DE3050630C2 - Digitale Filterschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Filterschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Systemen zur Verarbeitung zusammengesetzter Signale ist es oft wünschenswert, verschiedene Signalkomponenten in unterschiedliche Signalpfade für eine individuelle Verarbeitung aufzutrennen und die verarbeiteten Komponenten sodann für eine Weiterverwendung in ein zusammengesetztes Signal zu rekombinieren. Bekannte Schaltungen zur Auftrennung von durch unterschiedliche Frequenzkomponenten gebildeten zusammengesetzten Signalen sind Kammfilter. Beispielsweise aus »Electronics Letters«, vom 31.3.1977, Vol. 13, No. 7, Seiten 220 und 221, ist dabei grundsätzlich bekannt, daß solche Kammfilter auch kammförmige Durchlaßkurven besitzen können.

Generell stellen derartige bekannte Kammfilter Mehrfach-Bandpaßtilter dar, welche Signale unterschiedlicher Frequenzbänder durchlassen und Signale außerhalb dieser Frequenzbänder sperren. Beispielsweise werden Kammfilter in der Verarbeitung von Farbfernsehsignalen in großem Umfang zur Abtrennung der Luminanz- und der Chrominanzkomponenle benutzt. Ein derartiges Kammfilter "liefert die gewünschte Trennung durch Verarbeitung diskreter digitalisierter Tastwerte, welche das analoge Farbfernsehsignal darstellen, und erzeugt einen gewichteten Mittelwert von 3 Tastwerten aus drei aufeinanderfolgenden Horizontalzeilen des gleichen Bildes in vertikal zueinander ausgerichteten Bildelementen der Zeilen. Die Mittelung wird für alle Bildelemente wiederholt. Dieses Verfahren ist zwar auf analoge Signale anwendbar. Es eignet sich jedoch speziell für die teilcodierten Signale, da diese Signale typischerweise Tastwerte von diskreten Signalwerten repräsentieren, welche mit einer bekannten Tastfrequenz auftreten. Um jedoch Tastwerte aus den vertikal zueinander ausgerichteten Bildelementen zu erhalten, ist oft die Wahl von speziellen Tastfolgefrequenzen oder speziellen Tastphasen erforderlich, wobei auch weitere Tastverarbeitungsschaltungen vorgesehen werden müssen, wodurch die Anordnung kompliziert wird.

Beispielsweise unterscheidet sich in bestimmten Standard-Farbfernsehsystemen die Phase der Farb-Hilfsträgersignalkomponente in benachbarten Zeilen des Fernsehbildrasters. In NTSC-Systemen beträgt die Phasendifferenz !80°, während sie in PAL- und PAL-M-Systemen 90° beträgt. In manchen digitalen Signalverarbeitungssystemen für derartige Fernsehsignale wird eine Tastsignalfrequenz verwendet, welche ein ungeradzahliges Vielfaches der Hilfsträgersignalfrequenz ist. Um Tastwerte derartiger Fernsehsignale entsprechend den Stellen der vertikal zueinander ausgerichteten Bildelemente zu erhalten, sind die vorgenannten zusätzlichen Schaltungen erforderlich, um eine Phasenjustierung von Zeile zu Zeile der Tastung des Fernsehsignals zu realisieren. Werden Tastwerte entsprechend den Stellen von vertikal zueinander fehlausgerichteten Bildelementen durch ein Kammfilter gefiltert, so ergibt sich eine Bildverzerrung. Ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Tastwerten entsprechend vertikal ausgerichteter Bildelementstellen in einem Fernsehbildraster ist in der US-PS 40 75 656 beschrieben. Daraus geht hervor, daß eine derartige Schaltungsanordnung das Gesamtsystem zur Verarbeitung digitalisierter Farbfernsehsignale verkompliziert. Ein bekanntes, für NTSC-Systeme geeignetes digitales Kammfilter ist in der US-PS 41 43 396 beschrieben. Zwar eignet sich ein derartiges Filter für NTSC-Systeme. Die in der US-PS 41 43 396 beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen jedoch mit weiteren Verarbeitungsschaltungen für ande/e Farbfernsehsysteme, wie beispielsweise das PAL-, PAL-M-System, usw. versehen werden, in denen andere Phasencharakteristiken der Chrominanz-Komponente von Zeile zu Zeile zusätzliche Probleme bei der Erzeugung von Tastwerten entsprechend den Stellen von vertikal zueinander ausgerichteten Bildelementen von aufeinanderfolgenden Zeilen hervorrufen.

Signalausfall-Kompensationsschaltungen für Farbfernsehsignale sind Beispiele für Fernsehsignal-Verarbeitungsanordnungen, in denen die obengenannten Probleme auftreten. Derartige Signalausfall-Kompensationsanordnungen werden im großen Umfang in Systemen zur Verarbeitung von Farbfernsehsignalen, beispielsweise in magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten, verwendet, um einen fehlerhaften oder fehlenden Teil der Farbfernsehsignal-Information zu ersetzen, wobei es sich gewöhnlich um einen »Ausfall« aufgrund einer unvorhersehbaren augenblicklichen Fehlfunktion des Gerätes oder um kleine Defekte des Aufzeichnungsmediums handelt. Treten derartige Ausfälle im Fernsehsignal auf, so erzeugen sie sichtbare Störungen im dargestellten Bild. Signalausfall-Kompensationsanordnungen reduzieren den durch einen Betrachter wahrgenommenen störenden Effekt von Ausfällen.

In bekannten analogen Signalausfall-Kompensationsanordnungen wird ein HF-Hüllkurven-Pegeldetektor verwendet, welcher den Amplitudenpegel des modulierten Fernsehsignalträgers überwacht. Normalerweise

überführt ein Schalter das ankommende kontinuierliche Fernsehsignal auf einen Ausgang der Kompensationsanordnung. Im Fernsehsignalpfad ist beispielsweise zwischen einem Eingang der Kompensationsanordnung und einem Eingang des Schalters oder zwischen dem Ausgang der Kompensationsanordnung und dem Eingang des Schalters eine Verzögerungsleitung vorgesehen. Wird ein Ausfall im HF-Hüllkurvenpegel festgestellt, so wird der Schalter derart gesteuert, daß er das verzögerte Signal an Stelle des ankommenden Fernsehsignals auf den Ausgang gibt. Das verzögerte Signal ersetzt dann die fehlerhafte Information. Kehrt der HF-Hüllkurvenpegel auf seinen Normalwert zurück, so wird der Schalter derart gesteuert, daß er den Eingang vom verzögerten Signal zurück auf das ankommende Fernsehsignal schaltet, das sodann auf den Ausgang gegeben wird. Ein Beispiel für eine derartige bekannte analoge Signalausfall-Kompensationsanordnung ist in der US-PS 29 96 576 ίο beschrieben.

Es werden auch analoge Signalausfall-Kompensationsschaltungen in Farbfernsehsystemen verwendet, welche das kontinuierliche Farbfernsehsignal in die Luminanz- und Chrominanz-Komponenten auftrennen, die Kompo-

Inenten um eine oder zwei Fernsehzeilenperioden verzögern und die Chrominanz-Komponente in aufeinanderfolgenden Zeilen invertieren, um bei der Substitution für einen Signalausfall im Farbfernsehsignal die richtige ~~ 15 Phase sicherzustellen. In Fernsehsignalsystemen, in denen das Signal in Form von digitalisierten Tastwerten vorliegt, erfordert jedoch die Verwendung von digitalen Kammfiltem zur Trennung der Komponenten oft die Zuschaltung der vorgenannten komplexen Signalverarbeitungsschaltungen, um Tastwerte zu erhalten, welche in jedem Bild des Fernsehsignals den vertikal zueinander ausgerichteten Bildelementstellen entsprechen.

Ein Beispiel für eine bekannte digitale Signalausfall-Kompensationsschaltung ist in dem Manual »AVR-2 Video Tape Recorder, Theory of Operation«, Katalog Nr. 18009179-01 der Anmelderin vom November 1977 auf den Seiten 9—10,9—14,9—20 und 9—77 bis 9—92 beschrieben. Diese spezielle Signalausfallkompensationsanordnung ersetzt einzelne digitale Tastwerte von Daten oder eine gesamte Zeile von Daten durch die entsprechenden Daten aus einer früher auftretenden Zeile des gleichen Bildes. Das Ausfall-Signal, das an die Stelle der fehlerhaften Information tritt, wird abwechselnd von Zeile zu Zeile in einem von zwei 256 Bit-Schieberegistern gespeichert, welche eine um zwei Zeilen verzögernde Verzögerungsleitung bilden. Während die Daten für eine Horizontalzeile in eines der Schieberegister eingeschrieben werden, werden die um zwei Zeilen früheren Daten aus dem gleichen Schieberegister ausgelesen. Dabei werden jedoch die Chrominanz- und die Luminanzsignale nicht für die Verarbeitung voneinander getrennt. Die das Ausfallsignal ersetzende Farbfernsehsignal-Information wird jedoch um zwei Zeilen des gleichen Bildes verzögert. Die Verschachtelungseigenschaft typischer Fernsehsignale führt dazu, daß das verzögerte Signal in der Darstellung des Fernsehsignals an einer Stelle auftritt, welche um vier Horizontalzeilenpositionen von der tatsächlichen Zeitposition entfernt ist. In manchen Fällen ist die Darstellung des hinsichtlich des Signalausfall kompensierten Signals für das Auge störend, was speziell dann der Fall ist, wenn scharf vertikal orientierte Raster auf dem Schirm dargestellt werden. Derartige vertikal orientierte Raster werden in den Ausfallkompensationszeilen relativ zu den benachbarten unverzögerten Zeilen horizontal verschoben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Filterschaltung zu schaffen, mit der eine zu ihrem Amplituden-Nulldurchgang symmetrische Signalkomponente bekannter Frequenz aus einem in Form digitaler Amplituden-Tastwerte vorliegenden Signalgemisch eliminiert werden kann, und zwar auch dann, wenn sich die Folgefrequenz der Tastwerte ändert.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Filterschaltung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterschaltung,
F i g. 2 ein detailliertes Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung,
F i g. 3a und 3b jeweils eine graphische Darstellung zur Erzeugung von durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung nach F i g. 2 verarbeiteten digitalisierten Tastwerten,

F i g. 4 ein Beispiel einer Frequenzcharakteristik der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung nach F i g. 2,

F i g. 5 eine graphische Darstellung zur Erzeugung von durch eine weitere Ausführangsförrn der erfindungsgemäßen Filterschaltung nach F i g. 2 verarbeiteten digitalisierten Tastwerten,

F i g. 6 ein detailliertes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung.

F i g. 7 eine graphische Darstellung zur Erzeugung von durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung nach F i g. 6 verarbeiteten digitalisierten Tastwerten und

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Signalausfall-Kompensationsschaltung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Filterschaltung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Filterschaltung und sodann Beispiele der Verwendung der Filterschaltung in Systemen zur Verarbeitung von digitalen zusammengesetzten Signalen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stellt eine Form eines digitalen Kammfilters dar, das zur Verarbeitung eines zwei oder mehr Frequenzkomponenten enthaltenden digitalen zusammengesetzten Informationssignals ausgelegt ist. Durch die erfindungsgemäße Filterschaltung werden eine oder mehrere vorgegebene Komponenten des zusammengesetzten Informationssignals durch Filtern eliminiert. Zur Vereinfachung wird das zusammengesetzte Informationssignal im folgenden auch als zusammengesetztes Signal bezeichnet. Das zu verarbeitende digitale Signal kann beispielsweise durch Tastung eines zusammengesetzten analogen Signals unter Verwendung eines Tasttaktsignals erzeugt werden, das hinsichtlich der Frequenz und der Phase auf die

vorgegebene Frequenzkomponente bzw. auf die vorgegebenen Frequenzkomponenten festgelegt ist, was im folgenden noch genauer beschrieben wird. Die digitalen Darstellungen der Tastwerte werden durch einen Analog/Digital-Wandler erzeugt, welcher jeden einen diskreten Amplitudenwert des zusammengesetzten Analogsignals repräsentierenden Tastwert aufnimmt und ihn in einen geeigneten digitalen Code, beispielsweise einen N RZ-Code, überführt bzw. codiert. Diese digitalen Darstellungen der Tastwerte werden in der erfindungsgemäßen Filterschaltung in der Weise kombiniert, daß eine oder mehrere vorgegebene periodische symmetrische Signalkomponenten, welche jeweils eine bekannte Nennfrequenz besitzen, aus dem zusammengesetzten Signal eliminiert werden. Speziell empfängt und speichert die erfindungsgemäße Filterschaltungsanordnung für ein vorgegebenes Intervall aufeinanderfolgender Tastwerte, welche das zusammengesetzte Signal repräsentieren, aus dem eine oder mehrere periodische Signalkomponenten durch Filterung entfernt werden sollen. Die Filterschaltung kombiniert kontinuierlich eine vorgegebene Anzahl der empfangenen Tastwerte zur Erzeugung einer digitalen mittleren Darstellung der Werte der kombinierten Tastungen, welche einen Null-Mittelwert der vorgegebenen periodischen Signalkomponente bzw. der vorgegebenen periodischen Signalkomponenten definieren.

Die Filterschaltung enthält eine Kombination von digitalen Speichern, wie beispielsweise Verzögerungsstufen und arithmetischen Schaltungen, die so ausgelegt sind und betrieben werden, daß am Fiiterausgang für jeden am Filtereingang aufgenommenen digitalisierten Tastwert eine digitale gemittelte Darstellung der Werte einer vorgegebenen Anzahl von empfangenen Tastungen erzeugt wird. Die Anzahl der gemittelten Tastwerte ist so gewählt, daß ein Zeitintervall definiert wird, für das ein Null-Mittelwert des Teils der gemittelten digitalen Tastdarstellungen erzeugt wird, welche der aus dem zusammengesetzten Signal durch Filterung zu eliminierenden Signalkomponente entsprechen. Die Funktion der Kombination von digitalen Speicherstufen und Arithmetikstufen zur Verarbeitung der empfangenen digitalisierten Tastwerte für die Erzeugung einer laufenden digitalen gemittelten Darstellung von deren Werten wird durch ein Taktsignal gesteuert, dessen Frequenz mit der Frequenz, mit der die Tastwerte durch die Filterschaltung empfangen werden, synchronisiert und dieser Frequenz gleich ist. Wie sich aus den folgenden Ausführungen noch ergibt, ist ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Filterschaltung deren Fähigkeit, vorgegebene Signalkomponenten aus digitalisierten Tastwerten eines dem Filter mit nicht vorhersagbarer und sich willkürlich ändernder Folgefrequenz zugeführten zusammengesetzten Signals. In derartigen Anwendungsfällen der erfindungsgemäßen Filterschaltung muß sich die Frequenz des Filter-Taktsignals synchron mit der sich ändernden Folgefrequenz der Aufnahme der digitalisierten Tastwerte durch das Filter ändern. Natürlich wird der Filterschaltung ein Taktsignal mit stabiler Frequenz in solchen Fällen zugeführt, in denen die digitalisierten Tastwerte von der Filterschaltung mit einer stabilen Folgefrequenz empfangen werden.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, welche zur Ausfilterung einer vorgegebenen Chrominanz-Signalkomponente mit einer Frequenz von 3,58 MHz aus einem zusammengesetzten analogen NTSC-Farbfernsehsignal ausgelegt ist. Typischerweise ist das zusammengesetzte Farbfernsehsignal ein Analogsignal, das oft sich willkürlich ändernde Zeitbasisfehler enthält. Erfindungsgemäß wird das Analogsignal zunächst in ein binär codiertes Digitalsignal überführt und dann zur Entfernung der vorgegebenen Frequenzkomponente durch Signalverzögerungs- und Arithmetikstufen geschickt. Speziell wird das an einem Eingangsanschluß 80 aufgenommene analoge zusammengesetzte Farbfernsehsignal auf einen Eingang einer Videosignal-Verarbeitungsschaltung 81 gekoppelt. Diese Verarbeitungsschaltung 81 ist eine konventionelle Schaltung, wie sie sich beispielsweise in Farbfernsehsignal-Verarbeitungssystemen, wie beispielsweise Zeitbasis-Korrekturanordnungen, findet, um das empfangene Signal zu verstärken, eine Gleichspannungspegel-Rückbildung durchzuführen und die Vertikalbild- und Horizontalzeilen-Synchronkomponenten (Vertikal- und Horizontal-Synchronimpulse) sowie die Farbsynchronsignal-Komponente aus dem zusammengesetzten Signal abzutrennen. Die vorgenannten entsprechenden Synchronkomponenten werden sodann in der folgenden Signalverarbeitung zu Synchronisationszwecken weiter benutzt. Das am Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 81 entstehende analoge zusammengesetzte Signal wird auf einen Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 82 gekoppelt, welcher das analoge Signal in ein binär codiertes Signal codiert bzw. überführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Analog-Digital-Wandler 82 verwendet, indem das zusammengesetzte analoge NTSC-Fernsehsignal mit einer Frequenz getastet wird, weiche gleich der dreifachen Hilfsträger-Signalfrequenz, d. h„ gleich 3x3,58 MHz oder etwa 10,7 MHz ist Jeder Tastwert wird digital in ein aus acht parallelen Bits zusammengesetztes digitales NRZ-Wort umgewandelt Erfindungsgemäß wird ein Tasttaktsignai mit iö,7 MHz, das kohärent mit der aus dem zusammengesetzten Fernsehsignal auszufilternden Chrominanz-Signalkomponente mit 3,58 MHz ist, dazu verwendet, den Analog-Digital-Wandler 82 derart zu takten, daß die Tastung und die Umwandlung des zusammengesetzten analogen Fernsehsignals durchgeführt wird. Das Taktsignal mit 10,7 MHz wird durch einen Tasttaktsignal-Generator 83 aus den Farbsynchronsignal-, Horizontalzeilen- und Vertikalbildsynchronkomponenten gewonnen, welche aus einer in der Signalverarbeitungsschaltung 81 enthaltenen Fernsehsynchronsignal-Trennstufe abgeleitet werden. Es können zwar geringe Phasenabweichungen in der auf das Farbsynchronintervall folgenden Horizontalzeile der Videoinformation beispielsweise aufgrund von Geschwindigkeitsfehlern vorhanden sein, was speziell der Fall ist, wenn derartige Signale von Video-Aufzeichnungsgeräten als Quellen für ein Fernsehsignal abgeleitet werden. Derartige Abweichungen sind jedoch so klein, daß sie vernachlässigbar sind, so daß das Taktsignal mit 10,7 MHz im Rahmen der Erfindung als mit der Chrominanz-Signalkomponente mit 3,58 MHz kohärent betrachtet werden kann. Bestimmte Fernsehsignale enthalten ein kontinuierlich verfügbares Pilotsignal. In solchen Fällen kann das Pilotsignal zur Erzeugung des Taktsignals mit 10,7 MHz verwendet werden, das dann mit der Chrominanz-Signalkomponente mit 3,58 MHz wirklich kohärent es ist.

Der Analog-Digital-Wandler 82 spricht auf das vom Taktsignalgenerator 83 in seinen Takteingang eingespeiste Taktsignal und auf ein durch die Signalverarbeitungsschaltung 81 in seinen Klemmsteuereingang eingespei-

stes Klemmsteuersignal an, um an seinem Ausgang die das analoge Eingangsfernsehsignal repräsentierenden digitalen NRZ-Wörter zu liefern. Die vom Analog-Digital-Wandler 82 gelieferten digitalen NRZ-Wörter mit jeweils 8 Bit werden über 8 parallele Leitungen 84 in eine Filterschaltung 2 eingespeist. Die Schaltungsdetails der Signalverarbeitungsschaltung 81, des Analog-Digital-Wandlers 82 und des Taktsignalgenerators 83 sind weder dargestellt noch werden sie genau beschrieben, da sie in ihrer Ausbildung und in ihrer Wirkungsweise identisch mit entsprechenden Schaltungen sind, die in einer digitalen Zeitbasis-Korrekturanordnung der Typenbezeichnung TBC-I der Anmelderin enthalten sind. Schaltbilder derartiger Schaltungen sind in einem von der Anmelderin im November 1977 unter der Nummer 1809274-02 veröffentlichten Katalog enthalten. Die spezielle Schaltung für die Signalverarbeitungsschaltung 81 ist in einer Zeichnung mit der Nummer 1406103A auf Seiten 29 und

ίο 30, die spezielle Schaltung des Analog-Digital-Wandlers 82 in Zeichnungen mit den Nummern 1402409B und 1401312 auf den Seiten 37, 38 und 43, 44 und die spezielle Schaltung des Taktsignalgenerators 83 in einer Zeichnung mit der Nummer 1402337 auf den Seiten 49,50 und 51,52 des Kataloges dargestellt.

Wird das digitalisierte Fernsehsignal direkt vom Analog-Digital-Wandler 82 ohne weitere Änderung der Datenfolgefrequenz auf den Eingang des Filters 2 gekoppelt, wie dies bei den in F i g. 1, 2 oder 6 dargestellten Ausführungsbeispielen der Fall ist, so wird auch das durch den Taktsignalgenerator 83 erzeugte Taktsignal mit 10,7 MHz auf die Filterschaltung 2 gekoppelt, um die zur Verarbeitung des zusammengesetzten digitalisierten Fernsehsignals zwecks Entfernung der vorgegebenen periodischen Signalkomponente verwendeten Filter-Schaltungsteile zu takten. Ist jedoch eine (nicht dargestellte) Rücktaktungs- oder Pufferschaltung im Signalweg zwischen dem Analog-Digital-Wandler 82 und der Filterschaltung 2 zur Änderung der Datenfclgefrequenz des digitalisierten Fernsehsignals vor der Einkopplung in die Filterschaltung vorgesehen, wie dies beispielsweise erforderlich ist, um ein unstabiles digitalisiertes Signal auf eine frequenzstabile Referenz zu synchronisieren, so wird ein entsprechendes frequenzstabiles Referenz-Taktsignal zur Taktung der Filter-Schaltungsteile verwendet. Natürlich wird dieses frequenzstabile Referenz-Taktsignal derart erzeugt, daß es die gleiche Frequenz und einen synchronen Zusammenhang relativ zu der rückgetakteten vorgegebenen periodischen Signalkomponente im oben beschriebenen Sinne hat.

Das Ausgangssignal in Form eines Digitalwortes mit 8 Bit des Analog-Digital-Wandlers 82 wird über eine Verbindungsleitung 84 auf einen Eingang der erfindungsgemäßen Filterschaltung 2 gegeben. Generell enthält die erfindungsgemäße Filterschaltung 2 eine Kombination von zusammenarbeitenden Schaltungsteilen, welche in der Ausführungsform nach F i g. 1 durch eine Verzögerungsschaltung 85, eine Signalkombinationsschaltung 86 und eine Signalteilerschaltung 87 gebildet werden. Wie im folgenden noch genauer beschrieben wird, empfängt die Filterschaltung 2 aufeinanderfolgende digitale Tastwerte vom obengenannten Analog-Digital-Wandler und verzögert und kombiniert sie, um eine digitale Mittelwertdarstellung der Werte der kombinierten Tastungen durch Verarbeitung einer vorgegebenen Anzahl von am Eingang 80 aufgenommenen, das analoge Farbfernsehsignal repräsentierenden Tastwerte zu verarbeiten. Die Anzahl der kombinierten digitalen Tastwerte zur Bildung der digitalen Mittelwertdarstellung wird im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen der Taktsignalfrequenz und der Frequenz der durch die Filterung zu eliminierenden vorgegebenen Signalkomponente in der Weise gewählt, daß die digitale Mittelwertdarstellung am Ausgang der Filterschaltung einen mittleren Signalwert des zusammengesetzten Signals und gleichzeitig einen Null-Mittelwert der vorgegebenen Frequenzkomponente repräsentiert.

Es werden nun die Wirkungsweise der Filterschaltung 2 nach F i g. 1 generell und nachfolgend spezielle bevorzugte Ausführungsformen nach den F i g. 2 und 6 beschrieben. Die Verzögerungsschaltung 85 empfängt die aufeinanderfolgenden digitalisierten Tastwerte vom Analog-Digital-Wandler 82 und verzögert bzw. speichert jeden Tastwert für eine vorgegebene Anzahl von Tastintervallen, so daß eine vorgegebene Anzahl von empfangenen Tastwerten gleichzeitig für eine arithmetische Kombination zur Verfügung steht. In den bevorzugten Ausführungsformen der Filterschaltung 2 enthält die Verzögerungsschaltung eine Vielzahl von parallelen Signalübertragungswegen mit Signalverzögerungselementen, welche unterschiedliche Übertragungszeiten zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Verzögerungsschaltung für jeden empfangenen Tastwert gewährleisten, so daß die vorgegebene Anzahl von unterschiedlichen empfangenen Tastwerten gleichzeitig auf die Signalkombinationsschaltung 86 gegeben wird. Die vorgegebene Anzahl von über die Verzögerungsschaltung 85 übertragenen verzögerten Tastwerten wird über entsprechende Verbindungsleitungen 89 auf zugehörige Eingänge der Sigr.alkcmbinationsschaltungen. 86 gegeben. Diese Signalkombinationsschaltung kombiniert arithmetisch vorgegebene Tastwerte und liefert an ihrem Ausgang eine digitale Darstellung des Wertes der kombinierten Tastwerte. Die digitale Darstellung wird über eine Verbindungsleitung 90 auf einen Eingang der Signalteilerschaltung 87 gegeben. Diese Signalteilerschaltung 87 teilt den kombinierten Tastwert, um an einem Ausgang 91 eine digitale Mittelwertdarstellung der Werte der kombinierten Tastwerte zu liefern. Die Anzahl der kombinierten Tastwerte, der arithmetische Kombinationsfaktor und der Teiler sind so gewählt, daß das am Ausgang 91 der Filterschaltung 2 gelieferte Signal eine digitale Mittelwertdarstellung der Werte der kombinierten Tastungen ist, welche einen Null-Mittelwert der vorgegebenen Frequenzkomponente definiert. Auf diese Weise wird die vorgegebene Frequenzkomponente durch die Filterschaltung 2 aus dem zusammengesetzten Signal eliminiert Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Filterschaltung 2 anhand der F i g. 2 und 6 beschrieben.

Die Filterschaltung nach F i g. 2 liefert eine digitale Mittelwertdarstellung der Werte dreier aufeinander digitaler Tastdarstellungen S\, S2 und S3, welche infolge beispielsweise vom Analog-Digital-Wandler nach F i g. 1 empfangen werden. Die Filterschaltung nach F i g. 2 enthält eine Kaskadenkombination von digitalen Stufen einschließlich Registern, Binäraddierern und einem Teiler, welche derart angeordnet sind, daß sie drei parallele Übertragungswege mit unterschiedlichen Übertragungszeiten für jeden der empfangenen Tastwerte bilden. Jeder durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 erzeugte aufeinanderfolgende Tastwert wird durch die 8 parallelen Verbindungsleitungen 84 auf einen Eingang eines getakteten Registers 49 gegeben, das als Zeittakl-

puffer zwischen dem Analog-Digital-Wandler 82 und der Filtcrschultung 2 dient. Der Durchlauf der digitalen Worltastwerte mit 8 Bit durch das Register 49 sowie durch andere getaktete Stufen der Filterschaltung 2 wird durch das durch den Taktsignalgenerator 83 (Fi g. 1) erzeugte und über eine Verbindungsleitung 88 gelieferte Taktsignal mit 10,7 MHz gesteuert. Der Ausgang des Registers 49 ist über Leitungen I auf einen Eingang eines getakteten Registers 50 und einen ersten Eingang eines Addierers 51 gekoppelt. Das Register 50 wird durch das Taktsignal mit 10,7 MHz getaktet, um die durch das getaktete Register 49 auf seinen Eingang gekoppelten aufeinanderfolgenden Tastwerte Si, 52, S3 usw. zu empfangen. Dieses Register 50 verzögert jeden empfangenen Tastwert um eine Taktperiode relativ zu dem Zeitpunkt, in dem Tastwerte auf den Leitungen 1 erscheinen, welche den Ausgang des Registers 49 mit dem Eingang des Registers 50 koppeln. Der Ausgang des Registers 50 ist über Verbindungsleitungen II an einen zweiten Eingang des Addierers 51 gekoppelt. Dieser Addierer 51 ist eine arithmetische Stufe der Form, welche an ihrem mit Verbindungsleitungen III gekoppelten Ausgang die Summe der über die Leitungen 1 und II empfangenen Eingangssignale liefert. Der Addierer 51 addiert daher jeden um eine Taktperiode verzögerten, vom Register 50 empfangenen Tastwert zum nächstfolgenden, vom Register 49 empfangenen Tastwert, um eine laufende Summe von zwei aufeinanderfolgenden, vom Analog-Digital-Wandler 82 ausgegebenen Tastwerte zu erzeugen. Ein weiteres getaktetes Register 52 ist mit seinem Eingang über die Verbindungsleitungen IH mit dem Ausgang des Addierers 51 gekoppelt und wird durch das auf der Leitung 88 vorhandene Taktsignal mit 10,7 MHz getaktet, um die vom Addierer 51 gelieferte Summe von zwei aufeinanderfolgenden Tastwerten zu empfangen. Ebenso wie die Register 49 und 50 bewirkt das Register 52 eine Verzögerung um eine Taktperiode für jede vom Addierer 51 empfangene Tastwertsumme. Der Ausgang des Registers 72 ist über Verbindungsleitungen IV mit einem zweiten Eingang eines Addierers 53 gekoppelt, dessen erster Eingang über die Leitungen I die aufeinanderfolgenden Tastwerte vom Register 49 empfängt. Der Addierer 53 liefert über an seinen Ausgang angekoppelte Verbindungsleitungen V die Summe seiner über die Verbindungsleitungen I und IV empfangenen Eingangssignale. Daher ist auf den an den Ausgang des Addierers 53 gekoppelten Leitungen V eine laufende Summe von drei aufeinanderfolgenden, durch den Analog-Digital-Wandler 82 über das Register 49 gelieferten Tastwerten vorhanden. Ein getakteter Teiler 57 ist mit seinem Eingang über die Leitungen V und ein vorgeschaltetes Register 54 an den Addierer 53 angekoppelt und teilt die empfangene Summe von drei aufeinanderfolgenden Tastwerten durch 3. Das dem Teiler 57 unmittelbar vorausgehende Register 54 (oder ein Register 56 in einer Ausführungsform der Filterschaltung zur Mittelung vier aufeinanderfolgender Tastwerte) dient zur Rücktaktung der Bits, welche jedes gemittelte Digitalwort mit 8 Bit bilden und damit zur Eliminierung von Bitsprüngen oder Übergangsvorgängen, welche in dem gemittelten Digilalwort mit 8 Bit vorhanden sein können. Bitsprünge werden durch kleine Differenzen in den Übertragungsverzögerungen der einzelnen Bits jedes Digitalworts mit 8 Bit bei der Parallelverarbeilung in der Filterschaltung hervorgerufen. Übergangsvorgänge werden durch aktive Schaltungselemente erzeugt, welche Signale unmittelbar ohne Taktung der Ergebnisse von Signalzustandsänderungen an ihren Eingängen auf ihre Ausgänge übertragen. Die in der Ausführungsform der Filterschaltung 2 verwendeten Addierer sind Beispiele für derartige Schaltungsteile, da sie Änderungen des logischen Pegels von Signalen an ihren Eingängen unmittelbar auf ihren Ausgang übertragen. Die Register 49,50 und 52 üben ebenfalls eine Rücktaktungsfunktion aus. Sollten Bitsprünge und Übergangsvorgänge zulässig sein oder fehlen, so braucht das unmittelbar vor dem Teiler 57 liegende Rücktaktungsregister in der Filterschaltung 2 nicht vorhanden zu sein.

Alle Register und der Teiler der Filterschaltung verzögern die an ihrem Eingang empfangenen Daten um eine Taktperiode. Diese Verzögerung ergibt sich aus der Taktung der Register und Teiler, da die an ihren Eingängen auftretenden digitalen Tastdarstellungen so lange nicht an ihren Ausgängen erscheinen, bis sie mit dem Taktsignal mit 10,7 MHz getaktet sind. Als Ergebnis einer derartigen Taktung schreitet jeder Tastwert durch die durch die Register und den Teiler definierten Serienschaltungspfade lediglich in Schritten von 1 Stufe pro Taktperiode fort.

in der Filterschaitung 2 spähen sich die Verbindungsleitungen I an ihrem Eingang in drei unterschiedliche Signalübertragungspfade zum Filterschaltungsausgang 91 fort. Die Signalübertragungszeiten in den drei Pfaden unterscheiden sich durch ganzzahlige Vielfache der Periode des Taktsignals mit 10,7 MHz₁ wobei die Übertragungszeit über den längsten Signalübertragungspfad um 3 Taktsignalperioden länger als die Übertragungszeit durch den kürzesten Signalübertragungspfad und die Übertragungszeit über den Signalübertragungspfad mittlerer Länge um eine Taktsignalperiode länger als die Übertragungszeit über den kürzesten Signalübertragungspfad ist. Der kürzeste Signaiübertragungspfad zwischen den Verbindungsieitungen I und dem Ausgang 9i der Filterschaltung 2 enthält den Binärteiler 53, auf den das Register 54 und der Teiler 57 folgt. Das Register 54 und der Teiler 57 erzeugen in jedem Signalübertragungspfad jeweils eine Ausbreitungsverzögerung um eine Taktsignalperiode. Daher hat der kürzeste Signalübertragungspfad eine gesamte Signalübertragungsverzögerung von zwei Taktsignalperioden. Der Addierer 53, das Register 54 und der Teiler 57 sind den drei Signalübertragungspfaden gemeinsam. Daher müssen die vorgenannten Differenzen in den Übertragungszeiten über die drei Pfade vor dem Addierer 53 eingestellt werden.

Der Teil des Signalübertragungspfades mittlerer Länge zwischen den Verbindungsleitungen I und dem Addierer 53 enthält den weiteren binären Addierer 51, auf den das Register 52 folgt. Wie oben beschrieben, bewirkt das Register 52 eine Ausbreitungsverzögerung um eine Taktsignaiperiode im Signalübertragungspfad. Daher erzeugt der Signalübertragungspfad mittlerer Länge zwischen den Leitungen I und den auf den zweiten Eingang des Addierers 53 gekoppelten Verbindungsleitungen IV eine Signalübertragungsverzögerung von einer Taktsignalperiode, welche um eine Periode langer als die Verzögerung durch den Teil des kürzesten Signalübertragungspfades zwischen den Leitungen I und dem Eingang des Addierers 53 ist. Zum gleichen Zeitpunkt, in dem das Register 52 Daten zum zweiten Eingang des Addierers 53 liefert, wird ein Tastwert, weicher um ein Tastintervall oder eine Taktperiode früher durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 erzeugt wird, über die Verbindungsleitungen I zum ersten Eingang des Addierers 53 geliefert.

Der längste Signalübertragungspfad wird zum Teil durch den Signalübertragungspfad mittlerer Länge, d. h„ durch den Pfad vom Addierer 51 zum Teiler 57 und zum Teil durch das Register 50 gebildet Da das Register 50 eine Ausbreitungsver.-ögerung von 1 Taktsignalperiode im Übertragungspfad erzeugt ist die Signalübertragiingsverzögerung zwischen den Leitungen I und den auf den zweiten Eingang des Addierers 51 gekoppelten Verbindungsleitungen Il gleich einer Taktsignalperiode, welche um eine Periode langer als die Signalübertragungsverzögerung durch den Obertragungspiad mittlerer Länge ist Zur gleichen Zeit in der ein Tastwert über die Leitungen I auf den ersten Eingang des Addierers 51 gekoppelt wird, wird daher ein durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 um ein Tastintervall oder eine Taktsignalperiode früher erzeugter Tastwert auf den zweiten Eingang des Addierers über das Register 50 gegeben. Daher erzeugt der längste Signalübertragungspfad eine Signalübertragungsverzögerung zwischen den Leitungen I und dem Ausgang der Filterschaltung 2, welche um zwei Taktsignalperioden länger als die durch den kürzesten Signalübertragungspfad bedingte Verzögerung ist

Die in F i g. 2 dargestellte Filterschaltung liefert einen Mittelwert von drei aufeinanderfolgenden Tastwerten. 1st es beispielsweise erwünscht, einen Mittelwert von vier aufeinanderfolgenden Tastwerten zu erzeugen, so kann ein zusätzlicher Addierer 55 und ein zusätzliches getaktetes Register 56 in der Filterschaltung 2 vorgesehen werden, welche in gestrichelter Darstellung in Kaskade zwischen das Register 54 und den Teiler 57 geschaltet sind. In dieser abgewandelten Ausführungsform der Filterschaltung ist der Teiler 57 ein durch vier teilender Teiler. Für jeden zusätzlichen gemittelten Tastwert sind in der vorbeschriebenen Weise vor dem Teiler 57 ein zusätzlicher Addierer und ein zusätzliches Register in die Filterschaltung nach F i g. 2 einzukoppeln, wobei der Teiler entsprechend implementiert wird. Die vorgenannten digitalen Schaltungskomponenten sind kommerziell erhältliche konventionelle Schaltkreise, was sich auch noch aus dem detaillierten Schaltbild nach den Fig. 13a bis 13h ergibt Die Wirkungsweise der Filterschaltung nach F i g. 2 wird nun in bezug auf spezielle Stellen in der Schaltung beschrieben, welche gemäß der folgenden Tabelle 1, mit I, II, III, usw. bezeichnet sind.

Wie die vorstehende Tabelle 1 zeigt, wird jeder auf den Ausgang des Registers 49 getaktete aufeinanderfolgende Tastwert gleichzeitig über die Leitungen 1 von entsprechenden Eingängen des Registers 50, des ersten Addierers 51, des zweiten Addierers 53 sowie gegebenenfalls weiterer Addierer, wie beispielsweise dem Addierer 55, empfangen. In einem ersten Taktzeitpunkt 1 wird das Register 49 getaktet, um den Tastwert S\ auf seinen Ausgang zu geben, welcher über die Leitungen 1 auf den Eingang des Registers 50 und den ersten Eingang der Addierer 51 und 53 gekoppelt wird. Aufgrund der Taktung des Registers 49 erscheint der Tastwert Si so lange nicht am Ausgang auf den Leitungen I und damit an den Eingängen der Addierer 51 und 53 sowie dem Register 50, bis die Taktung der Register und der Teiler erfolgt ist. Der Tastwert Si wird daher in diesem Zeitpunkt nicht durch das Register 50 auf die zum zweiten Eingang des Addierers 51 geführten Verbindungsleitungen Il getaktet. Die Addierer 51 und 53 sprechen jedoch unmittelbar auf den Empfang einer neuen digitalen Tastdarstellung an ihrem Eingang, wie beispielsweise auf das Auftreten des Tastwertes Si auf den Leitungen I an, um die Summe der neuen digitalen Tastdarstellungen an ihren Eingängen auf ihren Ausgang zu koppeln. Das Vorhandensein des Tastwertes Si in den summierten Ausgangssignalen der Addierer 51 und 53 tritt erst nach dem Takten der folgenden Register 52 und 54 auf. Daher wird der Tastwert Si im Taktzeitpunkt 1 nicht durch die Register 52 und 54 getaktet.

Im nächsten Taktzeitpunkt 2 ist der Tastwert S2 am Eingang des Registers 49 vorhanden. Die Register 49,50, 52,54 und der Teiler 57 werden getaktet, um die dann an ihren entsprechenden Eingängen vorhandenen Daten zu ihren entsprechenden Ausgängen zu übertragen, was ein Intervall nach dem Einsetzen der Taktung erfolgt. Als Ergebnis der Taktung laufen folgende Vorgänge ab: Der Tastwert S2 erscheint am Ausgang des Registers 49 und damit auf den zu den Eingängen der Addierer 51 und 53 sowie des Registers 50 führenden Leitungen I; das Register 50 überträgt den vorhergehenden Tastwert Si von seinem Eingang zu seinem Ausgang und damit zu den zum zweiten Eingang des Addierers 51 führenden Verbindungsleitungen II; die summierten Tastwerte, welche auf den an den Eingang des Registers 52 gekoppelten Verbindungsleitungen III erscheinen, werden auf den Ausgang des Registers übertragen und auf die zum zweiten Eingang des Addierers 53 führenden Verbindungsleitungen IV gegeben; die summierten Tastwerte, welche auf den an den Eingang des Registers 54 gekoppelten Verbindungsleitungen V erscheinen, werden auf den Ausgang dieses Registers übertragen und auf die auf den Eingang des Teilers 57 führenden Verbindungsleitungen Vl gegeben; die summierten Tastwertc, welche auf den an den Eingang des Teilers 57 gekoppelten Verbindungsleitungen erscheinen, werden durch drei geteilt, wobei das geteilte Ausgangssignal am Ausgang des Teilers auf die Verbindungsleitungen VII gegeben werden. Nach der vorbeschriebenen Taktung der Register und des Teilers, liefern beide Addierer 51 und 53 die neue Tastwertsumme auf die Leitungen II! vind V, welche an die entsprechenden Ausgänge der Addierer

Tabelle 1 Stelle in der Schaltung	I	11	III	IV	V	VI	VII
Takt Zeit	S, S2 53 S4 S5	S1 S2 S3 S4	^+S2 S2 + S3 S3+ S4 S,+ S5	Si+S2 S2+ S3 S3 + S4	Si+S2 + S3 S2+S3+S-1 Si + S^ + Sa	Si+S2 + S3 S2 + S3 + S,	y (S1 +S2 + S3)
1 2 3 4 5

angekoppelt sind.

Im nächsten Taktzeitpunkt 3 ist am Eingang des Registers 49 der Tastwert S3 vorhanden, wobei die Register und der Teiler zur Übertragung der dann an ihren entsprechenden Eingängen vorhandenen Tastwertsumme getaktet werden. Der Addierer empfängt daher den Tastwert S2 vom getakteten Register 50 und den Tastwert Si über die Leitungen I vom getakteten Register 49 und liefert entsprechend die Tastwertsumme S₂ + S₃ auf den an seinen Eingang gekoppelten Leitungen III. Der Addierer 53 empfängt die Tastwertsumme Si + S2 über die 1 situngen IV vom getakteten Register 52 und den Tastwert S₃ über die Leitungen I vom getakteten Register 49 und liefert entsprechend die Tastwertsumme Si +S2+S3 über die an seinen Eingang gekoppelten Leitungen V. Das getaktete Register 54 überträgt die vorher am Ausgang des Addierers 53 gelieferte Tastwertsumme auf die an ihren Ausgang gekoppelten Leitungen VI, während der getaktete Teiler die geteilte Tastwertsumme auf die an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen VII liefert

Im nächsten Taktzeitpunkt 4 ist am Eingang des Registers 49 der Tastwert S₄ vorhanden, wobei die Register und der Teiler erneut getaktet werden, um die dann an den entsprechenden Eingängen vorhandene Tastwertsutnme zu übertragen. Als Ergebnis dieser Taktung liefert der Addierer 51 den Tastwert S3 über die Leitungen II vom getakteten Register 50 und den Tastwert S₄ über die Leitungen I vom getakteten Register 49 und erzeugt entsprechend auf den mit seinem Ausgang verbundenen Leitungen III die Tastsumme S3 + S4. Der Addierer 53 empfängt die Tastwertsumme S2 + S3 über die Leitungen IV vom getakteten Register 52 und den Tastwert S₄ über die Leitungen I vom Register 49 und liefert entsprechend auf den an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen V die Tastwertsumme S₂ +S₃ +S^ Das getaktete Register 54 überträgt die Tastwertsumme Si +S₂+ S3 auf die mit seinem Ausgang verbundenen Leitungen Vl, während der getaktete Teiler die vorher durch das Register 54 gelieferte geteilte Tastwertsumme auf die mit seinem Ausgang verbundenen Leitungen VII überträgt

Im nächsten Taktzeitpunkt 5 ist am Eingang des Registers 49 der Tastwert S5 vorhanden, während die Register und der Teiler wiederum getaktet werden, um die an ihren entsprechenden Eingängen dann vorhandene Tastwertsumme zu übertragen. In der oben anhand der vorher empfangenen Tastwerte beschriebenen Weise bringt der Addierer 51 die Tastwertsumme S^ +S₅ auf die an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen III, der Addierer 53 die Tastwertsumme S₃ +S^ +S₅ auf die an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen V, das Register 54 die Tastwertsumme S2 + S3 + S₄ auf die an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen VI und der Teiler 57 die

geteilte Tastwertsumme y (Si +S2 + S3) auf die an seinen Ausgang gekoppelten Leitungen VII. Bei der letztgenannten Größe handelt es sich um die digitale Darstellung der Mittelwerte von drei aufeinanderfolgenden Tastwerten. Für jede aufeinanderfolgende, vom Analog-Digital-Wandler 82 über die Leitungen 84 empfangene digitale Worttastung mit 8 Bit arbeiten die Addierer, die Register und der Teiler zusammen, um auf den an den Ausgang des Teilers 57 geschalteten Leitungen VII die digitale Mittelwertdarstellung der Werte von jeweils drei nächsten aufeinanderfolgenden Tastwerten zu erzeugen, wodurch am Ausgang 91 der Filterschaltung eine laufende digitale Mittelwertdarstellung der Werte von drei aufeinanderfolgenden Tastwerten des am Eingang der Filterschaltung 2 empfangenen Signals geliefert wird.

Zur Erläuterung, wie durch die vorstehend beschriebene Funktion der in F i g. 2 dargestellten Filterschaltung eine vorgegebene periodische Frequenzkomponente des zusammengesetzten analogen Signals eliminiert wird, sei das Diagramm nach F i g. 3a betrachtet. Die zu eliminierende Frequenzkomponente, welche als Sinuskurve einer Amplitude ν über der Frequenz /'dargestellt ist, wird mit einer Frequenz 3/"durch das Taktsignal getastet, das mit der periodischen Signalkomponente in Phase ist. Gemäß dem bekannten Nyquist-Tasttheorem soll die Tastfrequenz höher als die doppelte höchste Frequenz des Frequenzbandes des getasteten zusammengesetzten Signals sein. Die Tastpunkte der Kurve ν sind mit V₁, V₂, V₃, V₄, usw. bezeichnet und liegen um 120° auseinander. Jeder Tastpunkt V_n repräsentiert einen bestimmten Amplituden wert der Sinuskurve. In diesem Beispiel wird ein laufender mittlerer Spannungswert L_n für jeden aufeinanderfolgenden, von der Filterschaltung empfangenen Tastwert dadurch erzeugt, daß die kombinierten Amplituden dreier aufeinanderfolgender Tastwerte gemittelt werden. Für Ausführungsformen von Filtern, welche so aufgebaut sind und so arbeiten, daß sie einen gemittelten Ausgangswert für jeden empfangenen Tastwert durch Ausmittlung jedes Tastwertes mit einer gegebenen Anzahl von ihm unmittelbar vorausgehenden und nachfolgenden Tastwerten liefern, ist der Mittelwert L jedes Tastwertes Vdurch folgende Gleichung gegeben:

L_n = ^-(K_{1 +} V₂., . + V_n) (1)

darin bedeutet η eine bekannte ganze Zahl von gemittelten Tastwerten. Bei Ausmittlung drei aufeinanderfolgender Tastwerte gilt speziell:

L₃ = y(Vs + V₂+ V₃) (2)

Aufgrund der symmetrischen Eigenschaften von sinusförmigen Signalen in bezug auf eine Gleichspannungs-Signaldurchgangsachse ist jeder Mittelwert L_n, welcher durch Ausmitteln von η aufeinanderfolgenden Tastwerten erhalten wird, welche eine ganze Zahl von Signalperioden gemäß der obigen Gleichung (1) definieren, gleich Null. Dies gilt für jede ganze Zahl von gemittelten Tastwerten, welche größer als 2 pro Periode der Sinuskurve ist und unabhängig von den Phasenpunkten, in denen die Sinuskurve getastet wird, d. h., unabhängig vom Phasenzusammenhang zwischen der Sinuskurve und dem Tasttaktsignal.

Da das zur Steuerung der durch die Filterschaltung ausgeführten arithmetischen Operationen verwendete

Tastsignal bzw. Taktsignal am Eingang der Filterschaltung auf die Frequenz und die Phase der durch die erfindungsgemäße Filtsrschaltung abzutrennenden bzw. zu eliminierenden periodischen Signalkomponente festgelegt ist, kann die Filterschaltung darüber hinaus beispielsweise dazu verwendet werden, Signalkomponenten aus einem zusammengesetzten Signal mit Zeitbasisfehlern, wie sie sich beispielsweise bei einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeprozeß ergeben, abzutrennen oder zu eliminieren.

Ein Beispiel für die Tastung einer Sinuskurve wder Frequenz /unter Verwendung eines Tasttaktsignals mit einem zur Sinuskurve beliebigen Phasenzusammenhang ist in Fig.3b dargestellt Tastpunkte 1, 2, 3 und 4 mit gleichem Abstand der Frequenz 3/ sind in bezug auf die Periode T = 360° der Sinuskurve um 773 = 120° voneinander beabstandet Es ist eine willkürliche Phasendifferenz zwischen der Sinuskurve wund dem Tasttaktsignal vorhanden, die durch die getasteten Punkte 1,2,3,4 usw. repräsentiert ist Die Sinuskurve w kann generell durch folgende Beziehung definiert werden:

w(0 = Asm(B-C) (3)

darin bedeutet C die willkürliche Phasendifferenz zwischen der Sinuskurve w und dem Tastsignal und A die Amplitude.
Die Gleichung (3) kann auch folgendermaßen ausgedrückt werden:

AsIn(B-C) = Λι cos ß + A₂UnB (4)

Λι sin C (5)

A₂ = cos C (6)

Werden spezielle Amplituden- und Phasenwinkelwerte für Ai, A₂ bzw. cos C und sin C in die vorstehenden Gleichungen (3) bis (6) eingesetzt, so ist die Summe von jeweils drei aufeinanderfolgenden Tastwerten gleich 0 und ebenso jeder gemittelte Tastwert L_n gemäß Gleichung (1) ebenso gleich 0. Die Null-Mittelwerte sind in F i g. 3a mit L\, L₂, L3, usw. und in F i g. 3b mit 1', 2', 3', usw. bezeichnet Aus den F i g. 3a und 3b ist zu ersehen, daß eine volle Periode der vorgegebenen Signalkomponente der durch die Gleichungen (2) und (3) definierten Art gleiche und identische Teile besitzt, welche oberhalb und unterhalb einer Gleichspannungssignal-Durchgangsachse verlaufen. Daher ist der mittlere Gleichspannungswert dieser Signalkomponente gleich Null. Eine ganze Zahl η von Tastwerten, welche ein Zeitintervall gleich einer ganzen Zahl N einer oder mehreren Perioden der durch die Filterschaltung 2 zu eliminierenden vorgegebenen periodischen Signalkomponente definieren, besitzt eine gleiche Anzahl von »positiven« und »negativen« Wertetastungen, deren Mittelwert L_n gleich 0 ist, d. h., die Summation der Tastwerte oberhalb der Gleichspannungsachse wird durch die Summation der Tastwerte unterhalb der Gleichspannungsachse ausgelöscht. Mit anderen Worten ausgedrückt, besitzt eine ganze Anzahl von Tastwerten, welche eine oder mehrere ganzzahlige Perioden der vorgegebenen Signalkomponente definieren, komplementäre Amplitudenwerte oberhalb und unterhalb einer Signaldurchgangsachse, was zu einem Null-Mittelwert führt. Dies gilt unabhängig von den Phasenpunkten, in denen die Signalkomponentenkurve getastet wird, wie aus den obigen Ausführungen folgt.
Die erfindungsgemäße Filterschaltung ist eine Art von Kammfilter, bei der Signale, welche mit den durch die Filtercharakteristik definierten Knotenfrequenzen zusammenfallen, eliminiert werden, wie dies aus F i g. 4 hervorgeht. Das Filter kann so aufgebaut und betrieben werden, daß jede von einen oder mehreren harmonischen Signalkomponenten, welche in dem auf seinen Eingang gekoppelten digitalisierten zusammengesetzten Signal enthalten sind, eliminiert werden, wobei die Anzahl der eliminierten harmonischen Signalkomponenten von der Frequenz der digitalisierten Tastwerte am Eingang der Filterschaltung und der Anzahl der durch die Filterschaltung zur Erzeugung des laufenden gemittelten Ausgangswertes gemittelten Tastwerte abhängt. Die Frequenz der durch die erfindungsgemäße Filterschaltung eliminierten Signalkomponente geringster Ordnung ist durch folgende Gleichung definiert:

50 /„,„

(7)

I, darin bedeuten f,_as, die durch Gleichung (1) definierte Tasttaktfrequenz und η die durch Gleichung (1) definierte

' \ Anzahl von zur Mittelung ausgenutzten Tastwerten. Das Diagramm nach F i g. 4 zeigt die durch die erfindungs-

[ * 55 gemäße Filterschaltung eliminierten Frequenzkomponenten. Wie das Diagramm zeigt, besitzt die erfindungsge-

\ mäße Filterschaltung einen ersten Knoten bei einer durch Gleichung (7) definierten Frequenz f_mm sowie weitere

Knoten bei ganzzahligen Frequenzen, welche ein Vielfaches der Frequenz (_m\„ sind. Die Signalkomponente

ί höchster Ordnung, welche durch die Filterschaltung eliminiert wird, besitzt daher eine Frequenz, welche gleich

einem ganzzahligen Vielfachen der tiefsten eliminierten Komponente {_m;„ ist und welche im Frequenzband des

L 60 gefilterten zusammengesetzten Signals enthalten ist. In Anwendungsfällen, in denen lediglich eine spezielle

f vorgegebene Frequenzkomponente aus einem breitbandigen zusammengesetzten Signal eliminiert werden soll,

_t" wird jedoch die Tastfrequenz f„_!s, (bzw. die Filter-Taktsignalfrequenz) so gewählt, daß die Frequenz jeder

anderen im zusammengesetzten Signal vorhandenen Komponente nicht mit den Knotenfrequenzen des Filters

zusammenfällt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Filterschaltung 2 sind die Tasttaktfrequenz und die

j Filter-Taktfrequenz als ganzzahliges Vielfaches der zu eliminierenden vorgegebenen Frequenzkomponente

ί , gewählt. Die Filterschaltung 2 kann jedoch so modifiziert werden, daß digitale Tastdarstellungen mit einer

f Tastfrequenz verarbeitet werden, welche gleich einem Vielfachen in Form eines rationalen Bruches der aus dem

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zusammengesetzten Signal zu eliminierenden vorgegebenen Frequenzkomponente ist Als Beispiel für eine derartige Ausführungsform wird eine Tastfrequenz gewählt, welche gleich dem 2,5fachen der Frequenz der vorgegebenen Signaikomponente ist Mit einer derartigen Tastfrequenz werden für jede Periode der vorgegebenen periodischen Signalkomponente 2.5 Tastwerte und in zwei vollen Signalkomponenten-Perioden fünf Tastwerte erzeugt, wie dies aus Fi g. 5 hervorgeht. Um einen mittleren Tastwert zu erhalten, welcher für die vorgegebene periodische Signalkomponente einen Null-Wert definiert, wird eine laufende mittlere Tastdarstellung der Werte von π = 5 aufeinanderfolgenden Tastungen erzeugt

Um eine laufende digitale Mittelwertdarstellung der Werte von fünf aufeinanderfolgenden Tastwerten zu realisieren, weiche mit einer Folgefrequenz gleich dem 2,5fachen der aus dem zusammengesetzten Signal zu eliminierenden vorgegebenen Frequenzkomponente ist wird die Filterschaltung 2 nach Fig.2 so modifiziert daß sie zwei weitere parallele Signalübertragungswege zwischen den Verbindungsleitungen I und dem Eingang des Teilers 57 enthält Der erste dieser zusätzlichen Pfade enthält die Verbindungsleitungen I₁ sowie den Addierer 55 und das getaktete Register 56, welche in F i g. 2 gestrichelt dargestellt ist Der zweite zusätzliche Weg wird durch einen zusätzlichen Parallelweg der Verbindungsleitungen I und eine weitere Kaskadenkombination eines Addierers und eines getakteten Registers gebildet (in Fig.2 nicht dargestellt). Ein Eingang des zusätzlichen Addierers nimmt die summierten Tastwerte vom Register 56 auf, während ein zweiter Eingang aufeinanderfolgende Tastwerte von dem parallel geführten Zweig der Verbindungsleitungen I aufnimmt Das zusätzliche Register ist zwischen den Ausgang des zusätzlichen Addierers und den Eingang des Teilers 57 gekoppelt und führt die oben beschriebene Rücktaktungsfunktion auf. Mit zwei zusätzlichen parallelen Signalübertragungspfaden besitzt die modifizierte Filterschaltung 2 fünf parallele Signalübertragungspfade zwischen den Verbindungsleitungen I und dem Eingang des Teilers 57, wodurch Signalübertragungszeiten realisiert werden, die um eins bis fünf Taktsignalperioden differieren. Damit können fünf aufeinanderfolgende Tastwerte zur Ausmittelung arithmetisch kombiniert werden.

Neben der Hinzufügung der beiden zusätzlichen parallelen Signalübertragungspfade zur Filterschaltung wird der Teiler 57 so modifiziert, daß er die kombinierten Tastwerte durch einen Faktor 5 teilt Weiterhin werden alle getakteten Register und Teiler durch ein über die Leitung 88 auf ihre entsprechenden Takteingänge gegebenes Taktsignal getaktet, dessen Frequenz gleich dem 2,5fachen der aus dem zusammengesetzten Signal zu eliminierenden vorgegebenen Frequenzkomponente ist.

Durch Summierung fünf aufeinanderfolgender Tastwerte und durch Teilung des erhaltenen Wertes durch 5 wird eine Mittelwertdarsteliung der Werte von fünf aufeinanderfolgenden Tastwerten erzielt, welche einen Null-Wert der vorgegebenen periodischen Signalkomponente definiert. Bei dieser modifizierten Ausführungsform der Filterschaltung 2 wird jedoch auch eine Frequenzkomponente eliminiert, die gleich der Hälfte der Frequenzkomponente des zusammengesetzten Signals ist. Beispielsweise für eine vorgegebene Signalkomponente der Frequenz 4p = 3,58 MHz, wobei es sich um die im NTSC-Farbfernsehsignal enthaltene Standardchrominanz-Hilfsträgersignalkomponente handelt und für eine Tastfrequenz f,_ast, welche gleich dem 2,5fachen der Hilfsträger-Signalfrequenz ist, d.h., f,_as, = 2,5x3,58 = 8,95 MHz, ist die tiefste, durch die modifizierte Filterschaltung eliminierte und durch Gleichung (7) gegebene Frequenzkomponente gleich

, 8,95 MHz , ,„ . .„

fmin = ——5 1,79 MHz.

Ist es nicht erwünscht, die Komponente mit 1,79 MHz zusätzlich zur Chrominanzkomponente mit 3,58 MHz aus dem Farbfernsehsignal zu eliminieren, so ist eine andere Tastfrequenz, beispielsweise die oben angegebene Frequenz /)„, = 3f_Sj_gzu wählen. Die Eliminierung der Komponente mit 1,79 MHz des Farbfernsehsignals kann das Signal in unerwünschter Weise beeinflussen. In der oben beschriebenen nicht modifizierten Ausführungsform der in Fig.2 dargestellten Filterschaltung 2 ist f_mn = 3,58 MHz, wobei es sich um die tiefste durch die Filterschaltung eliminierte Frequenzkomponenie handelt. Wie oben ausgeführt wurde, und in F i g. 4 dargestellt ist, werden gamizahlige Vielfache der durch die Filterschaltung eliminierten tiefsten Frequenzkomponente entsprechend höheren Harmonischen ebenfalls durch die Filterschaltung eliminiert.

Die erfindungsgemäße Filterschaltung kann auch so aufgebaut und betrieben werden, daß entweder eine gerade Zahl oder eine ungerade Zahl von Eingangstastwerten gemittelt wird, um an ihrem Ausgang die digitale Mittelwertdarstellung für jeden empfangenen Eingangstastwert zu erzeugen. Allerdings erleichtert eine Mittelwertbildung einer ungeraden Zahl von Eingangstastwerten die Vermeidung der Einführung von unerwünschten Phasenverschiebung in die durch die Filterschaltung erzeugte digitale Mittelwertdarstellung. Die Ausmittlung einer ungeraden Anzahl von Eingangstastwerten ermöglicht die Substitution jedes Eingangstastwertes durch eine Darstellung in Form einer digitalen Darstellung des Mittelwertes des Wertes der Eingangstastung plus den Werten einer gleichen Anzahl von vor und nach dem Eingangstastwert auftretenden Tastwerten. Die Ausmittlung einer geraden Anzahl von Eingangstastwerten zur Erzeugung der digitalen Mittelwertdarstellung macht es nicht möglich, die Erzeugung der Darstellung von gleichen Anzahlen von vor und nach dem Eingangstastwert auftretenden Eingangstastwerten durch die Darstellung zu ersetzen. Bei der Ausmittlung einer geraden Anzahl von Eingangstastwerten ergibt sich eine gewisse Phasenverschiebung. Die Phasenverschiebung kann auf die Hälfte des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Tastwerten bzw. auf die halbe Tastperiode begrenzt werden, wenn ein der Mitte der Sequenz am nächsten auftretender Eingangstastwert durch die aus einer Sequenz einer geraden Anzahl von Eingangstastwerten erzeugte digitale Mittelwertdarstellung substituiert wird. Da eine derartige Phasenverschiebung für alle substituierten Tastwerte konstant ist, tritt keine unzulässige Phasenverzerrung auf. In einigen Signalverarbeitungsfällen, beispielsweise bei der Kompensation von Farbfernseh-Signalausfällen, sind derartige Bruchteil-Phasenverschiebung jedoch unerwünscht, da sie die Verarbeitung des Signals zur Vermeidung von Signalausfällen, welche oft in aus einer magnetischen Aufzeichnung wiederge-

gebenen Fernsehsignalen auftreten, erschweren.

Bei Verwendung der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Filterschaltung als Tiefpaßfilter ist es zweckmäßig, eine relativ kleine ganze Zahl von Tastwerten pro Periode des vorgegebenen Signals vorzusehen, um hohe Tastsignalfrequenzen bei Aufrechterhaltung der kürzesten möglichen Signalperiode für die Ausmittelung zu vermeiden. Eine Tastfrequenz gleich der dreifachen Frequenz des durch die Filterschaltung zu eliminierenden vorgegebenen periodischen Signals erfüllt diese Bedingungen zufriedenstellend. Eine derartige Frequenz hat den weiteren Vorteil, daß die Vermeidung des Auftretens der vorgenannten unerwünschten Phasenverschiebungen erleichtert wird, da eine ungerade Zahl von Eingangstastwerten zur Erzeugung der digitalen Mittelwertdarstellung für jeden Eingangstastwert bequem gemittelt werden kann.

ίο Eine gemäß der Ausführungsform nach F i g. 2 aufgebaute Filterschaltung, welche so betrieben wird, daß sie eine laufende Mittelwert-Tastwertdarstellung eines zusammengesetzten Signals liefert, das mit einer einem geradzahligen Vielfachen der durch die Filterschaltung zu eliminierenden Signalkomponente gleichen Frequenz getastet wird, führt zu der vorgenannten Phasenverschiebung. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach F i g. 6 wird jedoch die Einführung einer Phasenverschiebung in die laufende Mittelwert-Tastwertdarstel-

lung eines mit einer derartigen Frequenz in Form eines geradzahligen Vielfachen getasteten Signals vermieden. Generell wird bei der Ausführungsform der Filterschaltung nach F i g. 6 die Einführung einer Phasenverschiebung durch Erzeugung einer gemittelten Tastwertdarstellung jedes Tastwertes aus vorgegebenen Werten einer Sequenz von Eingangstastwerten, welche zur Ausmittelung gewichtet werden, vermieden. Eine derartige Filter-Ausführungsform und ihre Betriebsweise zur Erzeugung der gewünschten gemittelten Tastwertdarstellung werden im folgenden beschrieben.

Um einen Null-Mittelwert eines vorgegebenen periodischen Signals zu erhalten, kann ein gewichtetes Mittelwertsignal beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß den entsprechenden Eingängen der verschiedenen in der erfindungsgemäßen Filterschaltung verwendeten Schaltungsteile entsprechende vorgegebene Wichtungskoeffizienten zugeordnet werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß an die entsprechenden Eingänge der Addierer 51, 53 und 55 in Fi g. 2 gestrichelt dargestellte digitale Vervielfacher 70 bis 75 angekoppelt werden. Dazu können beispielsweise digitale Vervielfacher verwendet werden, die von der T.R.W. Corporation unter der Typenbezeichnung TDC 10 085 hergestellt werden. Werden andererseits die summierten Tastwerte durch Potenzkoeffizienten von 2, d. h„ durch Koeffizienten 1/4,1/2,1,2,4, usw. gewichtet, um eine gemittelte Tastwertdarstellung zu erhalten, so kann die Wichtung der Tastwerte zweckmäßigerweise durch Bit-Verschiebung des digitalen Tastwortes mit 8 Bit an den Eingängen der Addierer erfolgen, wobei die geeignete Zahl von Bit-Positionen und die geeignete Verschiebungsrichtung dem Wichtungskoeffizienten entspricht. Eine derartige Bit-Verschiebung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Kopplung der Eingangs-Bitleitungen an binäre Bit-Positionseingänge höherer oder tieferer Ordnung der Addierer. Um beispielsweise den Tastwert mit 4 zu multiplizieren, wird jede Eingangs-Bitleitung an einen Bitpositionseingang des Addierers angekoppelt, welche um 2 Bitpositionsordnungen höher als die Bit-Posiiionsordnung der Eingangsbitleitung ist. Um den Tastwert mit 1/4 zu multiplizieren (oder durch 4 zu teilen), wird jede Eingangsbitleitung an einen Bitpositionseingang des Addierers angekoppelt, welcher um 2 Bit-Positionsordnungen tiefer als die Bit-Positionsordnung der Eingangsbitleitung Hegt.

Der vorstehende Sachverhalt wird anhand der Fig.6 und 7 erläutert, welche ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen digitalen Filterschaltung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung von deren Funktion zeigen. F i g. 7 zeigt eine Sinuskurve mit einer Amplitude Z und einer Frequenz f, welche mit einer Frequenz 4/getastet wird. Die Tastpunkte auf der Kurve Zsind mit Zi, Z2, Zs, usw. bezeichnet und liegen um 90' auseinander. Ein mittlerer Tastwert der Sinuskurve Z wird durch Erzeugung eines gewichteten mittleren Tastwertes von 5 aufeinanderfolgenden Tastwerten in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung erhalten:

M_n = y Z_n + \(Z„-₂ + Z_n+2) + 0(Z_n_, + Z_n+1) = 0 (8)

Beispielsweise ist ein den Tastwert Z₄ substituierender mittlerer Tastwert M₄ durch folgende Beziehung gegeben:

M₄ = i-Z₄ + \(Z₂ + Z₆) + 0(Z₃ + Z₅) = 0 (9)

Zur Erzeugung des gewichteten mittleren Wertes der fünf aufeinanderfolgenden Tastwerte in Übereinstimmung mit Formel (8) sind digitale Wichtungsschaltungen zusammen mit digitalen Zeitverzögerungsschaltungen und digitalen arithmetischen Schaltungen vorgesehen, um die fünf aufeinanderfolgenden Tastwerte wie folgt durch Wichtungskoeffizienten zu wichten: Zi wird mit »1/2« bewertet; sowohl Z_n_2 und Z_n+2 werden mit »1/4« bewertet; und sowohl Z_n_] und Z_n+1 werden mit »0« bewertet Wie aus Fi g. 7 und den vorstehenden Gleichungen (8) und (9) hervorgeht, ermöglicht eine entsprechend vorgegebene Wichtung aufeinanderfolgender Tastwerte die Eiiminierung einer vorgegebenen periodischen Signalkomponente Z aus einem zusammengesetzten Signal, das mit einer Frequenz getastet wird, welche gleich einem gradzahligen Vielfachen der Frequenz des vorgegebenen periodischen Signals ist, ohne daß dabei im resultierenden zusammengesetzten Signal eine Phasenverschiebung auftritt. Die Einführung einer Phasenverschiebung wird vermieden, da jeder Tastwert, welcher in der Mitte der Sequenz von gemittelten aufeinanderfolgenden Tastwerten auftritt, durch den erzeugten gemittelten Tastwert substituiert wird.
Das Blockschaltbild nach Fig.6 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterschaltung 2',

welche zur Erzeugung eines gemittelten Tastwertes ausgelegt ist, durch den jeder Eingangstastwert gemäß Gleichung (8) substituiert wird. Zur Erleichterung der Beschreibung wird die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 6 durch die folgende Tabelle 2 dargestellt, welche die Ausbreitung aufeinanderfolgender empfangener Tastwerte Z₁, Z₂, Z₃ usw. in Taktsignalzeitpunkten 1,2,3, usw. in bezug auf bestimmte Stellen A, B, C, usw. im Blockschaltbild nach F i g. 6 zeigt.

Tabelle 2

Stelle in der Schaltung

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Die in F i g. 6 dargestellte Filterschaltung 2' enthält eine Kombination von kommerziell erhältlichen binären Addierern, Registern und Teilern der oben beschriebenen Art, wie sie auch in der Ausführungsform der Filterschaltung nach F i g. 2 verwendet werden. Jede durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 erzeugte digitale Worttastung mit 8 Bit wird durch die Verbindungsleitungen 84 auf den Eingang des Zeittakt-Pufferregisters 49 gekoppelt. Beim Auftreten jedes Takttastsignals mit 10,7 MHz am Eingang 88 des Registers 49 wird eine digitale Worttastung mit 8 Bit vom Eingang des Registers 49 auf dessen Ausgang übertragen, der an 8 parallele Verbindungsleitungen A angekoppelt ist. Diese Verbindungsleitungen verzweigen sich in drei unterschiedliche Signalübertragungswege zum Ausgang 91 der Filterschaltung 2'. Die Übertragungswege enthalten Signalverzögerungselemente, welche unterschiedliche Übertragungszeiten für jeden Tastwert über die unterschiedlichen Signalübertragungspfade realisieren. Bei der Ausführungsform der Filterschaltung 2' nach F i g. 6 unterscheiden sich die Übertragungszeiten durch ganzzahlige Vielfache der Periode des Tastsignals mit 1432 MHz, wobei die Übertragungszeit über den längsten Signalübertragungspfad um vier Tastsignalperioden länger als die Übertragungszeit über den kürzesten Signalübertragungspfad und die Übertragungszeit über den Signalübertragungspfad mittlerer Länge um zwei Tastsignalperioden länger als die Übertragungszeit über den kürzesten Signalübertragungspfad ist Wie sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Filterschaltung 2' noch ergibt erzeugt der Tastsignalperioden-Zusammenhang in Form eines geradzahligen Vielfachen der Übertragungszeiten der drei Übertragungspfade die in Gleichung (8) spezifizierten »Null«-Wichtungskoeffizienten, da lediglich jeder zweite Tastwert jeder Sequenz von fünf aufeinanderfolgenden Tastwerten zur Bildung der gewichteten mittleren Tastwertdarstellung am Ausgang 91 der Filterschaltung 2' kombiniert wird.

Der kürzeste Signalübertragungspfad zwischen den Verbindungsleitungen A und dem Ausgang 91 der Filter-Schaltung 2' enthält einen binären Addierer 65, der mit seinem ersten Eingang an die vom Pufferregister 49 kommenden Leitungen A angekoppelt ist und auf den ein Binärteiler 66 folgt Der Teiler spricht auf das von den Leitungen 88 auf seinen Takteingang gekoppelte Tastsignal mit 10,7 MHz an, um das an seinem Eingang stehende Binärsignal durch den Faktor 2 zu teilen. Wie bereits anhand der Ausführungsform der Filterschaltung nach F i g. 2 beschrieben wurde, bewirken derartige Teiler eine Ausbreitungsverzögerung um eine Tastsignalperiode im Signalübertragungspfad. Daher hat der kürzeste Signalübertragungspfad eine Gesamt-Signalübertragungsverzögerung von einer Tastsignalperiode, wobei die Verzögerung im Übertragungspfad so lokalisiert ist daß ein Tastwert welcher auf den an den Ausgang des Registers 49 angekoppelten Verbindungsleitungen A auftritt am ersten Eingang des Addierers 65 ohne Verzögerung auftritt und daß eine Tastwertsumme, welche auf den Ausgang des Addierers 65 mit dem Eingang des Teilers 66 koppelnden Verbindungsleitungen C auftritt um eine Tastsignalzeit verzögert wird, bevor sie auf Verbindungsleitungen //auftritt die auf den Ausgang 91 der Filterschaltung 2' führen. Der kürzeste Signalübertragungspfad erzeugt den durch Gleichung (8) spezifizierten gewichteten Mittelwert 1/4 Z_n+2. Der Teiler 66 realisiert einen Wichtungskoeffizienten von 1/2. Die verbleiben-

de Hälfte der Wichtung des Mittelwertes erfolgt am ersten Eingang des Teilers 65 durch Ankopplung jeder Eingangsbitleitung A an einen Bit-Positionseingang des Addierers, welche um eine Bit-Positionsordnung tiefer als die Bit-Positionsordnung der Eingangsbitleitung ist.

Der Addierer 65 und der Teiler 66 sind drei Signalübertragungspfaden gemeinsam. Daher müssen die vorgenannten Differenzen in den Übertragungszeiten durch die drei Pfade vor dem Addierer 65 realisiert werden.

Der Teil des Signalübertragungspfades mittlerer Länge zwischen den Verbindungsleitungen A und einem zweiten Eingang des Addierers 65 enthält einen weiteren binären Addierer 62, auf den zwei in Kaskade geschaltete binäre Register 63 und 64 folgen. Wie bereits anhand der Ausführungsform der Filterschaltung an F i g. 2 ausgeführt wurde, überträgt jedes Register Daten von seinem Eingang zu seinem Ausgang als Funktion

ίο des über die Leitung 88 auf seinen Takteingang gekoppelten Tastsignals und bewirkt eine Ausbreitungsverzögerung von einer Tastsignalperiode im Signalübertragungspfad. Der Signalübertragungspfad mittlerer Länge bewirkt daher eine Signalübertragungsverzögerung zwischen den Leitungen A und auf einen zweiten Eingang des Addierers 65 geführten Verbindungsleitungen F von zwei Taktsignalperioden, welche um zwei Perioden länger als die Verzögerung über den entsprechenden kürzesten Signalübertragungspfad ist. Daher erscheint ein Tastwert, welcher auf den an den ersten Eingang des Addierers 62 angekoppelten Leitungen A auftritt, gleichzeitig auf Verbindungsleitungen D, welche den Ausgang des Addierers mit dem Eingang des Registers 63 koppeln. Beim Auftreten des nächsten Tastsignals wird der Tastwert durch das Register 63 auf Verbindungsleitungen E übertragen, welche den Ausgang des Registers 63 mit dem Eingang des folgenden Registers 64 koppeln. Beim Auftreten des zweiten folgenden Tastsignals wird der Tastwert durch das Register 64 auf die Verbindungsleitungen F übertragen, welche den Ausgang des Registers 64 mit dem zweiten Eingang des Addierers 65 koppeln. Im gleichen Zeitpunkt, in dem das Register 49 einen Tastwert zum ersten Eingang des Addierers 65 liefert, wird daher ein Tastwert, der durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 um zwei Tastperioden früher erzeugt und über den Übertragungsweg mittlerer Länge übertragen wurde, durch das Register 64 zum zweiten Eingang des Addierers 65 übertragen. Der Signalübertragungspfad mittlerer Länge wird durch den Addierer 65 und den Teiler 66 vervollständigt, um ilen durch Gleichung (8) spezifizierten gewichteten Mittelwert 1 /2 Z_n zu erzeugen.

Der längste Signalübertraijungspfad wird zum Teil durch den Signalübertragungspfad mittlerer Länge, d. h., durch den Pfad vom Addierer 62 zum Teiler 66 und zum Teil durch die dem Addierer 62 vorangehenden Register 60 und 61 gebildet. Die Register 60 und 61 bewirken jeweils eine Ausbreitungsverzögerung von einer Tastsignalperiode im Signalübertragungspfad, wodurch die Signalübertragungsverzögerung zwischen den Leitungen A und den an den zweiten Eingang des Addierers 62 gekoppelten Verbindungsleitungen Cgieich zwei Tastsignalperioden ist Der Wert jedes am zweiten Eingang des Addierers 62 aufgenommenen Tastwertes wird dadurch mit dem Faktor 1/2 bewertet, daß jede Eingangsleitung Can einen Bitpositionseingang des Addierers angekoppelt ist, welcher um eine Bit-Positionsordnung geringer als die Bitpositions-Ordnung der Eingangsbitleitung ist. Im gleichen Zeitpunkt, in dem das Register 61 einen Tastwert zum zweiten Eingang des Addierers 62 liefert, wird ein Tastwert, der durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 zwei Tastperioden später erzeugt wird, durch das Register 49 zum anderen Eingang des Addierers 62 geliefert Daher bewirkt der längste Signalübertragungspfad eine Signalübertragungsverzögerung zwischen den Leitungen A und dem Ausgang 91 der Filterschaltung 2', welche um vier Tastsignalperioden länger als die durch den kürzesten Signalübertragungspfad bewirkte Signalübertragungsverzögerung ist, und erzeugt den durch Gleichung (8) spezifizierten gewichteten Mittelwert 1/4 Z_n- 2-

Die Wirkung der Ausführungsform der Filterschaltung nach F i g. 6 wird nun anhand der Tabelle 2 beschrieben, welche die Ausbreitung und die Verarbeitung von aufeinanderfolgenden Tastwerten durch die Filterschaltung 2' darstellt Aufeinanderfolgende Tastwerte Zi, Z₂, Zj, usw. werden vom Analog-Digital-Wandler 82 über die Verbindungsleitungen infolge am Eingang des Registers 49 mit einer Folgefrequenz aufgenommen, welche gleich der vierfachen Frequenz der vorgegebenen Komponente ist, die aus dem durch den Analog-Digital-Wandler getasteten zusammengesetzten Signal zu eliminieren ist In jedem Taktzeitpunkt werden die in der Filterschaltung 2' enthaltenen Register- und Teilerschaltungen durch das über die Leitung 88 in ihre entsprechenden Takteingänge eingegebene Tastsignal getaktet, um die Verarbeitung der an ihren entsprechenden Dateneingängen vorhandenen Digitalsignale einzuleiten. Beispielsweise wird in einem ersten Taktzeitpunkt 1 das Register 49 getaktet, um den auf den Leitungen 84 vorhandenen Tastwert Z, zu seinem Ausgang zu übertragen, welcher an die auf die Eingänge des Registers 60, des Addierers 62 und des Addierers 65 führenden Leitungen /. angekoppelt ist. Unmittelbar nach dem Auftreten des Tastwertes Z, auf die zum erster. Eingang des Addierers 62 führenden Leitungen A spricht der Addierer an, indem er die Summe der an seinen beiden Eingängen empfangenen Tastwerte auf seinen Ausgang zu übertragen. Diese Tastwertsumme, welche den Tastwert Z\ enthält, wird über die Leitungen D auf den Eingang des Registers 63 gekoppelt Weiterhin spricht der Addierer 65 an, um die Summe der an seinen beiden Eingängen empfangenen Tastwerte auf seinen Ausgang zu übertragen, wobei diese Summe den auf den Leitungen A vorhandenen, am ersten Eingang des Addierers 65 durch einen Faktor von 1/2 bewerteten Tastwert Z\ enthält Diese Tastwertsumme wird durch Leitungen G auf den Eingang des Teilers 66 übertragen.

Im nächsten Taktzeitpunkt 2 wird ein Tastwert Z₂ auf die Leitungen A und D gebracht, wobei der bewertete bzw. gewichtete Tastwert 1/2 Z2 auf die Leitungen G am Ausgang des Addierers 65 gebracht wird, wie dies oben hinsichtlich des Tastwertes Z\ im Tastzeitpunkt 1 beschrieben wurde. Weiterhin werden die Register 60,61,63 und 64 sowie der Teiler 66 getaktet, um die an ihren entsprechenden Eingängen vorhandenen Tastwerte zu verarbeiten und auf ihre entsprechenden Ausgänge zu übertragen. Im Ergebnis wird der Tastwert Z\ auf die vom Ausgang des Registers 60 auf den Eingang des Registers 61 führenden Leitungen B und auf die vom Ausgang des Registers 63 auf den Eingang des Registers 64 führenden Leitungen £"gebracht Weiterhin bewertet der Teiler 66 den Wert der dann auf den Leitungen G vorhandenen Tastwertsumme mit dem Faktor 1/2 und bringt die gewichtete Tastwertsumme auf die zum Ausgang 91 führenden Leitungen H. Diese gewichtete Taktwertsumme

enthält den gewichteten Tastwert 1/4 Z\.

Im nächsten Taktzeitpunkt 3 wird der Tastwert Z₃ auf die Leitungen A und D, der Tastwert Z₂ auf die Leitungen ßund fund der gewichtete Tastwert 1/2 Z3 auf die Leitungen G gebracht, was in der Weise erfolgt, wie es anhand der Tastwerte Z\ und Z₂ in den Taktzeiten 1 und 2 beschrieben wurde. Weiterhin werden das Register 64 und der Teiler 66 getaktet, um die dann an ihren entsprechenden Eingängen vorhandenen Tastwerte zu verarbeiten und auf ihre entsprechenden Ausgänge zu übertragen. Damit wird der Tastwert Z\ auf die Leitungen Fgebracht, welche den Ausgang des Registers 64 mit dem zweiten Eingang des Addierers 65 koppeln. Der Addierer 65 bringt daher eine Tastwertsumme auf die Leitungen C, welche den Tastwert Z\ plus den gewichteten Tastwert 1/2 Z3 enthält. Das Register 61 bringt den Tastwert Z\ auf die zum zweiten Eingang des Addierers 62 führenden Leitungen C, wo sie mit dem Faktor 1/2 bewertet und auf die Leitungen D gebracht werden. Somit wird vor dem Taktzeitpunkt 4 der kombinierte Tastwert 1/2 Z\ +Z₃ auf den Ausgang des Addierers 62 übertragen und auf die auf den Eingang des Registers 63 führenden Leitungen D gebracht. Der Teiler 66 bewertet die auf den Leitungen G vorhandene Tastwertsumme mit dem Faktor 1/2 und bringt die gewichtete Tastwertsumme auf die auf den Ausgang 91 der Filterschaltung 2' führenden Leitungen H. Diese gewichtete Tastwertsumme enthält den gewichteten Taktwert 1/4 Z₂.

Während der nächsten drei Taktzeitpunkte 4, 5 und 6 werden die Tastwerte Za, Z₅ und Z% durch das Zeitlakt-Pufferregister 49 sukzessive auf die Leitungen A gebracht und in der Weise verarbeitet, wie es oben hinsichtlich der Tastwerte Zi, Z₂ und Zz in den vorhergehenden Taktzeiten 1, 2 und 3 beschrieben wurde. Eine genauere Erläuterung der Verarbeitung und der Ausbreitung der Tastwerte Zt_n Z5 und Ze in der Filterschaltung 2' als Funktion der Tastsignale in den Taktzeitpunkten 4, 5 und 6 gibt die obige Tabelle 2. Die Taktung der Register- und Teilerschaltungen der Filterschaltung 2' während der Taktzeiten 4 und 5 bewirkt, daß die Register 63 und 64 den kombinierten Tastwert I/2Z1+Z3 vom Eingang des Registers 63 auf die vom Ausgang des Registers 64 auf den zweiten Eingang des Addierers 65 führenden Leitungen Fübertragen und daß der Tastwert Zs auf die zum ersten Bewertungseingang des Addierers 65 führenden Leitungen A gebracht wird. Am Ende der Taktzeit 5 liefert daher der Addierer 65 an seinem Ausgang, welcher an die auf den Eingang des Teilers 66 gekoppelten Leitungen Dangekoppelt ist, einen kombinierten Tastwert 1/2 Z\ +Z₂+1/2 Z5.

Im Taktzeitpunkt 6 wird der am Eingang des Teilers 66 vorhandene kombinierte Tastwert 1/2 Z\ +Z3+1/2 Z5 mit einem Faktor von 1/2 bewertet und auf seinen Ausgang übertragen, der an die auf den Filterschaltungsausgang 91 führenden Leitungen H angekoppelt ist Das gewichtete Ausgangssignal der Filterschaltung, das heißt, der Wert 1/4 Z\ +1/2 Z3+1/4 Z5 sowie folgende gewichtete Tastwertdarstellungen stehen in Obereinstimmung mit Gleichung (8), wobei die vorgegebene Komponente, deren Frequenz 1/4 der Frequenz des Taktsignals entspricht, eliminiert ist, da die gewichtete Tastwertdarstellung der vorgegebenen Komponente gleich Null ist, wie dies aus Gleichung (8) und F i g. 7 zu ersehen ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß auch andere Kombinationen und Anordnungen von Registern und arithmetischen Schaltungen in entsprechender Weise vorgesehen werden können, um für eine gegebene Anzahl von gemittelten Tastwerten einen gewichteten mittleren Tastwert von Null eines vorgegebenen periodischen Signals zu erhalten.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Frequenz und die Phase des Tastsignals so gewählt, daß die in F i g. 7 dargestellten Tastpunkte Z\ bis Zi mit Null- und Maximalwerten der Sinuskurve Zzusammenfallen. Aus den vorstehenden Ausführungen folgt weiterhin, daß mit der Ausführungsform nach F i g. 6 auch ein gewünschter Null-Mittelwert der Sinuskurve Zerhalten werden kann, wenn eine konstante Phasendifferenz zwischen dem Tastsignal und der Sinuskurve oder der zu filternden vorgegebenen Signalkomponente vorhanden ist. Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterschaltung nach Fig.6 ist speziell vorteilhaft für Füterschaltungsanordnungen, die in Fällen verwendet werden, in denen die Tastsignalfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der aus einem zusammengesetzten Signal zu eliminierenden periodischen Signalkomponente ist Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 wird ein gewünschter gewichteter Null-Mittelwert der periodischen Signalkomponente aus einer gegebenen ungeraden Anzahl von Tastwerten gewonnen. Daher wird die obengenannte möglicherweise unerwünschte Phasenverschiebung um eine halbe Tastsignalperiode, welche sich aus einer Mittelwertbildung einer geraden Anzahl von Tastwerten ergibt, durch die Schaltung nach F i g. 6 vermieden.

Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Filterschaltung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nach den F i g. 2 und 6 beschränkt ist Die Fiiterschaitung kann beispielsweise verschiedene Anordnungen von digitalen Signalverarbeitungsschaltungen enthalten, weiche zur Bildung eines Null-Mittelwertes oder eines gewichieten Null-Mittelwertes der aus einem zusammengesetzten Signal gemäß dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zu eliminierenden Signalkomponente zusammenarbeiten. Beispielsweise kann die Filterschaltung anstelle der Bit-Verschiebung der Tastwerte an den Eingängen der Addierer gemäß der Ausführungsform nach F i g. 6 Schaltungsteile zur Teilung oder zur teilweisen Teilung der Tastwerte enthalten, auf welche Schaltungsteile folgen, durch die die geteilten Tastwerte addiert werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Filterschaltung so ausgelegt werden, daß sie mit verschiedenen Beziehungen der Tastsignalfrequenz und der Frequenz des aus einem zusammengesetzten Signal zu eliminierenden oder auszufilternden Signalkomponente arbeitet Wie oben ausgeführt wurde, kann die Tastsignalfrequenz ein ungeradzahliges oder geradzahliges ganzes Vielfaches der Frequenz der zu eliminierenden vorgegebenen periodischen Komponente sein. Weiterhin kann die Tastfrequenz auch ein nicht ganzes rationales Vielfaches der Frequenz des vorgegebenen periodischen Signals sein. Hinsichtlich der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform wird ein Mittelwert von drei gewichteten Tastwerten durch Wichtung des ersten und letzten Tastwertes von fünf aufeinanderfolgenden Tastwerten durch den Faktor 1/2 erhalten, wobei der dritte und der fünfte der aufeinanderfolgenden Tastwerte nicht gewichtet und die Summe der drei Tastwerte durch einen Faktor von /geteilt wird, d. h., die Summe wird mit einem Faktor von 1/2 gewichtet Werden die drei

Tastwerte durch einen kleineien Faktor gewichtet, beispielsweise mit einem Faktor von 1/8 für den ersten und den letzten der fünf aufeinanderfolgenden Tastwerte und mit einem Viertel für den dritten Tastwert, so muß allerdings die Summe mit einem Faktor von 2 multipliziert, d. h, mit einem Faktor von 2 gewichtet werden, um die gewünschte Mittelwert-Tastdarstellung zu erhalten.

Die erfindungsgemäBe Filterschaltung bietet spezielle Vorteile als Luminanz-Chrominanz-Trennschaltung in Farbfernsehsignal-Verarbeitungsanordnungen, wie beispielsweise Signalausfall-Kompensationsanordnungen. F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signalausfall-Kompensationsschaltung, in der ein digitales Farbfernsehsignal an einem Eingang 10 aufgenommen wird, welcher an einen ersten Eingang 11 eines Zweiwegschalters 1 angekoppelt ist Ein das Vorhandensein eines Signalausfalls anzeigendes Steuersignal wird

ίο beispielsweise von einem konventionellen Signalausfall-Detektor (nicht dargestellt), wie er in kommerziell erhältlichen Video-Bandgeräten vorhanden ist, an einem Steuereingang 12 aufgenommen. Ein geeigneter Signalausfall-Detektor kann beispielsweise ein konventioneller Trägermonitor sein, welcher ein Steuersignal liefert, wenn die HF-Hüllkurve des modulierten Fernsehsignals unter einen vorgegebenen Pegel fällt Eis derartiger Monitor wird beispielsweise in dem von der Anmelderin hergestellten Video-Production Recorder VPR-I verwendet Dieser Monitor ist in einem von der Anmelderin im Dezember 1977 mit der Katalognummer 1 809 276-02 veröffentlichten Manual für den Recorder in einer Zeichnung mit der Nummer 1 378 633 C auf den Seiten 8-41/42 und 8-43/44 dargestellt Der Steuereingang 12 ist an einen Steuereingang 13 des Schalters 1 angekoppelt Ein Ausgang 14 des Schalters 1 ist an einen Ausgang 15 der Signalausfall-Kompensationsschaltung angekoppelt Der Ausgang 14 des Schalters ist weiterhin an einen Eingang 18 eines Digitalfiiters 2 angekoppelt, das der erfindungsgemäßen Filterschaltung, wie sie oben anhand der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 2 und

6 erläutert wurde, entspricht Der Ausgang 14 des Schalters 1 ist weiterhin über eine digitale Verzögerungsstufe

7 an eine digitale Differenzstufe 3 angekoppelt Ein zweiter Eingang 17 der Differenzstufe 3 ist an einen Ausgang 19 des Digitalfilters 2 angekoppelt Ein Ausgang 20 der Differenzstufe 3 ist über eine digitale Verzögerungsleitung 4 mit fester Verzögerung an einen ersten Eingang 21 einer digitaler Aaditionsstufe 5 angekoppelt Ein zweiter Eingang 22 der Additionsstufe 5 ist an den Ausgang 19 des digitalen Filters 2 angekoppelt. Ein Ausgang 23 der Additionsstufe 5 ist über eine weitere Verzögerungsleitung 6 mit fester Verzögerung an einen zweiten Eingang 24 des Schalters 1 angekoppelt Die zwischen den Ausgang 14 des Schalters 1 und den Eingang 6 der Differenzstufe 3 gekoppelte Verzögerungsstufe 7 dient zur Kompensation von Schaltungsverzögerungen im Filter 2, was im folgenden noch genauer erläutert wird. Die Signalausfall-Kompensationsschaltung wird zur Verarbeitung des digitalen Fernsehsignals durch ein in einen Eingang 26 eingespeistes Taktsignal gesteuert. Dieses Taktsignal ist das oben beschriebene Signal bezogene Taktsignal, das zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Filterschaltung erzeugt wird und durch die spezielle in der Signalausfall-Kompensationsschaltung verwendete Ausführungsform des Filters festgelegt ist. Wird in der Signalausfall-Kompensationsschaltung eine Filterschaltung nach F i g. 2 verwendet, so wird das Taktsignal vom Taktsignalgenerator 83 nach F i g. 1 geliefert.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalausfall-Kompensationsschaltung nach Fig.8 beschrieben. Ein digitales NTSC-Farbfernsehsignal in Form von diskreten digitalen Datenwörtern mit 8 Bit, welche Tastwerte des Fernsehsignals, wie sie beispielsweise durch den Analog-Digital-Wandler 82 nach F i g. 1 geliefert werden, repräsentieren, wird am Eingang 10 aufgenommen und in den ersten Eingang 11 des Schalters 1 eingespeist Wenn das Fernsehsignalsystem normal arbeitet, d. h„ wenn durch den Signalausfall-Detektor keine Ausfälle im ankommenden Signal festgestellt werden, so steht der Schalter 1 in einer ersten Stellung, wobei er das Eingangssignal vom Eingang 11 aufnimmt und es auf den Ausgang 14 gibt. Wird beispielsweise durch den vorgenannten konventionellen Signalausfall-Detektor ein Ausfall im Farbfernsehsignal festgestellt, so wird das am Eingang 12 aufgenommene Steuersignal auf den Steuereingang 13 des Zweiwegschalters 1 gegeben. Das durch den Zweiwegschalter 1 aufgenommene Steuersignal bewirkt, daß der Schalter den ersten Eingang 11 vom Ausgang 14 abschaltet und seinen zweiten Eingang 24 auf den Ausgang schaltet. Daher wird nun das einen verzögerten Teil des digitalen Farbfernsehsignals darstellende und am zweiten Eingang 24 aufgenommene Signal auf den Ausgang 15 gegeben. Dieses verzögerte Signal repräsentiert ein Signalausfall-Kompensationssignal, das zum Ersatz des ausgefallenen Teils des Fernsehinformationssignals verwendet wird, wodurch Störungen im dargestellten Fernsehbild, welche durch das Vorhandensein eines Signalausfalls bedingt sind, vermieden werden. Die vorstehend beschriebene Signalausfall-Kompensation kann für eine oder mehrere Fernsehzeilen-Perioden oder jeden Bruchteil dieser Perioden ausgelegt werden. Im folgenden wird nun ein durch eine gestrichelte Linie eingefaßter Teil 25 der Signalausfall-Kompensationsschaltung gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach F i g. 8 erläutert. Das Filter 2, das beispielsweise durch eine Filterschaltung nach F i g. 2 gebildet werden kann, empfängt das digitale zusammengesetzte Farbfernsehsignal vom Ausgang 14 des Schalters 1 in Form von aufeianderfolgenden Tastwerten mit einer vorgegebenen Taktsignalfrequenz, welche beispielsweise gleich der dreifachen Nennfrequenz der NTSC-Chrominanz-Hilfsträgerkomponente ist, d. h., f,_asl = 3 χ 3,58 MHz = 10,74 MHz. Das Tastsignal ist in an sich bekannter Weise in der Phase auf das Chrominanz-Hilfsträgersignal festgelegt. Dies kann beispielsweise durch Phasenfestlegung auf die Farbsynchronsignalkomponente erfolgen, wie dies in dem oben bereits genannten Katalog für das Video-Bandgerät AVR-2 auf den Seiten 9-28 bis 9-39 beschrieben ist. Aus den vorstehenden Erläuterungen zur Wirkungsweise der Filterschaltung nach F i g. 1 folgt, daß drei Tastwerte ein Zeitintervall definieren, das gleich einer Periode der Chrominanz-Hilfsträgerkomponente ist. Weiterhin ergibt sich aus diesen Ausführungen, daß die tiefste Frequenzkomponente, welche durch die Filterschaltung 2 aus dem zusammengesetzten Signal eliminiert wird, gleich 3,58 MHz ist. Die nächsthöhere Frequenzkomponente, welche ebenfalls durch die Filterschaltung eliminiert wird, ist 2x3,58 MHz = 7,16 MHz. Diese letztgenannte Frequenz liegt allerdings außerhalb des Frequenzbandes eines NTSC-Signals, dessen gesamte Bandbreite gleich 4,2 MHz ist. Generell liegt in anderen konventionellen Farbfernsehsignal-Systemen, wie beispielsweise im PAL-, PAL-M-System die Gesamtbandbreite ebenfalls unterhalb der doppelten Farbhilfsträger-Signalfrequenz, so daß daher

keine Signalbeeinflussung auftritt

Wie bereits vorstehend zu F i g. 2 ausgeführt wurde, liefert die Filterschaltung 2 einen Mittelwert der Amplitudenwerte von drei aufeinanderfolgenden, an ihrem Eingang 18 aufgenommenen Tastwerten. Aus Gleichung (2) folgt daß jeder derartige Mittelwert der Chronünanz-Hilfsträgersignalkomponente gleich Null ist Daher repräsentiert das Signal am Ausgang des Filters 2 das zusammengesetzte Farbfernsehsignal, aus dem die Chrominanz-Hilfsträgerkomponente mit einer Nennfrequenz von 3,58 MHz eliminiert ist Daher ist das resultierende Signal am Ausgang 19 des Filters 2 ein chrominanzloses Farbfernsehsignal, das im folgenden als Luminanzkomponente betrachtet wird. Aus den vorstehenden Erläuterungen folgt daß das resultierende Signal am Ausgang 19 des Filters 2 durch gemittelte Tastwerte repräsentiert wird, welche durch sukzessive Mittelung drei aufeinanderfolgender Tastwerte erhalten werden. Jeder Tastwert in der Mitte von drei für die Mittelung genommenen aufeinanderfolgenden Tastwerten wird durch jeden erhaltenen gemittelien Tastwert substituiert Es ist darauf hinzuweisen, daß die erhaltenen gemittelten Tastwerte keine Phasenverschiebung im Hinblick auf die ursprünglich empfangenen Tastwerte aufweisen, da eine ungerade Anzahl aufeinanderfolgender Tastwerte gemittelt wird.

In der Schaltung nach Fig.8 wird das Signal vom Ausgang 19 des Digitalfilters 2, das die abgetrennte Luminanz-Komponente repräsentiert, auf den zweiten Eingang 17 der Differenzstufe 3 gegeben. Das Farbfernsehsignal Vvom Ausgang 14 des Schaliers 1 wird über die Verzögerungsstufe 7 auf den ersten Eingang 16 der Stufe 3 gegeben. Die Differenzstufe 3 liefert an ihrem Ausgang 20 ein Differenzsignal von zwei an ihren ersten und zweiten Eingang aufgenommenen Signalen. Das resultierende Differenzsignal repräsentiert die abgetrennte Chrominanz-Komponente des Farbfernsehsignals. Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß durch Verwendung des erfindungsgemäßen Digitaifilters 2 in Kombination mit der Differenzstufe 3 eine Trennung der Luminanz- und der Chrominanz-Komponente des Farbfernsehsignals realisiert wird. Die abgetrennte Chrominanz-Komponente am Ausgang 20 wird durch die erste Verzögerungsleitung 4 um eine Zeit verzögert, welche einer Horizontalzeilenperiode des Fernsehsignals entspricht. Die abgetrennte und verzögerte Chrominanzkomponente und die abgetrennte Luminanz-Komponente werden in den Eingang 21 bzw. den Eingang 22 der Additionsstufe 5 eingespeist Diese beiden Signalkomponenten werden in der Stufe 5 zur Bildung eines zusammengesetzten Farbfernsehsignals am Ausgang 23 erneut kombiniert Dieses Signal wird sodann vom Ausgang 23 der Stufe 5 über die zweite Verzögerungsleitung 6 auf den Eingang des Schalters 1 gegeben, wobei sie um eine Zeit verzögert wird, welche einer Horizontalzeilenperiode des Fernsehsignals entspricht. Das verzögerte Signal repräsentiert das Ausfall-Kompensationssignal, durch das eine oder mehrere aufeinanderfolgende Zeilen oder Teile von Zeilen, in denen Fernsehinformation fehlt, mittels der Signalausfall-Kompensatipnsschaltung ersetzt werden, wenn ein Steuersignal im oben beschriebenen Sinne in den Eingang 12 eingespeist wird. Wenn durch die Signalausfall-Kompensationsschaltung mehr als eine Fernsehzeile ersetzt werden soll, so wird das Ausgangssignal der Schaltung 25, welches das Ausfall-Kompensationssignal darstellt, erneut vom Ausgang 14 des Schalters 1 über die Schaltung 25 auf den zweiten Eingang 24 des Schalters gegeben und über den Ausgang 15 ausgegeben, bis das Steuersignal am Eingang 12 abgeschaltet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Digitale Filterschaltung zum Eliminieren einer periodischen und, bezogen auf ihrer. Amplituden-Nulldurchgang symmetrischen Signalkomponente bekannter Frequenz in einem aus aufeinanderfolgenden, digi-

5 tal codierten Amplituden-Abtastwerten bestehenden Signaigemisch, welches mit einer Abtastfrequenz größer als die doppelte Frequenz seiner höchstfrequenten Komponente abgetastet ist, mit einer die Abtastwerte im Takt der Abtastfrequenz aufeinanderfolgend aufnehmenden und für ganzzahlige Vielfache einer Periode der Abtastfrequenz verzögernden Speicherschaltung (85; 49, 52, 54, 56; 49, 60, 61, 63, 64) und mit einer Rechenschaltung (86,87; 51,53,55,57; 62,65,66), die für jeden von der Speicherschaltung (85; 49,52,54,56;

ίο 49,60,61,63,64) aufgenommenen Abtastwert einen durch arithmetische Kombination einer vorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender, in der Speicherschaltung (85; 49, 52, 54, 56; 49, 60, 61, 63, 64) gespeicherter Abtastwerte erzeugten Ausgangs-Abtastwert abgibt, in welchem die periodische Signalkomponente eliminiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz gleich einem eine rationale Zahl darstellenden Vielfachen der Frequenz der periodischen Signalkomponente gewählt ist und in einem frequenz- und

15 phasensynchronen Zusammenhang zur Frequenz der periodischen Signalkomponente steht und daß die Rechenschaltung (86,67; 51,53,55,57; 62,65,66) die vorgegebene Anzahl gespeicherter Abtastwerte in der Weise kombiniert, daß der Mittelwert der periodischen Signalkomponente, bezogen auf die vorgegebene Anzahl der zur Erzeugung jedes der Ausgangs-Abtastwerte kombinierten Abtastwerte Null ist

2. Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (86,87; 51,53,55, I 20 57; 62, 65, 66) zur Bildung jedes Ausgangs-Abtastwerts eine ganzzahlige Anzahl aufeinanderfolgender

Abtastwerte, welche ein einer ganzzahligen Anzahl von Perioden der periodischen Signalkomponente gleiches Intervall definieren, miteinander kombiniert.
j|

3. Filterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (51,53,57; 62,65,

^m 66) zur Bildung jedes Ausgangs-Abtastwerts eine ungeradzahlige Anzahl Abtastwerte miteinander kombi-

25 niert, derart, daß der Ausgangs-Abtastwert dem Abtastwert in der Mitte der zur Mittelwertbildung herangeil zogenen aufeinanderfolgenden Abtastwerten zugeordnet ist.

4. Filterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (51, 53,55, 57; 62,65,66) die Abtastwerte abhängig von vorbestimmten Wichtungskoeffizienten wichtet und die gewichteten Abtastwerte zur Erzeugung der Ausgangs-Abtastwerte miteinander kombiniert

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5. Filterschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz gleich einem gerad-

%i zahligen, ganzzahligen Vielfachen der Frequenz der periodischen Signalkomponente gewählt ist und daß die

■ff Rechenschaltung (62, 65, 66) zur Bildung jedes Ausgangs-Abtastwerts eine ungeradzahlige, ganzzahlige

tf vorbestimmte Anzahl gewichteter Abtastwerte miteinander kombiniert, derart, daß der Ausgangs-Abtast-

[l wert dem Abtastwert in der Mitte der zur Mittelwertbildung herangezogenen vorbestimmten Anzahl von

|f 35 Abtastwerten entspricht.

|?

6. Filterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz gleich der vierfachen

Il Frequenz der periodischen Signalkomponente gewählt ist und daß die Rechenschaltung (62, 65, 66) die

It Ausgangs-Abtastwerte sukzessive durch arithmetische Kombination von jeweils drei Abtastwerten aus fünf

ρ aufeinanderfolgenden Abtastwerten erzeugt, wobei der erste und der fünfte Abtastwert mit einem Faktor

ja 40 1 /2 gewichtet und der dritte Abtastwert ungewichtet ist.

ψ

7. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz

u| . gleich der dreifachen Frequenz der periodischen Signalkomponente gewählt ist und daß die Rechenschal-

H tung (51, 53, 57) die Ausgangs-Abtastwerte sukzessive durch arithmetische Kombination von jeweils drei

fi aufeinanderfolgenden Abtastwerten erzeugt.

S| 45 8. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschaltung

f (85; 49, 50, 52, 54, 56; 49, 60, 61, 63, 64) einen die Abtastwerte im Takt der Abtastfrequenz übertragenden

f| Übertragungsweg bildet, dessen Übertragungszeit gleich dem durch wenigstens drei aufeinenderfolgende

Il Abtastwerte definierten Zeitintervall ist und daß die Rechenschaltung (86,87; 51,53,55,57; 62,65,66) jeden

I; über den Übertragungsweg übertragenen Abtastwert mit einer vorgegebenen Anzahl anderer vorgegebe-

l.i so ner, über den Übertragungspfad übertragener Abtastwerte arithmetisch kombiniert.

I

9. Filterschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschaltung im Takt der

[: Abtastfrequenz arbeitende Register (49,50,52,54,56; 49,60,61,63,64) zur Speicherung von Abtastwerten

f. aufweist und daß die Rechenschaltung Addierer (51, 53, 55; 62, 65) und Dividierer (57; 66) aufweist, die die

>'? Abtastwerte synchron zum Takt der Abtastfrequenz arithmetisch kombinieren.

55

10. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form eines Kammfilters zur Verarbeitung von das Signalgemisch bildenden Abtastwerten, die neben einer Grundkomponente der periodischen Signalkomponente ebenfalls bezogen auf ihre Amplituden-Nulldurchgänge symmetrische Frequenzkomponenten höherer und niedrigerer Ordnung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz gleich einem eine rationale Zahl darstellenden Vielfachen der Frequenz der Grundkomponente gewählt ist und in 60 einem frequenz- und phasensynchronen Zusammenhang zur Grundkomponente steht und daß die Rechenschaltung (86, 87) die Abtastwerte in der Weise kombiniert, daß der Mittelwert der Grundkomponente, bezogen auf eine ganze Anzahl Perioden der Grundkomponente, Null ist, und die periodische Frequenzkomponente niedrigster Ordnung entsprechend einer Frequenz gleich der Abtastfrequenz dividiert durch die Anzahl der zur Mittelwertbildung herangezogenen Abtastwerte eliminiert wird.

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11. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Abtastwerte und die Abtastwerte aufeinanderfolgend einer Differenzschaltung (3) zugeführt werden, welche im Takt der Abtastfrequenz Differenzwertc erzeugt, die die periodische Signalkomponente repräsentieren.

12. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalgemisch ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal und die periodische Signalkomponente dessen Farbhilfsträger ist.

13. Filterschaltung nach Anspruch 1 i oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Ab tastwerte die Luminanzkomponente des Farbfernsehsignals und die Differenzwerte dessen Chrominanzkomponente re- j präsentieren.

14. Filterschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwerte der Differenzschaltung (3) Ober eine Verzögerungsschaltung (7) zugeführt werden, die Laufzeitverzögerungen der Ausgangs-Abtastwerte relativ zu den der Filterschaltung (2) zugefuhrten Abtastwerten mit einer Verzögerung um eine vorbestimmte Anzahl von Perioden der Abtastfrequenz kompensiert ι ο

15. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwerte der Filterschaltung (2) aus einem Analog-Digitalwandler (82) zugeführt werden, dessen Abtastfrequenz durch einen auf die periodische Signalkomponente des Signalgemisches ansprechenden Taktsignalgenerator (83) erzeugt wird.