DE3706242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In einem Fernsehempfänger wird das von einem Tuner des Empfängers kommende ZF-Signal durch einen Zwischenfrequenzkanal (ZF-Kanal) gefiltert, bevor es in die Bild- und Tonkomponenten des Fernsehsignals demoduliert wird. Bei dem Quasi-Paralleltonverfahren werden die Ton- und Videosignalkomponenten des ZF-Signals in getrennten Kanälen vor der Demodulation getrennt gefiltert. Im Ton-ZF-Kanal wird das ZF-Bildträgersignal mit dem ZF-Tonträgersignal zu einem Intercarrier-Tonsignal mit der Frequenz 4,5 MHz gemischt, das anschließend zum Tonsignal demoduliert wird. Der Video-ZF-Kanal enthält typischerweise ein Sperrfilter zur Dämpfung der Tonträgerfrequenz von 41,25 MHz. Ein Ausgangssignal des Video-ZF-Kanals wird an einen Videodemodulator gelegt, der ein Basisband-Videosignal erzeugt, das dann den Leuchtdichte- und Farbsignalverarbeitungsschaltungen z. B. eines Fernsehempfängers zugeführt wird.

Aus der DE-OS 33 36 234 ist eine Tondemodulationsschaltung für einen Fernseher bekannt, bei welcher an den ZF-Verstärker im Bildkanal eine Tonträgerfalle zum Ausfiltern einer 920-MHz-Schwebung angeschlossen ist, welche durch Mischung zwischen Tonträger und Farbträger entstehen kann und im Videokanal stört. Dem darauffolgenden Videodemodulator folgt noch eine 4,5-MHz-Falle zur Ausfilterung des Intercarrier-Tonträgers. Der an den ZF-Verstärker außerdem angeschlossene Tonkanal beginnt mit einem Bandpaßfilter, welches ein Maximum bei der Tonträgerfrequenz und ein etwas niedriges Maximum bei der Bildträgerfrequenz aufweist, um die zur Bildung des Intercarrier-Trägers zu mischenden Frequenzen zu selektieren.

Im ZF-Kanal eines Fernsehempfängers verwendet man gern ein akustisches Oberflächenwellenfilter, weil solche Filter klein und billig sind und reproduzierbare 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-Filterkanal und sind in dieser Form besonders nützlich in Empfängern, welche die ZF-Signale nach dem quasi-parallelen Prinzip verarbeiten.

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 -25 db bis -35 db, was meist nicht ausreicht, um sicherzustellen, daß die Toninformation die in einem demodulierten Basisband-Videosignal enthaltene Bildinformation nicht stört oder beeinträchtigt. Zur weiteren Dämpfung der Toninformation im Videokanal kann ein relativ einfacher billiger 4,5-MHz-Sperrkreis im Signalweg der Basisband-Videosignale verwendet werden, der eine unerwünschte Intercarrier-Tonkomponente von 4,5 MHz dämpft, die als Folge des Video­ signal-Demodulationsprozesses entsteht. Die beiden Sperrfilter bringen eine Gesamtdämpfung der Toninformation im Videokanal von -50 db oder mehr. Eine solche Schaltung ist aus der DE-OS 32 46 475 bekannt.

Der Frequenzgang der Amplitude des Tonsperrkreises im Video-ZF-Kanal ist typischerweise nicht ideal, denn zur Erzeugung einer idealen Sperrfilterkurve mit extrem steilen (nahezu senkrechten) Flanken am Sperrbereich und oben abgeflachtem Verlauf im Durchlaßbereich müßte man ein kompliziertes und teures ZF-Filter benutzen. Es wurde gefunden, daß der nicht-ideale Frequenzgang des Tonsperrkreises im Video-ZF-Kanal dazu führt, daß ZF-Frequenzen in unmittelbarer Nähe von 41,75 MHz unerwünscht gedämpft werden und daß diese Dämpfung eine entsprechende Dämpfung hochfrequenter Informationsanteile des Basisband-Videosignals 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung der vorstehend erläuterten Art die unerwünschte Dämpfung der Farbkomponenten und der hochfrequenten Leuchtdichtekomponenten ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Kombination eines Tonsperrkreises im Video-ZF-Kanal mit einem Tonsperrkreis im Signalweg des Basis­ band-Videosignals bewirkt, daß hochfrequente Informationsanteile des Basisband-Videosignals weniger gedämpft werden und dennoch eine effektive Unterdrückung von Tonsignalen im Videokanal erfolgt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat ein erstes Tonsperrfilter in einem Video-ZF-Kanal eines Fernsehempfängers einen Frequenzgang, dessen Nullstelle gegenüber der Frequenz des mit 41,25 MHz schwingenden ZF-Tonträgers versetzt ist. Das demodulierte Basisband-Videosignal wird durch ein zweites Tonsperrfilter gefiltert, dessen Frequenzgang eine Nullstelle bei einer Frequenz hat, die gegenüber 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. 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.

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 -5 db 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 -50 db) 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. Videosignal-Verarbeitungsschaltung mit einem Verarbeitungskanal für ein Video-ZF-Signal und einem Demodulator für dieses zur Erzeugung eines Basisband-Videosignals, das über einen Videosignalweg zu einer Signalauswertungsschaltung übertragen wird, und mit einem ersten Filter in dem Video-ZF-Signalverarbeitungskanal sowie einem zweiten Filter in dem Videosignalweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzkurve des ersten Filters (15) bei einer gegenüber der Frequenz eines ZF-Tonträgersignals versetzten Frequenz eine Nullstelle hat und daß das zweite Filter (26) eine bei einer gegen die Frequenz eines Intercarrier-Tonsignals versetzten Frequenz eine Nullstelle hat.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullstelle des ersten Filters (15) bei einer Frequenz unterhalb der Frequenz des ZF-Tonträgersignals liegt und daß die Nullstelle des zweiten Filters bei einer Frequenz unterhalb der Frequenz des Intercarrier-Tonsignals liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine quasi-parallele ZF-Signal-Verarbeitungsschaltung (15, 16, 20, 22) welche den Video-ZF-Kanal und einen Ton-ZF-Kanal enthält, und durch die Ausbildung des ersten Filters (15) als akustisches Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter).