DE2918977A1

DE2918977A1 - Verfahren zur herabsetzung von interferenzkomponenten in einem frequenzmodulierten signal und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2918977A1
Application number: DE19792918977
Authority: DE
Inventors: Eeltje De Boer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1979-11-22
Also published as: NL7805232A; BR7902936A; US4223282A; ES480545A1; NZ190429A; JPS54150032A; CA1138095A; AT378296B; ZA791931B; DK194179A; AU4700679A; DD144142A5; FR2426359B1; ATA363279A; JPS6145919B2; DK153267B; CH648968A5; AU526081B2; ES480544A1; IT1113960B

Description

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Verfahren zur Herabsetzung von Interferenzkomponenten in einem frequenzmodulierten Signal und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herabsetzung von Interferenzkomponenten in einem frequenzmodulierten Signal, in dem wenigstens ein Modulationssignal mit Grundfrequenz als Frequenzmodulation einem Trägersignal zugesetzt ist.

Die Erfindung ist insbesondere für Systeme -von Bedeutung, bei denen ein Videosignal auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, um nachher wieder ausgelesen werden zu können. Wegen der durch den Aufzeichnungs-

ig träger im allgemeinen auferlegten Bandbreitenbesehränkung sind in der Vergangenheit eine Vielzahl von Kodiersystemen entwickelt worden, die bezwecken, das ursprüngliche Videosignal derart zu transformieren, dass auf möglichst vorteilhafte Weise diese beschränkte Bandbreite des Auf— zeichnungsträgers ausgenutzt wird. Eine dabei vielfach angewandte Technik ist die Frequenzmodulation, bei der also ein Trägersignal von dem Videosignal in der Frequenz moduliert wird. Wenn dabei von einem zusammengesetzten Farbvideosignal ausgegangen wird, enthält dieses Signal im allgemeinen ein einer festen Grundfrequenz aufmoduliertes Farbartsignal. So enthält ein Standard-Farbvideosignal nach der NTSC-Norm eine Farbhilf«trägerwelle von 3,58 MHz und die Standard-Farbvideosignale nach der PAL- und nach der SECAM-Norm enthalten eine Farbhilfsträger-

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"" welle von 4,43 MHz.

Wenn ein derartiges zusammengesetztes Farbvideosignal einem Trägersignal in der

Frequenz aufmoduliert wird, werden Seitenbandkomponenten 5

erhalten, die durch dieses Modulationssigna3. mit der Farbhilfsträgerfrequenz herbeigeführt werden un in einem Frequenzabstand von dem Trägersignal gleich einem ganzen Vielfachen di.eser Farbhilfsträgerfrequenz liegen.

Vor allem bei Systemen, in

denen eine verhältnismässig niedrige Frequenz für das Trägersignal gewählt ist, können diese genannten Seiten™ bandkomponenten zu erheblichen Störungen führen. Insbesondre wenn sich die Untere Seitenbandkomponente zweiter

Ordnung bis in den negativen Frequenzbereich erstreckt 15

und demzufolge als sogenannte "umgdaltete" Seitenbandkomponente im positiven Frequenzbereich zum Ausdruck kommt, kann im wiedergegebenen Bild eine erhebliche Interferenzstörung, auch als Moirestörung bezeichnet, entstehen.

Um diese Interferenzstörung 20

infolge der genannten Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung zu unterdrücken, ist in der niederländischen Patentanmeldung 7*701.035 ein- Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei dem vor der

Frequenzmodulation ein Korrektursignal erzeugt wird, das 25

nach Frequenzmodulation eine Kompensation der genannten Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung bewirken muss. Dieses Korrektursignal wird dadurch erhalten, dass mit Hilfe einer Quadriervorrichtung die zweite Harmonische des Farbhilfsträgersignals erzeugt wird. Dieses Korrektur-

signal wird dann vor der Frequenzmodulation zu dem Farbvideosignal addiert, wobei, um die gewünschte Kompensation der störenden Unterseitenbandkomponente zu erhalten, sowohl die Phasenbeziehung als auch die Amplitudenbeziehung dieses Korrektursignals in bezug auf das Farb-

videosignal sehr genau bestimmt sein müssen. Ausserdem soll zum effektiven Unterdrücken der genannten Interferenzkomponente die Amplitude des Korrektursignals quadratisch

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mit der Amplitude des Modulationssignals variieren. Yeiter ist die erforderliche Verstärkung von dem Modulationsindex der Frequenzmodulation abhängig. Um die obengenannten Bedingungen zu erfüllen, sind komplizierte Schaltungen erforderlich, die ausserdem strengen Anforderungen entsprechen müssen.

Die Erfindung hat die Aufgabe,

ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich mit verhältnismässig einfachen Schaltungen durchführen lässt. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersignal in der Impulsbreite durch die infolge des Modulationssignals in dem frequenzmodulierten Signal vorhandene Unterseitenbandkomponente erster Ordnung moduliert wird.

Die Erfindung gründet sich

auf die Erkenntnis, dass bei- Impulsbreitenmodulation des Trägersignals durch die genannte Unterseitenbandkomponente erster Ordnung des frequenzmodulierten Signals eine Modulationskomponente bei einer Frequenz entsteht, die

20

gleich der Frequenz der Unterseitenbandkomponente zweiter

Ordnung ist, die bei der Frequenzmodulation des Träger— signals durch das Modulations signal erhalten ist. Die Polarität dieser Modulationskomponente der Impulsbreitenmodulation ist aber gerade der der Unterseitenbandkompo-25

nente zweiter Ordnung des Frequenzmodulierten Signals entgegengesetzt, wodurch eine Herabsetzung der bei dieser Frequenz auftretenden Interferenzkomponente erhalten wird. Da gerade diese Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung

des frequenzmodulierten Signals die störendste Interfe-30

renzkomponente ist, wird durch das Verfahren nach der Erfindung eine effektive Signalverbesserung erreicht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung wird der Modulationsindex bei der Impulsbreitenmodulation derart gewählt, dass das bei diesr ·

Impulsbreitenmodulation erhaltene Unterseitenband zweiter Ordnung wenigstens annähernd die gleiche Grosse wie das Unterseitenband zweiter Oxxlnung des frequenzmodulierten

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Signals aufweist, das durch das Modulations signal herbeigeführt wird.

Die Impulsbreitenmodulation des

Trägersignals kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. So können die ansteigenden und abfallenden Flanken dieses Trägersignals voneinander getrennt und kann über eine Verzögerungsvorrichtung mit einer von der Unterseitenbankkomponente erster Ordnung gesteuerten Verzögerungszeit der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Flanken geändert werden. Nach einer bevorzugten Kusführungsform wird diese Impulsbreitenmodulation dadurch erhalten, dass von wenigstens annähernd einem Einseitenband FM-Signal mit endlich steilen Flanken ausgegangen und dieses Signal symmetrisch begrenzt wird. Da das frequenzmodulierte Signal 'als starke Signalkomponente das Trägersignal und die genannten Seitenbandkomponenten erster Ordnung enthält, wird durch diese Begrenzungaautomatisch die gewünschte Impulsbreitenmodulation erhalten.

Um die storendste Interferenzkomponente, und zwar die untere Seitenbandkomponente zweiter Ordnung, effektiv zu unterdrücken, ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass das in dem frequenzmodulierten Signal vorhandene Trägersignal vor der Begrenzung selektiv geschwächt wird. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die in dem frequenzmodulierten Signal vorhandene untere Seitenbandkomponente vor der Begrenzung selektiv verstärkt wird. Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung wird die Amplitude der unteren Seitenbandkomponente erster Ordnung in bezug auf die Amplitude des Trägersignals relativ vergrössert, wodurch die Amplitude der zur Kompensation der unteren Seitenbandkomponente zweiter Ordnung des frequenzmodulierten Signals bestimmten

Modulationskomponente des in der Impulsbreite modulierten Signals ebenfalls vergrössex-t ist.

Die selektive Verstärkung der

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Unterseitenbandkomponente erster Ordnung kann nach einer Weiterbildung auf einfache ¥eise dadurch erhalten werden, dass diese Komponente von dem frequenzmodulierten Signal abgetrennt, um einen vorbestimmten Faktor -verstärkt und wieder zu dem frequenzmodulierten Signal addiert wird.

Auch bezieht sich die Erfindung

auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mit einer Modulations—

Vorrichtung versehen ist, mit deren Hilfe das Trägersignal 10

durch die untere Seitenbandkomponente erster Ordnung in der Impulsbreite moduliert wird.

Ausserdem bezieht sich die Erfindung insbesondere auf eine Vorrichtung für eine

Vodeiaufzeichnungs- und/oder -wiedergäbevorrichtung, wobei 15

für die Aufzeichnung ein zusammengesetztes Farbvideosigna], das ein Leuchtdiohte-Signal und ein einer Fai-bhilfsträgerwelle aufmoduliertes Farbartsignal enthält, als Frequenzmodulation einem Trägersignal zugesetzt und bei Wiedergabe durch Frequenzdemodulation dieses Farbvideo-.

Signals wiedergewonnen wird, welche Vorrichtung zur

Herabsetzung wenigstens einer störenden Interferenzkomponente dient. Nach der Erfindung ist eine derartige Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Modulationsvorrichtung versehen ist, mit deren Hilfe das Trägersignal 25

mit dem durch die modulierte Farbhilfsträgerwelle im frequenzmodulierten Signal herbeigeführten unteren Seitenband erster Ordnung in der Impulsbreite moduliert wird.

Einige Ausführungsformen der 30

Erfindung sind in. der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Frequenzspektrum

eines von einem zusammengesetzten Farbvideosignal modulierten Trägersignals,
.

Fig» 2 das Frequenzspektrum

eines von einem Modulationssignal inder Impulsbreite modulierten Trägersignals,

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Fig. 3 das Frequenzspektrum,

das durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung erhalten ist, und

Figuren 4 und 5 zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Fig. 1 zeigt zur Illustrierung

das FrequenzSpektrum eines frequenzmodulierten Signals, wie es erhalten wird, wenn ein Trägersignal von einem Standard-PAL-Farbfernsehsignal in der Frequenz moduliert wird. Dabei ist angenommen, dass der Modulationsindex derart klein gewählt ist, dass die Seitenbandkomponenten dritter Ordnung und höherer Ordnungen vernachlässigt werden können. Weiter ist in der Figur der Einfachheit halber ein

Trägersignal 1 mit fester Frequenz von f = 6 MHz angegeben. Tatsächlich wird infolge der Modulation durch das im Farbfernsehsignal vorhandene Leuchtdichtesignal ein Frequenzhub um diese Frequenz f , z.B. zwischen 5j5 und 6,5 MHz, auftreten. Für eine erste Auseinandersetzung des

Erfindungsgedankens ist dies aber nicht von 3edeutung.

Da ein Standard-PAL-j-Farbf ernsehsignal ein mit der Farbartinformation moduliertes Farbhilfsträgersignal mit der Frequenz f = 4,43 MHz

enthält, entstehen infolge dieses Modulationssignals im 25

frequenzmodulierten Signal zunächst :zwei Seitenbandkomponenten erster Ordnung in einem Frequenzabstand f von dem Trägersignal 1, also eine Frequenzkomponente 2 bei einer frequenz f -f und eine Frequenzlcomponente 2¹ bei einer Frequenz f +f . Diese beiden Seitenbandkomponenten erster

° ^c

Ordnung 2 und 2^f weisen eine entgegengesetzte Polarität auf und bilden somit eine reine Frequenzmodulation des Trägersignals 1.

¥eiter entstehen bei der

Frequenzmodulation zwei Seitenbandkomponenten zweiter Ordnung des Trägersignals 1 in einem Frequenzabstand 2f •von dem Trägersignal 1. Die obere Seitenbandkomponente zweiter Ordnung liegt bei einer derart hohen Frequenz,

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dass sie weiter vernachlässigbar ist. Die Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung ergibt aber eine Frequenzkomponente 3f die sogenannte gespiegelte Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung. Unter dem Ausdruck "gespiegelt" ist hier zu verstehen, dass die Unterseitenbandkomponente zweiter Ordnung wegen der niedrigen Frequenz des Trägersignals 1 in dem negativen Frequenzbereich zu liegen kommt und dadurch gespiegelt in bezug auf die Frequenz 0 im positiven Frequenzbereich zum Ausdruck kommt, wodurch die Frequenzkomponente 3 bei einer Frequenz

2f —f erhalten wird.
c ο

Venn von einem symmetrischen rechteckförmigen frequenzmodulierten Signal ausgegangen

wird, enthält das Frequenzspektrum auch ungerade Harmonische 15

des Trägersignals und Seitenbandkomponenten um diese Harmonischen. Die meisten dieser Frequenzkomponenten spielen wegen ihrer Grosse und Frequenz keine wichtige Rolle. Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 1 die untere Seitenbandkomponente zweiter Ordnung der dritten Harmonischen

des Trägersignals dargestellt. Diese Frequenzkomponente h liegt bei einer Frequenz 3f ~2f und nimmt also, gleich wie

O C

die Frequenzkomponente 3, einen Frequenzabstand 2f -2f von

O C

dem Trägersignal 1 ein. Da die Polarität dieser zwei Frequenzkomponenten 3 und h entgegengesetzt ist, bilden sie ·

zusammen eine Frequenzmodulation des Trägersignals 1 und führen sie nach Frequenzdemodulation ein Störsignal mit einer Frequenz 2f -2f herbei, das als sogenanntes Moire-

O C

muster in dem wiedergegebenen Bild zum Ausdruck kommt.

Um bei einem Übertragungssystem 30

mit Frequenzmodulation mit einer möglichst beschränkten Bandbreite auszukommen, wird meistens die sogenannte Einseitenbandmodulation angewandt, was bedeutet, dass nur das Trägersignal und die Frequenzkomponenten unterhalb dieses

Trägersignals übertragen werden. Dies bedeutet, dass im 35

Frequenzspektrum nach Fig. 1 nur die innerhalb des Frequenzbandes E„ vorhandenen Frequenzkomponenten 1, 2 und 3 von Bedeutung sind. Als Störsignal bleibt in einem derar-

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·■· tigen Einseitenbandsystem die Frequenzkomponente 3 bestehen, die nach Frequenzdemodulation ein Stör— signal mit Frequenz 2f -2f ergibt, das zu einem Moiremus-

O C

ter führt. Es ist demzufolge von grossem Interesse, bei derartigen Ubertragungssystemen diese Frequenzlcomponente möglichst zu unterdrücken.

Nach der Erfindung wird dies

dadurch erreicht, dass das frequenzmodulierte Signal einer Impulsbreitenmodulation unterworfen wird, und zwar '" insbesondere dadurch, dass das Trägersignal 1 mit der unte-: ren Seitenbandkomponente erster 0rdnung2 in der Impulsbreite moduliert wird· Um den Effekt dieser Impulsbreitenmodulation verdeutlichen zu können, ist in Fig. 2 das Frequenzspektrum eines in der Impulsbreite modulierten Signals dargestellt, wie es erhalten wird, wenn ein Trägersignal 1 mit Frequenz f von einem Modulationssignal mit Frequenz f in der Impulsbreite moduliert wird. Zum Bewirken der Impulsbreitenmodulation sind eine Anzahl von Möglichkeiten bekannt, auf die nachstehend noch naher eingegangen werden wird.

Das Frequenzspektrum des in der

Impulsbreite modulierten Signals enthält als Frequenzkomponenten zunächst wieder das Trägersignal 1 mit Frequenz f . «Es stellt sich heraus, dass als zweite Frequenzkomponente, eine Komponente 5 mit Frequenz f entsteht, d.h. eine Frequenzkomponente, die mit dem Modulationssignal zusammenfällt. Weiter stellt sich heraus, dass die Polarität dieser Frequenzkomponente gleich der Polarität desModulationssignals ist, so dass in dem Frequenzspek-

trum nach Fig. 2 das Modulationssignal, was seine Frequenz und Polarität anbelangt, als der Frequenzkomponente 5 entsprechend betrachtet werden kann.

Venn die Impulsbreitenmodulation

• auf symmetrische Weise stattfindet, werden um das Träger-

signal 1 nur Seitenbandkomponenten gerader Ordnung erhalten, d.h. Frequenzkomponenten in einem Frequenzabstand 2nf (mit η einer ganzen Zahl) von dem Trägersignal

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1. Die wichtigsten dieser Frequenzkomponenten sind also die Komponente 6 bei einer Frequenz f -2f und die Komponente 6¹ bei einer Frequenz f + 2f . Diese Komponenten 6 und 6' weisen, wie gefunden wurde, eine Polarität auf, die der Polarität des Trägersignals 1 entgegengesetzt ist. Weiter treten um die zweite Harmonische des Trägersignals 1, die selbst nicht auftritt, nur ungerade Seitenbandkomponenten auf, d.h. Frequenzkomponenten in einem Frequenzabstand (2 n+i)f -iron der Frequenz 2f . Der Vollständigkeit halber ist im FrequenzSpektrum die Unterseitenbandkomponente erster Ordnung 7 dieser,zweiten H_armonischen des Trägersignals 1 dargestellt, die eine Frequenz 2f -f aufweist. Die Seitenbandkomponenten höherer Ordnungen, die innerhalb des angegebenen Frequenzbereiches auftreten,

können vernachlässigt werden, wenn der Modulationsindex bei der Impulsbreitenmodulation klein gewählt wird. Ferner werden bei einer Beschränkung der Ubertragungsbandbreite auf ein Frequenzband E~ die Frequenzkomponenten 6· und 7 keine wichtige Rolle mehr spielen.

Ein Vergleich der Frequenzspektren nach den Figuren 1 und 2 zeigt,dass im Falle, in dem bei der Impulsbreitenmodulation als Modulationssignal die Unterseitenbandkomponente erster Ordnung 2 des frequenzmodulierten Signals benutzt wird, die unterschiedlichen

Frequenzkomponenten des in der Impulsbreite modulierten Signals in bezug auf ihre Frequenz mit den Frequenzkomponenten des frequenzmodulierten Signals zusammeniaLlen. Insbesondere fällt die Frequenzkomponente 6 (Frequenz f -2f = 2f -f ) des in der Impulsbreite modulierten ο ρ c ο

Signals mit der störenden Frequenzkomponente 3 des frequenzmodulierten Signals zusammen. ¥eiter ist aus den Figuren ersichtlich, dass diese beiden Frequenzkomponenten 3 und 6 eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.

Die Erfindung nutzt dies da-35

durch aus, dass die genannte Störkomponente 3 bei der Frequenz 2f -f im frequenzmodulierten Signal herabge-

CO

setzt wird. Dazu wird das frequenzmodulierte Signal einer

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Impulsbreitenmodulation unterworfen, wobei insbesondere das Trägersignal 1 von der Frequenzkomponente 2 in der Impulsbreite moduliert wird. Dadurch wird der Frequenzkomponente 3 additiv die Frequenzkomponente 6 zugesetzt, wodurch eine Herabsetzung der Grosse der resultierenden FreqEnzkomponente bei der betreffenden Froquenz 2f -f

C O

erhalten wird, weil die zwei betreffenden Frequenzkomponenten 3 und 6 eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.

Das Ausmass der Herabsetzung

der genannten Störlcomponente bei dieser Frequenz 2f -f wird naturgemäss durch das gegenseitige Grössenverhältnis der beiden Frequenzkomponenten 3 und 6 bestimmt. Dabei kann aber die Grosse der Frequenzkomponente 6, die durch die

Impulsbreitenmodulation erhalten ist, auf einfache Weise derart angepasst werden, dass eine möglichst grosse Herabsetzung der Störkomponente bei der Frequenz 2f -f erzielt wird. Zur näheren Erläuterung wird nachstehend annäherungsweise, die Grösse der unterschiedlichen Frequenzkompo-

nenten des frequenzmodulierten und des in der Impulsbreite modulierten Signals angegeben.

Bekanntlich können in einem frequenzmodulierten Signal die Grossen der vinterschled-

lichen Frequenzkomponenten in Besselschen Funktionen aus-25

gedrückt werden. Wird bei der Frequenzmodulation von einem kleinen Modulationsindex A ausgegangen, so kann für die Amplituden A-, A_ und Ao der Frequenzkomponenten 1, 2 bzw. 3 des Frequenzspektrums nach Fig. 1 geschrieben werden:

A₁ = J₀ ( ^ ) ~ 1

A₂ = J₁ ( /b ) (1),

A3 = J₂ ( β )

wobei J₀, J₁ und J_ die Besselschen Funktionen nullter, erster bzw. zweiter Ordnung darstellen.

Für die Impulsbreitenmodulation

wird nun von einem sinusförmigen Trägersignal 1 ausgegangen, dem die Frequenzkomponente 2 als Impulsbreite aufmoduliert -•wird. Es stellt sich heraus, dass bei Impulsbreiten-

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modulation die Amplituden der unterschiedlichen Frequenzkomponenten durch einen Modulationsindex m bestimmt werden, der gleLch dem Verhältnis zwischen den Amplituden des Modulationssignals, der Frequenzkomponente 2 und des Trägersignals 1 ist. Für diesen Modulationsindex m kann also geschrieben werden :

m = —— = J₁ ( /3 )· Da eine Änderung der Amplituden

der Frequenzkomponenten des in der Impulsbreite modulierten Signals auf einfache Weise durch Änderung des Amplitudenverhältnisses des Modulationssignals und des Trägersignals möglich ist, wird nachstehend für den Modulationsindex der Ausdruck In = C-J₁ ( /3 ) verwendet, wobei C eine Konstante ist.

Für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung wichtigste Frequenzkomponente 6 des in der Impulsbreite modulierten Signals wird dann eine Amplitude A^ gefunden, die der Gleichung

A₅ C^ J₂(m) = J₂ ί C . J₁ (/b ) j (2)

*

entspricht, wobei J„ wieder die Besselsche Funktion zweiter Ordnung darstellt.

Für eine vollständige Herabsetzung der Störkomponente bei der Frequenz 2f -f muss gelten:

A₃ = A₆ oder J₃ (yC3 ) = J₂(m) =

Für die Besselschen Funktionen erster Ordnung und 1 / \

I / x \ η

höherer Ordnungen kann annähernd die Formel J (x) = , ^ -

gelten. Das Einzetzen dieser Annäherung für die Besselschen Funktionen in den Ausdruck (3) ergibt dann die Bedingung :

1/2 (/> /2)² = 1/2

woraus die Bedingung

0=2. (5)

folgt.

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Diese Bedingung (5) gibt

somit an, dass für eine vollständige Herabsetzung der Störkomponente bei der Frequenz 2f -f das Amplitudenverhältnis zwischen der Frequenzkomponente 2 und dem Trägersignal 1 um einen Faktor 2 vergrössert werden soll. Dies kann, naturgemäss auf zwei verschiedene Weisen bewirkt werden, und zwar durch selektive Schwächung des Trägersignals 1 oder durch selektive Verstärkung der Frequenzkomponente 2.

Nach der Impulsbreitenmodulation ist das ursprüngliche Frequenzspektrum des frequenzmodulierten Signals nach Fig. 1 demzufolge in ein Frequenz— spektrum nach Fig. 3 verwandelt, wobei der Einfachkeit halber nui· die wesentlichen Frequenzkomponenten innerhalb des Ubertragungsfrequenzbandes E_ angegeben sind. Als einzige Frequenzkomponenten verbleiben ein Trägersignal 1 bei der Frequenz f und eine Frequenzkomponente 2^! bei der Frequenz f -f . Diese beiden Frequenzkomponenten 1 und 2' entsprechen in bezug auf ihre Frequenzlage völlig den Frequenzkomponenten 1 und 2 des ursprünglichen frequenz— modulierten Signals und unterscheiden sich von diesen nur durch ihre Amplitude, wobei diese Änderung der Amplituden von feT Weise abhängt, auf die die Impulsbreitenmodulation stattfindet. Es ist aber ohne weiteres klar, dass nach Frequenzdemodulation auf eine für ein Einseitenband-FM-Signal übliche Weise des Signals mit einem Frequenzspektrum nach Fig. 3 wieder das ursprüngliche als Modulationssignal bei der Frequenzmodulation verwendete Farbfernsehsignal erhalten wird.
' In bezug auf die Grosse der

Frequenzkomponente 2· nach derlmpulsbreitenmodulation kann folgendes bemerkt werden. Die Amplitude dieser Komponente entspricht bei der oben eingehaltenen annähe rungs we is en Berechnung der Formel

At

^A ₂ = 1/2 m = 1/2 CA₂ (6).

Dies bedeutet, dass, falls die Konstante C = 2 ist, die Amplitude dieser Frequenzkomponente 2' gleich der Amplitu-

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de der ursprünglichen Komponente auf derselben Frequenz ist.

Zum Bewirken der Impulsbreitenmodulation sind aus der Literatur eine Anzahl von Möglich-5

keiten bekannt. Um einige Möglichkeiten anzugeben, sei auf die US-PS 3.893.163 verwiesen. In Fig. 5 dieser Patentschrift wird eine Vorrichtung zum Bewirken einer Impulsbreitenmodulation dargestellt, bei der ein Trägersignal in zwei Teilsignale gespaltet wird, die die

ansteigenden bzw. die abfallenden Flanken des Trägersignals darstellen. Diese beiden Teilsignale werden zwei Verzögerungsvorrichtungen zugeführt, deren Verzögerungszeit veränderlich ist. Die Verzögerungszeiten dieser

beiden Verzögerungsvorrichtungen werden nun in Abhängig— 15

keit von dem Modulationssignal, jedoch in einander entgegengesetzten Richtungen, geändert. Die Ausgangssignale der beiden Verzögerungsvorrichtungen werden wieder zu einem Signal mit doppelter Frequenz zusammengefügt, das dann die gewünschte Impulsbreitenmodulation enthält.

Bei Anwendung dieser Vorrichtung für die vorliegende Erfindung kann die untere Ssitenbandkomponente erster Ordnung 2 abgetrennt und als Modulationssignal den beiden Verzögerungsvorrichtungen zugeführt werden, um die Teilsignale gegeneinander zu verschieben, die von dem verblei-

benden Teil des frequenzmodulierten Signals abgeleitet wird.

Eine zweite in Fig. h der vorgenannten USA-Patentschrift dargestellte Möglichkeit

geht von einem Trägersignal mit endlich steilen Flanken 30

aus, zu dem das Modulationssignal addiert wird. Dann wird das erhaltene Summensignal symmetrisch begrenzt, wodurch ein wenigstens annähernd rechteckförmiges Signal mit der gewünschten Impulsbreitenmodulation entsteht. Es ist einleuchtend, dass dieses Impulsbreitenmodulationsverfahren sehr einfach durchgeführt werden kann; daher wird bei den nachstehend angegebenen Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach

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der Erfindung diese Impulsbreitenmodulationsweise angewandt.

Bei der Vorrichtung nach

ELg. 4 wird das frequenzmodulierte Signal FM mit einem Frequenzspektrum nach Fig. 1 einer Eingangsklemme 10 zugeführt, wobei angenommen wird, dass dieses Signal endlich steile Flanken aufweist. Diese Eingangsklemme ist mit einem Eingang 12a einer Addierschaltung 12 verbunden, der demzufolge dieses Signal FM zugeführt wird.

Ausserdem ist diese Ausgangsklemme 10 mit einem Bandfilter 11 verbunden, mit dem die Unterseitenbandkomponente erster Ordnung 2 (Fig. 1) abgetrennt wird. Diese Frequenzkomponente 2 wird mit Hilfe eines Verstärkers 15 verstärkt und dann.einem Eingang 12b der Addierschaltung 12 zugeführt.

In dieser Addiei-schaltung 12 -werden die beiden ihren Eingängen 12a und 12b angebotenen Signale zueinander addiert, wodurch ein Signal FM¹ erhalten wird, dessen Frequenzspektrum, was die Lage der Frequenzkomponenten

anbelangt, völlig dem Frequenzspektrum des Signals FM 20

entspricht. Dieses Signal FM' wird dann einem symmetrischen Begrenzer 13 zugeführt, wodurch ein praktisch rechteckförmiges Ausgangssignal FM an der Ausgangsklemme

erhalten wird.

Diese Begrenzung durch dnn 25

Begrenzer 13 kann, wie in der genannten US-PS 3·893·163 nachgewiesen wird, als eine Impulsbreitenmodulation der Frequenzkomponente mit der grössten Frequenz (Komponente 1) durch die Frequenzkomponente mit niedrigerer Frequenz

(Komponente 2) aufgefasst werden. 30

Wie bereits angegeben ist,

wird in erster Linie von einem Signal FM mit endlich steilen Flanken ausgegangen, was der Fall ist, wenn das Signal FM einer Frequenzbeschränkung unterworfen ist.

Dies kann bereits automatisch der Fall sein, wenn die 35

Vorrichtung nach Fig. k in einer Wiedergabevorrichtung für einen Aufzeichnungsträger verwendet wird, der eine Ubertragungskennlinie mit beschränkter Bandbreite auf-

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weist. Auch kann selbstverständlich mit Hilfe eines der Vorrichtung nach Fig. h vorgeschalteten Tiefpasses das frequenzmodulierte Signal in der Bandbreite beschränkt Airerden, derart, dass das Signal FM z.B. nur die Träger- ° welle 1 und Komponenten mit niedrigeren Frequenzen enthält« In diesem Falle kann das Signal FM als die Summe von drei sinusförmigen Signalen 1, 2 und 3 betrachtet werden. Dies bedeixtet, dass jede der Komponenten 1, 2 und 3 durch die Begrenzung im Begrenzer 13 zu einer Impulsbreitenmodulation der Tägerwelle 1 führt. Hinzu kommt noch die Impulsbreitenmodulation durch die abgetrennte und verstärkte Komponente 2, die vorher zu dem Signal FM in der Addier schaltung 12 addiert wird. Für· die Impulsbreitenmodulation der Trägerwelle 1 durch die Komponente 3 gilt ein Modulationsindex η = 3 ,—_. . Dies bedeutet, dass

I7 "~~^Α3·

analog der Formel (6) nach der Impulsbreitenmodulation die Amplitude der Störkomponente 3 gleich

1/2 η = 1/2 A₃ (7)

ist. Für die Impulsbreitenmodulation der Trägerwelle 1 durch die Komponente 2 gilt ein Modulationsindex m = (1+k)a

was nach der Formel (2) eine Frequenzkomponente 6 in dem in der Impulsbreite modulierten Signal ergibt, die der

Formel ς η

A₆ = J₂ (m) = J₂ j (1 + K) A₂ J (8)

entspricht. ¥enn (7) und (8) gleichgesetzt werden, wird als Bedingung für eine vollständige Kompensation der Störkomponente bei der Frequenz 2f -f erhalten : K~ 0,4,

C O

■während für die Amplitude A¹ der Komponente 2^! gilt :

on ρ

A₂ = 1/2 mc- 0,7 A₂.

Eine Abwandlung der oben angegebenen Möglichkeit kann dadurch erhalten werden, dass mit Hilfe des Bandfilters 11 nicht nur die Komponente 2,

sondern beide Komponenten 2 und 3 abgetrennt werden. Dies 35

ist bestimmt zweckdienlich, wenn beide Komponenten, was ihre Frequenzen anbelangt, einander nahe liegen. Analog den vorhergehenden Berechnungen kann dann wieder der ¥ert

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der Verstäi\kung K bestimmt werden, für den eine vollständige Kompensation der Störkomponente bei der Frequenz 2f -f erhalten wird, was die Bedingung K = 1

C O

ergibt.

Eine dritte Möglichkeit wird

erhalten, wenn von einem frequenzmodulierten Signal FM an der Eingangsklemme 10 ausgegangen wird, das keiner Frequenzbeschränkung unterworfen worden ist, was bei Anwendung der Vorrichtung nach Fig. k in einer Aufzeichnungsvorrichtung der Fall sein kann, während dieses Signal FM dennoch endlich steile Flanken aufweist. Dies kann z.B. bei Anwendung eines FM-Modulators der Fall sein, der ein dreieckförmiges Ausgangssignal liefert. Würde dieses Signal FM einem symmetrischen Begrenzer zugeführt werden,

so tritt gar keine Verschiebung dex" Nulldurchgange und somit keine Impulsbreitenmodulation auf. Dies bedeute^ dass in der Vorrichtung nach Fig. 4 die Impulsbreitenmodulation lediglich durch die abgetrennte Komponente

herbeigeführt wird, die dem Eingang 12b der Addierschaltung 20

12 zugeführt wird. Nach der annäherungsweise gefundenen Formel (5) wird in diesem Falle der Verstärker 15 eine Verstärkungfaktor und dem ¥eat 2 aufweisen müssen. Die Amplitude der Frequenzkomponente 2' wird in diesem Falle

zweimal die Amplitude der ursprürgLichen Frequenzkomponente 25

2 betraget} weil ja diese ursprüngliche !Komponente 2 erhalten bleibt, und zu dieser Komponente wird die durch die Impulsbreitenmodulation bei dieser Frequenz entstandene Komponente derselben Grosse addiert.

Auch hier ergibt sich wieder die 30

Möglichkeit, entweder nur die Komponente 2 oder beide Komponenten 2 und 3 mit Hilfe des Bandpassfilters 11 abzutrennen und dem Eingang 12b dsr Addierschaltung 12 zuzuführen.

Fig. 5 zeigt eine zweite sehr 35

einfache Ausführungsfοrm einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, wobei entsprechende Elemente mit den gleichen Bezügsziffern wie in Fig. k

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bezeichnet sind. Das frequenzmodulierte Signal FM wird der Eingangsklemme 10 zugeführt, die mit einem Tiefpass 16 verbunden ist. Es wird angenommen, dass das fx"e-

quenzmodulierte Signal FM in bezug auf seine Bandbreite 5

beschränkt ist, d.h., dass die oberen Seitenbänder unterdrückt sind. Der Tiefpass 16 weist eine Frequenzkennlinie mit einer Frequenz zwischen der Frequenz f des Trägersignals 1 und der Frequenz 2f -f der Fre-

C O

quenzkomponente 3 des frequenzmodulLerten Signals auf. 10

Dadurch wird die Amplitude der Frequenzkomponenten 2 und 3 in Bezug auf die der Trägerwelle 1 des frequenzmodulierten Signals geändert. Das Ausgangssignal dieses Tiefpasses 16 wird dann dem Begrenzer 13 zugeführt, wodurch die

gewünschte Impulsbreitenmodulation erhalten wird. Durch 15

passende Wahl der Frequenzkennlinie des Tiefpasses Io kann dabei wieder erreicht werden, dass die Störkomponente bei der Frequenz 2f -f völlig eliminiert wird, so dass das

C O

Spektrum des am Ausgang 14 zur Verfügung stehenden Signals FM dem in Fig. 3 gezeigten FrequenzSpektrum ^c

entspricht. Nach der oben angegebenen annäherungsweisen Berechnung wird als Bedingung gefunden, dass die Trägerwelle um einen Faktor 2 in der Amplitude geschwächt sein soll.

Das Verfahren nach der Er-25

findung schafft demzufolge die Möglichkeit, in einem

frequenzmodulierten Signal, insbesondere einem Signal mit niedriger Trägerfrequenz, die wichtigste Störkomponente zu unterdrücken. ¥enn dabei an ein Übertragungssystem gedacht wird, bei dem ein Informations signal auf einen Aiif-30

zeichnungsträger aufgezeichnet und nachher wieder ausgelesen wird, kann das Verfahren nach der Erfindung sowohl beim Aufzeichnen als auch beim Wiedergeben der Information verwendet werden. Eine Aufnahme der Vorrichtung nach Fig. oder 5 in die Aufzeiclinungsvorx"ichtung bringt mit sich, dass auf den Aufζeichnungsträger endgültig das Signal FM

aufgezeichnet wird. Dieses Signal kann nach Auslesung ohne weiteres einem Frequenzdemodulator zugeführt werden

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und ergibt dann das ursprüngliche Informationssignal, in dem die normalerweise auftretende Moirestörung stark unterdrückt ist. Yird die Vorrichtung nach Fig. k oder 5

in die Auslesevorrichtung aufgenommen, so ist auf den 5

Aufzeichnungsträger das normale frequenzmodulierte Signal FM aufgezeichnet. Das ausgelesene Signal FM wird dann zunächst auf die angegebene Weise korrigiert, was das Signal FM ergibt, das dann einem Frequenzdemodulator züge-

führt wird. Wenn für die Frequenzdemodulation eine Schal-

tung verwendet wix'd, die als erste Stufe einen Begrenzer enthält, ist es einleuchtend, dass man diesen Begrenzer die Funktion des Begi"enzers 13 in der Vorrichtung nach Fig. h oder 5 erfüllen lassen kann.

Es dürfte einleuchten, dass es 15

zum Erhalten einer vollständigen Kompensation der Störkomponente von Bedeutung ist, die richtige Phasenbeziehung zwischen den unterschiedlichen Signalkpmponenten aufrechtzuerhalten. Dafür müssen naturgemäss an die Phasenkennlinien der verwendeten Filter bestimmte Anforderungen 20

gestellt werden. Ausserdem wird im Idealfall das Amplitudenverhältnis zwischen den Komponenten 2 und 3 und der Trägerwelle 1 für jede mögliche .Frequenz'.des modulierten Trägersignals innerhalb des Frequenzhubes den gewünschten

Wert aufweisen müssen, In bezug auf die Vorrichtung nach 25

Fig. 5 würde dies bedeuten, dass die Amplitudenkemilinie des Tiefpasses 16 vorzugsweise einen geraden. Teil mit einem frequenzunabhängigen Wert sowohl innerhalb des Frequenzbandes der Komponenten 2 und 3 als auch innerhalb

des Frequenzhubes des Trägersignals 1 aufweisen soll. Es 30

hat sich jedoch herausgestellt, dass eine für die Praxis genügend starke Unterdrückung der Störkomponente auch mit einer erheblich einfacheren Filterkennlinie erhalten werden kann. So ist als Tiefpass in der Vorrichtung nach

Fig. 5 ein Filter mit Butterworth-Thomson-Kennlinie 35

zweiter Ordnung benutzt, mit dem völlig akzeptable Ergebnisse in bezug auf die Unterdrückung der Störkomponente erzielt wurden.

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Claims

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PATENT-ANSPRUECHE :

1 . Verfahren zur Herabsetzung

von Interferenzkomponenten in einem frequenzmodulierten Signal, in dem wenigstens ein Modulationssignal mit Grundfreqtienz als Frequenzmodulation einem Trägersignal zugesetzt ist, dadurch, gekennzeichnet; dass das Trägersignal (i) durcli die infolge des Modulations signals in dem frequenzmodulierten Signal vorhandene untere Seitenbandkomponente erster Ordnung (2) in der Impulsbreite moduliert wird (Fig. 1). .
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationsindex bei der Impulsbreitenmodulation derart gewählt wird, dass das bei dieser Impulsbreitenmodulatinn entstandene untere Seitenband zweiter Ordnung (6) wenigstens annähernd die gleiche Grosse wie das untere Seitenband zweiter Ordnung (3) des frequenzmodulierten Signals aufweist, das durch das Modulationssignal herbeigeführt wird (Fig. 1,2).
3« Verfahren nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsbreitenmodulation dadurch erhalten wird, dass das von einem wenigstens angenäherten Einseitenband-FM-signal (E₁) mit endlich steilen Flanken ausgegangen und dieses Signal symmetrisch begrenzt wird (Fig. 1).
4. Verfahren nach Anspruch 3»

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dadurch gekennzeichnet, dass das in dem frequenzmodulierten Signal E₁) vorhandene Trägersignal (i) vor der Begrenzung selektiv geschwächt wird (Fig. 1).
5· Verfahren nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, dass die im frequenzmodulierten Signal (E₁) vorhandene untere Seitenbandkomponente erster Ordnung (3) vor der Begrenzung selektiv verstärkt wird (Fig. 1).
6. Verfahren nach Anspruch 5 » dadurch gekennzeichnet, dass-die selektive Verstärkung der unteren Seitenbandkomponente erster Ordnung dadurch erhalten wird, dass diese Komponente (3) von dam frequenzmodulierten Signal (E₁) abgetrennt, um einen vorher bestimmten Faktor ■wjrs'ärkt und wieder zu dem frequenzmodu- ^ lierten Signal (E₁) addiert wird (Fig. i).
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclmet, dass von einem symmetrisch frequenzmodulierten Signal ausgegangen wird, dass von diesem

' Signal die untere Seitenbandkomponente erster Ordnung (3)

abgetrennt und um einen vorher bestimmten Faktor verstärkt wird, und dass dann die Impulsbreitenmodulation dadurch erhalten wird, dass diese verstärkte Unterseitenbandkomponente erster Ordnung zu dem frequenzmodulierten Signal addiert und das Summensignal symmetrisch begrenzt wird. *
8. Vorrichtung zum Durchführen des

Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Modulationsvorrichtung versehen ist, mit deren Hilfe das Trägersignal durch die untere Seitenbandkomponente erster Ordnung in der Impulsbreite

moduliert wird.
9· Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsvorrichtnng eine Begrenzungsschaltung (13) zur symmetrischen Begrenzung des frequenzmodulierten Signals enthält (Fig. ^->5)· 10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Tieffpass zum Unterdrücken von oberen Seitenbandkomponenten des frequenz-

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modulierten Signals versehen ist, der der Begrenzungsschaltung vorgeordnet ist.

11. " Vorrichtung nach Anspruch 9

oder 10, dadux-ch gekennzeichnet, dass die Modulations-

Vorrichtung mit einer der Begrenzungsschaltung (13) vorgeordneten Schwächungsschaltung (i6) zum selektiven Schwächen des Trägersignals versehen ist (Fig. 5)·

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsschaltung 10

(16) einen Tiefpass mit einer zwischen der Frequenz der Unterseitenbandkoinpoiiente erster Ordnung (3) und der Frequenz des Trägersignals (i) liegenden Grenzfrequenz enthält (Fig. 1, 5)

13· Voxa-ichtung nach Anspruch 9

oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsvorrichtung mit einer dei* Begrenzungsschaltung vorgeordneten selektiven Verstärkervorrichtung zum selektiven Verstärken doi- unteren Seitenbandkomponente erster Ordnung (3) versehen ist.

\h. Vorrichtung nach Anspruch 13>

dadurch gekennzeichnet, dass die Modulatioiisvorrichtung mit einer Addierschaltung (12) ersten Zuführungsmitteln ZLim Zuführen des frequenzmodulierten Signals (E₁) zu dieser

Addiervorrichtung, einem Bandpassfilter (11) zur Ab-25

trennung der· unteren Seitenbandkomponente erster Ordnung

(3) vnn dem frequenzmodulierten Signal (E₁) und zweiten Zufülirungsmitteln versehen ist, mit deren Hilfe diese abgetrennte untere Seitenbandkomponente erster Ordnung (3)

um einen vorher bestimmten Faktor verstärkt, der Addier-.

Vorrichtung (12) zugeführt wird (Fig. h).

15. Vorrichtung für eine Videoauf ζeichnungs- und/oder -wiedergabevorrichtung, bei der für die Aufzeichnung ein zusammengesetztes Farbvideo—

signal, das ein Leuchtdichtesignal und ein einer Färbob

hilfsträgerwelle aufmoduliertes Farbartsignal enthält, als Frequenzmodulation einem Trägersignal zugesetzt wird, und bei Wiedergabe durch Frequenzdemodulation dieses

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Färbvideοsignal wiedergewonnen wird, wobei diese Vorrichtung für die Herabsetzung mindestens einer störenden Interferenzkomponente bestimmt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer g

Modulationsvorrichtung versehen ist, mit deren Hilfe das Trägersignal mit der von der modulierten Hilfsträgerwelle im frequenzmodulierten Signal herbeigeführten unteren Seitenbandkomponente erster Ordnung in der Impulsbreite moduliert wird.

16. Videoaufζeichnungs- und/oder

-wiedergabevorrichtung, die mit einer Vorrichtung nach Anspruch 15 versehen ist.

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