DE3040251A1

DE3040251A1 - Signaltrennschaltung

Info

Publication number: DE3040251A1
Application number: DE19803040251
Authority: DE
Inventors: Walter Gold Princeton N.J. Gibson
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPH0127633B2; AU539825B2; CA1142642A; ATA526580A; GB2062387B; JPS5673982A; US4283741A; AU6349780A; FR2469069A1; AT380982B; IT1133956B; JPH0127634B2; FR2469069B1; DE3040251C2; JPS5673981A; GB2062387A; IT8025464A0

Description

-A-

RCA 73,977

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

S ignaltrenns chaltung

Die Erfindung bezieht sich auf Signaltrennschaltungen, insbesondere auf abgestimmte Schaltungen, welche ein Gemisch aus Video- und Intercarrier-Tonsignalen aus einem gemeinsamen Signalweg in einem Fernsehempfänger trennen.

Bei Farbfernsehempfängern, die mit Intercarrier-Ton arbeiten, können Ton- und Bildzwischenfrequenzsignale in einer gemeinsamen Signalverarbeitungsstufe verstärkt werden. Das- Videosignalgemisch kann dann mit einem AM-Demodulator demoduliert werden, und das Intercarrier-^Tonsignal" wird durch Mischung des Bildträgers mit dem frequenzmodulierten Tonträger demoduliert.·

Verwendet man für die Videodemodulation einen Hüllkurvendetektor, dann koppelt man den Tonträger üblicherweise vor dem Videodemodulator zum Intercarrier-Tondemodulator, Der Tonträger wird dann aus dem gemeinsamen Signalweg mit Hilfe eines Saugkreises ausgekoppelt, ehe die übrigbleibende Videoinformation dem Hüllkurvendetektor zugeführt wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Hüllkurvendetektor nichtlinear arbeitet und andernfalls eine Intermodulation zwischen Tonträger und Farbträger bewirken würde, die zu Interferenzmustern im wiedergegebenen Fernsehbild führt.

130019/08B3

Verwendet man für die Videodemodulation einen Synchrondemodulator, dann braucht man im allgemeinen den Tonträger nicht vor der Demodulation aus dem gemeinsamen Signalweg zu entfernen, weil der Synchrondemodulator im wesentlichen linear arbeitet und auch zur Mischung von Ton- und Bildträger verwendet werden kann. Der Synchrondemodulator liefert somit sowohl das Videosignalgemisch als auch das Intercarrier-Tonsignal an einem gemeinsamen Ausgangsanschluß .

Nach der gemeinsamen Demodulation von Videosignalgemisch und Intercarrier-Tonsignal muß man diese beiden Signale trennen, so daß die Ton- und die Bildinformation für die Wiedergabe weiterverarbeitet werden können. Das Intercarrier-Tonsignal muß aus dem Videosignal entfernt werden, damit mögliche Intermodulationen zwischen Video- und Intercarrier-Tonsignalen bei der Verarbeitung des Videosignalgemisches vermieden werden. Entsprechend muß die Bildinformation aus dem Intercarrier-Tonsignal entfernt werden, damit keine Intermodulation und keine harmonischen Verzerrungen im Tonkanal entstehen.

Bei typischen Schaltungen gemäß dem Stande der Technik werden die demodulierten Intercarrier-Ton- und Bildsignale der Tonsignalverarbeitungsschaltung über eine Tonauskoppelschaltung zugeführt, die eine gewisse Selektivität bei der Intercarrier-Tonfrequenz aufweist, so daß Videosignalkomponenten gegenüber dem Intercarrier-Tonsignal unterdrückt werden. Das Intercarrier-Tonsignal wird dann üblicherweise einem Bandfilter zugeführt, welches Videosignalkomponenten weiter wegdämpft. Das hieraus hervorgehende Bandpaßsignal kann dann ohne unerwünschte Intermodulation zwischen Video-und Intercarrier-Tonsignalen verarbeitet werden.

Die demodulierten Intercarrier-Ton- und Videosignale werden auch den Leuchtdichte- und Farbsignalverarbeitungsschaltungen über einen Signalweg zugeführt, der eine Intercarrier-Tonsperre hat. Die Videosignale können dann verarbeitet werden, ohne daß eine unerwünschte Intermodulation zwischen Ton- und Bildsignalen auftritt, von denen eine Form zu einem sichtbaren überlagerungs-

130019/0853

muster führt, das durch Intermodulation zwischen Intercarrier-Tonsignalen und Farbträgersignalen auftritt.

Gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung ist eine Signaltrennschaltung vorgesehen, welche die Funktionen der Tonauskoppelschaltung und der Intercarrier-Tonsperre in einer einzigen Schaltung vereinigt. Ein gemeinsamer Demodulator erzeugt ein demoduliertes Videosignalgemisch und Intercarrier-Tonsignale. Zur Verarbeitung des Videosignalgemisches ist eine Schaltung vorgesehen, und eine getrennte Schaltung dient der Verarbeitung der Toninformation. Die Signaltrennschaltung hat einen Eingang, welcher das demodulierte Videosignalgemisch und die Intercarrier-Tonsignale zugeführt werden, und einen ersten Ausgang, der mit dem Eingang der Videosignalverarbeitungsschaltung gekoppelt ist, sowie einen zweiten Ausgang, der mit dem Eingang der Tonsignalverarbeitungsschaltung gekoppelt ist. Die Schaltung zeichnet sich durch eine Übertragungsfunktion aus, die eine vorherrschende Nullstelle etwa bei der Intercarrier-Tonfrequenz am ersten Ausgang hat, aufgrund deren das Intercarrier-Tonsignal aus der Videosignalverarbeitungsschaltung ausgeblendet wird. Die Schaltung zeichnet sich ferner durch eine Übertragungsfunktion bezüglich des zweiten Ausgangsanschlusses aus, welche einen vorherrschenden Pol bei im wesentlichen der Intercarrier-Tonfrequenz hat, bei einer niedrigeren Frequenz dagegen eine Nullstelle, so daß am zweiten Ausgangsanschluß um die Intercarrier-Tonfrequenz herum eine Anhebung auftritt. Das Intercarrier-Tonsignal wird daher durch die an diesem zweiten Ausgang wirksame Bandpaßeigenschaft vorgefiltert und dann der Tonverarbeitungsschaltung zugeführt.

Es hat sich gezeigt, daß Videosignale bei zwei Frequenzen besondere Schwierigkeiten im Tonkanal machen. Signale in der Nähe der Farbträgerfrequenz können mit dem Intercarrier-Tonsignal intermodulieren und im Tonkanal zu einer niederfrequenten Interferenz führen, und Videosignale mit der halben Intercarrier-Tonfrequenz können Störungen in Form harmonischer Verzerrungen hervorrufen. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist die Signaltrennschaltung so ausgebildet, daß sie die Färb-

130019/0853

trägerfrequenz am zweiten Ausgangsanschluß dämpft und damit Signale um diese Frequenz aus dem Intercarrier-Tonsignal praktisch entfernt. Die Signaltrennschaltung kann auch so ausgebildet sein, daß sie an diesem Ausgangsanschluß Signale der halben Intercarrier-Tonfrequenz dämpft. Weiterhin kann die Schaltung so ausgebildet sein, daß sie eine Dämpfung bei diesen beiden Frequenzen aufweist, indem die Nullstelle in der am zweiten Ausgangsanschluß wirksamen Übertragungsfunktion auf eine Frequenz zwischen diesen beiden Problemfrequenzen gelegt wird.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 teilweise als Blockschaltbild und teilweise als Stromlaufplan eine Signaltrennschaltung gemäß der Erfindung, welche in der Bandmitte liegende Videosignale im Intercarrier-Tonsignalweg dämpft und

Fig.2a und 2b Übertragungsfunktionen der in Fig. 1 dargestellten Signaltrennschaltung in komplexer Darstellung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Signaltrennschaltung 20 an den Signalweg zwischen einem Demodulator 8 und einer Videosignalverarbeitungsschaltung 80 angekoppelt. Das Ausgangssignal E₁ des Demodulators 8 umfaßt ein Videosignalgemisch und ein Intercarrier-Tonsignal. Es wird der Basis eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 10 zugeführt, der beispielsweise die Ausgangsstufe des Demodulators darstellen kann. Das Ausgangssignal wird vom-Emitter des Transistors 1Q dem Eingang der Videosignalverarbeitungsschaltung 80 zugeführt, die das Videosignalgemisch E„ für die Wiedergabe mittels einer nicht dargestellten Kathodenstrahlröhre aufbereitet. Ein Widerstand 12 veranschaulicht die von der Signaltrennschaltung 20 und der Videosignalverarbeitungsschaltung 80 aus gesehene Quellenimpedanz.

Die Signaltrennschaltung 20 ist zwischen einem Punkt 18 des zur Videosignalverarbeitungsschaltung 80 führenden Signalweges und einen Bezugspotentialpunkt (Masse) geschaltet. Sie enthält die

130019/0853

• -8-

Reihenschaltung von Kondensatoren 21 und 23 mit einer Induktivität 25 und einem Widerstand 27. Der Widerstand 27 veranschaulicht die Wicklungsverluste in der Induktivität 25 oder kann auch ein diskretes Schaltungselement sein. Am Verbindungspunkt 22 der Kondensatoren 21 und 23 entsteht ein Bandpaß-Intercarrier-Tonsignal E,, das dem Eingang einer Tonsignalverarbeitungsschaltung 90 zugeführt wird.

Die Betriebsweise der Signaltrennschaltung 20 läßt sich anhand der komplexen Darstellungen (S-Ebene) der Fig. 2a und 2b verstehen. Diese Darstellung in der S-Ebene wird manchmal als Pol-Nullstellen-Darstellung bezeichnet und veranschaulicht die analytischen Eigenschaften einer Funktion in einer komplexen Ebene.. Die Pole der Funktion sind durch kleine Kreuze und die Nullstellen durch kleine Kreise bezeichnet. Die Signaltrennschaltung läßt sich mathematisch durch Übertragungsfunktionen beschreiben, welche das Verhalten der Schaltung für die Punkte W und 22 wiedergibt. Die Übertragungsfunktion für den Punkt 18 ist das Verhältnis des Videosignalgemisches E„ zum Demodulationssignal E. und ist ein mathematischer Ausdruck, der im Zähler Nullen und im Nenner Pole enthält. Ähnlich wird die übertragungsfunktion für den Punkt 22 durch das Verhältnis der Signale E-, zu E₁ dargestellt. Die Pole und Nullstellen- der jeweiligen Übertragungsfunktionen sind in den Fig. 2a bzw. 2b eingezeichnet.

Bei der Darstellung in der S-Ebene gemäß Fig. 2a sieht man, daß die übertragungsfunktion für den Anschluß 18 einen Pol 52 und eine Nullstelle 56 bei der Intercarrier-Tonfrequenz hat, die beide auf einem Kreis 50 liegen, welcher die j ω-Achse (die Frequenzachse) im wesentlichen bei der Intercarrier-Tonfrequenz schneidet. Die übertragungsfunktion hat auch ein komplementäres Pol-Nullstellen-Paar 54, 58, welches spiegelbildlich zur σ-Achse zu dem Pol-Nullstellen-Paar 52, 56 liegt. Bei der Intercarrier-Tonfrequenz auf der j ω-Achse liegt die Nullstelle 56 näher an der Achse und herrscht gegenüber dem Pol 52 vor. Dies bedeutet, daß am Anschluß 18 Signale der Intercarrier-Tonfrequenz stark gedämpft erscheinen und somit das· Intercarrier-Tonsignal aus den

130019/0853

— Q —

vom Demodulator 8 zum Eingang der Videosignalverarbeitungsschaltung 80 gekoppelten Signalen ausgefiltert wird. Daher wird der Videosignalverarbeitungsschaltung nur ein Videosignalgemisch zugeführt. Die Trennschaltung 20 arbeitet somit für die am Anschluß 18 auftretenden Signale als Intercarrier-Tonsperre.

Die Übertragungsfunktion für den Schaltungspunkt 22 ist in Fig. 2b als Darstellung in der S-Ebene gezeigt, und sie hat dasselbe Polpaar 52, 54 wie es Fig. 2a zeigt. Jedoch liegen die Nullstellen 62, 64 in der übertragungsfunktion neben der j ω-Achse auf einem Kreis 60 niedrigerer Frequenz. Bei der Intercarrier-Tonfrequenz, die durch den Schnittpunkt des Kreises 50 mit der j ω-Achse gegeben ist, herrscht der Pol 52 gegenüber der Nullstelle 62 vor, und dadurch wird eine Anhebung der Intercarrier-Tonfrequenz am Schaltungspunkt 22 erreicht. Weil die Nullstelle 62 nahe beim niedrigerfrequenten Schnittpunkt des Kreises 60 mit der j ω-Achse liegt, erhält man bei dieser niedrigeren Frequenz am Schaltungspunkt 22 eine Dämpfung. Die Trennschaltung 20 arbeitet somit als Bandpaßfilter für das Intercarrier-Tonsignal am Schaltungspunkt 22 gegenüber den niedrigerfrequenten Videosignalen. Wünscht man eine weitere Selektivität für das Intercarrier-Ton-Signal, dann kann man ein zusätzliches Intercarrier-Ton-Bandpaßfilter in den Signalweg am Eingang der Tonsignalverarbeitungsschaltung 90 einfügen. In diesem Fall ergibt die Vorfilterung des Intercarrier-Tons.ignals durch die Trennschaltung 20 eine Vorselektion, infolge deren geringere Anforderungen an das zusätzliche Bandpaßfilter gestellt werden können und die Intercarrier-Tonselektivität verbessert wird.

Die Frequenz des Kreises 60 in Fig. 2b, bei welcher auf der jcu-Achse die niedrigerfrequenten Videosignale am stärksten gedämpft werden, läßt sich bestimmen durch Wahl des richtigen Verhältnisses zwischen den Kapazitäten 21 und 23. Beim NTSC-Fernsehsystem beträgt beispielsweise die Intercarrier-Tonsignalfrequenz 4,5 MHz, und die Trennschaltung 20 wird so abgestimmt, daß sie eine Dämpfung um diese Frequenz für den Schaltungspunkt 18 ergibt. Es hat sieh gezeigt, daß bei einem Verhältnis der Kapazi-

1 30019/0853

tätswerte der Kondensatoren 21 und 23 von 1,778 zu 1 die stärkste Dämpfung für den Schaltungspunkt 22 um eine Frequenz von 3,58 MHz auftritt, welches im NTSC-Fernsehsystem die Farbträgerfrequenz ist. Verkleinert man den Wert des Kondensators 21 und vergrößert den Wert des Kondensators 23, so daß das Verhältnis der beiden Kapazitäten 1:3 wird, dann ergibt sich eine Dämpfung um eine Frequenz von 2,25 MHz, welches die Hälfte der Intercarrier-Tonfrequenz von 4,5 MHz ist. Ein Verhältnis zwischen diesen beiden führt zu einer Dämpfung sowohl bei 3,58 MHz als auch bei 2,25 MHz mit einer maximalen Dämpfung bei der Zwischenfrequenz, so daß eine mögliche Intermodulation des 3,58 MHz-Farbträgers mit dem 4,5 MHz-Intercarrier-Tonsignal ebenso wie Interferenzen aufgrund von Harmonischen der 2,25 MHz-Frequenz im Tonkanal verringert werden. Der Konstrukteur kann dieses Verhältnis so wählen, daß er für einen bestimmten Fernsehempfänger das beste Übertragungsverhalten erzielt.

130 019/0853

Claims

PAT-INT Ak NW *.ι.ΥΈ DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86O2 60 D-8OOO MUENCHEN 86 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS TELEFON 089/47060-06 TELEX 523 638 TELEGRAMM SOMBEZ RCA 73,977 Sch/Vu U.S. 5er. No. 85,311 vom 26. Oktober 1979 RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

1) Fernsehempfänger mit einem gemeinsamen Demodulator zur Demodulierung von innerhalb eines ersten Frequenzbereiches, der sich von Gleichspannung bis zu einer ersten Frequenz erstreckt, liegenden videofrequenten Signalkomponenten und eines Intercarrier-Tonsignales einer zweiten Frequenz, die in einem zweiten Frequenzbereich außerhalb des ersten Frequenzbereiches liegt, mit einer Videosignalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung der videofrequenten Signalkomponenten und mit einer Intercarrier-Tonsignalverarbeitungsschaltung sowie mit einer Koppelschaltung, welche die demodulierten Signale dem Eingang der Videosignalverarbeitungsschaltung zuführt, und mit einer Trennschaltung zur Trennung der demodulierten Video- und Intercarrier-Tonsignale, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Koppelschaltung und einen Bezugspotentialpunkt (Masse) eine abgestimmte Schaltung (20) eingefügt ist, deren

130019/0853

1040251

Eingang (18) die demodulierten Video- und Intercarrier-Tonsignale zugeführt sind, und die mit einem ersten Ausgangsanschluß (18) an den Eingang der Videosignalverarbeitungsschaltung (80) angeschlossen ist und mit einem zweiten Ausgangsanschluß (22) an den Eingang der Intercarrier-Tonsignalverarbeitungsschaltung (90) angeschlossen ist und daß die abgestimmte Schaltung (20) bezüglich des ersten Ausgangsanschlusses (18) eine übertragungsfunktion hat, die bei der zweiten Frequenz eine vorherrschende Nullstelle hat, während die übertragungsfunktion bezüglich des zweiten Ausgangsanschlusses (22) einen vorherrschenden Pol bei-der zweiten Frequenz und eine vorherrschende Nuilstelle an einem mittleren Punkt innerhalb des Frequenzbereiches aufweist.

2) Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestimmte Schaltung (20) ein erstes (21), ein zweites

(23) und ein drittes (25) Blindschaltelement enthält, welche in Reihe zwischen einen Punkt der Koppelschaltung und den Bezugspotent ialpunkt geschaltet sind, daß der zweite Ausgangsanschluß

(22) zwischen den Demodulator- und Bezugspotentialverbindungen liegt und die Trennschaltung so abgestimmt ist, daß sie bezüglich dieses Signalwegpunktes eine Dämpfung im zweiten Frequenzbereich aufweist und an dem Zwischenabgriff eine Frequenzanhebung innerhalb des zweiten Frequenzbereiches sowie eine Frequenzdämpfung innerhalb des ersten Frequenzbereiches.

3) Fernsehempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite <23) und das dritte (25) Blindschaltelement einen Reihenresonanzkreis bilden, der mit einem ersten Endanschlu-ß

(22) an den Eingang der Intercarrier-Tonsignalverarbeitungsschaltung -(9O) und mit einem zweiten Endanschluß an den Bezugspotentialpunkt angekoppelt ist, und daß der Resonanzkreis so abgestimmt ist, daß er am ersten Endanschluß eine Frequenzanhebung bei der Intercarrier-Tonfrequenz und einen minimalen Übertragungsfaktor bei einer Frequenz innerhalb des ersten Frequenzbereiches aufweist, und daß das erste Blindschaltelement eine zwischen den ersten Endanschluß und den Punkt der Koppelschaltung geschaltete Impedanz (21) ist, die im Zusammenwirken mit dem Reihenresonanz-

130019/0853

kreis so bemessen ist, daß sie an dem Punkt der Koppelschaltung einen minimalen Ubertragungsfaktor bei der Intercarrier-Tonfrequenz ergibt.

4) Fernsehempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzbereich die Farbträgerfrequenz enthält und daß die erste und die zweite reaktive Impedanz (21,23) so bemessen sind, daß der erste minimale ubertragungsfaktor etwa bei der Farbträgerfrequenz liegt.

5) Fernsehempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzbereich eine Frequenz einschließt, die halb so groß wie die Intercarrier-Tonsignalfrequenz ist, und daß die erste und die zweite reaktive Impedanz (21 ,23) so bemessen sind, daß der erste minimale Übertragungsfaktor etwa bei einer Frequenz liegt, welche halb so groß wie die Intercarrier-Tonsignalfrequenz ist.

130019/0853