DE2520452C2 - Automatische Abstimmschaltung für einen Fernsehempfänger - Google Patents

Description

— Zumindest einen örtlichen Oszillator, dessen Frequenz zur Oberlagerung mit den empfangenen Signalen gemäß dem Uberlagerungsprinzip geregelt wird;

— einen Zwischenfrequenzverstärker;

— einen dem Zwischenfrequenzverstärker nachgeordneten Detektor, und

— eine automatische Frequenzregelschaltung zum Erzeugen eines für den örtlichen Oszillator zur Justage seiner Frequenz bestimmten Regelsignals, das zum einen von der Amplitude eines ersten Sinais abhängig ist, das ein Maß für die vom Detektor festgestellte Amplitude des ersten Trägerfrequenzsignals ist, und das zum anderen von der Amplitude eines zweiten Signals abhängig ist, das ein Maß für eine von dem Detektor festgestellte Amplitude eines Signals mit einer zweiten Frequenz ist,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zweiten Frequenz um die Frequenz eines in das übertragene Fernsehsignal eingefügten Hilfssignals handelt, weiche im wesentlichen in der Mitte des Frequenzbandes des Bildsignals *'-egt.

2. Automatische Abst^:mmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne^: daß die Frequenz des Hilfssignals gleich der halben Frequenz des Farbhilfsträgers ist.

3. Automatische Abstimmschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal in Form einer Gruppe von Schwingungen auf der die Zeilensynchronisationssignale enthaltenden vorderen Schwarzschulter angeordnet ist.

4. Automatische Abstimmschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Schwingungen in alternierende Zeilen eingefügt ist, wobei in die jeweils anderen Zeilen das Farbbezugssignal eingefügt ist.

5. Automatische Abstimmschalfing nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Frequenzregelschaltung (10, 20, 23) einen Differenzverstärker (23) mit zwei Eingängen aufweist, und daß dem einen Eingang das erste Signal, welches ein Maß für die am Detektor (6) auftretende Amplitude des ersten Trägersignals ist, und dem anderen Eingang das zweite Signal zugeführt werden, das ein Maß für die am Detektor (6) auftretende Amplitude des Signals der zweiten Frequenz ist.

6. Automatische Abstimmschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Maß für die Amplitude des ersten Trägerfrequenzsignals darstellende erste Signal von einer automatischen Verstärkungsregelschaltung (10) für den Zwischenfrequenzverstärker (5) abgeleitet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Abstimmschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Abstimmschaltung ist aus der US-PS 31 27 473 bekannu

Die aus der US-PS 31 27 473 bekannte automatische Abstimmschaltung zur Korrektur der Abstimmung eines Fernsehempfängers macht von einem Signal Gebrauch, das von der Detektion eines Bildträgers sowie von der Detektion von in der Nähe der Bildträf erfrequenz liegender Frequenzfcomponenten des Bildsignals abgeleitet ist Eine andere bekannte automatische Abstimmschaltung (US-PS 29 53 637) steuert die Frequenz eines driftbehafteten Oszillators nach, wobei das hierfür verwendete Fehlersignal mittels Vergleich zwischen der Amplitude des Farbträgers und der Amplitude des Intercarrier-Tonträgers abgeleitet wird. Eine weitere bekannte automatische Abstimmschaltung (DE-OS 14 87 141) arbeitet mit einem Signal, das durch Detektion der tieferen und der hohen Frequenzanteile des Bildsignals und deren Kombinationen während der vertikalen Austastzeit gewonnen wird.

Allen diesen bekannten automatischen Abstimmschaltungen ist gemeinsam, daß sie an den Bandenden liegende Frequenzen oder Frequenzkomponenten, d. h., in der Nähe des Bild- oder Tonträgers, detektieren, deren Amplituden durch Verzerrungen wesentlich weniger stark beeinflußt werden als die in Bandmitte liegenden Signale, welche den größten Einfluß auf Schärfe und Kontrast des wiedergegebenen Bildes haben. Es kann daher vorkommen, daß die bekannten automatischen Abstimmschaltungea unterhalb ihrer Ansprechschwelle bleiben, obwohl Bildstörungen infolge von Signalverzerrungen vorliegen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine automatische Abstimmschaltung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß unter allen Bedingungen eine automatische Abstimmung und damit eine gute Wiedergabe der empfangenen Bildsignale erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der automatischen Abstimmschaltung nach Patentanspruch I ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße automatische Abstimmschaltung arbeitet mit einem zusätzlichen, in das Fernsehsignal eingefügten Hilfssignal, das eine im wesentlichen in der Bandmitte liegende Frequenz aufweist. Versuche

so haben gezeigt, daß eine ungenaue Amplitude der frequenzmäßig in der Mitte des Videobandes liegenden Signale zu einer viel stärker sichtbaren Verschlechterung der Bildwiedergabequalität führt als dies bei frequenzmäßig an den Bandenden liegenden Signalen der Fall ist. Durch Verwendung eines Signals, das im wesentlichen in der Mitte des Videobandes liegt, wird die erfindungsgemäße automatische Abstimmschaltung besser als die eingangs erwähnten, bekannten Schaltungen in die Lage versetzt, eine automatische Abstimmung unter allen Bedingungen zu gewährleisten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Farbfernsehempfängers rr.it einer Abstimmschaltung; und

F i g. 2 den typischen Frequenzgang eines Fernsehempfängers.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt eine Empfän-

gerantenne 1, einen Hochfrequenzverstärker 2 für die von der Antenne 1 aufgenommenen Hochfrequenzsignale, einen Empfängeroszillator 3 zur Erzeugung eines Signals, dessen Frequenz sich von der des empfangenen Signals um eine »Zwischenfrequehz« genannte konstante Frequenz unterscheidet, und eine Mlischerschaltung 4. deren Ausgangssignal normalerweise- das Produkt des Hochfrequenzsignais vom Verstärker 2 und des Signals vom Empfängeroszillator 3 Ist Das Ausgangssignal der Mischerschaltuig 4 wird auf einen Zwischenfrequenzverstärker 5 gegeben, der eine steuerbare Verstärkung aufweist sowie Frequenzselektionsschaltungen, die lediglich jene vom Mischer 4 ausgehende Signale zur Verstärkung auswählen, welche zur »Zlwischenfrequenz) gehören. Diese verstärkten Signale werden auf eine Demodulatorschaltung 6 geführt, welche eine Anzahl anderer Schaltungen versorgt, nämlich eine auf den Ton-Differenzfrequenzträger abgestimmte Schaltung 7; eine Leuchtdichte-Verstärkerschaltung 8; eine auf die Frequenz des Farbhilfsträgers abgestimmte Schaltung 9; einen Steuerspannungsgenerator 10 mit einer Torschaltung, weiche eine Steuerspannung auf den Verstärkungssteuerungseingang des Verstärkers 5 gi'_; 5, um dessen automatische Verstärkungssteuerung zu bewirken; und eine Synchronisationssignal-Trennschaltung 11 (Impulstrenner).

Die Schaltung 7 versorgt den Ton- oder Audiokanal, der einen Verstärker-Begrenzer 12 umfaßt, sowie einen Demodulator 13 und einen Endverstärker 14, an den ein Lautsprecher 15 angeschlossen ist. Der Verstärker 8 führt ein verstärktes Leuchidichtesigxial auf eine Matrixschaltung 16. Die Synchronisaüonssignal-Trennschaltung 11 gibt die Synchronisationssignale auf einen Vertikal-Ablenkgenerator V und auf einen Horizontal-Ablenkgenerator H, welche ihrerseits das Ablenkjoch 17 einer Bildröhre 18 versorgen. Der Horizontal-Ablenkgenerator H führt auch Zeilenfrequenzimpulse auf die oben erwähnte Steuerspannungsgeneratorschaltung 10 und auf eine Torschaltung 19, bei v/elcher es sich um eine bekannte Schaltung für das Farbbezugssignai (auch unter »colour burst gate> bekannt) handelt, die von einer Verstärkerschaltung 25 versorgt wird und ihrerseits eine Farbbezugssignal-Detektorschaltung 20 und eine Farbhilfs-Generatorschaltung 21 versorgt.

Bei der Schaltung 25 handelt es sich um einen Verstärker mit steuerbarer Verstärkung, der das Farbartsignal von air Schaltung 9 verstärkt end die verstärkten Signale auf eine Dekodierschaltung 22 und die Torschaltung 19 gibt. Die Dekodierschaltung 'Xl empfängt auch ein von der Schaltung 21 erzeugtes Bezugssignal, und sie versorgt die Matrixsc haltung 16 mit den Farbdifferenzsigtialen 5—Vund R-Y. Die Matrixschaltung 16 verarbeitet diese Signale zusammen mit dem Leuchtdichtesignal und versorgt die Bildröhre mit den drei korregierten Primärsignalen R, G, B. Die Detektorschaltung 20 führt eine Steuerspannung (automatische Farbartverstärkungssteuerung) auf den Verstärker 25. Alle bisher beschriebenen Schaltungen sind bekannt und typisch für einen Farbfernsehempfänger. Natürlich können Änderungen bestehen, und einige sekundäre Schaltungen sind der Kürze halber weggelassen worden, da ihre Beschreibung für das Verständnis de·' Erfindung nicht erforderlich ist.

Die Empfängeroszillatorschaltung 3 wird unter der Steuerung eines Steuerschalters 24 wahlweise mit einem Steuersignal von einem Differenzverstärker 23 beaufschlagt. Der Differenzverstärker 23 wird mit einem Signal von der Farbbezi-gssignal-Detektorschaltung 20 und einem Signal vom Steuerspannungsgeneraior 10 versorgt. Das Steuersignal vom Differenzverstärker 23 weist eine Amplitude und eine Polarität ausweiche von den Amplituden der von den Schaltungen 10 und IO aufgenommenden Spannungen abhängen. Wenn die Spannungen beispielsweise gleich sind, weist das vom Differenzverstärker 23 kommende Signal einen vorbestimmten Wert auf; wenn die Amplituden der Spannung 10 größer ist, ändert sich das Ausgangssignal gegenüber

ίο dem vorbestimmten Wert in einem bestimmten Sinn, beispielsweise in einem positiven Sinn; ist dagegen die Amplitude der Spannung 20 größer, ändert sich das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 23 gegenüber dem vorbestimmten Wert im negativen Sinn. Der Osziilator 3 ist steuerbar und weist eine Vorrichtung auf, mit welcher das Signal vom Differenzverstärker 23 festgestellt und die Schwingfrtquenz entsprechend geändert werden kann. In F i g. 2 ist die Gesamt-Frequenzkennlinie des Fernsehempfangsgeräts von der Antenne 1 bis zum Demodulator 6 dargestellt Längs der Y-Achse ist die prozentuale Verstärkung dargestellt, die in der Mitte des Bandes !00 erreicht; längs der X-Achse sind die Zwischenfrequenzen (in abnehmende*· Reihenfolge) dargestellt: PV kennzeichnet die dem ZF-Bildträger entsprechende Frequenz (beispielsweise 383 MHz), PC die dem Farbhilfsträger entsprechende Frequenz (beispielsweise 34,47 MHz); und PSdie dem Tonträger entsprechende Frequenz (beispielsweise 34,4 MHz). Die typischen Verstärkungen liegen für die Bildträgerfrequenz bei 50%, für die Farbhilfsträgtrfrequenz bei 50% und für die Tonträgerfrequenz bei 5%. Die oben beschriebene Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Wenn unter theoretischen Bedingungen der Oszillator 3 bei der korrekten Frequenz arbeitet, die Übertragungskurven des Hochfrequenzverstärkers 2 und des Zwischenfrequenzverstärkers 5 perfekt geeicht sind

. (nennwertbezogen) und eine Antenne 1 installiert und gemäß den herrschenden Empfangsbedingungen ideal angepaßt ist, arbeitet der Fernsehempfänger perfekt.

Die oben angeführten Bedingungen sind jedoch im allgemeinen nicht alle erfüllt. Erstens bestehen hinsichtlich der Eichung (nennwertbezogen) des Verstärkers 2 Herstellungstoleranzen: diese Toleranzen können beispielsweise einen Verstärkungsunterschied von ± 2 dB zwisehen dem Bildträger und Farbhilfsträger erzeugen. Zweitens bestehen Herstellungstoleran<ien hinsichtlich der Einstellung des Verstärkers 5, die beispielsweise einen weiteren Verstärkungsunterschied von ± 1,5 dB zwischen dem Bildträger und dem Farbhilfsträger erzeugen können. Schließlich können die Position der Antenne, insbesondere ihre Höhe gegenüber Erde, das Vorhandensein sekundärer Übertragungswege und die unvermeidliche Fehlanpassung zwischen der Antenne, der Ableitung und dem Eingang des Verstärkers 2 weitere beträchtliche, frequenzabhängige Verstärkungsunterschiede hervorbringen. Folglich ist es normal, daß dann, wenn der Oszillator 3 bei seine·- theoretischen Frequenz schwingt, die Verhältnisse zwischen Bildträger, Farbhilfsträger und Tonträger von den theoretisehen Werten vei schieden sind, und daß sich der Bildträger selbft (bezüglich des Scheitelwertes der Übertragungskurve) auf einem Pegel befindet, der beträchtlich von 50% abweicht (z. B. bei 40% oder bei 70% liegt). Folglich ist die Arbeitsweise des Fernsehempfangsgeräts beeinträchtigt. Diese Fehler können jedoch in einem bestimmten Ausmaß didurch kompensiert werden, daß man den Oszillator 3 bei einer Frequenz schwingen läßt, die von der theoretisch bestimmten Frequenz ver-

schieden ist. !st ζ. B. aus den oben genannten Gründen die Übertragung des Empfangers derart, daß dessen Verstärkung bei der Bildträgerfreqiienz 40% der maximalen Verstärkung (dem Scheitel der Übertragungsktirve),_ Farbhilfsträger 60% und beim Tonträger 8% ist, ist es folgerichtig, die hohen Frequenzen der Bildinformation anzuheben und eine Störung des zum Bild gehörenden Tons zu riskieren. Dieser Zustand kann jedoch dadurch verbesser: werden, daß die Frequenz des Oszillators 3 auf geringere Werte eingestellt wird, so daß die Verstärkung bei der Bildträgerfrequenz längs der Nyquistflanke der Übertragungskurve zum 50%-Pegel hin ansteigt und demzufolge die dem Farbhilfsträger und dem Tonträger entsprechenden Frequenzen längs der anderen Flanke der Kurve abwärts verschoben werden. Diese Frequenzeinstellung des Oszillators, welche die wirkliche Gesamtübertragungskurve in Betracht zieht, wird in der Praxis durch den Gerätebenutzer oder den Geräteinstallateur ausgeführt, wenn die Feinabstimmung des Fernsehempfangsgeräts durchgeführt wird, um das bestmögliche Bild zu erzielen.

Bei normalen im Handel erhältlichen Fernsehempfängern liegt die Kurzzeit-Frequenzstabilität des Empfängeroszillators 3 im Bereich von 10-^J, so daß im UHF-Bereich im Laufe einer Stunde eine Drift von ein-gen hundert KHz auftreten kann. Diese Drift kann normalerweise beim Empfang mit Schwarz-Weiß-Fernsehernpfängern hingenommen werden. Beim Empfang mit Farbfernsehempfängern, insbesondere solchen mit einer Falle für einen benachbarten Kanal, wie sie in Gemeinschaftsantennenanlagen (CATV) verwendet werden, bei welchen dem Eingang des betroffenen Fernsehempfängers gleichzeitig auch Signale von verschiedenen benachbarten Kanälen angeboten werden, hat dies jedoch Nachteile. Verbesserte Einrichtungen zur Abstimmung von UHF-Kanälen zeigen eine Frequenzstabiiität, die mit Hiife automatischer Äbsiimmschäliüngen erzielt wird. Diese automatischen Abstimmschaltungen (A.F.T. oder automatic frequency tuning) arbeiten in der Weise, daß ein Zwischenfrequenzsignal auf einen Frequenzdiskriminator gegeben wird, der auf die theoretische Frequenz des Bildträgers abgestimmt ist Dieser Diskriminator liefert eine Steuerspannung, die positiv oder negativ ist, und zwar je nach dem, ob die Frequenz des ankommenden Signals größer oder kleiner als dieser theoretische Wert ist. Die Steuerspannung beeinflußt den Empfängeroszillator mit Hilfe einer Spule mit veränderlicher Impedanz und bewirkt eine Korrektur, welche die Freqaenzdrift des Oszillators selbst teilweise kompensiert. Auf diese Weise ist der Fernsehempfänger jedoch immer auf die theoretische Frequenz abgestimmt, ohne die zuvor erwähnten Toleranzen zu berücksichtigen, was in der Praxis dazu führt, daß die ideale Abstimmung häufig von der theoretischen Frequenz abweicht. Zu diesen Toleranzen muß auch die beim Eichen oder Abstimmen des Diskriminators auftretende Toleranz hinzugefügt werden. Als Ergebnis wird eine stabile Abstimmung erreicht, die jedoch im allgemeinen schlechter als diejenige ist, weiche manuell vom Gerätebenutzer erreicht werden kann. Denn bei der manuellen Abstimmung wird effektiv die wirkliche Übertragungskurve des Empfängers anstelle dessen theoretischer Übertragungskurve in Betracht gezogen, da der Gerätebenutzer das sichtbare Ergebnis der am Gerät ausgeführten Einsteiiung zur Grundlage seiner Abstimmenischeidung macht.

Durch die Schaltung der F i g. 1 ist eine automatische Abstimmung auf eine Weise erreicht, weiche die oben erwähnten Nachteile herkömmlicher automatischer Abstimmvorrichtungen ausschaltet. Genauer gesagt hängt die Abstimmung von einer Spannung ab, die eine Funktion der festgestellten Amplitude des Bildträgersij gnals ist, d. h., von der vom Spannungsgenerator 10 gelieferten Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung und einer Spannung, die eine Funktion der Amplitude eines Signals einer anderen, auf der anderen Seite der Übertragungskurve gelegenen Frequenz ist.

ίο d. h. von der durch den Detektor 20 aufgenommenen Spannung der Farbbezugssignale. die eine Funktion der Farbhilfsträgerfrequenz ist. Diese zwei Spannungen werden auf einen Differentialverstärker 23 gegeben, und ein Ausgangssignal dieses Differentialverstärkers

Ii (Spannung oder Strom) wird zur Steuerung der Frequenz des Empfängeroszillators 3 verwendet, und zwar über ein geeignetes Element mit variabler impedanz (Varicap-Diode, Impedanzstufe usw.). Auf diese Weise arbeitet die automatische Äbsiimmschaiiung in Abhängigkeit von der theoretischen Frequenz des Bildträgers und bringt den Bildträger auch auf dieselbe Amplitude, wie sie der Bildhilfsträger aufweist. Auf diese Weise geht die Abstimmung von der wirklichen Übertragungskurve des Fernsehempfangsgeräts aus. die von der theo- retischen Übertragungskurve verschieden ist. und zwar wegen Hsrstellungstoleranzen. Drift, der Antenne und den speziellen örtlichen Empfangsbedingungen. Das Gerät nimwit deshalb eine Abstimmung in einer Weise vor, die der manuell erzielbaren Abstimmung sehr viel näher kommt als es mit bisher bekannten automatischen Abstimmschaltungen möglich war. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für die Bestimmung der erforderlichen Empfängerabstimmung die Amplitude des Farbhilfsträgers für Vergleichszwecke verwendet;

wenn monochrome (schwarz-weiß) Übertragungssignale vom Fernsehgerät empfangen werden sollen, ist es erforderlich, die automatische Abstimmschaitung außer Betrieb zu setzen. Dies kann durch manuelles Betätigen des Schalters 24 geschehen, oder alternativ dazu kann der Schalter durch die bekannte Farbunterdrückungsschaltung (Farbkiller) elektronisch und automatisch gesteuert werden. Dies wäre natürlich nicht erforderlich, wenn beispielsweise die Amplitude des Tonträgers anstelle der Amplitude des Farbhilfsträgers für den erforderlichen Vergleich verwendet würde.

Die vorstehenden Erläuterungen zeigen klar die Vorteile einer derart ausgebildeten automatischen Abstimmschaltung. Bei dieser Abstimmschaltung lassen sich zahlreiche Abwandlungen ohne weiteres vornehmen. Beispielsweise kann eine zweite Steuerspannung, welche eine Funktion der Tonträgeramplitude ist, anstelle der von der Amplitude des Farbhilfsträgers abhängenden Spannung verwendet werden. Gleichermaßen kann die Verbindung zwischen der Detektorschaltung 20 und der Verstärkerschaltung 25 weggelassen werden, was auch für die automatische Farbartverstärkungsregelung (A.C.C oder Automatic chrominance control) gilt Letzteres ist möglich, da der Farbhilfsträger durch die Wirkung der erläuterten automatischen Abstimmsteuerschaltung relativ zum Bildträger immer eine konstante Amplitude aufweist Ferner kann eine zweite Steuerspannung verwendet werden, und zwar eine Spannung, die eine Funktion der Amplitude einer Hilfsfrequenz ist, die sich in der Mitte oder nahe der

Mitte des Übertragungsbandes befindet Diese Hilfsfrequenz, bei welcher es sich um die Hälfte der Farbhilfsträgerfrequenz (2^15 MHz) handeln kann, könnte in das übertragene Signal eingefügt werden in Form einer

Gruppe von Schwingungen in einer Weise, die derjenigen des Farbbezugssignals gleich ist. Diese Gruppe von Schwingungen könnte auf der die Zeilensynchronisationssignale enthaltenden vorderen Schwarzschulter angeordnet werden, die bei jeder alternierenden Zeile frni ist, wenn das Farbbezugssignal lediglich bei jeder zweiten Zeile eingefügt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Automatische Abstimmschaltung für einen Fernsehempfänger, dessen empfangbare Fernsehsignale ein mit Bildsignalen amplitudenmoduliertes erstes Trägerfrequenzsignal aufweisen und der folgende Merkmale enthält: