DE2751465A1

DE2751465A1 - Fernsehkamera mit einer fernsehaufnahmeroehre und einer ausgleichsschaltung gegen nf-signalstoerung, insbesondere mikrophonie

Info

Publication number: DE2751465A1
Application number: DE19772751465
Authority: DE
Inventors: Johannes Antonius Be Dechering; Martinus Franciscus Adr Geurts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-06-08
Also published as: US4174525A; NL7613357A; JPS5369767A; AU3103377A; GB1568899A; FR2373202A1; AU505091B2; JPS5369519A

Description

Fernsehkamera mit einer Fernsehaufnahmeröhre und einer Ausgleichsschaltung gegen NF-Signalstörung, insbesondere

Mikrophonie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit einer Fernsehaufnahmeröhre und einer Ausgleichsschaltung gegen NF-Signalstörung, insbesondere Mikrophonie, wobei die Fernsehaufnahmeröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Kathode und einer Steuer- und Beschleunigungselektrode, einer Auftreffplatte, einer in der Nähe der Auftreff platte vorgesehenen, insbesondere Mikrophonie verursachenden Gazeelektrode und einem mit der Auftreffplatte gekoppelten Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre versehen ist.

Eine Fernsehkamera mit einer Mikrophonieausgleichsschaltung

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ist u.a. aus der DT-AS 21 38 738 bekannt, in der vorgeschlagen wird, in die mit dem Bildsignalausgang verbundene Signalstrecke ein Sperrfilter aufzunehmen, das auf die Frequenz der durch die Mikrophonie verursachten Störsignale, die durch die schwingende Gazeelektrode erzeugt werden, abgestimmt ist. Es ist angegeben, daß die durch mechanische oder akustische Schwingungen verursachten Hikrophoniestörsignale eine Bandbreite von etwa 1,5 bis 3 kHz aufweisen. Durch das Herausfiltern der in diesem Frequenzband auftretenden Signale werden nicht nur die Mikrophoniestörsignale, sondern auch die in diesem Band auftretenden Bildsignale unterdrückt, was zu einer Verschlechterung des wiedergegebenen Fernsehbildes führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Fernsehkamera zu schaffen, die eine Ausgleichsschaltung gegen NF-Störsignale, wie Mikrophonie, Netzbrummen, Übersprechen von Ablenkfeldern usw. aufweist und bei der das Bildsignal nicht beeinträchtigt wird, so daß das wiedergegebene Bild nicht schlechter wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Fernsehkamera der eingangs genannten Art nach der Erfindung die Kathode des Elektronenstrahlerzeugungssystems mit einem Signalausgang eines Oszillators verbunden, wobei der SS-Wert des Oszillatorsignals an der Kathode größer als der örtliche maximale Potentialverlauf an der Auftreffplatte ist, auftretend bei Örtlich maximaler Beleuchtung in einer aufzunehmenden Szene, und wobei die Oszillatorfrequenz der doppelten höchsten genormten Bildsignalfrequenz entspricht bzw. größer als der doppelte Wert derselben ist und der Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre mit dem modulierten Bildsignal mit einer Amplitudendemodulationsschaltung zum Erhalt eines unmodulierten störungsausgeglichenen Signals gekoppelt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es durch die Modulation des Kathodenpotentials mit der Oszillatorfrequenz während der Zeilenabtastzeiten möglich ist,dem

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Bildsignal ein Kennzeichen zu geben, das in den Störsignalen, vie Mikrophonie, die im wesentlichen durch die schwingende Gazeelektrode erzeugt wird, nicht auftritt. Dieses Kennzeichen ist ein Träger, auf dem die Bildinformation in amplitudenmodulierter Form vorhanden ist, und zwar dadurch, daß mit der Oszillatorfrequenz das Kathodenpotential derart hoch angehoben wird, daß der Elektronenstrahl nicht auf die Auftreffplatte treffen kann, weil darauf ein niedrigeres von der örtlichen Szenenleuchtdichte abhängiges Potential vorhanden ist. Das Kathodenpotential wird dabei derart hoch angehoben, daß auch bei örtlich maximaler Leuchtdichte und der dabei auftretenden maximalen Potentialerhöhung an der Auftreffplatte immer gewährleistet ist, daß die Landungsunterbrechung erfolgt. Durch eine Amplitudendemodulation des Trägers mit darauf der Bildinformation (in Form der sogenannten Anodenmodulation) wird diese Bildinformation erhalten, ohne daß darin die Mikrophoniestörsignale auftreten.

Eine Fernsehkamera nach der Erfindung weist eine weitere Qualitätsverbesserung im Zusammenhang mit einer Vermeidung einer möglichen Leuchtdichtemodulation auf, wenn diese das Kennzeichen aufweist, daß die Oszillatorfrequenz ein ganzes Vielfaches der Fernsehzeilenfrequenz ist.

Eine Ausführungsform einer Fernsehkamera mit einer Ausgleichsschaltung für die NF-Störung und mit einer Maßnahme für Rauschverbesserung weist das Kennzeichen auf, daß die Amplitudendemodulationsschaltung mit einem Amplitudendemodulator, einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter mit Filterkennlinien, die komplementär sind, versehen ist, wobei der Ausgang der Demodulationsschaltung über das Hochpaßfilter unmittelbar und über das Tiefpaßfilter in Reihe mit dem Amplitudendemodulator mit einem das modulierte Bildsignal führenden Eingang der Demodulationsschaltung verbunden ist.

Oa die Bildung komplementärer Filter bei ¹UBi- und Hochpaß-PHN 8606 - 4 -

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filtern einfacher ist als bei Tief- und Bandpaßfiltern, weist eine Ausführungsform einer Fernsehkamera weiter das Kennzeichen auf, daß der Ausgang der Demodulationsschaltung über ein Tiefpaßfilter mit der Bildsignalbandbreite mit den komplementären Tief- und Hochpaßfiltern verbunden ist.

Die Rauschverbesserung ist dadurch erreicht, daß vom demodulierten Bildsignal nur ein niederfrequentes Signalband (0 bis beispielsweise 15 kHz) und vom modulierten Bildsignal nur das sich daran anschließende Bildsignalband (von beispielsweise 15 kHz bis 5 MHz), zur Bildung des Ausgangsbildsignals verwendet wird.

Da die Anwendung des Störungsausgleichs nach der Erfindung sit einer RauschvergrOßerung im NF-Signalband einhergeht, weist für eine weitere Verbesserung der Bildqualität eine AusfUhrungsform einer Fernsehkamera das Kennzeichen auf, daß die Kamera mit einem Störungsdetektor versehen ist, der zur Steuerung an eine Umschaltanordnung angeschlossen ist, Utter die einerseits die Kathode der Aufnahmeröhre mit dem Oszillatorausgang bzw. einer Gleichspannung und andererseits ein Kameraausgang über die Amplitudendemodulatlonsschaltung bzw. unmittelbar mit dem Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre gekoppelt ist.

Dadurch ist erreicht, daß die Mikrophonieausgleichsschaltung nur beim Vorhandensein von Mikrophoniestörsignalen wirksam und beim Fehlen derselben ausgeschaltet ist, so daß die Kamera auf konventionelle Weise wirksam ist.

Eine für einen Gebrauch, bei dem die Störung teilweise ausgeglichen werden kann, geeignete KameraausfUhrung weist das Kennzeichen auf, daß die Kamera mit einem Störungsdetektor versehen ist, der zur Steuerung an einen Umschalter angeschlossen ist, der die Kathode der Aufnahmeröhre mit dem Oszillatorausgang bzw. einer Gleichspannung verbindet, sowie an einen Potentiometerabgriff, der mit einem Kameraausgang

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verbunden ist, während die Potentiometeranschlüsse einerseits über die Amplitudendemodulationsschaltung und andererseits über eine Verzögerungsanordnung und ein Tiefpaßfilter ■it dem Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre gekoppelt sind.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Fernsehkamera,

Fig. 2a Spannungs- und Stromkurven als Punktion der Zeit, Fig. 2b Amplitudendiagramme als Funktion der Frequenz, Fig. 3 und 4 AusfUhrungsformen einer Demodulationsschaltung

fUr die Kamera nach Fig. 1, Fig. 5 eine KameraausfUhrung mit einer automatisch ein- und

ausschaltenden Störungsausgleichsschaltung, Fig. 6 eine KameraausfUhrung, bei der automatisch die Störung teilweise ausgeglichen wird.

In der Fernsehkamera nach Fig. 1 ist 1 eine Fernsehaufnähmeröhre, die auf schematische Weise mit nur zum Verständnis der Erfindung wichtigen Teilen dargestellt ist. Ablenk-, Fokussier-, Zentrier- und andere Mittel sind fortgelassen. Die als Beispiel gegebene Fernsehkamera nach Fig. 1 kann eine Schwarz-Weiß- oder eine Farbfernsehkamera mit nur einer Aufnahmeröhre sein. Als Anwendungsbereich kann eine Studiokamera, eine Freilichtkamera, eine Röntgenfernsehkamera usw. betrachtet werden, bei denen insbesondere durch akustische und mechanische Schwingungen verursachte Mikrophoniestörsignale störend auftreten.

In der Aufnahmeröhre 1 ist eine Kathode mit 2 bezeichnet. Eine Steuerelektrode ist durch 3> zwei Beschleunigungselektroden sind durch 4 und 5 und eine Gazeelektrode durch 6 und eine Auftreffplatte durch 7 bezeichnet. Die Aufnahmeröhre 1 ist also mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem (2, 3, 4) zum Erzeugen eines Elektronenstrahles

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versehen, der bei Anwendung nicht dargestellter Ablenkmittel auf die beim Fernsehen übliche Weise die Auftreffplatte 7 zeilen- und bildweise abtastet. Die Auftreffplatte besteht beispielsweise aus einer durchsichtigen elektrisch leitenden Signalelektrode 8 und einer darauf angeordneten Halbleiterschicht 9. Die Signalelektrode 8 der Auftreffplatte ist mit einem Signalausgang 10 verbunden, der über einen Widerstand 11 an eine Speisespannungsklemme +u1 von z.B. 45 V angeschlossen ist. Die Elektrode 4 ist an eine Spannung +u2 von z.B. 300 V, die Elektrode 5 an eine Spannung +u3 von z.B. 600 V und die Elektrode 6 an eine Spannung +u4 von z.B. 800 V angeschlossen.

Bei einer derartigen Aufnahmeröhre 1 regen mechanische und akustische Schwingungen die Kathode 2 und die Elektroden 3 bis einschließlich 6 ebenfalls zum Schwingen an, insbesondere aber die Gazeelektrode 6. Die Gazeelektrode 6 bildet aber praktisch eine schwingende Platte eines Kondensatormikrophons, von dem auch die Auftreffplatte 7 einen Teil bildet. Die schwingende Gazeelektrode 6 verursacht ein Signal am Ausgang 10, das als Mikrophoniestörsignal bezeichnet wird und im Frequenzbereich von 1,5 bis etwa 3 kHz auftritt. Am Ausgang 10 tritt weiter ein gewünschtes Bildsignal auf, das durch die Elektronenstrahlabtastung der Halbleiterschicht 9 der Auftreffplatte 7 erzeugt wird. Dabei wird im Auftreffpunkt des Strahles das (bestimmte) Potential, das an der Kathode 2 vorhanden ist, bei einem Abfuhren der elektrischen Ladung auf der Halbleiterschicht 9 aufgeprägt, die durch den lichtabhängigen örtlichen Leckstrom in der vorhergehenden Zeit entsprechend einer Teilbildperiode erhalten worden ist. Als Beispiel gilt, daß bei einer örtlich maximalen Beleuchtung das Potential auf der freiliegenden Oberfläche der Halbleiterschicht 9 um maximal 5 V in der Zeit entsprechend der Dauer einer Teilbildperiode, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden örtlichen Abtastungen durch den Elektronenstrahl liegt, gestiegen sein kann.

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Daraus geht hervor, daß das Signal am Ausgang 10 der Aufnahmeröhre 1 aus den gewünschten Bildsignalkomponenten abhängig von den örtlichen Leckströmen in der Halbleiterschicht 9 und den Mikrophoniestörsignalen, die im wesentlichen von der Gazeelektrode 6 herrühren, die gegenüber der Auftreffplatte 7 schwingt, aufgebaut ist. Dabei rühren das Bildsignal und das Mikrophoniestorsignal aus zwei voneinander unabhängigen Quellen her. Die Signale sind völlig unabhängig voneinander. Außer der niederfrequenten Mikrophoniestörung sind noch Brummspannungen der Speisespannung und Übersprechen von Ablenkfeldern zur Auftreffplatte 7 störend.

Damit die Mikrophoniestörung von den Bildsignalkomponenten getrennt wird, weist die Fernsehkamera nach Fig. 1 einen Oszillator 12 auf, der an der Kathode 2 der Aufnahmeröhre 1 angeschlossen ist. Das Oszillatorsignal ist mit CS bezeichnet und in Fig. 2a ist die Spannungskurve dieses Signals CS als Funktion der Zeit t aufgetragen. Das Oszillatorsignal CS ist in Fig. 2a als rechteckförmige Spannung zwischen den Werten ♦3 und -3 V aufgetragen. Statt des rechteckförmigen könnte ein sinusförmiges Oszillatorsignal CS gezeichnet sein. Der Einfachheit der Zeichnung halber ist die Rechteckform gewählt worden, aber in der Praxis wird mit Vorteil die Sinusform angewandt, damit keine höheren Harmonischen auftreten.

In Fig. 2a ist i_ eine Stromkurve des Stromes zur Auftreffplatte 7» wie diese bei normalem Gebrauch der Aufnahmeröhre abhängig von der aufgenommenen Szene auftreten könnte. In Fig. 2a ist weiterhin ein periodisch auftretendes Zeilenaustastsignal BS aufgetragen, bei dem eine Zeilendauer TH, eine Zeilenabtast- zeit THS und eine Zeilenaustastzeit THB sind.

In der Kamera nach Fig. 1 wird das Zeilenaustastsignal BS mit zwischen -25 und -110 V liegenden Impulsen der Steuerelektrode 3 der Aufnahmeröhre 1 zugeführt. Es wird vorausgesetzt, daß der Strom i^von 0 in den Zeilenaustastzeiten THB bis maximal 300 nA bei einer örtlich maximalen Beleuchtung

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auf der Auftreffplatte 7 zunehmen kann, oder mit anderen Worten, die Aufnahmeröhre 1 ist mit einem maximalen Strom ▼on 300 nA für den Elektronenstrahl in der Nähe der Auftreffplatte 7 eingestellt.

Zum erfindungsgemäBen Betreiben der Aufnahmeröhre 1 ist der maximale Elektronenstrahlstrom bis 600 nA vergrößert worden, wie bei einer Stromkurve Ij_n, in Fig. 2a gezeigt. Weiterhin 1st an der Kathode das Oszillatorsignal CS nach Fig. 2a vorhanden und der von Spitze zu Spitze reichende SS-Wert von 6 V führt unter Berücksichtigung des obenstehend gegebenen maximalen Potentialverlaufes von 5 V an der Halbleiterschicht dazu, daß beim Wert von +3 V im Signal CS der Elektronenstrahl niemals auf der Halbleiterschicht 9 der Auftreffplatte 7 landen kann. Das Kathodenpotential ist dann nämlich höher als das maximal mögliche Potential auf der Halbleiterschicht 9. Die Folge ist, daß statt der Stromkurve i_T die von i_MT erhalten wird. Es stellt sich heraus, daß die Vergrößerung des Elektronenstrahlstromes erforderlich ist, um in der Hälfte der normalen Zeit die Ladung auf der Halbleiterschicht 9 entfernen zu können. Der Einfachheit halber ist in Fig. 2a dargestellt, daß nur einige, z.B. sechs, Perloden i/'_ce des Oszillator-Signals CS in den Zeilenabtastzeiten THS auftreten. In der Praxis muß die Oszillatorfrequenz f_C8 der doppelten höchsten genormten Bildsighalfrequenz von beispielsweise 5 MHz entsprechen bzw. größer sein als der Wert derselben, so daß die Oszillatorfrequenz f_ca in der Größenordnung von 10 MHz liegen muß. Vorteilhaft 1st es,die Oszillatorfrequenz f_cs •in ganzes Vielfaches (c) der Zeilenfrequenz f_Q zu wählen. Als Beispiel gilt: f_fa « 15.625 Hz, c - 640 und f_cs - 10 MHz. Dadurch erfolgt die punktweise Abtastung der Halbleiterschicht 9 immer an denselben Stellen, wodurch vermieden wird, daß der Wert (Leuchtdichte) des Bildsignals etwa mit einer Frequenz entsprechend dem kleinsten Unterschied der Oszillatorfrequenz f_ce und einem Vielfachen der Zeilenfrequenz f_n schwankt.

Vollständigkeitshalber sei erwähnt, daß, obgleich der Elek-PHN 8606 - 9 -

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tronenstrahl nur wechselweise auf der Halbleiterschicht 9 landet, darauf nahezu keine Ladung nach dem Auftreffen des Strahles zurückbleibt. Der Durchmesser des Strahles ist nämlich größer als der vom Strahl zwischen zwei aufeinanderfolgenden Landungen zurückgelegte Abstand. Weiterhin sei erwähnt, daß als hinzukommender Effekt eine in der Praxis zu vernachlässigende Modulation der Stromstärke des Elektronenstrahls dadurch auftritt, daß die Kathodenspannung gegenüber der SteueieLektrodenspannung etwas schwankt. Dadurch, daß diese sich also ändert, kann dieser Effekt gewünschtenfalls auf einfache Weise ausgeglichen werden.

In Fig. 2b sind einige Amplitudendiagramme als Funktion der Frequenz dargestellt. Ein Diagramm PF gehört zu einer Stromkurve im nach Fig. 2a. Als Funktion der Frequenz f sind ein Bild- oder Videosignalband, ein darin vorhandener linear mit der Frequenz f zunehmender Rauschwert m und Hikrophonieetörsignale m1 und m2 aufgetragen. Das Nikrophoniestörsignal ■2 ist als höhere Harmonische des Störsignals m1 aufgetragen. Mit MF ist ein Diagramm bezeichnet, das zur Stromkurve i·.™ aus Fig. 2a gehört. Dabei ist ein in seiner Amplitude moduliertes Signal Ci₁₄₁) mit einem Bildsignalbasisband bis zu einer Frequenz von etwa 1/2 f und einem mit der Oszillator-

CS

frequenz f_QS ■ c · f_n modulierten Bildsignal eingezeichnet.

Mit n1 ist die Rauschkomponente bei der Oszillatorfrequenz f _„

bezeichnet. Das Diagramm MF gehört zu einem Signal, das einer sogenannten Anodenmodulation ausgesetzt gewesen ist.

Die weiteren Diagramme nach Fig. 2b werden anhand der Kamera ' nach Fig. 1 beschrieben. Der Ausgang des Oszillators 12 ist über einen Frequenzteiler 13 mit einem Divisor c an einen Eingang einer Phasenregelschaltung 14 und an einen Eingang eines Signalgenerators 13 angeschlossen. Eines weiteren Eingang der Phasenregelschaltung 14 wird ein externes Synchronsignal mit der Zeilendauer TH zugeführt und der Ausgang derselben ist zur Phasenregelung mit dem

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Oszillator 12 verbunden. Der Signalgenerator 15 liefert

das Zeilenaustastsignal BS nach Fig. 2a zur Steuerelektrode der Aufnahmeröhre 1.

Der Bildsignalausgang 10 der Aufnahmeröhre 1 ist über einen Trennkondensator 16 mit einem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 17 verbunden, der mit dem nicht invertierenden Eingang an Masse liegt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 17 ist Über einen Widerstand 18 zum invertierenden Eingang rückgekoppelt.

Die Kamera nach Fig. list mit einer Amplitudendemodulationsschaltung 19 verbunden, die Eingänge 20 und 21 aufweist. Der Eingang 20 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 17 und der Eingang 21mit dem Ausgang des Oszillators 12 verbunden. Am Eingang 20 tritt das Signal MF nach Fig. 2b auf, während am Eingang 21 das Oszillatorsignal CS liegt. Der Eingang 21 führt zu einer Amplituden- und Phaseneinstellschaltung 23, deren Ausgang an einem Eingang eines Amplitudendemodulators liegt, an dessen anderen Eingang der Eingang 20 der Demodulationsschaltung 19 angeschlossen ist.

Der Demodulator 24 in Flg. 1 ist auf bekannte Weise als Multiplizierer ausgebildet, in dem zur Amplitudendemodulation das Signal MF mit dem Oszillatorsignal CS multipliziert wird, das in Amplitude und Phase zum Erhalten eines Ausgangssignals des Demodulators 24 mit einer gewünschten Amplitude in Amplitude und Phase angepaßt ist. Die Phaseneinstellung wird zum größten Teil durch die erforderliche Korrektur der Elektronenlaufzeit in der Aufnahmeröhre 1 bestimmt, die etwa 30 ble 35 ns betragen kann. Die Amplitudeneinstellung ist für die Anwendung eines Tiefpaßfilters 25 hinter dem Demodulator 24 und eines Hochpaßfilters 26, das unmittelbar an den Eingang 20 angeschlossen ist, von Bedeutung. Die Ausgänge der Filter 25 und 26 liegen an Eingängen einer Addierschaltung 27, die über ein Tiefpaßfilter 28 mit dea Ausgang verbunden ist. Die Ausgänge des Demodulators 24, der Filter 23, 26 und 28 führen Signale, deren Diagramme als OP, LF, HF PHN 8606 - 1 -ι -

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und LHF in Fig. 2b dargestellt sind.

Aus dem Diagramm DF nach Fig. 2b geht hervor, daß das amplitudendemodulierte Signal, von dem nur das Basisband völlig dargestellt ist, einen Rauschwert n1' mit einem nahezu flachen Verlauf aufweist. Der Rauschwert n1' steht in einem bestimmten Verhältnis zum Rauschwert n1 im Diagramm MF, von dem das zugehörende Signal doppelseitenbandig demoduliert ist. Venn die Größe des Rauschwertes n1' bei Wiedergabe des demodulierten Signals noch zu einer akzeptierbaren Bildqualität führt, kann das Signal mit dem Diagramm DF ohne weitere Verarbeitung zur Wiedergabe benutzt werden.

Führt die Größe des Rauschwertes n1· zu einer schlechten Bildqualität, werden die Filter 25 und 26 eingeschaltet. Von dem demodulierten Signal DF wird nur der niederfrequente Teil nach Diagramm LF benutzt, und von dem modulierten Signal HF wird der höherfrequente Teil (Diagramm HF) teilweise (über das Filter 28) zur Bildung des unmodulierten störungsausgeglichenen Signals mit dem Diagramm LHF benutzt. Es ist aus Fig. 2b ersichtlich, daß das Signal LHF nur den vergrößerten Rauschwert n1· im niederfrequenten Teil hat. In der Praxis liegt die akzeptierbare Grenze bei etwa 15 kHz, d.h., daß dort der Kippunkt für die Filterkennlinien des Tiefpaßfilters 25 und des Hochpaßfilters 26 liegt.

Aus Fig. 2b ist ersichtlich, daß das Signal am Ausgang der Demodulationsschaltung 19 das Signal LHF ist, das aus Teilen der zwei Signale LF (0 bis 15 kHz) und HF (15 kHz bis etwa 5 MHz) zusammengesetzt ist. Dabei gilb die An forderung, daß das nach der Zusatmnenf (igung erhaltene Signal LHF nach wie vor flach verlaufe un.l kein« Uui-egelmäßigkeit bei dein genannten Kippunkt (Ιϋ kllz) aufweist, a,h. , die Filter 25 und 26 müssen koinpU-.nontat';.) Fi L turicanriLi.n.itm aufweisen, Weiter gilt die Anforderung, ·) Ui b^Li*·. /,.r hand·u- sein komplementärer B'l L cot'k-.-tuil Inh.-ii ;li;j \i\\> i. i '· ν-Λ:·.\\ ■ I ■· > t ■ den Filtern 2*> und ?.C un^ebotouja .Ή ·;;πα1.·· ^h-l·. ^ _f-<.i r-.^.s«!»..

FHN ikK>3

BAD OHiUlNAL

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da eine Ungleichheit ebenfalls zu einer Unregelmäßigkeit im Verlauf des Signals LHF führt.

Statt der Verwendung des Hochpaßfilters 26 und des nachgeschalteten Tiefpaßfilters £8 könnte ein einziges Bandpaßfilter (26*) verwendet werden» das nur das niedrigste Band des in Fig. 2b dargestellten Signals HF durchläßt. In der Praxis stellt es sich jedoch heraus, daß es einfacher ist, ein Tiefpaßfilter 25 und ein Hochpaßfilter 26 komplementär auszubilden, als ein Tiefpaßfilter 25 und ein Bandpaßfilter 26*. Deswegen wird die Verwendung des zusätzlichen Tiefpaßfilters 28 mit einer Bildsignalbandbreite bis 1/2 f_C8 bevorzugt.

Es sei darauf hingewiesen, daß der mit dem Widerstand 18 rückgekoppelte Differenzverstärker 17 eine große Bandbreite und eine flach verlaufende Frequenz- und Phasenkennlkiie aufweisen muß und möglichst wenig Intermodulationsverzerrung aufweisen darf. Als Beispiel gilt, daß für die Oszillatorfrequenz f_C8 «10 MHz der -3 dB-Punkt in der Verstärkungskennlinie bei 20 MHz oder höher liegen muß. Weiter gilt, daß bei Verwendung einer Signalklemmschaltung beim Differenzverstärker diese eine derart große Zeitkonstante haben muß, d.h. so träge sein muß, daß die Klemmschaltung das Mikrophonlestörsignal nicht zu stark beeinflußt.

Im obenstehenden ist angegeben, daß es zur Vermeidung einer Leuchtdichteänderung in einem wiedergegebenen Bild vorteilhaft ist, als Oszillatorfrequenz ein ganzes Vielfaches der Zeilenfrequenz zu wählen (f„_e ■ c * f_v). Welter bietet

CS Q

diese Wahl den Vorteil, daß ein konstanter Impulsausgleich gegen einen innerhalb der Zeilenabtastzeit THS entsprechend der Schrittresponz des Hoch- und Tiefpaßfilters verlaufenden Schwarzpegel infolge der Ubersprecherscheinungen aus den Zeilenaustastzeiten THB angewandt werden kann. Der Impulsauegleich wird dadurch durchgeführt, daß beim Ausgangssignal des Differenzverstärkers 17 ein in seiner Amplitude einstell-

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barer, aber weiterhin beliebiger Impuls während der Zeilenaustastzeiten THB addiert wird. Bei einer anderen Frequenzwahl ist die Phase des Oszillatorsignals gegenüber den Zeilenfrequenzimpulsen nicht konstant, so daß ein konstanter Impulsausgleich keinen Sinn hat.

In Fig. 3 ist eine detailliertere Ausführungsform der De-Bodulationsschaltung 19 dargestellt, wobei in diesem Fall sowie bei den nachfolgenden Figuren entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Ausgang des Demodulators 24 ist über einen Widerstand 29 und einen Kondensator 30 mit dem Verbindungspunkt einer Reihenschaltung aus einem Kondensator 31 und einem Widerstand 32 verbunden, wobei der Kondensator 31 mit der anderen Klemme an den Eingang 20 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 29 mit dem Kondensator 30 liegt an einem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 33. Der invertierende Eingang des Verstärkers 33 ist mit dem Verstärkerausgang verbunden, der außerdem an das andere Ende des Widerstandes und an den Eingang eines Tiefpaßfilters 28 angeschlossen ist. Der Verstärker 33 ist als Trennstufe wirksam.

In Fig. 3 sind für den Widerstand 29 der Wert R1 und für den Widerstand 32 der Wert R2 und für die Kondensatoren 30 und 31 derselbe Wert C1 angegeben. Der Demodulator 24 gibt eine Spannung V1 ab, am Eingang 20 tritt eine Spannung V2 und an Ausgang des Verstärkers 33 die Spannung V3 auf. Auf diese Weise gibt es zwischen der Eingangsspannung V1 und der Ausgangsspannung V3 eine Tiefpaßkennlinie, deren Filterkennlinie F25 sich wie folgt berechnet:

- ^¹ * ^{mit w} " Kreisfrequenz und ^()1/^ ^b <>² ^xmd ^w Γ

^a - V ⁽RT⁾^ ^b - <w-> ^xmd ^wn ΤΓ2

^wn ^{R1 w}n ⁿ C1(R1'R2)^1/2

Für die zwischen der Eingangsspannung V2 und der Auegangespannung V3 vorhandene Hochpaßkennlinie kann eine Filter-

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kennlinie F26 abgeleitet werden:

*^Z6M - <²>

Es folgt;

F25(Jw) + F26(jw) - 1 (3)

d.h., die Durchlaßkennlinien sind komplementär. Für die Ausgangsspannung V3 des komplementären Tief-Hochpaßfliters nach Fig. 3 folgt:

V3 - F25(Jw)'V1 + F26(jw)«V2 (4),

wobei obenstehend erwähnt wurde, daß gelten muß: Wert V1 - Wert V2, damit das Signal LHF am Ausgang 22 das in Fig. 2b dargestellte Diagramm hat.

Ein In der Praxis verwendbares Filter weist die folgenden Werte auf:

C1 - 2,2 nF und R1 - R2 - 4,7 kOhm.

In Fig. 4 ist eine Ausf Uhrungsform der Demodulationsschaltung dargestellt, in der der Demodulator 24 und das Tief- 25 und Hochpaßfilter 26 zwar vorhanden, jedoch nicht konzentriert darstellbar sind. Die Wirkung ist jedoch entsprechend. Der Eingang 20 der Demodulationsschaltung 19 ist über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 34 (Wert C2), einem Widerstand 35 (Wert R3) und der Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors 36 mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt des Kondensators 34 mit dem Widerstand 35 liegt am nichtlnvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 37, der als Trennstufe wirksam ist. Der invertierende Eingang des Verstärkers 37 1st mit dem Verstärkerausgang verbunden und beide liegen über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (Wert C2), einem Widerstand 39 (Wert R3) und der Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors 40 an Masse. Die Basis des Transistors 36 1st Über einen Widerstand 41 (Wert RU) mit

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einer Spannung +u5 und über einen Kondensator 42 (Wert C3) mit dem Ausgang der Amplituden- und Phaseneinstellschaltung verbunden, die Basis des Transistors 40 ist Über einen Widerstand 43 (Wert R4) mit einer Spannung +u5 und Über einen Kondensator 44 (Wert C3) mit dem Ausgang der Schaltung 23 verbunden. Der Verbindungspunkt des Kondensators 38 mit dem Viderstand 39 ist mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 28 verbunden.

Die Demodulationsschaltung 19 nach Fig. 4 ist mit zwei Ein-Aus-gesteuerten Schaltstufen (36, 41, 42) und (40,43, 44) ausgebildet, über die zwei RC-Filter (34, 35) und (38, 39) periodisch gleichzeitig während eines Teils der Oszillatorperiode 1/f„_e ein- und ausgeschaltet werden. Eine Einschaltcs

zeit von 0,4 χ der Oszillatorperiode ergibt in der Praxis eine gut funktionierende Demodulationsschaltung 19* Dabei wird das modulierte Bildsignal MF demoduliert und daraufhin durch ein Tiefpaßfilter 25 mit der nachfolgenden Filterkennlinie F25 gefiltert:

F25 (Jw) - ~ (5)

1 ♦ 2Jd - ÖT

w O 4 worin w ■ Kreisfrequenz, d » ~- und w_R ■ sind.

Der nichtmodulierte Teil im Bildsignal MF, das genannte Basisband, mit darin gegebenenfalls dem Mikrophoniestörsignal wird durch ein Hochpaßfilter 26 mit der nachfolgenden Filterkennlinie F26 gefiltert:

P26 (Jw) - =*■ j (6)

1 ♦ 2Jd - d^

Aus (5) und (6) folgt, daß die Filterkennlinien komplementär sind, da

F25 (Jw) ♦ F26 (Jw) _s 1 (7)

Die obenstehenden Formeln (5t 6 und 7) können mit Hilfe

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einer Fourier-Transformation einer Abtastimpulsreihe von einem amplitudenmodulierten Signal abgeleitet werden, wobei die Einschaltzeit der Transistoren 36 und 40 dem 0,4 Teil der Oszillatorperiode von 100 neec entspricht. Die Berechnung wird an dieser Stelle nicht gegeben. Zum Durchfuhren einer praktischen Schaltungsanordnung werden die nachfolgenden Werte gegeben:

C2 « 10 nF, R3 - 470 Ohm, C3 · 1 nF, R4 - 10 kOhm. Eine AusfUhrungsform der Demodulationsschaltung 19 nach Fig. 3 mit R1 ■ R2 ergibt, daß bei einem Vergleich der Formeln

(1) und (5) bzw. (2) und (6) die Filterkennlinien gleich sind.

Fig. 5 zeigt eine KameraausfUhrungsform mit einer automatisch ein- und ausschaltenden Störunge- bzw. Mikrophonieausgfeichsschaltung. Dazu 1st die Kamera mit einem an den Ausgang des DifferenzVerstärkers 17 angeschlossenen Ein-Ausschalter 45 versehen, dem ein Schaltsignal mit der Zeilenperiode TH zugeführt wird, das den Schalter 45 nur während der Zeilenaustastzeiten THB signaldurchlässig sein läßt. Dem Schalter 45 ist eine Reihenschaltung aus einer Gleichrichter- und Glättungsschaltung 46 und einer Schwellenschaltung 47 nachgeschaltet, der zur Schwelleneinstellung eine einstellbare Spannung U6 zugeführt wird. Die Schwellenschaltung 47 gibt an zwei Umschaltern 48 und 49, die zusammen eine Umschaltanordnung bilden, ein Umschaltsignal ab. In der Praxis ist diese Umschaltanordnung (48 und 49) mit elektronischen Elementen ausgebildet. Die Kamera nach Flg. 5 ist auf die beschriebene Art und Weise mit einem Störunge- bzw. Nikro-. phonledetektor (45, 46, 47) versehen.

Die Umschalter 48 und 49 sind mit je zwei Wahlkontakten ρ und m versehen. Ee gibt eine Verbindung der Kontakte p, wenn der Störungsdetektor (46, 45, 47) keine Störung (Mikrophonie) detektiert und im Falle einer Störung&detektion sind die Kontakte m durchverbunden. Die Störungsdetektion

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wird nur in den Zeilenaustastzeiten THB durchgeführt, in denen zwar die Störung, nicht aber das Bildsignal auftreten kann. Der Elektronenstrahl ist nämlich in den Zeilenaustastzeiten THB ausgetastet, aber die von der Zeilenabtastung unabhängige Störungsquelle kann aktiv sein.

Der p-Kontakt das Schalters 48 liegt an Masse und der m-Kontakt ist mit dem Ausgang des Oszillators 12 verbunden. Das beispielsweise zwischen 0 und +6 V variierende rechteck- oder sinusförmig sich ändernde Oszillatorsignal CS oder das Massepotential von 0 V wird abhängig von einer etwaigen Mikrophoniedetektion zur Kathode 2 gegeben. Dabei ist der Ausgang des Differenzverstärkers 17 über die Demodulationsschaltung 19 und den m-Kontakt oder unmittelbar über den p-Kontakt des Umschalters 49 mit einem Ausgang 50 der Kamera verbunden, wodurch entweder das Signal LHP oder das Signal PF nach Fig. 2b in beiden Fällen ohne oder mit geringer Mikrophonie an dem Ausgang 50 auftritt.

Die Ausbildung der Fernsehkamera nach Fig. 5 ist insbesondere fUr Studiokameras von Bedeutung, wobei hohe Qualitätsanforderungen in bezug auf den Rauschwert im Bildsignal gelten. Dabei kann die immer vorhandene Rauschvergrößerung im niederfrequenten Teil des Signals LHF nach Fig. 2b unakzeptierbar sein, wenn dies mit einem vereinzelten Auftreten von Mikrophoniestörsignalen verglichen wird. Durch die Mikrophoniedetektion und das daraufhin alleinige Einschalten der Ausgleichsschaltung wird der Vorteil erhalten, daß statt der bei Wiedergabe des Bildsignals sehr störend wirkenden Mikrophonie ein durchaus akzeptierbares Bild mit mehr Rauschen als im normalen Betrieb vorhanden ist. Selbstverständlich kann die automatisch ein-ausschaltende Ausgleichsschaltung weiter in allen denjenigen Fällen verwendet werden, in denen die niederfrequente Rauschvergrößerung als unerwünscht betrachtet wird.

Bei der Kameraausbildung nach Fig. 6 kann die Störung teil-PHN 8606 - 18 -

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weise ausgeglichen werden. Dazu ist der Umschalter 49 aus Fig. 5 durch ein Potentiometer 51 in Fig. 6 ersetzt. Das Potentiometer 51 ist mit einem Abgriff 52 versehen, der mit dem Kameraausgang 50 verbunden ist, während die Anschlüsse m und ρ über die Demodulatorschaltung 19 bzw. Über eine Verzögerungsanordnung und ein Tiefpaßfilter 53 mit dem Ausgang des Verstärkers 17 verbunden sind. Die Verzögerungszeit T der Verzögerungsanordnung und des Tiefpaßfilters 53 dienen zum Ausgleichen der Verzögerungszeit der Demodulationsschaltung 19, während das Tiefpaßfilter eine Bandbreite bis 1/f„ hat. Weiter sind statt der Schwellenschaltung 47 aus Fig. 5 eine erste Schwellenschaltung 54 und eine zweite Schwellenschaltung 55 vorgesehen, die zur Steuerung an den Umschalter 48 und an den Potentiometerabgriff 52 angeschlossen sind. Die Schwellenschaltung 54 aus Fig. 6 entspricht der Schwellenschaltung 47 aus Fig. 5 und weist eine Durchlaßkennlinie mit einem steilen Übergang auf, d.h., daß beim Überschreiten der Schwellenspannung das Ausgangssignal der Schwellenschaltung 54 von einem bestimmten Wert unmittelbar auf einen anderen Wert geht. Bei diesem übergang erfolgt das Umschalten des Umschalters 48. Die Schwellenschaltung 55 hat dagegen einen fließend verlaufenden Übergang zwischen zwei Werten ρ und m. Bei diesem fließenden übergang erfolgt die Verschiebung des Potentiometerabgriffs zwischen den äußersten Stellungen ρ und m. Das Resultat ist, daß bei einer geringen Störung (Mikrophonie), die die Schwelle der Schwellenschaltung 54 gerade überschreitet, der Kontakt m des Umschalters 48 an die Kathode 2 angeschlossen wird, während der Potentiometerabgriff 52 sich in der Nähe des Anschlusses ρ befindet. Eine Vergrößerung der Störung ergibt, daß über die Schwellenschaltung 55 der Potentiometerabgriff sich zum Anschluß m hin bewegt und dort beim Wert m des kontinuierlich verlaufenden Überganges bei der Schwellenschaltung anlangt. Dadurch ist erreicht, daß bei einer geringen Störung die Ausgleichsschaltung 19 nur einen geringen Beitrag zu dem am Kameraausgang 50 vorhandenen Bildsignal liefert, so

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daß es nur eine geringe Rauschvergrößerung gibt. Im Vergleich zum schroffen übergang des Schalters 49 aus Fig. 5 hat die Verwendung des Potentiometers 51 einen kontinuierlichen Übergang zwischen Störungsverringerung und Rauschvergrößerung zur Folge.

Die obenstehend beschriebene Mikrophonieausgleichsschaltungen können bei Schwarz-Weiß- sowie Farbfernsehen verwendet werden. Im letzteren Fall kann von einer mit mehreren Aufnahmeröhren versehenen Kamera Jede Röhre beispielsweise an eine einzelne Demodulationsschaltung 19 angeschlossen sein, während der Oszillator 12 gemeinsam ist.

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PATENTANSPRÜCHE:

( 1./ Fernsehkamera mit einer Fernsehaufnahmeröhre und einer ^^Ausgleichsschaltung gegen NF-Signalstörung, insbesondere Mikrophonie, wobei die Fernsehaufnahmeröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Kathode und einer Steuer- bzw. Beschleunigungselektrode, einer Auftreffplatte, einer in der Nähe der Auftreffplatte vorgesehenen, insbesondere Mikrophonie verursachenden Gazeelektrode und einem · mit der Auftreffplatte gekoppelten Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fernsehkamera die Kathode des Elektronenstrahlerzeugungs-' systems mit einem Signalausgang eines Oszillators verbunden ist, wobei der SS-Wert des Oszillatorsignals an der Kathode größer als der örtlich maximale Potentialverlauf an der Auftreff platte ist, auftretend bei örtlich maximaler Beleuchtung in einer aufzunehmenden Szene, und wobei die Oszillatorfrequenz der doppelten höchsten genormten Bildsignalfrequenz entspricht bzw. größer als der doppelte Wert derselben ist und der Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre mit dem modulierten Bildsignal mit einer Amplitudendemodulationsschaltung zum Erhalt eines unmodulierten störungsausgeglichenen Bildsignals gekoppelt ist.

2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorfrequenz ein ganzes Vielfaches der Fernsehzeilenfrequenz ist.

3· Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudendemodulationsschaltung mit einem Amplitudendemodulator, einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter mit Filterkennlinien, die komplementär sind, versehen ist, wobei der Ausgang der Demodulationsschaltung über das Hochpaßfilter unmittelbar und Über das Tiefpaßfilter in Reihe mit dem Amplitudendemodulator mit einem das

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modulierte Bildsignal führenden Eingang der Demodulationsschaltung verbunden ist.

4. Fernsehkamera nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Demodulationsschaltung über ein Tiefpaßfilter mit der Bildsignalbandbreite mit den komplementären Tief-und Hochpaßfiltern verbunden ist.

5. Fernsehkamera nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Tief- und Hochpaßfilter eine Filterkennlinie mit dem Kippunkt bei etwa 15 kHz aufweisen.

6. Fernsehkamera nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Tief- und Hochpaßfilter mit einer an den Amplitudendemodulatorausgang angeschlossenen Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator und mit einer an den Eingang der Demodulationsschaltung angeschlossenen Reihenschaltung aus einem zweiten Kondensator und einem zweiten Widerstand ausgebildet sind, wobei der Verbindungspunkt des zweiten Kondensators und des zweiten Widerstandes mit dem vom ersten Widerstand abgewandten Anschluß des ersten Kondensators verbunden ist und wobei der Verbindungspunkt des ersten Widerstandes und des ersten Kondensators mit einem Eingang einer Trennstufe und der vom zweiten Kondensator abgewandte Anschluß des zweiten Widerstandes mit dem Ausgang der Trennstufe verbunden ist.

7. Fernsehkamera nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tief- und Hochpaßfilter mit dem Amplitudendemodulator dadurch kombiniert sind, daß der Eingang der Demodulatxonsschaltung über eine erste Reihenschaltung aus einem Kondensator, einem Widerstand und einer einausgesteuerten Schaltstufe mit einer Spannungsklemme verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt des Kondensators und des Widerstandes über eine Trennstufe mit einer zweiten Reihenschaltung aus einem Kondensator, einem Widerstand

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und einer ein-ausgesteuerten Schaltstufe mit der Spannungsklemme verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt des Kondensators und des Widerstandes der zweiten Reihenschaltung mit dem Ausgang der Demodulationsschaltung gekoppelt ist, wobei Eingänge der Schaltstufen zur Steuerung mit dem Oszillator verbunden sind.

8. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera mit einem Störungsdetektor versehen ist, der zur Steuerung an eine Umschaltanordnung angeschlossen ist, über die einerseits die Kathode der Aufnahmeröhre mit dem Oszillatorausgang bzw. einer Gleichspannung und andererseits ein Kameraausgang über die Amplitudendemodulationsschaltung bzw. unmittelbar mit dem Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre gekoppelt ist.

9. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera mit einem Störungsdetektor versehen ist, der zur Steuerung an einen Umschalter angeschlossen ist, der die Kathode der Aufnahmeröhre mit dem Oszillatorausgang bzw. einer Gleichspannung verbindet sowie an einen Potentiometerabgriff, der mit einem Kameraausgang verbunden ist, während die Potentiometeranschlüsse einerseits über die Amplitudendemodulationsschäitung und andererseits über eine Verzögerungsanordnung und ein Tiefpaßfilter alt dem Bildsignalausgang der Aufnahmeröhre gekoppelt sind.

10. Fernsehkamera nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Störungsdetektor mit einer Reihenschaltung aus einem Ein-Ausschalter, der in den Zeilenaustastzeiten ein Signal durchläßt, einer Gleichrichter- und Glättungsschaltung sowie einer Schwellenschaltung ausgebildet ist.

11. Fernsehkamera nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Störungsdetektor eine erste und eine zweite Schwellenschaltung enthält, die an den Umschalter bzw. an den Potentiometerabgriff angeschlossen sind, wobei die erste Schwellenschaltung eine Durchlaßkennlinie mit einem steilen Übergang und die zweite Schwellenschaltung eine Durchlaßkennlinie mit einem fließend verlaufenden Übergang hat.