DE1512154B2 - Schaltungsanordnung zur Demodulation einer mit einem Videosignal frequenzmodulierten Schwingung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen zur Demodulation einer Schwingung, die mit einem Videosignal frequenzmoduliert ist, dessen Gleichstromkomponente richtig übertragen werden muß. Der Begriff »Gleichstromkomponente« wird hier in dem breiten Sinne verwendet, die ihm beim Fernsehen gegeben wird, d. h., daß er alle Komponenten mit sehr niedrigen Frequenzen umfaßt.

Unter Videosignalen sind hier Fernsehvideosignale zu verstehen sowie allgemeiner alle Signale,

a) deren Spektrum sich von der eigentlichen Gleichstromkomponente mit der Frequenz Null bis zu einer Grenzfrequenz erstreckt, die im allgemeinen eine Größenordnung von einigen Megahertz hat, und

b) die außerdem die Besonderheit aufweisen, daß ihre Übertragung unstetig ist und während wiederkehrender Zeitintervalle (»Austastintervalle«) ausgesetzt wird. In dem klassischen Fall von Fernseh-Signalen sind diese Intervalle die Zeilenaustastintervalle bzw. die Teilbildaustastintervalle. Eine solche unstetige Übertragung der Signale tritt auch bei Fernmessungen auf.

Es ist im allgemeinen vorteilhaft, zur Übertragung solcher Signale eine frequenzmodulierte Schwingung zu verwenden, doch ist es unter diesen Bedingungen manchmal schwierig, empfangsseitig einen Frequenzdemodulator zu realisieren, dessen Kennlinie ausreichend stabil ist, daß er eine getreue Wiedergabe der Gleichstromkomponente ermöglicht.

Andererseits wird das von dem Demodulator abgegebene Signal nicht stets direkt verwendet, sondern oft Schaltungselementen zugeführt, die nicht in der Lage sind, die Gleichstromkomponente richtig weiterzugeben. Insbesondere dann, wenn das Signal verstärkt werden muß, ist es erwünscht, die allgemein bekannten Schwierigkeiten zu vermeiden, die den sogenannten »Gleichstromverstärkern« innewohnen. Es ist dann notwendig, anschließend eine Wiederherstellung der Gleichstromkomponente vorzunehmen.

Die Mittel zur Durchführung der Wiederherstellung der Gleichstromkomponente eines Videosignals sind allgemein bekannt. Sie werden als »Klemmvorrichtungen« oder »Schwarzsteuerungen« (»clamping« in der angelsächsischen Literatur) bezeichnet.

Es sind beispielsweise Klemmvorrichtungen bekannt, bei denen ein elektronischer Umschalter verwendet wird, der durch örtlich erzeugte Klemmimpulse ge-

steuert wird, oder auch die vereinfachten Dioden-Klemmvorrichtungen, welche die Wirkung haben, daß die Amplitudenspitzen bestimmter Signale, beispielsweise der in einem vollständigen Fernsehvideosignal enthaltenen Synchronisierimpulse, auf dem gleichen Potential gehalten werden.

Diese Anordnungen beruhen auf dem Prinzip, daß man den Fehler zwischen dem Effektivwert des Signals und seinem wirklichen Wert, der durch den Verlust der Gleichstromkomponente entsteht, von einer Klemmperiode zur folgenden als konstant betrachten kann. Sie arbeiten so, daß sie während sogenannter »Klemmperioden«, die in den Austastintervallen enthalten sind, die Spannung des übertragenen Signals auf einen bestimmten Wert bringen, der Klemmpotential genannt wird.

Der richtige Betrieb derartiger Anordnungen bekannter Art setzt voraus, daß das übertragene Signal jm Verlauf der Austastintervalle »Bezugspegel« von bestimmtem Nennwert aufweist. Dies sind beispielsweise die Austastschultern, welche im Anschluß an die Zeilensynchronisierimpulse in einem vollständigen Fernseh-Leuchtdichtevideosignal übertragen werden.

Mit Hilfe der Klemmung kann man die von den Schaltungselementen stammenden Schwankungen gut korrigieren, doch können Störsignale, die beispielsweise durch Interferenzen oder durch das jeder Übertragung anhaftende Rauschen hervorgerufen werden, die Bezugspegel beeinflussen und die Wirkungsweise der Anordnung völlig verfälschen.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, bei der diese Nachteile beseitigt sind, und die es außerdem ermöglicht, die Klemmung selbst dann vorzunehmen, wenn im Verlauf der Austastintervalle überhaupt kein Bezugspegel übertragen wird.

Eine nach der Erfindung ausgeführte Anordnung zur Demodulation einer Schwingung, die mit einem Videosignal frequenzmoduliert ist, dessen Übertragung während wiederkehrender Zeitintervalle (Austastintervalle) ausgesetzt wird, in deren Verlauf die frequenzmodulierte Schwingung unterdrückt oder in beliebiger Weise moduliert ist, mit einem Haupteingang zum Empfang der frequenzmodulierten Schwingung und wenigstens einem Frequenzdemodulator, dessen Eingang an den Haupteingang angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Haupteingang und den Eingang des Demodulators eine Hilfsschaltung eingefügt ist, welche Einrichtungen enthält, die im Verlauf von wiederkehrenden Zeitintervallen (»Eichperioden«), von denen jedes in einem Austastintervall enthalten ist, eine sogenannte Eichschwingung, deren Frequenz im Verlauf jeder Eichperiode konstant ist, zu der frequenzmodulierten Schwingung hinzufügen oder an die Stelle dieser frequenzmodulierten Schwingung setzen.

Es ist unmittelbar erkennbar, daß das von dem Demodulator im Verlauf der Eichperioden gelieferte Ausgangssignal für eine spätere Klemmung des Videosignals verwendet werden kann, ohne daß die zuvor angegebenen Nachteile auftreten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf des von der Anordnung von F i g. 1 abgegebenen Signals und

F i g. 3 eine Ausführungsform eines Eichsignalgenerators, der bei der Anordnung von F i g. 1 verwendbar ist.

Die Erfindung wird als Beispiel für den Fall beschrieben, daß sie bei den Farbartsignalen des SECAM-Farbfernsehsystems verwendet wird, bei welchem die Ruhefrequenz des Unterträgers zwei verschiedene Werte Fo oder Fo' annehmen kann, je nachdem, ob der Unterträger mit dem einen oder dem anderen von zwei mit der Zeilenfrequenz wechselnden Farbartsignalen A\ oder Ai frequenzmoduliert ist.

F i g. 1 zeigt einen elektronischen Umschalter 3 mit zwei Signaleingängen 1 und 2, einem Steuereingang 32 und einem Ausgang 31.

Der Eingang 1 bildet den Eingang der Anordnung und empfängt den Unterträger, der mit den mit der Zeilenfrequenz wechselnden Farbartsignalen Ai und A2 frequenzmoduliert ist, wobei die Ruhefrequenz des Unterträgers bei den Zeilen, für die das Signal Ax übertragen wird, den Wert Fo und bei den Zeilen, für die das Signal Ai übertragen wird, den Wert Fo' hat. Dieser Unterträger wird in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Bandfilters aus dem Videosignalgemisch eines Farbbildes ausgefiltert und einem sogenannten Decodierungsfilter zugeführt, wenn, wie dies im allgemeinen der Fall ist, der modulierte Unterträger sendeseitig durch ein sogenanntes Codierungsfilter geschickt worden ist, dessen Verstärkungskennlinie zu beiden Seiten einer vorbestimmten Frequenz des Frequenzhubintervalls des Unterträgers sehr stark ansteigt; das Decodierungsfilter hat eine Kennlinie, die zu derjenigen des Codierungsfilters invers ist.

Der Eingang 2 des Umschalters 3 empfängt ein Eichsignal konstanter Amplitude, das von einem Eichsignalgenerator 102 abgegeben wird. Dieses Eichsignal hat während der Eichperioden, die der Übertragung des Signals A1 vorangehen, die Frequenz Fo und während der Eichperioden, die der Übertragung des Signals Ai vorangehen, die Frequenz Fo'.

Der elektronische Umschalter 3 verbindet den einen oder den anderen seiner beiden Signaleingänge 1 und 2 mit seinem Ausgang 31, je nach dem Zustand, der durch den Wert des Steuersignals bestimmt ist, das von einem Steuersignalgenerator 103 abgegeben und dem Steuereingang 32 zugeführt wird.

Der Ausgang 31 des Umschalters 3 ist mit einem Frequenzdemodulator 4 verbunden, der beispielsweise auf die Frequenz (Fo + Fo')/2 abgestimmt ist. Der Ausgang 40 des Demodulators bildet den Ausgang der Anordnung.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung soll an Hand des Diagramms von F i g. 2 erläutert werden.

Die Gesamtdauer einer Zeilenperiode der Videosignale entspricht der Summe aus der / des Zeilenaustastintervalle (in der Größenordnung von 11 μ5) und der aktiven Zeilendauer L, d. h. der Dauer, während der der Unterträger wirklich mit einem Farbartsignal moduliert ist. In dem Diagramm von F i g. 2 sind nur der Beginn und das Ende der aktiven Zeilenperiode (durch gestrichelte Linien verbunden) dargestellt.

Außerhalb der Eichperiode überträgt der Umschalter 3 zu seinem Ausgang 31 das dem Eingang 1 der Anordnung zugeführte Signal, und dieses Signal wird von dem Demodulator 4 demoduliert.

Bei diesem Beispiel ist eine Eichperiode am Beginn jedes Zeilenaustastintervalls vorgesehen, und ihre Dauer fliegt in der Größenordnung von 2//3.

Während der Eichperiode mit der Dauer E ist der Zustand des Umschalters 3 geändert, so daß dieser zu seinem Ausgang 31 das dem Eingang 2 zugeführte Eichsignal überträgt. Am Ausgang 40 des Demodula-

tors 4 hat das Signal dann die in F i g. 2 dargestellte Form. Während der nutzbaren Zeilendauer besteht dieses Signal aus den Signalen A\ und /42, deren Übertragung somit gewährleistet ist. Dagegen hat dieses Signal während des Zeitintervalls E einen konstanten Wert, der von der einen zur anderen Zeile verschieden ist und entweder der Unterträger-Ruhefrequenz Fo oder der Unterträger-Ruhefrequenz Fo' entspricht. Dieses Signal ist frei von Störsignalen, die beispielsweise durch eine Fernübertragung des Signals hervorgerufen werden und während des Restes des Zeilenaustastintervalls / vorhanden sind. Das somit am Ausgang 40 erhaltene Videosignal eignet sich ausgezeichnet für eine spätere Klemmung. Es genügt nämlich, daß die Klemmperioden in den Eichperioden enthalten sind, damit eine herkömmliche Klemmanordnung eine gute Wiederherstellung der Gleichstromkomponente gewährleisten kann, denn das Signal weist während jeder Klemmperiode einen genau bestimmten Pegel auf.

Die von dem Generator 103 abgegebenen Steuersignale sind Impulse, die mit den Eichperioden zusammenfallen. Der Generator 103 ist vorzugsweise ein monostabiler Multivibrator, der durch Synchronisierimpulse ausgelöst wird, die beispielsweise in herkömmlicher Form aus dem vollständigen Leuchtdichtevideosignal gewonnen werden.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Eichsignalgenerators 102 von Fig. 1. Dieser Generator enthält zwei Quarzoszillatoren 110 und 111, welche Schwingungen mit der Frequenz Fo bzw. der Frequenz Fo' abgeben, die den Signaleingängen 112 und 113 eines elektronischen Umschalters 114 zugeführt werden. Dieser hat ferner einen Steuereingang 115 und einen Ausgang 2, der mit dem Eingang 2 des Umschalters 3 von F i g. 1 zusammenfällt.

Ein Steuersignal mit der halben Zeilenfreqüenz, das von einem Steuergenerator 117 abgegeben wird, wird dem Eingang 115 des Umschalters zugeführt, so daß dessen Zustand am Beginn jeder Zeilenperiode geändert wird. Dieser überträgt somit abwechselnd während einer Zeilenperiode das seinem Eingang 112 zugeführte Signal mit der Frequenz Fo und während der nächsten Zeilenperiode das seinem Eingang 113 zugeführte Signal mit der Frequenz Fo' zu seinem Ausgang 2.

Die Ausbildung des Generators 117, der die Steuersignale mit der halben Zeilenfrequenz erzeugt, kann entsprechend der üblichen Technik beim SECAM-System erfolgen.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann, wenn sie für den Empfang der Farbartsignale des SECAM-Systems angewendet wird, der Ausgang 31 des Umschalters 3 von F i g. 1 zur Speisung einer klassischen Decodierungsschaltung für die SECAM-Signale verwendet werden, die in an sich bekannter Weise einen direkten Kanal, einen Verzögerungskanal sowie einen elektronischen Umschalter enthält, der von dem direkten Kanal und dem Verzögerungskanal gespeist wird und zwei Schwingungen abgibt, die mit den Signalen Ai bzw. den Signalen A2 mo- duliert sind. In diesem Fall werden zwei Frequenzdemodulatoren verwendet, welche der Wiederherstellung der Signale A\ bzw. der Signale Αί zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Demodulation einer Schwingung, die mit einem Videosignal frequenzmoduliert ist, dessen Übertragung während wiederkehrender Zeitintervalle (Austastintervalle) ausgesetzt ist, in deren Verlauf die frequenzmodulierte Schwingung unterdrückt oder in beliebiger Weise moduliert ist, mit einem Haupteingang zum Empfang der frequenzmodulierten Schwingung und wenigstens einem Frequenzdemodulator, dessen Eingang mit dem Haupteingang verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen den Haupteingang (1) und den Frequenzdemodulator (4) eine Hilfsschaltung eingefügt ist, die Einrichtungen (3,102,103) enthält, welche während wiederkehrender Zeitintervalle (»Eichperioden«), die jeweils in einem Austastintervall enthalten sind, eine sogenannte Eichschwingung, deren Frequenz im Verlauf jeder Eichperiode konstant ist, zu der frequenzmodulierten Schwingung hinzufügen oder an die Stelle dieser frequenzmodulierten Schwingung setzen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für den Fall, daß die frequenzmodulierte Schwingung eine einzige Ruhefrequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Eichschwingung gleich der Ruhefrequenz im Verlauf jeder Eichperiode ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für den Fall, daß die frequenzmodulierte Schwingung der Farbunterträger eines Fernsehvideosignalgemisches ist, daß das Videosignal abwechselnd durch zwei in der Zeilenfrequenz wechselnde Farbsignale Ai und Ai gebildet ist und daß der Unterträger abwechselnd zwei Ruhefrequenzen Fo bzw. Fo' aufweist, die der Übertragung des Farbsignals Ai bzw. des Farbsignals A2 zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichschwingung während der Eichperioden, die in den der Übertragung des Farbsignals At vorangehenden Austastintervallen enthalten sind, die Frequenz Fo und während der Eichperioden, die in den der Übertragung des Signals A2 vorangehenden Austastintervallen enthalten sind, die Frequenz Fo' aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschaltung einen eine Schwingung konstanter Frequenz während jeder Eichperiode abgebenden Eichsignalgenerator (102) und einen elektronischen Eichumschalter (3) enthält, der zwei Signaleingänge aufweist, von denen der eine mit dem Haupteingang (1) und der andere (2) mit dem Ausgang des Eichsignalgenerators (102) verbunden sind, sowie einen Ausgang (31), der mit dem Eingang des Frequenzdemodulators (4) verbunden ist, und daß eine Steueranordnung (103) für den Eichumschalter (3) vorgesehen ist, welche diesen sp steuert, daß dessen Ausgang (31) während der Eichperioden mit seinem zweiten Eingang (2) und während der Übertragungsperioden des Videosignals mit seinem ersten Eingang (1) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 unter Rückbeziehung auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichsignalgenerator (102) aus zwei Oszillatoren (110, 111) gebildet ist, welche Schwingungen der Frequenz R bzw. der Frequenz Fo' abgeben, und aus einem elektronischen Um-

schalter (114), der seinen Zustand mit der Zeilenfrequenz wechselt und abwechselnd die Ausgangsschwingungen des einen bzw. des anderen der Beiden Oszillatoren überträgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) des Eichumschalters (3) mit dem Eingang einer an sich bekannten Schaltung verbunden ist, die einen direkten Kanal, einen Verzögerungskanal, einen elektronischen Umschalter und zwei der Wiederherstellung der Signale Ax bzw. der Signale A2 zugeordnete Frequenzdemodulatoren enthält.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichsignalgenerator (102) wenigstens einen Oszillator mit piezoelektrischem Kristall enthält.