DE615230C - Verfahren zur Frequenzvervielfachung fuer die Zwecke der Fernbilduebertragung, bei welcher ein konstantes Verhaeltnis zwischen Bild- und Zeilenfrequenz eingehalten wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al
29.JUNI1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

' JVr 615230 KLASSE 21 al GRUPPE 3520

T 4049g VIIIaj21 a¹ Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 6. Juni

Zusatz zum Patent 566

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. April 1932 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 4. April 1930.

In dem Hauptpatent ist eine Anordnung zur Übertragung von bewegten Bildern mit Hilfe Braunscher Röhren oder anderer masseloser Einrichtungen beschrieben, bei der die Zeilenfrequenz und die Bildfrequenz dadurch in ein ganzzahliges konstantes Verhältnis zueinander gebracht werden, daß sie beide durch Frequenzmultiplikation bzw. Frequenzdemultiplikation aus einer Grundfrequenz gewonnen werden. Da eine 'einwandfreie Fr equenzdemultiplikation bei hoben Übersetzungsverhältnissen Schwierigkeiten bereitet, ist es in diesem Falle nur möglich, eine Frequenzvervielfachung mit hohem Übersetzungsverhältnis vorzunehmen.

Die übliche Methode der Frequenzvervielfachung besteht darin, daß man durch Organe mit nicht linearer Charakteristik die Grundschwingung verzerrt und aus dem entstehenden Frequenzgemisch die gewünschte Oberschwingung mit Hilfe von Schwingungskreisen, die auf diese Frequenz abgestimmt sind, aussiebt. Dieses Verfahren ist aber für den vorliegenden Zweck nicht brauchbar. Denn auch bei Schwankungen der Grundfrequenz soll die Frequenz , der Ob erschwingung immer genau ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz bleiben und daher diese Schwankungen in entsprechendem Verhältnis mitmachen. Bei ■ Verwendung eines auf die vervielfaehte Frequenz abgestimmten Kreises entstehen aber, insbesondere bei hohem Übersetzungsverhältnis, entweder die feste Eigenwelle dieses Kreises oder Koppelschwingungen zwischen der Eigenwelle und der aufgedrückten Oberschwingung, die die Anordnung unbrauchbar machen.

Andererseits ist aber das unmittelbar aus der Grundschwingung durch die Verzerrung entstandene Frequenzgemisch für den verlangten Zweck nicht geeignet, da es noch Frequenzen enthält, die niedriger als die gewünschte Frequenz sind. Infolgedessen verläuft der entstehende Wechselstrom nicht periodisch mit der verlangten Frequenz, und es ist insbesondere auch nicht möglich, die Wechselstromspitzen zur Auslösung jeiner Kippeinrichtung auszunutzen, wie dies für eine Reihe von Fernsehanordnungen erforderlich ist.

Erfindungsgemäß werden daher für die Verzerrung der Wechselspannung Organe benutzt, deren statische oder dynamische Cha-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Dietrich Prinz in Berlin.

rakteristik eine periodische Funktion ist, so daß der entstehende Wechselstrom bereits im wesentlichen periodisch mit der verlangten Frequenz ist, d. h. niedrigere Frequenzen gar nicht oder doch nur so weit enthält, daß die Periodizität der Stromspitzen (gleiche Höhe und zeitlich gleiche Abstände) dadurch nicht gestört wird; abgestimmte Kreise werden dabei grundsätzlich vermieden. Als periodisch ίο sollen dabei auch solche Funktionen verstanden werden, bei denen die Periode veränderlich ist.

Für die Ausführung des Erßndungsgedankens sind verschiedene Anordnungen möglich. t5 So kann man z. B. der Charakteristik des verzerrenden Organs einen wellenförmigen Verlauf geben. Enthält die Charakteristik in ihrem Arbeitsbereich« ganze Wellenlängen, so treten in dem verzerrten Strom« volle Perioden auf, wenn die zugeführte Spannung von ihrem Minimum bis zum Maximum ansteigt, und ebenso viele Perioden beim Abstieg vom Maximum zum Minimum. Der entstehende Strom wird also die 2 «-fache Frequenz der ursprünglichen Spannung haben. Um sicherzustellen, daß dieser Strom wirklich periodisch mit der verlangten Frequenz verläuft, d. h. daß die einzelnen Stromspitzen den gleichen, zeitlichen Abstand haben, gibt es u.a. folgende zwei Möglichkeiten: Entweder man wählt für die erzeugende Grundschwingung eine symmetrische Dreiecks- oder eine Sägezahnform (Abb. 1 bzw. 2) und für die Charakteristik der verzerrenden Organe eine Form mit gleichen Abständen zwischen den einzelnen Stromspitzen (Abb. 3), oder man wählt für die Grundschwingung: eine Sinusform und für die Charakteristik eine Form, bei der der Abstand der Stromspitzen (die Wellenlänge) an den Enden des Arbeitsbereichs kleiner ist als in der Mitte (Abb. 4). Die ideale Form ist in diesem Falle durch die sog. Tschebyscheffschen Polynome bestimmt, die durch die Funktionalgleichung T_n (cos x) = cos nx definiert sind. Läßt man nämlich auf eine derartige Charakterist|ik! eine Spannung der Form V = cos wt wirken, so entsteht ein Strom der Form T_n (V) = T_n (cos wt) = cos nwt, also ein Strom der «-fachen Frequenz.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man die Charakteristik des verzerrenden Organs treppenförmig macht (Abb. 5) und in Serie mit ihm eine Selbstinduktion schaltet. An dieser Selbstinduktion entsteht dann jedes-, mal beim Ansteigen des Stromes von 'einer Stufe in die nächste .eine Spannungsspitze, wie in Abb. 6 gezeigt wird. Hierin bedeutet a die erzeugende Wechselspannung, deren Form als dreieckig angenommen sei, b den entstehenden, durch die Charakteristik der Abb. 5 verzerrten Wechselstrom, c die an einer in Serie mit diesem Organ liegende Selbstinduktion entstehende Spannung. Da die Spannungsspitzen zum Teil positives, zum Teil negatives Vorzeichen haben, muß man die ganze entstehende Spannung noch über einen Vollweggleichrichter leiten, der allen Spannungsspitzen das gleiche Vorzeichen gibt.

Charakteristiken der Form, wie sie für die beschriebenen Methoden gebraucht werden, lassen sich z. B. auf folgende Weise erreichen: Um zunächst eine wellenförmige Charakteristik zu erzeugen, geht man von Systemen aus, deren Charakteristik die Form einer einzelnen Spitze hat (Abb. 7); der abgegebene Strom ist nur dann von Null verschieden, wenn die zugeführte Spannung in einem relativ engen Intervall liegt. Die Herstellung einer derartigen Charakteristik mit einer Spitze ist nicht Gegenstand der Erfindung, so daß hierfür eine kurze Andeutung genügt. Man geht von einer Charakteristik aus, die ein Extremum (Maximum oder Minimum) besitzt, z. B. von einer Dynatronkurve, oder von der Charakteristik einer Gegentakt- oder Vollweggleichrichterschaltung, schaltet die an einem geeigneten Widerstand abgegriffene Ausgangsspannung mit einer derartigen Spannung in Serie, daß nur ein Extremum mit einer relativ kleinen Umgebung über die Nulllinie hinausragt, und schneidet den unterhalb der Nullinie befindlichen Teil der Charakteristik durch einen Hilfsgleichrichter ab.

Schaltet man in Serie mit dem Eingang eines Systems, das eine derartige Charakteristik liefert, eine Gleichspannung, so wird die Lage der Charakteristik um den Betrag dieser Spannung verschoben. Wenn man nun mehrere solcher Systeme, bei denen die einzelnen Stromspitzen beliebig vorgegebene Abstände von dem Nullpunkt und voneinander haben, parallel schaltet, so 'entsteht ersichtlich ein System mit einer wellenförmigen Charakteristik, deren einzelne Wellenberge den Spitzen der Charakteristiken der einzelnen Teilsysteme entsprechen. Falls die unmittelbare Parallelschaltung der Systeme aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen ihrer gegenseitigen Beeinflussung, nicht möglich erscheint, kann man ihre Ausgangsspannungen je an das Gitter einer Elektronenröhre legen und die Anodenkreise aller dieser Röhren parallel schalten.

Auf ähnliche Weise lassen sich auch treppenförmige Charakteristiken erzeugen. Man benutzt hierzu Organe oder Schaltungen, die eine Sättigungscharakteristik nach Art der Abb. 8 haben, z. B. Hochvakuumgleichrichter oder Verstärkerröhren, deren Kathoden ausgesprochenen Sättigungscharakter haben. Man kann aber auch aus gewöhnlichen Gleichrich-

tern, die diese Eigenschaften nicht haben, Systeme aufbauen, die eine Charakteristik vom Typus der Abb. 8 besitzen.

Durch Vorspannung des Eingangs eines derartigen Systems mit einer Gleichspannung kann man eine derartige Kurve beliebig nach links oder rechts verschieben. Schaltet man nun mehrere Systeme, bei denen diese Verschiebung verschiedene Beträge hat, parallel,

ίο so entsteht in der Tat die verlangte treppenförmige Charakteristik. Auch hier kann die Parallelschaltung der Systeme unter Umständen Schwierigkeiten bereiten; dann kann sie ersetzt werden durch Parallelschaltung der Anodenkreise von Verstärkerröhren, an deren Gitter die Ausgangsspannungen der einzelnen Systeme gelegt werden.

Für die Erzeugung wellenförmiger Charakteristiken sollen schließlich 'noch folgende Möglichkeiten angedeutet werden:

a) Der Kathodenstrahl einer Braunschen Röhre wird durch die zugeführte Spannung abgelenkt und fällt auf eine Auffangelektrode, die eine Reihe von Aussparungen aufweist, so daß sie abwechselnd von dem Kathodenstrahl getroffen und nicht getroffen wird.

b) Der Lichtstrahl eines Oszillographen wird durch die zugeführte Spannung abgelenkt und fällt durch eine Schablone, die eine Reihe von Aussparungen besitzt, oder er wird nach Reflexion an einer Fläche, die abwechselnd helle und dunkle Stellen besitzt, auf eine Photozelle geworfen, so daß diese abwechselnd mehr oder weniger stromdurchlässig wird.

c) Die zugeführte Spannung wird in eine veränderliche Hochfrequenz umgewandelt und wirkt auf eine Reihe von Schwingungskreisen, die auf verschiedene Frequenzen scharf abgestimmt sind, so daß die Spannungen bzw. Strommaxima in diesen Kreisen nacheinander erreicht werden.

Claims (8)

1. *⁵ Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Frequenzvervielfachung für die Zwecke der Fernbildübertragung, bei welcher ein konstantes Verhältnis zwischen Bildfrequenz und Zeilenfrequenz eingehalten wird, nach Patent 566 663, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz unter Ausschluß von auf die vervielfachte Frequenz abgestimmten Kreisen auf Organe wirkt, deren Charakteristik eine periodische Funktion mit konstanter oder veränderlicher Periode ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des verzerrenden Organs wellenförmig ist (Abb. 2, 3).
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des verzerrenden Organs treppenförmig verläuft (Abb. 4) und induktiv wirkende Mittel mit diesem Organ in Reihe geschaltet sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den induktiv wirkenden Mitteln entstehende Spannung über eine Vollweggleichrichteranordnung geleitet wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Gesamtcharakteristik durch Parallelschaltung mehrerer verschieden vorgespannter Organe erzeugt wird, deren Einzelcharakteristiken aus einer einzelnen Spitze bestehen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die treppenförmige Gesamtcharakteristik durch die Parallelschaltung mehrerer verschieden vorgespannter Organe entsteht, die einzeln eine Sättigungscharakteristik besitzen.
7. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschwingung sinusförmig ist,, während die Spitzen bzw. Stufen der verzerrenden Charakteristik an den Enden des Arbeitsbereiches kleinere Abstände haben als in der Mitte.
8. 8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschwingung dreieck- oder sägezahnförmig ist, während die einzelnen Spitzen bzw., Stufen !der verzerrenden Charakteristik gleichen Abstand voneinander haben.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen