DE2152073B2

DE2152073B2 - Schaltungsanordnung mit variabler Bandbreite zur Übertragung von Videosignalen

Info

Publication number: DE2152073B2
Application number: DE2152073A
Authority: DE
Inventors: Masahide Kawasaki Kanagawa Yoneyama (Japan)
Original assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Current assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Priority date: 1970-10-21
Filing date: 1971-10-19
Publication date: 1974-05-30
Also published as: DE2152073C3; US3742395A; DE2152073A1; GB1372591A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit variabler Bandbreite zur Übertragung von Videosignalen, enthaltend wenigstens ein Tiefpaßfilter, wenigstens ein Hochpaßfilter sowie steuerbare Schaltelemente, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Hochpaßfilters entweder nur die in den Frequenzbereich des Tiefpaßfilters fallenden Signalkomponenten oder auch die in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters fallenden Signalkomponenten an den Ausgang der Schaltungsanordnung gelangen lassen.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung der vorstehend genannten Art (britische Patentschrift 483) ist im Anschluß an das Tiefpaßfilter ein erster Kanal mit einem ersten Verzögerungsnetzwerk und an das Hochpaßfilter ein zweiter Kanal mit einem Verzögerungsnetzwerk sowie mit einer das steuerbare Schaltelement bildenden Diode angeschlossen. Die Ausgänge der beiden Kanäle sind zusammengeschlossen.

Enthält das übertragene Videosignal Komponenten sowohl im tiefen Frequenzbereich als auch im hohen Frequenzbereich, so werden diese beiden Signalkomponenten über die zwei erwähnten Kanäle getrennt übertragen und anschließend wieder zusammengesetzt. Diese Aufspaltung und erneute Zusammensetzung der Videosignale ist jedoch dann, wenn ohnehin der gesamte Frequenzbereich übertragen werden soll, überflüssig und bringt die Gefahr von Störungen mit sich, zumal eine absolut gleiche Verzögerung in beiden Kanälen über den gesamten Frequenzbereich nur mit einem erheblichen schaltungstechnischen Aufwand zu verwirklichen ist. Es ist ferner in diesem Falle (in dem sowohl die tiefen Frequenzen als auch die hohen Frequenzen zum Ausgang gelangen sollen) unnötig, daß die Videosignale überhaupt durch die Filter geführt werden, was unvermeidlich mit einer gewissen Signalverfälschung verbunden ist. Nachteilig ist bei der bekannten Schaltungsanordnung schließlich der durch die zwei Verzögerungsnetzwerke (mit absolut gleicher Verzögerung) bedingte schaltungstechnische Aufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mangel der bekannten Ausführung eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die dem jeweils zu übertragenden Frequenzspektrum entsprechende variable Bandbreite mit besonders einfachen schaltungstechnischen Mitteln erreicht ist und daß bei vollem Frequenzspektrum (d. h. beim Vorhandensein tiefer und hoher Frequenzen) vermieden wird, daß das Videosignal unnötige Filter passiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Tiefpaßfilter bei Vorhandensein von in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters fallenden Signalkomponenten durch die steuerbaren Schaltelemente unter Schaffung eines filterfreien Signal-Übertragungsweges überbrückbar oder seine Bandbreite vergrößerbar ist.

Wird das Tiefpaßfilter bei Vorhandensein von in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters fallenden Signalkomponenten überbrückt, so kann das Signal unmittelbar zum Ausgang der Schaltungsanordnung gelangen, ohne über eines der Filter zu laufen. Das Hochpaßfilter dient also in diesem Falle nicht zur eigentlichen Signalübertragung, sondern lediglich zur Gewinnung eines Steuersignals.

In ganz analoger Weise wird bei der zweiten Variante der Erfindung dann, wenn am Ausgang des Hochpaßfilters das Auftreten einer entsprechenden Signalkomponente festgestellt wird, das Tiefpaßfilter über die steuerbaren Schaltelemente in seiner Bandbreite vergrößert, so daß das volle Frequenzspektrum übertragen wird. Auch in diesem Falle wird somit vermieden, daß ein Frequenzbereich gesondert über das Hochpaßfilter übertragen und nachträglich zugemischt werden muß.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich damit durch einen wesentlich vereinfachten Aufbau und eine getreuere Signalübertragung aus.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Frequenzabhängigkeit der Störamplitude einer mit einem Vorverstärker verbundenen Fernsehkamera,

F i g. 2 das Frequenzspektrum des Ausgangssignals einer Fernsehkamera,

F i g. 3 die Amplituden-Frequenz-Charakteristik eines Übertragungssystems,

F i g. 4 die Amplituden-Frequenz-Charakteristik eines Bandfilters,

F i g. 5 und 6 Blockschaltbilder von zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung,

F i g. 7 die Amplituden-Frequenz-Charakteristik der Filteranordnung gemäß F i g. 6,

F i g. 8 die Amplituden-Frequenz-Charakteristik eines Signalübertragungssystems mit variabler Bandbreite,

F i g. 9 A ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Durchlaßbereich und dem Spektrum,

F i g. 9 B eine Schemadarstellung der mit dem Bandfilter gemäß F i g. 9 A festgestellten Impulse,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 veranschaulicht — in Abhängigkeit von der Frequenz — die Störamplitude am Ausgang eines an eine Fernsehkameraröhre angeschlossenen Vorverstärkers. Die Störamplitude nimmt mit der Frequenz zu. Die maximale Frequenz der Videosignale ist mit f_m bezeichnet. Der im Ausgangssignal vorhandene Gesamtgehalt an Störungen entspricht somit dem Integral der Kurve gemäß F i g. 1 von 0 bis f_m. Das Frequenzspektrum des Videosignals ändert sich dagegen in jedem Augenblick und reicht nicht stets bis fm-

F i g. 2 zeigt zwei Frequenzspektren von Videosignalen. Hierbei betrifft Kurve 1 den Fall, daß das Frequenzspektrum des von der Kameraröhre abgenommenen Videosignals eng ist, während Kurve 2 den Fall eines breiten Frequenzspektrums wiedergibt.

Die Bandbreite des die Videosignale übertragenden Systems braucht daher nicht immer bis f_m zu reichen. Umfaßt das Übertragungssystem stets den Frequenzbereich bis f_m, so wird ein Videosignal mit engem Frequenzspektrum unnötigerweise durch hochfrequente Störungen beeinträchtigt. Da diese hochfrequenten Störungen eine größere Amplitude als die niederfrequenten Störungen besitzen (vgl. F i g. 1), ergibt sich daraus eine erhebliche Beeinträchtigung der Bildqualität. Ist nämlich das Frequenzspektrum des Videosignals eng, so sind Störungen in dem verhältnismäßig einfachen Bild besonders auffällig. Ist dagegen das Frequenzspektrum breit und das Bild demgemäß kompliziert, so treten Störungen nicht so hervor.

Es ist daher zweckmäßig, die Bandbreite des Übertragungssystems dem jeweiligen Spektrum des Videosignals anzupassen. Wie die F i g. 3 und 5 veranschaulichen, enthält die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Kanal 3, dessen Bandbreite bis zur maximalen Frequenz f_m reicht, ferner einen Kanal 4, dessen Bandbreite nur bis Z₁ (weit unterhalb fm) reicht.

An den Ausgang einer Kameraröhre 5 (vgl. F i g. 5) ist ein Vorverstärker 6 angeschlossen, der den Frequenzbereich bis zur maximalen Frequenz f_m der Videosignale umfaßt. Der Ausgang des Vorverstärkers 6 ist mit einem Tiefpaßfilter 7 verbunden, das eine obere Grenzfrequenz Z₁ besitzt. Die genannten Elemente 5, 6 und 7 bilden den bereits erwähnten Kanal 4, den die Videosignale normalerweise durchlaufen.

Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 6 wird ferner einem Hochpaßfilter 8 zugeführt, dessen Amplituden-Frequenz-Charakteristik aus F i g. 4 ersichtlich ist. Dieses Hochpaßfilter 8, dessen untere Grenzfrequenz bei J₁ liegt, läßt somit diejenigen höherfrequenten Komponenten der Videosignale durch, die das Tiefpaßfilter 7 nicht durchlaufen können. Tritt am Ausgang des Hochpaßfilters 8 ein Signal auf, so wird es über einen Differenzierkreis 9 einem Impulsformer 10 zugeführt. Der so gewonnene Impuls betätigt ein steuerbares Schaltelement 11, das den Vorverstärker 6 unmittelbar mit dem Ausgang 12 verbindet.

Treten also im Videosignal Komponenten auf, die

ίο in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters 8 fallen, so wird das Tiefpaßfilter 7 unter Schaffung eines filterfreien Signalübertragungsweges (Kanal 3) überbrückt und das Videosignal unmittelbar vom Vorverstärker 6 zum Ausgang 12 übertragen.

Das in den Fig. 6 und 7 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet eine Anzahl von Filtern unterschiedlicher Bandbreite. Das erste Tiefpaßfilter 7 besitzt eine Bandbreite von 0 bis f_a, das Hochpaßfilter 8 eine Bandbreite von f_a bis f_b. Entsprechend weisen das zweite und dritte Tiefpaßfilter Ta bzw. Tb Bandbreiten von 0 bis f_b bzw. von 0 bis f_c und das zweite und dritte Hochpaßfilter 8 α bzw. 8 b Bandbreiten von f_b bis f_c bzw. von /,. bis f_d auf.

Diese Filter sind parallel zueinander an das steuerbare Schaltelement 11 angeschlossen. Die Schaltungsanordnung enthält ferner im Anschluß an die Hochpaßfilter 8, 8 α bzw. 8 b Diflerenzierkreise 9, 9 α bzw. 9 b und Impulsformer 10, 10 α bzw. 10 b.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der F i g. 6 und 7 dürfte ohne weiteres verständlich sein: Videosignale, die nur Komponenten im Frequenzbereich zwischen 0 und f_a aufweisen, werden über das Tiefpaßfilter 7 übertragen. Treten in den Videosignalen Komponenten im Frequenzbereich zwischen /„ und f_b auf, so werden diese Komponenten über das Hochpaßfilter 8 festgestellt und bewirken über das dem steuerbaren Schaltelement 11 zugeführte Signal, daß nun das Tiefpaßfilter 7 α eingeschaltet wird und die Signalübertragung vom Vorverstärker 6 zum Ausgang 12 übernimmt. In entsprechender Weise wird beim Auftreten von Signalkomponenten im Frequenzbereich zwischen f_b und f_c das Tiefpaßfilter 7 b eingeschaltet, während beim Auftreten von Signalkomponenten im Frequenzbereich zwischen f_c und f_d der filterfreie Signalübertragungsweg (Kanal 3) eingeschaltet wird.

An Hand der Fig. 8 bis 10 sei schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es enthält ein Tiefpaßfilter, dessen Bandbreite zwischen f_a und f_m variabel ist (vgl. F i g. 8), ferner ein Hochpaßfilter mit einem Durchlaßbereich von /„ bis /,„ (vgl. F i g. 9 A). Der an die Kameraröhre 5 angeschlossene Vorverstärker 6 (vgl. Fig. 10) besitzt auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Grenzfrequenz f_m. Das Ausgangssignal dieses Vorverstärkers wird dem Hochpaßfilter 8 zugeführt, so daß etwaige Komponenten der Videosignale im Frequenzbereich zwischen /„ und f_m festgestellt werden. Je nach dem Spektrum 15. 14 bzw. 2 (vgl. die Kurven in F i g. 9 A) im Frequenzbereich zwischen f_a und f_m treten am Ausgang des Hochpaßfilters 8 Impulse 15 a, 14 a bzw. 2 α (vgl. F i g. 9 B) mit unterschiedlicher Amplitude auf. Diese Impulse werden einem Detektor 16 zugeführt und liefern eine mittlere Gleichspannung entsprechend dem Pegel des Spektrums. Nach Verstärkung in einem Verstärker 17 dient die so gewonnene Steuergleichspannung zur Steuerung der ver-

änderlichen Kapazitätsdioden 7 c des Tiefpaßfilters 7. Die Bandbreite des Tiefpaßfilters 7 wird auf diese Weise gegenüber dem Normalwert /_a so weit erhöht, daß die im Videosignal im Frequenzbereich zwischen f_a und f_m festgestellten Komponenten einwandfrei vom Vorverstärker 6 zum Verstärker 18 übertragen werden. Die Bandbreite des Tiefpaßfilters 7 wird also in Abhängigkeit vom Frequenzspektrum der Videosignale automatisch im Bereich zwischen f_a und f_m geändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit variabler Bandbreite zur Übertragung von Videosignalen, enthaltend wenigstens ein Tiefpaßfilter, wenigstens ein Hochpaßfilter sowie steuerbare Schaltelemente, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Hochpaßfilters entweder nur die in den Frequenzbereich des Tiefpaßfilters fallenden Signalkomponenten oder auch die in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters fallenden Signalkomponenten an den Ausgang der Schaltungsanordnung gelangen lassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (7) bei Vorhandensein von in den Frequenzbereich des Hochpaßfilters (8) fallenden Signalkomponenten durch die steuerbaren Schaltelemente (11 bzw. la) unter Schaffung eines filterfreien Signalübertragungsweges überbrückbar (F i g. 5, 6) oder seine Bandbreite vergrößerbar ist (Fig. 10).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tiefpaßfilter (7, 7 α, 7 V) mit unterschiedlicher oberer Grenzfrequenz (/_a, /_&, f_c) und mehrere Hochpaßfilter (8, 8 a, 8&) mit aneinander anschließenden Bandbreiten (j_a...jb, Ib-Ui fc-fd) parallel angeordnet sind und durch die steuerbaren Schaltelemente (11) jeweils das Tiefpaßfilter mit der für die Übertragung der im Videosignal auftretenden Signalkomponenten benötigten oberen Grenzfrequenz eingeschaltet ist (Fig. 6).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Hochpaßfilter (8) ein die Amplitude der durchgelassenen Impulse feststellender Detektor (16) angeschlossen ist, durch dessen Ausgangssignal die obere Grenzfrequenz eines mit Kapazitätsdioden (7 c) versehenen Tiefpaßfilters (7) in Abhängigkeit von den im Videosignal auftretenden höherfrequenten Signalkomponenten vergrößerbar ist (Fig. 10).