DE3706242A1 - Anordnung zum ausfiltern von tonsignalkomponenten in einer videosignalverarbeitenden einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein videosignalverarbeitendes System, wie z.B. einen Fernsehempfänger, mit einem Ton­ sperrkreis in einem ZF-Videosignale führenden Kanal und mit einem Tonsperrkreis in einem demodulierte Basisband- Videosignale führenden Signalweg.

In einem Fernsehempfänger wird das von einem Tuner des Empfängers kommende ZF-Signal durch einen Zwischenfre­ quenzkanal (ZF-Kanal) gefiltert, bevor es in die Bild­ und Tonkomponenten des Fernsehsignals demoduliert wird. In einem ZF-Kanal bestimmten Typs, der manchmal als "quasi-paralleler" ZF-Kanal bezeichnet wird, werden die Ton- und Videosignalkomponenten des ZF-Signals in ge­ trennten Kanälen vor der Demodulation getrennt gefiltert. Im Ton-ZF-Kanal wird das ZF-Bildträgersignal mit dem ZF- Tonträgersignal gemischt, um ein Intercarrier-Tonsignal mit der Frequenz 4,5 MHz zu bilden, das anschließend demo­ duliert wird, um ein Tonsignal zu erzeugen. Der Video-ZF- Kanal enthält typischerweise ein Sperrfilter, um die Ton­ trägerfrequenz von 41,25 MHz zu dämpfen. Ein Ausgangssig­ nal des Video-ZF-Kanals wird an einen Videodemodulator gelegt, der ein Basisband-Videosignal erzeugt. Im Falle eines Fernsehempfängers wird das Basisband-Videosignal auf Leuchtdichte- und Farbart-Signalverarbeitungsschal­ tungen gegeben.

Im ZF-Kanal eines Fernsehempfängers ist die Verwendung eines akustischen Oberflächenwellenfilters vorteilhaft, weil solche Filter klein und billig sind und reproduzier­ bare Qualität haben, so daß sie nicht abgeglichen werden müssen. Akustische Oberflächenfilter, auch bekannt unter der Kurzbezeichnung "SAW-Filter" (surface acoustic wave filter), sind in zweikanaliger Ausführung erhältlich, sie enthalten dann einen Video-ZF- und einen Ton-ZF-Filterka­ nal und sind in dieser Form besonders nützlich in Empfän­ gern, welche die ZF-Signale nach dem quasi-parallelen Prin­ zip verarbeiten. Ein Beispiel für ein zweikanaliges ZF- SAW-Filter ist das Modell TSB 2201 der Sanyo Corporation.

Ein SAW-Filter im Video-ZF-Kanal hat typischerweise eine Bandsperren-Charakteristik, d.h. seine Filterkurve hat eine Nullstelle bei der Tonträgerfrequenz von 41,25 MHz. Das SAW-Tonsperrfilter dämpft gewöhnlich das 41,25 MHz- Tonträgersignal um etwa -25db bis -35db, was meist nicht ausreicht, um sicherzustellen, daß die Toninformation die in einem demodulierten Basisband-Videosignal enthal­ tene Bildinformation nicht stört oder beeinträchtigt. Zur weiteren Dämpfung der Toninformation im Videokanal kann ein relativ einfacher billiger 4,5-MHz-Sperrkreis im Sig­ nalweg der Basisband-Videosignale verwendet werden, der eine unerwünschte Intercarrier-Tonkomponente von 4,5 MHz dämpft, die als Folge des Videosignal-Demodulationspro­ zesses entsteht. Die beiden Sperrfilter bringen eine Ge­ samtdämpfung der Toninformation im Videokanal von -50db oder mehr.

Der Frequenzgang der Amplitude des Tonsperrkreises im Video-ZF-Kanal ist typischerweise nicht ideal, denn zur Erzeugung einer idealen Sperrfilterkurve mit extrem stei­ len (nahezu senkrechten) Flanken am Sperrbereich und oben abgeflachtem Verlauf im Durchlaßbereich müßte man ein kom­ pliziertes und teures ZF-Filter benutzen. Es wurde gefun­ den, daß der nicht-ideale Frequenzgang des Tonsperrkrei­ ses im Video-ZF-Kanal dazu führt, daß ZF-Frequenzen in unmittelbarer Nähe von 41,75 MHz unerwünscht gedämpft wer­ den und daß diese Dämpfung eine entsprechende Dämpfung hochfrequenter Informationsanteile des Basisband-Video­ signals in der Nähe des Basisband-Farbartsignals von 4,08 MHz zur Folge hat. Als weitere Folge ergibt sich eine unerwünschte Dämpfung des Leuchtdichtesignals nahe 4 MHz.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung vorzusehen, die in wirtschaftlicher Weise zu einer gut wirksamen Dämpfung von Tonkomponenten in einem demodulierten Basisband-Videosignal beiträgt. Die­ se Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Kombination eines Tonsperrkreises im Video-ZF-Kanal mit einem Tonsperrkreis im Signalweg des Basisband-Videosignals bewirkt, daß hochfrequente In­ formationsanteile des Basisband-Videosignals weniger ge­ dämpft werden und dennoch eine effektive Unterdrückung von Tonsignalen im Videokanal erfolgt. Gemäß einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung hat ein erstes Ton­ sperrfilter in einem Video-ZF-Kanal eines Fernsehempfän­ gers einen Frequenzgang, dessen Nullstelle gegenüber der Frequenz des mit 41,25 MHz schwingenden ZF-Tonträgers ver­ setzt ist. Das demodulierte Basisband-Videosignal wird durch ein zweites Tonsperrfilter gefiltert, dessen Fre­ quenzgang eine Nullstelle bei einer Frequenz hat, die ge­ genüber der Tonsignal-Intercarrierfrequenz von 4,5 MHz versetzt ist. Das erste Tonsperrfilter bringt ein nomi­ nelles Dämpfungsmaß für das Tonträgersignal im Video-ZF- Kanal, bewirkt aber gleichzeitig, daß hochfrequente In­ formation im später demodulierten Basisband-Videosignal bewahrt bleibt. Das zweite Tonsperrfilter unterstützt das erste Filter, um sicherzustellen, daß die Toninformation im Basisband-Videosignal ausreichend gedämpft ist.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel anhand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 zeigt den Frequenzgang der Amplitude eines Tonträger-Sperrfilters im Video-ZF-Kanal des Empfängers der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt den Frequenzgang der Amplitude eines Tonsperrfilters im Signalweg der Basisband-Videosignale des Empfängers der Fig. 1.

Beim Empfänger nach der Fig. 1 werden über Rundfunk ge­ sendete HF-Fernsehsignale von einer Antenne 10 aufgefan­ gen und auf einen Tuner 12 gegeben. Der Tuner 12 setzt das HF-Signal eines jeweils gewählten Fernsehkanals in ein Zwischenfrequenz-Signal (ZF-Signal) um, das Bild- und Tonträger enthält, die z.B. im Falle des NTSC-Systems bei 45,75 MHz (Bildträger) und 41,25 MHz (Tonträger) liegen. Der ZF-Bildträger ist ein Restseitenband einer Amplitu­ denmodulation (AM), welches die Information des Video­ signalgemischs enthält. Der ZF-Tonträger ist ein frequenz­ moduliertes Signal (FM-Signal).

Das ZF-Ausgangssignal des Tuners 12 wird an ein Netzwerk 14 gelegt, das einen Vorverstärker und ein auf 47,25 MHz abgestimmtes Sperrfilter für den Ton des benachbarten Ka­ nals enthält, das verhindert, daß sich die Schaltungen zur automatischen Feinabstimmung (AFA, nicht gezeigt) des Empfängers auf das Tonträgersignal des Nachbarkanals ein­ regeln, anstatt auf dasjenige Trägersignal, auf welches der Empfänger abzustimmen ist.

Das ZF-Signal vom Ausgang des Netzwerkes 14 wird zur getrennten Verarbeitung der Ton- und der Bildinformation nach dem quasi-parallelen Prinzip in zwei getrennte Ka­ näle aufgeteilt, indem es an zwei Bandpaßfilter 15 und 16 gelegt wird. Im einzelnen gelangt das Ausgangssignal vom Netzwerk 14 an das Filter 15 in einem Video-Demodu­ lationskanal und an das Filter 16 in einem Ton-Demodula­ tionskanal. Die Filter 15 und 16 sind beim hier beschrie­ benen Beispiel vom SAW-Typ, d.h. akustische Oberflächen­ wellenfilter.

Das Filter 15 hat im Durchlaßbereich der ZF-Videosignale einen Frequenzgang, der das 41,25 MHz-Tonträgersignal dämpft, wie es die weiter unten noch näher beschriebene Fig. 2 zeigt. Ein Differential-Ausgangssignal vom Filter 15 wird an Differentialeingänge eines Video-Demodulator­ netzwerkes 20 gelegt, das sich beim hier beschriebenen Beispiel in einer integrierten Schaltung 18 befindet, etwa vom Typ T 2899 des Herstellers Toshiba Corporation. Ein mit dem Videodemodulator 20 gekoppelter Bandpaßfilter- Schwingkreis 21 ist auf die Bildträgerfrequenz von 45,75 MHz abgestimmt. Der Demodulator 20 enthält Schaltungen, die in Verbindung mit dem Bandpaßfilter 21 einen Synchron­ detektor bilden, der ein ausgangsseitiges Basisband-Video­ signal erzeugt. Nach der Filterung durch eine Tonsignal- Bandsperre 26, die weiter unten beschrieben wird, gelangt das Basisband-Videosignal an Verarbeitungsschaltungen in einem Videoprozessor 29, um in an sich bekannter Weise die Signale R, G und B für die Bildfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen.

In den meisten Empfängern ist das Tonsperrfilter 26 ein auf 4,5 MHz abgestimmter Intercarrier-Sperrkreis, um aus dem vom Videoprozessor 29 zu verarbeitenden Basisband- Videosignal das Intercarrier-Tonsignal fernzuhalten, das in unerwünschter Weise durch den Prozeß der Demodulation (Mischungsvorgang) des Videosignals erzeugt wird. Falls man erlauben würde, daß das FM-modulierte 4,5-MHz-Inter­ carrier-Tonsignal im Videoprozessor 29 mitverarbeitet wird, müßte man mit lästigen sichtbaren "Schwebungen" in einem wiedergegebenen Bild rechnen, und zwar als Fol­ ge einer Interferenz zwischen dem Intercarrier-Tonsignal und den Leuchtdichte- und Farbartkomponenten des Basis­ band-Videosignals.

Das Filter 16 im Ton-ZF-Kanal hat den Frequenzgang eines Zweikreisfilters mit einem ersten Scheitel bei der Ton­ trägerfrequenz von 41,25 MHz und einem zweiten Scheitel bei der Bildträgerfrequenz von 45,75 MHz. Alternativ können der erste und der zweite Scheitel auch in un­ symmetrischer Weise versetzt sein, wie es in einer schwe­ benden US-Patentanmeldung "Television Sound Signal Pro­ cessor" mit dem Aktenzeichen 7 90 458 beschrieben ist, die auf den Namen von G.G. Tamer und D.E. Hollinden einge­ reicht wurde.

Ein Differential-Ausgangssignal des Filters 16 wird an Differentialeingänge eines Ton-Demodulatornetzwerkes 22 gelegt, das sich ebenfalls in der integrierten Schaltung 18 befindet. Mit dem Tondemodulator 22 ist ein Bandpaß­ filter-Schwingkreis 25 gekoppelt, der auf die Tonträger­ frequenz von 41,25 MHz abgestimmt ist. Der Demodulator 22 enthält Schaltungen, die in Verbindung mit dem Band­ paßfilter 25 einen Mischer bilden, um aus den Ton- und Bildträgern ein bei der Frequenz 4,5 MHz liegendes FM- Intercarrier-Tonsignal zu erzeugen. Ein Bandpaßfilter 23, dessen Amplitudenkurve im wesentlichen symmetrisch be­ züglich der 4,5-MHz-Mittenfrequenz des Intercarriersig­ nals ist, koppelt das FM-Intercarrier-Tonsignal vom Aus­ gang des Demodulators 22 auf einen FM-Demodulator 24.

Vom Ausgang dieses Demodulators 24 gelangt ein demodulier­ tes Basisband-Tonsignal auf einen Tonsignalprozessor 28, der z.B. einen Stereodecoder enthält, welcher Basisband- Tonsignale für links (L) und rechts (R) an zugeordnete Tonverstärker liefert (nicht dargestellt).

Der Frequenzgang der Amplitude eines SAW-Filters für ZF- Videosignale, das entsprechend dem SAW-Filter 15 in einem Konsumenten-Fernsehempfänger benutzt wird, zeigt typischer­ weise ein nominelles Dämpfungsmaß bei der Frequenz 41,25 MHz des Tonträgersignals und bringt eine unerwünschte Dämp­ fung der ZF-Frequenzen in der Nähe von 41,75 MHz. Um einen SAW-Frequenzgang zu erhalten, der bei 41,25 MHz ein nomi­ nelles Dämpfungsmaß hat, aber bei 41,75 MHz nur unwesent­ liche oder überhaupt keine Dämpfung bringt, müßte man ein relativ großes und teures SAW-Filter benutzen. Die Ver­ wendung eines solchen SAW-Filters in einem Konsumenten- Fernsehempfänger wäre jedoch unwirtschaftlich.

Das SAW-Filter 15 im Video-ZF-Kanal bei der Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung hat eine Sperrcharakteristik, wie sie der in Fig. 2 dargestellte Frequenzgang (Amplitude A als Funktion der Frequenz f) zeigt. Dieser Frequenzgang hat ein Minimum ("Nullstelle") bei einer Frequenz (z.B. ungefähr 41 MHz), die etwas niedriger ist als die Tonträ­ gerfrequenz von 41,25 MHz. Der 41,25 MHz-Tonträger wird daher weniger gedämpft als es der Fall wäre, wenn die Ton­ trägerfrequenz bei der Nullstelle läge. Gleichzeitig wer­ den aber ZF-Signalfrequenzen in unmittelbarer Nähe von 41,75 MHz vorteilhafterweise weniger stark gedämpft. Dieses Er­ gebnis ist wünschenswert, weil diese ZF-Frequenzen denje­ nigen Frequenzen des Basisband-Videosignals entsprechen, die in der Umgebung des 4,08 MHz-Farbartsignals liegen, sowie den hochfrequenten Leuchtdichte-Signalkomponenten des Basisband-Videosignals.

Obwohl also der beschriebene Tonsperrfrequenzgang des SAW-Filters 15 eine geringere Dämpfung des unerwünschten ZF-Tonträgersignals (41,25 MHz) im Video-ZF-Kanal bringt, werden Signalfrequenzen in der Umgebung von 41,75 MHz in wünschenswerter Weise weniger gedämpft. Beim hier beschrie­ benen Beispiel wird die Signalfrequenz von 41,75 MHz (ent­ spricht im Basisband-Videosignal einer Frequenz von 4,0 MHz) um ungefähr -5db gedämpft, was um einige db geringer ist als wenn das SAW-Filter 15 seine Nullstelle bei der 41,25-MHz-Tonträgerfrequenz hätte. Als Folge der beschrie­ benen Lage der Sperrcharakteristik des Filters 15 wird eine übermäßige Dämpfung der Farbartinformation und hoch­ frequenter Leuchtdichteinformation im Basisband vermieden.

Der von der beschriebenen Sperrcharakteristik des Filters 15 herrührende Effekt einer verminderten Dämpfung des 41,25 MHz-Tonträgersignals wird kompensiert durch den frequenz­ versetzten Tonsperrkreis 26, der das vom Videodemodulator 20 gelieferte demodulierte Basisband-Videosignal filtert. Der frequenzversetzte Sperrkreis 26 kann z.B. ein relativ einfacher und billiger Schwingkreis oder ein Keramikfilter mit einer Nullstellenfrequenz von 4,46 MHz sein, also etwas versetzt gegenüber der Frequenz des Intercarrier-Tonsignals von 4,5 MHz. Der Sperrkreis 26 bringt die erforderliche zu­ sätzliche Dämpfung, um sicherzustellen, daß Tonkomponenten im Basisband-Videosignal, das dem Videoprozessor 29 zuge­ führt wird, ausreichend gedämpft sind. Die Sperrcharak­ teristiken des Filters 15 und des Sperrkreises 26 sorgen für ein gewünschtes Maß an Dämpfung der Toninformation (ungefähr -50db) im Videokanal, wobei der Gesamt-Frequenz­ gang der Tonsignalsperrung im wesentlichen symmetrisch zur Frequenz 4,5 MHz ist. Eine solche Gesamtsymmetrie in der Sperrcharakteristik ist geboten wegen der normalerwei­ se zu erwartenden symmetrischen Energieverteilung der Ton­ information und ergibt sich durch die Kombination der in den Fig. 2 und 3 abgebildeten versetzten Amplituden- Frequenzgänge.

Die beschriebene Kombination des im Video-ZF-Kanal befind­ lichen Filters 15, dessen Nullstellenfrequenz etwas gegen­ über der 41,25-MHz-Tonträgerfrequenz versetzt ist, mit einem im Basisband-Videosignalweg befindlichen Sperrkreis 26, dessen Nullstellenfrequenz etwas gegenüber der 4,5 MHz- Intercarrierfrequenz versetzt ist, führt zu einem gewünsch­ ten Maß an Dämpfung der Toninformation im Videokanal, wäh­ rend gleichzeitig hochfrequente Farbart- und Leuchtdichte­ information im Basisband erhalten bleibt.

Claims (3)

1. Anordnung zum Ausfiltern von Tonsignalkomponenten in einer videosignalverarbeitenden Einrichtung, die ei­ nen Video-ZF-Kanal zur Verarbeitung von ZF-Videosig­ nalen enthält, ferner eine Einrichtung zur Demodula­ tion eines ZF-Videoausgangssignals des Video-ZF-Kanals für die Erzeugung eines Basisband-Videosignals auf­ weist und einen Videosignalweg enthält, um das Basis­ band-Videosignal auf eine Nutzeinrichtung für Video­ signale zu koppeln, gekennzeichnet durch:
ein erstes Filter (15), das sich im Video-ZF-Kanal befindet und dessen Frequenzgang der Amplitude eine Nullstelle bei einer Frequenz hat, die gegenüber der Frequenz eines ZF-Tonträgersignals versetzt ist;
ein zweites Filter (26), das sich im besagten Video­ signalweg befindet und dessen Frequenzgang eine Null­ stelle bei einer Frequenz hat, die gegenüber der Fre­ quenz eines Intercarrier-Tonsignals versetzt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter (15) eine Nullstelle bei einer Frequenz hat, die niedriger als die Frequenz des ZF- Tonträgersignals ist; daß das zweite Filter eine Nullstelle bei einer Fre­ quenz hat, die geringer ist als die Frequenz des In­ tercarrier-Tonsignals.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die videosignalverarbeitende Einrichtung ein quasi-paralleles Verarbeitungsnetzwerk (15, 16, 20, 22) für ZF-Signale hat, das den Video-ZF-Kanal und einen Ton-ZF-Kanal enthält;
daß das erste Filter (15) ein akustisches Oberflä­ chenwellenfilter (SAW-Filter) ist.