DE3738403A1 - Schaltungsanordnung zur abtrennung eines hilfstraegersignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abtrennung eines Hilfsträgersignals nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 27 30 368 ist ein Bezugssignalgenerator für eine Zeitbasiskorrekturschaltung bekannt, mit deren Hilfe Zeitbasisfehler eines von einem magnetischen Aufzeichnungs-/ Wiedergabegerät wiedergegebenen Farb-Videosignals korrigiert werden. Der Bezugssignalgenerator ist so ausgelegt, daß er dem Zeitfehler des wiedergegebenen Farb-Videosignals folgt. Üblicherweise wird der Bezugssignalgenerator mit dem Farb-Synchronsignal des wiedergegebenen Farb-Videosignals getriggert. Dazu wird das Farb-Videosignal zunächst einer Torschaltung zugeführt, die während des Farb-Synchron­ signalintervalls das Farb-Synchronsignal zu einem Bandpaß­ filter weiterleitet. Da das Bandpaßfilter für das Farb-Synchronsignal durchlässig ist, liegt am Ausgang des Bandpaßfilters das vom Farb-Videosignal abgetrennte Farb-Synchronsignal. Für eine nachfolgende Signalverarbeitung wird das gewonnene Farb-Synchronsignal einer Pegeldetektion unterworfen. Dabei wird das analoge Farb-Synchronsignal beim Über- bzw. Unterschreiten einer bestimmten Spannungsschwelle in ein binäres Farb-Synchronsignal umgewandelt.

Nachteilig bei dieser bekannten Schaltungsanordnung zur Abtrennung des Farb-Synchronsignals aus einem Farb-Video- Signal ist die unbefriedigende Betriebssicherheit gegenüber Störungen im wiedergegebenen Farb-Videosignal. Bei schlechtem Signal-/Rauschabstand des Farb-Videosignals wird die Phasenlage des zurückerhaltenen Farb-Synchronsignals verfälscht. Da jedoch gerade die Phasenlage des abgetrennten Farb-Synchronsignals maßgeblich den Ist-Zustand des Zeitfehlers bestimmt, können Zeitfehler von Zeitfehler­ korrektoren nur mangelhaft oder sogar fehlerhaft korrigiert werden. Weiterhin können Phasenfehler durch einen Gleichspannungs­ versatz auf Übertragungsstrecken entstehen, z. B. durch nicht-temperaturstabile Schalt- oder Verstärkerstufen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Schaltungsanordnung gemäß der eingangs genannten Art anzugeben, welche auch beim Vorliegen störbehafteter Videosignale zuverlässig arbeitet.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch von Videosignalen mit schlechtem Signal-/Rausch- Abstand ein binäres Hilfsträgersignal abgeleitet werden kann, aus dessen Phasenlage eindeutig der Zeitfehler bestimmt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß durch Verwendung eines Komparators in Verbindung mit einem in der Grenzfrequenz geschalteten Tiefpaßfilter ein binäres Hilfsträgersignal mit nicht-verjitterten Nulldurchgängen abgeleitet werden kann. Auf temperaturinstabile analoge Schalter zur Torung des Hilfsträgersignals kann verzichtet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine ausführlichere Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 Spannungs-Zeit-Diagramme zur Erläutertung der Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird ein HDTV-Videosignal (High-Definition-Television-Signal) aufgezeichnet und wiedergegeben. Das HDTV-Videosignal weist eine Bandbreite von 0 bis ca. 22 MHz auf. In horizontalen Austastlücken des von einem magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Gerät zu verarbeitenden HDTV- Videosignals befindet sich im Bereich der vorderen Schwarzschultern ein Hilfsträgersignal, das aus mehreren Schwingungsperioden besteht. Das Hilfsträgersignal dient als Pilotsignal zum Feststellen von Zeitfehlern im wiedergegebenen HDTV-Videosignal. Die Frequenz der Schwingungen des Hilfsträgersignals beträgt ca. 14 MHz; andere (niederigere) Frequenzen für das Hilfsträgersignal sind ebenfalls gebräuchlich.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild gelangt ein an einer Klemme 1 liegendes HDTV-Videosignal zu einer Pufferstufe 2. Das am Ausgang der Pufferstufe 2 liegende HDTV-Signal wird einer Verzögerungsstufe 3 und einem geschalteten Tiefpaßfilter 4 zugeführt. Der geschaltete Tiefpaßfilter 4 wird durch ein an einer Klemme 5 liegendes Steuersignal gesteuert. Der Verzögerungsstufe 3 und dem geschalteten Bandpaßfilter 4 ist je eine Pufferstufe 6 und 7 nachgeschaltet. Die Ausgänge der Pufferstufen 6 und 7 sind mit Eingängen eines Komparators 8 verbunden, an dessen Ausgang (Klemme 9) das vom HDTV-Videosignal abgetrennte Hilfsträgersignal abnehmbar ist.

Die Wirkungsweise des vorliegenden Blockschaltbildes wird nachfolgend mit den in der Fig. 3 gezeigten Spannungs- Zeit-Diagrammen näher erläutert. Das Spannungs-Zeit- Diagramm der Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt des HDTV- Videosignals (Klemme 1) im Bereich einer horizontalen Austastlücke. Dieses HDTV-Videosignal wird von der Pufferstufe 2, der Verzögerungsstufe 3 und der Pufferstufe 6 frequenzgangmäßig unbeeinflußt übertragen. Das am Ausgang der Pufferstufe 6 liegende HDTV-Videosignal ist lediglich gegenüber dem an der Klemme 1 liegenden HDTV-Videosignal zeitlich verzögert und ggf. in der Amplitude verändert. In dem Parallelzweig wird das HDTV-Videosignal von der Pufferstufe 2 zu dem geschalteten Tiefpaßfilter 4, der Pufferstufe 7 sowie zu einem anderen Eingang des Komparators 8 weitergeleitet. Dabei wird das geschaltete Tiefpaßfilter 4 während des Hilfsträgersignal-Intervalls durch Steuerung des an Klemme 5 liegenden Steuersignals (Fig. 3b) als Tiefpaßfilter geschaltet, wobei höherfrequentere Signalanteile, insbesondere das Hilfsträgersignal, nicht übertragen werden. Außerhalb des Hilfsträgersignal- Intervalls wird die Grenzfrequenz des geschalteten Tiefpaßfilters 4 derart erhöht, daß das eingangsseitig anliegende HDTV-Videosignal nahezu unverändert übertragen wird. Außerhalb des Hilfsträgersignal-Intervalls wirkt das geschaltete Tiefpaßfilter 4 somit als Allpaß. In der Fig. 3a ist das vom geschalteten Tiefpaßfilter 4 verarbeitete HDTV-Videosignal dargestellt. Durch Subtraktion des tiefpaßgefilterten Videosignals (Fig. 3c) vom direkten HDTV-Videosignal (Fig. 3a′) wird das in der Fig. 3d dargestellte rechteckförmige binäre Hilfsträgersignal abgeleitet. Durch die Tiefpaßfilterung im Hilfsträgersignal- Intervall wird ein dem Hilfsträgersignal zugehöriges Gleichspannungssignal erzeugt, welches als Schwellen­ spannung für den Komparator 8 dient. Da lediglich die Bandbreite, d.h. die Eckfrequenz des Tiefpaßfilters umgeschaltet wird, können Einlauffehler in Form von Über­ oder Unterschwingern in dem abgetrennten Hilfsträgersignal nicht entstehen. Da ferner die Grenzfrequenz des geschalteten Tiefpaßfilters 4 sehr niedrig gewählt werden kann, vorzugs­ weise in der Größenordnung der Zeilenfrequenz, werden Störungen in dem HDTV-Videosignal, z.B. Rauschkomponenten, vollständig unterdrückt, so daß die Schwellspannung für den Komparator 8 dem wirklichen Gleichspannungs-Pegel des Hilfsträgersignals entspricht.

Die Fig. 2 zeigt eine konkrete Schaltungsanordnung des in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes. Bezugszeichen gleicher Wirkung und Funktion entsprechend einander. Das an der Klemme 1 liegende HDTV-Videosignal wird einem Spannungsfolger mit einem Differenzverstärker 10 zugeführt. Der invertierende Eingang und der Ausgang des Differenz­ verstärkers 10 sind miteinander verbunden. Der Spannungs­ folger entspricht der in der Fig. 1 dargestellten Pufferstufe 2. Das an dem niederohmigen Ausgang des Spannungsfolgers abgreifbare HDTV-Videosignal gelangt über einen Widerstand 11 zu einem weiteren Differenzverstärker 12. Der invertierende Eingang und der Ausgang des Differenz­ verstärkers 12 sind mit einem Widerstand 13 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang liegt über einem Widerstand 14 auf einem Massepotential. Der Differenzverstärker 12 ist in der vorliegenden Widerstandskonfiguration als verstärkender Umkehrverstärker geschaltet. Die Stufe entspricht in ihrer Funktion im wesentlichen der Verzögerungsstufe 3 mit der Pufferstufe 6.

In einem Parallelzweig wird das von dem niederohmigen Ausgang des Spannungsfolgers mit dem Differenzverstärker 10 abgreifbare HDTV-Videosignal über einen Widerstand 15 dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 16 zugeführt. Auch bei diesem Differenzverstärker 16 ist der invertierende Eingang und der Ausgang mit einem Widerstand 17 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers 16 liegt über einem Widerstand 18 auf Massepotential. Das HDTV-Videosignal wird über einen Kondensator 19 sowie einen Widerstand 20 dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 16 zugeführt. Parallel zu dem Kondensator 19 ist über die Drain-Source-Strecke DS eines Feldeffekttransistors 21 ein weiterer Kondensator 22 geschaltet. Der Gate-Elektrode G des Feldeffekttransistors 21 wird das an der Klemme 5 liegende Steuersignal zugeführt. Die beiden Ausgänge der Differenzverstärker 12 und 16 sind an je einem Eingang des Komparators 8 angeschlossen. An dem Ausgang des Komparators 8 mit einer Klemme 9 ist das abgetrennte Hilfsträgersignal abgreifbar.

Auch die Verstärkeranordnung mit dem Differenzverstärker 16 arbeitet als Umkehrverstärker. Im Gegensatz zu der Verstärkeranordnung mit Differenzverstärker 12 wird dem nichtinvertierenden Eingang ein mit RC-Gliedern hochpaß­ gefiltertes HDTVVideosignal zugeführt. Während des Hilfsträgersignal-Intervalls werden die beiden Kondensatoren 19 und 22 über die Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 21 parallelgeschaltet. In diesem Fall bestimmt sich die Zeitkonstante des Hochpaßfilters nach der Formel: t ₁=(R ₁₈+R ₂₀)C ₁₉/C ₂₂. Außerhalb des Hilfsträgersignal-Intervalls beträgt die Zeitkonstante: t ₂=(R ₁₈+R ₂₀)C ₁₉. Bei einem Hilfsträger­ signal mit 4-MHz-Schwingungen hat sich die in der Fig. 2 gezeigte Dimensionierung der Bauelemente der beiden Kondensatoren 19 und 22 sowie der beiden Widerstände 18 und 20 als geeignet erwiesen. Der Umkehrverstärker mit dem Differenzverstärker 16 arbeitet in Verbindung mit dem aus den RC-Gliedern gebildeten Hochpaßglied als gesteuertes Tiefpaßfilter.

Hinsichtlich der Signalführung wird das an der Klemme 1 liegende HDTVVideosignal durch den Umkehrverstärker mit Differenzverstärker 12 invertiert zu dem Komparator 8 übertragen. Eine Invertierung findet auch in den geschalteten Tiefpaß mit Differenzverstärker 16 statt, so daß an dem Ausgang des Komparators 8 mit Klemme 9 auch ein invertiertes Hilfsträgersignal abnehmbar ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bleibt nicht auf das in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Andere Ausführungsformen, insbesondere für den geschalteten Tiefpaßfilter sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

Das in der Fig. 4 dargestellte Blockschaltbild entspricht im wesentlichen dem Blockschaltbild der Fig. 1. Lediglich zwischen den Pufferen 6, 7 und den Eingängen des Komparators 8 ist je ein geschaltetes Bandpaßfilter 23 und 24 zwischengeschaltet. Die beiden Bandpaßfilter 23 und 24 werden durch das Steuersignal der Fig. 3b ein- und ausgeschaltet. Die Bandmittenfrequenz dieser Bandpaßfilter 23, 24 liegt bei ca. 4MHz, d.h. der Frequenz des Hilfsträgersignals. Aufgabe dieser zusätzlichen Bandpaßfilter 23, 24 ist es, die dem Komparator 8 zugeführten Signale noch weiter zu symmetrieren. Außerdem dienen die Bandfilter 23, 24 zur Unterdrückung von Einschwingeffekten.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Abtrennung eines Hilfsträger­ signals, welches in Austastlücken eines Videosignals übertragen wird, gekennzeichnet durch ein schaltbares Filter (4) zur Übertragung des Videosignals, wobei das schaltbare Filter (4) während des Hilfsträger-Intervalls als Tiefpaßfilter geschaltet ist und außerhalb des Hilfsträgersignal -Intervalls als Allpaß wirkt, und einen Komparator (8), dessen erster Eingang mit einem Ausgang des schaltbaren Filters (4) verbunden ist, dessen zweiten Eingang das Videosignal zugeführt ist und an dessen Ausgang das abgetrennte Hilfsträgersignal abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung (3) zur Verzögerung des Videosignals, welches dem zweiten Eingang des Komparators (8) zugeführt ist, wobei die Verzögerungszeit der Signallaufzeit des schaltbaren Filters (4) während des Hilfsträgersignal-Intervalls entspricht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein schaltbares Filter (4) mit einem als Subtrahierer geschalteten ersten Differenzverstärker (16), wobei dem invertierenden Eingang über einen ersten Widerstand (15) das Videosignal zugeführt ist, wobei der invertierende Eingang über einen zweiten Widerstand (17) mit dem Ausgang verbunden ist, wobei dem nichtinvertierenden Eingang über einen ersten Kondensator (19) und einen dritten Widerstand (20) das Videosignal zugeführt ist, wobei der nichtinvertierende Eingang über einen vierten Widerstand (18) an einem festen Potential liegt und wobei parallel zum ersten Kondensator (19) über einen schaltbaren Transistor (21) ein zweiter Kondensator (22) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum schaltbaren Filter (4) eine Verstärkerstufe mit einem zweiten Differenzverstärker (12) vorgesehen ist, wobei dem invertierenden Eingang über einen fünften Widerstand (11) das Videosignal zugeführt ist, wobei der invertierende Eingang über einen sechsten Widerstand (13) mit dem Ausgang des zweiten Differenzver­ stärkers (12) verbunden ist und wobei der nichtinvertierende Eingang über einen siebten Widerstand (14) an dem festen Potential liegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des ersten und zweiten Differenzverstärkers (16 und 12) mit den Eingängen des Komparators (8) verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des geschalteten Filters im Hilfsträgersignal-Intervall im wesentlichen der Dauer einer Zeilenperiode entspricht und daß die Zeitkonstante des geschalteten Filters (4) außerhalb des Hilfsträger­ signal-Intervalls mindestens der Dauer einer Schwingungs­ periode des Hilfsträgersignals entspricht.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingängen des Komparators (8) je ein geschaltetes Bandpaßfilter (23, 24) vorgeschaltet ist, dessen Bandmittenfrequenz der Frequenz des Hilfsträger­ signals entspricht.