DE2726440C2 - Echounterdrückungsschaltung für Videosignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Echounterdrükkungsschaltung, in der eiß Ausgang einer Verzögerungsanordnung, in der ein Videosignal verzögert wird und die eine durch ein echolagenabhängiges Regelsignal regelbare Verzögerungszeit hat, mit einem Eingang einer Verknüpfungsschaltung zum Zuführen eines Korrektursignals zu derselben gekoppelt ist, welche Verknüpfungsschaltung einen weiteren Eingang aufweist zum Zuführen des Videosignals, in dem das Echo unterdrückt werden muß, und einen Ausgang, der mit einem Ausgang der Echounterdrückungsschaltung verbunden ist.

Aus der DE-OS 23 13 252 ist eine Echounterdrükkungsschaltung der oben genannten Art bekannt, wobei aus dem Eingangssignal der Schaltungsanordnung das ccholagenabhängige Regelsignal abgeleitet wird. Zwischen der Echolage und dem Regelsignal gibt es dann einen Zusammenhang, der durch einige Größen in der Schaltungsanordnung beeinflußt werden kann, so daß dadurch der Zeitpunkt, wo das Korrektursignal auftritt, geändert und die Echounterdrückung unvollständig werden kann.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Regelung der Verzögerungszeit derart zu verbessern, daß der Einfluß unerwünschter Änderungen im Zusammenhang zwischen der Echolage und dem Regelsignal auf die Echounterdrückung vernachlässigbar wird.

Eine Echounterdrückungsschaltung der eingangs erwähnten Art weist dazu das Kennzeichen auf, daß mit to dem Ausgang der Verknüpfungsschaltung eine Echopolaritätskorrekturschaltung verbunden ist. von deren Regelsignalausgang das echolagenabhängige Regelsignal erhalten wird, welcher Ausgang mit einem Regelsignaleingang der Verzögerungsanordnung verbunden ist. is und zwar zum zwangsläufig auf den richtigen Wert Regeln der Verzögerungszeit derselben.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird ein rückgekoppeltes Regelsystem erhalten, in dem das Ausmaß der Echounterdrückung die Verzöge rungszeit bestimmt und der Einfluß des Zusammenhanges zwischen der Echolage und dem Regelsignal folglich praktisch ausgeschaltet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine verein/achte blockschetr.atische Darstellung einer Echounterdrückungsschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Anzahl idealisierter Wellenformen zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung.

F i g. 3 ein vereinfachtes Blockschallbild eines Impulsgenerators für eine Echounterdrückungsschaltung nach Fig. 1.

Fig.4 eine Anzahl Wellenformen, wie diese in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 und F i g. 3 auftreten.

Fig. 5 eine Signalverarbeitungsschaltung für eine Echounterdrückungsschaltung nach der Erfindung.

In Fig. 1 wird einem Eingang ί ein Videosignal zugeführt, in dem ein Echo vorhanden ist. Dieses Videosignal erscheint dann an einem Eingang 3 einer Verknüpfungsschaltung 5 und an einem Eingang 7 eines Amplitudensiebes 9. Das Amplitudensieb 9 gibt dann an einem Ausgang 11 nur das im Videosignal vorhandene Synchronsignal ab, das in F i g. 4 durch die Wellenform 401 bezeichnet worden ist. Dieses Synchronsignal wird einem Eingang 13 eines Impulsgenerators 15 zugeführt, der an einem Ausgang 17 ein Signal abgibt, wie dies in Fig. 4 durch die Wellenform 408 bezeichnet ist uind an einem Ausgang 19 die Wellenform 410 und an einem Ausgang 21 die Wellenform 411.

Einem weiteren Eingang 23 der Verknüpfungsschaltung 5 wird ein Korrektursignal zugeführt, mit dem das Echo in dem dem Eingang 3 zugeführten Videosignal unterdrückt werden muß. An einem Ausgang 25 der Verknüpfungsschaltung 5, an dem auch der Ausgang der Schaltungsanordnung liegt, entsteht dann ein korrigiertes Videosignal, das weiter einem Eingang 27 einer Verzögerungsanordnung 29 zugeführt wird. Die Verzögerungszeit dieser Verzögerungsanordnung 29 isi durch tio ein einem Eingang 31 zugeführtes echolagenabhängiges Regelsignal regelbar. An einem Ausgang IQ der Verzögerungsanordnung erscheint dann ein verzögertes korrigiertes Videosignal. Dieses Signal wird von einem Verstärker 35 verstärkt und in symmetrischer Form einen (j5 Eingang 37,39 einer Multiplizierschaltung 'IH zugeführt, die an einem Ausgang 43 das gewünschte Korrektursignal mit der richtigen Verzögerung, Amplitude und Polarität liefert. Die Mulitplizierschaltung 41 kann bei-

spielsweise von einem Typ sein, wie dieser in »Internationa! Solid State Circuits«, 16. Februar 1968, Seiten 114—115 beschrieben worden ist.

Die richtige Amplitude und Polarität des Korrektursignals am Ausgang 43 wird dadurch erhalten, daß einem weiteren symmetrischen Eingang 45, 47 der Multiplizierschaliung 41 ein Regelsignal zugeführt wird, dessen Amplitude unH Polarität von dem Restwert des Echos im korrigierten Videosignal am Ausgang 25 der Verknüpfungsschaltung 5 abhängig ist Dazu wird dieses Signa! an einem Eingang 49 einer Restechoamplitudenmeßschaltung 51 zugeführt. Dieses Signal wird von seinem Gleichspannungswert durch einen Kondensator 53 befreit, danach durch einen Klemmschalter 55 auf einen durch eine Spannungsquel'e 57 bestimmten Pegel geklemmt und dann einem Differenzverstärker 59 zugeführt, der andererseits den genannten Pegel angeboten bekommt.

Der Klemmschalter 55 wird durch ein von dem Ausgang 19 des impulsgenerator« 15 herrührendes Signal während etwa 50 ns nach dem Anfang des Ve/tikai-Synchronsignals im Videosignal geschlossen. Es darf vorausgesetzt werden, daß in dieser Zeit das Videosignal noch keine Echos aufweist.

Der Verstärker 59 liefert an einem Ausgang ein symmetrisches verstärktes Signal mit dem Pegel am Anfang des ersten Impulses des Vertikal-Synchronsignals als Bezugspegel. Dieses symmetrische Signal wird durch einen Abtastschalter 65 am Ende des ersten Impulses des Vertikal-Synchronsignals abgetastet, und die dann auftretenden Signalwerte werden über zwei Widerstände 66 bzw. 68 zwei Kondensatoren 67 bzw. 69 zugeführt und darin festgelegt, welche Kondensatoren dem Eingang 45 bzw. 47 der Multiplizierschaltung 41 das gewünschte Signal liefert. Sollte es am Ende des ersten Impulses des Vertikal-Synchronsignals kein Echo geben, so wäre die Spannung an den Kondensatoren 67,69 gleich. Gibt es wohl ein Echo, so wird die Amplitude und die Polaritü.* der Differenzspannung an den Kondensatoren 67, 69 von der Amplitude und der Polarität des Echos abhängig sein. Die Mulitplizierschaliung 41 gibt dann an ihrem Ausgang 43 ein Korrektursignal ab, dessen Amplitude und Polarität von der Regeispannung an den Eingängen 45, 47 abhängig sind. Dadurch wird die Amplitude des Rest wertes des Echo:, am Eingang 49 der RestechoamplitudenmeßschaltungSl kontinuierlich auf einem Minimalwert gehalten und zwar unabhängig von der Polarität des Echos.

Das Signal am Ausgang 61, 63 des Diffeirenzverstärkers 59 wird weiter vorzugsweise über eine Signalverarbeiiungsschaltung 70, wie diese in F i g. 5 dargestellt ist, einem Eingang 71, 73 einer Echopolaritätskorrekturschaltung 75 zugeführt, in der auch die Mulitplizierschaltung 41 eine Funktion hat und die weiter einen Regelsignalgenerator 77, einen Vorzeichenkorrekturschalter 79 und eine Korrektursignalpolaritätsdetektionsschaltung81 aufweist.

Der Eingang 71,73 der Echopolaritätskorrekturschaltung 75 ist zugleich der Eingang des Regelsignalgenerators 77. Der Eingang 71, 73 liegt über einen doppelpoligen Schalter 83 an einer integrierten Schaltung 85, 87, 89,91.

Der Schalter 83 wird beim Auftreten des ersten Impulses im Verükal-Synchronsignal geschlossen. Die Kondensatoren 87,91 der integrierenden Schaltung bekommen dadurch eine Ladung, die von dem Zeitfehler abhängig ist, den das Korrektursignal am Eingang 23 gegenüber dem Echo im Videosignal am Eingang 3 der Verknüpfungsschaltung 5 hat. Die Spannungen an den Kondensatoren 87, 91, die in entgegengesetzter Richtung von dem genannten Zeitfehler abhängen, werden über einen Differenzverstärker 93 dem Vorzeichenkorrekturschalter 79 zugeführt, der dem Eingang 31 der Verzögerungsanordnung 29 das echolagenabhängige Regelsignal liefert.

Der Vorzeichenkorrekturschalter 79 wird von einem Signal betätigt, das von einem Ausgang 95 der Korrektursignalpolaritätsdetektionsschaltung 81 herrührt. Einem Eingang 97 dieser Schaltungsanordnung wird das von dem Ausgang 43 der Multiplizierschaltung 41 herrührende Korrektursignal zugeführt. Dieses Korrektursignal ist infolge der Regelschleife, die die Multiplizierschaltung enthält, von einer derartigen Polarität, daß es das zu korrigierende Echo unterdrückt. Die Polarität' dieses Korrektursignals wird von der Korrektursignälpolaritätsdetektioasschaltung 81 wie folgt gemesesen. Das Korrektursignal am Eingang 97 wird mittels eines

2C Kondensator? 99 von dem Gleichse-annungspegel befreit und durch einen Klemmschalter 101 am Anfang des ersten Impulses des Vertikal-Synchronsignals auf einen durch eine Spannungsquelle 103 bestimmten Bez^gspegel gelegt. Der Klemmschalter 101 wird vom Signal am Ausgang 19 des Impulsgenerators 15 betätigt. Das geklemmte Signal und der Bezugspegel werden einem Differenzverstärker 105 zugeführt und danach einem Schalter 107, der jeweils während de.- Zeit, wo der erste Impuls im Vertikal-Synchronsignal auftritt, durch das

jo vom Ausgang 21 des Impulsgenerators 15 herrührende Signal geschlossen wird. Das Ausgangssignal des Schalters 107 wird über eine Begrenzer- und Filterschaltung 109 am Ausgang 95 abgegeben. Die Polarität des Signals an diesem Ausgang 95 hängt von der Polarität des Korrektursignals am Eingang 97 ab und dadurch wird die Stellung des Schalters 79 immer derart gehalten, daß das echolagenabhängige Regelsignal am Ausgang des■< Schalters die richtige Polarität hat, um die Verzögerungszeit der Verzögerungsanordnung 29 auf die richtige Weise zu korrigieren. Dies wird nun an Hand der F i g. 2 näher erläutert.

In F i g. 2 sind eine Anzahl idealisierter Wellenformen dargestellt, von denen eine durch 201 bezeichnete Wellenform den ersten Impuls des Vertika(-Gynchror-.signals darstellt. In dieser Wellenform 201 sind die Zeitabschnitte der in Fi g. 4 durch 410 und 408 bezeichneten Impulse an den Ausgängen 19 bzw. 17 des Impulsgenerators 15 zur Orientierung durch diese Bezugszeichen angegeben.

Durch die Wellen/orm 202 ist ein Echo bezeichnet mit einer Polarity;, die der der Wellenform-201 entgegengesetzt ist, und mit einer um r verzögerten Zeit, während eine Wellenform 208 ein Echo darstellt mit derselben Verzögerungszeit, aber mit einer Polaritä'. die der der Wellenform 201 entspricht. Eine Wellenform 203 stelh das Videosignal dar mit dem Echo am Eingang 3 der Verknüpfungsschaltung 5 beim Auftritt eines Echos, wie dies durch 202 be 'aichnet worden ist, und eine Wellenform 209 das Videosignal beim Auftritt eines Echos, wie dies durch 208 bezeichnet ist.

Die Multiplizierschaltung 41 kann, wenn das Videosignal die Wellenform 203 hat, ein Korrektursignal mit einer Wellenform 204 oder mit einer Wellenform 205 liefern, deren Polar i'.Mt infolge des Regclsystems zwar richtig ist, aber die Verzögerung Γι < roder r? > rist. Am Ausgang 25 der Verknüpfungsschaltung 5 tritt dann ein Signal mit der Wellenform 206 bzw. 207 auf. in dem von t\ bis τ bzw. von τ bis ri ein Echorest auftritt, der

bei der Wellenform 206 negativ (horizontal schraffiert) und bei der Wellenform 207 positiv (vertikal schraffiert) ist. Bei einem Echo mit einer Polarität, die der des Signals entgegengesetzt ist, ändert sich der Echorestwert also von negativ nach positiv, wenn sich die Verzögerungszeit der Verzögerungsanordnung 29 von kleiner nach größer als der gewünschte Wert ändert.

Wenn das Korrektursignal eine Wellenform 210 oder 211 hat zum Ausgleichen eines Echos, wie dies durch die Wellenform 208 angegeben ist, ändert, wie aus zwei Wellenformen 212 und 213 hervorgeht, der Echorestwert sich jedoch von positiv nach negativ, wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsanordnung 29 von r-, < τ nach Γι > r zunimmt. Daraus geht hervor, daß das Regelsignal am Eingang 31 in der Polarität angepaßt werden muß. wenn sich das Korrektursignal in der Polarität ändert, und dies erfolgt mit dem Vorzeichenkorrekturschalter 79. der durch die Korrektursignalpolaritätsdeiektionsschaltung 81 betätigt wird, wie dies obenstehend beschrieben wurde. Der Regelsignalgenerator 77 gibt zwei Signale als Funktion des Echorestwertes ab, deren Sinn, in dem sie sich abhängig von diesem Echorestwert ändern, entgegengesetzt ist und von denen nun durch den Vorzeichenkorrekturschalter 79 der richtige zum Eingang 31 der Verzögerungsanordnung 29 weitergeleitet wird.

Es dürfte einleuchten, daß statt der Speicherschaltungen 67, 69 und/oder 87, 91 gewünschtenfalls digitale Speicherschaltungen verwendet werden können, beispielsweise wie diese in Fig. 4 der DE-OS 25 01 657 beschrieben worden sind.

In F i g. 3 ist eine mögliche Schaltungsanordnung für den Impulsgenerator 15 gegeben, wobei die Bezugszeichen beim Eingang und an den Ausgängen denen aus F i g. 1 entsprechen und wobei durch die Bezugszeichen bei den Signalleitungen angegeben ist, welche Wellenformen aus F ι g. 4 in diesen Signaüeitungen auftreten.

Das Synchronsignal 401 am Eingang 13 wird einem monostabilen Multivibrator 301 zugeführt, der ein Signal 402 abgibt, in dem jeder negativ verlaufenden Flanke des Synchronsignals 401 ein Impuls folgt, der kurzer dauert als die Horizontal-Synchronimpulse, aber länger als die Entzerrungsimpulse im Synchronsignal 401. Ein NAND-Tor 303. dem das Signal 401 unverändert und das Signal 402 invertiert zugeführt wird, gibt dann unmittelbar vor dem Vertikal-Synchronsignal eine Anzahl Impulse ab entsprechend einer Wellenform 403, deren negativ verlaufende Flanke des ersten Impulses drei monostabile Multivibratoren 305, 307, 308 startet, die eine Wellenform 406, 404 bzw. 405 abgeben, wobei die Wellenformen 404 unverändert und 406 invertiert zusammen mit einer über einen Inverter 309 invertierten Wellenform 401 einem NAND-Tor 311 zugeführt werden, welches NAND-Tor 311 eine Wellenform 411 abgibt, die während der Zeit /. bis fj. wo der erste Impuls des Vertikai-Synchronsignals auftritt, einen Impuls aufweist

Die inverse Form der Wellenform 405 wird einem NAND-Tor 313 zugeführt, dem auch die Wellenform 404 und die inverse Form der Wellenform 401 zugeführt wird, so daß am Ausgang dieses Tores ein Signal mit der Wellenform 409 entsteht. Dies ist ein Impuls, dessen Vorderflanke zu dem Zeitpunkt fi auftritt, also am Anfang des ersten impulses des Vertikai-Synchronsignals. M'it der Vorderflanke dieses Impulses wird ein monostabiler Multivibrator 315 gestartet, der die Wellenform 410, d.h. einen zum Zeitpunkt /j anfangenden Impuls von 50 ns. abgibt.

Die Wellenform 405 wird weiter zusammen mit der inversen Form der Wellenform 406 einem NAND-Tor 317 zugeführt. Das NAND-Tor 317 gibt die Wellenform 407 ab, deren inverse Form zusammen mit der inversen Form der Wellenform 401 einem NAND-Tor 319 geliefert wird. Am Ausgang 21 diese NAND-Tores 319 entsteht dann die Wellenform 408.

In F i g. 5 ist der Ausgang 61 des Verstärkers 59 mit einem +Eingang eines Differenzverstärkers 501 und

ίο der Ausgang 63 mit dem — Eingang eines Differenzverstärkers 503 verbunden. Der —Eingang des Differenzverstärkers 501 und der + Eingang des Differenzverstärkers 303 liegen an einer geeigneten Gleichspannung oder an Masse. Der Ausgang des Differenzverstärkers 501 liegt an einem Eingang eines NAND-Tores 505 und der Ausgang des Differenzverstärkers 503 an einem Eingang eines NAND-Tores 507. Der Ausgang des NAND-Tores 505 liegt an einem Stell-Eingang eines monostabilen Multivibrators 509 und der Ausgang des NAND-Tores 507 an einem Stell-Eingang eines monostabilen Multivibrators 511. Die nicht stabile Periode dieser Multivibratoren ist länger als die Zeit, die die Wellenform 411 dauert, die über einen Verstärker und einen Inverter 513 einem Eingang jedes der NAND-Tore 505,507 und einem Rückstelleingang der monostabilen Multivibratoren 509,511 zugeführt wird. Die OAusgänge «ler Multivibratoren 509, 511 sind deswegen außerhalb der Zeit, in der die Wellenform 411 niedrig ist. niedrig. Innerhalb dieser Zeit kann ein höher werdendes Signal am Stelleingang eines der Multivibratoren 509, 511 diesen umkippen lassen, wodurch über eine Verbindung des (^-Ausganges des Multivibrators 509 mit dem NAND-Tor 507 oder des (^-Ausganges des Multivibrators 511 mit dem NAND-Tor 505 der andere Muitivibrator gesperrt wird und nicht mehr kippen kann. Dadurch wird entweder der Ausgang 71 hoch, wenn ein Echorestsignai mit einer abtauenden Flanke am Eingang 61 auftritt, oder der Ausgang 73, wenn eine abfallende Flanke infolge eines Echorestsignals am Eingang 63 auftritt. Die Amplitude dieser Ausgangssignale ist groß und unabhängig von der Amplitude der Echorestsignale, so daß der mit den Anschlüssen 71,73 verbundene Regelsignalgenerator 77 beim Vorhandensein eines Echorestsignals immer ein Signal mit einer großen Amplitude zugeführt bekommt.

Es dürfte einleuchten, daß eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beispielsweise durch Verwendung mehrerer regelbarer Verzögerungsanordnungen zum Unterdrücken einer größeren Anzahl von Echos eingerichtet werden kann.

Im Obenstehenden wurde die Vorderflanke des Vertikai-Synchronsignals als Bezugssignal für die Echounterdrückung benutzt Es ist beispielsweise auch möglich, ein anderes Bezugssignal im Videosignal zu verwenden.

das sogar speziell dazu angebracht sein kann und eine angepaßte Amplitude und Ansiiegszeit haben kann.

Die Echounterdrückungsschaltung, die obenstehend beschrieben wurde, war von einem rekursiven Typ. Gewünschtenfalls kann eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung auch nicht rekursiv ausgebildet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Echounterdrückungsschaltung, in der ein Ausgang einer Verzögerungsanordnung, in der ein Videosignal verzögert wird und die eine durch ein echolagenabhängiges Regelsignal regelbare Verzögerungszeit hat, mit einem Eingang einer Verknüpfungsschaltung zum Zuführen eines Korrektursignals zu derselben gekoppelt ist, welche Verknüpfungsschaltung einen weiteren Eingang hat zum Zuführen des Videosignals, in dem das Echo unterdrückt werden muß, und einen Ausgang, der mit einem Ausgang der Echounterdrückungsschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang (25) der Verknüpfungsschaltung (5) eine Echopolaritätskorrekturschaltung (75) verbunden ist, von deren Regelsignalausgang das echolagenabhängige Regelsignal erhalten wird, welcher Ausgaag mit einem Regelsignaleingang (31) der Verzögerungsanordnung (29) zum zwangsläufig auf den richtigen Wert Regeln der Verzögerungszeit derselben verbunden ist

2. Echounterdrückungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Echopolaritätskorrekturschaltung (?5) eine Multiplizierschaltung (41) enthält, von der ein erster Eingang (37, 39) mit einem Ausgang (33) der Verzögerungsanordnung (29) und ein zweiter Eingang (45,47) mit einem Ausgang einer mit dem Ausgang (25) der Verknüpfungsschaltung (5) verbundenen Echorestamplitudenmeßschaltung: (51) w .bunden ist und wobei von einem Ausgang (4?) derselben das Korrektursignal erhalten wird.

3. Echounterdrückungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang (43) der Multiplizierschaltung (41) eine Korrektursignalpolaritätsdetektionsschaltung (81) verbunden ist, von der ein Ausgang (95) mit einem Bedienungssignaleingang eines Vorzeichenkorrekturschalters (79) verbunden ist. von welchem Vorzeichenkorrekturschalter (79) ein Eingang mit detn Ausgang eines Regelsignalgenerators (77) verbunden ist.