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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur automatischen
Kompensation der Kabeldämpfung.
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In EP-A-0.178.821 wird ein programmierbarer automatischer
Kabelequalizer mit zwei AVR-Schaltungen beschrieben. Für lange Kabel ist die erste AVR-
Schaltung fest an einem vorbestimmten Scheitelwert der Verstärkungskurve, und eine
zweite AVR-Schaltung wird für die Verstärkungsregelung aktiv.
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In EP-A-0.411.756 wird ein Funktelephonempfänger mit geschalteten
Verstärkungsverstärkern, die zwischen einer Anzahl Verstärkungspegel und/oder
Dämpfungspegel gesteuert werden, die für einen Zeitschlitz des
Zeitvielfachzugriffsystems konstant gemacht sind.
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Durch den Hauteffekt nimmt die Koaxkabeldämpfung in dB mit der
Frequenz des übertragenen Signals proportional zu der Wurzel dieser Frequenz zu. Die
Dämpfung ist weiterhin abhängig von u. a. der Länge und dem Durchmesser des
Kabels. Eine solche Dämpfung ist besonders störend, wenn Basisband-Videosignale
übertragen werden da im Falle einer Übertragung doppelseitig amplitudenmodulierter
Signale das relativ wenig gedämpfte linke Seitenband und das relativ mehr gedämpfte
rechte Seitenband kombiniert werden kann zum Erhalten einer im Wesentlichen
flachen Amplitudenkennlinie. Eine solche einfache Kompensation ist nicht verfügbar,
wenn Basisband-Videosignale übertragen werden.
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In Anwendungebereichen, in denen Videosignale über relativ lange
Koaxkabel veränderlicher Länge übertragen werden sollen, werden (halb)automatische
Kabeldämpfungskompensationssysteme angewandt. In DE-A-31.48.242 wird ein
System beschrieben, das die Kabellänge bestimmt beim Einschalten um eine feste
Kompensation einzuschalten, geeignet zum Kompensieren der frequenzabhängigen
Dämpfung innerhalb bestimmter Grenzen für einen Typ von Koaxkabel in Schritten von
einigen Metern. Diese schrittweise Kompensation weist den Nachteil auf, dass jede
Kabeldämpfung, die innerhalb der Auflösung des Dämpfungskompensationssystems
liegt, nicht kompensiert wird, so dass keine optimale flache Frequenzkennlinie für
zwischenliegende Kabellängen erhalten wird. Weiterhin können solche schrittweisen
Kabeldämpfungskompensationssysteme nur unmittelbar nach der Einschaltung
operativ werden, weil eine schrittweise Einstellung der Kompensation zu einem späteren
Zeitpunkt zu einem verteilten Bild führen würde. Dies weist den Nachteil auf, dass
jede temperaturabhängige Dämpfung, verursacht durch Temperaturschwankungen
nicht kompensiert werden kann.
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Andererseits wird in US-A-3.431.351 ein automatisches
Frequenzkennlinienkorrektursystem beschrieben, das eine kontinuierliche Kompensation der
frequenzabhängigen Dämpfung schafft. Der Kompensationsbereich eines solchen
ständig operativen Kompensators ist aber relativ gering, so dass keine entsprechende
Kompensation erhalten wird, wenn die von dem Kabel verursachte Dämpfung
außerhalb dieses Bereichs liegt.
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Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes automatisches Kabeldämpfungskompensationssystem zu schaffen. Dazu schafft
ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein automatisches
Kabeldämpfungskompensationssystem, wie in dem Hauptanspruch definiert. Vorteilhafte
Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen definiert.
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Als Folge der Hinzufügung des adaptiven Kompensationsteils, der eine
kontinuierlich aktive Kompensation zwecks einer weiteren einwandfreien
Kompensation der Kabeldämpfung schafft, zu dem schrittweise einstellbaren festen
Kompensationsteil nach dem Stand der Technik, werden die restliche Kabeldämpfung, die
zwischen den Schritten der schrittweise festen Kompensation fällt, und beliebigen
vorübergehenden (temperaturabhängigen) Schwankungen in der Dämpfung korrigiert,
während das Gesamtsystem einen großen Korrekturbereich hat.
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Wenn das Kabel ein Mehrfachkernkabel mit einer Anzahl Kanäle für
beispielsweise R-, G- und B-Signale ist, umfasst der adaptive Kompensationsteil auf
vorteilhafte Weise einen einzelnen unabhängigen adaptiven Kompensator für jeden
Kanal zur Vermeidung davon, dass Unterschiede zwischen den Kanälen untereinander
nicht kompensiert werden, wenn die Dämpfung nur eines Kanals gemessen wird zum
Erhalten eines Steuersignals für alle Kanäle. In dem Kompensationssystem nach US-
A-3.431.351 basiert die Kompensation, die auf nur einen Draht des Kabels angewandt
werden soll, auf einer DC-Kompensation, gemessen in einem anderen Draht des
Kabels, mit dem Nachteil, dass die Unterschiede zwischen den Drähten untereinander
nicht berücksichtigt werden.
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Ein flacher Frequenzgang hoher Qualität wird erhalten, wenn der
adaptive Kompensationsteil eine erste automatische Verstärkungsregelung zur
Kompensation einer Dämpfung eines NF-Testsignals in dem über das Kabel übertragenen Signal
umfasst, und eine automatische HF-Verstärkungsregelung zur Kompensation einer
Dämpfung eines HF-Testsignals in dem über das Kabel übertragenen Signal umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Ausführungsform eines automatischen
Kabeldämpfungskompensationssystems nach der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 eine Ausführungsform eines Kompensationsteils zur Benutzung
in der Ausführungsform mach Fig. 11 und
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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer automatischen
Verstärkungsregelschaltung zur Benutzung in der Ausführungsform nach Fig. 1.
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In einer Ausführungsform nach der Erfindung wird ein erstes Signal mit
einer kontinuierlichen Amplitude entsprechend dem maximalen Wert des
Videosignals, während wenigstens einer aktiven Horizontal-Periode in dem
Vertikal-Austastintervall zu dem Videosignal hinzuaddiert, während ein zweites Testsignal, das eine
Sinuswellenform mit derselben Amplitude und mit einer Frequenz von etwa 2/3 der
maximalen Durchlassbandbreite während wenigstens einer anderen aktiven
Horizontal-Periode in dem Vertikal-Austastintervall zu dem Videosignal hinzuaddiert wird.
Wenn beispielsweise die Durchlassbandbreite 30 MHz beträgt, wird eine Frequenz
von 18 MHz gewählt, während eine Frequenz von 3 und 5 MHz gewählt werden kann
mit einer Durchlassbandbreite von 5,5 MHz.
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Das automatische Kabeldämpfungskompensationssystem nach Fig. 1
umfasst in jedem Kanal R, G, B einen festen Kompensationsteil FC-R, FC-G bzw. FC-
B, sowie veränderliche Kompensationsteile VC-R, VC-G bzw. VC-B. Die festen
Kompensationsteile umfassen eine Anzahl schaltbarer Kompensationsteile C5, die je
imstande sind, einen vorbestimmten Betrag an Kabeldämpfung zu kompensieren. Bei
der höchsten Frequenz des Videobandes kann ein Kompensationsteil CS 1 dB, 2 dB, 4
dB, 8 dB oder 16 dB kompensieren. Der Kompensationsteil (CS 16 dB), der die größte
Kompensation schafft, kann öfter als nur einmal auftreten.
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In wenigstens einem Kanal, dem blauen Kanal B bei der
Ausführungsform nach Fig. 1, umfasst das Kabeldämpfungskompensationssystem einen Abtast-
und-Messschaltung M, die Freigabe-Steuersignale EN über einen Steuersignalbus
liefert zum Freigeben der schaltbaren Kompensationsschaltungen CS. Die
Zeilennummern der ersten und zweiten Testsignalzeilen sind dem System bekannt, so dass die
entsprechenden Abtastsignale für die Testsignale erzeugt werden können. Die
erforderliche schaltbare Kabeldämpfungskompensation wird automatisch bestimmt bei der
Einschaltung. Die Kompensation startet bei 0 dB und wird um Schritte von 1 dB (bei
der maximalen Frequenz) gesteigert bis ein Bezugspegel in der Abtast-und-
Messschaltung M erhalten wird. Die Freigabesteuersignals EN, die von der Abtast-
und-Messschaltung M geliefert werden, gewährleisten, dass dieser Zustand
beibehalten wird. Die Aufstartprozedur wird nach jeder Unterbrechung des Signals wiederholt.
Insbesondere wird die Amplitude des sinusförmigen zweiten Testsignals gemessen
und die Kompensationsteile CS werden um Schritte von 1 dB ein- und abgeschaltet,
bis die sinusförmige Amplitude des übertragenen zweiten Testsignals gerade die
maximale Amplitude des Videosignals übersteigt. Danach wird die Messung beendet und
die Messschaltung M fixiert die Ausgangssteuersignale EN. Wenn das Videosignal
verschwindet, setzt die Messschaltung M sich selbst zurück, so dass die Messung
wiederholt wird, wenn das Videosignal wieder erscheint.
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Die veränderlichen Kompensationsteile VC-R, VC-G und VC-B des
Kabeldämpfungskompensationssystems umfassen in jedem Kanal R, G, B einen
kontinuierlichen (Breitband)-AVR-Verstärker WB-AGC für das komplette Signal und
einen kontinuierlichen AVR-Verstärker Horizontal-Frequenz-AGC für den HF-Teil
des Signals, wobei die Verstärkung mit der Wurzel der Frequenz zunimmt. Die beiden
AVR-Schaltungen HF-AGC, WB-AGC umfassen Abtastschaltungen für das erste
Testsignal kontinuierlicher Amplitude bzw. die Sinuswelle des zweiten Testsignals,
sowie die erforderlichen kontinuierlichen Steuerschaltungen.
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Die maximale 1 dB Abweichung in der Frequenzcharakteristik,
verursacht durch die Kompensationsgröße des kleinsten Kompensationsteils (CS 1 dB) der
festen Kompensationsteile FC-R, FC-G, FC-B, plus der Unterschiede in der
Kabeldämpfung der verschiedenen Koaxkabel, die in dem Mehrfachkernkabel verwendet
werden, und den Kabeldämpfungsschwankungen im Betrieb des Systems, verursacht
beispielsweise durch Temperaturschwankungen der verwendeten Kabel oder der
verwendeten Schaltungsanordnungen, werden in jedem Kanal R, G, B während jeder
Teilbildperiode gemessen und mit Hilfe der beiden kontinuierlichen AVR-Verstärker
in den veränderlichen Kompensationsteilen VC-R, VC-G, VC-B kompensiert, so dass
die Frequenzcharakteristiken der Signale optimal flach bleichen.
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Eine neues Merkmal, geschaffen von der vorliegenden Erfindung ist die
Hinzufügung kontinuierlich operationeller Kabeldämpfungskompensationssystem in
den veränderlichen Teilen VC-R, VC-G, VC-B. Das neue System umfasst die
nachfolgenden Merkmale:
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1. Die Videosignalkompensation ist völlig automatisch.
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2. Die Videosignale werden einzeln und optimal kompensiert mit einer maximal
flachen Frequenzcharakteristik, trotz Streuung in den Eigenschaften untereinander der
verwendeten Koaxkabel.
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3. Diese optimale Kompensation funktioniert kontinuierlich zum Entfernen von
Dämpfungsschwankungen in Kabeln und Schaltungsanordnungen, die beispielsweise
durch Temperaturschwankungen verursacht werden.
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4. Das System ist imstande mit anderen Kabeln zu arbeiten ohne Einstellungen,
solange die maximale Kabeldämpfung innerhalb des gesamten Bereichs der
Kompensati
onsschaltungen liegt.
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5. Das System kann in zwei Richtungen verwendet werden, so dass
zurückkehrende Videosignale von der Kameraverarbeitungseinheit zu der Kamera, wie
das Suchersignal und das Telebereitschaftssignal, ebenfalls korrigiert werden.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Kompensationsteils CS, geeignet zum
Gebrauch in dem festen Kompensationsteil nach Fig. 1. Der Eingang des Teils ist über
die Parallelschaltung eines Widerstandes R6 und der Reihenschaltung aus einem Filter
RC und einem Schalter SW, gesteuert durch das Freigabesteuersignal EN des
Kompensationsteils CS, mit einem invertierenden Eingang eines Verstärkers AMP
verbunden. Der Verstärker AMP wird mittels eines Widerstandes R7 zurückgekoppelt. Der
nicht invertierende Eingang des Verstärkers AMP ist nach Erde verbunden und der
Ausgang ist mit dem Ausgang des Kompensationsteils CS verbunden. In Abhängigkeit
von dem Freigabesteuersignal EN arbeitet ein derartiger Teil als invertierender Puffer
oder als Kabelkompensationsteil. Die RC-Filter R1, C1, R2, C2, R3, C3, R4, C4, R5
sind derart entworfen, dass ein Teil CS eine maximale Kompensation von 16, 8, 4, 2
oder 1 dB bei 30 MHz liefert, während die Übertragungsfunktion proportional zu der
Wurzel der Frequenz ist.
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Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Kombination aus AVR-
Schaltungen, HF-AGC-Schaltungen, WB-AGC-Schaltungen, geeignet zum Gebrauch
in den veränderlichen Kompensationsteilen VC-R, VC-G, VC-B. Der Eingang der
Schaltungsanordnung HF-AGC ist über ein Tiefpassfilter LPF mit dem invertierenden
Eingang eines Differenzverstärkers (Subtrahierer) DA und über ein Hochpassfilter
HPF und eine AVR-Schaltung AGC1 mit dem nicht invertierenden Eingang des
Verstärkers DA verbunden. Der Ausgang des Verstärkers DA bildet den Ausgang der
Schaltungsanordnung HF-AGC, der mit dem Eingang der Schaltungsanordnung WB-
AGC verbunden ist. Das Steuersignal für die Schaltungsanordnung AGC1 wird von
dem Ausgangssignal der automatischen Kabeldämpfungsschaltung am Ausgang der
Schaltungsanordnung WB-AGC auf die folgende Art und Weise hergeleitet. Das
Ausgangssignal wird durch eine Gleichrichterschaltung D gleichgerichtet und danach
durch eine Abtastschaltung S11 abgetastet, wobei diese Schaltungsanordnung das erste
Testsignal mit kontinuierlicher Maximalamplitude abtastet, und durch eine
Abtast
schaltung S2, die das zweite sinusförmige Testsignal abtastet. Die Differenz zwischen
den abgetasteten Amplituden des ersten und des zweiten Testsignals wird bestimmt
und durch eine Schaltungsanordnung Int1 integriert, die das Steuersignal für die AVR-
Schaltung AGC1 liefert.
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Die Schaltungsanordnung WB-AGC umfasst eine AVR-Schaltung
AGC2, deren Eingang mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung HF-AGC
gekoppelt ist und deren Ausgang das Ausgangssignal der automatischen
Kabeldämpfungsschaltung liefert. Das Steuersignal für die Schaltungsanordnung AGC2 wird von
diesem Ausgangssignal hergeleitet durch eine Abtastschaltung S12, die das erste
Testsignal mit kontinuierlicher maximaler Amplitude abtastet, und durch eine
Schaltungsanordnung Int2, welche die Differenz zwischen der abgetasteten Amplitude des ersten
Testsignal und einem Bezugssignal mit der maximalen Amplitude des Videosignals
bestimmt und integriert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der automatischen
Kabeldämpfung nach der vorliegenden Erfindung war eines der Ziele eine automatische
Kompensation zu erhalten für jede beliebige Kabellänge. Dies ist verwirklicht durch Teilung
der gesamten Kompensation in einen festen Teil und einen adaptiven Teil.
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Der feste Teil kann jede beliebige Kabellänge mit einer Auflösung von
12,5 m kompensieren. Diese Länge wird bestimmt bei der Einschaltung mit Hilfe einer
nachfolgenden Annäherungsmessung, d. h. die gesamte Kompensation in dem festen
Teil wird gesteigert, bis die (18 MHz) HF-Burstsignalamplitude in dem vertikalen
Spalt eines Videokanals den ursprünglichen, bekannten Wert hat.
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Der adaptive Teil, der unabhängig ist in jedem Kanal und ständig aktiv
ist, hat zwei Funktionen:
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1. Er soll die letzen wenigen Meter des Mehrfachkernkabels kompensieren, die
innerhalb der Auflösung des festen Teils liegen.
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2. Er soll (frequenzabhängige) Verlustdifferenzen kompensieren, die verursacht
werden könnten, beispielsweise, Temperaturschwankungen des Mehrfachkernkabels
und/oder Differenzen zwischen den einzelnen Koaxkabeln.
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Die Erfindung schafft auf diese Weise ein System für automatische
ständige einzelne Kabeldämpfung mit optimal flachem Frequenzgang für Basisband-
Videosignale, die über Koaxkabel oder Mehrfachkernkabel übertragen werden.
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Es sei bemerkt, dass die obengenannten Ausführungsformen die
Erfindung erläutern statt beschränken und dass der Fachmann imstande sein wird, im
Rahmen der beiliegenden Patentansprüche viele alternative Ausführungsformen zu
entwerfen.