DE2343533A1

DE2343533A1 - Modulatorschaltung

Info

Publication number: DE2343533A1
Application number: DE19732343533
Authority: DE
Inventors: Bernhard Axel Hjortzberg
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1974-03-14
Also published as: ATA757273A; SE392194B; JPS4968617A; US3775554A; GB1442191A; NL7311602A; FR2198330B1; DE2343533B2; IT993085B; FR2198330A1; AT349544B; CA997856A; AU5965773A; ES418372A1; SU613732A3; JPS5342493B2

Description

Modulatorschaltung Die vorliegende Erfindung betrifft Modulatorschaltungen, insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Modulation eines hochfrequenten Trägersignais mit Fernsehsignalinformation.
Videoabspielgeräte, wie Videobandgeräte und Bildplattenspieler für den Hausgebrauch (siehe z.B. DT-OS 2,213,918; 2,213,920) sollen sich möglichst an den Antennenanschluß eines Fernsehempfängers anschließen lassen. Damit dies möglich ist, muß das Videoabspielgerät jedoch die Sendung eines Fernsehrundfunksenders nachbilden. In den Vereinigten Staaten von Amerika werden die Normen für solche Sendungen durch die Federal Communications Commission festgesetzt, sie sind in dem Buch von Mclllwain and Dean wPrinciples of Color Television" ,Verlag John Wiley and Sons,Inc., 1956, beschrieben. Entsprechende Normen gibt es auch in anderen Ländern.
In einer Fernsehrundfunkstation werden gewöhnlich zwei Modulatoren oder Sender verwendet, um ein Fernsehsignal, das sowohl Bild- als auch Toninformation enthält, auszustrahlen. In einem ersten Sender wird ein hochfrequentes Trägersignal mit der Videosignalinformation amplitudenmoduliert. Dieser Sender enthält gewöhnlich Filterschaltungen, um das modulierte Bildträgersignal in ein normgerechtes Restseitenbandsignal umzuwandeln.
Mit dem Tonsignal wird in einem zweiten Sender ein weiteres Signal frequenzmoduliert. Das frequenzmodulierte Signal wird dann auf eine vorgegebene Frequenz vervielfacht, die 4,5 MHz über der Frequenz des hochfrequenten Bildträgers liegt. Das mit dem Videosignal amplitudenmodulierte hochfrequente Trägersignal und das mit dem Tonsignal frequenzmodulierte hochfrequente Trägersignal werden dann entweder kombiniert und einer gemeinsamen Sendeantenne zugeführt, oder über getrennte Sendeantennen ausgestrahlt.
Es sind auch Modulatorschaltungen bekannt, bei denen ein einiger Modulator sowohl für die Bild-als auch die Toninformationssignale verwendet wird. Bei solchen Modulatorschaltungen treten jedoch gewisse Schwierigkeiten auf. So wird z.B. in der US-PS 3,548,085 erwähnt, daß bei der Amplitudenmodulation eines hochfrequenten Trägersignals durch ein sowohl Video- als auch Audio-Information enthaltenden Fernsehsignals in einem einzigen Modulator im modulierten Ausgangssignal störende Verzerrungen auftreten können. Die Verzerrungen im modulierten Trägersignal beeinträchtigen die Arbeitsweise sowohl des Bild- als auch des Tonkanals eines Fernsehempfängers. Wenn nämlich das TrAgersignal übermoduliert wird, kann eine Beschneidung des modulierten Ausgangssignals eintreten. Das Beschneiden- stellt eine Nichtlinearität im Modulator dar, durch die bei einem Farbfernsehsignal eine Schwebung zwischen dem 4,5-MHz-Tonträger und dem 3,58-MHz-Farbträger auftreten kann. Die Schwebung zwischen den Tonträger und Farbträgersignalen, die häufig als Toninterferenz bezeichnet wird, lässt Frequenzen entstehen, die in den Leuchtdichtesignalkanal des Fernsehempfängers gelangen und selbst bei genau abgestimmtem Empfänger die Bildwiedergabe störend beeinträchtigen können.
Bei Fernsehempfängern, die nach dem Intercarrier- oder Zwischenträger-Prinzip arbeiten, wird ein 4,5-MHz-Signal durch die Wechselwirkung von Bild- und Tonträgersignalen erzeugt. Dieses 4,5-MHz-Signal findet bei der Demodulation des Tonanteiles des Fernsehsignales Verwendung. Wenn nun das hochfrequente Trägersignal Ubermoduliert wird, kann ein zeitweiliger Ausfall der hochfrequenten Trägersignale (Leuchtdichtesignale) eintreten, der- den Tonteil des Fernsehempfängers funktionsunfähig macht und die Tonwiedergabe beeinträchtigt. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, sollen gemäss der US-PS 3,548,085 für die verschiedenen Signalteile eines Fernsehsignalgemisches getrennte Amplitudenmodulatoren verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulatorschaltung, der ein Videoinformationssignal mit einem Synchronisierimpulsanteil und ein Audioinformationssignal (Tonsignal) zuführbar sind. Das Tonsignal wird einem Frequenzmodulator zugeführt. Der Frequenzmodulator liefert ein Ausgangssignal, das durch das Tonsignal frequenzmoduliert ist. Es ist ferner ein symmetrischer Amplitudenmodulator vorgesehen, der mit einer Quelle für ein hochfrequentes Trägersignal gekoppelt ist und eine Eingangsklemme zur Speisung durch ein Modulationssignal sowie eine Ausgangsklemme zur Abnahme eines hochfrequenten Trägersignals, das mit dem Modulationssignal moduliert ist, enthält. Mit dem symmetrischen Amplitudenmodulator ist eine Schaltungsanordnung gekoppelt, die bewirkt, daß an der Ausgangsklemme des Modulators ein Trägersignal maximaler Amplitude dann auftritt, wenn an der Eingangsklemme des Modulators kein Modulationssignal liegt.
Zwischen die Eingangsklemme des Amplitudenmodulators und sowohl die Ausgangsklemme des Frequenzmodulators als auch die Videoinformationssignalquelle ist eine Anordnung geschaltet, um das frequenzmodulierte Signal und das Videoinformationssignal der Eingangsklemme des symmetrischen Amplitudenmodulators als Modulationssignal zuzuführen. Die Amplitude des an der Ausgangsklemme des Modulators auftretenden Trägersignals schwankt ausgehend von der Maximalamplitude und ist mit der Modulationssignalinformation moduliert. Ein Trägersignal maximaler Amplitude tritt nur während derjenigen Zeitspannen auf, wenn die Modulationssignalinformation Synchronisierimpulsanteile enthält, die der Videoinformation zugeordnet sind.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiel der.Erfindung und Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein teilweise in Blockform dargestelltes Schaltbild eines Videoabspielgerätes zeigt, das eine Modulatorschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
Das dargestellte Abspielgerät enthält eine Videoabspielvorrichtung 10 für einen Aufzeichnungsträger, auf dem Farbfernsehsignalinformation aufgezeichnet ist. Bei dem nicht dargestellten Aufzeichnungsträger kann es sich z.B. um ein Magnetband oder eine Bildplatte handeln. Der Tonsignalanteil der abgespielten Information wird über eine Leitung 12 einer Eingangsklemme 14 einer Verstärkerstufe L6 zugeführt. Die Verstärkerstufe 16 enthält einen Transistor 18. Das Tonsignal wird von der Eingangsklemme 14 über einen Kondensator 20 auf die Basiselektrode des Transistors 18 gekoppelt. Die Vorspannung der Basiselektrode des Transistors 18 wird von einer Betriebsspannung, die an einer Klemme 22 zur Verfügung steht, durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 24 und 26 erzeugt.
Die Kollektorelektrode des Transistors 18 ist über einen Widerstand 28 an die Betriebsspannung führende Klemme 22 angeschlossen. Die Emitterelektrode des Transistors 18 ist mit Masse über einen Widerstand 30 sowie über-die Reihenschaltung eines Kondensators 32 und eines Widerstandes 34 gekoppelt.
Zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 18 und Masse liegt die Reihenschaltung aus einem Kondensator 38 und einem Widerstand 40. Die am Verbindungspunkt 36 dieser beiden Bauelemente zur Verfügung stehenden verstärkten Tonsignale werden einer Frequenzmodulatorstufe 42 über einen Widerstand 44 zugeführt. In der Frequenzmodulatorstufe 4 wird ein 4,5-Mkiz-TrAgersignal mit dem Tonsignal frequenzmoduliert. Die verstärksten Tonsignale werden hierfür über den Widerstand 44 der Anode einer spannungsgesteuerten Varactor- oder xapaitätavariationsdiode (im folgenden kurz "Kapazitätsdiode") 46 zugeführt. Die kapazitätsdiede 46 liegt in einem auf eine Mittenfrequenz von 4,5 MIiz abgestimmten Schwingkreis 48 eines Transistoroszillators, der einen Transistor 50 enthält. Die Basiselektrode des Transistors 50 ist mit dem Schwingkreis verbunden, der Kondensatoren 52, 54, 56 und 57, eine Induktivität 58 und die Kapazitätsdiode 46 enthält. Die Anode der Kapazitätsdiode 46 ist ferner durch einen Kondensator 60 für Wechselspannungssignale mit Masse gekoppelt.
Eine Betriebsspannung für die Basiselektrode des Transistors 50 wird aus der an der Klemme 22 zur Verfügung stehenden Betriebs spannung durch Spannungsteilerwiderstände 62 und 64 erzeugt. Die Kollektorelektrode- des Oszillator-Transistors 50 ist mit der Betriebs spannung an der Klemme 22 über einen Widerstand 65 gekoppelt und die Emitterelektrode des Transistors 50 ist über einen Widerstand 66 mit Masse verbunden.
Die Kollektorelektrode des Transistors 50 ist durch einen Kondensator 68 wechselspannungsmäßig mit Masse verbunden. Der Oszillator ist also ein Colpitts-Oszillator mit einem Transistor in Kollektorschaltung, wobei die Kondensatoren 52 und 54 das erforderliche Mitkopplungssignal liefern.
Die Kapazitätsdiode 46 erhält eine Sperrspannung über die Induktivität 58 von einem Verbindungspunkt 70 zweier Widerstände 72 und 74, die zwischen die Betriebsspannung führende Klemme 22 und Masse geschaltet sind. Die der Anode der Kapazitätsdiode 46 zugeführten verstärkten Tonsignale verändern den Betrag der Sperrspannung an der Diode. Hierdurch ändert sich gleichzeitig die Kapazität der Diode. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit den angegebenen Schaltungsparametern schwankt die Spannung am Verbindungspunkt 36 zwischen -1 und +1V und die Frequenz des Schwingkreises 48 ändert sich um s 25 k}Iz um die Mittenfrequenz von 4,5 MHz. Das frequenzmodulierte 4, 5 MHz-Signal wird durch einen gleichstromsperrenden Blockkondensator 78 einem Schaltungspunkt 76 zugeführt.
Der Videosignalanteil der abgespielten Information einschließlich der Farbsignalinformation wird über eine Leitung 80 einer Kiste 82 einer Trenn verstärkerstufe 84 zugeführt. Der Verlauf des Videosignalanteiles eines typischen abyespielten Signals ist rechts unterhalb der Klemme 82 dargestellt. Das Videosignal an der Klemme 82 wird über einen KOndensator 86 der Basiselektrode eines Transistors 88 zugeführt, die ihre Vorspannung durch Spannungsteilerwiderstände 90 und 92 erhält, welche zwischen die Klemme 22 und Masse geschaltet sind. Die Kollektorelektrode des Transistors 88 ist über einen Widerstand 94 mit der Betriebsspannung führenden Klemme 22 verbunden. Zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 88 und Masse ist ein Filterkondensator 96 geschaltet.
Die Emitterelektrode des Transistors 88 ist über einen Widerstand 98 mit Masse verbunden. Die Ausgangssignale werden vom Emitter des Transistors abgenommen und dem Schaltungspunkt 76 über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 100 und einem Widerstand 102 zugeführt.
Das Videoabspielgerät 10 liefert ferner eine Folge von Impulsen, die hinsichtlich Zeit und Dauer mit dem Horizontalsynchronisierimpulsanteil des der Klemme 82 zugeführten Videosignalanteils zusammenfallen. Diese Impulse werden über eine Leitung 104 einer Klemme 106 einer Stufe 1-07 zur Wiedereinführung der Gleichstomkomponente zugeführt. Der Verlauf der Impulse auf der Leitung 104 ist neben der Klemme 106 dargestellt. Die Impulse werden von der Klemme 106 über einen Widerstand 108 und eine Filterschaltung, die Kondensatoren 110 und 112 sowie Widerstände 114 und 116 enthält, der Basiselektrode eines Transistors 118 zugeführt. Die Impulse von der Klemme 106 steuern den Transistor llß in den leitenden Zustand aus und bewirken, daß ein Verbindungspunkt 119 zwischen dem Kondensator 100 und dem Widerstand 102 für die Dauer jedes Impulses mit lasse verbunden wird. Dies bewirkt eine Entladung des Kondensators 100 und außerdem, wie noch weiter unten genauer erläutert werden wird, die Festsetzung eines Maximalwertes für das Ausgangssignal eines symmetrischen Ringmodulators 120.
Die am Schaltungspunkt 76 entstehende Spannung wird über eine Leitung 122 als Modulationssignal einem Mittelabgriff 123 eines Sekundärteiles eines Balun- oder Symmetrier-Transformators zugeführt. Dieser Transformator arbeitet als Breitband-Transformator und bildet einen Teil der Schaltungsanordnung des symmetrischen Ringmodulators 120. Der Transformator 186 enthalt mehrere Hochfrequenzleitungen und hat einen Wellenwiderstand von 150 Ohm zwischen benachbarten Leitern einer flochfrequenzleitung, die z.B. durch Wicklungen 125 und 127 dargestellt sind. In entsprechender Weise hat der Transformator 126 einen Wellenwiderstand von 150 Ohm zwischen be nachbarten Leitern der anderen Hochfrequenzleitung, die durch Wicklungen 129 und 131 dargestellt ist. Die Anschlüsse des Symmetriertransformators sind so geschaltet, daß der Wellenwiderstand zwischen Klemmen 133 und 135 des Transformators 126, dem Primärteil des Transformators, 300 Ohm beträgt und die Ausgangsimpedanz zwischen Klemmen 137 und 139 des Sekundärteils des Transformatas ebenfalls 300 Ohm beträgt. Der Mittelabgriff 123 am Sekundärteil des Symmetriertransformators ist für das dem Modulator zugeführte Trägersignal durch einen Kondensator 128 mit Masse verbunden.
Mit den Klemmen 137 und 139 des Transformators 126 sind Dioden 130, 132, 134 und 136 gekoppelt, die zu einem Ring zusammengeschaltet sind, in dem alle Dioden in der gleichen Richtung gepolt sind. Die Dioden 130, 132, 134 und 136 sind ferner mit einem Symmetrier-Transformator 138 verbunden, der einen Ausgangstransformator für den symmetrischen Ringmodulator 120 bildet. Der Symmetrier-Transformator 138 hat einen Wellenwiderstand von 150 Ohm zwischen benachbarten Leitern einer Hochfrequenzleitung, die als Wicklungen 140 und 142 dargestellt sind. In entsprechender Weise hat der Symmetrier-Transformator 138 einen Wellenwiderstand von 150 Ohm zwischen den benachbarten Leitern einer zweiten Hochfrequenzleitung, die als Wicklungen 144 und 146 dargestellt sind. Die Anschlüsse des Symmetrier-Transformators sind so geschaltet, daß er zwischen Eingangsklemmen 148 und 150 eine Eingangsimpedanz von 150 Ohm hat und zwischen Klemmen 152 und 154 eine Ausgangsimpedanz von 75 Ohm aufweist.
Der Symmetrier-Transformator 138 hat ferner noch eine Klemme 156, die als Sttelabgriff für den Eingangsteil dieses Transformators wirkt. Zwei weitere Klemmen 154 und 156 dieses Transformators sind für den Gleichspannungsanteil des Videosignales und die frequenzmodulierten Tonsignale durch einen Widerstand 158 mit Masse gekoppelt. Diese Klemmen sind ferner für hochfrequente Signale durch einen Kondensator 160 mit Masse gekoppelt. Der Klemme 156 wird von Spannungsteiler widerständen 158 und 164, die zwischen die Betriebsspannung führende Klemme 22 und Masse geschaltet sind, eine Offset-Gleichspannung zugeführt.
Im Ringmodulator 120 wird ein hochfrequentes Trägersignal, das von einer Oszillatorstufe 166 erzeugt wird, mit der am Schaltungspunkt 76 auftretenden Spannung moduliert.
Die Oszillatorstufe 166 ist ein Colpitts-Oszillator und enthält einen Transistor 170 in Basisschaltung. Die Kollektorelektrode des Transistors 170 ist mit einem abstimmbaren Schwingkreis 171 gekoppelt, der Induktivitäten 172 und 174 und Kondensatoren 176, 178 und 180 enthält. Die Kondensatoren 178 und 180 erzeugen eine Mitkopplungsspannung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen zwischen der Kollektor- und Emitterelektrode des Transistors 170. Der abstimmbare Schwingkreis ist mit dem Primärteil des Symmetrier-Transformators 126 gekoppelt. An die Klemmen 133 und 135 sind zwei nach Masse führende Kondensatoren 167 bzw. 169 angeschlossen, um die richtige Eingangsimpedanz und den richtigen Signalaussteuerungspegel für den Primärteil dieses Transformators zu gewährleisten.
Die Kollektorelektrode des Transistors 170 erhält ihre Betriebsspannung von der Klemme 22 über eine Hochfrequenzdrossel 182 und die Induktivität 172. Die Emitterelektrode des Transistors 170 ist über einen Widerstand 164 mit Masse verbunden. Zwischen die Klemme 22 und Masse sind zwei Spannungsteilerwiderstände 186 und 188 geschaltet, die eine Basisvorspannung für den Transistor 170 der Oszillatorstufe erzeugen. Die Basiselektrode des Transistors 170 ist durch einen Kondensator 190 für hochfrequente Signale mit Masse verbunden.
Die Oszillatorstufe 166 kann mittels eines Schalters 192 auf die Schwingungsfrequenz 55,25 oder 61,25 Mliz eingestellt werden. Wenn ein bewegliches Kontaktstück 194 des Schalters 192 mit einem Kontaktstück 196 Kontakt macht, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, arbeitet die Oszillatorstufe auf der Frequenz 55,25 MHz. Wenn das Kontaktstück 194 mit einem Kontaktstück 198 Kontakt macht, ist die Induktivität 174 überbrückt und die Oszillatorstufe 166 arbeitet dnan mit der Frequenz 61,25 MHz. 55,25 MHz bzw. 61,25 MHz sind die Frequenzen, die von der Federal Communications Commissions in den Vereinigten Staaten von Amerika dem Leuchtdichtesignalträger für die Fernsehkanäle 2 bzw. 3 zugewiesen sind.
Wenn dem Primärteil des Symmetrier-Transformators 126 ein Trägersignal untiittelabgriff 123 des Sekundärteiles dieses Transformators eine Modulationsspannung vom Schaltungspunkt 76 zugeführt werden, treten an der Klemme 152 am Ausgang des Symmetrier-Transformators 168 modulierte Trägersignale mit zwei Modulationsseitenbändern auf. Diese Signale werden einer abstimmbaren Serien-Dämpfungs- und Filterschaltung 200 zugeführt. Die Schaltung 200 ist über einen gleichstrom-sperrenden Kondensator 202 und ein 75-Ohm-w-Widerstandsdämpfungsglied 204 mit einer Modulatorausgangsklemme 206 verbunden.
Das Widerstands-Dämpfungsglied 204, das Widerstände 208, 210 und 212 enthält, dient zur Impedanzanpassung und Signalpegeleinstellung für ein 75-Ohm-Koaxialkabel 214. Mittels des Koaxialkabels 214 werden die Ausgangssignale der Modulatorschaltung einem Antennenanschluß 216 eines Fernsehempfängers 218 zugeführt. Die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung 200 dämpft das untere Seitenband der zweiseitenbandmodulierten Trägersignale, die an der Klemme 152 des Symmetriertransformators 138 auftreten. Durch die Dämpfung werden die Zweiseitenbandsignale in ein restseitenbandmoduliertes Trägerausgangssignal umgewandelt, das an der Modulatorausgangsklemme 206 zur Verfügung steht.
Die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung enthält Kondensatoren 220 und 222, eine Spule oder Induktivität 224 und eine Diode 226. Der Betriebszustand (Leitungszustand) der Diode 226 hängt von der Stellung des Kontaktstücks 194 des Schalters 192 ab. Wenn das Kontaktstück 194 mit dem Kontaktstück 196 Kontakt macht, tritt an einem Verbindungspunkt 228 eines Spannungsteilers mit Widerständen 230, 232 und 234 eine Spannung auf, die die Diode 226 in den leitenden Zustand vorspannt. Ein zwischen einen Verbindungspunkt 233 zwischen den Widerständen 232 und 234 und Masse geschalteter Kondensator 236 verhindert, daß das Trägersignal zur abstimmbaren Dämpfungs- und Filterschaltung 200 gelangt.
Der Gleichstromweg für die Diode verläuft von ihrer Kathode durch die Induktivität 224, über die Klemme 152, die WSklung 146, die Klemme 156 und den Widerstand 158. Wenn die-Diode 226 in den leitenden Zustand vorgespannt ist, liegt der Kondensator 222 parallel zum Kondensator 220 und der Induktivität 224. Unter diesen Bedingungen ist die abstimmbare Dämpfungs-und Filterschaltung 200 auf eine Mittenfrequenz von etwa 51 MHz abgestimmt und erzeugt restseitenbandmodulierte Trägerausgangssignale an der Modulatorausgangsklemme 206, während die Oszillatorstufe 166 auf der Frequenz 55,25 MHz arbeitet.
Wenn das Kontaktstück 194 des Schalters mit dem Kontaktstück 198 Kontakt macht, ist die Diode 226 in Sperrrichtung vorgespannt. Die Sperrspannung wird der Kathode der Diode 226 von der auf Betriebsspannung liegenden Klemme 22 über den Widerstand 164, die Klemme 156, die Wicklung 146, die Klemme 152 und die Induktivität 224 zugeführt. Der Gleichstromweg der Diode wird durch den zwischen ihre Anode und Masse geschalteten Widerstand 230 geschlossen. Unter diesen Verhältnissen ist der Kondensator 222 dem Kondensator 220 und der Induktivität 224 nicht mehr paralelgeschaltet und die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung 200 ist auf eine Mittenfrequenz von etwa 57 MlIz abgestimmt. Die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung 200 liefert dann an der Modulatorausgangsklemme 206 restseitenbandmodulierte Trägerausgangssignale, während die Oszillatorstufe 166 auf der Frequenz 61,25 MHz schwingt.
Gewünschtenfalls können der Schalter 192 bei der abstimmbaren Dmfpungs- und Filterschaltung 200 und die Diode 226 bei dem abstimmbaren Schwingkreis 171 der Oszillatorstufe 166 angeordnet sein. Bei einer solchen Anordnung befindet sich der Schalter 192 dann in der Nähe des Fernsehempfängers 218.
Der Schalter 192 kann auch durch eine Diode ersetzt werden.
In diesem Falle wird dann mit den beiden Dioden ein Schalter gekoppelt, der an irgend einer bequemen Stelle, auch an einem vom Modulator entfernten Ort angebracht werden kann. Der Schalt ter bildet eine Vorrichtung zur Einstellung des Vorspannungszustandes beider Dioden und ermöglicht dadurch die Abstimmung sowohl des Schwingkreises 171 als auch der Dämpfungs- und Filterschaltung 200 zu verstellen.
Wenn im Betrieb der Modulatorschaltung dem Schaltungspunkt 76 nur Videosignale zugeführt werden, wird der Transistor 118 während des Horizontal-Synchronisierimpulsanteils des der Klemme 82 zugeährten Videosignals in den leitenden Zustand vorgespannt und an der Klemme 152 des Symmetrier-Transformators 138 tritt das Trägersignal mit maximaler Amplitude auf. Wenn der Transistor 118 leitet, entsteht eine maximale Spannungsdifferenz zwischen der Klemme 156 des Symmetrier-Transformators 138 und dem Mittelabgriff 123 am Sekundärteil des Symmetrier-Transformators 126. Diese Modulationsspannung hat eine maximale Asymmetrie der Dioden des symmetrischen Ringmodulators 120 zur Folge. Diese Asymmetrie strebt die Dioden 132 und 136 in Flußrichtung und die Dioden 130 und 134 in Sperrichtung vorzuspannen. Unter diesen Umständen hat der Trägersignalpegel an der Klemme 152 ein Maximum.
Wenn der Transistor 118 nicht mehr in den leitenden Zustand vorgespannt wird, beginnt die Spannung am VerDindungspunkt 119 und damit am Schaltungspunkt 76 wegen der Videosignalspannung an der EmEterelektrode des Transistors 88 zsteigen. Die zunehmende Modulationssignalspannung am Schaltungspunkt 76 verringert die Spannungsdifferenz zwischen der Klemme 156 (Mittelabgriff) des Symmetrier-Transformators 138 und dem Mittelabgriff 123 des Symmetrier-Transformators 126.
hierdurch wird die an der Klemme 152 auftretende Trägersignalamplitude herabgesetzt, da die Vorspannung, die die Dioden 132 und 136 in Flußrichtung sowie die Dioden 130 und 134 in Sperrichtung vorspannt, kleiner wird. Der Amplitudenpegel des hochfrequenten Trägersignals an der Klemme 152 folgt also den Schwankungen der Modulationsspannung am Schaltungspunkt 76 und der Modulator liefert zweiseitenbandmodulierte Trägerausgangssignale.
Wenn dem Schaltungspunkt 76 nur frequenzmodulierte Toninformationssignale zugeführt werden und dem symmetrischen Modulator keine Offset-Gleichspannung zugeführt wird (also wenn die Klemme 156 des Symmetrier-Transformators 137 von der Verbindung der Widerstände 158 und 164 abgetrennt wird, um die Gleichspannung zu beseitigen, die zur Einstellung der ;taxmalamplitude des hochfrequenten Trägersignals für den Synchronisierimpulsanteil der Videosignale verwendet wird), erzeugt der symmetrische Ringmodulator 120 an der Klemme 152 frequenzmodulierte obere und untere Seitenbandsignale. Diese Seitenband-Signale liegen 4,5-MHz über und unter der Frequenz des hochfrequenten Trägersignals. Die oberen und unteren Seitenbandsignale haben eine konstante Amplitude, da die Modulationsspannung am Schaltungspunkt 76, nämlich die frequenzmodulierten Toninformationssignale, eine konstante Amplitude haben.
Da der Ringmodulator 120 ein symmetrischer Modulator ist und die Offset-Gleichspannung abgeschaltet worden ist, wird das hochfrequente Trägersignal unterdrückt, da es. sich infolge der Symmetrie der Modulatordioden aufhebt.
Wenn an der Klemme 156 des Symmetrier-Transformators 138 die Offset-Gleichspannung und am Schaltungspunkt 76 sowohl das frequenzmodulierte Toninformationssignal als auch das amplitudenmodulierte Videosignal liegen, folgt die Amplitude des Trägersignals an der Klemme 152 des Symmetrier-Transformators 138 den kombinierten Modulationssignalspannungen.
Die momentane Spannung am Schaltungspunkt 76 ist die Vektorsumme des frequenzmodulierten Toninformationssignals und des amplitudenmodulierten Videosignals. Die Amplitude des hochfrequenten Signals an der Klemme 152 folgt der Videomodulationsspannung am Schaltungspunkt 76 und enthält obere und untere Seitenbänder. Die Amplitude der frequenzmodulierten 4,5-MHz-Seitenbandsignale an der Klemme 152 folgt der konstanten Amplitude der frequenzmodulierten Toninformationssignale am Schaltungspunkt 76 und ist daher konstant. Die Spannung der kombinierten Signale am Schaltungspunkt 76 kann einen Wert annehmen, bei dem eine Übermodulation der Trägersignale im symmetrischen Modulator eintritt, d.h. de Modulation des Trägersignals überschreitet dann 100 %.
Das Ausmaß der Übermodulation wird zum Teil durch die Videosignale bestimmt. Z.B. wird die Farbinformation während einer hellen gelben Szene einem 3,58-MHz-Träger mit einer der Farbart entsprechenden speziellen Phase und einem der Farbsättigung entsprechenden beträchtlichen Amplitudenhub (Amplitude von Spitze zu Spitze gemessen) aufmoduliert. Da die Leuchtdi chtein formation gleichzeitig einer hellen Szene entspricht, enthält das Videosignal außerdem eine große Gleichspannungskomponente. Unter diesen Umständen nimmt die Modulationsspannung am Schaltungspunkt 76 bei gleichzeitiger Anwesenheit der frequenzmodulierten Tonsignale einen Wert an, bei dem eine stSrkere Ubermodulation der Trägersignale auftritt als bei dunkleren Szenen mit weniger gesättigten Farben. Wenn die übertragene Szene dunkel genug ist, erreicht die Spannung am Schaltungspunkt 26 keine so hohen Werte mehr, daß eine Übermodulation des Trägers eintritt.
Wenn die Spannung am Mittelabgriff 123 des Symmetrier-Transformators 126 die Spannung am Mittelabgriff 156 des Symmetrier-Transformators 138 übersteigt, arbeitet der symmetrische Ringmodulator 120 weiter, ohne daß die Trägerausgangssignale an der Klemme 152 am Ausgang des Symmetrier-Transformators 138 beschnitten werden. Da der Modulator 120 symmetrisch ist, kehrt sich also die Vorspannung der Dioden des Modulators um, wenn die Modulationssignalspannung am Schaltungspunkt 76 die Spannung an der Mittelabgriff-Klemme 156 überschreitet, was den Zustand der Ubermodulation angibt, d.h. eine Modulation, die eine 100%ige Modulation der Trägersignale übersteigt. Die Modulationsspannung am Schaltungspunkt 76 strebt also, da sie die Spannung an der Klemme 156 übersteigt, die Dioden 130 und 134 in Flußrichtung und die Dioden 132 und 136 in Sperrichtung vorzuspannen. Da die Vorspannung der Dioden des symmetrischen Modulators umgekehrt wird, kehrt sich die Phase des an der Klemme 152 auftretenden Trägersignals um. Daher werden die modulierten Trägerausgangssignale also selbst wenn die momentane Modulationsspannung am Schaltungspunkt 76 eine momentane Übermodulation der Trägersignale im symmetrischen Modulator verursacht, nicht verzerrt oder beschnitten. Das Weiterarbeiten des symmetrischen Ringmodulators 120 ohne Beschneidung des modulierten Trägersignals an der Klemme 152 während Perioden der Ubermodulation verhindert das Entstehen von Nichtlinearitäten in der Modulatorschaltung und der entsprechenden Effekte im Fernsehempfänger 218.
Wenn eine Übermodulation eintritt, gibt das modulierte Trägersignal jedoch die Video- oder Toninformationssignale nicht genau wieder. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Amplitude des modulierten Trägersignals zunimmt, wenn die Amplitude des modulierenden Signals abnimmt. Während der tibermodulation nimmt die Amplitude des modulierten Trägersignals zu, was einer dunkleren Szene entspricht, wenn die Amplitude des Videosignals abnimmt, um eine hellere Szene darzustellen.
Dieser Effekt ist jedoch nicht so ausgeprägt, daß er in dem durch den Fernsehempfäger wiedergegebenen Bild störend wirkt.
Die während des Zustandes der Übermodulation im modulierten Trägersignal enthaltene Farbinformation ist ebenfalls kein genaues Abbild der Szene, da die Amplitude nicht genau stimmt und die phase des Trägersignals umgekehrt ist. Auch hier ist der Effekt nicht so stark, daß das durch den Fernsehempfänger wiedergegebene Bild in störendem Ausmaß beeinträchtigt wird.
Die Synchronisierung des Farboszillators des Fernsehempfängers wird bekanntlich durch einen Farbsynchronisierimpuls synchronisiert, der sich auf der Rückschulter des Austastimpulses befindet. Der Austastimpuls liegt im Schwärzerals-Scharz-Bereich, also nicht an einer Stelle, wo Ubermodulation eintreten könnte. Der Farbsynchronisierimpuls kann daher im modulierten Trägersignal nicht verzerrt werden und der Farboszillator des Fernsehempfängers arbeitet dementsprechend einwandfrei.
Auch das Tonsignal wird während einer Ubermodulation nicht verzerrt. Da das modulierte Trägersignal nicht beschnitten wird, arbeitet der Modulator linear. Das frequenzmodulierte 4,5-MHz-Tonsignal wird daher- nicht durch eine auf das Videosignal zurückzuführende Modulation verzerrt. Solche Verzerrungen können, wenn sie auftreten, im Tonkanal ein summendes Geräusch verursachen, das seine Ursache in Teilen des Videosignals hat, die in das Tonfrequenzspektrum fallen (in erster Linie Oberwellen der Vertikal-Synchronisiersignale).
Da jedoch das Trägersignal praktisch immer vorhanden ist (mit der Ausnahme bei genau lO0%iger Modulation) wird der Tonkanal auch nicht wegen eines Verlustes des frequenzmodulierten 4,5-Kz-Tonsignals funktionsunfähig, das durch die Wechselwirkung der Leuchtdichtesignal- und Tonsignal-Träger erzeugt wird.
Wie erwähnt, wird das frequenzmodulierte 4,5MHz-Tonsignal in Fernsehempfängern, die auf dem Intercarrier-Prinzip arbeiten, für den Tonkanal verwendet.
Die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung 200 dämpft das untere Seitenband der modulierten Trägersignale an der Klemme 152. Das untere Seitenband des frequenzmodulierten 4-MHz-Signals wird also gedämpft und nur ein frequenzmoduliertes Signal, das obere Seitenbandsignal, bleibt übrig.
Dieses Signal liegt 4,5 MHz über dem hochfrequenten Träger.
Die abstimmbare Dämpfungs- und Filterschaltung 200 dämpft ferncr die unteren Seitenbandsignale, die durch die Amplitudenmodulation der hochfrequenten Trägersignale durch die Videosignale entstehen. Durch diese Dämpfung entsteht ein Restseitenband-Trägersignal, das durch die Videosignale amplitudenmoduliert ist.
Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Modulatorschaltung eine Zwei-Sender-Anlage nachbildet, wie sie in Fernsehstationen verwendet wird. Durch die vorliegende Modulatorschaltung wird also ein erster Sender für die Ausstrahlung eines hochfrequenten Trägersignals, das mit der Toninformation frequenzmoduliert ist und dessen Frequenz 4,5 MEIz über der Frequenz des sildträgersignals liegt, und ein zweiter Sender für die Restseitenband-Übertragung eines hochfrequenten Trägersignals, das mit einem Videosignal amplitudenmoduliert ist, nachgebildet. Da die das Trägersignal erzeugende Oszillatorstufe 166 sowie die Dämpfungs- und Filterschaltung 200 auf mehrere Frequenzen abstimmbar sind, werden durch die vorliegende Modulatorshaltung sogar mehrere Zwei-Sender-Anlagen nachgebildet.

Claims

Patentansprüche

W} Modulatorschaltung g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Anordnung (82), die ein Videoinformationssignal mit einem Synchronisierimpulsanteil liefert; eine Anordnung (14>, die ein Toninformationssignal liefert; einen Frequenzmodulator (42) mit einer Eingangsklemme, die mit der das Toninformationssignal liefernden Anordnung gekoppelt und einer Ausgangsklemme, an der ein frequenzmoduliertes Toninformationssignal zur Verfügung steht; einer Quelle (166) für ein hochfrequentes Trägersignal; einem symmetrischen Amplitudenmodulator (120), der mit der Quelle für das hochfrequente Trägersignal gekoppelt ist, eine Eingangsklemme für ein modulierendes Signal und eine Ausgangsklemme für ein mit dem modulierenden Signal amplitudenmoduliertes hochfrequentes Trägersignal aufweist; eine mit dem symmetrischen Amplitudenmodulator gekoppelte Anordnung, die bewirkt, daß an der Ausgangsklemme des Modulators ein Trägersignal maximaler Amplitude auftritt, wenn der Eingangsklemme kein modulierendes Signal zugeführt ist; und eine zwischen die Eingangsklemme des Amplitudenmodulators und sowohl die Ausgangsklemme des Frequenzmodulators als auch die das Videoinformationssignal liefernde Anordnung gekoppelte Schaltungsanordnung, durch die das frequenzmodulierte Toninformationssignal und das Videoinformationssignal der Eingangsklemme des symmetrischen Amplitudenmodulators als modulierende Signalinformation zugeführt werden, derart, daß die Amplitude des Trägersignals an der Ausgangsklemme von der Maximalamplitude ausgehend schwankt und durch die modulierende Signalinformation derart moduliert wird, daß das Trägersignal seine Maximalamplitude nur während derjenigen Zeitspannen annimmt, während derer die modulierende Signalinformation Synchronisierimpulsanteile, die dem Videosignal zugeordnet sind, enthält.
2.) Modulatorschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Frequenz des hochfrequenten Trägersignals eine Frequenz ist, auf die der Tuner eines Fernsehempfängers abstimmbar ist.
3.) Modulatorschaltung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die frequenzmodulierten Toninformationssignale eine Mittenfrequenz von 4,5 MHz oder eine entsprechende Tonträgerfrequenz haben.
4.) Modulatorschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Videoinformationssignale Leuchtdichteinformation und Farbinformation enthalten.
5.) Modulatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Sopplungsvorrichtung, die zwischen die Ausgangsklemme des symmetrischen Amplitudenmodulators und den Antennenanschluß (216) eines Fernsehempfängers (218) schaltbar ist , um das amplitudenmodulierte Trägersignal dem Antennenanschluß des Fernsehempfängers zuzuführen.
6.) Modulatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der symmetrische Modulator mehrere symmetrische bzw. abgeglichene Reaktanzen enthält, und daß die Schaltungsanordnung, die das Trägersignal maximaler Amplitude entstehen lässt, eine Unsymmetrie unter den Reaktanzen erzeugt, und daß das Ausgangsaignal des Frequenzmodulators und das Videoinformationssignal, die der Eingangsklemme des symmetrischen Amplltudenmodulators zugeführt sind, der Unsymmetrle entgegenwirken und mit zunehmender Amplitude den symmetrischen Zustand wiederherzustellen streben.
7.) Modulatorschaltung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Reaktanzen Dioden sind und daß die mit dem symmetrischen Amplitudenmodulator gekoppelte Schaltungsanordnung einen Gleichspannungs-Offset-Zustand (Desymmetrier-Gleichspannung) erzeugt.
8.) Modulatorschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Videoinformationssignal Leuchtdichte-und Farbinformation enthält.

L e e r s e i t e