DE2740787C2 - Einrichtung zur Phasensynchronisierung von Horizontalfrequenzimpulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Phasensynchronisierung von empfangsseitigen Horizontalfrequenzimpulsen, die in der Steuereinheit einer Fernsehkamera für die Bildung der Horizontalfrequenzsignale erzeugt werden, mit aus der Kamera stammenden Horizontalfrequenz-Referenzimpulsen, wobei die Einrichtung eine Regelschleife enthält, die in der Steuereinheit eine Schaltung zum Vergleichen der Phase der empfangsseitigen Impulse mit der der Referenzimpulse aufweist.

Bekanntlich sind in Fernsehaufnahmeanhgen, die beispielsweise bei Reportagen benutzt werden, die vom Kameramann getragene Kamera und die Steuereinheit für die Kamera durch ein Kabel miteinander verbunden.

dessen Länge sich ändert. Diese Länge kann sich von einem geringen Wert bis beispielsweise 1500 m ändern.

Es ist natürlich erforderlich, daß die in der Steuereinheit aufgrund der empfangsseitigen Impulse erhaltenen Horizontalfrequenzsignale mit dem von der Kamera empfangen _·η Videosignal in Phase sind.

Die Erzeugung der empfangsseitigen Impulse kann durch Referenzimpulse gesteuert werden, die aus der Kamera empfangen und mit Hilfe eines in der Kamera enthaltenen Oszillators erzeugt werden; die Referenzimpulse können auch selbst als empfangsseitige Impulse benutzt werden. Das kollidiert aber mit der Tatsache, daß die empfangsseitigen Impulse im allgemeinen eine bestimmte Phasenverschiebung gegenüber den Horizontalfrequenzsignalen haben sollen, die von außen (aus der Fernsehzentrale, für die die Reportagen ir dem genannten Beispiel bestimmt sind) kommen und im allgemeinen liber Funk /u der Steuereinheit übertragen werden Diese letzteren Signale werden als Eingangsimpulse bezeichnet.

F.s ist bekannt (DE-OS 21 55 600). zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses in der Steuereinheit empfangsseitige Impulse zu erzeugen, die die gewünschte Phase gegenüber den Eingangsimpulsen aufweisen, in der Kamera die Horizontalfrequenzsignale zu erzeugen, die darin benutzt werden (Ablenksignale und Voraustastsignale), wobei die Generatoren dieser Signale durch einen durch eine Spannung gesteuerten Kameraoszillator gesteuert werden, und in die von der Kamera zu der Steuereinheit übertragenen Signale Referenzim pulse einzufügen, deren Phase mit der des Oszillators der Kamera verknüpft ist. In der Steuereinheit empfängt ein Phasenvergleicher diese Impulse und die empfangsseitigen Impulse, und sein Ausgangssignal wird zu der Kamera übertragen, in welcher es an den Steuereingang des Oszillators angelegt wird. Auf diese Weise werden die empfangsseitigen Impulse den Eingangsimpulsen und der Kameraoszillator den emp fangsseitigen Impulsen nachgeregelt. Diese L-inrichtung hat den Nachteil, daß sie einen sehr stabilen Oszillator in der Kamera erfordert, wenn nicht ständig die Steuerspannung übertragen werden kann, was in einer MültiplexVef bindung häufig der Fall ist.

Aus der DE-AS 12 58 890 ist eine Phasensynchronisationsschal tufig der eingangs genannten Art bekannt, bei def für die Steuereinheit und die Kamera ein einziger Oszillator verwendet wird. Zur Synchronisation werden

die aus dem Oszillator gewonnenen Horizontalfrequenzimpulse nach Verzögerung in einem monostabilen Multivibrator mit variabler Verzögerung über ein Koaxialkabel der Kamera zugeführt und von dort zur Steuereinheit zurückübertragen. Durch Phasenvergleich zwischen diesen zurückübertragenen Impulsen und den direkten Ausgangsimpulsen des Oszillators wird eine Fehlerspannung abgeleitet, welche die Verzögerungsdauer des monostabilen Multivibrators nachregelt. Die auf diese Weise erzeugte Synchronisation ist jedoch nicht fehlerfrei, sondern mit Bildinstabilitäten .(jitter) behaftet, da die Auslösung des monostabifen Multivibrators prinzipbedingt und aufgrund der Einwirkung von Störsignaien sowie durch Unvollkommenheiten der Regelschleife Schwankungen unterwor- !5 fen ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Phasensynchronisierung von empfangs- «eitigen Horizontalfrequenzimpulsen mit Horizontal-Referenzimpulsen aus der Kamera, bei der Synchronisatinnsfehler (jitter) vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Phasensynchronisierung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die empfangsseitigen Impulse mit Hilfe eines Oszillators erzeugt werden, der Impulse mit einer Frequenz liefert, die gleich einem Vielfachen NF der Horizontalfrequenz F ist, und mit Hilfe eines Modulo-MZählers. der einen empfangsseitigen Impuls iefert, wenn sein Zählerstand um N erhöht worden ist. wobei dieser verzögerte Zähler durch den Oszillator •ber einen Schalter versorgt wird, welcher durch die Phasenvergleichsschaltung gesteuert wird, und daß die Referenzimpulse aufgrund der Ausgangssignale des Oszillators der Frequenz /VFerzeugt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung liefert der von dem Oszillator angesteuerte Zähler direkt die Horizontalfrequenzimpulse für die Verbraucherschallung. wenn die Phasenvergleichsschaltung den Schalter geschlossen hat, d. h. die gewünschte Phasenlage !wischen Referenzimpulsen und den Ausgangssignalen des Oszillators hergestellt ist. Daher können keine Synchronisationsfehler auftreten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann leicht in Digitaltechnik verwirklicht werden und bietet daher eine leicht · Anpassung an eine zweiseitige Multiplexübertragung zwischen der Steuereinheit und der Kamera, weil die im Rahmen dieser Synchronisierung tbertragenen Signale nur einen geringen Teil der Zeit fceanspruchen. Ferner t:;steht die Möglichkeit eines Betriebes mit offener Schleife für eine bestimmte Kabellänge, nachdem die korrekte Phasenlage herge· Hellt ist Mit wenigen zusätzlichen Elementen kann auch Händig die Länge des Kabels gemessen werden, Wodurch ferner ermöglicht wird, die Versorgungsspaniung der Kamera in Abhängigkeit von der Länge des Kabels einzustellen und so eine Energieverschwendung tu vermeiden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. 6n

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden 5m folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur das Blockschaltbild einer Synchronisiereinrichtung nach der Erfindung zeigt

In der Figur ist angenommen worden, daß die Übertragung der zu der i'.ier betrachteten Synchronisierung gehörenden Signale zwischen der Kamera und der Steuereinheit mit Hilfe von zwei Leitungen 1 und 2 erfolgt, die in der Richtung Steuereinheit Kamera b.-?w. in der Richtung Kamera-Steuereinheit übertragen, in den modernen Aufnahmeanlagen werden die Übertragungen für einen Kanal bestimmter Frequenz vorzugsweise frequenz- und zeitmultiplexiert, so daß nur eine einzige Koaxialleitung erforderlich ist Da das jedoch außerhalb der Erfindung liegt, ist zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen worden, daß die Übertragungen, die für die Synchronisiereinrichtung erforderlich sind, in der Richtung Steuereinheit-Kamera mit Hilfe einer Leitung 1 und in der Richtung Kamera-Steuereinheit mit Hilfe einer Leitung 2 erfolgen.

Die Figur zeigt einen Oszillator 3, der ein Rechtecksignal liefert sich in der Steuereinheit einer Bildaufnahmeanlage befindet und mit dem /V-fachen der Horizontalfrequenz schwingt, woboi /V= 320 ist Für eine Horizontalperiode von 64 μ^ beträgt die Periode r des Oszillators daher 02 μδ. Der Oszillator 3 versorgt einen Modulo-/V-Binärzähler 4, der ·_η den Zustand 0 geht, nachdem er N Impulse gezählt im und dann einen Ausgangsimpuls liefert, so daß er eine Teilerstufe im Verhältnis 1 : Λ' darstellt. Der Zähler 4 liefert daher Horizontalfrequenzimpulse, die als Steuerimpulse bezeichnet werden und über die Leitung 1 zu der Kamera übertragen werden, in der sie an eine Schaltung 20. die die Horizontalfrequenzsignale liefen, welche in der Kamera benutz! wtrden. und an eine Formgebungischaltung 21 angelegt werden, die für jeder, von ihnen einen Referenzimpuls der Dauer L liefert Die Dauer L muß größer sein als die Penode r des Oszillators 3 und wird um so kleiner gewählt, je größer die gewünschte Genauigkeit ist. Sie wird beispielsweise gleich 0,3μs = 3r/2 gemacht. Die Referenzirnpulse werden über die Leitung 2 zu der S.euereinheit übertragen

Die übrigen Teile der Kamera sind nicht dargesiellt worden.

In der Steuereinheit werden die empfangsseitigen Impulse, die in einer Verbraucherschaltung 25 iur die Verarbeitung des aus der Kamera empfangenen Videosignals benutzt werden, mit Hilfe des Oszillators 3 und einer Teilerstufe im Verhältnis I : N erhalten, die aus einem Modulo-MBinärzähler 8 besteht, der den gleichen Aufbau wie der Zähler 4 hat. abei durch den Oszillator 3 über einen Schalter versorjt wird, welcher aus einer UND-Schaltung 9 besteht. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß bei Verwendung dieser Torschaltung zum Unterdrücken der Übertragung einer Anzahl m von Impulsen von dem Oszillator 3 zu dem Zähler 8 die von dem Zähler 8 gelieferten empfangsseitigen Impulse gegenüber den an die Leitung 1 angelegten Steuerimpulsen (und infolgedessen gegenüber den Referenzimpulsen um jede Dauer verzögert werden können, die ein Vieltaches von r = T/N und kleiner als 7"ist. wobei Tdie Horizontalperiode ist Eine Verzögerung, die gleich oder größer r ist, hätte offenbar keinen Vorteil

Zu diesem Zweck werden die empfangssemgen Impulse und die Referenzimpulse an eine Phasenver gleichsschaltung . /igelegt die so aufgebaut ist. daß sie ein die ' 'bertragung eines Impulse^ .lurch die UND-Schaltung 9 blockierendes Signal bei jedem Nichtzusammenfallen der Vorderflank·: eines empfangsseitigen Impulses mit einem Referenzimpuls liefert

Diese Phasenveig'eichsschaltung enthält als erstes eine D-Kippschaltung 11, die an ihrem Signaleingang D die Referenzimpulse und an ihrem Takieingang H die eriipfangsseiligen Impulse empfängt.

Nimmt man an, daß die Referenzimpulse positive Impulse mit dem Digilalwert I sind, welche durch impulsdächer mit dem Digitalwert 0 voneinander getrennt sind, und daß der Takteingang der Kippschaltung auf die Vorderflanke der empfangsseiiigeii Impulse anspricht, so ist zu erkennen, daß die Kippschaltung 11 in dem Zustand 0 ist, solange die Vorderflanke der empfangsseitigen Impulse nicht während der Dauer der Referenzimpulse erscheint. Um zu allererst ein Signal für jeden empfangsseitigen Impuls zu erhalten, der auf diese Weise nicht mit einem Referehzirripuls synchronisiert ist, ist der Ausgang Qder Kippschaltung 11, der das Signal 1 liefert, wenn die Kippschaltung in dem Zustand 0 ist. mit dem ersten Eingang einer UND-Schaltung 13 verbunden, deren zweiter Eingang die empfangsseitigen impulse empfängt.

Die Phasenvergleichsschaltung enthält schließlich eine monostabile Kippschaltung 14, die durch die Vordsrilsriken dsr Aus"an"5im'^>u!ss der UMD Scha! tung 13 ausgelöst wird und für jede Auslösung einen Blockierungsimpuls liefert.

Die Dauer B dieses Blockierungsimpulses wird bestimmt, indem berücksichtigt wird, daß der Oszillator 3 der Periode r Impulse der Dauer τ/2 liefert, daß die Vorderflanke des Blockierungssignals bis auf eine geringe Verzögerung R mit einem Impuls des Oszillators 3 in Phase ist und daß die UND-Schaltung 9 einen Ausgangsimpuls des Oszillators 3 insgesamt blockieren soll, um ihn an der Betätigung des Zählers 8 zu hindern. Das ergibt für die Dauer B eine theoretische untere Grenze von 3 r/2- R und eine theoretische obere Grenze von 5 r/2 - R.

Für die Dauer B wird vorzugsweise ein Wert von 2 r genommen.

Für jede Vorderflanke eines empfangsseitigen Impulses, die zeitlich nicht mit einem Referenzimpuls zusammenfällt, nimmt daher die durch den Zähler erzeugte Verzögerung um r zu. bis die Phasenvergleichsschaltung 11,13,14 kein Blockierungssignal mehr liefert.

Die Vorderflanke der empfangsseitigen Impulse ist dann entweder in Phase mit der Vorderflanke der Referenzimpulse oder gegenüber diesen um eine Dauer verzögert, die kleiner als L = 3 r/2 ist. welches Ergebnis immer erzielt werden kann, da der Schritt r der Verzögerung, die durch den Zähler 8 hervorgerufen wird, kleiner als L ist.

Wenn die Länge des Kabels gegenüber seiner vorherigen Länge kleiner wird, so daß die Phase der empfangsseitigen Impulse um etwa mc gegenüber der der Referenziippulse verzögert wäre, wird die gewünschte Phasenvoreilung der empfangsseitigen Impulse durch Austastung von (n-m) Eingangsimpulsen des Zählers 8 erhalten.

In allen Fällen wird in einem stabilen Zustand (UND-Schaltung 9 leitend), wenn der Zähler 8 Null anzeigt, der Zähler 4 eine Zahl m anzeigen, die der Verzögerung rm entspricht, weiche den empfangsseitigen Impulsen gegenüber den Steuerimpulsen gegeben wird, um das Doppelte des eiektrischen Weges zwischen der Kamera und der Steuereinheit zu kompensieren. Die Zahl m ist daher ein Maß für die Länge des Kabels und dieses Maß ist eindeutig, wenn das Doppelte der Dauer der Bahn nicht A/r erreichen kann (was einer Länge von etwa 20 km entsprechen würde).

Der Zähler 8 gehl aber in den Zustand 0, wenn er N Impulse gezählt hat, und liefert dann einen empfangsseitigen Impuls. Dieser empfangsseitige Impuls wird an den Schreibeingang /eines Registers 27 angelegt.

Das Register 27 versorgt eine nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung für den von ihm angezeigten Zählerstand.

Die Anzahl der Stufen des Registers 27 kann verkleinert werden, indem die Bits mit dem größten Stellenwert unter Berücksichtigung der Maximallänge des Kabels oder die Bits mit dem kleinsten Stellenwert Unter Berücksichtigung der gewünschten Genauigkeit nicht registriert werden.

An anderer Stelle ist erwähnt worden, daß die empfangsseitigen Impulse im allgemeinen auch mit den Horizontalfrequrnzeingangsimpulsen phasensynchronisiert sein sollen

Zur Erfüllung dieser Forderung ist der Oszillator 3 ein spannungsgesteuerter Oszillator und sein Steuereingang ist mit dem Ausgang eines Impulsphasenvergleichers 30 verbunden, der ein Gleichspannungsfehlersignal liefert und an seinen Eingängen 32 und 31 die Eingangsimpulse bzw. die empfangsseitigen Impulse empfängt.

Wie erwähnt, sind, um nicht in außerhalb der Erfinri ing liegende Einzelheiten einzutreten, zwei autonome Leitungen für die zu der Synchronisierein-

richtung gehörenden Übertragungen angenommen worden.

In dem Fall eines mehradrigen Kabels zwischen der Kamera und der Steuereinhiet werden die Referenzimpulse vorzugsweise in die Austastintervalle des von der Kamere gelieferten Bildsignals eingefügt. Wenn eine einzige Koaxialleitung benutzt wird, können die Steuerimpulse mit anderen Betriebssignalen zeitmultiplexiert werden, die auf einem Frequenzkanal des Multiplex übertragen werden.

Die Impulse, die zur der Kamera geschickt werden, könnten eine Frequenz qFhaben. die ein Vielfaches der Frequenz Fist, indem eine Teilerstufe im Verhältnis I : q in die Kamera eingefügt wird. Das könnte der Fall sein, wenn die Frequenz qF in der Kamera für eine Digitalübertragung von Betriebssignalen von Nutzen ist.

Andererseits brauchen auch die Referenzimpulse nicht für jede Horizontalperiode übertragen oder benutzt zu werden, sofern ihre Phase korrekt ist Sie

so brauchen beispielsweise nur während der Vertikalaustastintervalle benutzt zu werden, indem die UND Schaltung 13 nur während dieser Intervalle freigegeben wird, wobei diese UND-Schaltung dann einen dritten Eingang hat.

Schließlich sei angemerkt, daß alle Phasensynchronisierungen, von denen die Rede gewesen ist, nicht notwendigerweise jeweils ein Inphasebringen bedeuten, sondern in der einen oder anderen Richtung vorbestimmte Phasenverschiebungen sein können. Dieses Ergebnis kann mit Hilfe einer Einrichtung mit fester Phasenverzögerung immer erreicht werden, die in den einen oder den anderen der Eingangskanäle einer Phasenvergleichsschahung eingefügt wird

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Phasensynchronisierung von empfangsseitigen Horizontalfrequenzimpulsen, die in der Steuereinheit einer Fernsehkamera für die Bildung der Horizontalfrequenzsignale erzeugt werden, die in das aus der Kamera empfangene Videosignal eingefügt werden, mit Horizontalfrequenz-Referenzimpulsen aus der Kamera, wobei die Einrichtung eine Regelschleife enthält, die in der Steuereinheit eine Schaltung zum Vergleichen der Phase der empfangsseitigen Impulse mit der der Referenzimpulse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die empfangsseitigen Impulse mit Hilfe eines Oszillators erzeugt werden, der Impulse mit einer Frequenz liefert, die gleich einem Vielfachen NF der Horizontalfrequenz F ist, und mit Hilfe eines Modulo- N-Zählers, der einen empfangsseitigen Impuls liefert, wenn sein Zählerstand um N erhöht worden ist, wobei dieser verzögerte Zähler durch den Oszillator über einen Schalter versorgt wird, welcher durch die Phasenvergleichsschaltung gesteuert wird, und daß die Referenzimpulse aufgrund der Ausgangssignale des Oszillators der Frequenz JVFerzeugt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. mit einer Regeleinrichtung, die die empfangsseitigen Impulse in der Phase Horizontalfrequenz-Eingangsimpulsen nachregelt, -vclche die Steuereinheit von außen empfängt, wobei die Regeleinrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen der Phase der Eingangsimpul- $e und der empfangbseitigen Impulse enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ~iese Regelung mit Hilfe des Oszillators der Frequenz NF erfolgt, der einen mit der Vergleichseinrichtung verbundenen Steuereingang hat, und daß die Synchronisiereinrichtung einen zweiten Modulo-NZähler enthält, der den gleichen Aufbau wie der verzögerte Zähler hat und kontinuierlich durch den Oszillator gespeist Wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Referenzimpulse größer als die Periode des Oszillators gewählt wird und daß die Phasenvergleichsschaltung enthält: eine D-Kippschaltung mit einem Signaleingang und einem Takteingang, wobei einer dieser Eingänge die Referenzimpulse aus der Kamera und der andere die empfangsseitigen Impulse empfängt, eine UND-Schaltung, die das Signal des Ausgangs mit Negation der Kippschaltung empfängt und die gleichen Impulse wie der Takteingang derselben, und eine ffionostabile Kippschaltung, deren Eingang mit dem Ausgang der UND-Schaltung verbunden isl und tieren Ausgang den Ausgang der Phasenvergleich«; Schaltung darstellt, wobei der Schalter für die Dauer des quasistabtlen Zustandes der monostabilen Kippschaltung blockiert ist und wobei diese Dauer to gewählt ist. daß der Schalter die Übertragung von einem und nur einem Impuls des Oszillators zu dem verzögerten Zähler verhindert

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Gewinnung eines Meßwertes der Länge der elektrischen Bahn der Signale zwischen der Kamera und der Steuereinheit eine Aufzeichhungseinfichlttng enthält, die alle oder einen Teil ddt* Bits des durch den zweiten Zähler angezeigten Zählerstandes aufzeichnet, v/enn der verzögerte Zähler den Zählerstand 0 passiert.