DE3025988C2 - Fernsehempfänger - Google Patents

Description

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft einen Fernsehempfänger zum Empfang von normalen Fernsehsendungen (Bildempfang) und einer Einrichtung zum Empfang von Videotext sowie einer Einrichtung zum Speichern der Abstimmung des Kanalwählers für verschiedene bevorzugte Sender (Programme). Gemäß vorliegender Erfindung sind für jedes bevorzugte Programm 2 Abstimmzustände des Kanalwählers speicherbar. Der eine Abstimmzustand ist so gewählt, daß der Bildeindruck optimal ist. Der andere Abstimmzustand vermittelt die minimale Gruppenlaufzeitverzerrung für das Gesamtsystem und ist optimal für den Videotextempfang.

Stand der Technik

Fernsehgeräte werden im allgemeinen mittels einer Abstimmspannung, die an die Abstimmdioden des Kanalwählers gelegt wird, auf die Frequenz des zu empfangenden Senders abgestimmt.

Es sind auch Speicher bekannt, mit denen die zu bevorzugten Sendern (Programmen) gehörenden Abstimmspannungen gespeichert werden und auf Wunsch z. B. durch Tastendruck oder durch Fernbedienung abrufbar sind.

Die Speicher können z. B. Potentiometer sein, an deren Abgriff ein definierter Teil einer am Potentiometer liegenden Normalspannung abgegriffen wird. Neuerdings werden in den meisten Fällen digitale Speicher verwendet, in denen in Form eines Bitmusters die zu speichernde Information eingeschrieben ist. Mit Hilfe von Digital-Analogwandlern wird aus dem Bitmuster die richtige jeweilige Abstimmspannung hergestellt (Spannungs-Synthese).

ίο Nach einem anderen Prinzip werden mittels eines Frequenz/Phasen-Vergleichs Oszillatorfrequenzen auf speicher- und abrufbare Teilerverhältnisse von Frequenzteilern bezogen (Frequenzsynthese).

Fernsehempfänger nach der CCIR-Norm haben im allgemeinen eine Bildzwischenfrequenz von 383 MHz. Wird nun der Kanalwähler »richtig« abgestimmt, d. h. so, daß eine Bildzwischenfrequenz von genau 38,9 MHz entsteht und sind außerdem sämtliche im Gesamtübertragungsweg liegenden Einrichtungen des Gesamtsystems technisch optimal abgeglichen, ohne Toleranzen und ohne störende äußere Einflüsse, so müßte das ideale Fernsehbild auf dem Bildschirm entstehen. Die Praxis zeigt aber, daß dies nicht so ist. Das »technisch korrekte« Bild wird vom Käuferpublikum als »flau« und »unscharf« bezeichnet Es fehlt die »Brillanz«.

Um Fernsehgeräte verkaufsfähig zu machen, d. h. um überhaupt einen wirtschaftlichen Nutzen erzielen zu können, wird eine »Feinabstimmung« vorgesehen. Mit Hilfe dieser lassen sich die Abstimmung oder auch die Speicher für die Abstimmspannung für bevorzugte Sender so verändern, daß die entstehende Bildzwischenfrequenz um einige 100 kHz verschiebbar ist. Wird insbesondere die Bildzwischenfrequenz geringfügig erhöht, so entstehen im Videosignal Überschwinger an Sprungstellen und das Fernsehbild bekommt eine gewisse Plastik oder auch Pseudoschärfe, die vom normalen Betrachter als angenehm empfunden wird.

Sollen nun mit einem so auf »Pseudoschärfe« abgestimmten Fernsehempfänger Videotextsignale empfangen werden, so entstehen bei der Decodierung Schwierigkeiten dadurch, daß Überschwinger fälschlicherweise als Signale erkannt werden, u. a. auch deswegen, weil die Wiederholfrequenz des Videotextsignals an der obersten Grenze des Übertragungsbe-

reichs liegt. Es entstehen Übertragungsfehler.

Hier kommt es nun darauf an, daß »technisch richtig« abgestimmt wird.

Die Gruppenlaufzeitverzerrungen sollten ein gewisses Grenzmaß nicht überschreiten.

5" Aber auch hier hat die Praxis gezeigt, daß Gruppenlaufzeitverzerrungen nicht minimal sind, wenn der Kanalwähler so abgestimmt ist, daß die Bildträgerfrequenz genau auf 38,9 MHz liegt. Sendereigenschaften, Antennencharakteristik, Nahreflektionen. Tunerdachschrägen. Toleranzen im ZF- und Videoverstärker verursachen zusammen mehr oder weniger große Überschwinger oder VerSchleifungen während eines Spannungssprungs im Signal.

Bei den heute gebräuchlichen Fernsehgeräten muß somit die Abstimmspannung für den Kanalwähler in Form eines Kompromisses so eingeregelt werden, daß die Decodierung der Videotextsignale eben noch funktioniert und andererseits der Bildeindruck noch erträglich ist. In Grenzfällen wird man beim Übergang vom Bildempfang auf ein Fernsehbildtextsystem z. B. beim Empfang von Videotext oder auch Antiope und umgekehrt die Feinabstimmung variieren müssen. Unter anderem aus diesem Grunde ist die Feinabstim-

mung z.T. fernbedienbar (NORDMENDE Zentralkundendienst, Ultraschallgeber-Aufstellung 1526/107/01).

Aus der US-PS 4128 849, insbesondere aus dem Abstract sowie Spalte 3, Zeilen 1 — 11, Spalte 5, Zeilen 31 —37 und Spalte 9,1. Absatz ist es bereits bekannt, in einer Kanalwähleranordnung eines Fernsehempfängers außer den für normale Empfangsverhältnisse bestimmten Abstimmwertun einen zur Verstimmung des Tuners bei schwachem Eingangssignal dienenden Wert zu speichern (Potentiometer 134).

Die hier beschriebene Anordnung ist jedoch nur für eine einzige Betriebsart, nämlich Fernsehempfang, vorgesehen und nicht für zwei ganz verschiedene Betriebsarten wie »Fernsehen« und »Videotext«.

Außerdem geht die US-PS 41 28 849 davon aus, daß mindestens die eine Abstimmlage des Tuners bedingt durch Frequenzsynthese und/oder automatische Feinabstimmimg exakt der theoretisch richtigen Abstimmung entspricht und nur die zweite Abstimmlage nach Ermessen zu verändern ist Es ist jedoch nicht möglich, beide Abstimmlagen nach Ermessen zn optimieren und dadurch äußere Einflüsse wie Antennenfehler, Reflektionen, Fehlanpassungen, usw. wie sie in der Praxis häufig auftreten, bei beiden Abstimmlagen wenigstens teilweise zu kompensieren. Auch ist die US-PS 41 28 849 an eine Frequenzsynthese gebunden. Sie ist nicht überall anwendbar, wo Abstimmspeicher angewendet werden, gleich welcher Art.

Aufgabe

Die Abspeicherung bevorzugter Fernsehsender (Programme) soll so erfolgen, daß sowohl das normale Fernsehbild als auch das Textbild eines Femsehbiidtextsysterris optimal wiedergegeben werden.

Lösung der Aufgabe

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichen des Anspruch 1 gekennzeichneten Mitteln.

Vorteile

Die Fernbedienung für die Feinabstimmung kann entfallen. Es tritt eine Verbilligung ein.

Bei digitalen Lösungen entstehen keine Mehrkosten durch den Mehrbedarf an Speichern, da im Rahmen der Großintegration meist ungenutzte Speicherkapazität zur Verfugung steht.

Bei Anwendung von Mikrocomputern in Verbindung mit Frequenzsynthese lassen sich aus der Kanal-Nummer mit den dazugehörten Parametern (z. B. UHF, VHF, Satelliten-Kanal, Post-Sonderkanal, usw.) die oberen Bits der Frequenzfeilerverhältnisse durch ein Rechensystem (Algorithmus) ermitteln, während für die unteren Bits der Frequenzteilerverhältnisse (Feinraster) nur ein Auszug von Adressen für die praktisch vorkommenden Frequenzteilerverhältnisse unter den möglichen Frequenzteilerverhältnissen benötigt, dessen einzelne Adressen durch ein Indexregister aufgerufen werden, das seine Informationen aus den Programmspeichern (nichtflüchtige RAMs) erhält. Der Speicheraufwand, insbesondere der Aufwand für teure RAMs wird dadurch erheblich reduziert.

Erläuterung der Erfindung

Im folgenden und anhand der Fig. 1 — 7 wird die Erfindung im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt als Beispiel Kanal 7 nach der CCIR-Norm mit einem exakt abgestimmten und einem um den Betrag d/Verstimmten Fernsehempfänger,

Fig,2 und 3 zeigen 2-T-Sprünge bei einem exakt abgestimmten und einen um den Betrag Afverstimmten Fernsehempfänger.

F i g. 4 zeigt das Grundprinzip der Erfindung.

Fig.5 zeigt eine digitalisierte Abwandlung des Grundprinzips nach F i g. 4.

F i g. 6 zeigt eine digitalisierte Abwandlung mit einem Haupt- und einem Hilfsspeicher.

ίο Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel unter Anwendung eines Mikrocomputers.

Zur Erläuterung der Erfindung wird als Beispiel der Kanal 7 nach der CCIR-Norm herangezogen (Fig. 1). Dieser Kanal erstreckt sich von 188 bis 195 MHz. Der Bildträger Sreines im Kanal 7 sendenden Senders liegt auf 189,25MHz. Der Tonträger TT liegt bei 194,75 MHz. Die Kurve A zeigt die Übertragungskurve eines exakt auf Kanal 7 abgestimmten Fernsehempfängers. Der Bildträger STkommt genau auf die Mitte der Nyquist-Flunke der Kurve A zu liegen. Unter der Voraussetzung toleranzloser Bauteil·* und eines exakten Abgleiche ergibt sich ein idealer 2-T-jprung gemäß F i g. 2. Die Gruppenlaufzeitverzerrungen sind minimal. Unter solchen idealen Voraussetzungen arbeitet ein Videotext-Decoder ohne Störungen.

Ein .solcher mit idealen Bedingungen »'echnisch richtig« abgestimmter Fernsehempfänger bringt aber subjektiv nicht den besten Bildeindruck. Man muß die Abstimmung um den Etetrag Af(F ig. 1, Kurve B) nach

JO den höheren Frequenzen drehen. Dann entsteht ein 2-T-Sprung etwa nach F i g. 3. Bei jedem schnellen Übergang von Schwarz nach Weiß entsteht ein »Überschwinger«, d. h. eine weiße Nachkante. Das Bild erhält eine gewisse »Plastik«. Details sind von der

y> Ferner besser erkennbar. Es entstehen Effekte, die denen der bekannten Differenzier-Entzerrer ähnlich sind, jedoch ohne den hierfür notwendigen Aufwand.

Das Grundprinzip der Erfindung zeigt nun Fig. 4. Dieses mögliche Ausführungsbeispiel hat bezüglich der verwendeten Speicher wegen der hier entstehenden hohen Kosten und wegen des erheblichen Platzbedarfs kaum eine praktische Bedeutung, es zeigt aber sehr deutlich das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung.

Der Kanalwähler ί wird mittels Kapazitärsdioden 2 abgestimmt. Zu diesem Zwecke wird ihm über die Leitung 3 eine Abstimnispannung zugeführt, die durch Spannungsteilung mittels der Potentiometer 4 und 5 aus einer Betriebsspannung gewonnen wird.

Mit dem Umschalter 6 kann die Leitung 3 wahlweise mit den Schaltern 7 oder 8 verbunden werden, die ihrerseits die Verbindung zu den Schleifern der Potentiometer 4 und 5 herstellen und mittels der Programmwahltaste 9 eingeschaltet werden.

Eil· weiterer Umschalter 10, der mit dem Umschalter 6 in einer Gleichlaufverbindung steht, legt den Eingang des Videoverstärkers 11 wahlweise an den Videotext-Decoder 12 oder an den ZF-Demodulator 13. Damit ist sichergestellt, daß für die Abstimmung des Kanalwählers 1 beim Emnfang von Videotext immer das Abstimmpotentiometer 4 und beim Bild-Empfang immer das Abstimmpotentiometer 5 zuständig ist.

Mittels beider Potentiometer kann jeweüs optimal abgestimmt werden.

Mit der aufkommenden Großintegration von integrierten Schaltkreisen ist es üblich geworden, anstelle der mechanischen Potentiometer-Speicher elektronische Speicher zu verwenden, bei denen die zu speichernde Information in Form eines Bitmusters in

eine Reihe von Flip-Flops eingeschrieben wird. Bei der sogenannten .Spannungssynthese wird die Abstimmspannung aus einer Summe digitaler Schritte gewonnen, so daß der Verlauf der Abstimmspannung über den Abstimmbereich hinweg einen treppcnförmigen Verlauf hat. Jede Treppenstufe entspricht einem bestimmten Bitmuster. Um einen für gut befundenen Abstimmzustand wiederzufinden, ist es somit nur notwendig, das zu diesem Abstimmzustand gehörende Bitmuster in einen Speicher einzuschreiben und später wieder auszulesen. Γ i g. 5 zeigt das Prinzip. Die Potenliometerspeicher der Fig. 4 sind durch die digitalen Speicher 14 und 15 ersetzt. Sie haben im Beispiel eine Speicherkapazität von 12 Bits. Das heißt, es können 2¹-' = 40% verschiedene Bitmuster gespeichert werden. Die Abstimmspannungstreppe hat 4096 Stufen.

Das Laden der Speicher kann bckannicrweise dadurch geschehen, daß mittels eines Suchlaufes die Spannungstreppe durchfahren wird und eine Stopp-Schaltung den Suchlauf anhält, sobald ein Sender gefunden ist. Mittels Feinabstimmung wird der Sender genau einreguliert und die dann gefundene Treppenstu fen-Nummer als Binärzahl in den Speicher übertragen. Nach Umschalten der Betriebsart mittels Umschalter 10 und 6 wird die Feinabstimmung nochmals betätigt, und bei richtiger Abstimmung wird der 2. Speicher geladen.

F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführiingsbeispiel. Hier ist nur ein einziger ^-Bit-Speicher 14 vorhanden. Diese: dient beispielsweise zur Speicherung der Abstimmspannung für die Betriebsart »Videotext«. Der Speicher 14 ist ein »Hauptspeicher«, dem über eine Addier/.Subtrahier-Einrichtung 26 ein »Hilfsspeicher« 25 zugeschaltet ist. in dem z. B nur 4 Bit. also 2' = 16 verschiedene Bitmuster bzw. Absnmtnspannungstreppcnstufen gespeichert werden brauchen. Ist also in dem Hauptspeicher die richtige Abstimmung fur den Videotextcnip· fang gespeichert, die erfahrungsgemäß nicht weit von der »technisch richtigen«' Abstimmung entfernt liegt, dann kann man nach Umschalten auf den Betriebszustand Bildempfang noch 16 Stufen nach oben oder unten laufen, um den optimalen Abstimmzustand für die Bildbetrachtung zu finden und im Hilfsspeicher 25 einzuspeichern.

Bei Anwendung von Frequenz/Phasen-Regelschleifen (Frequenzsynthese) werden in den digitalen Speichern die Teilerverhältnisse der Frequenzteiler gespeichert. Auch hier können für die beiden Abstimm-ZListände zwei gleiche Speicher benutzt werden, oder es wird ein Hauptspeieher verwendet und die Differenz der Tellerverhältnisse, die der Verschiebung der Abstimmung zwischen den beiden Betriebsarten entspricht, wird in einem zusätzlichen Hilfspeicher gespeichert. Beim Umschalten zwischen beiden Betriebsarten wird der zusätzliche Hilfsspeicher samt Addierer gleichzeitig mit zu- oder abgeschaltet

Bei Anwendung von Mikrocomputern in Abstimmsystemen ergeben sich vorteilhafte Abstimm-Möglichkeiten, wie sie z. B. anhand von F i g. 7 gezeigt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Abstimmsystem mit einer Frequenz/Phasen-Regelschleife (Frequenzsynthese) verwendet, bei dem mittels e nes programmierbaren Teilers der PLL 101 der gesamte Frequenzbereich in eine Reihe von kleinen Frequenz-Schritten zerlegt wird, die dem Oszillator vorgegeben werden. Durch die Frequenz/Phasen-Regelschleife wird der Oszillator genau auf eine vorgegebene Frequenz hingezogen und mit ihr phasenstarr verriegelt. Da die vorgegebene Frequenz durch Teilung aus einem

ίο

Frequenznormal (z. B. Quarz) hergeleitet wird, zeichnet sich die Anordnung durch außerordentliche Stabilität und Genauigkeit aus. Innerhalb des abzustimmenden Frequenzbereiches wird zwischen einem »Grobraster« und einem »Feinraster« unterschieden. Das Grobraster wird durch die Fernsehkanäle gebildet. Mit Hilfe des Mikrocomputers werden die zum Grobraster (Kanalanfänge) gehörenden Teilerverhältnisse unter Berücksichtigung der Zwischenfrequenz in einfacher Weise durch ein Rechensystem (Algorithmus) gefunden. Dabei ist auch berücksichtigt, daß im UHF-Bereich die Kanalbreite größer ist als im VHF-Hercich.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Feinraster mindestens lOOmal. besser 250mal. feiner sein muß als das Gcobrastcr. Das heißt in einem einzigen Kanal müssen bei linearer Teilung mindestens 100. besser 250 Feinschritte vorhanden sein, damit sich die Abstimmung mit der genügenden Genauigkeit durchführen läßt.

Dies kann insofern nachteilig sein, als daß bei einem Suchlauf Feinschritt für !'einschritt durchlaufen werden muß und der Suchlauf zu lange dauert, bis ein Sender gefunden ist.

Weitaus größer ist aber noch der Nachteil, der durch den erhöhten Platzbedarf in programmierbaren Speiehern entsteht. Diese sind, vor allem wenn es sich um nichtflüchtige Speicher handelt, nicht billig, zumal erfindungsgemäß 2 Stellungen der Feinverstimmung gespeichert werden sollen, eine für Bildempfang und eine für Videotext.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung unter Benutzung eines Mikrocomputers, bei der nur ein Minimum an externer Speicherkapazität benötigt wird, um die bei den bevorzugten Sendern (Programmen) benötigten Daten nichtflüchtig abzuspeichern.

Fs sei angenommen, daß bei einer Frequenzsynthese der gesamte Fernsehempfangsbereich von Band I über die unteren Sonderkanäle der Bundespost hinweg, über Band III. wiederum über die oberen Sonderkanäle hinweg, über den UHF-Bereich bis hinauf an die oberste UHFf requenzgrenze in Feinschritte von je etwa 32 kHz Schrittlänge eingeteilt werden sollte. Bei einer Kanalbrcite von 8 MHz (UHF) werden also etwa 250 f einschritte je Kanal, also 8 Bit benötigt, um die Frequenzteiler der PLL so zu steuern, daß in diesen Feinschritten ein ganzer Kanal durchlaufen wird. Weitere 9 Bit werden benötigt, um die PLL-Frequenzteiler auf die jeweiligen Kanalanfänge zu bringen, einschließlich aller Informationen über die verschiedenen Normen, die in den einzelnen Frequenzbereichen bestehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird nun wie folgt verfahren:

Das n. Programm soll empfangen werden. Die Programmtaste 9 wird gedrückt Mittels des Schalters 6, einem Teil des Betriebsarten-(Mode-)WahIschalters (Schalter 10 ist nicht gezeichnet) wird entschieden, ob das n. Programm mit Videotext (Pn(VT)) oder Bildempfang (Pn(TV)) betrieben werden soll. Alle hierfür benötigten Informationen sind in den Programm-Speichern 34 für Videotext und 35 für Bildempfang gespeichert. Diese computerexternen nichtflüchtigen Speicher enthalten Kanalnummer (99 Kanäle ergeben 7 Bit) und eine Information von nur 5 Bit für den Feinabstimmungszustand.

Anstelle von 9 + 8 = 17 Bit wie oben beschrieben, werden nur 12 Bit benötigt.

Erfindungsgemäß wird aus der Kanalnummer durch

einen computerinternen Rcthenprozell (Algorithmus) unter Berücksichtigung der gegehenen Normen, die im ROM 100 des Computers abgespeichert sind, dasjenige Teilerverhältni: der PI.I. 101 ausgerechnet, das für den Kanalanfang, /. B. die jeweilig untere Kanal-I requen/ grenze zuständig ist.

Innerhalb des ROMs 100 befindet sich das Register 107 „lit z. B. 32 Speicherplätzen. Dieses Register ist für die !-"einschritte der Pl.I. innerhalb eines Kanals zuständig und wird nach Ausführung der o. a. Rechenoperation z. B. unter der Adresse ΛΑΑΛ (4mal 4 Bit) aufgerufen. Im Register 102 sind erreichbar über i2 Adressen tabellenartig 32 ausgewählte Teilerverhältnis se für die ['1.I. 101 programmiert.

Fa werden erfindungsgemäß also gar nicht alle tatsächlich möglichen 250 Teilervcrhältnisse innerhalb eines Kanals angesprochen, sondern die l'einverteilung von im Beispiel 32 kll/ wird nur in der Nähe des /ii erwartenden Bild rägers ausgenutzt. Weitab vom Bildträger werden immer eine Reihe von F'einabstimm-Mufen übersprungen, und zwar mit einer solchen größeren Schrittweite, die man für einen schnelleren Suchlauf und zum Auffinden eines Senders benötigt.

Die aus den 32 Adressen des Registers 102 resultierende l'requenzveneilung innerhalb eines Kanals erfolgt gciniiU den praktischen Bedürfnissen nach einer nichtlinearen l'unktion.

Die PI.I. 101 wird aus der Adresse AAAA + X auf das jrnme Teil verhält ρ is pest euert. das das /um Kit η a l:\nfang hin/uaddierte. der Adresse X entsprechende ()ifset er/eugt. Die Adressen ΛΑΛΑ + X werden dein Inde\-(X (Register 103 entnommen, das die aus den Programmspeichern 34 und 35. die meist seriell arbeiten, entnommenen liilnrmalionen n; eine compiilergrrei hte Sprache transformiert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fernsehempfänger für mehrere Betriebsarten mit mindestens einer Einrichtung zum Empfang einer Norm für den Bild- und Tonempfang und mindestens einer weiteren Einrichtung zum Empfang eines Fernsehbildtextsystems, vorzugsweise Videotext und einer Einrichtung zum Speichern der Abstimmung des Kanalwählers auf einen oder mehrere bevorzugte Sender (Programme), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Speichern der Abstimmung des Kanalwählers für einen oder mehrere bevorzugte Sender mehrere, mindestens zwei Speicher enthält, mittels derer mehrere, mindestens zwei. Abstimmlagen des Kanalwählers für den Empfang des gleichen Senders speicher- und abrufbar sind, diese Abstimmlagen den verschiedenen Betriebsarten zugeordnet sind und bei Umschaltung der Betriebsart selbsttätig eine entsprechende Umschaltung der Abstimmlage erfolgt

2. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Programm 2 Speicher (4, 5) für die Abstimmung des Kanalwählers (!) angeordnet sind.

3. Fernsehempfänger nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß· je Programm ein Hauptspeicher (14) und mindestens ein Hilfsspeicher (25) zur Herstellung der Differenz zwischen beiden Abstimmzuständen angeordnet sind.

4. Fernsehempfänger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegen ein durch Algorithmen erstelltes Kanal: jster Offsets mittels eines Indexregisters (103) aus einem tabellenartigen Register (102) abrufbar sind und mittels des tabellenartigen Registers (102) Frequenzschritte der Frequenzteiler einer PLL (101) zur Herstellung der Offsets nach einer nichtlinearen Funktion abrufbar sind.