DE3742488A1 - Abnahme- und amplitudenmesssystem fuer synchronsignale in fernsehumsetzern, insbesondere fuer satellitenuebertragungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abnahme- und Amplitudenmeßsystem für Synchronsignale in Fernsehumsetzern, insbesondere für Satellitenübertragungen.

In Fernsehempfangs- und -sendesystemen, insbesondere in Satellitensystemen, ist es notwendig, die Synchronsignale abzunehmen und deren Amplitude zu messen.

Die Abnahme der Synchronsignale ist erforderlich für die Synchronisation der verschiedenen, das Fernsehsignal verarbeitenden Schaltungen (Taktgeber, Signalspreizgeneratoren, Klemmschaltungen und Schaltungen zum Einfügen und Abnehmen des den Synchronsignalen überlagerten Tons).

Die Messung der Amplitude der Synchronsignale ist erforderlich, um eine Angabe über den Pegel des Fernsehsignales zu erhalten und daraus die erforderlichen Alarmsignale zur Verfügung zu stellen.

Der Spitzenwert eines Fernsehsignals verändert sich mit seinem Informationsgehalt: Der Maximalwert entspricht Weiß, der Minimalwert entspricht Schwarz.

Im Gegensatz dazu verändert sich der Wert der Synchronsignale nicht mit dem Informationsgehalt, sondern nur, wenn der allgemeine Pegel des Fernsehsignals sich tatsächlich verändert.

Daraus ergibt sich, daß eine exakte Information über den Pegel des Fernsehsignals durch Messung der Amplitude der Synchronsignale erhalten werden kann.

Dazu ist erforderlich, ein Abtastsignal zu verwenden, in welchem die Abtastintervalle an die abgenommenen Synchronimpulse gekoppelt sind.

Normalerweise erfolgt die Abnahme der Synchronsignale durch Verwendung einer Klemmdiodenschaltung, auf die ein Komparator und ein Taktgeber folgen.

Der Vergleich erfolgt mit einem festen Bezugswert. Dies bringt eine erhebliche Reduzierung der Unanfälligkeit gegen Rauschen im Vergleich mit sich, wenn ein Fernsehsignal mit sehr geringem Signal/Rauschabstand empfangen wird.

Dies ist bei Satallitenempfang der Fall, wo es mit INTELSAT-B-Stationen möglich ist, daß das empfangene Hochfrequenzsignal ein sehr geringes Träger/Rauschverhältnis hat, so daß man in die Nähe des Betriebsschwellwertes des Systems kommt. Unter diesen Umständen liegt das Signal/Rauschverhältnis unter den international festgelegten Standardwerten, und das mit Vergleich zu einem festen Bezugswert arbeitende Synchronsignalabnahmesystem kann nicht­ tolerierbare Fehler machen.

Mit anderen Worten ist es nicht möglich, derartige Systeme für Signalverhältnisse nahe der Empfangsschwelle zu verwenden.

Die Messung der Amplitude der Synchronsignale erfolgt im allgemeinen getrennt von der Abnahme durch einfaches Abtasten des Synchronpegels der Synchronimpulse, wobei die durch den Austastpegel (oder den Maximalpegel am Ende des Impulses) erhaltene Bezugsspannung auf den Wert 0 Volt eingestellt ist.

Dieser Bezugswert kann jedoch thermisch bedingte oder durch die Versorgungsspannung bedingte Abweichungen aufweisen, wodurch die Messung nicht mehr korrekt wäre.

Weiterhin kann das beschriebene Meßverfahren nicht bei den Synchronsignalen überlagertem Ton angewendet werden. In diesem Falle würde der gemessene Pegel durch die von der Tonkanalmodulation herrührende Amplitudenmodulation beeinflußt werden.

Ziel der Erfindung ist es nun, ein Abnahme- und Amplitudenmeßsystem für Synchronsignale zu erhalten, welches von den oben beschriebenen Nachteilen frei ist und welches insbesondere in der Abnahmephase einen optimalen Vergleich liefert, ganz gleich ob eine Reduzierung des Fernsehsignalpegels oder eine Erhöhung des Rauschens vorliegt.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Abnahme- und Amplitudenmeßsystem für Synchronsignale erzielt, welches eine Abnahmeschaltung und eine Amplitudenmeßschaltung aufweist, wobei die Abnahmeschaltung eine Klemmschaltung, einen Komparator und einen Taktgeber und die Amplitudenmeßschaltung mindestens eine frequenzmäßig an das Synchronsignal gekoppelte Abtastschaltung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator einen Referenzpegel hat, der sich mit der Amplitude des von der Amplitudenmeßschaltung gelieferten Synchronsignals ändert.

Die Amplitudenmeßschaltung weist erfindungsgemäß eine erste und eine zweite Abtastschaltung auf, die von der Abnahmeschaltung so gesteuert werden, daß das Abtasten in Übereinstimmung mit dem Synchronpegel bzw. dem Austastpegel der Halbbildsynchronimpulse erfolgt, wobei Mittel zur Berechnung der Amplitude der Synchronimpulse als Differenz zwischen den beiden abgetasteten Pegeln gegeben sind. Die durch doppelte Abtastung der Halbbildsynchronsignale erhaltene Kopplung des Bezugspegels des Komparators der Abnahmeschaltung an die Messung der Amplitude der Synchronsignale führt zu einem Vergleich unter optimalen Bedingungen, ganz gleich ob bei reduziertem Fernsehsignalpegel oder bei erhöhtem Rauschen.

Daraus ergibt sich auch eine bessere Rauschfestigkeit gegenüber dem auf dem Satellitenempfängerweg aufmodulierten Rauschen, d.h., daß Betrieb bei einem sehr geringen Träger/Rauschverhältnis in der Nähe des Betriebsschwellwertes des Empfängers möglich ist.

Das bedeutet, daß es selbst unter solchen kritischen Bedingungen möglich ist, einwandfreie Fernsehsignalalarmwerte zu erhalten und die Abnahmeschaltung einwandfrei zu steuern und so aus dem Fernsehsignal das auf dem Übertragungsweg hineingekommene Streusignal zu entfernen.

Schließlich ist das System auch für den Betrieb bei den Synchronsignalen aufmoduliertem Ton geeignet. Dies wird erreicht, indem das Abtasten des Synchronpegels der Halbbildsynchronimpulse in geeigneter Weise so weit verzögert wird, daß die Messung des Synchronpegels in einer von mit dem Ton modulierten Synchronsignalen freien Zone erfolgt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Folge repräsentativer Dar­ stellungen des Verhaltens von Signalen an verschiedenen Stellen des Systems von Fig. 1, und

Fig. 3-5 jeweils anwendungsbezogene Erweite­ rungen des Systems von Fig. 1.

Das Abnahme- und Amplitudenmeßsystem für Synchronsignale, welches in Fig. 1 dargestellt und als Ganzes mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, weist eine Amplitudenmeßschaltung 2 und eine Abnahmeschaltung 3 auf, die beide miteinander verbunden sind und die beide das Fernsehsignal von einem Empfangsanschluß 4 über einen Bandsperrverstärker 5 erhalten, welcher das Signal auf den für die nachfolgende Verarbeitung optimalen Pegel bringt und dessen Farbhilfsträger (bei einer Frequenz von 4,43 MHz für die 625 Zeilennorm bzw. 3,58 MHz für die 525 Zeilennorm) unterdrückt.

Die Amplitudenmeßschaltung 2 weist zwei aus den elektronischen Schaltern 8 bzw. 9 und den Kondensatoren 10 bzw. 11 bestehende Abtastschaltungen 6 und 7 auf. Der Abtastvorgang ist damit vom "Abtast- und Halte-"Typ.

Die Ausgänge der Abtastschaltungen 6 und 7 sind mit dem negativen oder invertierenden Eingang bzw. mit dem positiven oder nicht invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 12 verbunden, welcher mit einem aus einer an Masse liegenden Parallelschaltung eines Widerstandes 14 und eines Kondensators 15 gebildeten Ausgangsintegrierer 13 versehen ist.

Das Ausgangssignal A stellt die Messung der Amplitude des Synchronsignals dar und steht am Ausgangsanschluß 16 zur Verfügung.

Die Abnahmeschaltung 3 weist eine aus einer Serienschaltung eines Kondensators 18 und einer Diode 19 gebildete Klemmschaltung 17 auf. An den Anschlüssen der direkt gepolten Diode 19 liegt eine Spannung V _d , welche den Synchronpegel des Synchronimpulses am Ausgang 20 der Klemmschaltung 17 auf den Spannungswert -V _d festlegt. Letzterer ist so zu wählen, daß er etwa der Hälfte des Gesamtpegels des Fernsehsignals entspricht. Auf diese Weise pendelt die Ausgangsspannung S der Klemmschaltung 17 zwischen den Werten +V _d und -V _d .

Der Ausgang 20 der Klemmschaltung 17 ist mit dem negativen Eingang eines Komparators 21 verbunden, dessen positiver Eingang über ein Dämpfungsglied 22 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 12 verbunden ist. Das so von der Amplitudenmeßschaltung 2 abgenommene Signal bildet den Referenzschwellwert R für den Komparator 21. Angesichts der für die Spannung V _d getroffenen Wahl liegt der Schwellwert unter Nennbedingungen etwa in der Mitte des Signalintervalls, d.h. etwa bei 0 Volt, während er bei Anstieg oder Abstieg des maximalen Pegels des Synchronsignales steigt bzw. fällt. Genauer gesagt wird der maximale oder Austastpegel sinken, wenn das Signal schwächer wird, während der minimale oder Synchronpegel auf -V _d festbleibt. In diesem Falle wird der Referenzpegel R auch sinken, aber in der Mitte des Signalamplitudenintervalls bleiben.

Der Ausgang des Komparators 21 ist mit einem Anschluß 23 verbunden, an welchem damit die in entsprechender Weise rechteckig geformten Synchronsignale B zur Verfügung stehen.

Der Ausgang des Komparators 21 ist weiterhin mit einem Taktgeber 24 verbunden, welcher zwei für die Steuerung der Abtastschaltungen 7 bzw. 6 der Amplitudenmeßschaltung bestimmte monostabile Multivibratoren 25 und 26 steuert.

Der monostabile Multivibrator 25 ist aktiv, wenn die ansteigende Flanke des Ausgangssignals des Taktgebers 24 auftritt. Der monostabile Multivibrator 26 ist aktiv, wenn die abfallende Flanke des Ausgangssignals des Taktgebers 24 auftritt. Letzterer wird so gewählt, daß die abfallende Flanke seines Ausgangssignals mit einer vorbestimmten Verzögerung in Bezug auf den Anfang des Synchronpegels mit dem Synchronpegel des Halbbildsynchronimpulses zusammenfällt und daß die steigende Flanke mit dem Austastpegel des Synchronimpulses zusammenfällt.

Das Ergebnis ist die folgende in Fig. 1 dargestellte Betriebsart des Systems. Bei der Beschreibung wird auf die Darstellungen der Fig. 2 Bezug genommen.

Das verstärkte und im Verstärker 5 vom Farbhilfsträger befreite Fernsehsignal TV gelangt zur Abnahmeschaltung 3 und zur Amplitudenmeßschaltung 2.

Bei jedem Zeilen- oder Halbbildsynchronimpuls liefert die Diodenklemmschaltung 17 am Ausgang das in der Darstellung a der Fig. 2 gezeigte Signal S, welches der Komparator dann mit dem Referenzsignal R vergleicht und was zu dem in Darstellung b der Fig. 2 gezeigten Rechtecksignal führt. Wie weiter oben erläutert ist, verändert sich das Referenzsignal mit der von der Amplitudenmeßschaltung 2 gemessenen Synchronsignal­ amplitude, so daß der Komparatorbetriebsschwellwert immer in der Mitte des Synchronsignalamplitudenintervalls gehalten wird.

Dies erlaubt einen optimalen Vergleich, selbst bei einem sehr kleinen Signal/Rauschverhältnis. Das Rechtecksignal B am Ausgang stellt den abgenommenen Impuls dar.

Der Taktgeber 24 verzögert die Aktivierung für eine vorbestimmte Zeitdauer T in Bezug auf die abfallende Flanke eines jeden Rechteckimpulses am Ausgang des Komparators 21, um die etwas längeren Halbbildsynchronimpulse von den kürzeren Zeilensynchronimpulsen zu trennen und um darüber hinaus in einer Zone der Halbbildsynchronimpulse zu arbeiten, die von den mit dem Tonsignal überlagerten Synchronimpulsen frei ist, welche im Anfangsteil des Synchronpegels des Synchronimpulses liegen. Die Aufeinanderfolge eines Zeilensynchronimpulses SR und eines Halbbildsynchronimpulses SQ ist aus Darstellung c der Fig. 2 zu entnehmen, während das entsprechende Ausgangssignal des Taktgebers 24 in der Darstellung d der Fig. 2 zu sehen ist.

Das zuletzt genannte Signal steuert zwei monostabile Multivibratoren 25 und 26, von denen jeder jeweils, wie in den Darstellungen e und f der Fig. 2 gezeigt, an der ansteigenden Flanke bzw. an der abfallenden Flanke des ankommenden Signals einen Impuls mit einer Dauer von 2,5 Mikrosekunden erzeugt.

Der monostabile Multivibrator 26 steuert die den Synchronpegel L _m des Halbbildsynchronimpulses abtastende Abtastschaltung 6.

Der monostabile Multivibrator 25 steuert die den Abtastpegel L _M des Halbbildsynchronimpulses abtastende Abtastschaltung 7.

In der Amplitudenmeßschaltung 2 berechnet der Differenz­ verstärker 12 die Differenz der beiden abgetasteten Werte, gibt an den Ausgang das der Synchronsignalamplitude entsprechende Signal A und korrigiert wie gefordert den Referenzpegel R des Komparators 21 der Abnahmeschaltung 3.

Das Basissystem 1 von Fig. 1 kann, wie in den Fig. 3-5 gezeigt, in verschiedener Weise erweitert werden.

Insbesondere kann eine Schaltung 31 zur Unterdrückung des bei der Übertragung eingefügten Streusignals angeschlossen werden. Solch eine zusätzliche Schaltung weist einen von einem Taktgeber 33 gesteuerten Klemmschalter 32 auf, welcher das Rechtecksignal am Ausgang des Komparators 21 der Abnahme­ schaltung 3 des Basissystems 1 erhält. Die Zeit ist so gewählt, daß das Abtasten mit der der ansteigenden Flanke des Zeilen­ synchronimpulses folgenden hinteren Schwarztreppe zusammen­ fällt. Weiterhin ist ein Verstärker 34 nach dem Bandsperr­ verstärker 5 eingefügt.

Um die Störfestigkeit gegen Rauschen und gegen jegliche Instabilitätserscheinungen zu erhöhen, selbst für den Fall von Sendesignalen mit reduziertem Pegel, kann auch eine Schaltung angefügt werden, die einen zweiten Vergleich, immer mit beweglichem Referenzpegel, durchführt, d.h. automatisch an den Pegel der Synchronsignale gekoppelt ist.

Diese Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt und mit dem Bezugs­ zeichen 41 bezeichnet. Sie enthält einen Komparator 42, einen Taktgeber 43 und ein Dämpfungsglied 44, welches das von der Meßschaltung 2 des Basissystems 1 erzeugte Amplitudenmeßsignal A empfängt.

Die Schaltung 41 ist von Problemen in Zusammenhang mit einem Driften der Diode 19 frei und kann in einigen Fällen sogar bessere Synchronimpulsabnahmen (Signal C) liefern als jene vom Basissystem 1 gelieferten.

Schließlich kann, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Kombination der Schaltungen 1, 31 und 41 erfolgen, wobei letztere einen Klemmschalter 45 steuert, der von einer Übertragungsleitung des Fernsehsignals abgeleitet ist, welche über eine Abzweigeschal­ tung 46 mit einem Empfangsanschluß 4 verbunden ist und zwei Verstärker 47 und 48 aufweist.

In letzterem Fall ist die Schaltung 1 die Grundschaltung für die Abnahme und Messung der Synchronimpulse, die Schaltung 31 führt die Klemmfunktion zeitgleich mit der hinteren Schwarztreppe durch, um ein erstes Unterdrücken des Streusignals zu erhalten, und die Schaltung 41 unterdrückt das Streusignal dank einer anderen Klemmschaltung und eines zweiten Vergleichs mit einer beweglichen Referenz.

Claims (10)

1. Abnahme- und Amplitudenmeßsystem für Synchronsignale in Fernsehumsetzern mit einer Abnahmeschaltung (3) und einer Amplitudenmeßschaltung (2), wobei die Abnahmeschaltung (3) eine Klemmschaltung (17), einen Komparator (21) und einen Taktgeber (24) und die Amplitudenmeßschaltung (2) mindestens eine frequenzmäßig an das Synchronsignal gekoppelte Abtastschaltung (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (21) einen Referenzpegel (R) hat, der sich mit der Amplitude des von der Amplitudenmeßschaltung (2) gelieferten Synchronsignals ändert.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenmeßschaltung (2) eine erste und eine zweite Abtastschaltung (6, 7) aufweist, die von der Abnahmeschal­ tung (3) so gesteuert werden, daß das Abtasten in Übereinstimmung mit dem Synchronpegel bzw. dem Austastpegel der Halbbildsynchronimpulse erfolgt, wobei Mittel (12) zur Berechnung der Amplitude der Synchronimpulse als der Differenz zwischen den beiden abgetasteten Pegeln gegeben sind.

3. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12) zur Berechnung der Amplitude der Synchronimpulse aus einem Differenzverstärker (12) bestehen, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Abtastschaltungen (6, 7) verbunden sind.

4. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltungen (6, 7) vom Abtast- und Haltetyp sind.

5. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzpegel (R) des Komparators (21) der Abnahmeschaltung (3) vom Ausgang des Differenzverstärkers (12) geliefert wird.

6. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (24) der Abnahmeschaltung (3) in zeitlicher Reihenfolge einen ersten und einen zweiten, zur Steuerung der ersten bzw. der zweiten Abtastschaltung der Amplitudenmeßschaltung (2) bestimmten monostabilen Multivibrator (26, 25) ansteuert, wobei der Taktgeber (24) so ausgewählt ist, daß der erste Multivibrator (26) zeitlich mit dem Synchronpegel des Halbbildsynchronimpulses zusammenfallend und der zweite Multivibrator (25) zeitlich mit dem Austastsignalpegel des Halbbildsynchronimpulses zusammenfallend angestoßen wird.

7. System gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (24) so gewählt ist, daß der erste Multivibrator (26) mit einer in Bezug auf die abfallende Flanke des Halbbildsynchronimpulses bestimmten zeitlichen Verzögerung angestoßen wird.

8. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Komparators (21) der Abnahmeschaltung (3) für die Steuerung einer Schaltung (31) zur Unterdrückung des bei der Übertragung eingefügten Streusignals ausgelegt ist, wobei die Unterdrückungsschaltung (31) einen vom Ausgang des Komparators (21) über einen Taktgeber (33) gesteuerten Klemmschalter (32) aufweist.

9. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Amplitudenmeßschaltung (2) als variabler Referenzpegel für einen Komparator (42) einer anderen, zur Abnahmeschaltung (3) parallel arbeitenden Abnahmeschaltung (41) verwendet wird.

10. System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Abnahmeschaltung (41) einen von einer Übertragungsleitung des Fernsehsignals abgeleiteten Klemmschalter (45) ansteuert.