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Zusammenfassung
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Es wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die zur möglichst
störungsfreien Wiedergabe von aufgezeichneten breitbandigen Signalen dient. Die
Schaltung umfaßt Netzwerke, welche sowohl in einem unteren Bereich des Frequenzumfangs
der Signale als auch in einem oberen Bereich, den Amplitudenfrequenzgang,we cher
durch das Zusammenwirken des Aufzeichnungsmediums mit einem Wiedergabewandler gebildet
wird, entzerren.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Insbesondere bei Magnetaufzeichnung -geräten
für breitbandige Signale, wie beispielsweise Fernsehsignale, entsteht durch das
Zusammenwirken des Aufzeichnungsmediums mit einem Wiedergabewandler ein Amplitudenfrequenzgang,
welcher in einem ersten Frequenzbereich etwa linear ansteigt und in einem zweiten
Frequenzbereich einen Abfall aufweist, der angenähert als parabelförmig bezeichnet
werden kann.
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Zur Wiedergabe von frequenzmodulierten Signalen, insbesondere von
Fernsehsignalen, ist u.a. durch die DE-AS 1 296 166 bekannt, den Frequenzgang des
zweiten abfallenden Bereichs der Signale derart zu korrigieren, daß die Signalamplitude
bei einer dem ersten unteren Seitenband gleichen Frequenz maximal ist und linear
bis zu einer dem ersten oberen Seitenband gleicher Frequenz auf ein Minimum absinkt.
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Diese bekannte Art der Entzerrung ist jedoch für besonders brei -bandige
Signale, wie sie beispielsweise bei der Aufzeichnung von digitalen Fernsehsignalen
auftreten, nicht geeignet. Und zwar wird bei dem bekannten Verfahren der untere
Teil des Frequenzbandes
vernachlässigt, so daß bei der Aufzeichnung
von digitalen Signalen das Auftreten von besonders niedrigen Frequenzen durch spezielle
Codes verhindert werden müßte, was wiederum recht aufwendig ist. Zum anderen ist
es bei der digitalen Aufzeichnung erforderlich, sehr hohe Frequenzen - bei einer
praktischen Ausführung der Erfindung bis ca. 50 MHz -noch mit einer genügend hohen
Amplitude zu übertragen, damit die einzelnen Impulse der digitalen Signale noch
eine zur weiteren Auswertung genügend kleine Steigzeit aufweisen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, welche eine zur Wiedergabe von breitbandigen Signalen erforderliche Frequenzgangentzerrung
umfaßt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
besonders breitbandige Signale ohne störende Verzerrungen wiedergegeben werden können.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß für digitale Signale auch Codierungen verwendet
werden können, welche die Übertragen der tiefen Frequenzen erfordert.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung
möglich.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Fig.1 zeigt Amplituden-Frequenz-Diagramme, welche bei der Wiedergabe
von aufgezeichneten breitbandigen Signalen entstehen und die frequenzabhängigen
Ubertragungsfaktoren der erfindungsgemäß verwendeten Netzwerke, Fig.2 zeigt schematisch
als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, Fig.3 zeigt ein
Ausführungsbeispiel für ein erstes erfindungsgemäßes Netzwerk, Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel
für ein zweites erfindungsgemäßes Netzwerk.
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Beschreibung der Erfindung Fig.la zeigt den Frequenzverlauf der Ausgangsspannung
eines Magnetkopfes bei konstanter Magnetisierung des Magnetbandes. Die Amplitude
der Ausgangsspannung steigt zunächst in einem ersten Frequenzbereich etwa linear
mit der Frequenz an. Dieses hat seine Ursache darin, daß die im Magnetkopf induzierte
Spannung der Anderungsgeschwindigkeit der Magnetisierung proportional ist.
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Beginnend etwa mit der Frequenz f1 nimmt jedoch die Amplitude etwa
parabelförmig ab. Die Gründe hierfür sind im wesentlichen der Tiefpaßcharakter des
Band-Kopf-Übergangs, Verluste des Kopfes und Verluste beim Übergang vom Kopf zum
Vorverstärker.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung soll jedoch für die Übertragung von
breitbandigen Signalen, wie es digitale Fernsehsignale darstellen,zwischen den Frequenzen
fmin und fmax ein möglichst konstanter Amplitudenfrequenzgang erzielt werden. Hierzu
ist die in Fig.1a gestrichelt dargestellte Entzerrungskurve erforderlich.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird diese Entzerrung mit
zwei Netzwerken erreicht, deren Übertragungscharakteristik in den Fig.1b und 1c
dargestellt ist.
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Das erste Netzwerk (Fig.lb) hat einen Ubertragungsfaktor, welcher
von einem Maximalwert (k1) beginnend mit der Frequenz min etwa linear bis zur Frequenz
f1 abfällt und für höhere Frequenzen etwa konstant den Übertragungsfaktor ko1 aufweist.
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Damit wird der in Fig.la dargestellte Abfall der unteren Frequenzen
ausgeglichen. Da gemäß Fig.1a für f = 0 die Amplitude der Signale ebenfalls 0 ist,
gelingt es natürlich nicht, diesen Ausgleich bis zur Frequenz f = 0 durchzuführen,
da in diesem Fall das erste Netzwerk einen Übertragungsfaktor von k1 = aufweisen
müßte. Dieses ist jedoch in der Praxis auch gar nicht notwendig.
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Das zweite Entzerrungsnetzwerk gleicht den Abfall im zweiten Frequenzbereich
zwischen f1 und fmax aus. Es weist einen Übertragungsfaktor k2 auf, welcher während
des ersten Frequenzbereichs etwa konstant = k02 ist, dann ansteigt und etwa bei
der Frequenz fmax ein Maximum aufweist.
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Fig.1d zeigt den resultierenden Amplitudenfrequenzgang, nach dem die
Signale das erste und das zweite Netzwerk durchlaufen haben.
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Fig.2 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
dar. Die breitbandigen Signale sind auf einem Magnetband 1 aufgezeichnet, welches
in Pfeilrichtung an dem Spalt eines Magnetkopfes 2 vorbeibewegt wird. In der Spule
3 des Magnetkopfes 2 wird eine entsprechende Spannung induziert, die in einem Vorverstärker
3 verstärkt wird.
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Am Ausgang 5 des Vorverstärkers 4 weisen die Signale den in Fig.1a
dargestellten Frequenzgang auf. Dem Vorverstärker sind ein erstes Netzwerk 6 und
ein zweites Netzwerk 7 nachgeschaltet mit den in Fig.1b und lc dargestellten Übertragungsfaktoren.
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Am Ausgang 8 des zweiten Netzwerkes, welches übrigens auch vor dem
Netzwerk 6 angeordnet werden kann, weisen die Signale zwar schon den erforderlichen
Amplitudenfrequenzgang auf. Bei der Verwendung von möglichst einfachen Netzwerken
ist jedoch bis zu dieser Stelle die Gruppenlaufzeit nicht frequenzunabhängig. Es
ist deshalb bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 noch ein All paß 9 vorgesehen,
der in an sich bekannter Weise zur Entzerrung der Gruppenlaufzeit beiträgt. Schließlich
kann bei Bedarf diesen noch ein Tiefpaß 10 nachgeschaltet werden, welcher Frequenzen
oberhalb von fmax unterdrückt, um die in diesem Frequenzbereich enthaltenen Rauschkomponenten
zu vermeiden. Am Ausgang 11 der Schaltungsanordnung nach Fig.2 stehen dann die wiedergegebenen
breitbandigen Signale zur Verfügung.
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Der genaue Verlauf der Entzerrungskurven nach 1b und 1c hängt zwar
von den jeweils vorhandenen Umständen wie beispielsweise Art des Bandes und des
Kopfes, erforderliche Brandbreite und ähnlichem ab, mit guter Näherung können jedoch
Übertragungsfaktoren gewählt werden, wie sie im folgenden beschrieben sind: Für
den Übertragungsfaktor k1 gilt:
für das Netzwerk 2 gilt:
Beide Netzwerke können aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten
Gliedern mit den obengenannten Übertragungsfaktoren bestehen, so daß das gesamte
Übertragungsmaß beider Netzwerke im logarithmischen Übertragungsmaß mit folgendem
Ausdruck beschrieben werden kann:
Durch diese Reihe wird die Entzerrungskurve angenähert. In der Reihe sind Koeffizienten
Ak, Bk und f entsprechend den jeweig ligen Verhältnissen zu bestimmen Fig.3 zeigt
ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel für das erste Netzwerk. Und zwar wird
die Eingangsspannung über den Eingang 12 eines ersten Transistors 13 zugeführt.
Der Emitter des ersten Transistors 13 ist über einen Widerstand 14 mit dem negativen
Pol einer Spannungsquelle (-U) verbunden, während der Kollektor mit dem Emitter
eines zweiten Transistors 15 verbunden ist, dessen Basis auf konstantem Potential
liegt. Die Schaltung aus den Transistoren 13 und 15 stellt eine hochohmige Stromquelle
dar, so daß die bei 12 zugeführten Signale in Form eines Stromes dem aus den Widerständen
16 und 17 sowie aus dem Kondensator 18 bestehenden Netzwerk zugeführt werden. Das
vom Transistor 15 abgewandte Ende des Widerstandes 16 ist mit einer positiven Spannungsquelle
(+U) verbunden. Am Kollektor des Transistors 15 können die Ausgangssignale abgenommen
werden.
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Bei der Frequenz f = 0 weist der Kondensator 18 einen unendlich großen
Scheinwiderstand auf, so daß lediglich der Widerstand 1 vom Signalstrom durchflossen
ist, womit sich aus der Größe des Widerstandes 16 die Größe des Übertragungsfaktors
k1 für niedrige Frequenzen ergibt. Bei sehr hohen Frequenzen stellt der Kondensator
18 einen Kurzschluß dar, so daß hierbei die Parallelschaltung der Widerstände 16
und 17 wirkt. Da der Widerstand 17 jedoch kleiner als der Widerstand 16 ist, ist
der erstere
im wesentlichen maßgeblich für den oberhalb der Frequenz
f1 vorliegenden Übertragungsfaktor (Fig. 1b).
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Fig.5 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel für das zweite Netzwerk.
Ähnlich wie bei Fig.3 werden die Signale einem Eingang 21 zugeführt, wobei die Transistoren
22 und 23 zusammen mit dem Widerstand 24 eine Signalstromquelle bilden. Der Kollektor
des Transistors 23 ist jedoch bei der Schaltung nach Fig.4 über eine Reihenschaltung
aus einem Widerstand 26 und einer Spule 27 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle
(+U) verbunden. Am Kollektor des Transistors 23 sind über den Ausgang 28 die entzerrten
Signale abnehmbar.
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Der Übertragungsfaktor für niedrige Frequenzen, also für den ersten
Frequenzbereich ergibt sich aus dem Wert des Widerstandes 26, da für diese Frequenzen
die Induktivität der Spule 27 vernachlässigbar klein ist. Mit steigender Frequenz
macht sich die Induktivität jedoch in stärker werdendem Maße bemerkbar.
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Infolge der Kollektorkapazität Ck des Transistors 23 sowie der entsprechenden
Schaltungskapazitäten nimmt jedoch für höhere Frequenzen der Übertragungsfaktor
ab.
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Zur Dämpfung des Resonanzkreises aus der Induktivität 27 und der Kollektorkapazität
Ck ist der Widerstand 25 vorgesehen.
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Die maximale Uberhöhungsfrequenz ist kleiner als die Resonanzfrequenz
Bei einer praktisch ausgeführten Schaltung wurde eine günstige Entzerrung mit einem
Netzwerk nach Fig.3 und vier in Reihe geschalteten Netzwerken nach Fig.4 erzielt,
wobei die verwendeten Netzwerke nach Fig.4 teilweise unterschiedliche Grenzfrequenzen
aufweisen.