DE2062659A1 - Einrichtung zur Übertragung von In formationssignalen mit Hilfe von Diffe rentiahmpulssignalen mit Hilfe von Dif ferentialimpulskodemodulation - Google Patents

Description

F-PHN 4895 Va/EVH.

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i«.,.;.».:: wait

Xnmeldtr: N. Y. Philips' GIoeilampenfabrleken

Akte>Ja PHN- 4893

Anmeldung vom ι ·]8. Dez« 1970

Einrichtung zur Uebertragung von Informationasignalen mit Hilfe von Differentialimpulakodeoodulation.

Die Erfindung bezieht eioh auf ein« Einrichtung zur Uebertragung von Informationssignalen mit Hilfe ein«· Iepulskodes, welche Einrichtung mit ein·» Quantelungakrei· versehen ist, der einen Impulakodemodulator zur Erzeugung von Kodegruppen steuert, wobei die Einrichtung weiter einen Vergleiohikreie mit einem integrierenden Netzwerk enthllt, da· den gequantelten Signalen entsprechende Signale integriert» um ein Vergleiohieignal zu erhalten« das zusammen mit den zu übertragenden Informationieignalen einen Differenzerzeuger zum Erhalten eines dem Quantelungskreis zugeführten Differenzsignals steuert, wobei die vom Impulskodemodulator erzeugten Kodegruppen jeweils die Grösae und das Vorzeiohen des Augenbliokswertes des Differenzsignale charakterisieren.

Ks ist lMngst bekannt, dass eine zweokmMssige Trennung

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zwischen den Informationasignalen beliebiger Art und dem die * ' Uebertxagung der erwähnten Informationssignale begleitenden Hintergrundgeräusch nur duroh Umwandlung eines Signales analogen Charakters in eine Reihe von Kodeimpulsen erhalten werden kann, wobei jeder Kodeimpuls oder jede Kodeimpulsgruppe einem bestimmten Abtastwert des zu übertragenden Signals entspricht. Die Anzahl von Impulsen» die Übertragen werden soll, um beim Eintreffen eine genügend getreue Wiedergabe eines anfänglich analogen Signals zu sichern, entspricht im allgemeinen dem Gebrauch eines Durchlassbandes, das grusser als das für das Analogsignal selber erforderliohe Durchlassband ist, was bestimmt störend sein wird, insbesondere wenn das zu übertragende Signal an sich bereits ein Breitbandsignal, wie ein Fernsehvideoaignal, ist.

Eine der vorgeschlagenen Masanahmeη zur Herabsetzung des erforderlichen Durchlasabandee besteht in der Anwendung der Redundanz der Information im Analogsignal, dadurch, dass zu jedem Zeitpunkt nur die Aenderung des Signals in bezug auf den froher übertragenen Wert übertragen wird; infolge dieser Tatsache wird das entsprechende Uebertragungsverfahren bisweilen als "Deltamodulationslibertragung" bezeichnet»

Eine Einrichtung der in der Einleitung erwähnten Art zur Uebertragung von Inforraationssignalen mit Hilfe von Differentialimpulskoderaodulation ist z.B. aus der französischen Patentschrift 1.041.766 bekannt.

Die Qualität und die Naturgetreuheit eines mit Hilfe von DifferenH&lirapulskodemodulation übertragenen Signale sind von der Anzahl verwendeter gequantelter Pegel abhängig» wobei di· Verwendung einer grötaesen Anzahl representatives Pagel für die zu übeztiagenden Aendesungen ein® besser® Uebertrftgung

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sichert, aber zu einem Impulakode führt, der eine grosse Anzahl von Impulsen pro Kodegruppe und eine grössere Bandbreite für die Uebertragung erfordert. Es iet also ersichtlich, dass ein Konpro-■ miss zwischen der Qualität der Uebertragung und der dafür erforderlichen Bandbreite getroffen werden nuss.

Es ist bekannt, dass die Redundanz der Informationssignale in einem repräsentativen Analogsignal eines Tonee oder einer Bildzeile z.B. durch eine Herabsetzung der Anzahl Übertragener repräsentativer Pegel, sowohl bei der Uebertragung absoluter Pegel als auch bei der Uebertragung von Different pegeIn, in er- {

heblichem Maasβ herabgesetzt wird; diese Herabsetzung wird mit Hilfe eines Quantelungskreises erhalten, der für eine vorgegebene NiveauflSche die Uebertragung eines bestimmten repräsentativen Pegels und für andere NiveauflSche die Uebertragung anderer gleichfalls vorgegebener repräsentativer Pegel entscheidet. Wenn die übertragenen Pegel Differenzpegel sind, werden bei Empfang die entsprechenden Analogsignale eines integrierenden Netzwerk zugeführt, wobei die Genauigkeit, iait der die Spannung an den Klemmen des integrierenden Netzwerke das ursprüngliche Signal ,

wiedergibt, von der Anzahl und der Streuung der zu übertragenden repräsentativen Pegel abhängig, ist. Sie Anzahl von Pegeln, die übertragen werden kann, ist von der Anzahl von Kodeimpulsen in einer Kodegruppe abhängig, die zur Uebertragung Jedes Abtastwertes des Informationssignals bestimmt ist, wobei im allgemeinen ein binärer Kodeimpuls verwendet wird; wann z,B. ein Impulskode mit drei Bits pro Kodegruppe verwendet wird, kann ein auf geeignete Weise aus vier positiven Differenzpegeln und vier negativen Bifferenrpegeln gewählter Differenzpegel übertragen werden. Wenn Z.B.die Qualität der Uebertragung dadurch verbessert werden soll,

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dass acht positive und acht negative .Differenzpegel verwendet werden» muss ein Impulskode mit vier Bits pro Kodegruppe benutzt

werden, was eine 33$ grSaaere Bandbreite als bei Uebertragung mit einem Impulskode mit drei Bits pro Kodegruppe erfordert.

Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung der in der Einleitung erwähnten Art zu sohaffen, mit der eine WiedergabegUte der übertragenen Informationasignale erreicht wird, die nahezu der Wiedergabegüte entspricht, die mit einer doppelten Anzahl reprSsentativer Pegel, aber ohne Aenderung der Anzahl von Bits pro Kodegruppe dee Impulskodes und ohne Vergrösserung des für eine befriedigende Uebertragung der Kodeimpulae erforderlichen Durchlassbandes, erhalten werden würde .

Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, dass die Sinnesorgane, z.B. bei der Uebertragung eines Fernsehvideosignals das Auge, in bestimmtem Masηβ wie ein Fegelintegrator wirken, dessen Empfindung, die sich aus zeitlich und räumlich einander genügend nahe liegenden Wahrnehmungen ergibt, den Charakter eines mittleren Wertes hat.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist daduroh gekennzeichnet, dass an den Quantelungskreis ein Steuerkreis angeschlossen ist, der die Werte von Entscheidungspegeln, von denen aus der Quantelungskreis die repräsentativen Pegel des gequantelten Differenzsignals bestimmt, periodisch zwischen einem bestimmten Mindestwert und einem bestimmten Höchstwert ändert, welche Werte nacheinander jedem der verwendeten Entscheidungspegel erteilt werden.

Sie Anwendung der Maasηahmeη nach der Erfindung ermöglicht durch passende Wahl des Höchst- und des Mindestwertes und gegebenenfalls des Zwischenwertes jedes Entscheidungepegels in

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bezug auf den mittleren Wert der erwähnten Pegel unter Berüokaichtigung der stufenweisen Reihenfolge der mittleren Werte der En t a ehe i dungs pe/je 1 bei der Uebertragung von Fernsehvideosignalen eine erhebliche Verbesserung der Wiedergabe der den halbwegs zwischen zwei aufeinander folgenden repräsentativen Pegeln liegenden Differenzpegeln entsprechenden Konturen« insbesondere der erheblichen Helligkeitsänderung des Bildes entsprechenden Konturen. Unter derartigen Bedingungen entspricht die erhaltene Wiedergabegüte nahezu der Wiedergabegüte, die mit einer wenigstens doppelten Anzahl repräsentativer Pegel erhalten werden würde, welche Verbesserung ohne Aenderung der Anzahl zur Uebertragung der Grosse des Differenzpegels verwendeter Bits pro Kodegruppe und ohne Vergrusserung des for die Uebertragung von Kodeimpulsen erforderlichen Durchlassendes erzielt wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeiohnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigent

Fig. 1A, 1B und 1C Beispiele der Verteilung von Enteohei-

dungspegeln und repräsentativen Pegeln bei einem Quantelungekreie; | Fig. 2 drei Beispiele, die deutlich die Verbesserung

der Wiedergabe der Pegeländexungen eines Signale illustrieren, die durch Anwendung der Massnahmen nach der Erfindung erzielt wird, wobei zwei verschiedene Werte für jeden Entacheidungspegel verwendet werden;

Fig. 3A ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der

Erfindung;

Fig. 3B eine Ausführungsform eines Kreise« zum Erhalten

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der verschiedenen Entsoheidungepegel für den Fall, dass jeder Entscheidungspegel abwechselnd von einem HÖchswert 2U einem Mindestwert geändert wird;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm der aufeinander folgenden Werte eines gegebenen positiven und negativen Entsoheidungspegels bei Verwendung vier verschiedener Schultern pro Entscheidungepegel;

Fig. 5 eine Auaführungsform eines Kreises, der veränderliche Entscheidungspegel mit vier Schultern nach dem Zeitdiagramm der Fig. 4 liefert und der mit einer Einrichtung nach Fig. 3A zusammenwirkt;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Form der von der Spannungsquelle 157 der Fig. 5 gelieferten Spannung, mit deren Hilfe die in Fig. 4 dargestellte Reihenfolge der Entscheidungspegel erhalten wird.

Fig. 1A zeigt ein bekanntes Beispiel der Verteilung von Entscheidungspegeln und repräsentativen Pegeln bei einem Quantelungskreis zur Quantelung von Differenzsignalen.

Naoh einer in einem solchen Falle Üblichen Technik nehmen die Unterschiede zwischen den Entscheidungspegeln und den repräsentativen Pegeln derart zu, dass sie möglichst gut sowohl der Uebertragung grosser Bifferenxsignale als auch der Übertragung kleiner Differenzsignale angepasst sind.

Das Beispiel nach Fig. 1A entspricht der Uebertragung von Aenderungen des Signals in Form von vier representative» Pegeln, die Differenzsignalen entsprechen, deren Amplituden gleich 2%, 8y', 18% bzw. 40:0 der maximalen Amplitude dee »u Obertragenden Informationssignals sind. Unter Berücksichtigung der beiden möglichen Aenderungsüichtungen (positiv und negativ) veranlassen diese vier Pegel die Bildung acht verschiedener Informations-

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signale« die bei einem binSxen Impulskode mit Hilfe von Kodegruppen von drei Bits übertragen weiden können.

Die Werte der vier repräsentativen Pegel (in % der maximalen Amplitude des Informationsflignala ausgedrückt) Bind Je innerhalb einer rechteckigen Umrahmung in Fig. 1A eingeschrieben. Nach dem beschriebenen Beispiel wird die Verwendung eines der erwähnten repräsentativen Pegel» unabhängig von der Aenderungsrichtung des Signale, durch die Position des während der Abtastung beobachteten Differenzpegels in bezug auf vier Entscheidungspegel i

bestimmt: 05ε, 5%, 13% und 29%, deren Werte in Fig. 1A in kreisförmigen Umrahmungen eingeschrieben Bind, die mit der Skala für die Differenzsignale verbunden sind, die in diesem Beispiel einen Bereich von 0% bis 45% bestreioht. Vier Akkoladen binden die Entscheidungepegel an die repräsentativen Pegel und ermöglichen es, dass, wenn ein Differenzsignal zwischen 0% und 5% gefunden wird, deutlich sichtbar wird, dass der übertragene repräsentative Pegel 2$ ^etrögt. Wenn das Differenzeignal grosser als 5% und kleiner als 13% ist, beträgt der übertragene repräsentative Pegel 8%. Wenn das Differenzsignal grosser als 15% und kleiner als 29% ist, beträgt der übertragene repräsentative Pegel 18%. Wenn schlieaslich das gefundene Differenceignal grosser als 29% iet, beträgt der Übertragene repräsentative Pegel 40%.

Die Fig. 1B und 1C illustrieren die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung, wobei kodierte Differenzeignale übertragen werden und wobei die repräsentativen Pegel gleich denen nach Fig. 1A sindt 2%, 8%, 18% und 40%, wobei aber die Entscheidungspegel periodisch geändert werden. Nach diesen Beispiel sind die «ittleren Werte der Entecheidungspegel gleioh

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denen der Entscheidungspegel nach Fig. 1A, damit ein Vergleich erleichtert wird; in Pig. IB haben die Entsoheidungspegel, die auf gleiche Weise wie in Fig. TA dargestellt werden, die Wertet 0$, 4,14$, 10,8$, und 24$; in Fig. tC haben die Bntscheidungspegel die Wertet 0$, 5*86$, 15,2$ und 54$. Für eine Reihe von Abtastungen werden periodiech die Entscheidungepegel nach Fig»"1B, anschliesaend die nach Fig. 1C, dann wieder die nach Fig. 1B und so weiter verwendet, wobei die Verwendungspeiiode jeder Reihe von Entscheidungspegeln bei der Uebertragung eines Fernsehvideosignals z.B. gleich der Periode einer Bildzeile oder sogar eines Teilbildes sein kann.

Das Beispiel nach den Fig. 1B und 1C entspricht der Verwendung lediglich der Höchst- und der Mindestwerte der Entscheidungspegel und in diesem Beispiel sind die Aenderungen der Absolutwerte der Entscheidungspegel für die positiven und die negativen Unterschiede einander gleich und zueinander symmetrisch.

Auf der linken Seite der Fig. 2 ist eine Skala 21 dargestellt, die in Prozente der maximalen Amplitude des zu übertragenden Signals unterteilt ist. Die Skala 21 ermöglicht die SohBtzung der Weise, auf die einige Differenzsignale eines Fernsehvideosignals übertragen und somit wiedergegeben werden, mit oder ohne Anwendung der Massnahmen nach der Erfindung.

Die Kurve 22 stellt die Uebertragung eines Differenssignels mit einer Amplitude von 12$ ohne Anwendung der Maasnahmen nach der Erfindung entsprechend den repräsentativen Pegeln und den Entscheidungepegeln der Fig. 1A dar. Der Pegel von 12$, der der Schulter 25 entspricht, ist in drei Sohritten mit zwei Zwischenschritten erhalten, die durch die Schultern 23 (Amplitude 8$) und 24 (Amplitude 10$) dargestellt sind„deren mittlere Abweichung

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in bezug auf einen Pegel von 12$ gleich 4+2

₂ - 3$
ist.

Die Kurve 26 zeigt die Uebertragung eines Differenzsignals mit einer Amplitude von 12$ unter Verwendung der Masanahmen nach der Erfindung entsprechend den Entscheidungspegeln, deren Verteilungen in Fig. 1B und 1C dargestellt sind. Während der ersten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entacheidungspegel nach Fig. 1B verwendet werden, entsprechen die Übertragenen reprSeen- i

tativen Pegel einem gestrichelt dargestellten Signal, das die Schultern 27 (Amplitude 18$), 28 (Amplitude 10$) und 29 (Amplitude 12$) enthalt; während einer zweiten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entacheidungspegel nach Fig. 1C verwendet werden, entsprechen die übertragenen repräsentativen Pegel einem punktiert dargestellten Signal, das die Schultern 30 (Amplitude 8$), 28 (Amplitude 10$) und 29 (Amplitude 12$) enthält. Das mittlere vom Auge integrierte Signal auf den beiden betrachteten Zeilen entspricht den Schultern 31 (Amplitude 13$)i 28 (Amplitude 10$) und 29 (Amplitude 12%). "

Die mittlere Abweichung der Schultern 31 (Amplitude 13$) und 28 (Amplitude 10$) in bezug auf dit Endstufe 29 (Amplitude 12$) ist nur gleicht

2 " O»59%

welcher Wert gleioh -g- der ohne Anwendung der Maeβnahmen nach des Erfindung erhaltenen mittleren Abweichung ist.

Die Kurve 32 entspricht der Uebertragung «inta Differentsignal· mit eines Amplitude von 23$ _ohn· Anwendung der «rfindung·- geaXasen Masanahmen gemiss den repräsentativen Pegeln und den

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Differenzpegeln nach Fig. 1A. Der Pegel von 25*&, der dem mittleien Wert der Schultern 34 (Amplitude 26%) und 35 (Amplitude entspricht, wird nach einer Zwischenschulter 35 (Amplitude 18%) erhalten, wobei die mittlere Abweichung dieser drei Schultern mit einer Amplitude von 25% gleich«

-7+1-1.
3

2,3%

Die Kurve 36 zeigt die Uebertragung eines Differenzsignale mit einer Amplitude von 25% unter Verwendung der Maaanahmen nach der Erfindung entsprechend den Entsoheidungspegeln, deren Verteilungen in Pig. 1B und 1C dargestellt sind. Während einer ersten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entscheidungspegel nach Fig. 1B verwendet werden, entsprechen die repräsentativen Pegel einem gestrichelt dargestellten Signal, das die Schultern 37 (Amplitude 40%), 38 (Amplitude 22%), 59 (Amplitude 24%) und 40 (Amplitude 26%) enthält; während einer zweiten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entacheidungspegel nach Fig. 1C verwendet werden, entsprechen die übertragenen repräsentativen Pegel einem punktiert dargestellten Signal, das di· Schultern 4I (Amplitude 18%), 42 (Amplitude 26%) und 39 (Amplitude 24%) enthält. Das mittler« vom Auge integrierte Signal auf den beiden betrachteten Zeilen entspricht den Schultern 43 (Amplitude 29%) und 59 (Amplitude 24% während zwei Abtastungen)* Die mittlere Abweichung der Schultern 43 (Amplitude 29%) und 39 (Amplitude 24%) in bezug auf den zu übertragenden Pegel (Amplitude 25%) beträgt nur 1

1=1 - 0,6% (statt 2,3%).

Die Kurv« 44 zeigt die Uebertragung eines Differenz« signals mit einer Amplitude von 29% ohn« Anwendung der «xfindungs-

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geraHasen Massnahmen entsprechend den repräsentativen Pegeln und den Entscheidungepegeln naoh Fig. 1A. Bex Pegel 29, der dem mittleren Wert der Schultern 47 (Amplitude 30%) und 4^ (Amplitude 28%) entspricht, wird naoh zwei Zwiaohensohultern 45 (Amplitude 40%) und 46 (Amplitude 52%) erhalten, wobei die mittlere Abweichung der drei ersten Sohultern in bezug auf die Amplitude von 29% beträgt:

Sie Kurve 49 zeigt die üebertragung eines Differenz- j

signals mit einer Amplitude von 29% unter Anwendung der Hassnahmen naoh der Erfindung entsprechend den Entscheidungspegeln, deren Verteilungen in den Fig. 1B und 1C daxgestellt sind. WBhrend einer eisten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entscheidungspegel naoh Fig. 1B verwendet werden, entsprechen die repräsentativen Pegel einem gestrichelt dargestellten Signal, das die Sohultern (Amplitude 40%), 51 (Amplitude 52%), 52 (Amplitude 30%) und 53 (Amplitude 26%) enthält; wShrend einer zweiten Abtastzeilenperiode, bei der z.B. die Entscheidungspegel naoh Fig. 1C verwendet werden, entsprechen die übertragenen xepxSsentativen Pegel einem punktiert dargestellten Signal, das die Schultern 54 (Amplitude 18%)_f 55 (Amplitude 26%), 56 (Amplitude 28%) und 57 (Amplitude 30%) enthält. Das mittlere vom Auge auf den beiden betrachteten Zeilen integrierte Signal entspricht der Schulter 58 (Amplitude 29%) und einer mittleren Abweichung 0 in bezug auf den zu Übertragenden Differenzpegel.

Eine noch gröasere Verbesserung der Naturgetreuheit dex Wiedergabe eine· empfangenen Signals kann noch dadurch erhalten werden, das· das vom Auge integrierte Signal Ober z.B.

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vier Teilbildperioden auagemittelt wird. Ein solches Ergebnis wird mit Hilfe von Zwisohenentsoheidungspegeln erzielt, die zwischen den jedem Entscheidungspegel erteilten Höchst- und Mindeswerten liegen» Auf diese Weise kann die Anzahl verwendeter repräsentativer Pegel unter Beibehaltung der Bildgüte bei Empfang herabgesetzt werden.

Während der Anwendung solcher zu einer grosser) Streuung in Werten einer geringen Anzahl repräsentativer Pegel führenden Mas :t η ahme η müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden. Falls der augenblickliche Mindestwert nahezu gleich der HSIfte des nächsthöheren repräsentativen Pegels ist, dessen Hebertragung durch diesen Wert bestimmt wird, besteht die Gefahr vor dem Auftreten von Schwingungsersoheinungen. In diesem Falle ist es günstig, die Einrichtung derart auszubilden, dass die augenblicklichen Aenderungen der Entsoheidungspegel in bezug auf ihre mittleren Werte für die positiven Differenzsignale und die negativen Differenzsignale entgegengesetzte Richtungen aufweisen: für denselben übertragenen repräsentativen Pegel ist der Entscheidunga· pegel für ein negatives Differenzsignal maximal, wann der Entscheidungspegel für ein positives Differenzsignal minimal ist.

Der Eingang der Einrichtung nach der Erfindung, dessen Blockschaltbild 15 in Fig. 3A dargestellt ist, besteht aus einer Eingangsklemme 60 und einem als Differenzerzeuger ausgebildeten Differenzverstärker 61 mit einer zweiten Eingangsklemme 62. Der Verstärker 61 wird derart geregelt, dass der Verstärkungsfaktor gleich 1 ist, und der Verstärker eine massige bis hohe Eingangs» impedanz und eins niedrige Ausgangsimpedanz aufweist. Der Ausgang des Verstärkers 61 ist mit dem Eingang des als Schalter wirkenden

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Abtastgliedes 63 verbunden, dessen Ausgang mit einex Elektrode eines Kondenaators 64 verbunden ist, der nach jeder sehr kurzen Abtastung des am Ausgang des Verstärkers 61 auftretenden Signals als Augenblickspeicher dient. Die zweite Elektrode des Kondensators 64 liegt an der Masse 65 der Einrichtung, während die erste Elektrode mit dem Eingang eines Verstärkers 66 verbunden ist, der eine hohe Eingangeimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist und dessen Verstärkungsfaktor gleich 1 ist. Der Ausgang des Verstärkers 66 ist mit den Eingängen 67, 68, 69, 70, 7I, 72, 73, 74 verbunden, die zu den Differenzveratärkern mit hohem Ver- %

Stärkungsfaktor 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81 bzw. 82 gehören, deren Speisungsanordnungen, die z.B. aus zwei gleichen Spannungsquellen mit entgegengesetzter Polarität bestehen, deren Mittelpunkt an der Masse liegt, nicht in der Figur dargestellt sind, welche Differenzverstärker 75 - 82 mit je einer zweiten Eingangsklemme 85, 84, 85, 86, 87, 88, 89 bzw. 90 versehen sind. Die zweiten Eingänge 85 - 90 der erwähnten Differenzverstärker haben den Zweck, der Einrichtung den Wert jedes der zuzuführenden

Entscheidungspegel für die Uebertragung der Inforraationesignale ^

in gequantelter Form zu melden; die zweiten Eingänge 86 und 67, die zu den Verstärkern 78 bzw. 79 gehören, werden mit der Masse der Einrichtung verbunden, während die anderen zweiten Eingänge mit Punkten des Kreises nach Pig. 5H verbunden werden, die mit den gleichen Bezugszifforn unter Hinzufügung dee Buchstabens B bezeichnet sind.

Der Ausgang jedes der Differenzverstärker 75» 76, 77» 78, 79, 80, 81 und 82 ist mit j«dem der Punkte 91, 92, 93, 94, 95, 96. 97 bzw. 98 verbunden, an denen die Verbindungen 99, 100

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101, 102, 103, 104. 105 und 106 anfangen, die an die Eingänge eines in Fig. 3A nioht dargestellten Impulskodemodulators angeschlossen sind, der auf bekannte Weise die seinen Eingängen zugefUhrten elektrischen Grossen in Kode impulse naoh einem binären Impulskode mit Kodegruppen von drei Bits umwandelt, die auf die Empfangsseite Obertragen werden.

Die Funkte 91, 92, 93, 94 sind mit der Kathode einer Halbleiterdiode, z.B. einer Germaniumdiode, 107» 108, 109 bzw. 110 verbunden, deren Anode an die Masse 65 gelegt ist. Die Punkte 95» 96, 97 und 98 sind mit einer Anode einer Halbleiterdiode 111, 112, 113 bzw. 114 verbunden, deren Kathode an die Masse 65 gelegt ist. Dadurch können die Punkte 91» 92, 95 und 94 nur ein Potential gleich 0 führen oder in bezug auf die Masse 65 positiv werden, während die Punkte 95, 96, 97 und 98 nur ein Potential gleich 0 führen oder in bezug auf die Masse 65 negativ werden können. Die Punkte 91. 92, 93, 94, 95, 96, 97 und 98 werden mit je einem Punkt 123 Ober einen Verbindungawiderstand 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121 bzw. 122 verbunden. Ein Widerstand 124 niedrigen Weites ist zwischen der Masse 65 und dem Punkt 123 eingeschaltet, der weiter mit dem Eingang eines Verstärkers 125 mit stabilisiertem Verstärkungsfaktor und niedriger Ausgangsimpedanζ verbunden ist. Ein Ausgang 126 des Verstärkers 125 iet mit dem Eingang 127 eines integrierenden Netzwerks 126 verbunden, dessen Ausgang 129 mit einem zweiten Eingang 62 des Eingangsdifferenzverstärkers 61 verbunden ist. Das integrierend· Netzwerk 128 kann z.B. auf bekannte Weise aus einen Verstärker mit einem Gegen» kopplungskreis bestehen, in dem eins Verzögerungsleitung aufgenommen ist, deren Verzögerung der Periode der Abtaatfrequenz

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des rait Hilfe.der Einrichtung nach der Erfindung zu übertragenden Signals entspricht.

Sie Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3A lässt sich wie folgt erlSutern» Zu jade* Zeitpunkt ist die im Ausgang des Differenzverstärker 61 auftretende Spannung gleioh den Unterschied zwischen den as Punkt 60 auftretenden Eingangssignal und dem am Eingang 62 auftretenden vom integrierenden Netzwerk 128 erzeugten Vergleichssignal; aus Nachstehendem geht hervor» dass die im Ausgang auftretende Spannung gleich der Aenderung *

des Signals zwischen der vorhergehenden Abtastung und der augenblicklichen Abtastung zu dem sehr kurzen Zeitpunkt ist» zu dem der Schalter des Abtastgliedes 63 zeitweilig geschlossen ist. Während der betrachteten Abtastung ist die Spannung Ober dem Kondensator 64 gleich dem Potentialunterschied gemacht, der dann zwischen den Klemmen 60 und 62 besteht, welche Spannung den ersten Eingängen 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73 und 74 der Verstärker 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81 bzw.82 Über den Verstärker 66 zugeführt werden, dessen Verstärkungsfaktor gleich 1 ist.

Von dem in Fig. 3B gezeigten Kreis werden die den Entscheidungspegeln entsprechenden positiven und negativen Spannungen den zweiten Eingingen 85, 84, 85, 88, 89, 90 der Differenzverstärker 75, 76, 77, 80, 81 bzw. 82 zugeführt; in $ der maximalen Amplitude der zu übertragenden Signale ausgedrückt, betragen diese Spannungen bei einer Verteilung nach Fig. 1Bj +24; +10,8; + 4,14; -4,14; -10,8 bzw. -24. Unter Berücksichtigung der üblichen Wirkungsweise der Verstärker 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81 und 82 und des Vorhandenseins der Dioden 107, 108, 109, 110, 11), 112, 113 und 114 ist die an dem Ausgang jedes der erwähnten Verstärker

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auftretende Spannung gleioh 0 für diejenigen Verstärker, bei denen die Spannung am ersten Eingang niedriger als die Spannung ist_t die dem Entscheidungspegel entspricht und die von dem in Fig, 3B dargestellten Kreis dem zweiten Eingang zugeführt wird, während diese Spannung nahezu gleich einer der positiven oder negativen Speisespannungen der betreffenden Verstärker ist» wenn die zugeführte Spannung höher alst der Entscheidungspegel der erwähnten Verstärker ist.

Dadurch weiden nach jedes Abtastung eine Anzahl der Eingänge 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105» 106 des nicht dargestellten Irapulskodemodulatora praktisch an die Masse 65 gelegt, während die übrigen Eingänge eine positive Spannung im Falle von Eingängen der Giuppe 99* 100, 101, 102 und eine negative Spannung im Falle von Eingängen der Gruppe 103f 104, 105,106 aufweisen. Aus den an den Eingängen 99 - 106 auftretenden Spannungen kann der Impulskodemodulator die zu übertragende Kodegruppe von drei Bits herleiten, damit an den Empfänger der Wert des übertragenen gequantelten Differenzsignals weitergeleitet wird,

Zwischen den Punkten 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97. 9Θ und del Masse 65 werden die Widerstände 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 124 derart gewählt, dass das Auftreten einer positiven oder negativen Spannung mit einem Wert in der Nähe des Wertes einer der Speisespannungen der Verstärker 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82 an einem beliebigen Ausgang der erwähnten Verstärker sich durch eine Stromkomporiente im Widerstand 124 äussert, welche Komponente proportional ist mit dem Unterschied zwischen den Werten des repräsentativen mit dem Entscheidungspegel des betreffenden Verstärkers zusammenwirkenden Pegels und des nächstniedrigen

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repräsentativen Pegels oder des Nullpegels, wenn der betreffende repräsentative Pegel in der positiven Skala oder in der negativen Skala der repräsentativen Pegel dem Nullwert am nächsten liegt.

Auf diese Weise ist, in Abhängigkeit von dem Wert des am Ausgang des Verstärkers 60 auftretenden Differenasignals, ein Signal mit niedriger Amplitude, das gemäsa den Werten der Entaoheidungspegel und der eingeführten repräsentativen Pegel gequantelt ist, an dem Eingang des Verstärkers mit stabilisiertem Verstärkungsfaktor 125 vorhanden, der derart eingerichtet ist, j

dass die Polarität des seinem Eingang zugeführten Signals nicht umgekehrt wird. Das verstärkte Signal wird dem Eingang des inte» girierenden Netzwerks 128 zugeführt. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 123 und die Kennlinien des integrierenden Netzwerke 12Θ sind derart gewählt, dass die im Ausgang 129 des Netzwerks 12Θ auftretende Vergleichsspannung gleich der Summe der gequantelten repräsentativen Differenzsignale ist, deren Uebertragung duroh den nicht dargestellten Impulskodemodulator bestimmt ist. Dadurch ist der zu dem Zeitpunkt jeder Abtastung des Signals duroh dit Abtastvorrichtung 63 bestimmte Unterschied zwischen dem nach der voran- ™ gehenden Abtastung auf den Empfänger übertragenen Signal und dtm neuen Augenbliokswert des dem Eingang 60 zugefUhrten Signals ein Mass ftir die Gxusse und das Vorzeichen des neuen zu übertragenden Differenzsignals.

Der in Fig. 3B dargestellte Kreis enthält zwei gesondert· gegen die Masse 65 isolierte Spannungsquellen; ein« Gleichapannungaquelle 130 mit einer positiven Klemme 131 und einer negativen Klemme 152 sowie eine Weohetlapannungequelle 133 aind miteinander in Reihe geschaltet. Nach dem beschriebenen Beispiel besteht der

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Spannungsteiler, der die relativen Werte der Entscheidungspegel festlegt, aus einem Widerstand 134» der zwischen der mit einer positiven Klemme I4I der Gleichapannungsquelle 130 verbundenen Klemme I42 und dem Punkt 8JB eingeschaltet ist, aus einem Widerstand 135» der zwischen den Punkten Θ3Β und 84B eingeschaltet ......

ist, aus einem Widerstand I36, der zwischen den Punkten 84B und 85B eingeschaltet ist, aus einem Widerstand 137. der zwischen dem Punkt 85B und der Masse 65 eingeschaltet ist, aus einem Widerstand 138, des zwisohen Masse 65 und dem Punkt 88B eingeschaltet ist, aus einem Widerstand 139, der zwischen den Punkten 88B und 89B eingeschaltet ist, aus einem Widerstand I40, der zwisohen den Punkten 89B und 9OB eingeschaltet ist, und aus einem Widerstand I4I, der zwischen dem Punkt 90B und einer mit einer Klemme der Wechselspannungsquelle 133 verbundenen Klemme 143 eingeschaltet ist, wobei eine zweite Klemme dieser Wechselspannungsquelle mit der negativen Klemme 132 der Gleichspannungsquelle 130 verbunden ist.

Im Spannungsteiler sind die Widerstände 135 und I40, 136 und 139, 137 und 138 paarweise einander gleich und ihre Werte sind derartig, dass die zwisohen den Funkten 85B, 84B und 83B einerseits und der Masse 63 anderseits auftretenden Spannungen Entscheidungspegeln von +5$, +13$ und +29$ entsprechen, wenn die Spannung zwischen den Klemmen der Wecheelapannungsquelle 133 gleich O ist5 die Entecheidungspegel von -5$» -13$ und -29$ erscheinen zu demselben Zeitpunkt an den Punkten 8ΘΒ, Θ9Β bzw. 90S.

Bei Normalbetrieb des Steuerfreiste in Fig» 3B und je nach dem fOx die Aenderung der Entscheidungepegel gevMhlten. Takt addiert die Quelle 133 bald eine Hilfespannung au de» Spannung des Quelle 150 und subtrahiert bald von der Spannung

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der Quelle 130 ein· Hilfsspannung, die nach dem Beispiel der Fig. 1B und 1C einen Wert von 17,25$ der Spannung der Quelle I30 aufweist.

Bei Verwendung β innβ Steuerkreiaea der in Fig. 3B dargestellten Art für den Quantelungskreis nach Fig. 3A sind die Aenderungsprosentsltze der unterschiedlichen Entacheidungspegel von Mindeetwert zu Höchstwert naturgeeSsa identiach; dies iat nicht notwendig, aber kann ala einfach und vorteilhaft betrachtet werden.

Bei dem beschriebenen AusfBhrungsbeispiel der Aenderungen der Entscheidungapegel nach Fig. 1B und 1C ist die von der Quelle 133 gelieferte Wechselspannung eine Rechteokspannung; dies ist nicht notwendig und die von der Quelle 133 gelieferte Spannung kann auch eine andere Form aufweisen und insbesondere sinusförmig gestaltet sein.

Wenn die von der Quelle 133 gelieferte Spannung eine Rechteckspannung ist, kann die Wiederholungefrequenz der erwähnten Spannung ein rationeller Teil der Zeilenfrequenz oder der Teilbildfrequenz des übertragenen Fernsehvideoaignals sein.

Wenn die von der Quelle 133 gelieferte Spannung eine sinusförmige Wechselspannung ist, kann die Frequenz der erwähnten Spannung von den Frequenzen verschieden sein, die den Harmonischen und den Subharaonischen der Zeilenfxequens oder der Teilbildfrequenz des übertragenen Fernsehvideosignals entsprechen.

Weiter ist es einleuchtend, dass sich die Erfindung nicht auf die beschrieben· Weise der Speisung des Spannungsteilers nach Fig. 3B beschrfinkt1 die Gleichspannungsquelle 130 kann z.B. aus , zwei in Reihe geschalteten Gleichspannungsquellen bestehen, deren

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Mittelpunkt geerdet ist und die mit zwei Wechselspannungsquellen zusammenwirken« die zu beiden Seiten der beiden elementaren Gleichspannungsquellen angeordnet sind; eine andere Lösung ist u.a. die Anwendung einer Wechselspannungsquelle 133» deren Mittelpunkt mit der Masse 65 verbunden und die dann zwischen zwei identischen Gleichspannungsquellen eingeschaltet ist, von ■ denen kein einziger Punkt mit der Masse 65. verbunden ist.

In Fig. 4 zeigt die gestrichelte Linie 144 die zeitliche Verteilung der aufeinander folgenden Werte eines gegebenen positiven Entscheidungspegels mit vier diskreten Schultern bei der Analyse des zu übertragenden Differenzsignale, während die gestrichelte Linie 145 die zugehörige Aenderung eines entsprechenden negativen Entscheidungspegels darstellt* Die mittleren Werte der Entscheidungapegel sind mit einer waagerechten strichpunktierten Linie I46, 147 angedeutet und haben gleiche Absolutwerte. Wenn der positive? Entscheidungspegel seinen Höchstwert I48 erreicht hat, weist der negative Entscheidungspegel seinen Mindestabaolutwert 149 auf; der positive Entsoheidungspegel wird dann auf den niedrigeren Zwischenwert I50 und der negativen Entecheidungspegel auf seinen höheren absoluten Zwischenwert I5I gebracht; wenn der positive Entscheidungspegel auf den höheren Zwischenwert I5I gebracht wird, wird der negative Entscheidungspegel auf den niedrigeren absoluten Zwischenwert 153 gebracht; wenn der positive Entscheidungspegel dann auf seinen Mindeetwert 154 abgenommen hat, wird der negative Entscheidungspegel auf seinen Höchstabaolutwext 155 erhöht; Zu dem nächsten Zeitpunkt wird der höher« Entecheidungspegel auf seinen Höchstwert I48 zurückgebracht; der niedrigere Entscheidungapegel wird auf seinen absoluten Mindest-

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- 21 ·* P-PHN.

wert 149 zurückgebracht und der Modulationazyklus der Entaofreidungspegel wird auf gleiche Weise wie vorher fortgesetzt·

In Fig, 5 sind die in Fig« 3B für die Wideratandaslemente des Spannungsteilers und for die Verbindungspunkte verwendeten Bezugsziffern beibehalten, weil die zusammensetzenden Elemente der beiden Schaltbilder zwischen den Punkten 142 und 143 Ober den mit der Masse verbundenen Mittelpunkt identisch sind. Zum Erhalten gleichzeitiger gegensinniger Aendezungen der in Fig* 4 dargestellten positiven und negativen Entscheidungapegel braucht in bezug auf Fig. 3B nur der Speiaekreis dea Spannungsteilers auf die in Fig. 5 dargestellte Weise geändert zu werden. Eine Wechselapannungaquelle 137, bei der die Grosse und die Polarität der Hechteokapannung veränderlich sind, wird zwischen der Masse dea Steuerkreises und dem Mittelpunkt 153 einer Gleichspannungsquelle 159 angeordnet, welche Gleiohspannungaquelle mit einer positiven Klemme I60 und einer negativen Klemme 161 versehen ist, die mit den Klemmen I42 bzw. 143 des Spannungsteilers verbunden sind, desaen Zwiachenklemmen mit geeigneten Punkten der Einrichtung nach Fig, 3A verbunden sind. ä

Es ist einleuchtend, dass die Gleichspannungequelle 159 mit dem Mittelpunkt 158 durch zwei einzelne Quellen ersetzt werden kann, von denen keine einzige Klemme an der Maaso 65 liegt und die je eine Spannung liefern, die gleich der Hälfte der von der Quelle 159 gelieferten Spannung ist.

In Fig. 6 zeigt die gestrichelte Linie 163 «la Funktion der Zeit die von der Wecheelspannungsquille 157 gelieferte Spannung! tin« höht positiv· Schulter 165 veranlasst tins positive Spannung in btzug auf die Masse 65 an dem Mittelpunkt 158, was

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die Bildung dgl positiven Schulter 148 und der negativen Schulter 149 der Fig. 4 ?ur Folge hatj auf gleiche Weiae entspricht eine negative Zwiachensohulter I65 den Schultarn 15Q und I5I und entspricht eine positive Zwiachenschulter 166 den Schultern 152 und 153 und eine hohe negative Schulter I67 den Schultern 154 und 155,.

In bezug auf die Amplitude ist das Verhältnis zwischen der der Schulter I64 in Fig. 6 entsprechenden Spannung und dem Wert der halben Spannung der Gleiohspannungsquelle 159 in Fig. gleich der Zahl, die gegeben ist durch den Unterschied zwischen dem mittleren Pegel I46 der Fig. 4 und dem Entscheidungspegel 14Θ der Fig. 4 geteilt durch den Wert des erwähnten mittleren Pegels 146.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Auaftihjungabeiapiele und die Anzahl von Schultern jedes Entacheidungspegels kann bei Verwendung von Reohteckmodulationa*- apannungen für die Entscheidungspegel von zwei oder vier verschieden sein. Insbesondere kann diese Anzahl drei oder fünf betragen.

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Claims (1)

1. - 23 - F-PHN 4893.

   PATENTANSPRÜCHE t

   Einrichtung zur Uebertragung von Informations»ignalen mittels eines Impulskodes, welche Einrichtung mit einen Quantelungskreis versehen ist, der einen Iopulskodemodulator zur Erzeugung von Kodegruppen steuert, wobei die Einrichtung weiter einen Vergleiohskreie mit eines integrierenden Netzwerk enthSlt, das den gequantelten Signalen entsprechende Signale integriert, um ein Vergleichesignal zu erhalten, das zusammen mit den zu übertragenden Informationssignalen einen Differenzerzeuger steuert, um ein Differenz«ignal zu erhalten, das dem Quantelung«kreis zugeführt wird, wobei die voa Impulskodemodulator erzeugten Kodegruppen jeweils die GrSsae und das Vorzeichen des Augenblickswertea des Differenzeignais charakterisieren, daduroh gekennzeichnet, dass an den Quantelungskreis ein Steuerkreis angeschlossen ist, der die Werte von Entscheidungspegeln, von denen aus der Quantelungskreis die repräsentativen Pegel des gequantelten Differenzsignals bestimmt, periodisch zwischen einem bestimmten Mindestwert und einem bestimmten Höchstwert Bndert, welche Werte nacheinander jedem der verwendeten Entsoheidungspegel erteilt werden· 2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aenderungen zwischen dem Mindestwert und dem Höchstwert für die verschiedenen Entscheidungspegel prozentual gleioh sind. 5* Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, dass die positiven und negativen Entscheidungspegel, die einem gegebenen repräsentativen Pegel entsprechen, zu jeden Zeitpunkt denselben Absolutwert haben*

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   - 24 - P-PHN 4895.

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   4· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dasa die positiven und negativen Entscheidungspegel, die einem gegebenen repräsentativen Pegel entsprechen, zu jedem Zeitpunkt einen verschiedenen Absolutwert haben.

   5. Einrichtung nach einem der AnaprUohe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis zur Aenderung der Entsche.idungspegel durch eine Wechselspannungsquelle gebildet wird, die in dem Speisekreis eines Spannungsteilers aufgenommen ist, dem die unterschiedlichen Entscheidungspegel entnommen werden.

   6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» die for die Uebertragung von Fernsehvideosignalen geeignet ist, daduroh gekennzeichnet, dass die Wiederholungsfrequenz des Zyklus, in dem der Steuetkreis die Entscheidungspegel ändert, ein rationeller Teil der Zeilenfrequenz bzw. der Teilbildfrequenz der Fernsehvideosignale ist.

   ORIGINAL INSPECTED

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   Leerseife