DE3040059A1

DE3040059A1 - Signalrueckgewinnungsschaltung fuer phasenwinkelmodulierte signale

Info

Publication number: DE3040059A1
Application number: DE19803040059
Authority: DE
Inventors: Makoto Ebina Kanagawa Ishidori; Yoshitaka Kawasaki Kanagawa Kanamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1981-05-07
Also published as: CA1156358A; US4363053A; ATA524680A; AU538127B2; NL8005837A; JPS639314B2; DE3040059C2; AT387122B; GB2063611B; GB2063611A; JPS5661011A; AU6340280A; FR2468265B1; FR2468265A1

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückgewinnungsschaltung für phasenwinkelmodulierte Signale.

Eine derartige Rückgewinnungsschaltung dient in einem Videobandgerät od.dgl. zur Rückgewinnung von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten phasenwinkelraodulierten Signalen, die nachstehend kurz als "winkelmodulierte Signale" bezeichnet werden.

In einem Videoaufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät (VTR) , nachstehend kurz Videogerät genannt, erfolgt die Aufzeichnung auf oder die Wiedergabe von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gewöhnlich unter Anwendung von Winkelmodulation, insbesondere Frequenzmodulation. Insbesondere bei niedrigen Laufgeschwindigkeiten des Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabesystems und bei schmaler Spur des Magnetaufzeichnungsmediums und des darauf auszurichtenden Magnetwandlerkopfs ist eine Verbesserung des Nutz/Störverhältnisses durch Verarbeitung des frequenzmodulierten Videosignals mit großem Frequenzhub und starker Anhebung möglich.

Bei der Aufzeichnung oder Wiedergabe von derartigen Signalen mit großem Frequenzhub und starker Anhebung kommt es jedoch insbesondere bei der Wiedergabe von Bildern mit plötzlichem Wechsel des Leuchtdichtepegels (Luminanzsignalsprung) wie beim Wechsel von schwarz auf weiß in der Horizontalabtastrichtung eines Bildes auf dem Bildschirm zu einer "Signalinversion" (Phasensprung), wie in Fig. 1 der anliegenden Zeichnung dargestellt. An der Grenze 3

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zwischen schwarz 1 und weiß 2 entstehen horizontal
verlaufende schwarze Streifen 4.

Eine derartige Signalinversion hat folgende Gründe:
Das in Fig. 2 A dargestellte Videosignal für einen
Bildsprung von schwarz auf weiß in der Horizontalabtastrichtung auf dem Bildschirm wird vor der Frequenzmodulation angehoben und kann dadurch einen in Fig. 2B dargestellten Überschwinger an der Stelle haben, wo der Schwarzpegel mit dem Weißpegel wechselt. Bei einem FM-Videogerät mit niedriger Trägerfrequenz wird, wenn das aufgezeichnete Videosignal durch einen Winkelmodulator winkelmoduliert ist, wegen des beim Überschwinger hochliegenden Trägerpegels dieser Pegel bedampft. Ferner
entsteht an der Überschwingsteile durch eine Einschwingverzerrung des Übertragungssystems oder durch Phasendrehung in einem Hochpaßfilter eine amplitudenmodulierte Komponente, die zu einer Nulldurchgangverschiebimg des reproduzierten winkelmodulierten Signals führt, so daß die Höhen und Täler der Trägerwelle nicht die in Fig.2C dargestellte Abtastlinie kreuzen. Dadurch entsteht bei der Formung des wiedergegebenen winkelmodulierten Signals durch einen scharfen Begrenzer im Signalwiedergabebereich gemäß Fig. 2D ein Ausfall von Impulsen, der eine Demodulation mit hoher Wiedergabetreue verhindert und zur

"Signalinversion" führt, d.h. selbst wenn der Schwarzpegel des schließlich wiedergegebenen Videosignals schon mit dem Weißpegel gewechselt hat, wird er noch als Schwarzpegel betrachtet (Fig.2E)

Die Signalinversion kann durch Anhebung der hohen Frequenz-2η komponenten des Trägers vor der Amplitudenbegrenzung des wiedergegebenen winkelmodulierten Signals verhindert werden. Durch Hochfrequenzanhebung wird der Trägerpegel in

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dem Uberschwingerbereich des winkelmodulierten Signals soweit angehoben, daß auch bei späterer Amplitudenbegrenzung kein Impulsausfall eintreten kann.

Leider ist bei einem mit FM und niedriger Trägerfrequenz arbeitenden Videogerät das Nutz/Störverhältnis der hochfrequenten Trägerkomponenten schlecht, und je mehr die hochfrequenten Komponenten angehoben werden, desto schlechter ist das Nutz/Störverhältnis des wiedergegebenen Videosignals nach der Demodulation. Hier ergibt sich eine Gegensatz, weil die Verhütung der Signalinversion zur Verschlechterung des Nutz/Störverhältnisses, und der Versuch einer Verbesserung des Nutz/Störverhältnisses zur Signalinversion führt.

Mit einer in Fig. 3 dargestellten älteren Schaltung für ein Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabesystem ist eine bessere Qualität beim demodulierten Ausgangssignal erzielbar . Diese Schaltung führt unter Vermeidung einer Signalinvorsion zu einem verbesserten Nutz/Störverhältnis

Bei dieser Schaltung wird in den Signaleingang 10 einer Winkelmodulationsschaltung 11 mit Voranhebungsschaltung ein Videosignal Y_in mit einer Frequenzverteilung gemäß Fig. 4A eingespeist und darin in ein winkelmoduliertes Signal Y-FM mit einem oberen und einem unteren Seitenband gemäß Fig. 4B umgewandelt, welches über einen Aufzeichnungsmagnetkopf 12 auf einem Magnetband 13 aufgezeichnet wird. Das Eingangs-Videosignal Y. am Eingang 10 hat die in Fig. 2A dargestellte Form. Nach Abtastung des winkelmodulierten Signals Y-FM von dem Magnetband 13 durch einen Widergabekopf 14 wird daraus ein winkelmoduliertes Wiedergabesignal Y_Qut-FM mit einem gewöhnlich gemäß Fig. 4C veränderten oberen

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Seitenband. Dieses Wiedergabesignal Y -FM wird durch einen Verstärker 15 verstärkt, hat die in Fig. 2C dargestellte Form und erscheint nach Durchgang durch eine

u "
weiche Begrenzerschaltung 16 mit einem Verstärkungsfaktor in der Größenordnung von 10 bis 12 dB als Aus-" gangssignal gemäß Fig. 4 D, dessen oberes Seitenband durch die untere Seitenbandkomponente regeneriert ist. Dieses oberseitig regenerierte wiedergegebene winkelmodulierte Signal kreuzt den Nullpunkt.

gemäß Fig. 2F und wird durch eine aochanhebungsschaltung 17 mit einer Frequenzcharakteristik gemäß Fig.4E geschickt, die es mit einer im hochfrequenzten Bereich angehobenen Frequenzvertexlung gemäß Fig. 4F verläßt und über eine harte Begrenzerschaltung 18 mit einem Begrenzungsfaktor von 40 bis 50 dB in eine Winkeldemodulationsschaltung 19 eingespeist wird. Jetzt ist aus dem winkelmodulierten Wiedergabesignal Y -FM, welches am Ausgang des Wiedergabeverstärkers 15 im oberen Seitenband ein schlechtes Nutz/Störverhältnis hatte, durch die weiche Begrenzerschaltung 16 ein im oberen Seitenband regeneriertes phasenwinkelmoduliertes Signal Y -FM¹ mit einem verbesserten Nutz/Störverhältnis geworden, welches auch durch die Anhebungsschaltung 17 nicht verschlechtert wurde. Das aus der Begrenzerschaltung 16 kommende Signal Y -FM' hat die in Fig. 2F dargestellte Form, und nach Anhebung in der Hochanhebungsschaltung 17 erfolgt eine korrekte Nullpunktkreuzung gemäß Fig. 2G und dann die Begrenzung durch den harten Begrenzer 18, dessen Ausgang die in Fig. 2H dargestellte Form hat und durch einen Demodulator 19 einwandfrei zu der in Fig. 2 I dargestellten Impulsform winkeldemoduliert werden kann.

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Da sich jedoch bei der Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabeschaltung gemäß Fig. 3 der untere Trägerpegel in dem Bereich, wo das Leuchtdichte-Pegelsignal des Bildes sich scharf ändert, die dritte Harmonische des durch die weiche Begrenzerschaltung 16 begrenzten Trägers des winkelmodulierten Wiedergabesignals durch die Hochanhebungsschaltung 17 mit-angehoben wird, kommt es durch überquerung der Abtastlinie durch die dritte Harmonische zu einer Signalinversion, wenn die Hochanhebungsschaltung eine zu große Verstärkung hat.

Wenn in diesem Fall das Eingangj-Videosignal bei einem Wechsel von weiß nach schwarz durch Vor-Anhebung einen Überschwinger gemäß Fig. 5A enthält, erzeugt daraus der Wiedergabeverstärker 15 das winkelmodulierte Signal gemaß Fig. 5B, welches durch die weiche Begrenzerschaltung 16 gemäß Fig. 5C in der Amplitude beschnitten wird. Bei zu großer Verstärkung der Hochanhebungsschaltung 17 wird die dritte Harmonische des Trägers des winkelmodulierten Wiedergabesignals gemäß Fig. 5D angehoben. Wird dieses Signal durch die harte Begrenzerschaltung 18 begrenzt, so entstehen gemäß Fig. 5E überflüssige Impulse P , welche der Demodulator 19 fälschlich als Weißpegel interpretiert und infolge Weiß-Übermodulation eine Inversion veranlaßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Signalrückgewinnungsschaltung aufzuzeigen, mit deren Hilfe bessere Wiedergabeergebnisse als mit den vorstehend erläuterten bekannten Schaltungen erzielbar sind.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

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Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Rückgewinnungsschaltung für phasenwinkelmodulierte Signale enthält als besonderes Merkmal eine mit einer Verzögerungsschaltung bzw. Verzögerungsleitung versehene Hochanhebungsschaltung, die eine Begrenzungsfunktion erfüllt und die Anteile der dritten Harmonischen unterdrückt. Bei einer Verzögerungszeit X der Verzögerungsleitung in der Hochanhebungsschaltung wird ein zusammengesetztes Signal gewonnen, welches aus der durch die Verzögerungsleitung um 2t verzögerten Reflektionswelle und dem Eingangssignal besteht. Da die Anteile der dritten Harmonischen des Eingangssignals angehoben sind, werden sie bei richtiger Begrenzung in dem zusammengesetzten Signal wieder geschwächt.

Die erfindungsgemäße Hochanhebungsschaltung kann mit Vorteil zwischen einer weichen Begrenzerschaltung und einer harten Begrenzerschaltung in einer Wiedergabeschaltung für FM-Videosignale angeschlossen werden.

Nachstehend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch den vorstehend gewürdigten Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur

Erläuterung der Signalinversion,

Fig. 2 eine grafische Darstellung von zur Signalinversion führenden Signalen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zur Vermeidung der Inversion geeigneten

Aufzeichnungs- und Wiedergabeschaltung,

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Fig. 4 grafische Darstellungen der Frequenzverteilung bei der Schaltung von Fig. 3,

Fig. 5 eine grafische Darstellung bestimmter Signalformen, bei deren Auftreten

in der Schaltung von Fig. 3 eine Signalinversion nicht vermeidbar ist,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer in der Schaltung von Fig. 3 enthaltenen Hochanhebungsschaltung,

Fig. 7 im Betrieb der Hochanhebungsschaltung auftretende Signalformen,

Fig. 8 ein detailiertes Schaltbild der Hochanhebungsschaltung von Fig. 6,

Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbei

spiel einer Hochanhebungsschaltung, die sich von Fig. 8 unterscheidet,

Fig.10 ein Äquivalenz-Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführung, und

Fig.11 ein schematisches Schaltbild eines

zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungen wird zunächst die in der bekannten Aufzeichnungs- und

Wiedergabeschaltung von Fig. 3 enthaltene Hochanhebungsschaltung 17 beschrieben, die gemäß Fig. 6 eine sog. Spaltdämpfungs-Ausgleichsschaltung ist und eine Verzögerungsschaltung enthält, welche eine Verzögerung um die Zeiteinheit f bewirkt. , Das über einen Anpaßwider-

0 stand 22 zugeführte winkelmodulierte Wiedergabesignal e. (s.Fig.7A) wird von der Verzögerungsschaltung 21 um Tr verzögert und geht als Signal e^ zu einer Additionsstufe 23,

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Ferner erfolgt eine Kombination mit einem um 2tr verzögerten Signal als Reflektionswelle eines zusammengesetzten Signals e . Die gemäß Fig. 8 aus zwei differenziert angeschlossenen Transistoren 24, 25 bestehende Additionsstufe 2 3 addiert das Signal e in Gegenphase mit dem verzögerten Signal e-γ unter Verstärkung 1/2 und gibt ein winkelmoduliertes Wiedergabesignal e . (Fig.7F) ab, dessen Grundwellenanteil unterdrückt wird, dessen dritte Harmonische aber so stark angehoben wird, daß die in Fig. 7F unterbrochen dargestellte Weiß-Übermodulation auftritt. Diese Weiß-Übermodulation kann durch Amplitudenbegrenzung des zusammengesetzten Signals verhütet werden; dadurch werden überflüssige Anteile der dritten Harmonischen entfernt, s.Fig. 7E.

In der erfindungsgemäßen Schaltung erfolgt dagegen die Amplitudenbegrenzung des die angehobene dritte Harmonische enthaltenden Signals unter Addition des winkelmodulierten Original-Wiedergabesignals mit dem zweifach verzögerten Signal. Dieses amplituden^begrenzte Signal wird in Gegenphase zu einem Signal addiert, welches um die Verzögerungs— Zeiteinheit gegenüber dem Originalsignal verzögert ist, um ein winkelmoduliertes Wiedergabesignal· mit angehobener Hochkomponente zu gewinnen und auf diesem Wege das Entstehen überflüssiger Impulse durch die dritte Harmonische zu verhindern und die Signalinversion zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Hochanhebungsschaltung in Fig. 9 unterscheidet sich von Fig. 8 in der Weise, daß eine aus zwei gegenläufig geschalteten Dioden 31, 32 bestehende Begrenzerschaltung 33 über einen Kondensator (Wechselstrom-OQ pfad) an die Basis des Transistors 24 der Additionsstufe angeschlossen ist, wo das zusammengesetzte Signal e eingespeist wird. Die übrigen Einzelheiten der mit gleichen Be-

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zugszahlen bezeichneten Schaltung von Fig. 9 stimmen mit der Hochanhebungsschaltung von Fig. 8 überein, eine nochmalige Erläuterung erübrigt sich daher. Die Schaltung von Fig. 9 kann auch durch das Ersatzschaltbild von Fig. 10 ersetzt werden. Da das zusammengesetzte Signal e aus dem Ursprungssignal e. und dem Reflektionswellensignal e~ besteht, ergibt sich durch die Übertragungsfunktion am Abnahmepunkt des Signals e am Anpaßwiderstand 22 und die Verzögeru schaltung 21 folgende Beziehung: (s.nächste Seite)

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- 12 -

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e_in.(

^ein*( * ⁺ cos2ü>t - j sin 2u>r)

Die Verstärkung G ist:

ein

/2 ·( 1 + cos 2wr )

Die Phase θ ist: -sin2wc

θ « tan

cos2u>-c

Die Gruppenverstärkung 1 dX

de

da)

beträgt:

1 +

2,

sin

(1 + cos 2iur>2 . [(-sin2iux)

- C-sin2«r) . (

sin 2ωτ

• r cos2cüt

cos2wt)

2τ

cos2arr)²

cos2üjt)² + ₃ίη²2ωτ

2τ

2 (1 +

'fV0019/082S (_Οθ52ωτ -f

cos2arr)

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Somit ist funabhängig von der Frequenz konstant.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel wie gesagt die Amplitudenbegrenzung an dem durch die Verzögerungsschaltung 21 erzeugten und die Addition des Ur-Sprungssignals e. zu dem reflektierten Signal e gewonnenen zusammengesetzten Signal e erfolgt/ werden Spitzen und Täler in diesem Signal durch die besonders angehobenen Anteile der dritten Harmonischen verhindert, und wenn die Additionsstufe das Begrenzer-Ausgangssignal e. gemäß Fig. 7F zu dem einmal reflektierten Signal e-£- addiert, entsteht das winkelmodulierte Ausgangssignal e ohne Nullüberschreitung, wie in Fig.7F durchgehend dargestellt.

Diese Amplitudenbegrenzung kann auch statt durch die beschriebene, aus zwei entgegengesetzt geschalteten Dioden bestehende Begrenzerschaltung 33 mit Hilfe der Basis-Emitterspannung V des einen Transistors in Fig. 11 erreicht werden. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 11 enthält einen aus zwei emitterseitig zusammengeschlossenen Transistoren 24' und 25' gebildeten Differenzverstärker als Additionsstufe 23', und das zusammengesetzte Signal e wird der Basis des Transistors 25' zugeführt, welche ■

ο
die Amplitudenbegrenzung mit seiner Basis-Emitterspannung V₁₃₁-, durchführt. Der Transistor 26 in Fig. 11 ist ein Schalttransistor, welcher in der Betriebsart EE und REC des Videogerätes die Weiterleitung des zusammengesetzten Signals e an die Additionsstufe 23 sperrt.

Durch die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele erfolgt die Anhebung der hochliegenden Komponenten 0 bei gleichzeitiger Unterdrückung der eine Signalinversion

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verursachenden Komponenten der dritten Harmonischen. Dadurch wird ohne Verschlechterung des Nutz/Störverhältnisses die Inversion wirksam verhindert und ein
winkelmoduliertes Wiedergabesignal hoher Qualität
erzielt.

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Claims

PATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandataires agrees pres I'Oflico europoon des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister Dipl-lng. F. E. Müller siekerwall 7, Triftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD Case: S80P136 23. Oktober 1980 Mü/Gdt/Tß SONY CORPORATION 7-35, Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku Tokyo, Japan Signalrückgewinnungsschaltung für phasenwinkelmodulierte Signale Priorität: 23. Oktober 1979, Japan, PATENTANSPRÜCHE

1."Signalrückgewinnungsschaltung für phasenwinkelmodulierte Signale,
gekennzeichnet durch

- eine Verzögerungsschaltung (21) zur Verzögerung eines in seiner Phasenwinkellage modulierten Signals um eine vorgebbare Zeitperiode T bzw. 2f ,

- einen Mischer zum Mischen des ankommenden winkelmodulierten Signals mit dem um 2T verzögerten winkelmodulierten Signal,

- eine Signalbegrenzerschaltung (z.B.33) zur Begrenzung der Amplitude der Mischer-Ausgangs-Signale,

und

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- eine Addierschaltung (23), welche das vom Signalbegrenzer gelieferte Signal in Gegenphase und das um T" verzögerte phasenwinkelmodulierte Signal addiert und ein egalisiertes phasenwinkelmoduliertes Signal (e ) abgibt.

2. Schaltung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung eine Verzögerungsleitung enthält, welche das phasenwinkelmodulierte Signal verzögert und an ihrem Ausgang ein um "C verzögertes und an ihrem Eingang ein um 2 "Ty verzögertes phasenwinkelmoduliertes Signal abgibt.

3. Schaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer durch eine Eingangsschaltung der Verzögerungsleitung gebildet ist, von welcher eine Ausgangsleitung für den Mischer abgeleitet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitung über die Signalbegrenzerschaltung (33) mit der Addierschaltung (23) verbunden ist.

5· Schaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung einen Differenzverstärker (24,25) mit zwei Eingängen enthält, von denen der eine Eingang mit dem Ausgang der Verzögerungsleitung und der andere Eingang über die Begrenzerschaltung (33) mit dem Eingang der Verzögerungsleitung verbunden sind.

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