und dem parallel dazu geschalteten Kondensator 32. beutöht, während der zweite aus der Induktivität 33 und dem parallel dazu geschalteten Kondensator 34 gebildet ist. Der erste Resonanzkreis ist auf die Frequenz

a f + Αϊ + B 1

abgestimmt, und.der zweite auf die Frequenz

P2 * I₀ -^F -B2

vorin B1 und B2 peiitive W_erte haben,

l>ie" beiden Resonanzkreise "'sind mit einer gemeinsamen Klemme 50 verbünde η, während ihre nickt gemeinsamen Klemmen-!jeweils'an die -"-node einerDiode 35 bzw. 36 angeschlossen sind. Die Katoden dieser Dioden sind mit KIe v. me η 51 bzw« 52 verbunden, ^wischen der Klemme 51 und der Klemme 50 liegt eine Pfirallel schaltung aus einem Widerstand 37 und einemEondensator 33, und zwischen der Klemme 52 und der XIe ram" e 50 liegt eine Parallels ehalt ung aus einem Widerstand 39 und einem Kondensator 40. Die Resonanzkreise 31 "»" 32 und 33, 34 sind induktiv mit einer Wicklung 30 gekoDoelt, deren Aleunien das üin^angs-"aignal zug of'ihr t wird.-

Die an den nicht, gemeinsamen ii'leiai'ien der E erscheinenden S nan nun.=; en werden durc:i die Schaltungen 35, 37, -38 'bzw. 36, 39, 40 gleiciigerieiltet. Bei geeigneter-Wahl der V/er te der i>cu ?-tuna'> j elemente kann riilt. dieser Schaltung in bekannter Ve-ifte--,zwisciien ' den Klemmen 51 und "52 eine -elektromotor! sehe "-Kraft erhalten .worden, tuelcbe im wesentlichen dem !"z-eauenshub des -^ingiingösignalss also des Ifert 5f^!l pro'iqrtional ist. ^: .'-.

. Die 3Wi3:Ch-e"n den Klei/aaen 51 und 52 an.-ie-s.ehlossene .^:>igßal3ttraokformungRaoh«ltung entuuit drei parallele "."-

.Zweige,, -welche zwisciien der !Qe-ine .51 wnii einer KIe rte 48

' "■■■■■ '_.-"- "■■■^ΛD-ORIGINAL

809305/Q376 V

liegen,, sowie eirmWideretand 46 des Wertes· -It4, 'der zwischen der Klej-ine 4β und der Klemme 52 anüencivlo«oen: ist. Der er^e Zweig dar P rallel-ci.i^itung _; enthalt- eine i>iode 41, deren Anode uit der ^ie'irae· 51 verbunden ist, sowie eine finannutjgsquelle 4'i, deren ,negativer Pol Kit der Kleiaaie verbunden Is-.. Der zweite Z\\?eig enth It eine viode 42, deren Katode an die Oe:.ine 51 an^eiichlo^sen ist, und eine Jpsnnungnquelle 44, deren positiver Pol an der ICIe"iie 4β liegt, -Je.«- -'-^:ritte Zweig besteht aus einem Tfiderst'-,ηά 45.» des t'ertss H3. 3ie von den Quellen 43 und 44 ,ioliei'ertfiij ;;«nnun.jen lx-.tben den Absolutwert v.

l*ie -"us ;.:hgss jannun;- wird an den Klemu'ien ,des ITioer-3 t. rules 4t) ab 'enon^en.

. L¹Ie Zic^aVüun/'Tiel'ji.ientö I:^;.nir.en so bemessen sein, dass d-.-rturch die V/ieü:r-o;iPiJ\;ellunf; eines ^i^nals or^iuglioht .vivd, das de:,-i Wert if i,r'j;oc-rtional ist.

Zm iiie^r;eiii 2v/eck bilaeh die Wii!erstände 45 und 46 i}~m-*r SBanK-ungstei ler, wenn K" zwischen -K^-" ο und :.""o liegt (wobei dierse .-^fertö von Sl" den Werten —ΪΓΌ b'-r-r. ri'o von IT' er? ;n-)rechen).

Wenn

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Wenn Ψ¹ über F"o liegt, wird die„ Diode 41 entsperrt,, und der Widerstand 45 vernichtet keine Energie für den Teil der zwischen den Klemmen 51 und 52 erscheinenden IMK, welcher dem-Teil ET" - H"o von F" entspricht.

Die .analoge ¥irkungRwe.ise wird erhalten, wenn ST" unter -H"o liegt, wobei in diesem Fall die Diode 42 ent sperrt wird.

Die Yerformungsschalt;ing und die Zurüekf or raung a schaltung iönnen in koiaplizierterer Weiije aufgebaut sein, wenn eine stetigere Änderung der Module tion s.s te ilheit bzw. der "■DeuLodulatlonsstelliieit erh&lten werden soll, v/odurch die -ä-n^-assung an die Kennlinien, mit ausreichender "■"■nnälierung erreicht wird*

"i«B kann eine Kurve gebildet v/erden, die aus (2p +'I)-geraden Strecken, besteht, m^:.ailich aus. ρ Strecken mit abnehmender iiteilheit zu beiden Seiten der mittleren ^trecke, wenn jede der Dioden 13 und 14 durch eine örupoe von Dioden ereetzt wird, die mit gleicher I'olung einander par a HeIge schaltet sind, wo:bei die Dioden der ersten Gruppe mit positiven Vorspannungen V1, V2_eol,Vp und die in- entgegenTes.;tzter üiclitung gepolten Dioden .

■:" "' -. der :

&Ö98Q5/0376

der zweiten Gruppe mit negativen Vorspannungen -Y1, - V2 .*»-Vp beaufschlagt sind.

Im übrigen lassen sich die Unstetigkeiten der Steilheit dadurch vermeiden, dass Dioden verwendet werden, die rieht plötzlich von ihrem leitenden in ihren nichtleitenden Zustand übergehen.

Greiüäss einer anderen Ausführung sform, die insbesondere für Kennlinien ohne spitze Winkel geeignet ist, wird empfangsseitig keine Zurückformungssehaltung verwendet, sondern ein einfacher nichtlinearer Demmdulator, dessen Kennlinie beispielsweise derjenigen von 1'¹Ig.3 ent-, spricht, oder ganz allgemein eine zu beiden Seitendes Wittelvmrts wachsende Steilheit aufweist. In diesem 3?all wird bei der -"-nordnung v:n Pi-j.ö alles fortgelassen, was auf die Xleumen 51 und 52 fol^t, und das -Auo^un^G-c%nal wird zwischen den Kle.unen 5'i und 52 3bgenommen» Der ^Uxbau. deaDerxodulators kann qualitativ ävv darstellung von I^vigot> entH-oreohen, jedoch v/erden die ^erte der Soiiv-ltun selemente so ^ew;.l ",It, dass eine De-üödulat tenßlinie nit stetig wschaenderüteillieit em alten v/irdj dies ist bekanntlich leieliter zu erreichen als eine lineare Kennlinie. Man kann dann von einem-Demodulator

ausgehen»

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. - 28 - ' ■■■.;■

ausgehen, der absiehtIieh. so gebildet ist, dass seine "Jemodulationskennlinie eine auf beiden Seiten de.=? Wertes 0 (der einem !''requenzabstand Full entspricht) wachsende Steilheit hat, und man erzeugt beispielsweise

_mittels einer Diodenkompressionsschaltung, die einem linearen Modulator vorgeschaltet ist, eine Modulationskennlinie, welche im wesentlichen den umgekehrten Verlauf v/ie.die Deruodulationskennlinie hat.

Diese Lösung ergibt, insbesondere bei -^ümfängern, die für die allgemeine Öffentlichkeit bestimmt-sind, den Yorteil, dass der Herstellungspreis der J3c;oxan.ger vermindert wird_r. da die erforderliche Präzision auf die Verformungascrtaltung des Senders übertragen ist_o

-^s ist zu bemericen, -.dass die. fLir das - zuvor e?:-Vc-Jmte rarbfernsehs;-^rste:a beetimnitea -^la^fänr-cer so :-_:ui^v^ebaut sein können, dass sie zwei..parallele Anordnungen für die Wieäerliirstellußg der nacheinander ".ibertragenen . "ignale enthalten (beispielsweise eine -.nordüung far _ aie Signale de^iSi-Oe-η irt; und die ent sp^eelenden liiederi, ölten bignale'ahd-&iae: »eitere ΑΆοτάηηϊίίζ -£--ir die Oi^n,-le

der anderen Art und die entsprechenden wiederholten Signale). .

In diesem 3?all enthält jede dieser Anordnungen eine nichtlineare Demodulationsschaltung und eine Vorentzerrungsschaltung.

Nachstehend soll noch eine Weiterbildung des erfindungsgeinä3sen Übertragungsverfahrens be schrieben werden.

Es wurde zuvor bereits erwähnt, dass mit dein, bisher erläuterten Übertragungsverfahren die störenden Strukturen auf dem Schirm des Empfängers nur noch in fadenförmiger Erscheinung und aiemlich selten auftreten.

Bs ist jedoch offensichtlich erwünscht, auch diese verbleibenden Strukturen noch zu beseitigen.

Die Erfahrung zeigt, wie sich auch durch theoretische Üb-31¹ legungen bastätigen lässt, dass diese verbleibenden störenden strukturen ein unerwünschtes Nebenprodukt der nichtlinearen Modalstion sind, das sich wie folgt erläutern lässt; Emp.cangsseitig wird das dem Signal ?" anhaftende -Rauschen, dessen Pegel normalerweise geringer

als

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-.30 -

als F" ist, "bei der Wiederherstellung des Signals FV

dF^r
mit der Ableitung ^jf multipliziert; diese Ableitung ist nichts anderes als die Steilheit im Punkt mit der Abszisse F" und der Ordinate F^! auf der Zurückformungskennlinie , wenn diese mit gleichen fflasstäben für F¹ und F" gezeichnet wird_o

Diese Multiplikation erfolgt tatsächlich entweder in der nichtlinearen zurückfοrmungsschaltung oder in dem nichtlinearen Diskriminator, falls ein solcher angewendet wird. Dieser Koeffizient wächst also mit dem Absolutwert von F* und von F". Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Bild dadurch noch beträchtlich verbessert werden kann, dass der frequenzmodulierte üntertrager einer Hilfsamplitudenmodulation unterworfen wird, in welcher das Modulationssignal mit dem Absolutwert von F' wächst. Empfangssextig wird diese Amplitudenmodulation durch eine Begrenzung unterdrückt.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Modulationssignal bei einem Pegel F¹ des Signals V^r und dementsprechend einen Pegel F" des Signals V" wenigstens annähernd gleich dem Wert ρ /^; der Ableitung dF^f/dN" gewäult, d.h. gleich der Steilheit der Zurückformungskennlinie im Punkt mit der Abszisse F"

und

**p original"

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und der Ordinate F* (diese Kennlinie kann stets als vorhanden betrachtet werden, selbst wenn in Wirklichkeit ein nichtlinearer Frequenzdiskriminator verwendet wird).

Dieser wert kann als Funktion von M"¹ , P₁(F¹) oder als Punktion von H" , Pp(If¹¹) angesehen werden.

Fig.7 zeigt das Blockschaltbild einer entsprechenden Sendeanordnung.

Bei dieser Anordnunglwird das ursprüngliche Signal V dem Eingang einer Vorverzerrungsschaltung 61 zugeführt, die das Signal V abgibt, das dem Eingang einer nichtlinearen Schaltung 62 zugeführt wird, welche das Signal?" liefert. Auf die Schaltung 62 folgt ein linearer 3?requenzmodulator 63* welcher die frequenzmodulierte welle mit einer konstanten Amplitude des Wertes Z liefert, da er einen Begrenzer für das Ausgangssignal enthält. Das von der Vorverzerrungsschaltung 61 gelieferte Signal V¹ wird ausserdem einer nichtlinearen Schaltung 65 zugeführt, die ein Pegelsignal abgibt, das dem Wert ρ-, (If*) proportional ist, wenn ihrem Eingang der Pegel If^f zugeführt wird* _;/.-

Die-

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Die Schaltung 65 speist den Modulationseingang eines Amplitudenmodulators 64, dem andrerseits die vom Frequenzmodulator 63 gelieferte frequenzmoduliert© Schwingung zugeführt wird. Man erhält sehliesslich am Ausgang des .Amplitudenmodulators 64 ein Signal, das in der zuvor angegebenen Weise frequenzmoduliert ist, · und dessen Amplitude den Wert Z(1 + Kp) hat, worin K eine Konstante ist:

Bei dieser Anordnung wurde das Signal V zur Bildung des Signals p., (N') abgenommen. Es ist offensichtlich gleichwertig, das Signal V" am Ausgang der nichtlinearen Schaltung 62 abzunehmen und es durch die Umformung P = Pp(N") derart zu verformen, dass das Signal ρ erhalten wird, wobei das Umformungsgesetz und dementsprechend die verwendete nichtliheare Schaltung von dem ersten Fall verschieden sind. Jfen kann auf die eine oder die andere Weise vorgehen, je nachdem, ob das eine' oder das andere Verfahren sich für die Bildung der das"Signal ρ liefernden Verfοrmungsschaltung als gönstiger herausstellt.

Sehliesslich ist zu bemerken, dass ρ der Steilheit der nichtlinearen Demodulationskennlinie proportional ist.

Die

80 98 05/037 B; V ■'.'. .

.Die ni ciit line are Yerformungsschaltung 65 "braucht natürlich nicht mit absoluter Genauigkeit hergestellt zu sein. Sie ist im Fall einer S-Kennlinie aus drei Strecken ausserordentlich einfach, da in diesem Pail die Steilheit nur zwei Werte annimmt, nämlich einen Wert für die mittlere Strecke, d.h. für Absolutwerte von Έ*, die unter einem gegebenen Wert liegen, und die andere für die "beiden seitlichen Strecken, für welche der Absolutwert von K^-*' grosser als dieser gegebene Wert ist.Die Schaltung 65 kann dann aus einem einfachen Spannungsumschalter bestehen, der durch N^f betätigt wird und den einen oder den anderen von zwei Werten abgibt, je nachdem, ob der Absolutwert von TS* einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder nicht.

Bei einer Ye:rfbrmungskurve des Typs H" = a Arc tg b F¹

worin a und b Konstante sind, ist N¹ dem Wert tg (N¹¹ /a) proportional, und die Funktion P₁(N¹) ist daher der einfache Ausdruck :

b) ( 1 + b² Ν»²)

Dieser

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Dieser Unterschied in der Einfachheit des mathenBfcischen .Ausdrucks hat im übrigen nur eine zweit rangige' "Bedeutung , denn es ist keineswegs erforderlich.-, dass das gewählte nichtlineare Modulationsgesetz selbst einen einfachen mathematischen Ausdruck hat. Es ist stets möglich, die Kurve P₁(H¹) bzw. Pp(N") graphisch, zu erhalten, und die 'entsprechende nichtlineare Schaltung näherungsweise zu realisieren. .

Die angegeben^ Abänderung des Sendebetriebs erfordert keine entsprechende Massnahme im Empfänger, da dem frequenzdemodulator normalerweise ein Begrenzer vorgeschaltet ist, so dass die Amplitudenmodulation in diesem Begrenzer automatisch beseitigt wird.

Die Erfahrung zeigt insbesondere, dass die Bandbreite, welche für di# dem Begrenzer vorgeschalteten j<mpfongs-Schaltungen erforderlich ist, durch. di$ Hilfsamplitudenmodulation keineswegs vergrössert.ist. Ganz im Gegenteil kann unter gewissen Bedingungen diese Bandbreite °hne Fachteil verringert werden, wobei die dadurch hervorgerufene Dämpfung bei grossen frequenzhuben durch die Amplitudenmodulation kompensiert wird. Diese Verringerung der Bandbreite ergibt neue Vorteile hinsichtlich des

Störschutzes-

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Störschutzes und auaserdem wirtschaftliehe Vorteile (Herstellungspreis des Empfängers)·

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die besondere .Anwendung bei der Übertragung von Videosignalen mittels eines Unterträgers in einem farbfernsehsystem beschränkt, Die auf dem Schirm des "Farbempf ängers erscheinenden störenden Strukturen sind in diesem besonderen Pail nidhts anderes als die Erscheinungsform des Rauschens, das unabhängig von der Art.-der" übertragenen Videosignale stets von gleicher Art ist.

Die Erfindung ermöglicht eine wirksame Bekämpfung des Rauschens bei jeder Übertragung von Videosignalen mittels eines frequenz-wodulierten yrägers oder Unterträgers und umfasst alle diese Jälle.

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Claims (8)

P a tent a ns ρ τ ü c h e

1.. Sende- und Empfangeanordnung für Videosignale, die durch eine frequenzmodulierte Welle übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass send&seitig eine ¥orverzerrungsanordnung für die höheren Frequenzen des Videosignals und eine nichtlineare Modulationsanordnung vorgesehen sind, wobei die Modulationsano-cdnung die frequenzmodülierte -^eIIe entsprechend einer Modulationskennlinie "jrequenzabstand / Pegel des vorverzerrten Signals" liefert, deren Steilheit stetig oder unstetig; abnimmt, wenn der Absolutwert des Pegels des vorverzerrten Signals wächst, und dass der Bmpfanger eine nichtlineare Demoduletionsanordnung zur Wiederherstellung des vorverzerreten Signals und eine Vorentzerrungsanordnung zur Wiederherstellung des Videosignals enthält.

2. Sende- und Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Modulationsanordnung hintereinander eine nichtlineare Pegelumfqrmungsschaltung und einen linearen prequenzmodulator enthält.

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3. Sende- und Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Modulationsanordnung aus einem nichtlinearen ^requenzmodulator besteht.

4-. Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, -dass die nichtlineare Demodulationsanordnung hintereinander einen linearen Frequenzdemodulator und eine nichtlineare Pegelumformungsschaltung enthält.

5« Sende- und Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Demodulationsanordnung ein nichtlinearer Frequenzdemodulator ist.

6. Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ferner eine nichtlineare Amplitudenmoduüionsanordnung enthält, die einerseits an den Ausgang der Vorverzerrungsanordnung bzw. an den Ausgang der nichtliniaren Umformungsschaltung und andrerseits an den Ausgang der nichtlinearen Frequenzmodulationsanordnung angeschlossen ist und eine Amplitudenmodulation

der

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der fiequenzmodulierten welle in der Weise "bewirkt, dass deren Amplitude in stetiger oder unstetiger Weise mit dem Absolutwert des Pegels des vorver-· zerrten Signals wächst.

7. Sende- und Empfangs anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Amplitudenmoduiationsanordnung eine nichtlineare Umformungssohaltung zur Umformung des Pegels des vorverzerrten Signals oder des Ausgangssignals der nichtlinearen Umformungsschaltung der nichtlinearen Frequenzmodulationsanordnung und einen linearen Amplitudenmodulator enthält·

8· Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die frequenzmodulierte Welle der Unterträger einer Farbfernsehsendung ist.

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