DE760333C - Anordnung zur Beseitigung eines aus niederen Frequenzen bestehenden Stoersignals - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 9. MÄRZ 1953

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ist. in Anspruch genommen

In der Fernübertragungstechnik entsteht häufig die Aufgabe, in einem Frequenzband Störsignale zu beseitigen, die aus niederen Frequenzen bestehen, welche aber in ihrem Frequenzbereich mit Nutzsignalfrequenzen untermischt auftreten. Insbesondere besteht diese Aufgabe bei speichernden Kathodenstrahlbildabtastern, bei denen zusammen mit den Bildsignalfrequenzen unter dem Namen Störsignal bekannte Störfrequenzen auftreten, die in der Zeilenkoordinate im großen -und

ganzen eine mit der Zeilenfrequenz auftretende Sägezahnform besitzen. Bei diesen Kathodenstrahlbildabtastern führt das auch in der Bildkoordinate auftretende Störsignal dazu, daß im Empfangsbild eine störende Helligkeitsverteilung entsteht, die nach einer Bildecke hin allmählich zunimmt.

Es ist bereits bekannt, dieses Störsignal bei Kathodenstrahlhildabtastern dadurch zu beseitigen, daß mit den Bildsignalen für jede Koordinate eine sägezahnförmige Spannung

additiv gemischt wird, deren Phasenlage so gewählt ist, daß die additiv hinzugefügte Sägezahnspannung die als Störsignal auftretende gerade aufhebt. Dieser Vorschlag. das Störsignal bei Kathodenstrahlabtastern zu beseitigen, ist jedoch insofern unbefriedigend, als man bei einer Änderung des Störsignals, die bei einer Änderung der Betriebsverhältnisse der Bildfängerröhre auftreten ίο kann, das kompensierende Signal neu einregulieren muß.

Gemäß der Erfindung wird ein aus niederen Frequenzen bestehendes Störsignal in einem auch den Störfrequenzbereich enthaltenden Nutzfrequenzband dadurch unschädlich gemacht, daß a) in dem Nutzsignalverlauf mit kürzeren Zwischenräumen, als es der Periodendauer der höchsten Frequenzen des Störsignals entspricht, eine feste Signalamplitude erzeugt wird, b) der die Störfrequenzen enthaltende Frequenzbandbereich ausgefiltert wird und c) in an sich bekannter Weise unter Benutzung der erzeugten festen Amplitudenwerte die herausgefilterten Frequenzen des Nutzsignalverlaufs in das Nutzfrequenzband wiedereingeführt werden. Die Erfindung kann insbesondere zur Störsignalbeseitigung im Bildsignal bei Kathodenstrahlabtastern für Fernsehzwecke benutzt werden. Abb. ι zeigt einen Kathodenstrahlbild abtaster, wie er bei einer Ausführungsform verwendet werden soll;

Abb. 2 bis 4 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. 1; Abb. 5 und 6 a bis 6d dienen zur Erläuterung anderer Ausführungsformen, und

Abb. 7 zeigt eine gegenüber Abb. 1 abweichende Ausführungsform;

Abb. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung, welche ebenfalls gemäß der Erfindung benutzt werden kann.

In Abb. ι bedeuten: 4 eine evakuierte Glasröhre mit dem Mosaikschirm 5, der Signalplatte 6 und der Strahlerzeugungseinrichtung 7. Mittels der Linse 8 wird das fernzuübertragende Bild auf den Mosaikschirm projiziert, und am Widerstand 6^a entsteht bei der Abtastung des Mosaikschirms ein Spannungsabfall, wie er durch die Kurve 9 in go Abb. 2 wiedergegeben ist. Das erwähnte Störsignal führt dazu, daß die Bildsignale die Linie 12 als Nullinie statt der Linie 11 besitzen, so daß in Wirklichkeit die Kurve 9 die- Überlagerung der Bildsignale und eines sägezahnförmigen Störsignals wiedergibt. Diese sägezahnförmige Komponente, welche mit der Zeilenfrequenz wiederkehrt, muß nun beseitigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zwischen der Linse 8 und der Lichtquelle ein Liniengitter 10 eingefügt.

dessen Stäbe mit der Zeilenrichtung einen endlichen Winkel, vorzugsweise 90' einschließen, welches die Wirkung hat, das auf den Schirm 5 projizierte Bild in eine Vielzahl von Streifen einzuteilen, die durch schwarze Linien voneinander getrennt sind. Dieses Gitter 10 wird nahe genug an dem Objekt, welches durch die Linse 8 abgebildet werden soll, angebracht, um auf den Mosaikschirm scharf mit abgebildet zu werden. Wenn es sich beispielsweise um die Übertragung eines Films handelt, kann das Gitter 8 nahe am Film angebracht werden, und ebenso kann man, wenn es sich um die Übertragung eines körperlichen Objekts handelt, das Gitter 10 vor demselben so anbringen, daß es durch die Linse 8 noch scharf abgebildet wird.

Man kann jedoch auch ein doppeltes Linsensystem benutzen, wobei die eine Linse dieses Systems ein Bild des fernzuübertragenden Gegenstands in der Ebene des Gitters 10 erzeugt, das dann mit Hilfe einer weiteren Linse zusammen mit dem Bild des Gegenstands auf dem Mosaikschirra 5 abgebildet wird. Diese Ausführungsform erfordert jedoch eine zusätzliche Bildumdrehung und bringt Lichtverluste mit sich, so daß es vorzuziehen ist, das Gitter unmittelbar auf dem Mosaikschirm anzubringen, wie es später an Hand der Abb. 7 noch beschrieben werden wird. Die Breite der schwarzen Linien auf dem Schirm 5 muß so groß sein, daß diese Linien bei der Abtastung noch wiedergegeben werden. Bei der Abtastung der Zeilen auf dem Mosaikschirm entsteht also dann ein Signal, wie es in Abb. 3 dargestellt ist.

Das Signal gemäß Abb. 3 wird einem Verstärker zugeführt, welcher eine so niedere untere Grenzfrequenz hat, daß Frequenzen von der Größenordnung der Zeilenfrequenz nicht übertragen werden. Der Verstärker kann beispielsweise eine Widerstandskondensatorkopplung aufweisen. Wenn die Zeilenfrequenz beispielsweise 10 000 beträgt, soll die untere Grenzfrequenz des Verstärkers 1>ei einem kleinen Vielfachen der Zeilenfrequenz liegen, beispielsweise bei 40000 Hz.

Diese Ausfilterung der tiefen Frequenzen des gesamten Signals erzeugt einen Span- no nungsverlauf am Verstärkerausgang, der etwa der Abb. 4 entspricht. Diese Abbildung läßt erkennen, daß die sägezahnförmige Störsignalkomponente verschwunden ist, und da die unterhalb der Grenzfrequenz des obenerwähnten Verstärkers liegenden Nutzsignalfrequenzen ebenfalls unterdrückt wurden, liegen die den schwarzen Bildstellen entsprechenden Hilfssignale unterhalb der Xullinie in ungleicher Höhe.

Im Sender oder Empfänger müssen dann die von den Gitterstäben herrührenden Signal-

amplituden (Schwarzwerte) wieder alle auf gleiche Höhe gebracht werden. Dies kann dadurch geschehen, daß man die ausgefilterten Bildfrequenzen an einem geeigneten Punkt des Übertragungskanals unter Benutzung der wiederkehrenden festen Signalwerte (in diesem Beispiel der Schwarzwerte) in ähnlicher Weise wieder einführt, wie dies- für die Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit

ίο bekannt ist. Bei dieser bekannten Einrichtung werden, periodisch auftretende Unterbrechungen des Signals, die senderseitig festen Signal werten entsprechen, dazu benutzt, mittels eines Zeitkonstantengliedes auch empfängerseitig wieder feste Signalwerte zu erzeugen. Um die Wiedereinführung der ausgefilterten Nutzsignalfrequenzen zu erzielen, muß die Zeitkonetante des Widerstandskondensatorgliedies der Wiedereinführungsvorrichtung groß sein gegenüber der Pause zwischen aufeinanderfolgenden, festen Signalamplituden, jedoch klein gegenüber der höchsten ausgefUterten Periodendauer. Wenn z. B. die Zahl der schwarzen Linien, welche durch das erwähnte Gitter erzeugt werden, 100 beträgt, und die Zeilenfrequenz 10 000 Hz, betragt die Frequenz der wiederkehrenden schwarzen Linien 1 MHz und die Pause zwischen den aufeinanderfolgenden Schwarz-Signalen ist 1 με. Wenn die Zeitkonstante der Wiedereinführungsvorrichtung etwa 10 /ts beträgt, ist die Zeitkonstante genügend groß im Vergleich zu der Pause zwischen den Schwarzsignalen, d. h. im Vergleich zu ίμε, jedoch klein im Vergleich zu der Periodendauer von 25 με, die der niedersten noch übertragenen Nutzfrequenz von 40 000 Hz zugeordnet ist.

Bei einem Bilde von vierhundert Zeilen würde das Gitter 10 etwa vierhundert Stäbe oder Linien besitzen müssen, wobei die obere Grenze für diese Linienzahl durch das Auflösungsvermögen des Abtaststrahls gegeben ist. In Abb. 1 ist das Gitter 10 bloß aus Gründen der Einfachheit mit nur wenigen Linien dargestellt.

Man kann gemäß der Erfindung die Ausfilterung auf der Sendeseite vornehmen und die Wiedereinführung der ausgefilterten Nutz-Signalfrequenzen auf der Empfangs sei te, oder man kann beide Arbeitsgänge auf der Sendeseite oder auf der Empfangsseite vornehmen. Sofern es sich als notwendig erweisen sollte, kann eine gleichmäßige Hilfsbelichtung angewendet werden zum Zweck, das Gitter 10 auch dann auf den Mosaikschirm zu projizieren, wenn das Originalbild vollkommen dunkel ist. Dieses Verfahren empfiehlt sich deshalb, weil dann die Wiedereinführung der unterdrückten Bildfrequenzen besser gelingt. Um die dunklen Linien im Empfangsbild etwas weniger störend in Erscheinung treten zu lassen, empfiehlt es sich, die Lage des Gitters relativ zum Mosaikschirm während des Abtastvorgangs kontinuierlich zu verändern. So kann man mit Hilfe eines geeigneten Mechanismus und bei geeigneter Anbringung des Gitters dieses letztere derart hin und her bewegen, und zwar entweder intermittierend oder kontinuierlich, daß die Lage der schwarzen Linien auf dem Mosaikschirm sich von, Bild zu Bild langsam verändert. Man kann z. B. dafür sorgen, daß die schwarzen Linien auf dem Schirm bei zwei aufeinanderfolgenden Bildern sich in ähnlicher Weise ineinanderfügen wie die Bildzeilen beim Zeilensprungverfahren.

Ein anderes Verfahren, um die Gitterstruktur im Empfangsbild auf zuheben, besteht darin, ein Gitter zu verwenden, bei dem die Stäbe ebenso breit sind wie der Zwischenraum zwischen ihnen, und auf der Sendeoder Empfangsseite zwei Sätze von Bildsignalen zu benutzen, in denen die ausgefilterten Nutzfrequenzen wieder eingeführt sind und von denen der eine Satz um die Breite einer Signallücke gegen den anderen verschoben ist. Man erhält dann die in Abb. 5 dargestellten Verhältnisse. Dort bedeuten die ausgezogen gezeichneten Signale a die Bildsignale des einen Satzes und die punktiert gezeichneten Signale b rühren von dem anderen Satz her, haben dieselbe Form wie die jeweils vorhergehenden Signale a, sind jedoch um die Breite einer Signallücke verschoben. Die Signale des zweiten Satzes fallen also in die Lücken des ersten Satzes. In dieser Weise kann man die Lücken zwischen den Bildsignalen wenigstens zum Teil ausfüllen, so· daß sich der Bildeindruck verbessert.

Eine annähernd vollständige Beseitigung der Lücken läßt sich nach dem in Abb. 6 a bis 6d beschriebenen Verfahren erzielen. Abb. 6 a zeigt die Helligkeitsverteilung über die zu betrachtende Bildzeile. Abb. 6 b zeigt einen Impulsverlauf, welcher aus Abb. 6 a dadurch entstanden ist, daß die Amplitude gegenüber Abb. 6 a auf ein Viertel reduziert wurde und daß Signallücken im Sinn der Abb. 3 und 4 eingefügt wurden. Die Störsignale sind bei Abb.6b bereits beseitigt und die ausgefilterten Nutzsignale wieder eingeführt. Abb. 6 c zeigt einen Impulsverlauf und unterscheidet sich von Abb. 6 b dadurch, daß die Amplitude der Impulse die doppelte ist wie in Abb. 6 b (also halb so groß wie in Abb. 6 a) und dadurch, daß die Impulse in Abb'. 6 c gegenüber Abb. 6 b um die Breite einer Signallücke verschoben sind. Abb. 6 d zeigt wieder denselben Impulsverlauf wie Abb. 6 b, wobei jedoch die Impulse in Abb. 6d um die Breite zweier Signallücken gegenüber den

Impulsen in Abb. 6b verschoben sind. Wenn die Signale entsprechend den Abb. 6b, 6c und 6d zueinander addiert werden, entsteht ein Signalverlauf, der dem ursprünglichen Verlauf in Abb. 6 a annähernd proportional ist. An Stelle eines Gitters kann man beispielsweise auch einen transparenten Mosaikschirm benutzen und die schwarzen Linien auf seiner nicht lichtempfindlichen Seite anbringen sowie ίο das Bild von dieser Seite her auf den Mosaikschirm projizieren. Diese Ausführungsfo-rm der Erfindung ist in Abb. y dargestellt. Dort ist die Röhre 4' mit einem Mosaikschirm i6 ausgerüstet, der senkrecht zur Achse der Kathodenstrahlröhre steht. Das Projektionsobjektiv 8 ist auf der anderen Seite des Mosaikschirms angeordnet. Die dem Objektiv 8 zugewandte Seite des Mosaikschirms ist mit einem Liniengitter 20 versehen. Diese Linien können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß ein geeignetes Metall, z. B. Silber, auf der Oberfläche der Glimmerschicht niedergeschlagen wird. Alan kann dies z. B. dadurch bewerkstelligen, daß man Silber ! durch ein Gitter hindurch verdampfen läßt j und das Gitter dann wieder entfernt. Die Gitterstäbe können gleichzeitig als Signalplatte benutzt werden.

Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung wird übrigens die mittlere Bildhelligkeit exakt wiedergegeben, da der Gleichstrom bei der beschriebenen Wiedereinführung der ausgefilterten Xutzsignalfrequenzen auch wieder eingeführt wird.

Bei den an Hand der Abb. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen war die Anzahl der festen Signalwerte je Zeile verhältnismäßig gering. Die Abb. 3 und 4 zeigen zwölf feste Signalwerte je Zeile, die zur Beseitigung des sägezahnförmig verlaufenden Störsignals ausreichen, da man annehmen kann, daß eine sägezahnförmige Kurvenform durch ihre Grundwellen und die ersten zehn Oberwellen genügend genau angenähert wird. Man kann aber auch bei Signallücken, die ebenso breit sind wie die zwischen ihnen liegenden Zeiten der Signalgebung für die Störsignalbeseitigung beim Fernsehen die Anzahl der festen Signalwerte je Zeile etwa ebenso groß wählen wie die Zeilenzahl des Fernsehbildes. Bei einem Vierhundertzeilenbild würde man dann also etwa vierhundert Gitterstäbe anzuordnen haben. Die obere Grenze für die Anzahl der Gitterstäbe ist nur durch das Auflösungsvermögen des Abtaststrahls gegeben. Dann stellt der Spannungsverlauf nach Ausfilterung der Störfrequenzen eine mit den Bildhelligkeitssignalen in ihrer Amplitude modulierte Trägerwelle dar, deren Trägerfrequenz gleich der Frequenz ist, mit der die festen Signalwerte wiederkehren. Wird diese Träger- frequenzspannung gleichgerichtet, so ist der ursprüngliche Xutzsignalverlauf wiederhergestellt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Gleichrichtung dieser Trägerwelle ein Doppelweggleichrichter benutzt, was einen anderen Weg, die Signallücken zu beseitigen, darstellt.

In Abb. 8 sind zwei Verstärkerröhren 31 und 32 dargestellt, die zur Verstärkung des Signals nach Abb. 3 dienen und gleichzeitig den Störsignalfrequenzbereich mit Hilfe au sich bekannter Tiefpaßfilter, deren Ausgestaltung im einzelnen nicht erwähnt zu werden braucht, unterdrücken. Das Signal nach Einführung der festen Signalwerte wird an den Klemmen 34 zugeführt und nach Verstärkung und Ausfilterung des Störfrequenzbereichs an der Sekundärwicklung des Transformators 39 abgenommen, an welche ein Doppehveggleichrichter 33 und ein Widerstandskondensatorglied 48, 49 angeschlossen ist. Die Verwendung eines Doppelweggleichrichters hat für das der Erfindung zugrunde liegende Problem die besondere Bedeutung, daß die Signallücken, deren Einführung die Erfindung fordert, wieder ausgefüllt werden, da bei einem Doppelweggleichrichter nicht nur die positiven Halbwellen durch die eine Gleichrichter- go strecke, sondern auch die negativen Halbwellen der Trägerwechselspannung durch die andere Gleichrichterstrecke hindurchtreten. An den Klemmen 35 kann somit der gewünschte Xutzsignalverlauf abgenommen werden.

Claims (11)

1. PatentanspkCche:

   i. Anordnung zur Beseitigung eines aus niederen Frequenzen bestehenden Störsignals aus einem den Störfrequenzbereich enthaltenden Xutzfrequenzband, insbesondere zur Störsignalbeseitigung im Bildsignal bei speichernden Kathodenstrahl· bildabtastern für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß a) in dem Xutzsignalverlauf mit kürzeren zeitlichen Zwischenräumen als es der Periodendauer der höchsten Frequenzen des Störsignals entspricht, eine feste Signalamplitude erzeugt wird, b) der die Störfrequenzen enthaltende Frequenzbandbereich ausgefiltert wird und c) unter Benutzung der erzeugten festen Amplitudenwerte die herausgefilterten Frequenzen des Xutzsignalverlaufs in das Xutzfrequenzband wieder eingeführt werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Signalamplitude den schwarzen Bildstellen entspricht.
3. 3· Anordnung nach Anspruch ι und 2 für Kathodenstrahlbildabtaster, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Abtasterschirm das Schattenbild eines Liniengitters, dessen Stäbe mit der Zeilenrichtung einen endlichen Winkel, vorzugsweise 90⁰, einschließen, erzeugt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3 für zweiseitige Kathodenstrahlbildabtaster, dadurch gekennzeichnet, daß das Liniengitter aus metallischen Streifen auf dem die Mosaikelemente tragenden Isolator angebracht ist und gleichzeitig als Signalplatte dient.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Liniengitters von Bild zu Bild in Zeilenrichtung verschoben wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stäbe des Liniengitters ebenso groß ist wie der Zwischenraum zwischen den Stäben, die Dauer der Signallücken also gleich wird der Dauer der Signalgebung.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Liniengitter erzeugte Frequenz aus dem Nutzsignalverlauf nach Wiedereinführung der verlorengegangenen Nutzfrequenzen herausgefiltert wird.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Wiedereinführung der niederen Nutzsignalfrequenzen gewonnene Spannung mit einer ihr gegenüber um die Dauer einer Signallücke verzögerten, aber sonst gleich verlaufenden Spannung zusammengefügt wird (Abb. 5).
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Wiedereinführung der niederen Signalfrequenzen gewonnene Spannung (Abb. 6) zu einer ihr gegenüber um die Dauer einer Signallücke verzögerten und mit doppelter Amplitude auftretenden, jedoch sonst gleich verlaufenden Spannung (Abb. 6 c) sowie zu einer um die Dauer zweier Signal Ricken verzögerten sonst aber ebenso wie die unmittelbar gewonnene Spannung verlaufenden Spannung (Abb. 6d) addiert wird (Abb. 6 a bis 6 d).
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1 und 6 zur Störsignalbeseitigung beim Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Signalwerte etwa ebenso' oft innerhalb einer Zeile erzeugt werden, wie das Fernsehbild Zeilen besitzt, die so- gewonnene Spannung im Trägerfrequenzverstärker verstärkt wird, dessen Bandmitte bei der Frequenz, mit der die festen Signalwerte wiederkehren, liegt, und dabei die Ausfilterung der Störfrequenzen vor oder in dem Trägerfrequenzverstärker geschehen kann und zur Wiederherstellung des Nutzsignalverlaufs die Trägerfrequenz gleichgerichtet wird.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichrichtung der Trägerwelle ein Doppelweggleichrichter dient.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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