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Schaltung zur Erzeugung eines mit einem Videosignal in FM
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modulierten Träqers insbesondere für eine Bildplatte Be der Aufzeichnung
eines Videosignals, z.B. auf einer Bildplatte, ist es bekannt, das Videosignal in
FM einem Träger aufzumodulieren und diesen Träger aufzuzeichnen Dadurch können bei
der Wiedergabe Amplitudenschwankungen des Aufzeichnungsträger entnommenen Signals
beseitigt werden.
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Bei bestimmten Aufzeichnungsträgern wie einer Bildplatte liegen Zeilen
gelicher Ordnungzahl aufeinanderfolgender Bilder zugeordnete Spurabschnitte unmittelbar
nebeneinander. Das hat den Vorteil, daß beim Springen des Abtasters zwischen zwei
Spurabschnitten oder bei der gleichzeitigen Abtastung zweier Spurabschnitte durch
ein Übersprechen etwa gleiche Signale abgetastet werden und Störungen weitestgehend
vermieden werden. Diese Zuordnung ist gegeben, wenn jeweils auf einem Umfang einer
Bidplatte ein ganzes Bild aufgezeichnet wird oder auch eine ganze Zahl von Bildern.
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Wenn die Signale nebeneinanderliegender Spurabschnitte etwa gleich
sind, so sind auch die Frequenzen der in diesen Spurabschnitten aufgezeichneten
Träger gleich. Undefiniert ist jedoch die Phasenlage dieser Träger relativ zur Zeilenperiode
und da auch relativ zum Umfang einer Rille. Wenn also der Abtaster
zwischen
zwei Spurabschnitten springt oder beide Spurabschnitte abtastet, so kann es durch
unterschiedliche Phasenlagen der Träger relativ zur Zeilenperiode zu Störungen kommen.
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Diese undefinierte Phasenlage kann sich insbesondere bei der Abtastung
der Zeilensynchronimpulse nachteilig auswirken und die Zeilensynchronisierung stören.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt (DT-PS 21 34 556),
den modulierten Träger jeweils während der Zeilenaustastzeit, wo ein periodisch
wiederkehrender konstanter Signalwert vorliegt, auf konstante Frequenz und definierte
Phase zur Zeilenperiode zu regeln. Dabei wird z.B. der modulierte Träger mit einem
Bezugsträger verglichen, der konstante Phase zur Zeilenperiode hat. Die dadurch
gewonnene Regelspannung wird während der Zeilenaustastzeit ausgewertet und dem dem
FM-Modulator zugeführten Videosignal überlagert.
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Die Phase des modulierten Trägers am Ende einer Zeilenperiode, also
während der vorderen Schwarzschulter, ist jedoch abhängig von dem Bildsignal während
der vorangehenden Zeile und somit undefiniert. Da die Vorderflanke des Zeilesynchronimpulses
In diesen Zeitraum fällt, ergeben sich Ungenauigkeiten in der Lage des Zeilensynchronimpulses
bei der Wiedergabe, die die Zeilensynchronisierung stören. Es kommt noch hinzu,
daß dem demodulierten Signal, also auch den Zeilensynchronimpulsen, noch Trägerreste
überlagert sind. Wenn deren Phase schwankt und ein bestimmter Abschneidepegel für
die Gewinnung der abgetrennten Synchronimpulse für die Synchronisierung festgelegt
ist, können die abgetrennten Synchronimpulse in ihrer zeitlichen Lage schwanken,
die Zeilensynchronisierung stören und Fehler an senkrechten Kanten im Bild bewirken.
Mit den bekannten Schaltungen ist es nicht ohne weiteres möglich, Frequenz und Phase
des modulierten Trägers so schnell zu regeln, daß dieser bereits bei der Vorderflanke
des Zeilensynchronimpulses eine konstante Phase relativ zur Zeilenperiode hat. Das
ist dadurch
bedingt, daß die Vorderflanke des Zeilensynchronimpulses
unmittelbar auf das Ende des Zeilenhinlaufes folgt, wo die Phase des Trägers noch
vom Bildsignal abhängig und noch nicht auf den richtigen Wert eingeregelt ist. Daher
ist es erforderlich, die Phase während der vorderen Schwarischulter hart urnzuschalten.
Das führt zu einem unkontrollierten Phasensprung und damit zu undef ini erten Frequenzanteilen
im Träger.
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Zur Beseitigung des Einflusses des BA--Signals auf die Phase des Trägers
während der Zeilenaustastzeit ist es bekannt (DT-OS 24 50 759), durch Phasenvergleich
des modulierten Trägers mit dem Bezugs träger während der vorderen Schwarzschulter
am Ende einer Zeile n eine Stellgröße zu gewinnen und diese während der ganzen Dauer
dieser Zeile n dem Videosignal am Eingang des Modulators hinzuzufügen. Bei dieser
Schaltung wird also die durch das BA-Signal am Ende der Zeile auftretende Phasenabweichung
ermittelt und bereits während dieser ganzen Zeile ausgeglichen. Da hier die Stellgröße
während einer Zeit wirksam sein mußt in der sie noch nicht vorhanden ist, muß das
Nutzvideosignal um eine Zeilendauer verzögert werden. Solche Verzögerungsmittel
bedeuten einen zu-sätzlichen Aufwand und bewirken im allgemeinen Verzerrungen im
Videosignal. Da der FM-Träger im Verlaufe einer Zeile eine Phasendrehung von bis
zu 105 Winkelgrade durchläuft und die Phasendrehung nach der Modulation mit dem
verzögerten und dem nicht verzögerten Signal bis auf wenige Winkelgrade am Ende
der Zeile übereinstimmen muß, ist die Durchführung dieser Lösung schwierig. Schon
durch geringe Verzerrungen des verzögerten Signals wird die Phase wieder vom Bildinhalt
abhängig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Phaseneinstellung
des FM-Trägers am Anfang der Zeilenaustastzeit zu schaffen, bei der eine vom BA-Signal
unabhängige Phasenlage des FM-Trägers erreicht wird, ohne daß das Nutzsignal um
die Dauer einer ganzen Zeile oder ein vielfaches davon verzögert werden muß und
ohne daß durch die Phaseneinstellung
Frequellzanteile entstehen
können, die außerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird jeweils in einer Zeile n der
erste Modulator mit dem Videosignal moduliert, während der zweite Modulator ohne
Einfluß des BA-Signals auf eine definierte Phase geregelt wird. Am Ende der Zeile
n ist dann der zweite Modulator auf die richtige Phase geregelt, die völlig unabhängig
von dem BA-Signal während dieser Zeile n ist. Diese zweite Modulator ist dann für
die Modulation des Trägers in der Zeile n+1 vorbereitet und hat dabei in erwünschter
Weise zu Beginn der Zeile eine definierte, vom BA-Signal der vorangehenden Zeile
absolut unabhängige Phase Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
durch Auswertung der Frequenzen und der gegenseitigen Phasenlage der FM-Träger der
beiden Modulatoren in einer logischen Schaltung ein besonders günstiger Augenbl1clc
für die Umschaltung des Trägers zwischen den Ausgängen der beiden Modulatoren ermittelt.
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Dieser Augenblick wird so gewählt, daß in dem Träger keine außerhalb
des Nutzfrequenzbandes liegenden besonders hohen oder tiefen Frequenzanteile auftreten,
die bei der Wiedergabe zu Störungen, zoBo in Form von dropouts, führen können0 Die
Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert Darin
zeigen -Figur 1 ein Prinzipschaltbild der Erfindung, Figur 2 ein Blockschaltbild
eines praktischen Ausführungsbeispiels, Figur 3 eine praktische Ausführung der Steuerschaltung
nach Figur 2, Figur 4,5 Spannungsverläufe zur Erläuterung der Wirkungsweise der
Schaltung nach den Figuren 293O
In Figur 1 steht an der Klemme 1
das BAS-Videosignal und an der Klemme 2 die Phasenregelspannung UR, die zur Phasenregelung
des Trägers während jeweils einer Zeilendauer auf einen konstanten Wert dient. UR
wird z.B. gewonnen durch eine Schaltung gemäß der DT-PS 21 34 556. In der Zeile
n befindet sich der Schalter 3 in der oberen Stellung. Das BAS-Signal gelangt auf
der PM-Modulator 4 und erzeugt einen FM-Trger, der über den Schalter 5 zur Klemme
6 gelangt. Während der Zeile n wird der FM-i'4odulator 7 auf eine konstante Frequenz
und eine kann stante Phase relativ zur Zeilenperiode geregelt. Diese Werte sind
somit von dem BA-Signal völlig unabhängig, weil dieses gar nicht zum Modulator 7
gelangt. Am Ende einer Zeile n, also zu Beginn der Zeile n+l,wird der Schalter 3
durch die halbzeilenfrequente Schaltspannung Mo in die untere Stellung umgeschaltet.
Die Aufgaben der beiden Modulatoren 4,7 sind jetzt vertauscht. Das Videosignal gelangt
jetzt auf den Modulator 7. Da dieser in der vorangehenden Zeile n auf konstante
Phase relativ zur Zeilenperiode geregelt ist, ist diese konstante Phase während
der Zeilenaustastzeit unabhängig von dem BA-Signal während der vorangehenden Zeile
gewährleistet. In der Zeile nl wird nun der Modulator 4 wie der Modulator 7 in der
Zeile n auf konstante Phase geregelt. Gleichzeitig wird durch die Schaltspannung
Mo der Schalter 5 umgeschaltet. Die Klemme 6 ist also immer mit dem Ausgang des
Modualtors 4 oder 7 verbunden, der den durch das BAS-Signal modulierten Träger liefert.
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In Figur 2 gelangt das Signal BAS1 über das Preemphasis-Glied 8, die
Addierstufe 9 und den Begrenzer 10 auf die Eingänge der Schalter 3' und 3?, die
den Modulatoreingängen abwechselnd das Signal BAS2 und einen konstanten Spannungswert
U2 zuführen.
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Die Schalter 3''' und 3'''' haben die Aufgabe, den Regelkreis für
den jeweils mit U2 gespeisten Modulator zu schließen. Die Die Regel spannung UK
wird in der Phasenvergleichsstufe 40 durch Phasenvergleich einer Bezugsschwingung
der Frequenz n f11 (fH=Zeilenfrequenz) mit dem FM-Träger am Ausgang des mit U2 gespeisten
Modulators 4,7 gewonnen. U2 ist gleich dem der
Frequenz n.fH zugeordneten
Amplitudenwert im Signal BAS2.
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Beim Bildplattenmodulator muß die Bezugs schwingung eine zur Zeilenperiode
konstante Phase haben. Daher ist hier n eine ganze Zahl. Der Eingang der Modulatoren
4,7 ist also entweder mit dem Signal BAS oder der Regelspannung UR gespeist, die
der Spannung U2 überlagert ist. Die Mmschaltuna mit der Schaltspannung M1 erfolgt
jeweils kurz vor der Vorderflanke des Zeilensynchronimpulses S. Die Spannung U2
unterscheidet sich um den Wert b U von dem Schwarzwert des Signals. Das Signal BAS2
wird mit dem Schalter 39 durch den Tastirnpuls 10 auf die dem Schwarzwert entsprechende
Spannung U1 geklemmt. Die Funktion der Modulatoren 4,7 ist näher beschrieben in
der DT-Ob 22 53 814.
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Figur 4 zeigt den Unterschied zwischen den Signalen BAS1 und BAS2.
Die Preemphasisschaltung 8 bewirkt eine Anhebung der hohen Frequenzen, um eine bei
der Wiedergabe bewirkte Absenkung der hohen Frequenzen auszugleichen. Dadurch kommt
es bei den Signalsprüngen zu Spannungsspitzen, die nach oben durch den Begrenzer
10 auf einen der Frequenz 4,6 MHz entsprechenden Wert begrenzt werden. Die Steuerschaltung
11 wird mit den Gegentaktausgängen f1, f1, f2 unf 2 der Modulatoren 4,7 und außerdem
mit dem Taktsignal Mo gespeist. Die Steuerschaltung 11 erzeugt an der Leitung 12
einen Korrelationsimpuls 13 im Zeitpunkt t (Beginn der H-Austastzeit). Dieser Impuls
wird nach der Preemphasis in der Addierstufe 9 zum BAS-Signal addiert und im Begrenzer
10 auf einen Amplitudenwert entsprechend der Frequenz 4,6 MHz begrenzt. Der Impuls
13 beginnt also zu Beginn der vorderen Schwarzschulter. Der Impuls 13 vergrößert
den Frequenzunterschied zwischen den beiden Modulatoren 4,7, so daß die Phase des
gerade modulierten Modulators 4 oder 7 (f=4,6 MHz) gegenüber der Phase des durch
UR geregelten Modulators (f=3,4 MHz) möglichst schnell durchläuft. Dadurch wird
die für die Umschaltung mit dem Schalter 5 optimale Phase schnell erreicht. Die
Zeit (Q ) vom Beginn der vorderen Schwarzk schulter, d.h. der ansteigenden Flanke
von Mo im Zeitpunkt tor bis zum günstigsten Umschaltmoment beträgt z.B. maximal
0,52 µs.
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Berechnung von r kmax: z.B. n = 216 n.fH = 3,375 MHz 0,@@ 1 1 1 @kmax
= = = 0, µs #f 4,6-3,375 0 # #k # 0,73 µs Die Frequenz n wurde hier bewußt größer
als die dem Schwarzwert entsprechende Frequenz von 3,22 MHz gewählt. Damit ist in
der Zeit zwischen dem Ende des Korrelationsimpulses 13 und der Umschaltung der durch
M1 gesteuerten Schalter, die kurz vor der Vorderflanke des S-Im,pulses erfolgt,
die vordere Schwarzschulter gegenüber dem Schwarzwert angehoben. Das hringt den
Vorteil, daß ein Überschwingen der abfallenden Flanke des Korrelationsimpulses 13,
das z.B. durch den Tiefpaß hinter dem FM-Demodulator des Bildplattenspjelers verursacht
wird, nicht zu einem Unterschreiten des Schwarzwertes und damit zu einer Beeinträchtigung
der Impuisabtrennung führt. Unter bestimmten Bedingungen kan es vorteilhaft sein,
die Impulsabtrennung im WiedergaSegerät vor der Deemphasis durchzuführen. Damit
wird z.B. sichergestellt, daß der durch die Deemphasis auseinandergezogene Korrelationsimpuls
sich nicht auf die S-Vorderflanke auswirken kann. Die Impulsabtrennung kann aber
nur dann vor der Deemphasis durchgeführt werden, wenn in unmittelbarer Umgebung
der S-Impulse keine den Schwarzwert unterschreitenden Preemphasisspitzen auftreten.
Deshalb ist es günstig , wenn der Korrelationsimpuls 13 so früh beginnt, daß die
durch den Beginn der H-Austastung auf der vorderen Schwarzschulter verursacnte Preemphasisspitze
38 durch den Korrelationsimpuls 13 beseitigt wird. Diese Preemphasisspitze ist im
Signal BAS2 in Figur 4 gestrichelt angedeutet.
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Figur 5 zeigt im Prinzip die Ermittlung des optima]en Umschaltaugenblickes
des Schalters 5 durch die logische Schaltung 11.
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Die Steuerschaltung 11 prüft, oh während einer Halbwelle der tieferen
der beiden Frequenzen f1, f2 zwei Nulldurchgänge der
höheren Frequenz
in der richtigen Reihenfolge erfolgen. Das ist in Figur 5 der Fall, wenn die positive
Halbwelle 36 von f1 In die positive Halbwelle 35 von 2 hineinfällt. Zum Zeitpunkt
t2 wird somit die Umschaltung des Schalters 5 durch die Spannung M2 ausgelöst. Damit
im Signal die Umschaltung im richtigen Zeitpunkt erfolgt, sind in der Schaltung
nach Figur 2 noch zwei Verzögerungsglieder 14,15 mit der Verzögerungszeit r vorgesehene
# ist etwas größer als die Laufzeit der Umschaltersteuerung. Dadurch wird erreicht,
daß der Umschalter zeitpunkt stets dort liegt, wo beide FM-Träger hohen Pegel oder
tiefen Pegel besitzen. Die Halbwelle des FM-Ausgangssignals, in der die Umschaltung
erfolgt, kann dann in Bezug auf ihre Dauer nur einer Frequenz entsprechen, die zwischen
den beiden gerade vorhandenen Frequenzen f1 und f2 liegt, also z.
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B. zwischen 4,6 und 3,4 MHz.
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Figur 3 zeigt die Steuerschaltung 11 gemäß Figur 2. Diese Schaltung
wird von den Signalen M und den Ausgangsspannungen 0 f1, f1, f2, f2 der Modulatoren
4, 7 gesteuert. Die Schaltung enthält die D-Flip-Flop 16-23, vier NAND-Gatter 24-27,
ein weiteres NAND-Gatter 28, ein weiteres D-Flip-Flop 29 sowie das Exclusiv-ODER-Gatter
30 Die Schaltung erzeugt einerseits den Korrelationsimpuls 13 und andererseits die
Schaltspannung M2 für die Betätigung des Schalters 5. Die Wirkungsweise wird zunächst
für den in Figur 5 dargestellten Fall beschrieben.
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Die Ausgänge der beiden Flip-Flops 16,17 sind jeweils durch die negative
Halbwelle der Spannung f2 auf "0" gesetzt. Während der positiven Halbwelle von f2
wird zuerst das Flip-Flop 16 durch die an seinem Takteingang erscheinende ansteigende
Flanke von f1 (= f1 am Inverterausgang) auf "ltt geschaltet.
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Die noch während derselben Halbwelle von f2 auftretende ansteigende
Flanke von f1 kann daher auch das Flip-Flop 17 auf "1" ' schalten. Der Ausgang des
nachgeschalteten NAND-Gatters 24 geht daher auf "0'". Das ergibt am Ausgang des
folgenden NAND-Gatters 28 eine ansteigende Flanke, die das D-Flip-Flop 29 auf den
dem Signal am D-Eingang entsprechenden Ausgangspegel
schaltet.
Im Schaltzeitpunkt wird also M2 mit Mo zur Übereinstimmung gebracht. Solange beide
Signale nicht übereinstimmen, gibt das Exclusiv-ODER-Gatter 30 den Korrelationsimpuls
13 ab. Der Impuls 13 wird also zu Beginn der vorderen Schwarzschulter durch den
Impuls Mo gestartet und in Abhängigkeit der Phasenlage der Signale an den Ausgängen
der Modulatoren 4,7 zeitgleich mit der Betätigung des Umschalters 5 durch die Schaltspannung
M2 wieder beendet. In diesem Zeitpunkt wird nämlich der Impuls 13 nicht mehr benötigt,
weil jetzt die Klemme 6 auf den anderen Modulator umgeschaltet ist.
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Um alle in der Praxis vorkommenden Umschaltgelegenheiten zu erfassen,
sind insgesamt vier Flip-Flop-Paare wie die Flip-Flops 16,17 erforderlich. Wäre
z.B. die tiefe Frequenz immer f2, dann würden die oberen beiden Flip-Flop-Paare
16,19 ausreichen, und zwar das Paar 16,17 für die Übereinstimmung der positiven
Halbwellen und das Paar 18,19 für die Ubereinstimmung der negativen Halbwellen.
Da jedoch auch f1 die tiefere Frequenz sein kann, benötigt man die beiden weiteren
Flip-Flop-Paare 20,21 und 22,23. Die vier Inverter 31-34 bewirken einen Laufzeitausgleich.
Dieser ist notwendig, wenn die FM-Mouiation in der normalen Frequenzlage erfolgt,
z.B. bei direkter Aufzeichnung eines Videosignals. Im normalen FM-Frequenzbereich
(2,8-4,6 MHz) können die Schaltzeiten der Flip-Flops z.B. für die Rückstellung nicht
mehr vernachlässigt werden. Die in richtiger Weise aufeinanderfolgenden Nulldurchgänge
an den Takteingangen werden um die Lauf zeit der Inverter zusammengerückt. Dadurch
kann die Auswirkung der Flip-Flop-Schaltzeiten in genügender Weise kompensiert werden.
Beim normalen Schneiden einer Bildplatte bestehen diese Laufzeitprobleme nicht,
d-a die Schneidgeschwindigkeit im Verhältnis zur späteren Abspielgeschwindigkeit
z.B. 1:25 herabgesetzt ist. Im gleichen Verhältnis ist dann auch die FM-Frequenz
herabgesetzt, so daß die von den Plip-Plops zu Uberwachenden Frequenzen z.S. im
Bereich 112 .*.184 KHz liegen.
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Hier dürften die Schaltzeiten normaler TTL-Flip-Flops nicht mehr
ins
Gewicht fallen.
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Für eine TRIPAL-A-ufzeichnung wäre auch eine Modulatorschaltung mit
drei gleichen FM-Modulatoren vorteilhaf te Jeder Modulator würde dann stets mit
demselben Farbauszug moduliert werden, wenn er nicht gerade auf konstante Phase
geregelt wird. Der Schalter 5 am Ausgang wäre dann gleichzeitig der TRIPALschalter.