DE2631335B2 - Schaltungsanordnung für frequenzmodulierte Videosignale, die von einem magnetischen Aufzeichnungsträger zur Wiedergabe abgenommen werden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Wiedergabeapparaturen zur Amplitudenbegrenzung, der ein frequenzmoduliertes Videosignal zugeführt wird, das von einem magnetischen Aufzeichnungsträger zur Wiedergabe abgenommen wird.

Bei Geräten zur Aufzeichnung eines frequenzmodulierten Videosignals auf einem Magnetband wird das Videosignal in seinen hohen Frequenzkomponenten in einer pre-emphasis-Schaltung vor der Frequenzmodulation angehoben, um die Stör- oder Rauschkomponenten relativ zu vermindern. Bei der Frequenzmodulation von Videosignalen wird gewöhnlich eine sogenannte positive Modulation verwendet, bei der eine weiße Spitze des Videosignals der oberen Grenze der Trägerfrequenzabweichung der durch das Videosignal modulierten Trägerfrequenz entspricht, während eine Spitze des Synchronisiersignals des Videosignals der unteren Grenze des Frequenzhubes entspricht. Wenn daher der Betrag der Anhebung in der pre-emphasis-Schaltung groß ist, wenn nämlich der Inhalt des Videosignals sich plötzlich von schwarz nach weiß ändert, dann kann es eintreten, daß in dem Videosignal an einer Stelle, wo sich das Bild von schwarz nach weiß ändert, überschießende Signale erzeugt werden.

Wenn derartige überschießende Signale hervorgerufen werden, dann geht ein Teil des frequenzmodulierten Trägers, der diesen überschießenden Werten entspricht, über den oberen Grenzwert des vorgegebenen Frequenzhubes hinaus. Die Komponenten hoher Signalfrequenzen, die solche überschießenden Teile enthalten, welche über den oberen Grenzwert der Abweichung hinausgehen, werden kaum aufgezeichnet und wiedergegeben, so daß der Pegel des aufgezeichneten Signals klein wird. Es gehen daher Informationssignalkomponenten verloren, wenn das reproduzierte Signal über einen Amplitudenbegrenzer geführt wird, so daß die Signalfrequenz des Signalanteils, welcher den überschießenden Werten entspricht, stark herabgesetzt wird, wie weiter unten erläutert wird. In diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Signals, das »weiß« darstellen soll, dem eine hohe Frequenz entspricht, in ein Signal verwandelt, das »schwarz« darstellt, dessen Frequenz niedrig ist. Man erhält daher im Endergebnis eine sogenannte Umkehr oder Inversion, bei der ein Teil des Bildes, das ursprünglich »weiß« ist, in »schwarz« in dem wiedergegebenen Bild verwandelt wird.

Um derartige Umkehrungen zu verhindern, hat man eine Begrenzerschaltung zur Beseitigung der überschießenden Signalwerte in dem Aufzeichnungsgerät vorgesehen. Wenn jedoch diese Schaltung zur Begrenzung der Weißwerte eine starke Einwirkung hat, dann ergibt sich, daß ein Teil der Informationssignalkomponente verloren geht, wodurch eine gute Wiedergabequalität des Bildes nicht erreichbar ist.

Man hat auch schon überlegt, den Pegel des wiedergegebenen Signals mit Bezug auf das hohe Frequenzband höher als die obere Grenze der Abweichung anzuheben, um das Auftreten der Umkehrungserscheinungen zu verhindern. Bei diesem Vorschlag wird jedoch der Pegel der Störkomponenten erhöht und entsprechend das Verhältnis von Signal zu Rauschen vermindert. Dieser Vorschlag ist daher aus praktischen Gründen unerwünscht.

Man hat auch schon die Aufgabe zu lösen versucht, bei einem Verfahren zur Übertragung oder Aufzeichnung eines Videofrequenzbandes ein frequenzmoduliertes Signal in zwei oder mehrere Teilsignale so aufzuspalten, daß der Charakter der Frequenzmodulation erhalten bleibt und die zur Übertragung der Information eines Teilsignals benötigte Bandbreite gegenüber der ursprünglichen Bandbreite verringert wird. Dieses in der DE-AS 10 94 308 angegebene Verfahren bezieht sich aber auf die Übertragung oder Aufzeichnung eines Videofrequenzbandes, nicht jedoch auf Wiedergabeapparaturen für Aufzeichnungen, die von einem magnetischen Aufzeichnungsträger abgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Amplitudenbegrenzer-Schaltung für frequenzmodulierte Videosignale, die von einem magnetischen Aufzeichnungsträger abgenommen sind, anzugeben, welche die obengenannten Schwierigkeiten vermeidet, indem eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung geschaffen wird, die unerwünschte Signalkomponenten beseitigt, welche zu Umkehrerscheinungen führen können.

Zur Lösung ist eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen, wie sie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben ist. Eine vorteilhafte Weiterbil-

dung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Durch die Erfindung wird also die Amplitude von Signalanteilen so begrenzt, daß Umkehrungen von schwarz in weiß nicht auftreten können. Bei den Signalanteilen handelt es sich um solche, die die Umkehrerscheinungen hervorrufen, wenn der betreffende Signalanteil mit Hilfe eines üblichen Amplitudenbegrenzers in der Amplitude begrenzt wird.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausfühnmgsbeispiels hervor, das anhand der Zeichnung näher erläutert wird.

In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Wiedergabe eines Videosignals, bei dem eine Ausführungsform der Amplitudenbegrenzerschaltung gemäß der Erfindung angewendet wird,

F i g. 2(A) bis F i g. 2(F) stellen den Verlauf der Signale an verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes der F i g. 1 dar und

Fig.3 ist eine ausführliche Schaltung, die als Beispiel für die Verwirklichung des Blockschaltbildes nach F i g. 1 dient.

In Fig. 1 wird ein frequenzmoduliertes Videosignal, das auf einem Magnetband 11 aufgezeichnet ist, mit Hilfe eines Abfühlkopfes 12 wiedergegeben. Das Wiedergabesignal wird in einem Vorverstärker 13 verstärkt und dann einer Schaltung 14 zur automatischen Amplitudeneinstellung zugeführt, die die leichten Schwankungen der Amplitude des Signals unterdrückt, welche sich aus Abweichungen der Empfindlichkei; des Magnetbandes und des Magnetkopfes sowie durch Führungsfehler des Magnetkopfes ergeben. Das Ausgangssignal der Schaltung 14 wird mit Hilfe eines Ausfall-Kompensators 15 kompensiert und dann einem Hochpaßfilter 16 und einem Tiefpaßfilter 17 zugeführt. Der Ausfallkompensator 15 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut und stellt das Fehlen eines Signals oder einen Ausfall in dem wiedergegebenen Signal fest und ersetzt das ausgefallene Signal durch ein Signal, welches dadurch erhalten wird, daß das Signal um den Zeitabschnitt einer horizontalen Abtastperiode verzögert wird, wodurch der Ausfall kompensiert wird.

Es sei angenommen, daß ein moduliertes Videosignal in einem Aufzeichnungsgerät seinen Pegel plötzlich von dem Wert B »schwarz« zum Wert Wwweiß* ändert, wie aus F i g. 2(A) hervorgeht. Das frequenzmodulierte Videosignal, das aufgezeichnet worden ist und wiedergegeben wird, hat den Verlauf, der in Fig. 2(B) wiedergegeben ist. Die Frequenzmodulation des Aufzeichnungssystems wird derart vorgenommen, daß ein Träger mit einem modulierenden Videosignal frequenzmoduliert wird. Dabei wird eine positive Frequenzmodulation benutzt, bei der eine Weißspitze des Videosignals der oberen Grenze der Frequenzabweichung entspricht und die Spitze des Synchronisiersignals des Videosignals der unteren Grenze der Abweichung entspricht. Wenn daher das Videosignal seinen Augenblickswert von dem Schwarzpegel zum Weißpegel ändert, ändert sich die Frequenz des frequenzmodulierten Signals plötzlich von einer tiefen Frequenz zu einer hohen Frequenz. Die hohe Frequenzkomponente wird kaum aufgezeichnet und wiedergegeben infolge der Aufzeichnungs- und Wiedergabefähigkeiten der magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte. Die Fähigkeiten dieser Geräte werden durch die charakteristischen Eigenschaften des Magnetbandes und Magnetkopfes sowie die relative Geschwindigkeit des Magnetbandes und andere ähnliche Faktoren bestimmt. Bei einem plötzlichen Übergang der Frequenz zu einem hohen Frequenzwert wird der Pegel des wiedergegebenen Signals plötzlich erniedrigt. Der Verlauf dvs witdergegebenen frequenzmoüulierten Signals wird dadurch anormal, wie sich aus F i g. 2(B) ergibt, und zwar während eines kleinen Zeitintervalls T. Das Zeitintervall T beginnt in einem Zeitpunkt, indem sich das modulierende Videosignal von schwarz nach weiß ändert.

Wenn das Signal mit dem Verlauf der F i g. 2(B) in der Amplitude mit Grenzwerten, die in der Figur gestrichelt dargestellt sind, begrenzt wird, dann wird die Frequenz des amplitudenbegrenzten Signals in dem Zeitabschnitt (T\ + T2=T) sehr niedrig, weil der Signalverlauf die gerade Mittellinie L innerhalb des Zeitintervalls T\ und T2 nicht überschreitet. Die Herabsetzung der Frequenz des frequenzmodulierten Videosignals führt dazu, daß bei dem demodulierten Videosignal ein Abschnitt, der von sich aus dem Weißpegel entsprechen sollte, auf den Schwarzpegel abfällt, wie sich aus der gestrichelten Linie in Fig. 2(A) ergibt. In dem Bild, das in einem Fernsehempfänger wiedergegeben wird, wird ein Teil der von sich aus »weiß« sein sollte als schwarz wiedergegeben, d. h. es tritt das U mkehrphänomen auf.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten mit Hilfe einer andersartigen Schaltungsanordnung beseitigt, die jetzt beschrieben wird.

In der Schaltung der Fig.! wird an dem Hochpaßfilter 16 das trequenzmodulierte Videosignal mit dem Verlauf nach Fig. 2(B) von seiner niedrigen Frequenzkomponente befreit. Nur die frequenzmodulierte Trägerkomponente wird durch das Hochpaßfilter 16 durchgelassen. Die auf diese Weise durchgelassene frequenzmodulierte Trägerkomponente wird in ihrer Phase in einer Phasenkorrekturschaltung 18 korrigier; und dann einem begrenzenden Verstärker 19 zugeleitet. Die Phasenkorrekturschaltung 18 arbeitet so, daß sie die Phasenlage des durch das Hochpaßfilter 16 hindurchgelassenen Signals mit der Phasenlage eines durch das Tiefpaßfilter 17 durchgelassenen Signals zur Übereinstimmung bringt. Die Phasenkorrekturschaltung kann an der Eingangsseite des Hochpaßfilters 16 oder an der Ausgangsseite des begrenzenden Verstärkers 19 vorgesehen sein.

Die modulierte Trägerkomponente wird in der Amplitude begrenzt und in dem Begrenzungsverstärker 19 verstärkt, so daß sie den Verlauf nach Fig. 2(C) einnimmt. Diese Signalkomponente hat das Hochpaßfüter 16 durchlaufen und ist daher während des Zeitintervalls C von der Komponente der tiefen Frequenzschwankungen befreit worden. Der Signalverlauf der Fig. 2(C) kreuzt daher die Mittellinie L auch während des Intervalls T und hat eine ausreichend große Amplitude. Das Ausgangssignal des Begrenzungsverstärkers 19 wird einer Addierschaltung 20 zugeführt.

Andererseits wird das in F i g. 2(B) dargestellte Signal, das dem Tiefpaßfilter 17 zugeführt worden ist, von der Komponente des frequenzmodulierten Trägers befreit. Die Komponenten tiefer Frequenz einschließlich der unteren Seitenbänder des frequenzmodulierten Videosignals können das Tiefpaßfilter 17 durchsetzen. Das durchgelassene Signal hat den in Fig. 2(D) angegebenen Verlauf. Die Seitenbänder werden in Abhängigkeit von Schwankungen des Pegels des Videosignals zwischen schwarz und weiß erzeugt. Zur Vereinfachung der Erläuterung stellt jedoch Fi g. 2(D) den Verlauf dar.

bei dem kein Seitenband auftritt, für den Fall, daß das Videosignal seinen Weißpegel beibehält, nachdem es plötzlich von schwarz auf weiß übergegangen ist.

Der Verlauf des Signals in der Fig. 2(D) hat eine nichtlineare oder eine gekrümmte Form und zeigt die Änderung der niedrigen Frequenzen innerhalb des Signalverlaufes nach Fig. 2(B) während des Zeitintervalls T, nämlich eine Schwankung der Mittellinie, welche die Zwischenpunkte der Amplitudenschwankung der betreffenden Schwingungen verbindet. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 17 wird der Addierschaltung 20 zugeleitet.

Das Signal, welches den in Fig. 2(C) angegebenen Verlauf hat, wird der Addierschaltung von dem Begrenzungsverstärker 19 und das Signal, das den Verlauf nach F i g. 2(D) hat, wird der Addierschaltung 20 von dem Tiefpaßfilter 17 zugeführt und dort gemischt oder additiv vereinigt. Es ergibt sich dann ein Signal mit dem Verlauf der F i g. 2(E) am Ausgang der Addierschaltung 20. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 20 ist ein Signal, bei dem die modulierte Trägerfrequenzkomponente mit den Seitenbandkomponenten vereinigt ist. Das Ausgangssignal weist daher keine Verluste oder Fehlstellen des zu übertragenden Signals auf. Wie sich aus F i g. 2(E) ergibt, kreuzt dieses Ausgangssignal die gerade Mittellinie L auch während des Zeitintervalls T.

Das Ausgangssignal nach F i g. 2(E) der Addierschaltung 20 wird einem Begrenzer 21 zugeführt und dort in der Amplitude begrenzt mit Grenzwerten, die in der Figur als gestrichelte Linien dargestellt sind. Es ergibt sich dann ein Ausgangssignal mit einem Verlauf nach Fig.2(F), das am Ausgang des Begrenzers 21 auftritt. Dieses amplitudenbegrenzte Signal kreuzt die Mittellinie L in jedem Zeitpunkt.

Das frequenzmodulierte Videosignal, welches in dem Begrenzer 21 in der Amplitude begrenzt worden ist, wird in einem Demodulator 22 demoduliert. Das demodulierte Videosignal wird am Ausgang 23 abgenommen und einem nicht dargestellten Fernsehempfänger zugeführt. Da das Ausgangssignal des Begrenzers 21 von unerwünschten niedrigen Frequenzschwankungskomponenten befreit ist, werden Teile des Bildes, die den Weißwert aufweisen sollen, auch genau als weiß in dem wiedergegebenen Fernsehempfängerbild erscheinen. Ein Umkehrfehler oder Inversionsfehler tritt daher nicht auf.

Bei dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Hochpaßfilter 16 und das Tiefpaßfilter 17 je eine verhältnismäßig allmählich verlaufende Dämpfungskennlinie, ähnlich wie diejenige von Schaltungen zur Integration oder Differentiation. Der Schnittpunkt der Flanken der Charakteristiken der beiden Filter 16 und 17 ist z. B. so gewählt, daß er bei einer Frequenz liegt, die der unteren Grenzfrequenz des Frequenzhubes des frequenzmodulierten Trägers entspricht

Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung, die den wesentlichen Teilen des Blockschaltbildes nach F i g. 1 entspricht, ist in F i g. 3 dargestellt

Einer Eingangsklemme 31 wird das reproduzierte frequenzmodulierte Videosignal von dem Ausfallkompensator 15 zugeführt. Das zugeführte Eingangssignal wird dem Hechpaßfilter 16 zugeleitet, welches Widerstände Ri bis R 3 und Kondensatoren CI und C2 aufweist sowie einem Tiefpaßfilter 17, welches Widerstände R 17und R 18und Kondensatoren ClOund CU sowie eine Induktivität L 1 aufweist. Die frequenzmodulierte Trägerkomponente, die von dem Hochpaßfilter 16 hindurchgelassen wird, wird in der Phase mit Hilfe der Phasenkorrekturschaltung 18 korrigiert, die Widerstände R4 bis All, Kondensatoren C3 und C 4 und Transistoren Q\ und Q2 in der dargestellten Schaltungsweise aufweist und wird dann einem begrenzenden Verstärker 19 zugeleitet, der Widerstände R12 bis R 16, Kondensatoren C5 bis C9, einen Transistor Q3 und eine integrierte Schaltung ICX mit dem dargestellten Aufbau aufweist. Die modulierte Trägerkomponente wird in der Amplitude begrenzt und in dem Begrenzungsverstärker 19 verstärkt, wie dies oben beschrieben worden ist. Das an der 6. Klemme der integrierten Schaltung /Cl abgenommene Ausgangssignal wird der Basis eines Transistors Q β der Addierschaltung 20 über einen Widerstand R 30 und einem Kondensator C14 zugeleitet. Die Addierschaltung 20 enthält Widerstände R 19 bis R 30, Kondensatoren C12 bis C14 und Transistoren QA bis Q6 in der dargestellten Anordnung.

Die Signalkomponente einschließlich der unteren Seitenbänder, die durch das Tiefpaßfilter 17 hindurchgelassen worden ist, wird der Basis eines Transistors Q 5 über den Transistor QA der Additionsschaltung 20 zugeführt. Die beiden, der Addierschaltung 20 zugeleiteten Signale werden an einem Punkt zusammengeführt, welcher die Kollektoren der Transistoren Q 5 und <?6 verbindet. Das addierie Ausgangssignal wird einer integrierten Schaltung ICl der Schaltung 32 zugeleitet.

Die Schaltung 32 arbeitet sowohl als Begrenzer 21 und als Demodulator 22. Die Schaltung 32 enthält Widerstände RZi bis K43, Kondensatoren C15 bis C24, eine Induktivität L 2, die integrierte Schaltung /C2, einen Transistor Ql, eine Verzögerungsleitung 33 und ein Tiefpaßfilter 34. Das der integrierten Schaltung /C2 zugeführte Signal ist in der Amplitude begrenzt und wird dann demoduliert. Das demodulierte Ausgangssignal, welches an der 8. Klemme der integrierten Schaltung /C 2 zur Verfugung steht, wird einer de-emphasis-Schaltung zugeleitet, die Widerstände R 36, R 40 und R 41, Kondensatoren C21, C23 und C24 und einen Transistor Q 7 enthält. Das Ausgangssigna] der de-emphasis-Schaltung wird von seinen unnötigen Komponenten in dem Tiefpaßfilter 34 befreit das eine obere Frequenzgrenze von 3MHz aufweist und wird dann an der Ausgangsklemme 35 als demoduliertes Wiedergabesignal abgenommen.

Wenn es sich bei dem modulierenden Videosignal um ein Farbfernsehsignal handelt wird die Luminanzsignalkomponente des Farbfernsehsignals über die amplitudenbegrenzende Schaltung gemäß der Erfindung geleitet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Wiedergabeapparaturen zur Amplitudenbegrenzung, der ein f requenzmoduliertes Videosignal zugeführt wird, das von einem magnetischen Aufzeichnungsträger zur Wiedergabe abgenommen wird, gekennzeichnet durch ein, die hohen Frequenzkomponenten des wiedergegebenen frequenzmodulierten Videosignals durchlassendes Hochpaßfilter (16), durch einen das Ausgangssignal des Hochpaßfilters begrenzenden ersten Amplitudenbegrenzer (19), durch ein, die niedrigen Frequenzkomponenten des wiedergegebenen frequenzmodulierten Videosignals durchlas- i' sendes Tiefpaßfilter (17), durch eine, die Ausgangssignale des ersten Begrenzers und des Tiefpaßfilters vereinigte Addierschaltung (20) und durch einen zweiten Begrenzer (21), der die Amplituden des Ausgangssignals und der Addierschaltung begrenzt. 2ü

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter (16) die Trägerfrequenzkomponente des frequenzmodulierten Video-Wiedergabesignals durchläßt und daß das Tiefpaßfilter (17) die unteren Seitenbandkomponenten des frequenzmodulierten Video-Wiedergabesignals durchläßt

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter und das Tiefpaßfilter je eine solche abfallende Kennlinie mit «' allmählichem Verlauf aufweisen, die einander kreuzen, wobei die Frequenz des Kreuzungspunktes der beiden Flanken so gewählt ist, daß sie bei einer Frequenz liegt, die gleich der unteren Grenzfrequenz des Frequenzhubes der modulierten Video- >^r> Wiedergabesignale ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (18) zur Phasenkorrektur des Signals vorgesehen ist, das das Hochpaßfilter durchsetzt hat oder durchsetzen soll, ·"· so daß die Phasenlage des Signals am Ausgang des Hochpaßfilters mit der Phasenlage des Signals am Ausgang des Tiefpaßfilters übereinstimmt.