DE4304746C2 - Verfahren und Anordnung zum Aussenden von PAL-Plus-Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Aussenden von PAL-Plus-Videosignalen über einen Leistungssender.

Neben dem üblichen PAL-Übertragungssystem mit einem Bildformat 4 : 3 ist für die Zukunft ein sogenanntes PAL-Plus-Übertragungssystem mit einem Bildformat 16 : 9 geplant (Fernseh- und Kinotechnik, 45. Jahrgang, Nr. 2/1991, Seiten 77 bis 82 bzw. Nr. 8/1991, Seiten 391 bis 397). Wenn solche PAL-Plus-Videosignale mit herkömmlichen Empfängern wiedergegeben werden sollen muß am oberen und unteren Bildrand ein dem neuen Bildformat von PAL-Plus entsprechender schwarzer Balken auf dem Bildschirm wiedergegeben werden. Zu diesem Zweck werden am Anfang und Ende jedes Halbbildes in insgesamt 72 Zeilen Schwarz­ bildzeilen übertragen und auf diesen 72 Zeilen je Halbbild werden dem Schwarzwert überlagert zusätzliche Hilfssignale (Helper-Signale) übertragen, die in einem PAL-Plus-Emp­ fänger ausgewertet und zur Verbesserung der Horizontal- und Vertikalauflösung benutzt werden. Über diese Hilfs­ signale können also zusätzliche Informationen übertragen werden.

Da diese Hilfssignale symmetrisch zum Schwarzwert ein­ gelagert sind werden sie mit unzulänglicher Übertragungs­ qualität ausgesendet, da bei allen derzeit üblichen Leistungssendern die Übertragungskennlinie ab dem Schwarzwert stark gekrümmt ist, zumindest also der über den Schwarzwert hinaus in den Ultraschwarzwert gehende Teil der Hilfssignale an der hier stark gekrümmten Kenn­ linie mehr oder weniger stark verzerrt wird. Dieser Nachteil gilt sowohl für die am häufigsten verwendeten Leistungssender mit strahlgesteuerten Klystron-Endstufen (beispielsweise nach "Betriebsanleitung" Klystrons YK 1220/23 und YK 1230/33 Valvo Unternehmens­ bereich Bauelemente der Philips GmbH, Ausgabe 1988, Seiten 1-47; "A System for Reducing the Power Required by UHF TV Transmitters" von Bullock/Schmidt, NAB Engineering Conference, March 21-24, 1976 oder "The Transmission of PALplus" Veröffentlichung der PALplus-Gruppe zur IBC - Amsterdamm 1992, Seiten 219 bis 223) als auch für bekannte Tetroden-Sender-Endstufen oder Transistor-End­ stufen (beispielsweise beschrieben in EP 0 421 036), bei denen zusätzliche Maßnahmen ergriffen sind, den Synchronimpuls aus dem Videosignal auszublenden und ent­ weder getrennt zu verstärken und in einer Leistungs­ addierstufe dem getrennt übertragenen Bildsignalanteil wieder zuzusetzen (EP 0 421 036) bzw. während der Aus­ sendung des Synchronimpulses den Sättigungs-Punkt und als Folge davon die Steilheit der Übertragungskennlinie zu ändern, wie dies durch entsprechende Hochsteuerung des Strahlstromes bei strahlgesteuerten Klystronlei­ stungs-Endstufen vorgesehen ist (o.a. Literaturstellen zu Klystron-Sendern).

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem auch die Hilfssignale von PAL-Plus-Videosignalen mit gutem Wirkungsgrad und guter Qualität über Leistungs­ endstufen der obenerwähnten Art ausgesendet werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeich­ nende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere auch bezüglich einer besonders einfachen Anordnung zum Ausführen eines solchen Verfahrens mittels eines Klystron-Senders ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Verschiebung des Schwarzwertpegels zu einem Grauwert ist zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes bei Fernsehübertragungssystemen (DE 39 36 179) bzw. bei Videorekordern (DE 39 42 204) an sich bekannt. Durch die Anwendung dieser an sich bekannten Maßnahmen bei einem Leistungssender und gleichzeitiger Erhöhung der Ausgangsleistung des Senders während des Aussendens dieser zum Grauwert verschobenen Zeilen wird der Wirkungsgrad, mit dem die Hilfssignale des PAL-Plus-Signals ausgesendet werden, wesentlich erhöht, sie können mit guter Qualität zum PAL-Plus-Empfänger übertragen werden und dort dann in der gewünschten Weise zusätzlich ausgewertet werden, denn sie werden in der Leistungsendstufe in einem Bereich der Kennlinie verstärkt, in welchem diese noch gut linear sind (Grauwert-Übertragungsbereich). Trotzdem wird die für PAL- und PAL-Plus vorgesehene Norm eingehalten, da durch zusätzliche Maßnahmen an der Senderendstufe dafür gesorgt ist, daß diese linear im Grauwert-Aussteuerbereich übertragenen Signale wieder mit Schwarzwert-Leistung und mit normgerechter Größe ausgestrahlt werden und damit bei PAL-Empfängern die erforderlichen Schwarzmasken am oberen und unteren Bildrand erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen der oben erwähnten üblichen Leistungsendstufen anwendbar, bei­ spielsweise auch bei Leistungsendstufen mit Tetroden oder solchen mit Transistoren. Bei letzteren ist es beispielsweise nur nötig, den zum Grauwert verschobenen und im Bildverstärkungsteil verstärkten Hilfs-Signal­ abschnitten über die Leistungsaddierstufe eine zusätzliche Hochfrequenzleistung zuzusetzen, bis wieder Schwarzwert­ leistung erreicht ist (nach EP 0 421 036). Eine besonders einfache Lösung ergibt sich bei Verwendung von Kly­ stron-Leistungsendstufen, deren Strahlstrom steuerbar ist (o.a. Literaturstellen zu Klystron-Sendern). Die hier sowieso schon vorgesehene Schaltung zum Hochsteuern der Ausgangsleistung des Klystrons zur Erzeugung des Synchronimpulses kann auf einfache Weise für den erfin­ dungsgemäßen Zweck ausgenutzt werden, es ist nur erfor­ derlich, vor der Klystron-Endstufe eine Schaltung zur Grauwert-Verschiebung und Verstarkungs-Reduzierung vorzusehen während die am Ausgang des Klystron-Senders erforderliche Rückgewinnung der Schwarzwert-Leistung einfach durch entsprechende Strahlhochsteuerung bewirkt wird, wie dies auch für die Synchronimpulserzeugung vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel für Kly­ stron-Sender-Endstufen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer strahlgesteuerten Klystron-Leistungs-Sender-Endstufe. Das auszusendende Videosignal V wird einem Prozessor 2 zugeführt, in welchem in bekannter Weise die Signal-Gleichspannungs-Komponente wieder eingeführt wird und in welcher mittels einer Aus­ tastschaltung der Synchronimpuls S aus dem Videosignal ausgetastet wird, der einer Steuerschaltung 9 zugeführt wird. Das vom Synchronimpuls S befreite Videosignal V′ wird vom Ausgang des Prozessors 2 einem Modulator 4 zugeführt, in welchem es einem Zwischenfrequenzträger ZF aufmoduliert wird. Das Zwischenfrequenzsignal wird nach Durchlaufen eines Phasenschiebers 5 einem Mischer 6 zugeführt, in welchem es mittels eines Hochfrequenzträgers RF in einen höheren Frequenzbereich umgesetzt wird, wobei dieses Hochfrequenzsignal als Eingangssignal E einem strahl­ stromgesteuerten Klystron 7 zugeführt und das leistungs­ verstärkte Ausgangssignal A über eine Antenne 10 abge­ strahlt wird. In der Steuerschaltung 9 wird der Synchro­ nimpuls S durch Verzögerung an die Laufzeit der Bildsig­ nalaufbereitung angepaßt, so daß der am Ausgang 12 erzeugte Synchronimpuls über die Strahlstrom-Steuer­ schaltung 8 zeitlich exakt richtig jeweils zum Zeitpunkt des ursprünglichen Synchronimpulses im Videosignal den Strahlstrom des Klystrons vergrößert und so wieder den Synchronimpuls im Ausgangssignal A erzeugt. In gleicher Weise wird über den am Ausgang 11 erzeugten Steuerimpuls der Phasenschieber 5 so eingestellt, daß die durch die Steilheitszunahme des Klystrons 7 während der Strahl­ stromerhöhung erzeugte Phasendrehung in der Trägerphase wieder ausgeglichen wird.

Dieser Teil der Schaltung nach Fig. 1 entspricht den eingangs erwähnten bekannten Schaltungen zur Kly­ stron-Strahlsteuerung mittels Annular-Ring bzw. mittels Modulationsanode.

Gemäß der Erfindung ist diese Grundschaltung ergänzt durch eine Schaltung 13, die mit Hilfe der Synchron-Im­ pulse S erkennt, ob das am Ausgang des Prozessors 2 anliegende Videosignal V′ ein übliches PAL-Bildsignal oder ein PAL-Plus-Videosignal ist, also zusätzliche Schwarzbildzeilen mit Hilfssignalen aufweist oder nicht. Erkennt die Schaltung 13 ein PAL-Plus-Signal, so aktiviert sie eine Steuerschaltung 14, durch welche auf den Steuer­ ausgängen 16, 17 und 18 Steuerimpulse T erzeugt werden, die angepaßt an die Laufzeitverschiebung der übrigen Schaltung zeitgerecht jeweils in den 36 Zeilen zu Beginn und den 36 Zeilen vor dem Ende des Halbbildes auftretenden Schwarzbildwerte mit aufmodulierten Hilfssignalen auf­ treten, wie dies in Fig. 2 für ein solches PAL-Plus-Hilfssignal dargestellt ist, das in den für das Schwarzbild erforderlichen Zeilen symmetrisch zum Schwarzwert B noch die Hilfssignale H mit einer Amplitude von ± 150 mV gegenüber Schwarzwertpegel aufweist.

Würde eine solche Schwarzwertzeile mit Hilfssignal nach Fig. 2 in modulierter Form dem nicht hochgesteuerten Klystron-Verstärker 7 zugeführt (Kennlinie K1 nach Fig. 3), so würde der unterhalb des Schwarzwertes B liegende Teil X des Hilfssignals H nach Fig. 2 bereits in einem Bereich der Kennlinie KI des Klystrons verstärkt werden, der stark gekrümmt und daher nicht mehr frei von Verzerrungen ist. Um derartige Qualitätsverschlech­ terungen zu vermeiden, ist vor dem ZF Modulator 4 noch eine Schaltung 15 zum Verschieben des Schwarzwertpegels B nach Fig. 2 auf einen Grauwertpegel G gemäß Fig. 4 vorgesehen, was dadurch erreicht wird, daß gesteuert über den Ausgang 16 während der Übertragung der Hilfs­ signale H im Zeitbereich T in der Schaltung 15 ein Pegel P dem übertragenen Videosignal V′ hinzuaddiert wird, so daß dieses auf einen Grauwert G verschoben wird. Die Größe der Grauwertverschiebung wird so gewählt, daß das gesamte Hilfssignal oberhalb des Schwarzwertes B liegt, also möglichst innerhalb des linearen Bereiches der Verstärkerkennlinie K1. Besonders vorteilhaft ist es, die Grauwertverschiebung so groß zu wählen, daß der an sich für die Erzeugung der Synchronimpuls-Amplitude vorgegebene Betrag der Strahlstrom-Aufsteuerung auch für die Strahlstrom-Aufsteuerung während der Hilfs-Signale beibehalten werden kann und somit im Ausgangssignal A einen mittleren Trägerwert erzeugt, der die Grauver­ schiebung des Hilfssignales gerade wieder rückgängig macht. Gleichzeitig wird die Amplitude D des Hilfssignals H auf einen Wert D, herabgesetzt, so daß auch sie wieder am Ausgang mit der vorgegebenen Strahlstrom-Aufsteuerung den normgerechten Wert besitzt. Das so aufbereitete nunmehr Grauwert-Hilfssignal wird nach Fig. 4 dem ZF-Träger aufmoduliert und schließlich in die RF-Lage umgesetzt und als Eingangssignal E dem Klystron 7 zuge­ führt. Während der Verstärkung dieses Abschnittes T des Signals nach Fig. 4 wird gesteuert über die Steuerleitung 18 die Strahlstrom-Steuerschaltung 8 aktiviert und somit während dieser Zeit T die Kennlinie K2 des Klystrons gemäß Fig. 3 wirksam. Im Klystron wird für den Grauwert G wieder eine dem Schwarzwert B entsprechende Leistung erzeugt und so das Ausgangssignal A nach Fig. 3 gebildet, das damit wieder dem ursprünglichen Schwarzwert-Signal nach Fig. 2 entspricht. Gleichzeitig werden natürlich auch wieder in bekannter Weise die Synchron-Impulse S erzeugt. Damit ist für das Ausgangssignal wieder die Norm für den Schwarzwert B des PAL-Plus-Signales erfüllt. Die Reduzierung der Amplitude D des Hilfssignals H auf D′ berücksichtigt die durch die größere Steilheit der Kennlinie K2 erzeugte größere Verstärkung dieses Hilfs­ signals im Zeitbereich T.

Über die Steuerleitung 17 wird während der Übertragung des Signalabschnittes T gleichzeitig auch wiederum der Phasenschieber 5 so eingestellt, daß die Phasendrehung infolge der Steilheitsänderung des Klystrons kompensiert wird, wie dies oben für die Erzeugung des Synchronimpulses bereits beschrieben ist.

Zwischen Grauwert-Verschiebeschaltung 15 und dem ZF-Mo­ dulator 4 kann zusätzlich noch ein Schwarzwertbegrenzer 19 angeordnet sein. Dieser kann frequenzmäßig von Null bis zu den Farbträgerseitenband-Frequenzen alle Signal­ anteile unter Schwarzwert entfernen ohne das in den Graubereich verschobene Hilfs-Signal zu beeinflussen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Aussenden von PAL-Plus-Videosignalen über einen Leistungssender, bei dem in vorbestimmten Schwarzbild-Zeilen zusätzliche Hilfssignale übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzwertpegel dieser die Hilfssignale über­ tragenden Schwarzbildzeilen vor dem Leistungssender zu einem Grauwertpegel verschoben wird und während der Aussendung dieser die Hilfssignale übertragenden Zeilen (Graubildzeilen) die Ausgangsleistung der Senderendstufe so erhöht wird, daß sie in diesen Zeilen wieder einem Schwarzwertpegel entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzwertpegel auf einen Grauwertpegel verschoben wird, der so groß ist, daß das gesamte Hilfssignal oberhalb des Schwarzwertpegels liegt.

3. Anordnung zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung eines strahlgesteuerten Klystron-Leistungssenders, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Klystron-Leistungs­ sender (7) eine Schaltung (15) vorgesehen ist, durch welche während der Zufuhr eines PAL-Plus-Videosignals in den die zusätzlichen Hilfssignale aufweisenden Schwarzbildzeilen deren Pegel zu einem Grauwert (G) verschoben wird und während der Verstärkung dieser zu einem Grauwert verschobenen Zeilen der Strahlstrom des Klystrons (7) so hochgesteuert wird, daß die Ausgangsleistung einem Schwarzwert (B) entspricht.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstrom des Klystrons während der Aussendung der auf einen Grauwert ver­ schobenen Zeilen auf den gleichen Wert wie bei der Aussendung der Synchronimpulse hochgesteuert wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Grauwertverschiebung die Amplitude (D) des Hilfs­ signales herabgesetzt wird.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Klystron-Leistungssenders (7) eine Kenn- und Steuer­ schaltung (13, 14) zugeordnet ist, die geeignet ist, ein PAL-Plus-Videosignal und in diesem diejenigen Zeilen zu erkennen, in denen die Hilfssignale über­ tragen werden, und über diese Kenn- und Steuerschaltung die Grauwert-Verschiebeschaltung (15) und die Strahl­ strom-Steuerschaltung (8) des Klystrons entsprechend gesteuert ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Kly­ stron-Leistungsverstärker (7) ein ebenfalls über die Kenn- und Steuerschaltung (13, 14) gesteuerter Phasen­ schieber (5) vorgesehen ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Grauwert-Verschiebeschaltung (15) und vor dem Eingang des Klystron-Leistungsverstärkers (7) ein Schwarzwertbegrenzer (19) angeordnet ist.