DE1962001C3 - Tonfrequente Rauschsperrschaltung für Fernsehübertragungssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine tonfrequente Rauschsperrschaltung für Fernsehübertragungssysteme wie sie im Oberbegriff des PA 1 angegeben ist.

Bei der herkömmlichen Übertragung von Fernsehsignalen zwischen dem Fernsehstudio und einem Sender oder zwischen Sendern werden der Videoteil und der Tonteil eines Fernsehprogrammes über getrennte Übertragungskanäle durch Kabel oder Mikrowellenverbindung übertragen. Diesem System haften zwei wesentliche Nachteile an: zwei Kanäle sind kostspieliger als ein einziger Kanal; ferner besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des Programmes infolge Ausfall des Übertragungskanals mit zwei Kanälen verlorengeht, als bei einem einzigen Kanal.

Um Nachteile zu beseitigen, sind mehrere Systeme vorgeschlagen worden, bei denen die Ton- und auch die Bildinformation über einen einzigen Kanal in Form eines einzigen Signalgemischs übertragen wird. Diese Systeme machen von dem horizontalen Austastintervall im Videosignal Gebrauch, um die Toninformation zu übertragen und werden daher als Zeitdiplexsysteme bezeichnet Beispielsweise wird bei der US-PS 34 23 520 das Bildsignal von dem Tonsignal während der Austastlücke moduliert, die gerade der horizontalen Synchronisation vorausgeht.

Die Toninformation befindet sich auf der »vorderen Schwarzschulter« des horizontalen Synchronisieningsimpulses. Das heißt, das Videosignal wird durch das Tonsignal während desjenigen Teils des horizontalen Austastintervalls moduliert, der dem horizontalen Synchronimpuls vorausgeht Fast jede Art der Modulation kann verwendet werden, wie z. B. Frequenz-, Impulsamplitude-, Impulslage-, Impulsbreite- und Impulscode-Modulation. Die Impulsamplitudenmodulation ist wohl die einfachste, da bei einem einzigen Impuls in jedem horizontalen Austastintervall eine theoretische Tonbandbreite vor 7,874 kHz übertragen werden.

-Ό Andere Zeitdiplexsysteme verwenden die »hintere Schwarzschulter« oder das horizontale Synchronimpulsintervall selbst. Seit der Einführung der Farbübertragungsnormen ist die hintere Schwarzschulter für Farbinformationen belegt und nicht mehr für Toninfor-

-"> mationen verfügbar, im Tonausgang unterdrückt Jedes System erfordert jedoch einen klar definierten Zeitimpuls, z. B. den horizontalen Sychronimpuls, als Referenz für die Tonmodulation. Wenn das Signaigemisch und damit dor Referenzimpuls infolge Signalschwund oder

)" starkes Rauschen verdeckt ist, wird die Synchronisation unregelmäßig oder setzt sogar aus. Das führt seinerseits dazu, daß der Tondemodulator einen hohen Rauschbeitrag erzeugt.
Es ist daher notwendig, Rauschsperrschaltungen

J' einzusetzen. Am geeignetsten sind Rauschsperrschaltungen, die auf das Tonsignal selbst einwirken. Es entsteht dabei jedoch das Problem, zwischem dem Tonsignal und dem unerwünschten Tonrauschen zu unterscheiden. Es gibt verschiedene Verfahren, um Teile

⁴⁽¹ des Tonbtndes entweder frequenzmäßig oder amplitudenmäßig zu trennen. Diese Verfahren sind jedoch aufwendig und unterdrücken einen Teil des Tonprogrammsignals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei

-^ einer tonfrequenten Rauschsperrschaltung der angegebenen Art das Tonsignal von dem Tonrauschen ohne Unterdrückung des Tonsignals zu trennen, wobei auch ein einfacher und geringer Aufwand angestrebt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

^V) kennzeichnenden Teil des PA 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch die Erfindung wird somit erreicht, den Tonausgang eines Zeitdiplexfemsehübertragungssystems während der Perioden mit starkem Signal-

^r>'< schwund oder starkem Rauschen zu dämpfen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein astabiler Multivibrator, der eine freilaufende Frequenz aufweist, die kleiner als die Wiederholungsgeschwindigkeit der Referenzimpulse ist, welche die horizontalen

^Wl Synchronisierimpulse sein können, so gesteuert, daß unter dem Einfluß jedes Referenzimpulses vorzeitig ein Schwingzyklus im Multivibrator eingeleitet wird. Der Multivibrator ist hierdurch mit der Wiederholungsfrequenz der Referenzimpulse synchronisiert, die — wie

"'· bemerkt — die horizontale Synchronisierimpulsfrequenz sein kann. Ein mit dem Ausgang des Multivibrators verbundenes Filter unterdrückt die horizontale Synchronisierimpulsfrequenz und ihre Harmonischen,

läßt jedoch wenigstens eine Frequenz durch, die eine Harmonische der freilaufenden Frequenz des Multivi-Drators sein kann. Eine mit dem Ausgang des Filters verbundene Gatterschaltung dämpft den Tonausgang, wenn der Ausgang des Filters einen vorbestimmten Pegel übersteigt Die Tondämpfung erfolgt daher, wenn immer der Multivibrator einen Ausgang mit seiner freilaufenden Frequenz erzeugt, d. h. wenn immer die horizontale Synchronisation unregelmäßig wird oder ganz verlorengeht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema eines Zeitdiplexfernsehempfängers, der eine Ausführung der automatischen tonfrequenten Rauschsperrschaltung der Erfindung enthält;

F i g. 2 ein Schaltbild eines Multivibrators, der bei der Ausführung der F i g. 1 verwendet werden kann; und

Fig.3 ein Schaltbild eines Schwellenwer*detektors und eines kurzschließenden Gatters, die bei der Ausführung der F i g. 1 verwendet werden können.

Fig. 1 zeigt als Blockschema einen Empfänger zur Trennung der Ton- und Videosignale eines Fernseh-Signalgemischs, bei dem das Tonsignal im Diplexverfahren auf der vorderen Schwarzschulter des horizontalen Synchronimpulses des Videosignals liegt. Der Teil des Empfängers, der unterhalb der gestrichelten Linie dargestellt ist, ist eine Ausführung der automatischen tonfrequenten Rauschsperrschaltung der Erfindung.

Bei dem dargestellten Empfänger wird das Fernsehsignalgemisch, das Video-, Ton- und Rauschkomponenten enthält, von einem einzigen Übertragungskanal in einem Videoverstärker 11 geliefert. Außer der Verstärkung der Amplitude des Signalgemischs auf einen brauchbaren Pegel kann der Verstärker 11 einen Ausgleich liefern, um einen Teil der durch den Übertragungskanal verursachten Verzerrung zu beseitigen. Der Signalgemischausgang des Verstärkers 11 geht gleichzeitig zu einem Verzögerungskabel 12 und einem Zeitimpulsgenerator 13. Der Impulsgenerator 13 gibt unter dem Einfluß jedes horizontalen Synchronimpulses des Signalgemischs einen scharfen Impuls ab. Diese Impulse gehen zu einer Videoregeischdltung 14 und der tonfrequenten Rauschsperrschaltung der vorliegenden Ausführung der Erfindung. Die Videoregelschaltung 14 gibt zwei Regelsignale ab, eins für ein Videogatter 16 und das andere für einen Tondemodulator 17. Der Ausgang des Verrögerungskabels 12 geht über den Tondemodulator 17, wo derjenige Teil des Signalgemischs, der die Toninformation enthält, entfernt wird, zum Videogatter 16, wo das ursprüngliche Austastsignal wiederhergestellt wird. Der Ausgang des Videogatters 16 ist daher das normgerechte Fernsehvideosignal, wie es normalerweise über einen getrennten Kanal übertragen wird. Da die Stufenreihe im Regelzug, die den Tondemodulator 17 und das Videogatter 16 in Tätigkeit setzt, durch die horizontalen Synchronimpulse des Signalgemischs eingeleitet wird, können der Demodulator 17 und das Gatter 16 nicht in einer reellen Zeit vor den horizontalen Synchronisierimpulsen arbeiten. Wenn sich die Toninformation auf der vorderen Schwarzschulter befindet, die den horizontalen Synchronisierimpulsen vorangeht, verzögert daher das Verzögerungskabel 12 das gesamte Signalgemisch so weit, um zu gestatten, daß der Demodulator und das Videogatter zu der Zeit in Tätigkeit gesetzt werden, wenn die vordere Schwarzschulter sie erreicht. Wenn sich die Toninformation auf der hinteren Schwarzschulter befindet wäre das Verzögerungskabel 12 offensichtlich nicht notwendig. Der Tondemodulator 17 vergleicht die Toninformation, die er aus dem Signalgemisch entfernt, mit einem Referenzsignal, das vom Videogat- ; ter 16 kommt, um einen Tonsignalausgang zu liefern. Zur Erklärung der Dämpfungswirkung der Rauschsperrschaltung der Erfindung ist der Tonsignalausgang des Demodulators 17 mit zwei Enden dargestellt, d. h. mit zwei Leitern 20 und 21. Schließlich wird das

Ό Tonsignal durch ein Tiefpaßfilter 18 und einen Verstärker 19 verarbeitet, um einen normgerechten Tonsignalausgang zu liefern.

Die tonfrequente Rauschsperrschaltung der Erfindung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, wirkt auf den -5 Impulsausgang des Impulsgenerators 13 und den Tonausgang des Tondemodulators 17. Die Impulse werden einem astabilen Multivibrator 22 zugeführt, um den Multivibrator bei jedem Impuls vorzeitig anzustoßen, der vor der Zeit kommt, zu der der Multivibrator

:··! normalerweise seinen Zustand ändert, wenn er freilaufen kann. Da die Impulse von den horizontalen Synchronimpulsen des Signalgemischs abgeleitet werden, bewirken sie die Synchronisierung des Multivibrators mit der horizontalen Ablenkgeschwindigkeit von ι normalerweise 15,75 kHz. Bei NichtVorhandensein von Impulsen läuft der Multivibrator 22 mit etwas geringerer Frequenz frei, für die sich 13 kHz als zufriedenstellend erwiesen haben. Der Ausgang des Multivibrators 22 geht über ein Bandpaßfilter 23 zu ■■■· einem Schwellenwertdetektor 24, der seinerseits auf ein Dämpfungsgatter 26 wirkt. Das Bandpaßfilter 23 läßt die freilaufende Frequenz des Multivibrators 22 oder eine Harmonische durch, unterdrückt jedoch die horizontale Ablenkfrequenz und ihre Harmonische. Ein > Filter, das eine drei Dezibel-Bandbreite von 2,5 kHz um eine Mittelfrequenz von 39 kHz aufweist, arbeitet zufriedenstellend, um zwischen einer freilaufenden Frequenz von 13 kHz und einer gesteuerten Frequenz von 15,75 kHz zu unterscheiden. Wenn der Ausgang des

-ii Bandpaßfilters einen gegebenen Pegel übersteigt, der durch den Schwellenwertdetektor 24 bestimmt ist, betätigt er das Gatter 26, um den Ausgang des Tondemodulators 17 zu dämpfen. Das Gatter 26 kann den Tonsignalweg öffnen, den Tonausgang kurzschlie-Ben oder lediglich das Tonsignal dämpfen. Wenn immer die horizontalen Synchronisierimpulse des empfangenen Fernsehsignalgemischs gut genug definiert sind, gibt der Impulsgenerator 13 eine ununterbrochene Reihe von Impulsen ab, wobei der Multivibrator 22 mit der

>i> horizontalen Synchronimpulsfrequenz synchronisiert bleibt. Der Ausgang des Bandpaßfilters 23 bleibt daher unter dem Schwellenwert des Detektors 24, das Gatter 26 bleibt unbetätigt und der Tonausgang unbeeinflußt. Wenn sich die horizontalen Synchronimpulse ver-

■■>■'■ schlechtem, z.B. wegen-Signalschwunds oder Rauschstörung, so daß die für eine gute Tonwiedergewinnung benötigten Zeitfrequenzen unregelmäßig werden, beginnt der Multivibrator 22, Signalkomponenten bei 13 kHz und ihre Harmonischen zu erzeugen. Wenn die

("i horizontale Synchronisation ganz verlorengeht, läuft der Multivibrator 22 mit 13 kHz frei. Der Ausgang des Bandpaßfilters 23 steigt daher plötzlich an, um den Schwellenwert zu übersteigen, wobei das Gatter 26 den Tona"Sgang dämpft. Die Rauschsperrschaltung der

"· Erfindung ist daher sehr einfach und wenig aufwendig und liefert dennoch eine gute Dämpfung, die in richtiger Beziehung zur Hauptursache des Tonrauschens steht, nämlich einer schlechten Zeitbeziehung für die Ton-

wiedergewinnung.

Bei Empfangssystemen, hei denen keine dem Impulsgenerator 13 analoge Schaltung vorhanden ist, kann der Multivibrator 22 mit der horizontalen Synchronisierimpulsfrequenz durch andere bekannte gleichwertige Schaltungen, wie einen Synchronsignalsep<ii*aior und Verstärker synchronisiert werden. Bei Systemen bekannter Art kann der Diplextoninformation ein Impuls vorangehen und vom Sender als Teil des Signalgemischs übertragen werden. Dieser Impuls kann selbstverständlich abgetrennt und verwendet werden, um den Multivibrator 22 zu steuern.

Eine Schaltung, die für den Multivibrator 22 verwendet werden kann, ist im Schaltbild der F i g. 2 dargestellt. Es ist leicht zu erkennen, daß die Schaltung der Fig. 2 einen ersten Transistor 31 enthält, der als Eingangsemitterfolger geschaltet ist, ferner zwei Transistoren 32 und 33, die als kollektorgekoppelter, astabiler Multivibrator geschaltet sind, und einen vierten Transistor 34. der als Ausgangsemitterfolger geschaltet ist. Der Eingangsemitterfolger liefert einen Eingang mit hoher Impedanz, um eine Belastung des Impulsgenerators 13 zu vermeiden, und einen Ausgang mit niedriger Impedanz, um eine ausreichende Steuerung des Multivibrators zu ergeben. Der Ausgangsemitterfolger liefert ebenfalls einen Eingang mit hoher Impedanz, um eine Überlastung des Multivibrators zu vermeiden, und einen Ausgang mit niedriger Impedanz, um eine ausreichende Steuerung des Bandpaßfilters 23 zu ergeben. Die jedem Emitterfolger zugeführte Kollektorspannung kann zweckmäßigerweise durch eine Zener-Diode 35 und 35' und einen Kondensator 36 und 36' stabilisiert sein. Die Kreuzkopplungskreise des Multivibrators zwischen jedem Kollektor und der entgegengesetzten Basiselektrode kann vorteilhafterweise eine Diode 37 und 37' in Reihe mit dem üblichen Kopplungskondensator enthalten, die so gepolt ist, daß ein positiver Strom in die jeweilige Kollektorelektrode fließen kann. Dann muß ein zusätzlicher Widerstand 38 und 38' zwischen die Stromquelle und jeden Diodenkondensatorverbindungspunkt geschaltet werden, um zu gestatten, daß die Kondensatorslröme durch die hinzugefügten Widerstände 38 und 38' und nicht die Kollektorwiderstände fließt. Hierdurch wird die Form der Kollektorspannung gerade mit scharfen Ecken. Dies ist insbesondere zur Erzeugung von großen dritten Harmonischen erwünscht.

Im Betrieb schwingt der Multivibrator bei Nichtvorhandensein von Sychronimpulsen dauernd in der bekannten astabilen Weise, um vom Emitterfolgertransistor 34 eine Rechteckwelle mit 13 kHz zu liefern. Diese Wellenform hat einen hohen Gehalt an dritten Harmonischen bei 39 kHz. Die negativen Impulse des Impulsgenerators 13 werden jedoch über den Emitterfolgertransistor 31 ohne Phasenänderung an die Basis des Multi vibratortransistors 32 angelegt. Jeder Impuls ausreichender Größe schaltet vorzeitig den Transistor 32 aus, um einen neuen Multivibratorzyklus einzuleiten. Wenn die horizontalen Synchronimpulse des Signalgemischs klar und gut definiert sind, wird daher mit jeder horizontalen Zeile ein neuer Multivibratorzyklus eingeleitet wobei der Ausgang des Emitterfolgertransistors 34 eine etwas asymmetrische, rechteckige Wellenform mit sehr geringem 39-kHz-Gehalt zeigt

Die Technik der Herstellung von Bandpaßfiltern ist so weit entwickelt daß man leicht ein Bandpaßfilter bauen oder kaufen kann, das die Forderungen erfüllt, die freilaufende Frequenz des Multivibrators oder eine ihrer Harmonischen durchzulassen und die horizontale Synchronfrequenz und ihre Harmonischen zu unter- ^r> drücken. Infolgedessen sind die Einzelheiten des Bandpaßfilters 23 nicht dargestellt.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild, das vorieilhafterweise für den Schwellenwerldelektor 24 und das Gatter 26 benutzt werden kann. Der Schwcllcnwertdetektor 24

!'i benutz! zwei Transistoren 41 und 42. Der Transistor 4! ist als gewöhnlicher Emitterverstärker geschaltet, bei dem das Eingangssignal mit der Basis kondensator-gekoppel; ist und der Ausgang vom Kollektor abgenommen wird. Der Transistor 42 wirkt als Spannungskom-

r> parator. Ein Kondensator 43 und eine Diode 44 sind in Reihe zwischen dem Kollektor des Transistors 41 und die Erde geschaltet. Eine zweite Diode 46 liegt zwischen der Basis des Transistors 42 und dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 44 und dem Kondensator 43 als Spannungsverdoppler. Die Dioden sind so gepolt, daß ein positiver Strom zur Erde fließen kann. Ein Belastungswiderstand 47 verbindet den Kollektor des Transistors 42 mit der Stromversorgung, während ein Emitterwiderstand 48 den Emitter mit der Erde

2". verbindet. Ein veränderlicher Widerstand 49 verbindet den Emitter des Transistors 42 mit einer negativen Spannungsquelle, um mit dem Widerstand 48 einen veränderlichen Spannungsteiler zu ergeben. Zwei Widerstände 51 und 52 verbinden die Basis des

JH Transistors 42 mit der Stromversorgung und der Erde. Schließlich überbrückt ein Filterkondensator 53 den Widerstand 52 und vollendet die Spannungsverdopplerschaltung, die zwischen den Kollektor des Transistors 41 und die Basis des Transistors 42 geschaltet ist.

3-3 Das Gatter 26 besteht aus einem Transistor 54, dessen Basiselektrode mit dem Kollektor des Transistors 42 verbunden ist, und dessen Emitterkollektorweg an den beiden Leitern des Tonsignals vom Tondemodulator 17 liegt. Zwei Widerstände 55 und 56 verbinden jeden

4» Leiter mit der Erde, um das Leitungsgleichgewicht zu erhalten, und liefern einen Vorstromweg für den Transistor 54.

Der Schwellenwertdetektor und das Gatter wirken wie folgt: Der 39 kHz-Ausgang vom Bandpaßfilter 23

·*■) wird durch den Transistor 41 verstärkt und dem Spannungsverdopplerkondensator 43 zugeführt. Die Halbwellenspannungsverdopplerwirkung ergibt eine negative Spannung an der Basis des Transistors 42, die proportional und annähernd gleich dem Drei- bis Vierfachen der Amplitude des in den Transistor 41 gegebenen 39-kHz-Signals ist. Der Transistor 42 ist normalerweise leitend. Wenn die an seiner Basis durch die Spannungsverdopplerschaltung entstehende Spannung die negative Vorspannung übersteigt die über den Widerstand 49 an seinem Emitter liegt, wird der Transistor 42 ausgeschaltet Seine Kollektofspannung steigt schnell an, um den Transistor 54 einzuschalten und die Tonleiter 20 und 21 kurzzuschließen. Eine Einstellung des veränderlichen Widerstands 49 ergibt eine

wi Einstellung der Emittervorspannung am Transistor 42 und damit der Amplitude des 39-kHz-Signals vom Bandpaßfilter 23, bei der die Tondämpfung eintritt Da der Pegel des 39-kHz-Signals zum Demodulationsrauschpegel in Beziehung steht ergibt der veränderliche

t"> Widerstand 49 eine bequeme Einstellung des maximaler Rauschpegels.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tonfrequente Rauschsperrschaltung für Fernsehübertragungssysteme, die auf empfangene Synchronimpulse eines Fernseh-Signalgemisches ansprechen, das Referenzimpulse mit einer vorbestimmten Zeitlage zu den Tonsignalen enthält, die während der horizontalen Austastlücke übertragen werden, mit einem Tondemodulator, der durch die empfangenen Synchronimpulse und das Signalgemisch gesteuert wird, um ein tonfrequentes Ausgangssignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die tonfrequente Rauschsperrschaltung (22, 23, 24, 26) das Tonausgangssignal dämpft, wenn die Sychronimpulse unregelmäßig werden oder verlorengehen, und besteht aus: einem astabilen Mι:Stivibrator (22), der durch die empfangenen Synchronimpulse gesteuert wird, um eine Ausgangsfrequenz zu erzeugen, die gleich der Horizontalsynchronfrequenz ist oder um mit einer Frequenz freizulaufen, die kleiner als die Frequenz der Horizontalsynchronfrequenz ist, wenn die Synchronimpulse nicht erkennbar sind; einem Bandpaßfilter (23), das mit dem Ausgang des Multivibrators verbunden ist, um nur die freilaufende Frequenz oder deren Harmonische durchzulassen; einem Schwellenwertdetektor (24), der mit dem Ausgang des Bandpaßfilters verbunden ist, um ein Ausgangssignal zu liefern, wenn der Ausgang des Bandpaßfilters einen vorbestimmten Pegel übersteigt, und einer Gatterschaltung (26) mit einem Eingang von der Schwellenwertdetektorschaltung und einem Ausgang, der mi! dem Ausgang des Tondemodulators verbunden ist, um das Ausgangssignal des Tondemodulators nach Empfang des Signals vom Schwellenwertdetektor nach Empfang des Signals vom Schwellenwertdetektor zu dämpfen.

2. Tonfrequente Rauschsperrr.chaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronimpulse die horizontalen Synchronimpulse sind.

3. Tonfrequente Rauschsperrschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronimpulse eine Wiederholungsfrequenz von etwa 15,75 kHz haben; und die freilaufende Frequenz etwa 13 kHz beträgt.