DE3712778C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für frequenzmodu­ lierte Signale (FM-Demodulator). Sie bezieht sich insbeson­ dere auf einen FM-Demodulator für Videosignale, z.B. Luminanz­ signale, in Geräten zur Wiedergabe von Videosignalen.

Bei Wiedergabegeräten für Videosignale, z.B. Fernsehempfängern und/oder Videorekordern wurden in der jüngeren Vergangenheit zahlreiche Verbesserungen erzielt, die zu einer Erhöhung der Bildqualität führten. Bekanntlich sind sowohl die Bildschärfe als auch das Signal/Geräusch-Verhältnis des Bildes besonders wichtige Faktoren für eine gute Bildqualität.

Die Schärfe eines Bildes wird durch den Frequenzgang der Bild­ wiedergabeschaltungen der Fernsehempfänger und/oder Video­ rekorder, d.h. die Eigenschaften beeinflußt, die die Übertra­ gung der Wellenform der Signale bestimmen. Wenn der für die Übertragung der Signal-Wellenformen maßgebende Frequenzgang der Bildwiedergabeschaltungen im Bereich der Vorderflanke und der Rückflanke der entsprechenden impulsförmigen Signale, z.B. der Luminanzsignale in Videosignalgemischen, unzureichend ist, beeinträchtigt dies die Bildschärfe auf dem Bildschirm. Bekanntlich ist das Luminanzsignal im FM-Signalband eines Videosignalgemischs zusammen mit anderen Signalen, z.B. den Farbsignalen, enthalten. Die Übertragungskennlinie für die Signal-Wellenformen wird durch den Frequenzübertragungsbereich der Schaltung bestimmt. Um ein gutes Signalverhalten zu erreichen, muß deshalb der Frequenzbereich der Bildwiedergabe­ schaltungen vergrößert werden. Es ist insbesondere wünschens­ wert, den Frequenzbereich in Richtung zu hohen Frequenzen hin möglichst weit auszudehnen.

Es wurden zahlreiche Anstrengungen zur Verbesserung des Frequenzgangs von Bildwiedergabeschaltungen unternommen. Eine weitere Steigerung ist jedoch schwierig, da der Frequenzübertragungsbereich aufgrund der Fortschritte in der Schaltungsentwicklung bereits sehr weit ausgedehnt ist. Außerdem läßt sich die Bildqualität in Videorekordern durch weitere Verbesserung des Frequenzgangs kaum noch verbessern. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Frequenzübertragungsbereich der Bildwiedergabeschaltungen in Videorekordern kleiner ist als in Fernsehempfängern.

Weitere Bemühungen zur Verbesserung der Bildqualität waren deshalb auf die Verbesserung des Signal/Geräusch-Verhältnisses in dem wiedergegebenen Bild gerichtet. Eine Vergrößerung des Signal/Geräusch-Abstands ist jedoch mit einer Verringerung des Frequenzübertragungsbereichs, verbunden, d. h. mit einer Verschlechterung des Frequenzgangs für die Signale in den Bildwiedergabeschaltungen. Wenn man beispielsweise versucht, das Signal/Geräusch-Verhältnis speziell in Videorekordern zu verbessern, verschlechtert sich damit der Frequenzgang, so daß in dem FM-Signalband des Videosignalgemischs wiederum signifikantes Geräusch an den Vorder- und/oder Rückflanken der entsprechenden impulsförmigen Signale, z. B. der Luminanzsignale auftritt. Es ist deshalb wichtig, das Signal/Geräusch-Verhältnis zu vergrößern und dabei gleichzeitig den Frequenzgang auf einem vorgeschriebenen Niveau zu halten.

Für Videorekorder sind folgende Verfahren zur Verbesserung des Signal/Geräusch-Verhältnisses des Bildes bekannt:

• 1) Vergrößerung der Emphasis mit Hilfe einer Emphasisschaltung in der Bildwiedergabeschaltung vor der Wiedergabe des Bildes (DE 32 12 713 A1).
• 2) Verbesserung der Geräuschunterdrückung in einer Geräuschunterdrückungs­ schaltung (DE 32 23 066 C2).
• 3) Vergrößerung der Signalkomponenten mit einem relativ hohen Träger/Geräusch- Verhältnis in dem FM-Signal, einer unterhalb des Trägersignals liegenden niederfrequenten Signalkomponente, zur Anhebung des Signal/Geräusch-Verhältnisses des Basisbandsignals nach der FM-Demodulation (DE 32 23 066 C2).

Diese bekannten Verfahren haben jedoch die im folgenden beschriebenen Nachteile:

Wenn man gemäß Verfahren (1) die Emphasis vergrößert, werden einige Frequenzkomponenten des Signals nicht der Weißpegel- und Schwarzpegelbegrenzung (Beschneidung) unterworfen, wodurch sich der Frequenzgang verschlechtert.

Beim Verfahren (2) extrahiert die Geräuschunterdrückungsschal­ tung die hochfrequenten Komponenten aus dem Videosignal, kehrt die Phasen der extrahierten Signale um, nachdem die hohen Frequenzen durch eine Begrenzerschaltung einer Amplituden­ begrenzung unterworfen wurden, und addiert dann die extrahier­ ten Signale zu dem originalen Videosignal. Somit wird Geräusch mit niedrigem Pegel und hoher Frequenz in dem originalen Videosignal durch das Geräusch in den extrahierten Signalen ausgelöscht. Bei dem Versuch, diese Geräuschunterdrückung zu vergrößern, verbessert sich das Signal/Geräusch-Verhältnis der Signale in flachen Bereichen der Signal-Wellenform. In den Bereichen jedoch, in denen das Signal sich mit steilem Verlauf über einen großen Amplitudenbereich ändert und eine hochfre­ quente Komponente besitzt, findet keine Geräuschunterdrückung statt. Dies kann z.B. in einem Abschnitt auftreten, in dem das Signal vom Schwarzpegel zum Weißpegel wechselt. Darüber hinaus wird die zeitliche Ausdehnung eines solchen Geräuschs größer. Deshalb verschlechtert sich der Frequenzgang für das Signal und das Geräusch wird in den Abschnitten, in denen die Wellen­ form sich rasch ändert, stärker hervorgehoben.

Wenn bei dem Verfahren (3) die niederfrequente Signalkomponen­ te, die unter dem Trägersignal liegt, größer wird, kann es leichter zu einer Inversion des Bildsignals zwischen dem Schwarzpegel und dem Weißpegel kommen. Gleichzeitig ver­ schlechtert die Bildqualität sich in dem Bereich, in dem ein Übergang vom Schwarzpegel zum Weißpegel stattfindet. Der Ab­ schnitt, in dem das Signal vom Schwarzpegel zum Weißpegel wechselt, ist der Bereich, in dem der Träger des FM-Signals sich mit der höchsten Frequenz ändert. Infolgedessen ver­ schlechtert sich das Träger/Geräusch-Verhältnis in den Abschnitten, in denen die Wellenform sich in der genannten Weise ändert. Deshalb ist bei dem Verfahren (3), bei dem keine Signalkomponente mit schlechtem Träger/Geräusch-Verhältnis verwendet wird, trotz der Verbesserung des Signal/Geräusch- Verhältnisses in dem Bereich mit flachem Verlauf der Wellen­ form eine Verschlechterung der Wellenform in den Bereichen gegeben, in denen das Signal sich schnell ändert. Eine der Ursachen der Signalverschlechterung besteht darin, daß die Trägerfrequenz, die der Frequenz in dem Bereich, in die Wellenform sich ändert, äquivalent ist, am oberen Ende des Übertragungsbandes des FM-Signals liegt. Der Grund hierfür liegt darin, daß man die Verwendung von Komponenten mit niedrigem Träger/Geräusch-Verhältnis vermeidet. Mit anderen Worten, bei dem Verfahren (3) besteht die Tendenz, daß die Amplitude und die Phase der FM-Signale auf dem Übertragungsweg verzerrt werden. Die Folge ist eine Verschlechterung der Wellenform in dem Abschnitt, in dem das Signal vom Schwarz­ pegel zum Weißpegel wechselt, so daß das Geräusch in diesem Übergangsbereich stärker betont wird.

Wie oben erläutert wurde, verschlechtert der Frequenzgang sich bei dem Versuch, das Signal/Geräusch-Verhältnis des Luminanz­ signals in Videorekordern bekannter Art zu verbessern. Darüber hinaus wächst das Geräusch in dem Bereich, in dem das Signal sich ändert, beträchtlich an. Deshalb kann man bei dem Signal/Geräusch-Verhältnis allenfalls einen Kompromiß zwischen diesen beiden Maßnahmen erreichen. Das Ergebnis besteht also darin, daß man bei bekannten Videorekordern vor dem Problem steht, daß eine Verschlechterung im Signal/Geräusch-Verhältnis des Signals in den Abschnitten der Wellenform gegeben ist, in denen ein Wechsel vom Schwarzpegel zum Weißpegel stattfindet.

Fig. 1 veranschaulicht das Verfahren (3), das in bekannten Videorekordern Anwendung findet. Fig. 1a zeigt die Wellenform eines Luminanzsignals, nachdem das Videosignal durch Demodu­ lation in das Basisband umgesetzt wurde. Fig. 1b zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A der Wellenform von Fig. 1a. Aus Fig. 1b geht hervor, daß im Bereich der Spitze der Vorderflanke (dem Bereich, in dem das Signal vom Schwarz­ pegel zum Weißpegel wechselt) ein großer Geräuschanteil vor­ handen ist. Wenn das Videosignal eine Deemphasisschaltung und eine Geräuschunterdrückungsschaltung durchlaufen hat, erhält man ein Luminanzsignal mit einer Wellenform, wie sie in Fig. 1c gezeigt ist. Fig. 1d zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A der Wellenform von Fig. 1c. Aus Fig. 1d ist klar erkennbar, daß das Geräusch an der Spitze der Vorder­ flanke erhalten bleibt und durch die Deemphasisschaltung oder die Geräuschunterdrückungsschaltung nicht völlig beseitigt wurde. Demzufolge wird der Kontrast an den Kanten des auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bildes durch das Geräusch beein­ trächtigt. Dies führt wiederum zu einer Verschlechterung der Bildqualität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen FM-Signal­ demodulator für Videosignale anzugeben, der in der Lage ist, das Geräusch in den Abschnitten der Wellenform, in denen das Videosignal sich rasch über einen großen Amplitudenbereich ändert, zu beseitigen, ohne daß der Frequenzgang sich ver­ schlechtert. Der erfindungsgemäße FM-Demodulator soll sich insbesondere auch für Videorekorder eignen. Speziell soll das Geräusch in denjenigen Abschnitten der Wellenform beseitigt werden, in denen das Luminanzsignal vom Schwarzpegel zum Weißpegel wechselt, ohne daß gleichzeitig der Frequenzgang beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen auf ein frequenzmoduliertes Eingangsignal ansprechenden FM-Demodulator für ein Gerät zur Wiedergabe von Videosignalen mit einer Demodulatorschaltung zur Umwandlung des frequenzmodulierten Eingangssignals in ein Videosignal mit variabler Amplitude, der gekennzeichnet ist durch eine Geräuschunterdrückungsein­ richtung zur Beseitigung von Geräuschsignalen aus dem Video­ signal mit variabler Amplitude mit einer Begrenzereinrichtung zur Beseitigung von das Geräuschsignal tragenden Signalantei­ len aus dem Videosignal mit veränderlicher Amplitude sowie mit einer Einrichtung zur Amplitudenexpansion, die die Amplitude des Videosignals im Bereich der beseitigten Signalanteile auf einen vorbestimmten Pegel vergrößert.

Durch den erwähnten Begrenzungsvorgang, der im folgenden auch als Klemmvorgang bezeichnet wird und die Wirkung hat, daß das Signal im Bereich großer Amplituden "abgeschnitten" wird, wird bei dem FM-Demodulator gemäß der Erfindung das Geräusch in den Abschnitten beseitigt, in denen ein Übergang vom Schwarzpegel zum Weißpegel stattfindet. Der durch das "Beschneiden" des Signals in diesen Abschnitten verloren gegangene Signalanteil wird durch den erwähnten Expandiervorgang wieder kompensiert. Infolgedessen können bei der Anordnung gemäß der Erfindung sowohl die Anforderungen bezüglich des Signal/Geräusch-Ver­ hältnisses in dem genannten Änderungsabschnitt der Wellenform als auch die Anforderung an den Frequenzgang befriedigt werden.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Signalverlauf in FM-Demodulator für Videosignale in Videorecordern gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs­ beispiels des FM-Demodulators für Videosignale gemäß der Erfindung,

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 2,

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer praktisch ausgeführten Schaltungsanordnung des FM-Demodulators von Fig. 2,

Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 4,

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungs­ beispiels des FM-Demodulators für Videosignale gemäß der Erfindung,

Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 6,

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer praktisch ausgeführten Schaltungsanordnung des FM-Demodulators von Fig. 6,

Fig. 9 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 8.

Im folgenden sei die Erfindung anhand von Fig. 2 bis 9 im einzelnen näher erläutert. Zur Vereinfachung der Erläuterungen sind in den einzelnen Zeichnungsfiguren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Zahlen und Buchstaben bezeichnet.

Anhand von Fig. 2 bis 5 werden ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines FM-Demodulators für Videosignale gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des FM-Demodulators. Fig. 3 ist ein Diagramm der Signalverläufe in der Schaltung von Fig. 2.

In Fig. 2 wird ein Videosignalgemisch S 1, das ein vorge­ schriebenes FM-Signalband besitzt, einer FM-Demodulator­ schaltung 11 zugeführt. Diese demoduliert das FM-Signalband. Das demodulierte Signal wird einem Tiefpaßfilter 12 zugeführt, so daß an dessen Ausgang ein Basisband-Luminanz­ signal S 2 erscheint, wie es in Fig. 2a dargestellt ist. Die Spitze des Endbereichs der Vorderflanke der Welle dieses Basisband-Luminanzsignals S 2 trägt üblicher­ weise ein Geräuschsignal N. Das Luminanzsignal S 2 wird einer Weißpegel-Klemmschaltung 13 zugeführt, in der es bei einem als Schwellwertpegel spezifizierten Weißpegel abgeschnitten wird, so daß die Spitze mit dem Geräuschsignal N abgeschnitten wird, wie dies in Fig. 3b gezeigt ist. Das "geklemmte" Luminanzsignal S 3 wird sodann einer Pegel-Expandierschaltung 14 zugeführt. Diese spricht nur auf die Vorderflanke des geklemmten Luminanzsignals S 3 an und expandiert den Amplitudenpegel der Vorderflanke. Dadurch wird die Vorderflanke des geklemmten Luminanzsignals S 3 wieder auf den ursprünglichen Pegel gebracht, jedoch ohne das Geräuschsignal N (siehe Fig. 3c). Das expandierte Luminanzsignal S 4 wird in üblicher Weise einer Deemphasis­ schaltung und/oder einer Rauschunterdrückungsschaltung zugeführt. In diesen wird das expandierte Luminanzsignal S 4 der vorgeschriebenen Deemphasis und/oder Rauschunter­ drückung unterworfen. Als Ergebnis erhält man ein Signal S 5 mit hervorragenden Wellenformeigenschaften, wie es in Fig. 3d dargestellt ist, als resultierendes Luminanz­ signal.

Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführung der Weißpegelklemm­ schaltung 13 und der Pegelexpandierschaltung 14 von Fig. 2. In Fig. 4 bezeichnen Qi (i=1,2, . . .) Transistoren, Di-Dioden, Ri-Widerstände, Ci-Kondensatoren und Li-Indukti­ vitäten. Das gleiche Bezugszeichensystem ist in der weiter unten beschriebenen Fig. 8 verwendet.

In Fig. 4 besteht die Weißpegel-Klemmschaltung 13 aus den pnp-Transistoren Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 als den hauptsäch­ lichen aktiven Schaltungselementen, während die Pegelexpan­ dierschaltung 14 aus einer Diode D 1, einem fünften pnp-Tran­ sistor Q 5, einer Induktivität L 1, einem Kondensator C 4 usw. besteht. In der Weißpegel-Klemmschaltung 13 bildet der erste Transistor Q 1 zusammen mit einem Basis-Vor­ spannwiderstand R 2 und einem Emitter-Lastwiderstand R 3 einen Eingangs-Pufferverstärker BA 1. Die Basis des ersten Transistors Q 1 ist über den Basis-Vorspannwiderstand R 2 mit der Masseklemme G verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors Q 1 ist direkt mit der Masseklemme G verbunden. Der Emitter des ersten Transistors Q 1 ist über den Emitter-Lastwiderstand R 3 mit dem Anschluß PS einer Versorgungsquelle mit der Spannung Vcc verbunden. Der Emitter des Transistors Q 1 ist außerdem über eine aus einem Koppelkondensator C 1 und einem Widerstand R 4 bestehende Reihenschaltung mit der Basis des zweiten Transistors Q 2 verbunden.

Der zweite und dritte Transistor Q 2 und Q 3 bilden zusammen mit einem Rückkopplungswiderstand R 5, einem gemeinsamen Emitterwiderstand R 6, einem Kollektor-Lastwiderstand R 7, Basisvorspannwiderständen R 8 und R 9 und einem Kondensa­ tor C 3 einen invertierenden Operationsverstärker OPA. Die Emitter des zweiten und dritten Transistors Q 2 und Q 3 sind miteinander und über den gemeinsamen Emitterwider­ stand R 6 mit der Klemme PS der Versorgungsquelle verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors Q 2 ist über den Kollektor-Lastwiderstand R 7 mit der Masseklemme G verbunden. Der Kollektor des dritten Transistors Q 3 ist direkt mit der Masseklemme G verbunden. Die Basis des dritten Transistors Q 3 ist über eine aus dem Basiswiderstand R 9 und dem Kondensator C 2 bestehende Parallelschaltung mit dem Masseanschluß G verbunden. Die Basis des dritten Transistors Q 3 ist mit dem Anschluß PS der Versorgungsquelle verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors Q 2 ist mit der Basis des vierten Transistors Q 4 verbunden.

Der vierte Transistor Q 4 bildet zusammen mit einem Emitter- Lastwiderstand R 10 einen Ausgangs-Pufferverstärker BA 2. Der Kollektor des vierten Transistors Q 4 ist direkt mit dem Masseanschluß G verbunden. Der Emitter des vierten Transistors Q 4 ist über den Emitter-Lastwiderstand R 10 mit dem Anschluß PS der Versorgungsquelle verbunden. Außerdem ist der Emitter des vierten Transistors Q 4 über den Rückkopplungswiderstand R 5 mit der Basis des zweiten Transistors Q 3 in dem Operationsverstärker OPA verbunden. Die Masse des vierten Transistors Q 4 ist mit dem Anodenanschluß der Diode D 1 in der Pegelexpandier­ schaltung 14 verbunden.

In der Pegel-Expandierschaltung 14 ist die Diode D 1 mit ihrem Anodenanschluß über eine aus einem Kondensator C 3 und einem Widerstand R 13 bestehende Reihenschaltung mit dem Masseanschluß G verbunden. Der Anodenanschluß der Diode D 1 ist außerdem über eine Reihenschaltung von Widerständen R 11 und R 14 mit dem Anschluß PS der Versorgungsquelle verbunden. Der Kathodenanschluß der Diode D 1 ist über eine aus der Induktivität L 1 und dem Kondensator C 1 bestehende Reihenschaltung mit dem Emitter des fünften Transistors Q 5 verbunden. Die aus der Induktivi­ tät L 1 und dem Kondensator C 4 bestehende Reihenschaltung bildet, wie weiter unten beschrieben, eine Spitzenwert- Schaltung PE. Der Kathodenanschluß der Diode D 1 ist ferner über einen Widerstand R 12 mit dem Anodenanschluß verbunden. Der Emitter des fünften Transistors Q 5 ist über den Widerstand R 14 mit dem Anschluß PS der Versorgungs­ quelle verbunden. Die Basis des fünften Transistors Q 5 ist direkt mit der Basis des dritten Transistors Q 3 in dem Operationsverstärker OPA der Weißpegel-Klemm­ schaltung 13 verbunden. Der Kollektor des fünften Transis­ tors Q 5 ist über einen Widerstand R 15 mit dem Masseanschluß G verbunden. Außerdem ist der Kollektor des fünften Transistors Q 5 mit einer Ausgangsklemme OUT verbunden.

Das von dem Tiefpaßfilter 12 ausgegebene Basisband-Luminanz­ signal S 2 wird über den Eingangs-Pufferverstärker BA 1, den Koppelkondensator C 1 und den Widerstand R 4 dem invertie­ renden Operationsverstärker OPA zugeführt. Wie aus Fig. 5a hervorgeht, ist hier die Polarität des Luminanzsignals S 2 an der Klemme P 1 zwischen dem Koppelkondensator C 1 und dem Widerstand R 4 negativ. Die Spitze des Luminanzsi­ gnals S 2 wird in dem Operationsverstärker OPA auf einen vorbestimmten Pegelwert begrenzt (geklemmt). Dieser Vorgang wird weiter unten näher erläutert. Somit erhält man an der Klemme P 2 zwischen dem Kollektor des vierten Transistors Q 4 und dem Anodenanschluß der Diode D 1 in der Pegel-Expandierschaltung 14 das in Fig. 5b dargestellte geklemmte Luminanzsignal S 3. Der Ausgang des Ausgangs- Pufferverstärkers BA 2 ist über den Kondensator C 3 und den Widerstand R 13 geerdet. Deshalb ist die Polarität des geklemmten Luminanzsignals S 3 an dem Anschluß P 2 positiv, wie dies in Fig. 5b angedeutet ist.

Wenn die Vorderflanke des Luminanzsignals S 2 dem Operations­ verstärker OPA zugeführt wird, ist das Potential des Emitters des vierten Transistors Q 4, der als Ausgangs- Pufferverstärker BA 2 arbeitet, sehr nahe bei der Spannung Vcc der Versorgungsquelle. Somit wird der Ausgangsstrom des Ausgangs-Pufferverstärkers BA 2, der Lastelemente, wie z.B. den Kondensator, den Widerstand R 13 u.s.w. speist, minimal. Somit findet in diesem Zustand keine Speisung der genannten Elemente durch den Ausgangs-Puffer­ verstärker BA 2 statt. Im Ergebnis wird damit der Vorder­ flanken-Bereich des Luminanzsignals S 2 bei dem vorgeschrie­ benen Pegel, der in der Nähe der Speisespannung Vcc liegt, abgeschnitten. Das auf diese Weise geklemmte Luminanzsignal S 3, das in Fig. 5b dargestellt ist, tritt an dem Anschluß P 2 auf. Da das geklemmte Luminanz­ signal S 2 über den Rückkopplungswiderstand R 5 zur Basis des zweiten Transistors Q 2 des Operationsverstärkers OPA rückgekoppelt wird, bewirkt das Rückkopplungssignal eine Kompensation des abgeschnittenen Teils des Luminanz­ signals S 2. Infolge dieser Kompensation wächst die Signal- Wellenform des geklemmten Vorderflankenbereichs bis zur Hinterflanke allmählich an.

Das Ausgangssignal des Ausgangs-Pufferverstärkers BA 2, d.h. des vierten Transistors Q 4 wird über die Diode D 1 dem fünften Transistor Q 5 zugeführt, der mit geerdeter Basis betrieben wird. Wenn der hohe Amplitudenpegel des Vorderflankenbereichs des Luminanzsignals S 3 an die Diode D 1 angelegt wird, gelangt diese in ihren leitenden Zustand. Daraufhin bewirkt die aus der Induktivität L 1 und dem Kondensator C 4 bestehende Reihenschaltung, d.h. die Spitzenwert-Schaltung PE eine Spitzenwertbildung für den Vorderflankenbereich des Luminanzssignals S 3. Falls die Resonanzfrequenz der Spitzenwert-Schaltung PE auf etwa 1 MHz, d.h. die am meisten zentrale Komponente des Vorderflankenbereichs, gelegt wird, wird der geklemmte Vorderflankenbereich des Luminanzsignals S 3 in seinem Amplitudenpegel expandiert. Dadurch erhält man ein Signal S 4, wie es in Fig. 5c dargestellt ist. Bei diesem ist der durch den Klemmvorgang in der Weißpegelklemmschaltung 13 abgeschnittene Teil des Luminanzsignals S 2 kompensiert. Der zweite, dritte und vierte Transistor Q 2, Q 3 bzw. Q 4 werden übrigens mit hoher Verstärkung betrieben, damit die Diode D 1 in ihren leitenden Zustand gelangt, wenn der Vorderflankenbereich des Luminanzsignals S 2 zugeführt wird. Die Funktion des Koppelkondensators C 1 besteht darin, eine Änderung des Klemmvorgangs aufgrund einer Frequenzänderung des Trägersignals des FM-Signalbands und einer Pegeländerung des Ausgangssignals der FM-Demodula­ torschaltung 11 im Aufzeichnungsmodus zu verhindern.

Wie oben im einzelnen erläutert wurde, ist das erste Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß das im Bereich der Vorderflanke des Luminanzsignals S 2 auftretende Geräusch N durch den Klemmvorgang in der Weißpegel-Klemm­ schaltung 13 entfernt und der durch den Klemmvorgang entfernte Teil durch den Expansionsvorgang kompensiert wird. Deshalb läßt sich bei diesem Ausführungsbeispiel das Signal/Rausch-Verhältnis ohne Verschlechterung der Wellenform-Eigenschaften verbessern. Man erhält ein Bild hoher Qualität ohne die übliche Beeinträchtigung durch Rauscherscheinungen in den Bildbereichen, in denen das Luminanzsignal vom Schwarzpegel zum Weißpegel wechselt.

Der Expansionsvorgang, durch den der durch den Klemmvorgang entfernte Teil des Luminanzsignals S 2 kompensiert wird, findet bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach dem Klemm­ vorgang statt. Der Expansionsvorgang kann jedoch auch vor dem Klemmvorgang durchgeführt werden. Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in dieser Weise arbeitet, sei im folgenden anhand von Fig. 6 bis 9 beschrieben. In Fig. 6 ist die Reihenfolge der Weißpegel- Klemmschaltung 13 und der Expandier-Schaltung 14 gegenüber der Schaltung von Fig. 2 umgekehrt. Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 6. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird zunächst der Amplitudenpegel des Luminanzsignals S 2 (Fig. 7a) in der Expandier-Schaltung 14 expandiert, so daß man das in Fig. 7b dargestellte Signal S 4 erhält. Bei dieser Expansion wird auch das Geräuschsignal N im Bereich der Vorderflanke des Luminanzsignals S 2 expandiert, wie dies in Fig. 7b dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt eine praktische Ausführung der Expandier- Schaltung 14 und der Weißpegel-Klemmschaltung 13 von Fig. 6. Mit Qi, Di, Ri, Ci und Li sind in Fig. 8 Transi­ storen, Dioden, Widerstände, Kondensatoren bzw. Induktivi­ täten bezeichnet. Die Schaltung 14 zur Pegelexpansion enthält einen sechsten, siebenten, achten und neunten p-Transistor Q 6, Q 7, Q 8 und Q 9, eine zweite Diode D 2, eine Induktivität L 21, einen Kondensator C 24 u.s.w. Der neunte pnp-Transistor Q 9 bildet zusammen mit einer dritten Diode D 3 die Weißpegel-Klemmschaltung 13. In der Expandier-Schaltung 14 bildet der sechste Transistor Q 6 zusammen mit einem Basis-Vorspannwiderstand R 22 und einem Emitter-Lastwiderstand R 23 einen Eingangs-Pufferver­ stärker BA 3. Die Basis des sechsten Transistors Q 6 ist über den Basis-Vorspannwiderstand R 22 mit einem Massean­ schluß G verbunden. Der Kollektor des sechsten Transistors Q 6 ist direkt mit dem Masseanschluß G verbunden. Der Emitter des sechsten Transistors Q 6 ist über den Emitter- Lastwiderstand R 23 mit dem Anschluß PS einer Versorgungs­ quelle verbunden, deren Spannung Vcc beträgt. Der Emitter des Transistors Q 6 ist außerdem über eine aus einem Koppelkondensator C 21 und einem Widerstand R 24 bestehende Reihenschaltung mit der Basis des siebenten Transistors Q 7 verbunden.

Der siebente und der achte Transistor Q 7 bzw. Q 8 bilden zusammen mit einem Rückkopplungswiderstand R 24, Emitter- Widerständen R 25 und R 26, einem Kollektor-Lastwiderstand R 28, Basis-Vorspannwiderständen R 29 und R 30 und einem Kondensator C 22 einen nichtinvertierenden Verstärker HGA mit großer Verstärkung. Die Emitter des siebenten und achten Transistors Q 7 und Q 8 sind über den Widerstand R 27 miteinander und über die Emitter-Widerstände R 25 bzw. R 26 mit dem Anschluß PS der Versorgungsquelle verbun­ den. Der Kollektor des siebenten Transistors Q 7 ist direkt mit dem Masseanschluß G verbunden. Der Kollektor des achten Transistors Q 8 ist über den Kollektor-Lastwider­ stand R 28 mit dem Masseanschluß verbunden. Die Basis des achten Transistors Q 8 ist über eine aus dem Basis-Vor­ spannwiderstand R 30 und dem Kondensator C 22 bestehende Parallelschaltung mit dem Masseanschluß G verbunden. Die Basis des achten Transistors Q 8 ist außerdem über den Basis-Widerstand R 29 mit dem Anschluß PS der Versor­ gungsquelle verbunden. Außerdem ist die Basis des achten Transistors Q 8 über den Rückkopplungswiderstand R 24 mit der Basis des siebenten Transistors Q 7 verbunden. Der Kollektor des achten Transistors Q 8 ist über einen Koppelkondensator C 23 mit der Basis des neunten Transistors Q 9 verbunden. Die Basis des neunten Transistors Q 9 ist über einen Basis-Vorspannwiderstand R 32 mit dem Massean­ schluß G verbunden. Sie ist außerdem über einen weiteren Basis-Vorspannwiderstand R 31 mit dem Anschluß PS mit der Versorgungsquelle verbunden. Der Emitter des neunten Transistors Q 9 ist über einen Emitterwiderstand R 34 mit dem Masseanschluß G verbunden. Der Emitter des neunten Transistors Q 9 ist außerdem mit dem Kathodenanschluß der zweiten Diode D 2 verbunden. Letztere ist mit ihrer Anode über eine aus der Induktivität L 21 und dem Kondensator C 24 bestehende Reihenschaltung mit dem Masseanschluß G verbunden. Diese aus der Induktivität L 21 und dem Kondensator C 24 bestehende Reihenschaltung bildet eine Spitzenwertschaltung für den Vorderflankenbereich des Luminanzsignals, das weiter unten näher beschrieben wird. Der Anodenanschluß der zweiten Diode D 2 ist ferner über einen Widerstand R 35 mit ihrem Kathodenanschluß verbunden. Der Kollektor des neunten Transistors Q 9 ist über einen Kollektor-Lastwiderstand R 33 mit dem Anschluß PS der Versorgungsquelle verbunden. Außerdem ist der Kollektor des neunten Transistors Q 9 über die dritte Diode D 3 mit der Basis des achten Transistors Q 8 in der Schaltung 14 zur Pegelexpansion verbunden. Dieser Zweig dient zur Signalrückkopplung. Die dritte Diode D 3 bewirkt, daß das Luminanzsignal in der weiter unten beschriebenen Weise auf einen vorbestimmten Pegelwert begrenzt (geklemmt) wird. Der Kollektor des neunten Transistors Q 9 ist ferner mit der mit OUT bezeichneten Ausgangsklemme der Ausgangsschaltung verbunden.

Das von dem Tiefpaßfilter 12 abgegebene Basisband-Luminanz­ signal S 2 wird über den Eingangs-Pufferverstärker BA 3 und den Koppelkondensator C 21 dem nichtinvertierenden Verstärker HGA mit hoher Verstärkung zugeführt. Die Polarität des Luminanzsignals S 2 an dem Anschluß P 21 zwischen dem Koppelkondensator C 21 und dem siebenten Transistor Q 7 ist, wie in Fig. 9a dargestellt, hier negativ. Nach dem Durchgang durch den Verstärker HGA erscheint das Luminanzsignal S 2 als verstärktes Luminanz­ signal S 2′ (Fig. 9b) an einem Anschluß P 22, der zwischen dem Koppelkondensator C 23 und der Basis des neunten Transistors Q 9 liegt. Das verstärkte Luminanzsignal S 2′ wird dem neunten Transistors Q 9 zugeführt. Die zweite Diode D 2 gelangt in ihren leitenden Zustand, wenn der hohe Amplitudenpegel des Vorderflankenbereichs des Luminanz­ signals S 2′ angelegt wird. Somit führt die aus der Serien­ schaltung der Induktivität L 21 und des Kondensators C 24 bestehende Spitzenwert-Schaltung PE eine Spitzenwert­ bildung für den Vorderflankenbereich des Luminanzsignals S 2′ durch. Falls die Resonanzfrequenz der Spitzenwert-Schal­ tung PE auf etwa 1 MHz gelegt wird, die die am meisten zentrale Komponente des Vorderflankenbereichs darstellt, wird der Vorderflankenbereich des Luminanzsignals S 2′ in ihrem Amplitudenpegel expandiert. Als Ergebnis erhält man ein Signal S 4, das in Fig. 9c dargestellt ist. Das expandierte Luminanzsignal erscheint an dem Kollektor des neunten Transistors Q 9 mit umgekehrter Polarität (Fig. 9c). Wenn der Vorderflankenbereich des Luminanz­ signals S 2′ angelegt wird, liegt das Kollektorpotential des neunten Transistors Q 9 sehr nahe bei der Spannung Vcc der Versorgungsquelle. Somit wird der Vorderflanken­ bereich des Luminanzsignals S 4 bei dem vorgeschriebenen Pegel in der Nähe der Speisespannung Vcc abgeschnitten (geklemmt). Man erhält somit an der Ausgangsklemme OUT ein Ausgangssignal S 3, wie es in Fig. 9d dargestellt ist. Wie aus der Wellenform des geklemmten Luminanzsignals S 3 in Fig. 9d klar erkennbar ist, ist das Geräuschsignal N im Spitzenbereich der Vorderflanke des expandierten Luminanzsignals S 4 entfernt, wobei der Vorderflankenbereich des geklemmten Luminanzsignals S 3 trotzdem eine genügend große Amplitude ohne das Geräuschsignal N hat.

Die Erfindung stellt einen FM-Demodulator für Videosignale z.B. für Luminanzsignale von Videorecordern zur Verfügung, der Geräuschsignale in dem Bereich, in dem das Luminanz­ signal vom Schwarzpegel zum Weißpegel wechselt, entfernt, ohne daß die Wellenform-Eigenschaften verschlechtert werden.

Claims (7)

1. FM-Demodulator für ein Gerät zur Wiedergabe von Videosignalen zur Demodulation eines frequenzmodulierten Eingangssignals mit einer Demodulatorschaltung (11) zur Umwandlung des frequenzmodulierten Eingangssignals in ein im Basisband liegendes Videosignal, gekennzeichnet durch eine Geräuschunterdrückungseinrichtung (13, 14) zur Beseitigung von Geräuschsignalen aus dem Videosignal mit folgenden Teilen:
eine Begrenzereinrichtung (13) zur Beseitigung von das Geräuschsignal enthaltenden Signalanteilen aus dem Videosignal und
eine Einrichtung (14) zur Amplitudenexpansion, die die Amplitude des Videosignals im Bereich von der Begrenzereinrichtung (13) beseitigten Signalanteile auf einen auf den Weißpegel bezogenen Pegel vergrößert.

2. FM-Demodulator nach Anspruch 1 zur Demodulation eines Videosignals mit mehreren Signalkomponenten, gekennzeichnet durch eine Filtereinrichtung (12) zur Abtrennung einer vorbestimmten Signalkomponente aus dem Videosignal.

3. FM-Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzereinrichtung (13) eine Amplitudenbegrenzerschaltung (BA1, OPA, BA2) mit einem vorbestimmten Amplitudenschwellwert gebildet ist.

4. FM-Demodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenbegrenzerschaltung (BA 1, OPA, BA 2) mehrere Transistoren (Q 1 bis Q 4) enthält.

5. FM-Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Signalkomponente das Luminanzsignal des Videosignals ist und daß die Einrichtung (14) zur Amplitudenexpansion einen Resonanzkreis (L 1, C 4) aufweist, der die Amplitude ausgewählter Abschnitte des Luminanzsignals auf einen Pegel vergrößert, der im wesentlichen dem vor der Beseitigung der das Geräuschsignal enthaltenden Signalanteile vorhandenen Pegel entspricht.

6. FM-Demodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis eine Induktivität (L 1) und eine Kapazität (C 4) enthält.

7. FM-Demodulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein Tiefpaßfilter (12) ist.