DE3321222A1 - Verfahren zur stoerabstandsverbesserung von videosignalen - Google Patents

Description

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Rl.-Nr. 2085/85

FE/PLI/Rz/Pe 9.6.1983

Verfahren zur StÖrabstandsverbesserung -von Videosignalen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Störab-Standsverbesserung von Videosignalen in Fernsehkameras nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei bisher bekannten Fernsehkameras wird das Videosignal am Ausgang der Bildaufnahmeröhre in Basisbandlage gewonnen. Die relevanten Signalanteile liegen also z.B. im Bereich von ca. 0 bis 5 MHz. Dieses Basisband wird im Vorverstärker versbärkt. Dabei treten Rauschkomponenten auf, die den resultierenden Störabstand im Videosignal entscheidend bestimmen. Eine wesentliche Reduktion dieser Rauschkompononben ist dann erreichbar, wenn Verstärker-Transistoren mit besserem Rauschverhalten als die bisher verwendeten bipolaren bzw. Silizium-Junction-Feldeffekt-Transistoren eingesetzt werden können. Hier bieten sich in erster Linde GaAs-Ieldeffekt-Transistoren sowie evtl. MOS-Peldeffekt-Trnnsistoren an. Diese besitzen ,jedoch bei niedrigen Frequenzen (bis^ zu einigen MHz)

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starke und von der Frequenz abhängige Rauschkomponenten. Um mit diesen Transistoren also effektive. Vorverstärker realisieren zu können, müssen die zu verarbeitenden Signale oberhalb dieses gestörten Frequenzbereiches angesiedelt sein.

Es-bietet sich daher an, die bisher im Basisband verstärkten Videosignale mit einem Trägersignal zu modulieren und damit ein hochfrequentes Nutzsignal bereit- Λ zustellen, das in Bereichen geringen Rauschens der Ver-Stärkerelemente liegt. Wenn ein solches Signal vorliegt, könnten därüberhinaus mit den besseren Transistoren auch Schaltungskonfigurationen realisiert werden, die

- in Anlehnung an konventionelle Hochfrequenzverstärker zusätzliche Vorteile bezüglich des erreichbaren Störabstandes bieten, indem sie z. B. die b'isher störend'en Kapazitäten der Röhre und des Verstärkers durch Integration dieser Elemente in Schwingkreisen oder ähnlichen kompensieren.

»0 Aus der DE-OS 31 19 8?1 ist bereits ein Videovorver- fi

stärker bekannt, bei welchem das von der Aufnahmeröhre ; · f\ abgegebene, im Basisbandbereich liegende Videosignal · ' -v If, vor der Verstärkung moduliert und damit in einen ;

Trägerfrequenzbereich verlagert wird. Hierbei wird di§ Problematik der elektronischen Verarbeitung eines Basisbandsignals nicht prinzipiell umgangen, da zwar der Vorverstärker mit einem trägerfrequenten Videosignal gespeist wird, dieses nber vorher bereits

- unter evtl. Verschlechterung der. Störabatandes im Basisbandbereich verarbeitet wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Störabstandsverbesserung von Videosignalen in Fernsehkameras anzugeben, bei _ ^welchem das Videosignal bereits nm Axisgang der ßignal-

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olektrode dor Aufnahmeröhre in einen Trägerfrequenzbereich umpjofäetzb int.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß das Videosignal ohne vorherige Bearbeitung im Basisbandbereich direkt im Trägerfrequenzbereich erzeugt wird und damit keine Verschlechterung bezüglich des Stör-

TO abstandes eintritt. Dadurch ist nicht nur der Einsatz höherwertiger Transistoren im Vorverstärker möglich, sondern es können damit auch neue Vorverstärkerkonzepte verwendet werden. Außerdem ist hiermit auch gleichzeitig eine Eliminierung von niederfrequenten Störungen (z. B. von den Ablenkstromkreisen) möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens- möglich. 20

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 Spektren einiger der in Figur 1 vorkommenden Signale.

In Figur 1 ist eine Bildaufnahmeröhre 1 dargestellt, welche eine Signalelektrode 2, eine Ablenkeinheit 3 zur Strahlablenkung und verschiedene Steckerstifte 4, V aufweist. Zur Speisung der Ablenkeinheit 3 ist ein Ablenkgenerator 6 und zur Stromversorgung der Aufnahme-

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röhre 1 über Stockerstift V ist ein Stromversorgungsgerät 7 vorgesehen.

Zur Erzeugung eines trägerfrequenten Videosignals am Ausgang 8 der Signalelektrode 2 besteht die Möglichkeit, den auf die Signalelektrode 2 fallenden Lichtstrom 9 nach dem Objektiv 11 durch ein vor der Signalelektrode 2 angeordnetes ^! Streifenfilter 12 zu leiten, welches beispielsweise aus ' i abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen ·, ·.

Streifen besteht. Dadurch wird bereits die Helligkeits- *■ \ verteilung der Bildvorlage so abgetastet, daß die erwünschte Modulation bewirkt wird. Um z. B. ein Videosignal mit der Bandbreite von 5 MHz erzeugen zu können, könnte die Trägerfrequenz bei 15 bis 20 MHz liegen; bei einer 1"-Aufnahmeröhre wären daher 780,bis 104-0 Strei- ' ^fi fenpaare der Breite (pro Paar) von 16,4-_//um bis 12,3yum ί

nötig. Die tatsächlich zu realisierende Frequenz wäre in Abhängigkeit von der Modulations-Übertragungsfunktion ^; der als vor der Abtastung wirksames Vorfilter zu be-

trachtenden Optik zu wählen. Angaben zur geeigneten · ;*

Anpassung der Trägerfrequenz an die Optik finden sich ' &■ in der Dissertation des Erfinders an der TU Braunschweig, - \ 1982: U. Reimers " Zur Auflösung von Fernsehkameras ' \:

mit Halbleiter-Bildsensoren". "

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Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines trägerfrequenten Videosignals am Ausgang der Signalelektrode 2 '_; besteht in der Verwendung eines Streifengitters 13 auf der der Kathode der Aufnahmeröhre 1 zugewandten '0 Seite der Signalelektrode 2, wie es in ähnlicher Form bei den sog. Trinicon-RÖhren der Firma Sony eingesetzt ist. Durch dieses Streifengitter 13 wird der Elektronenstrahl stets dann unterbrochen, wenn er den - typischerweise metallischen - Streifen erreicht.

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Zur Erzeugung eines trägerfrequenten Videosignals am Ausgang 8 der Signnlelektrode 2 ist es weiterhin möglich, daß der die Signalelektrode 2 abtastende Elektronenstrahlstrom entweder periodisch intensitätsmoduliert (z. B. sinusförmig) oder mittels einer Impulsmodulation periodisch vollständig unterbrochen wird.Die hierfür geeignete Modulationsfrequenz müßte ebenfalls zwischen 15 MHz und 20 MHz liegen, um ein Videosignal mit der Bandbreite von 5 MHz zu erzeugen.

-jo ^Ei-ⁿ Modulationsfrequenz-Generator 14·, welcher ein trägerfrequentes Signal von ca. 16 MHz liefert, ist über den Steckerstift 4 im Sockel der Aufnahmeröhre 1 entweder ' mit der Kathode oder einem Steuergitter, beispielsweise Gitter 1 eines Trioden-Strahlerzeugungssystems oder einem speziell zur Strahlmodulation genutzten . Steuergitter, verbunden.

. Das Signalspektrum des am Ausgang 8 abnehmbaren trägerfrequent en Videosignals ist in Figur 2a dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem Basisbandanteil ( von 0 bis z. B. 10 MHz) und einer Vielzahl trägerfrequenter Komponenten, die um Vielfache der modulierenden Hochfrequenz gruppiert sind. .Bei einer Modulationsfrequenz von z. B. 16 MHz würden sich die entstehenden Komponenten niedrigster Ordnung z.B. • auf den Bereich von 6 MHz bis 16 MHz und von 16 MHz bis 26 MHz erstrecken.

Unmittelbar an den Ausgang 8 ist ein Bandfilter 16 angeschlossen, welchen nur den trägerfrequenten Bereich von ca. 6 bis 26 MHz passieren läßt, so daß an seinem Ausgang ein Signalspektrum gemäß Figur 2b entsteht. Der Hmiptvorteil der Verwendung dieses Bandfilters 16 liegt ,iedoch in der Kompensation der Aufnahmeröhren-Kapazitäb und der Eingnngs-Kapazität

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NAOHQtIREtQHT

der nachfolgenden Vorverctärkerstufe 17, die hier als =

Bestandteile des Bandfilters 16 einbezogen werden können. ί

Der Vorverstärker 17 kann optimale (z. B. GaAs-transistoren verwenden, auf deren starkes 1/f-(J?unkel-)Rauschen keine Rücksicht genommen zu werden braucht, da dieser niederfrequente Rauschanteil durch ein nachfolgendes Bandfilter 18 eliminiert wird. Im Anschluß an das Bandfilter 18 I' • ist ein Demodulator 19 vorgesehen, wodurch die Signalan- κ. teile zwischen 6 und 26 MHz in den Bereich von 0 bis ·; >"'■

10 MHz umgesetzt werden. Die gestrichelt gezeichnete -;

Verbindung zwischen Generator 14- und Demodulator .19 -J.

wird benötigt, wenn der Demodulator 19 als Synchron- "_{_ ·ι

Demodulator ausgeführt ist. Eine noch weiterführende Signalverarbeitung·vor dem Demodulator 19 ist selbst- \ -

verständlich ebenfalls möglich. Ein Tiefpaß 21 am Ausgang des Demodulators 19 beseitigt Oberwellen und be- | grenzt noch einmal die Rauschbandbreite. Am Ausgang 22 des Tiefpasses 21 ist dann ein störabstandsverbessertes Videosignal im Basisband gemäß Figur 2c abnehmbar.

Claims (1)

1. .10 ^U •yerfahr&ni^.jg^r^Stoj^feataMBverbesserting von Videosignalen %JQ>:.Fernsehkam|r$|s mit Verlagerung der Videosignale in einen JPrägerfrequertlbere.ich und jait nach erfolgter Verstärkung '^% ■'..■, anschließender Rückverlagerung in. den Basisbandbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der VsLdep-

   Aufnahmeröhre" (1) durch ei^||irechende^i!iodulation jCte& auf die Signalelektrode (2) der Aufnahmeröhre (1) f^ll^irüden Licht Stroms bzw. des in d$r Aufnahmero'hre (1) fließenden Elektronenstrahlstroms erfolgt.

   2.,iVerfahren nach Anspr^li. % - dadurch" gekennzeichne,t,,

   ' 'daß die Modulation des |*|^ktstroms durch ein im Licht-• ^ ström vor d^r Signalelefctrode (2) angeordnetes, * · · absifeahselnd ^'ichtdurchlassigen und -25- Streii£en_: bestehendes^ Streif^eAfilter (i12) erfolgt.

   . 3. ^erfahrÄti_vnach Anspruch 1., äadurchigekennzeii}hnte#, . dafö·die Modulation des 32iöKironenstrahlstroms durch,'

   ein vor der der Kathode der Aufnahmeröhre (1) 3^_r #öi,te der Signaleiektrod© (2) angeordnetes Streifengitter

   ■ ; C?1-3.i erfolgte ' '"■/

   Λ; Verfahren, nach Anspruch |, dadurch gekennzeichnet, daß das-fStreifengitter. (13) ,aus Metall besteht.

   9· ^erfahren 'nach. Anspruch. ^*" dadurch
   ■ daß.-das '.iii-der Aufnahmeiröhref.^i) erzeugte trägerfre- -.quente ."Videosignal'' vor der Tersfcelrkung. zunächst üur Unt^äirückung der· Basiabandkoäponente batidgefiltert wird-, daß das.'.trägerfyequerite".!Videosignal nach der Vergtstrkung und yor der Demodulation zur Unterdrückung niederfrequenter RauschanteÜe nochmals baadgiefiltert wiijd' und · daß das so' ge\#onneifei^v tn den Basisbandbereichumgesetzte Videosignal- scliließl,ich zur Beseitigung

   . 5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -." ϊ%

   die Modulation des Elektronenstrahlstromes durch eine peri- |;.~

   odische Intensitätsmodulation über eine Steuerelektrode h

   der Aufnahmeröhre (1) erfolgt. " " I

   - ti

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Modulation des Elektronenstrahlstromes durch eine "'., ?·;

   periodische Impulsmodulation mit vollständiger Unter- ^

   brechung des Strahlstroms über eine Steuerelektrode der * ^l

   Aufnahmeröhre {Λ) erfolgt. ', |,

   ?. Verfahren nach itnispruch 5 o'^&i¹-6, dadurch

   .'netν daß.^i© Steue^lAktr-Qde'die Kathode is/t. ,^ |

   voii 0B'#rfallen tiefpöag«,fütert wird. ^w . »

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