DE2062039B2

DE2062039B2 - Kammfilter zur Trennung eines NTSC-Farbbildsignals

Info

Publication number: DE2062039B2
Application number: DE2062039A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Tokio Isono; Hisao Yokohama Kanagawa Okada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1979-01-04
Also published as: NL169257B; DE2062039C3; DE2062039A1; GB1313196A; FR2070890B1; FR2070890A1; NL7018331A; NL169257C; US3702376A; CA937321A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kammfilter zur Trennung des Leuchtdichtesignals und des Farbartsignals eines NTSC-Faibbildsignals entsprechend dem Oberbegriff ·»"> des Anspruchs 1.

Das NTSC-Farbbildsignal wird bekanntlich so übertragen, daß das Farbartsignal mit einer Hochfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals frequenzmäßig verkämmt wird. Üblicherweise wird ein solches, v> Farbbildsignal durch ein Tiefpaßfilter und ein BandpaG-filter in ein Leuchldichtesignal und ein Farbartsignal zerlegt. Wenn jedoch das von dem Bandpaßfiltcr aufgenommene Farbartsignal einem Farbdemodulator zugeführt wird, wird die Hochfrequenzkomponente des T₁ im Farbartsignal enthaltenden Leuchtdichtesignals durch den Farbdemodulator in eine Niederfrequenzkomponente umgewandelt und erscheint auf dem Bildschirm als Farbstörung.

Zur Beseitigung dieser Störung ist es bekannt, das m Leuchldichtesignal und das Farbartsignal durch ein Kammfilter (Aufsatz von G. llletschko und H. S c h ö η f e I d e r »Ein Kammfilter für das PAL-Verfahren«, Sonderdruck der Fernseh GmbH, verteilt auf dem Fernseh-Symposium in Montreux zwischen 19.5. und ■ 22.5. 1969, S. I bis 3), das eine Verzögerungsschaltung enthält, deren Verzögerungszeit einer horizontalen Abtastperiode entspricht. Das Kammfilter hat außerdem eine Addier- und eine Subtrahierschaltung. Die Verzögerungsschaltung und die Addierschaltung bilden zusammen ein Filter, das nur das Leuchtdichtesigrial liefert, während die Verzögerungsschaltung und die Subtrahierschaltung ein Filter bilden, das nur das Farbartsignal durchläßt Der Aufbau eines solchen Kamrnfilters hat den Nachteil, daß er ziemlich kompliziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugruide, das Kammfilter der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln die Trennung des Farbbildsignals in das Leuchtdichtesignal und das Farbartsignal ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Zusammenfassung der Additions- und der Subtraktionsstufe zu einer einzigen Brückenschaltung, an der das Leuchtdichte- und das Farbartsignal getrennt abgenommen werden können, führt zu einer erheblichen schaltungstechnischen Vereinfachung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 13 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Frequenzspektrum eines Farbfernsehsignal-ÜbertragungSi-ystems,

Fig. 2 ein Blockschallbild eines bekannten Kammfiliers,

Fig. 3A und 3B Frequenzspektren zur Erläuterung des Kammfilters der F i g. 3,

F i g. 4 ein Schaltbild des Kammfilters der Erfindung.

F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Kammfilters der F i g. 4,

Fig. 6,8,9 und 12 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen des Kammfilters der Erfindung, und

Fig. 7, 10, 11 und 13 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Kammfilter der F i g. 6,8,9 und 12.

Fig. I zeigt die Spektrallinienvf-rteilung eines Farbfernsehsignal, bei dem eine frequenzmäßige Verkämmung der Spektrallinien des Leuchidichtesignals Yund des Farbartsignals C durchgeführt wird. Die Maxima des Leuchldichtesignals Y sind jeweils um eine Horizontalabtastfrequenz Fa voneinander entfernt. Das Farbartsignal Cist mit den Hochfrequenzkomponenten des Leuchtdichtesignals verkämmt und um eine Farbhilfsträgerfrequenz von 3.58 M Hz zentriert.

F i g. 2 zeigt das Schaltbild eines bekannten Kammfilters zur Trennung des Leuchtdichtesignals und des Farbartsignals. Im Eingang 1 des Kammfilters wird ein Farbbildsignal En zugeführt, das aus dem Leuchtdichtesignal Y und dem Farbartsignal Cbesteht. Ein Teil des Farbbildsignals wird einem Bandpaßfilter 2 zugeführt, das das Farbartsignal und die Hochfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals abgibt. Das Farbartsignal und die Hochfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals werden einem Verzögerungskreis 3 zugeführt, dessen Verzögerungszeit einer Horizontalabtastperiode entspricht. Der Verzögerungskreis liefert verzögerte Ausgangssignale entgegengesetzter Phase, die den Eingängen von Mischern 4a, 4b zugeführt werden. Ein Teil des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 2 wird den anderen Eingängen der Mischer 4a, 4b zugeführt.

Der Mischer 4a, dem das Signal zugeführt wird, das zu dem nicht verzögerten Signal gegenphasig ist, dient als Subtraktionskreis und bewirkt eine Subtraktion zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungskreises 3 und dem nicht verzögerten Signal. Das Ausgangssignal

des Mischers 4a hat ein Frequenzspektrum entsprechend Fig,3B, so daß nur das Farbartsignal C am Ausgang 5a erscheint. Der Mischer 4b erhält das Signal, das mit dem nicht verzögerten Signal in Phase ist und wirkt daher als Addierkreis und addiert das verzögerte und das nicht verzögerte Signal. Das Ausgangssignal des Mischers 4b hat ein Frequenzspektrum entsprechend F i g. 3A, so daß man am Ausgang des Mischers 46 nur die Hochfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals Y erhält. Die Hochfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals Kund die von einem Tiefpaßfilter 7 abgenommene Niederfrequenzkomponente werden einem Addierkreis 6 zugeführt und dort addiert. Am Ausgang Sb erscheinen damit alle Komponenten des Leuchtdichtesignals Y. Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der Verzögerungskreis 3 in Fig.4 hat eine Verzögerungszeit entsprechend einer horizontalen Abtastperiode. Der dargestellte Verzögerungskreis besteht aus einer Ultraschall-Verzögerungsleitung, zum Beispiel aus Glas, die an beiden Fnden mit Ultraschallwandlern versehen ist, Zum Ausgleich von Verlusten des Verzögerung'-Veises ist diesem ein Vorverstärker 8 mit einem Transistor Q vorgeschaltet.

Da die Eingangsimpedanz des Verzögerungskreises 3 kapazitiv ist, ist eine Spule L als induktive Last mit dem Kollektor des Transistors Q verbunden, um die kapazitive Eingangsimpedanz des Verzögerungskreises 3 zu kompensieren. Ein an den Emitter des Transistors Q angeschlossenes Potentiometer VR dient zur Einstellung der Verstärkung des Transistors Q. Ein parallel zum Eingang des Verzögerungskreises 3 vorgesehener Widerstand R_n dient dazu, Reflexionen zu verhindern sowie die Frequenzcharakteristik des Verzögerungskreises 3 zu kompensieren. Der Verzögerungskreis 3 hat außerdem eine Bandfiltercharakteristik mit einer Bandbreite von etwa ±1 MHz, zentriert um eine Trägerfrequenz von zum Beispiel 3,58 MHz des Farbartsignals C.

Dem Eingang 8a des Verstärkers 8 wird das Farbbildsignal zugeführt und gelangt verstärkt zum Verzögerungskreis 3, an dessen Ausgang 3a und 3b verzögerte Ausgangssignale entgegengesetzter Polaritäterscheinen.

Die Ausgangssignale des Verzögerungskreises 3 werden den einen gegenüberliegenJen Diagonalpunkten Λ,, Zj₂ einer Brückenschaltung B zugeführt, die aus etwa gleich großen Widerständen R\ bis R₄ besteht. Das nicht verzögerte Farbbildsignal wird dem einen Diagonalpunkt Zj₄ der beiden anderen gegenüberliegenden Diagonalpunkte Zj₁, Zj₄ zugeführt, von denen der Diagonalp;:nkt h, über einen Kondensator Q an Masse liegt. Der Kondensator C\ hat bei tiefen Frequenzen eine ausreichend große Kapazität und dient zur Übertragung der im Farbbildsignal enthaltenen Gleichspannungskoni ponenle zu den Ausgängen.

Das Potentiometer VR wird so eingestellt, daß das nicht verzögerte Signal zwischen dem Anschluß Zj₄ der Brückenschaltung B und Masse sowie das verzögerte Alisgangssignal für dieselbe Frequenzkomponente etwa den gleichen Wert haben. Betrachtet man das nicht verzögerte Leuchtdichtesignal, das dem Anschluß Z)₄ zugeführt wird, so fließt in den Widerständen R₁ bis K₄ der Brückenschaltung B ein Strom /, des Leuchtdichtesignals, so daß sich zwischen den Ausgängen 5a und 5b und Masse Leuchtdichtesignale ergeben, die durch die Widerstände R\ und Zf. bzw. R₂ und /?₄ auf V₂ des Eingangspegels, zum Beispiel -6 dB, gedämpft sind.

Das verzögerte Leuchtdichtesignal (nur die Hoehfrequenzkomponente hiervon), das am Ausgang 3a des Verzögerungskreises 3 erhalten wird, ist in Phase mit dem dem Anschluß Z14 zugeführien Leuchtdichtesignal. Ein Strom /2 des verzögerten Leuchtdichtesignals fließt (während des Fließens des Stroms /Ί) vom Anschluß h\ zum Anschluß Z)₂. Infolgedessen überlagern sich die Ströme /Ί und h im Widerstand Rt additiv und im Widerstand /?a subtraktiv. Das addierte Ausgangssignal ι» erscheint daher zwischen dem Anschluß 5a und Masse, während das subtrahierte Ausgangssignal zwischen Jem Anschluß 5b und Masse erscheint. Dieses Verhältnis ändert sich in der folgenden Halbwelle nicht, wenn also die Ströme /Ί und /₂ ihre Richtungen umkehren. Das Leuchtdichtesignal wird am Ausgang 5a erhalten, während am Ausgang 5Zj kein Leuchtdichtesignal vorhanden ist. Das Farbartsignal i?t mit dem Leuchtdichtesignal frequenzmäßig verkämmt; seine Phase wird gegenüber dem Leuchtdichtesignal bei jeder in horizontalen Abtastung umgekehrt, 'um Zeitpunkt der Addition des verzögerten und di»s njrht verzögerten Leuchtdichtesignals sind das verzögerte und das nicht verzögerte Farbartsignal gegenphasig und heben sich auf. Zum Zeitpunkt der Subtraktion des verzögerten υ und des nicht verzögerten Leuchtdichtesignals werden das verzögerte und das nicht verzögerte Farbartsignal addiert. Das Farbartsignal wird daher nicht am Widerstand Z?, der Brückenschaltung B, sondern am Widerstand Z?> gewonnen. Zwischen dem Ausgang 5a und Masse erhält man somit kein Farbartsignal. Zwischen dem Ausgang 5Zj und Masse erhält man nur das Farbartsignal.

Fig. 5 zeigt die verschiedenen Kennlinien des

Kammfilters der Fig.4. Außerhalb der Bandfiltercha-

;■> rakteristik Fi des Verzögerungskreises 3 wird die Niederfrequenzkomponente des Leuchtdichtesignals an den Ausgängen 5a und 5/3 mit einem Pegel erhalten, der gegenüber dem Eingangspegel um —6 dB gedämpft ist.

Innerhalb des Bereichs der Bandfiltercharakleristik

V) F₁ ergeben sich die Charakteristiken Fy und F₁- Dabei sine¹ die Pegel der Spitzen der beiden Charakteristiken dieselben wie die der Ausgangspegel, da das verzögerte und das nicht verzögerte Signal mit jeweils V₂ addiert werden.

ι ί F i g. 6 zeigt eine weitere Aur.führungs.'orm nut einem .Serienresonanzkreis 7; bestehend aus einem Kondensator Ci, einem Widerstand Z?, und einer Spule L,, der an den Diagonalpunkt Zij der Brückenschaltung B und Masse angeschlossen ist. Die Resonanzfrequenz des ■><> Kreises 7"ist so gewählt, daß sie etwa dem Zentrum der Bandbreie des Vetzögerungskreises 3 entspricht. Die Impedanz des Kreises Tist wesentlich größer als die der Brückenschaltung B im Frequenzband mit Ausnahme der Resonanzfrequenz gewählt, so daß die Impedanz r> der Brückenschaltung B vernachlässigt werden kann. Dadurch wird gewährleistet, daß die Niederfrequenzkomponente und die Zwischenfrequenzkomponerite des l.euchtdichtesignals Y durch die Brückenschaltung B nicht um -6 dB ge Jämpft werden.

Die Charakteristik Fr des Resonanzkreises 7 ist so gewählt, daß der Gütefaktor Q des Resonanzkreises T durch den Widerstand R, verringert wird, ;o daß sich die Impedanz des Kreises Tin der ganzen Bandcharakteristik Fr verringert, wie Fig. 7 zeigt. Die Spitzenwerte der Charakteristike.; F_Y und F_c sind verringert und stimmen mit den Nieder- und Zwischenfrequenzkomponenten der Helligkeitssignale überein, so daß sich eine flache Charakteristik ergibt.

I' i g. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform. hei der weiiigslen·. ein Impcdanzelcmcnt /wischen Masse und den Diagonalpunkt In geschaltet ist. so daß die Impedan/charaktcristik /wischen dem Diagonalpunkt hi der lirückenschaltung H und Masse entgegengesetzt zur Frequenzcharakteristik /> des Vcrzögerungskrcises 3 ist. wie die Kurve a in I ig. 10 zeigt.

Das Inipcdan/clcmcil dient daher als Frsat/ für den Kondensator CH. der in ί·" i g. 4 /wischen den Anschluß />i und Masse geschaltet ist; seine Impedanz ist Null oder extrem klein gegenüber den zu addierenden oder zu subtrahierenden Signalen und unendlich oder extrem groLS gegenüber der Nicdcrfrequen/komponente des l.euchtdichtesignals

/u diesem /weck sind Sericnresonan/kreisc, bestellend aus den Kondensatoren C] bis C, und den Spulen /.: bis 1.1 jeweils parallel zueinander geschaltet, wie I ig 8 bei /. zeigt Die Resonanzfrequenz des Serienrcsonanzkreises aus (Ί und l.\ wird gleich der I requeti/ /i innerhalb der Handbreite des Ver/ogcrungskreises 3 gewählt (Ii g. 10). Die Resonanzfrequenzen der Resonanzkreise, bestehend aus (".·. /.; b/w. (L /.:. werden gleich I₂ und Λ gewählt. Dadurch kann die Impedanz des Impcdan/clemcntcs / im I requen/be reich des Verzögerungskrciscs 3 gleich Null bzw. extrem klein gewählt werden, so daß der Strom der Hochfrequenzkomponente des nicht verzögerten Signals zur Bruckenschalliing /JfNeBl.

Die Impedanz des Impcdan/clenientes /ist dagegen hinsichtlich der Komponenten eines anderen Bereiches unendlich Ινα extrem groß, insbesondere bezüglich der Niederfreqiicn/komponente des l.euchtdichtesignals Für die Nifderfrequcn/komponcnte des l.euchtdichtesignals fließt also kein elektrischer Strom in der Hmckenschaltiing Ii Die Niederfrequcn/komponente wird an den Ausg.ingsanschlusscn 5;). 5h mit ihrem F'ngangspcgcl abgenommen, ohne daß eine Dämpfung durch die Wtder^ande der lirückenschaltung Ii erfolgt. Der in Reihe mn ledern Resonanzkreis geschahelc Widerstand H.. der /um Impedan/element /gehört. dieni zur Verringerung des Gütefaktors (J jedes Resonanzkreis

?'ι g. ^Q zeigt cmc weitere Ausführungsform, bei der das Impedan/elemeüi / /wischen den Punk! lh der Brickenu haltung Ii und Masse geschaltet ist. lan iri:::k'i'-·.¹ dieme"! /. befindet sich /wischen den P.jnktvn .'.'■ und h-. Be dieser Anordnung kann die Grcrzlrcuuenz de¹· Imptdanzclementes Zerhöhl und 'eine D;:mpfungS( h.ir.ikiensnk kann scharf ausgebildet werden, so daß die !mpedanzchanikterislik ctw entgegengesetzt zur Charakteristik des Vcrzögerungs kreises! ausgebildet werden kann.

Das Impedanzelement / läßt sich in verschiedene Richtung modifizieren, zum Heispiel wie in Fig. II, ii der ein Sericnresonan/krcis aus einem Kondensator C und einer Spule /._> und einem Widerstand Ru unc weitere Resonanzkreise aus Kondensatoren Ci, C\ um Spulen Ia. /.i parallel zum Widerstand /Z_n gebildet sind Der Widerstand R» kann zur Dämpfung des Gütefaktor 0 jedes Resoanzkrciscs dienen, so daß sieb die An/ah der Bauelemente verringert. Man crhii'¹ somit al Alisgangssignale das l.eiicbtdichtesignal und das Färb arlsignal. wobei die Niederfrequen/komponente de l.euchtdichtesignals etwa den gleichen Wert hat, so dal kein l'egelcinstellkreis mit einer l^;requcn/charakteristil· erforderlich ist und sich die Schaltung dadurcl vereinfacht.

(ig. 12 zeigt eine Ausführungsform. bei der de Diagonalpunkl In der Brücke an den l-miller eine¹ Transistors Qi in limitterfolgerschaliung angeschlosset ist. dessen Basis über ein Tiefpaßfilter 9 mit den Kmgang 8;) des Verstärkers 8 verbunden ist.

Die Charakteristik des Tiefpaßfilters 9 ist so gewähll daß sein Ausgangssignal in dem Band entsprechend de Diirchlaßbandcharaktcristik / ι des Vcrzögerungskrei scs 3 gedämpft wird (Kurve /i in J-'ig. 13). Da l.cuchtdichtesignal der gleichen Phase und des gleiche! Pegels wird also den Diagonalpunkten h\ und hi dci lirückenschaltung Wim Niederfrequenz- und Zwischen ircquen/bcrcich zugeführt. Die Impedanz zwischen den Punkt /ii und Masse kann als praktisch unendlich angesehen werden Die Niederfrequenz- und Zwischen frcquen/komponenten des l.euchldichtesignals werdei den Ausgangen 5a und 5/'ohne Dämpfung zugeführt.

In dem Band, in dem das Ausgangssignal de Tiefpaßfilters 9 gedämpft wird, wird dagegen der Pege des dem Diagonalpunkl /;, /ugeführtcn Signals be trächtlieh verringert. Das verzögerte Ausgangssigna des Vcrzogerungskreises 3 und das Signal am Kinganf! 8;i werden addiert bzw. subtrahiert, so daß da¹ l.cuchtdichlcsignal und das Farbartsignal an dei Ausgängen 5.f und 5b getrennt erhalten werden. Beider erläuterten Ausführungsbeispiclen werden die Nieder frequenz- und Zwisehenfrcquenzkomponenten de l.euchtdichtesignals air Ausgang 5b zusammen mit den Farbartsignal gewonnen, man kann jedoch ein Band paßfilter dem Ausgang 5h nachschalten. so daß nur da¹ Farbartsignal erhalten wird.

Blatt Zeicliiuiiinen

Claims

Patentansprüche:

1. Kammfilter zur Trennung c|es Leuchtdichtesignals und des Farbartsignals eines NTSC-Farbbildsignals, bestehend aus einer Verzögerungsschaltung zur Verzögerung des Farbbildsignals um eine Horizontalperiode und einer Additions- und einer Subtraktionsstufe, denen das verzögerte und das nicht verzögerte Farbbildsignal zugeführt wird und die getrennt das Leuchtdichte- und das Farbartsignal abgegeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Additions- und die Subtraktionsstufe als Brückenschaltung (B) ausgebildet ist, deren vier Brückenzweige (R 1 bis R 4) etwa gleiche Impedanz haben, deren einen gegenüberliegenden Diagonalpunkten (h I, Λ 2) das verzögerte Farbbildsignal mit entgegengesetzter Polarität zugeführt wird, deren einem Diagonalpunkt (h4) der anderen gegenüberliegenden Diagonalpunkte (t>3, h 4) das nicht verzogene Farbbildsignal zugeführt wird und deren anderer ßugonalpunkt (f>4) mit einer Impedanzeinrichtung verbunden ist.

2. Filter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dem anderen Diagonalpunkt (h I) der anderen gegenüberliegenden Diagonalpunkte (h3, Λ 4) das Farbbildsignal über ein Tiefpaßfilter (9) zugeführt wird, dessen Durcnlaßbereich unterhalb dem des verzögerten Farbartsignals liegt.

3. Filter nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichlung mit jo Masse verbunden ist.

4. Filter nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Imptdanzeüvichtung aus einem Kondensator (C 1) besteht

5. Filter nach Anspruch J, cav Jurch gekennzeich- J5 net, daß die Impedanzeinrichtung aus einem Resonanzkreis (T) besteht, der im Frequenzband eine niedrige Impedanz hat.