DE2340913B2 - Modulator - Google Patents
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
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- H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
- H04N21/238—Interfacing the downstream path of the transmission network, e.g. adapting the transmission rate of a video stream to network bandwidth; Processing of multiplex streams
- H04N21/2383—Channel coding or modulation of digital bit-stream, e.g. QPSK modulation
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- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
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Description
55
Die Erfindung bezieht 9ich auf einen Modulator zur Erzeugung eines digitalen Prozeßträgers, der durch ein
Modulationssignal amplitudenmoduliert ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modulator zu schaffen, der eine digitale Fernsehübertragung
ermöglicht.
Die Schaffung einer digitalen Fernseheinrichtung, die nicht wie üblich analog, sondern digital arbeitet, hat den
Vorteil, daß sie die Vermeidung von Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung und Aufrechterhaltung einer
richtigen Einstellung ermöglicht Obwohl digitale Einrichtungen nicht in naher Zukunft in Heimfernsehempfängern
eingesetzt werden können, sprechen doch verschiedene wirtschaftliche Gesichtspunkte für ihre
Anwendung bei Monitoren und Signalverarbeitungseinriphumgen,
die ^wischen der Kamera und dem Sender
verwendet werden
Nach der Erfindung wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Modulator eine das Modulationssignal
mit einer dem Zweifachen der Prozeßträgerfrequenz entsprechenden Frequenz abtastende Vorrichtung
und eine die Abtestwertsignale einem Ausgang derart zuführende Wählvorrichtung aufweist, daß jedes
zweite Abtastwertsignal hinsichtlich seiner Richtung (seines Vorzeichens) geändert und seine zeitliche Lage
relativ zu den übrigen Abtastwertsignalen unverändert ist
■' Vorzugsweise ist das Modulationssignal ein Videosignal, doch kann die Modulation auch durch Signale mit
verhältnismäßig geringer Bandbreite erfolgen, z. B. Ein-
oder Mehrkanal-Audiosignale oder Faksimilesignale.
Mit »Prozeßträgerfrequenz« ist eine Frequenz
gemeint, die größer als die Maximalfrequenz des Modulationssignals, aber kleiner ist als es für einen für
eine Übertragung mittels Strahlung geeigneten Träger erforderlich ist
Zur Festlegung der Auftrittszeitpunkte der Nullwerte des Prozeßträgers kann eine nominale Nullsignale (d. h.
Signale, die den Wert Null darstellen) in der Mitte zwischen den Abtasiwertsignalen einfügende Vorrichtung
vorgesehen sein. Das resultierende Signal entspricht einem modulierten Prozeßträger, der mit dem
Vierfachen der Frequenz des Prozeßträgers abgetastet wird.
Vorzugsweise weist die Wählvorrichtung einen vierphasigen oder vierstufigen Arbeitszyklus auf,
nämlich:
a) Durchlassen eines positiven Abtastwertsignals,
b) Durchlassen eines nominalen Nullsignals,
c) Durchlassen des nächsten positiven Abtastwertsignals und
d) Durchlassen des nächsten nominalen Nullsignals.
Die Richtungsänderung jedes zweiten Signals kann
Die Richtungsänderung jedes zweiten Signals kann
durch eine Multiplizierstufe erfolgen, während die übrigen Signale ebenfalls durch eine Multiplizierstufe
geleitet werden, so daß jedes zweite Signal und die übrigen Signale um gleiche Beträge verzögert werden.
Die Wählvorrichtung ist zweckmäßigerweise derart betreibbar, daß sie jedes zweite Signal zu einer
Konstanten addiert und die übrigen Signale von der gleichen Konstante subtrahiert Diese Ausbildung hat
den Vorteil, daß Addier- und Subtrahiervorrichtungen an Stelle von Multipliziervorrichtungen verwendbar
sind, keine getrennte Schaltfunktion vorgesehen zu sein braucht und die Nullsignale einfach in Form der
unveränderten Konstanten eingeführt werden können.
Das Ausgangssignal des Modulators kann in einigen Fällen durch ein Kabel in digitaler Form übertragen
oder in digitaler Form aufgezeichnet werden. Normalerweise wird es jedoch für eine Übertragung benötigt, und
für diesen Zweck ist der Modulator mit einem den Träger dem Sender in analoger Form zuführenden
Digital/Analog-Umsetzer versehen.
Vorzugsweise ist der Modulator bei Verwendung für Fernsehübertragungen mit einem digitalen Restseitenbandfilter
für den modulierten digitalen Prozeßträger und zur Kompensation der Übertragungskennlinie des
Endverstärkers des Senders versehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben. Es zeigt
Fig,1 eine erste nach der. Erfindung ausgebildete
Modulatorschaltung,
F ί gr 2 den prinzipiellen Aufbau eines digitalen Filters,
der far den Modulator nach F i g, 1 verwendbar ist,
F ί g, 3A 3B und 3C den Betrieb des Modulators nach
F i g. 1 anhand von Piagrammen,
Fig,5A, 5B, 5C und 5D den Betrieb des Modulators
nach F ig. 4,
Bei dem Modulator nach F ί g. 1 wird ein Videosignal M durch ein herkömmliches analoges Tiefpaßfilter LPF
geleitet jjnd durch einen Analog/Digkal-Umsetzer A/D
in digitale Form umgesetzt Der Analog/Digital-Umsetzer
A/D wird mit einer Abtastfrequenz von 3,3 MHz betrieben, die von einer 4,43-MHz-QüelIe über eine mit
dem Faktor 3 multiplizierende Multiplizierstufe oder eine äquivalente Vorrichtung geliefert wird. Die
digitalen Signale werden einer Wählvorrichtung zugeführt, die als vierpoliger Drehschalter B dargestellt ist,
der mit einer Schaltfrequenz von 26,6 MHz durch eine mit dem Faktor 2 multiplizierende Multiplizierstufe
betrieben wird, die das Ausgangssignal der irit dem Faktor 3 multiplizierenden Multiplizierstufe erhält
.Bei diesen Multiplizierstufen handelt es sich um Frequenzwandler in Form von Frequenzvervielfachern.
Nach F i g. 3A wird das Eingangssignal der Wählvorrichtung
durch Abtastwertsignale P\ und P-i des Signals
M gebildet Da die Wählvorrichtung mit dem Zweifachen der Abtastfrequenz betrieben wird und das
Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertsignals ändert und ferner den Wert Null darstellende Abtastwertsignale Z
zwischen den Ausgangssignalen des Umsetzers A/D einfügt stellt das Ausgangssignal (F i g. 3B) die positiven
und negativen Spitzen und die Nullen eines amplitudenmodulierten Prozeßträgers PC (Fig.3C) dar. Mit
anderen Worten, das Ausgangssignal entspricht demjenigen, das man durch Abtastung eines amplitudenmodulierten
6,65-MHz-Prozeßträgers (entsprechend obiger Definition) mit dem Vierfachen der Prozeßträgerfrequenz
erhält
Das Ausgangssignal wird durch ein Restseitenbandfilter VSBF, eine Gruppenverzögerungskorrekturstufe
GDC, einen Digital/Analog-Umsetzer D/A und ein
Tiefpaßfilter LPF geleitet um einen modulierten 6,65-MHz-Prozeßträger (/»Cin F i g. 3C) zu erhalten.
Fig.2 zeigt ein Beispiel des prinzipiellen Aufbaus
eines geeigneten digitalen Filters, das notwendigerweise numerisch arbeiten muß. Der Frequenzgang eines
derartigen Filters läßt sich in der allgemeinen Form
/?= GAn + C2A12+ dAu+ ■ ■ ■ CnA1n
darstellen, wobei R den Augenblickswert der Ausgangsgröße darstellt A,\, An, At3 --A1n Signalamplituden
zur Zeit t und frühere Zeitpunkte t2, h ··■ tn darstellen
und Ci, C2, C3 ■■■ Cn Koeffizienten sind. Eine gute
Annäherung an eine gewünschte Kennlinie erhält man
mit einer hinreichend kleinen Anzahl von Gliedern, Das Filter nach Π ig. 2 enthält digitale Schieberegister zur
Ausbildung von Verzögerungen um H, ti und ί,,
Multiplizierstufen zur Multiplikation des Signals und der verzögerten Signale mit den Koeffizienten C1, Q, C3 und
Q sowie einen Addierer zur Bildung des Filterausgangssignals
FO, Für verschiedene Fernsehnormen geeignete Filterkennlinien sind in der Druckschrift International
Radio Consultative Committee, Documents of the XHh Planning Assembly, Oslo 1966, herausgegeben von der
International Telecommunications Union, Genf, 1967, angegeben. Wählt man die Koeffizienten so, daß sie sich
alle durch eine Division der gleichen Größe durch 2 bilden lassen, d.h. durch Weglassen der Ziffern der
niedrigsten Stelle von durch Binärzahlen dargestellten Weiten, dann erhält man einen einfachen Aufbau, ohne
die Übertragungsqualität wesentlich zu verschlechtern.
Mit Hilfe des Modulators nach F i g. 1 wird die Linearität der Modulation und eine unerwünschte
Phasenmodulation zuverlässiger vermieden als bei einer analogen Einrichtung. Ebenso wird die Cbertragungskennlinie
des Endverstärkers des Senders auf einfache Weise kompensiert
Bei dem Modulator nach F i g. 4 ist der Eingang MfOr
das Moduiationssignal (F i g. 5A) mit einem Analog/Digital-Umsetzer
ADC verbunden, in dem es in digitale Signale (Fig.5B) bis zur maximalen Größe von 28
umgesetzt wird. Durch Weglassen der Ziffer in der niedrigsten Stelle Pwerden die Signale durch 2 dividiert
(F i g. 5C). Um einen Wechsel der Signale zu bewirken, wird der Wert 27 dadurch addiert, daß ihnen ein 1-Bit
vorgeschaltet wird. Die übrigen Signale werden durch Bildung ihres Komplements (d.h. Umkehrung der
Werte aller Ziffern) von 27 subtrahiert Logische Tore G (Nicht-Glieder und NAND-Glieder) sind in Form
üblicher Symbole dargestellt Fig.5D stellt das resultierende Ausgangssignal dar, bei dem die Richtung
der Signale in dem Sinne wechselt daß sie sich in entgegengesetzten Richtungen vom Wert 27 aus
erstrecken. Ober die logischen Tore werden die Signale einer Abtast- und Haltevorrichtung S/H und von dort
über einen Digital/Analog-Umsetzer DAC dem Ausgang OPzugeführt
Bei Verwendung des Filters nach F i g. 4 erhält man Ergebnisse, die mit einer guten analogen Modulation
vergleichbar sind, selbst ohne die Verwendung eines Filters, wie das Filter VOTFnach F i g. 1.
Abweichungen von den dargestellten Ausführungsbeispielen liegen im Rahmen der Erfindung. So sind die
(der Einfachheit halber nur dreistellig angegebenen) Frequenzen von 6,65 MHz und die zugehörigen
Frequenzen natürlich für die in Großbritannien geltende Fernsei.norm geeignet Statt dessen können erforderlichenfalls
auch andere Frequenzen verwendet werden.
Claims (8)
- Patentansprüche;U Modulator zur Erzeugung eines digitalen ProzeßträgerSr der durch ein Modulationssignal s amplitudenmoduliert ist, gekennzeichnet durch eine das Modplatjonsstgnal mit einer dem Zweifachen der Prbzeßträgerfrequenz entsprechenden Frequenz abtastenden Vorrichtung und eine die Abtastwertsignale einem Ausgang derart zuführenden Wählvorrichtung, daß jedes zweite Abtastwertsignal hinsichtlich seiner Richtung (seines Vorzeichens) geändert und seine zeitliche Lage relativ zu den übrigen Abtastwertsignalen unverändert ist .
- 2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal ein Videosignal ist
- 3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Auftrittszeitpunkte, der Nullwerte des Hilfsträger* eine nominale Ncjllsignale in der Mitte zwischen den Abtastwertsignalen einfügende Vorrichtung vorgesehen ist
- 4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung einen vierphasigen Betriebszyklus aufweist, nämlich:a) Durchlassen eines positiven Abtastwertsignals,b) Durchlassen eines nominalen Nullsignals,c) Durchlassen des nächsten positiven Abtastsignals undd) Durchlassen des nächsten nominalen Nullsignals.
- 5. Modulator nach tinem dir Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung jedes zweiten Signals dure! eine Multiplizierstufe erfolgt und die übrigen Signale ebenfalls durch eine Multiplizierstufe geleitet werden, so daß alle Signale um gleiche durch die Multiplikation bewirkte Beträge verzögert sind.
- 6. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, « dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung derart betreibbar ist, daß sie jedes zweite Signal zu einer Konstanten addiert und die übrigen Signale von der gleichen Konstanten subtrahiert.
- 7. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein digitales Restseitenbandfilter für den modulierten digitalen Prozeßträger.
- 8. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen den» Träger dem Sender in analoger Form zuführenden Digital/ so Analog-Umsetzer aufweist
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