DE3414960A1 - Digitale datenrueckgewinnungsschaltung - Google Patents

Digitale datenrueckgewinnungsschaltung

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DE3414960A1
DE3414960A1 DE19843414960 DE3414960A DE3414960A1 DE 3414960 A1 DE3414960 A1 DE 3414960A1 DE 19843414960 DE19843414960 DE 19843414960 DE 3414960 A DE3414960 A DE 3414960A DE 3414960 A1 DE3414960 A1 DE 3414960A1
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Description

Corp. - S84P129
34H960
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine digitale Datenrückgewinnungsschaltung gemäß dem Oberbegriff der. Hauptanspruches zum Wiedergewinnen digitaler Signale aus Videosignalen, welche in Frequenzmultiplex aufgezeichnet sind.
Bei einer Standbildkamera eines kompakten Videorecorders mit einer Festkörper-Aufnahmeeinrichtung und einer Magnetplatte werden Video-Stehbildsignale und digitale Daten für z. B. das Datum, Titel oder Name im Frequenzmultiplexverfahren auf konzentrischen Spuren der Magnetplatte aufgezeichnet. Die digitalen Daten sind durch Phasenumtastung (PSK = Phase Shift Keying) in einem Frequenzband aufgezeichnet, das sich von dem der Videosignale unterscheidet, was zu weniger Wiedergabefehlern führt. Ein Bit "1" der digitalen Daten entspricht der positiven Phase einer Trägerwelle und der Wert "θ" entspricht der negativen Phase der Welle.
In einer Schaltung zum Wiedergewinnen der auf der Magnetplatte im Frequenzmultiplex aufgezeichneten Daten wird zum Demodulieren ein Dauerträger auf Grundlage von Trägersignalen erzeugt, die durch die digitalen Daten moduliert sind, Der Dauerträger und das wiedergewonnene PSK-modulierte Signal werden für synchrones Ermitteln multipliziert, um die aus Bits "1" und "o" bestehenden digitalen Daten zu demodulieren. Ein Oszillator zum Erzeugen des Dauerträgers wird durch eine Regelschleife eingeregelt, so daß das Ausgangssignal vom Oszillator an das wiedergewonnene PSK-Signal phasengekoppelt ist.
Ein aufzuzeichnendes PSK-moduliertes Signal muß jedoch bei sehr niedrigem Pegeljaufgezeichnet v;erden, damit das Video-
signal und das PSK-rnodulierte Signal nicht miteinander interferieren. Beim Wiedergeben ist daher ein Schleifenfilter mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante zu verwenden, um unerwünschtes Rauschen zu verhindern. Aus diesem Grund spricht die Phasenschleife schlecht auf Phasenänderungen an. Wenn eine plötzliche Phasenänderung im Träger des PSK-Signales bei einem Schaltpunkt einer Spur auf Grund z. B. ungleichmäßiger Drehung der Platte beim Aufzeichnen erfolgt, spricht die Ausgangsphase des Dauerträgeroszillators auf diese plötzliche Phasenänderung nicht an, was zu Lesefehlern führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Datengewinnungsschaltung anzugeben, die ein verbessertes Ansprechen einer Phasenschleife für wiederzugebenede PSK-modulierte Daten aufweist, so daß selbst bei einer plötzlichen Phasenänderung ein erzeugter Demodulationsträger dieser plötzlichen Phasenänderung folgt, um richtige Demodulation zu gewährleisten.
Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Eine erfindungsgemäße digitale Datenrückgewinnungsschaltung zum Wiedergewinnen von digitalen Signalen, die als Videosignale und PSK-modul.i erte digitale Signale auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, weist einen Trägeros:-;il] ator zum Durchführen von PSK-Demodulation, eine erste Phasenregelschleife mit ausreichend großer Zeitkonstante und eine zweite Phasenregelschleife auf. Die erste Phasenregelschleife regelt die Auü^angsphase des Trägeroszillators auf Grundlage der Phasendifferenz zwischen einem Ausgangssignal vom Trägeroszillator und der Trägerwelle im wie-
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dergewonnenen PSK-modulierten Signal. Die zweite Phasenregelschleife regelt die Ausgangsphase des Trägeroszillators auf Grundlage der Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Trägeroszillators und einem Synchronisiersignal im wiedergegebenen Videosignal. Durch diesen Aufbau ist die Ansprechgeschwindigkeit der Phasenregelschleife erheblich erhöht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Spektrum des Aufzeichnungsbandes eines Stehbild-Videorecorders;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines PSK-Datenrnodulators in einem Aufzeichnungssystem;
Fig. 3A und 3B Signalformen eines Horizontalsynchronisiersignals bzw. eines PSK-Datensignales;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine als Aufzeichnungsträger verwendete Magnetplatte;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines PSK-Datenmodulators für Stehbild-Wiedergabe; und
Fig. 6 ein Format der aufgezeichneten digitalen Daten.
Wie aus der Spoktraldarstollung gemäß Fig. 1 ersichtlich 1st, sirudas Luminanz- und das Farbdlfferenzßignal frequenzmoduliert in unterschiedlichen Frequenzbändern aufgezeichnet. Die auf dem Bildschirm wiederzugebenden digitalen Daten, wie Titel oder Datum, sind PSK-moduliert im unteren Seitenband des frequenzmodulierten Farbdifferenzsignales aufgezeichnet.
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An Hand von Piß. 2 wird ein PSK-Datenmodulator und an Hand von Fig. 3 ein Beispiel eines aufgezeichneten PSK-Datensignales erläutert. Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 wird ein horizontales Synchronisiersignal des aufzuzeichnenden Signales einem Phasenregelkreis 1 (PLL = Phase Locked Loop) zugeführt, der eine Trägerwelle IjSf1T erzeugt, deren Frequenz das Dreizehnfache der Frequenz dec Horizontalsynchronlsiersignales ist. Die Trägerwelle wird einmal direkt und auf einem anderen Weg durch einen Inverter 3 einem Schalter 2, einmal in den positiven und das anderes Mal in den negativen Phasen zugeführt. Der Schalter 2 schaltet von positiv nach negativ entsprechend Datenwerten "o" oder "1" um, um so PSK-Modulation durchzuführen. Dadurch wird ein PSK-Datensignal gemäß Fig. 3B gebildet. Dieses Datensignal wird dem aufgezeichneten Videosignal überlagert, nachdem sein Seitenband durch ein Bandpassfilter 4 unterdrückt ist.
Die PSK-Daten weisen eine vorgegebene Phasenbeziehung zum horizontalen Synchronisiersignal auf, wie dies aus den Fig. 3A und jüB ersichtlich ist. Die vorgegebene Phasenbe-Ziehung ändert sich abhängig vom Typ des Stehbild-Videorecorders oder den Spezifikationen der unterschiedlichen Hersteller. Aber auch bei einem einzigen Aufzeichnungsgerät ändert sich die vorgegebene Phasenbeziehung abhängig von Eigenschaften des verwendeten Aufzeichnungsträgers. Aus diesem Grund führt das VJiedergabegerät eine Signalverarbeitung unter der Voraussetzung durch, daß das Horizontal-Synchronisiersignal im wiedergewonnenen Signal und das PSK-Datensignal nicht in einer vorgegebenen Phasenbeziehung zueinander stehen.
Auf die angegebene Art und Weise werden Luminanzsignale, Farbdifferenzsifrnale und PSK-Datensignale auf einer Spur 6
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einer Magnetplatte 5 im Frequenzmultiplex aufgezeichnet. Wenn die Magnetplatte 5 ungleichmäßig rotiert, ändert sich die Phase der Trägerwelle der PSK-Datenwerte plötzlich bei einem Schaltpunkt SP der Spur 6. Wenn ein Trägerwellenoszillator im PSK-Demodulationssystem des Wiedergabegeräts auf eine solche plötzliche Phasenverschiebung nicht ansprechen kann, tritt ein Lese(Demodulations-)fehler auf, der im Bereich S nahe dem Scha.ltpunkt der Spur 6 gemäß Fig. 4 erfolgt.
Eine Schaltung gemäß Fig. 5 vermag einer solchen plötzlichen Änderung zu folgen. Ein wiedergewonnenes HF-Signal wird von einem Eingang 10 an ein Tiefpassfilter 11 gegeben, das die Trägerwelle (lJ5fH = 204.54 kHz) vom PSK-Datensignal abtrennt. Die abgetrennte Trägersignalkomponente wird Multiplizierern 12 und I5 einer ersten Phasenregelschleife 3>1 zugeführt, die die Phase eines spannungsgesteuerten Oszillators 23 mit der Phase des wiedergewonnenen PSK-Datensignales koppelt. Die Koppelphase weist zwei stabile Punkte für die positive und die negative Phase des PSK-modulierten Signales auf. Die Multiplizierer 12 und I5 empfangen die demodulierte Trägerwelle vom spannungsgesteuerten Oszillator 2j5 bzw. die demodulierte Trägerwelle, die durch einen Phasenschieber um 90° phasenverschoben wurde. Die Multiplizierer 12 und führen dann ein synchrones Ermitteln durch. Das Ausgangssignal vom Multiplizierer 12 wird an einem Ausgang 2.6 als demoduliertes digitales Datensignal abgegeben. Die wiedergewonnenen Hochfrequenzsigriale werden aber auch einer Videosignal-Verarbeitungsschaltung 14 zugeführt. Diese gibt an einem Ausgang 25 Signale für ein Stehbild ab.
Es treten Fälle auf, bei denen "1" und "θ" der ermittelten Ausgangsdaten den richtigen Werten entgegengesetzt werden, abhängig davon, ob das Ausgangssignal vom spannungsgesteuerten Oszillator 23 mit der positiven oder der negativen Phase des eingegebenen PSK-modulierten Signales gekoppelt ist. Im Aufzeiohnungssystem wird jedoch ein Kodieren in der Weise durchgeführt, daß ein Pilotbit "1" an den Anfang eines Datenflusses addiert wird, so daß die tatsächlichen Daten immer richtig wiedergewonnen werden können.
Wenn die zwei Eingangssignale an den Multiplizierer 12 dieselbe Phase oder auch unterschiedliche Phasen aufweisen,
über
wird das erhaltene Produkt einem Multiplizierer 18 'ein Tiefpassfilter 16 zugeführt. Zwischen den beiden Eingangssignalen am Multiplizierer 15 besteht aber eine Phasenver- Schiebung von 90°. Das Ausgangssignal am Multiplizierer 15 1st daher Null. Da dieses Ausgangssignal vom Multiplizierer auch dem Multiplizierer IR über ein Tiefpassfilter I7 zugeführt wird, 1st mich dessen AusgnngniJignal null. Das Ausgangssignal vom Multiplizierer l8 wird einem Tiefpassfilter I9 zugeführt, das als Schleifenfilter wirkt, und seine Rauschkomponente ist unterdrückt. Das Ausgangssignal vom Tiefpass 19 wird einem Addierer 22 über einen Operationsverstärker 20 zugeführt. Der andere Eingang des Operationsverstärkers 20 erhält eine Vorspannung über einen einstellbaren Widerstand 21.
Das Ausgangssignal vom Addierer 22 wird dem Regeleingang des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zugeführt. Dadurch ist die Phase des Oszillators 23 in vorgegebener Beziehung an die Phase des eingegebenen, wiedergewonnenen PSK-Signales gekoppelt. Wenn eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal vom Oszillator 23 und dem PSK-Signal besteht, tritt
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ein Phasenfehlersignal entsprechend der Differenz an einem Punkt A am Ausgang des Operationsverstärkers in der ersten Phasenregelschleife J>\ auf, wodurch die Ausgangsphase des Oszillators 23 auf die ursprüngliche Phase zurückgeführt wird. Dabei ist es ohne Belang, ob die Ausgangsphase des Oszillators 23 mit der positiven oder der negativen Phase des Eingangs-PSK-Signales gekoppelt ist, wie dies oben erläutert ist. Am Punkt A tritt daher ein entsprechendes Phasenf ehlersignal auf, unabhängig von der Phase, an die das Phasenkopplungssystem gekoppelt ist.
Das Tiefpassfilter 19 dient als Schleifenfilter der ersten Phasenregelschleife 31 und weist eine ausreichend lange Zeitkonstante dahingehend auf, daß die Schleife nicht auf Rauschen anspricht, wodurch ein Ermittlungsfehler hervorgerufen wäre. Das Schleifenfilter kann jedoch auf einen Sprung in der Phase der PSK-Daten nicht ansprechen, die einem Schaltpunkt der Spur 6 entsprechen, wje dies in Fig. 4 dargestellt ist. Daher tritt ein Ermittlungsfehler solange auf, wie die Phasenregelschleife 31 auf den Sprung anspricht.
Um dieses Problem zu beheben, weist der spannungsgesteuerte Oszillator 23 von Fig. 5 eine zweite Phasenregelschleife 30 auf. Das Horizontalsynchronisiersigna.1 des wiedergewonnenen Signales wird einem Phasendetektor 27 der Schleife 30 zugeführt, nachdem es vom Videosignal in einer Abtrennschaltung abgetrennt worden ist. Der Phasendetektor 27 vergleich die Phase des eingegebenen Horizontalsynchronisiersignales mit einem Ausgangssignal von einem B'requenzteiler 29, der das Ausgangssignal vom spannungsgesteuerten Oszillator 23 in einem Verhältnis l/N (mit N = 13) teilt. Ein Phasenfehlerausgangssignal vom Phasendetoktor 2J wird dem Addierer 2?
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- io -
über einen Tiefpass 28 zugeführt. Der Addierer 22 addiert das Eingangssignal vom Tiefpass 28 zum Ausgangssignal der ersten Phasenregelschleife jül . Das Ausgangssignal vom Addierer 22 wird dem Regeleingang des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zugeführt.
Da das Eirigangs-Horizoritalsynchroniülcrslgnal ein sehr gutes Signal/Rausch-Verhältnis aufweist, kann das Schleifenfilter 28 der zweiten Phasenregelschleife 30 ein Tiefpass mit verhältnismäßig kurzer Zeitkonstante sein. Dadurch wird ein Regelsignal erhalten, das auf eine Phasenverschiebung im Horizonta!synchronisiersignal sehr schnell anspricht. Beim Schaltpunkt der Spur 6 ändert sich die Phase des Horizontalsynchronisior^ignaj.c entsprechend dein Sprung in der Phase der Trägerwelle der PSK-modulierten Daten. Daher kann eine Demodulations-Trägerwelle durch Regeln der zweiten Phasenregelschleife 30 erhalten werden, die schnell auf eine Phasenverschiebung der PSK-modulierten Daten anspricht. Das Ermitteln (Demodulieren) kann dadurch fehlerfrei durchgeführt werden.
Umgekehrt kann das Schleifenfilter der ersten Phasenregelschleife 31 eine ausreichend lange Zeitkonstante aufweisen. Selbst wenn der Aufzeichnungspegel des PSK-DatonsignaIs erheblich erniedrigt ist, ist der nachteilige Effekt von Rauschen im Wiedergabe 'Ermittlurigs-System gering. Die erste Phasenregelschleife 3I dient hauptsächlich dazu, einen absoluten (Gleichspannungs-) Phasenfehler zu korrigieren. Dagegen erzeugt die zweite Phasenregelschleife ein Wechselspannungs-Phasenfehler-Korrektursignal, das dem Gleichspannungs-Phasenfehler-Korrektursignal überlagert wird.
Die zwei Regelschleifen weisen entsprechende Bänder auf, um Phasenkorrektur eines demodulierten Trägers zusammen durchzuführen.
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Da der relative Aufzeichnungspegel der aufgezeichneten PSK-modulierten Signale gering sein kann, interferieren die PSK-Daten nicht mit den Video- und den Parbsignalen auf dem Schirm. Daher ist ein schmalbandiges Filter für die wiedergegebenen Parbdifferenzsignale nicht erforderlich. Die Bildqualität auf dem Schirm kann daher verbessert werden.
Die erste Phasenregelschleife 31 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann durch eine Phasenregelschleife ersetzt werden, bei der die Trägerfrequenz des wiedergegebenen PSK-Datensignales verdoppelt ist und die Phase des Oszillatorsignales an das verdoppelte Signal gekoppelt ist. Diese Schleife ist entweder an die positive oder an die negative Phase der eingegebenen PSK-Daten gekoppelt. In diesem Fall kann eine zweite Phasenregelschleife mit demselben wiedergewonnenen Horizontalsynchronisiersignal wie das Bezugssignal verwendet werden, um denselben Effekt wie mit der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zu e;rhalten.
Ein Beispiel eines Datenmultiplex im PSK-System wird nun beschrieben. Der Code und die Bitanordnung entsprechend diesem Beispiel sind in Fig. 6 dargestellt.
1. Videospur-Frequenzmultiplex-Aufzeichnen
a) Aufzeichnungspegel
Der Aufzeichnungspegel des Datensignales ist - 20 dB + 2 dB in bezug auf die Farbsignale (dieser VJert gilt für den Fall, in dem die Farbsignale und die Datensignale nicht moduliert sind).
b) Frequenz
13 fH (204.54 kHz)
; '. 34ΊΑ960
2. Modulationssystem
a) Digitales PSK-System
Der Nte Datenwert wird durch die Differenz zwischen der Aufzeichnungsinformation im (N-I)ten und Nten Bit gegeben.
Nter Datenwert - 1 ... Die Aufzeichnungsinformation
vom Nten Bit wird in bezug auf die Aufzeichnungsinformation vom (N-I)ten Bit geändert.
Nter Datenwert - 0 ... Die Aufzeichnungsinformation
vom Nten Bit ist dieselbe wie die Aufzeichnungsinformation vom (N-I)ten Bit.
Beispiel: Datenwert lOllOlOOlO
aufgezeichnete Information lOOlOOlllOO
Pilotbit (O oder 1)
b) Der Träger und das Horizontalsynchronisiersignal sind in Phase.
3. Bitrate
4Horizontalintervalle entsprechen einem Bit.
Bei einer erfindungsgemäßen Schaltung wird also zusätzlich zu einer ersten demodulierenden (ermittelnden) Phasenregelschleife des Trägeroszillators, der das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators an die Trägerphase der PSK-modulierten Daten gekoppelt, eine zweite Regelschleife verwendet, die das Synchronisiersignal im wiedergewonnenen Videosignal als Bezugsignal verwendet, um die PSK-modulierten Daten, die mit den Videosignalen im Frequenzmultiplex aufgezeichnet
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sind, wiederzugewinnen. Selbst v;enn dann die Zeitkonstante der ersten Regelschleife verhältnismäßig lang gewählt ist, ist die Ansprechzeit der Phasenregelschleife bei einem Phasensprung den wiedergewonnenen PSK-modnlierten Signales kurz. Dies verbessert die Wirkungsweise der Ermittlung (Demodulation) für die PSK-modulierten Daten. Trotzdem kann der Pegel für die aufzuzeichnenden PSK-Daten auf Grund einer ausreichend großen Zeitkonstante der ersten Phasenregelschleife gering gehalten werden. Die PSK-Daten und die Videosignale interferieren nicht miteinander, wodurch ein Stehbild hoher Qualität erzielt wird.

Claims (3)

  1. PAT ENTAN WA LTE
    TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER
    Beim EuropSischen Patontnmt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Ollice Mandalalres agrees pres !'Office europeen des brevets
    Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister
    Dipl.-lng. F. E. Müller Siekerwall 7
    Triftstrasse A, Siekerwall v,
    D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1
    Mü/J/ho/ma
    S84P129
    18. April 1984
    SONY CORPORATION
    7-35 Kitashinagawa 6-chome
    Shinagawa-ku, Tokyo 141, Japan
    Digitale Datenrückgewinnungsschaltung
    Priorität: 21. April 1983, Japan, Nr. 59564/1983 (U)
    PATENTANSPRÜCHE
    Digitale Schaltung zur Rück- oder Wiedergewinnung digitaler Daten, die Videosignalen in Frequenzmultiplex überlagert sind, mit einer Signalabtrennstufe zum Abtrennen der mit den digitalen Daten modulierten Trägersignale aus den Frequenzmultiplexsignulen,
    gekennzeichnet durch - eine erste Phasenkoppeleinrichtung (31), die mit der Signalabtn.'nnstufe (11) verbunden ist und kontinuierliche Trägersignale erzeugt, die mit den abgetrennten Trägersignalen phasenstarrgekoppelt sind,
    SONY Corp. - ü
    - eine Datenprüfschaltung (12), die an die erste Phasenkopplungseinrichtung (31) und die Signalabtrennstufe (11) angeschlossen ist und zur Rückgewinnung der von den Trägersignalen abgetrennten digitalen Daten dient, und
    - eine zweite Phasenkoppeleinrichtung (30), die mit der ersten Phasenkoppeleinrichtung (31) verbunden ist, und schnelle Phasenänderungen der abgetrennten Trägersignale mittels der Synchronsignale der Videosignale kompensiert.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Phasenkopplungsoinriohtung (31) ein orstos Schlcvi.fonfilter (19) und einen spannungsgesteuerten Oszillator (23) aufweist, und die zweite Phascnkopplungseinrichtung (30) ein zweites Schleifenfilter (28) mit einer Zeitkonstante aufweist, die geringer ist als die des ersten Schleifenfilters.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Phase des kontinuierlichen Trägersignals die Ausgangsignale des ersten Schleifenfilters (19) und des zweiten Schleifenfilters (28) dem spannungsgesteuerten Oszillator (23) zuycführt worden.
DE19843414960 1983-04-21 1984-04-19 Digitale datenrueckgewinnungsschaltung Granted DE3414960A1 (de)

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JP1983059564U JPS59164918U (ja) 1983-04-21 1983-04-21 ビデオ信号及びデイジタル信号の再生装置

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