DE2932817B2 - Fernsehsignalempfänger - Google Patents
FernsehsignalempfängerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Fernsehsignalempfänger entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein Fernsehsignalempfänger nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches ist aus der DE-AS 23 30 628
bekannt Beim Empfang eines frequenzmodulierten Fernsehsignales besteht eine Schwierigkeit darin, daß
im wieder gegebenen Bild schwarzes Impulsrauschen und weißes Impulsrauschen auftreten. Dies gilt besonders,
wenn das empfangene Fernsehsignal schwach ist. Der bekannte Empfänger hat ebenfalls diesen Mangel,
und es werden keine wirksamen Maßnahmen zur e» Herabsetzung des Rauschens im wiedergegebenen Bild
getroffen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Fernsehsignalempfänger der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß eine möglichst weitgehende Herabsetzung des schwarzen und weißen
Impulsrauschens im wiedergegebenen Bild erreicht wird.
Dazu ist der erfindungsgemäße Fernsehsignalempfänger in der in dem Hauptanspruch angegebenen
Weise ausgebildet, während die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung charakterisieren.
Der erfindungsgemäße Fernsehsignalempfänger eignet sich zum Empfang eines Fernsehsignals und damit
für den Einsatz bei einer Fernsehsignalübertragungsanlage
(mit Zwischensendern) und insbesondere für eine Fernsehsatellitenanlage. Da zur wahlweisen Ausfilterung
eines gewählten Fernsehsignals ein Bandfilter vorgesehen und so ausgelegt ist, daß die Mittelfrequenz
von einer dem Mittelpegel des Videosignals entsprechenden Frequenz zur Seite einer anderen Frequenz
verschoben wird, welche dem weißen Signalpegel entspricht, wird das Bildrauschen bei schwachen
ankommenden Signalen verringert
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen
F i g. 1 ein Schaltbild des allgemeinen Aufbaus eines bekannten Fernsehsignalempfängers zur Erläuterung
der Grundlage der Erfindung,
F i g. 2 ein Kurvenbild mit der Wellenform eines Videosignals,
Fig.3 ein Kurvenbild der allgemeinen Beziehung zwischen dem Bildrauschen und der Versetzung der
Mittelfrequenz eines Bandfilters in einem Fernsehsignalempfänger,
Fig.4(a) ein Vektordiagramm zur Erläuterung des
Einflusses des Rauschens auf das Videosignal,
F i g. 4(b) und F i g. 4(c) zeigt Diagramme zur Erläuterung der Erzeugung eines Rauschens im Videosignal,
F i g. 5 ein Kurvenbild mit den Beziehungen zwischen Frequenzversetzungen AFBo der Mittelfrequenz eines
Bandfilters in einem Fernsehsignalempfänger und der Übertragungsgüte des wiedergegebenen Bildes,
Fig.6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles
eines erfindungsgemäßen Fernsehsignalempfängers,
F i g. 7(a) ein Ausfuhrungsbeispiel eines Bandfilters im erfindungsgemäßen Fernsehsignalempfänger,
F i g. 7(b) ein Kurvenbild für die Beziehung zwischen der Mittelfrequenz und einer Schwundregelspannung
des Gerätes der F i g. 6,
Fig.8 ein Kurvenbild der Versuchsdaten des Bildrauschens und der Versetzung der Mittelfrequenz
eines Bandfilters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zunächst seien die Grundlagen der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert F i g. 1 zeigt einen allgemeinen
Aufbau eines bekannten Satelliten-Fernsehsignalempfängers, bei welchem die Ausgangsklemme einer
Freilandparabolantenne 1 an die Eingangsklemme eines SHF-UHF-Umsetzers 2 geführt ist, welcher das
SHF-Fernsehsignal in ein UHF-Fernsehsignal umsetzt und es über ein UHF-Kabel 9 an den Eingang eines
UHF-VHF-Umsetzers anlegt, d.h. an einen zweiten Frequenzumsetzer 3 in einem Innenraumgerät 8. Der
zweite Frequenzumsetzer 3, der das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators 31 verwendet, setzt das
UHF-Signal in ein Signal Fo einer zweiten Zwischenfrequenz um und speist es über ein Bandfilter 4 einem
zweiten Zwischenfrequenzverstärker 5 ein. Der Verstärker 5 ist ein Verstärker mit automatischem
20
Schwundausgleich (automatische Steuerung des Verstärkungsfaktors), der das zweite Zwischenfrequenzsignal des FM-Signals verstärkt und es einem bekannten
FM-Detektor 6 anlegt, der einen bekannten Begrenzer sowie einen Frequenzdiskriminator umlaßt. Der FM-Detektor 6 demoduliert das zweite Zwischenfrequenzsignal und gibt ein demoduliertes Mehrfachsignal an die
Ausgangsklemme 7 ab, das aus einem Videosignal und einem Tonhilfsträgersignal besteht
Für die vorstehend erwähnte Schaltung gelten nach
der Carsparegel der FM-Modulation die folgenden Gleichungen:
FBo = Fo
(1)
und
B = 2(UF+ fm)
(2)
Fo = zweite Zwischenfrequenz,
fm = maximale Frequenzkomponente im Videosignal,
AF = maximale Frequenzversetzung des FM-Signals,
FBo = Mittelfrequenz des Bandfilters 4,
B = Bandbreite des FM-Signals.
Bei der herkömmlichen Anlage wurden Fernsehsignalempfänger zum Empfang des FM-Fernsehsignals so
ausgelegt, daß sie Bedingungen der vorstehenden Gleichungen erfüllen.
Der Erfinder fand jedoch auf empirische Weise, daß Rauschen im wiedergegebenen Bild weiter abnimmt, jo
wenn die Mittelfrequenz FBo von der zweiten Zwischenfrequenz Fo, welche eine dem Mittelpegel
oder Mittelniveau des Videosignals entsprechende Frequenz ist, zur Seite einer anderen Frequenz versetzt
wird, welche einer Momentanfrequenz des weißen r, Signalpegels entspricht
Nachstehend seien die Grundlagen der Erfindung in näheren Einzelheiten erläutert. Die Frensehträgerfrequenz wird durch ein Modulationssignal moduliert, das
aus einer Bildsignalkomponente und einer Synchron- 4» Signalkomponente besteht (F i g. 2). Das Verhältnis der
maximalen Frequenzverschiebung »a« (entsprechend einer Verschiebung vom schwarzen zum weißen
Niveau) für die Videosignalkomponente, und die Frequenzverschiebung »Zx<
der Synchronsignalkomponente wurde auf 7 :3 festgelegt Nach F i g. 2 entsprechen die Momentanpegel des Videosignals den Momentanfrequenzen des FM-Signals der zweiten Zwischenfrequenz. Bei din herkömmlichen Empfängern wird die
Mittelfrequenz FBo des Bandfilters 4 auf eine Frequenz gelegt, welche die Mittel der Summe der Frequenzverschiebungen a+b ist Daher liegt die Mittelfrequenz
FBo des Filters nicht an der Mittellinie der Videofrequenzverschiebung »a«, sondern um eine F'equenzver-
setzung von —— χ a näher an der dem schwärzen Pegel
entsprechenden Seite.
Beim Empfang von Satellitenfernsehen ist das SH F-Eingangssignal nicht genügend stark, und daher
erfolgt der Empfang des frequenzmodulierten FM-Signals in der Nachbarschaft eines FM-Schwellenpegels,
nämlich dem Zustand, in welchem das Verhältnis Trägerfrequenz: Rauschen klein ist. Wie bekannt,
treten beim Empfang des FM-Signals in der Nachbarschaft des Schwellwertpegels der Frequenzmodulation h>
eigene Schwierigkeiten durch Dreiecksrauschen und Impulsstörungen auf. Speziell in der Nachbarschaft des
Schwellwertpegels steigen die Impulsstörungen bei
abnehmenender Stärke des Eingangssignals schnell an.
Auf dem Bildschirm wird der Einfluß der Impulsstörungen in schwarzes und weißes Impulsrauschen unterteilt
Die Beziehung zwischen der Versetzung AFBo der Mittelfrequenz FSo des Bandfilters 4 und die Anzahl der
schwarzen Rauschstörungen, der weißen Rauschstörungen und ihre Gesamtzahl sind in Fig.3 gezeigt Nsch
F i g. 3 ist bei einer Nullfrequenzversetzung (4FjBo=O),
auf welche die herkömmlichen Fernsehgeräte die Mittelfrequenz legen, das schwarze Rauschen stärker
als das weiße Rauschen. Andererseits ist die Anzahl der
schwarzen Rauschimpulse sowie der weißen Rauschimpulse verhältnismäßig klein, und damit ist auch die
Gesamtzahl bei der Frequenzversetzung AFBo=C minimal, wo die Mittelfrequenz FBo des Bandfilters auf
der Mittellinie der Frequenzen entsprechend dem weißen und dem schwarzen Pegel des Videosignals
gewählt wird (F ig. 2).
Der Erfinder fand auf empirische Weise, daß das beste Ergebnis für die Verringerung des Rauschens im
Bilde bei einer weiteren Versetzung nach AFBo= d von
der Mittelfrequenz FBc des Bandfilters erreicht wird.
Ein Bild mit dem geringsten Rauschen erreicht man durch Auswahl der Mittelfrequenz FBo für eine solche
Frequenz, die der dem weißen Rauschpegel entsprechenden Frequenz näher ist und dabei die Mittelfrequenz c des Frequenzsignals »a« für das Bildsignal
überschreitet Diese smpirische Tatsache kann damit erklärt werden, daß das durchschnittliche Auge das
schwarze Rauschen stärker sieht als das weiße Rauschen.
Der Grund für die Erzeugung und die Art des in das Videosignal induzierten Rauschens kann wie folgt
erklärt werden:
Das Videowirksignal und das Rauschen können durch ein Vektordiagramm nach F i g. 4(a) dargestellt werden^
worin zTeinen Vektor des Videowirksignals darstellt, N
einen Vektor des Rauschens, z. B. ein Wärmerauschen, im Empfänger, und ^stellt den gemeinsamen Vektor der
Vektoren Dund A/dar. Nach Ablauf der Zeit verändert
der Vektor für das Wärmerauschen seine Länge und Richtung, beispielsweise in die durch den gestrichelten
Vektor D' dargestellte Richtung^Daher ändert sich der zusammengesetzte Vektor von 5 nach ?'(F i g. 4(a)) und
während der Änderung bewegt sich die Spitze des Vektors um den Ursprungspunkt des Vektors B durch
Änderung der Vektorrichtung um 2 π. Da das Ausgangssignal des FM-Detektors 6 im Zeitdifferential
der Momentanphase der Trägerfrequenz proportional ist, erzeugt die vorerwähnte Änderung von 2 π des
zusammengesetzten Vektors eine in Fig.4(c) gezeigte Impulsstörung, die schwarzes oder weißes Rauschen
bildet
Um diese Impulsstörungen zu unterbinden, wurden bisher FM-Rückkopplungsdemodulationsschaltungen,
eine phasenstarre Demodulationsschaltung sowie eine FM-Demodulationsschaltung mit mehrfacher Schleifenrückführung vorgeschlagen. Doch erfordern diese
Schaltungen einen sehr komplizierten Aufbau, wodurch
der Empfänger viel zu teuer als Heimgerät für den Satellitenempfang wird.
Kurven für den Verlauf der Bildübertragungsgüte aufgrund von Faktoren außer den Impulsstörungen,
beispielsweise aufgrund von diffcrentieller Verstärkung u;"/i differentieller Phase des Videosignals, von Restbrummgeräuschen, und Klirrfaktor des Synchronsignals
sind in F i g. 5 gezeigt. Die Kurve e von F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Mittelfrequenzverschiebung
und der Übertragungsgüte. Nach dem Verlauf der Kurve e wird die Übertragungsgüte schlechter, wenn
sich die Verschiebung der Mittelfrequenz des Bandfilters von der Mittelfrequenz der Frequenzbereiche a + b
der F i g. 2 vergrößert. Dies wird durch die bekannte Gmppenlaufzeitentzerrung eines Bandfilters bewirkt.
Die Kurven f,g \md h zeigen den Einfluß der Störungen
einschließlich der vorerwähnten Impulsstörungen auf die gesamte Bildübertragungsgüte, wobei der Parameter der Kurven e bis h die Empfangsstärke des
Videoeingangssignals ist. Wie diese Kurven zeigen, wird
die Übertragungsgüte bei schwächerem Eingangsfernsehsignal schlechter, und außerdem verschiebt sich die
Bedingung, eine minimale Übertragungsgüteskala zu erhalten von der Bedingung UFBo=Q zur Bedingung,
daß AFBo= coder AFBo= d
Zusammenfassend ist zu sagen, daß eine größere Verschiebung der Mittelfrequenz in Richtung auf das
weiße Niveau erfolgen soll, wenn das Eingangs-Femsehsignal kleiner wird. Bei hinreichend großem Eingangssignal kann die Bedingung AFBo=O ausreichend
sein.
Somit besteht die Verbesserung bei einem Empfangsgerät für ein Fernsehsignal, das durch eine Frequenzmodulation durch ein Videosignal erzeugt wird, erfindungsgemäß darin, daß ein Bandfilter im Empfänger
vorgesehen ist, um wahlweise das Videosignal mit einer Mittelfrequenz abzugreifen, die zwischen einer Momentanfrequenz entsprechend dem Mittelpegel des Videosignals und einer anderen Momentanfrequenz entsprechend im Signalpegel des weißen Rauschens liegt
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der F i g. 6 und 7 näher erläutert. In der
Schaltung der Fig.6 ist die Ausgangsklemme einer
Freilandparabolantenne 1 mit der Eingangsklemme eines SHF-UHF-Umsetzers 2 verbunden, der das
frequenzmodulierte SHF-Fernsehsignal in ein frequenzmoduliertes UHF-Fernsehsignal umsetzt und es über
ein UHF-Kabel 9 an den Eingang eines UHF-VHF-Umsetzers anlegt, d. h. an einen zweiten Frequenzumsetzer
3 eines !nnenraumgerätes 8. Der zweite Frequenzumsetzer 3, der das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators 31 benutzt, setzt das UHF-Signal in ein zweites
Zwischenfrequenzsignal Fo um und speist es über ein Bandfilter 4* dem Verstärker 5 ein. Dieser ist ein
bekannter schwundausgleichsgeregelter Verstärker (automatische Verstärkungsregelung) und verstärkt das
zweite Zwischenfrequenzsignal des FM-Signals und überträgt dieses Signal an einen bekannten FM-Detektor 6, der einen bekannten Begrenzer und Frequenzdiskriminator umfaßt. Der FM-Detektor demoduliert das
zweite Zwischenfrequenzsignal und gibt ein demoduliertes Multiplexsignal an die Ausgangsklemme 7, das
aus einem Videosignal und einem Tonhilfsträgersignal besteht Der Verstärker 5 erzeugt über eine Verbindung
8 mit einem Spannungsregelkreis 17 ein Signal, das dem Spannungspegel des Eingangssignals entspricht. Der
Spannunsregelkreis 17 speist dem Bandfilter 4 und dem Überlagerungsoszillator 31 Steuerspannungen ein, so
daß das Bandfilter 14 seine Mittelfrequenz und der Überlagerungsoszillator 31 seine Oszillatorfrequenz
verschiebt. F i g. 7(a) zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schaltungsaufbaus eines bekannten Bandfilters 4, in
welchem Dioden Cv von veränderlicher Kapazität in
ίο Reihe mit Kondensatoren der einzelnen Oszillatorschwingkreise geschaltet sind, und von einer Vorspannungsquelle Va wird den Dioden Cv von veränderlicher
Kapazität eine Vorspannung eingeprägt F i g. 7(b) zeigt die Charakteristik des Bandfilters 4, worin die Abszisse
!5 die ihrer Elektrode eingeprägte Spannung und die
Ordinate die Verschiebung der Mittelfrequenz FBo zeigt Die Charakteristik des Bandfilters 4 wird durch
die Spannungsänderung an der Anschlußleitung 18 so weit gesteuert, daß die Frequenzverschiebung der
Mittelfrequenz in Abhängigkeit von der Stärke des Fernseheingangssignals in der gestrichelten Fläche der
Fig.5 erfolgt. Die Oszillatorfrequenz des Überlager
rungsoszillators 31 des zweiten Frequenzumsetzers 3 wird auch durch andere Bauteile mit veränderlicher
Kapazität so gesteuert, daß eine Auswahl leicht durch Anlegen einer entsprechenden Steuerspannung durch
den Steuerspannungskreis 17 getroffen werden kann.
F i g. 8 zeigt Kurven für die Ist-Beziehungen zwischen der Frequenzversetzung durch AFBo der Mittelfre
quenz FBo des Bandfilters 4 eines Ausführungsbeispiels
der Fig.6 sowie Zählschritten der weißen und der
schwarzen Rauschimpulse und deren Gesamtzahl. Im Ausführungsbeispiel ist die Bandbreite »a« des Videosignals 12 MHz, und die Bandbreite BWats Bandfilters
4 gleich 26 MHz. Als Parameter gilt die Spitze des Eingangs-Fernsehsignals. Wie die Kurven zeigen, ergibt
sich die beste Leistung in bezug auf Rauschen, wenn die Frequenzversetzung AFBo zwischen 1 und 1,5 MHz auf
der Seite des weißen Rauschpegels liegt Durch
Verschieben der Mittelfrequenz FBo wird die GW-Zahl
(Signal-Rausch-Verhältnis) auf einen Wert verbessert, der gleich ist dem, wenn das Gerät ein Fernsehsignal
empfängt, das um 1 bis 2 dB stärker ist als das empfangene Ist-Signal.
4> Durch spezielle Wahl der Mittelfrequenz des
Bandfilters kann, wie vorstehend erläutert, das erfindungsgemäße Empfangsgerät das Bild mit einem
verbesserten Rauschen wiedergeben. Daher ist das schwächste Fernseheingangssignal, das noch einen
so Direktempfang von Satellitensendungen erlaubt 1 bis 2 dB schwächer als das des herkömmlichen Gerätes.
Dies gestattet die Verwendung einer kleineren Parabolantenne und die Verwendung von Empfängern mit einer
höheren Rauschzahl und damit auch die Massenferti
gung von billigeren Empfangsgeräten als bisher.
Claims (6)
1. Fernsehsignalempfänger für ein entsprechend einem Videosignal frequenzmoduliertes Fernsehsignal,
der ein Bandfilter zur Ausfilterung eines gewählten Fernsehsignals aufweist, das einem
FM-De tektor eingespeist wird, um ein Videosignal abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittelfrequenz des Bandfilters (4) zwischen der dem Mittelpegel (FBo) des Videosignals entsprechenden
Momentanfrequenz und der dem weißen Signalpiegel entsprechenden Momentanfrequenz gewählt
ist
2. Fernsehsignalempfänger nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Frequenzumsetzer
(3) mit einem Überlagerungsoszillator (31) umfaßt, dessen Oszillatorfrequenz durch die Stärke
des Fernseheingangssignals ^eingestellt wird.
3. Fernsehsignalempfänger nach Anspruch 1, dadurcii gekennzeichnet, daß das Bandfilter (4)
Resonanzkreise (F i g. 7a) mit Bauteilen veränderlicher Kapazität (Cv) sowie eine Steuerschaltung (17)
umfaßt, um eine Spannung (Va) den Bauteilen (Cv) mit regelbarer Kapazität in Abhängigkeit von der
Stärke des Fernseheingangssignals fSJ einzuprägen.
4. Fernsehsignalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsoszillator
(31) Bauteile mit regelbarer Kapazität (Cv) umfaßt, und daß eine Steuerschaltung (17) eine
Spannung (Va) den Bauteilen mit regelbarer Kapazität (Cv) in Abhängigkeit von der Stärke des
Fernse heingangssignals (S) einprägt.
5. Fernsehsignalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandfilter (4) J5
Resonanzkreise (F i g. 7a) mit Bauteilen von regelbarer Kapazität (Cv) umfaßt, daß der Überlagerungsoszillator
(31) Bauteile mit veränderlicher Kapazität (Cv) umfaßt, und daß der Fsrnsehsignalempfänger
außerdem eine Steuerschaltung (17) besitzt, um Steuerüpannungen (Karden Bauteilen mit regelbarer
Kapazität (Cv) in Abhängigkeit von der Stärke des Fernseheingangssignals (φeinzuprägen.
6. Fernsehsignalempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die maximale Frequenzversetzung (AFBo) der Mittelfrequenz des Bandfilters von dem Mittelpegel
des Videosignals zu etwa — χ a bewählt ist, wobei
»a« die: maximale Frequenzabweichung des Videosignales
ist.
Priority Applications (2)
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Family Applications (1)
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-
1979
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- 1979-08-13 DE DE2932817A patent/DE2932817C3/de not_active Expired
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