DE2340913C3 - Modulator - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich 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 Signalverarbeitungseinrichtungen, die zwischen 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 Abtastwertsignale 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 Abtastwertsignalen 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

durch eine Multiplizierstufe erfolgen, während die übrigen Signale ebenfalls durch eine Multiplizierstufe geleitet we^rden, 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

F i g. 1 eine erste nach der Erfindung ausgebildete Modulatorschaltung,

F i g. 2 den prinzipiellen Aufbau eines digitalen Filters, der für den Modulator nach F i g. 1 verwendbar ist,

F i g. 3A 3B und 3C den Betrieb des Modulators nach F i g. 1 anhand von Diagrammen,

F i g. 4 die Schaltung eines zweiten Modulators und

F i g. 5A, 5B, 5C und 5D den Betrieb des Modulators nach F i g. 4.

Bei dem Modulator nach Fi g. 1 wird ein Videosignal M durch ein herkömmliches analoges Tiefpaßfilter LPF geleitet und durch einen Analog/Digital-LJmsetzer 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-QuelIe 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 Jurch eine mit dem Faktor 2 multiplizierende Multiplizierstufe betrieben wird, die das Ausgangssignal der mit dem Faktor 3 muitiplizierenden Mukiplizierstufe 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 P₂ des Signals M gebildet. Da die Wählvorrichtung mit dem Zweifachen der Abtastfrequenz betrieben wird und das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwerisignals 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 (PCin F i g. 3C) zu erhalten.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel des prinzipiellen Aufbaus eines geeigneten digitalen Filters, das notwendigerweise numerisch arbeiten muß. Der Frequenzgang eines derartigen Filters l'ißt sich in der allgemeinen Form

Ä=C,AM + C₂A,₂ + C₃A_l3+...G,A,_n

darstellen, wobei R den Augenblickswert der Ausgangsgröße darstellt, A_n, A, ₂, A_n ■ ■ ■ A_1n Signalamplituden zur Zeit f und frühere Zeitpunkte h, h ■ ■ ■ I_n dnrstellen und Gi C₂, C) ■ ■ ■ C_n Koeffizienten sind. Eine gute Annäherung an eine gewünschte Kennlinie erhält man mit einer hinreichend kleinen Anzahl von Gliedern. Das Riter nach F i g. 2 enthält digitale Schieberegister zur Ausbildung von Verzögerungen um f₂, h und u, Multiplizierstufen zur Multiplikation des Signals und der verzögerten Signale mit den Koeffizienten G, C₂, Ci und C₄ sowie einen Addierer zur Bildung des Filterausgangssignals FO. Für verschiedene Fernsehnormen geeignete Filterkennlinien sind in der Druckschrift International Radio Consultative Committee, Documents of the XIth 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 Werten, 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 Übertragungskennlinie des Endverstärkers des Senders auf einfache Weise kompensiert.

Bei dem Modulator nach F i g. 4 ist der Eingang M für das Modulationssignal (F i g. 5A) mit einem Analog/Digital-Umsetzer ADC verbunden, in dem es in digitale Signale (Fig.5B) bis zur maximalen Größe von 2^B 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. Über 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 VSßFnach 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 Fernsehnorm geeignet. Statt dessen können erforderlichenfalls auch andere Frequenzen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Modulator zur Erzeugung eines digitalen Prozeßträgers, der durch ein Modulationssignal amplitudenmoduliert ist, gekennzeichnet durch eine das Modulationssignal mit einer dem Zweifachen der Prozeßträgerfrequenz 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 gekenn- '5 zeichnet, 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 Nullsignale 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 und

d) Durchlassen des nächsten nominalen Nullsignals.

5. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung jedes zweiten Signals durch 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/ Analog-Umsetzer aufweist.