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Anordnung zur Ubertragung der akustischen Begleitvorgänge von Fernsehdarbietungen
Beim Fernsehrundfunk wird zur Zeit der Begleitton für die Bildszenen durch einen
besonderen Sender übertragen, dessen Trägerfrequenz derjenigen des Bildsenders benachbart
ist. Beide Sender sind in der Regel in der Amplitude moduliert. Bild- und Tonwelle
werden gemeinsam von der gleichen Empfangsantenne aufgenommen, verstärkt und mit
der gleichen Oszillatorfrequenz überlagert. Erst nach dieser Überlagerung werden
die beiden Zwischenfrequenzen für Bild und Ton durch entsprechende Bandpässe getrennt
und jede für sich «-eiter verarbeitet.
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Dadurch bleibt der Aufwand für die Tonübertragung auf der Empfangsseite
verhältnismäßig gering. Dagegen stellt auf der Sendeseite der besondere UKW-Sender
einen sehr fühlbaren Aufwand dar, und zwar nicht nur an Material und verbrauchter
Leistung, sondern auch an Frequenzband im Äther. Denn die Trägerfrequenz des Tonsenders
muß in einem solchen Abstand von der Frequenz des Bildsenders gehalten werden, daß
die beiden, einander zugekehrten Seitenbänder der beiden Sender sich mit Sicherheit
nicht überdecken. Dadurch belegt die Gesamtübertragung ein so breites Band im Äther,
daß der erforderliche Platz heute selbst im 3-m-Band nicht mehr bereitgestellt werden
kann. Außerdem ergeben sich durch den großen Abstand von Bild- und Tonwelle Schwierigkeiten
bei der gemeinsamen Verstärkung.
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Es sind daher bereits Vorschläge gemacht worden,
die
darauf hinzielen, den besonderen Tonsender überflüssig zu machen und die Bildträgerwelle
gleichzeitig auch für die Übertragung des Begleittones zu benutzen. Insbesondere
ist vorgeschlagen worden, die Zeilengleichlaufimpulse des Bildsenders durch den
Ton zu modulieren und diese Modulation im Empfänger auszunutzen. Dieser Vorschlag
würde jedoch, wenn er überhaupt durchführbar ist, die Bildübertragung sehr erschweren
und Sende- und Empfangseinrichtungen sehr komplizieren.
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Demgegenüber bedeutet die nachstehende Erfindung, die dem gleichen
Zweck dient, keine merkliche Erschwerung der Bildübertragung oder Komplizierung
der Sende- und Empfangseinrichtungen.
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Ihr Grundgedanke besteht einfach darin, den Bildsender, der in der
Amplitude durch die Bilder moduliert ist, gleichzeitig in der ,Frequenz durch die
Mikrophonströme zu modulieren und die beiden Modulationen im Empfänger in getrennte
Kanäle zu leiten.
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Daß ein und dieselbe Trägerwelle gleichzeitig in der Amplitude und
der Frequenz moduliert werden kann, ohne daß zwischen den beiden Kanälen Über-@prechen
auftritt, ist theoretisch leicht einzusehen und durch praktische Versuche erwiesen.
Der Erfinder hat im Jahre 1939 Versuche durchgeführt, bei denen eine Trägerwelle
von Zoo kHz gleichzeitig durch Sprache in der Amplitude und durch mehrere Telegraphietonfrequenzen
in der Frequenz moduliert wurde, ohne daß in den Empfängern gegenseitige Störungen
bemerkbar wurden. Dabei war allerdings der Frequenzhub der Telegraphieübertragungen
verglichen mit der Bandbreite des Sprachempfängers klein, und außerdem lagen die
Telegraphiefrequenzen im unteren, schlecht hörbaren Teil des Tonfrequenzbereiches.
Außerdem mußte dafür gesorgt werden, daß nicht im Übertragungsweg an irgendeiner.StelWeine
ungewünschte Umwandlung der Frequenzmodulation in Amplitudenmodulation oder umgekehrt
erfolgte.
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Beim Fernsehrundfunk ist nun der Frequenzhub des Tonsenders von selbst
klein gegen die Bandbreite des Bildempfängers. Außerdem liegt der Frequenzbereich
der zu übertragenden Töne im wesentlichen unterhalb der Bildfrequenzen, deren Hauptteil
oberhalb der Zeilenfrequenz liegt. Infolgedessen sind Störungen der Bildübertragung
durch die Tonübertragung nicht zu befürchten, solange die Frequenzcharakteristik
der Bildübertragung, Sender und Empfänger, symmetrisch zur mittleren Trägerfrequenz
des Bildsenders gehalten wird. Falls erforderlich, kann der Frequenzhub bei der
Tonmodulation kleiner gemacht werden, als beim akustischen Rundfunk normalerweise
üblich ist, beispielsweise 5ooo bis ioooo Hz, und durch eine Amplitudenbegrenzung
der modulierenden Tonfrequenzspannung dafür gesorgt werden, daß der gewünschte Grenzwert
,des Hubes auf 'keinen Fall überschritten wird.
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Um Störungen der Tonübertragung durch die Bildübertragung zu vermeiden,
muß dafür gesorgt werden, daß die Hochfrequenzamplitude niemals unter einen bestimmten
Grenzwert sinkt, beispielsweise ioo/o der Amplitude, die dem Bildwert Schwarz entspricht.
Bei Negativmodulation des Bildsenders muß dazu die Modulationsspannung, die dem
Bildwert Weiß entspricht, durch einen Amplitudenbegrenzer nach oben scharf begrenzt
werden, während bei Positivmodulation die Hochfrequenz in den Synchronisierlücken
nicht restlos weggetastet werden darf. Außerdem muß der Empfänger eine automatische
Pegelregelung und einen Amplitudenbegrenzer besitzen, durch die der Ausgangspegel
des Z-F-Verstärkers annähernd konstant gehalten wird, und die auf den Diskriminator
einwirkenden Amplituden müssen dauernd auf den Wert begrenzt werden, der dem eingestellten
Mindestpegel des Senders entspricht. Dadurch wird sichergestellt, daß die Amplitudenschwankungen
der Trägerwelle keinen Einfluß auf die Tonübertragung haben. Wegen der geringen
Bandbreite des Tonkanals wird zweckmäßig die Überlagererfrequenz durch eine von
dem Diskriminator gelieferte Gleichspannung automatisch auf dem richtigen Wert gehalten.
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Bild i zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Übertragungsanordnung.
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In dem Blockschema des Senders bedeuten: i den Generator für die Hochfrequenzschwingungen,
2 eine Einrichtung, durch die die Frequenz dieses Generators moduliert werden kann,
beispielsweise ein Blindwiderstand, der durch angelegte Wechselspannungen verändert
wird; 3 ist der die Modulationsspannung liefernde Tongenerator, 4 ist der Bildsender,
5 die Senderstufe, in der die Amplitudenmodulation der bereits frequenzmodulierten
HF-Schwingung durchgeführt wird, 6 ein Amplitudenbegrenzer, 7 ,ist ein Amplitudenbegrenzer
für die Bildspannungen.
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Im Blockschema des Empfängers ist i' die Hochfrequenzverstärkung,
2' der überlagerte Oszillator, 3' die Mischstufe, 4 die Z-F-Verstärkung, 5' der
Gleichrichter, der die Braunsche Röhre speist und die Spannung für die Pegelregelung
der HF- und Z-F-Stufen liefert; 6' ist ein Amplitudenbegrenzer, 7' der Frequenzdiskriminator,
8' der Niederfrequenzverstärker, der den Lautsprecher speist.
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Die Verbindung zwischen 7' und 2' soll andeuten, daß eine automatische
Scharfabstimmung der Überlagerungsfrequenz erfolgt.
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Voraussetzung für das ordnungsgemäße Funktionieren der beschriebenen
Einrichtungen ist eine genaue Symmetrie der Frequenzchara'kteristik der Bildübertragung,
bezogen auf die mittlere Trägerfrequenz, 2-Seitenbandübertragung. Im allgemeinen
wird nun mit Rücksicht auf die dadurch mögliche Einsparung an Frequenzband die Billdsendung
nur als i-Seitenband-Übertragung durchgeführt, und zwar wird nach einem Vorschlag
von N y q u i s t das zweite Seitenband nur teilweise unterdrückt. Bild 2 zeigt
eine entsprechende Übertragungscharakteristik.
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Hier bewirkt, theoretisch, eine seitliche Verschiebung der Trägerfrequenz
im Takte des zu übertragenden Tones Amplitudenschwankungen, die die Bildmodulation
stören, und andererseits ist die Abschneidung des einen Seitenbandes gleichbedeutend
mit
einer Frequenzmodulation der Trägerwelle im Takte der Bildströme, die die Tonübertragung
stört. Aber diese Störeffekte sind wegen des geringen Frediienzhubes der Tonmodulation
und der geringen Bandbreite des Tonkanals verhältnismäßig klein.
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Bezeichnet man mit MT den durch die Frequenzmodulation unfreiwillig
erzeugten Modulationsgrad der Amplitude, finit HT den Hub der Frequenzmodulation
und mit d f die auf Bild 2 ersichtliche Frequenzdifferenz, so gilt
1?benso erhält man für den durch die Seitenbandbeschneidung unfreiwillig erzeugten
Hub der Frequenz Uli bei der \lodulationsfrequenz fm mit dem J1odulationsgrad rriü.
Setzt inan hierin HT = 104 Hz, d f = ios Hz, fyre = 5 kHz,
mIi = o,i, so erhält man MT - 0,01
und His = 2,3 HZ, d. h. Werte,
die im Vergleich mit den N'titzgrö13en mK = iooo/o und HT = 104 sehr
klein und daher kaum schädlich sein dürften. CJin Störungen der Tonübertragung durch
höhere N1odulationsfrequenzen fm der Bildmodulation zu N-erineiden, 'kann inan hinter
den Diskriminator des Tonempfängers einen Tiefpaß einschalten, der oberliall> 5
kllz abschneidet.
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Sollten sich trotzdem Cbersprecherscheinungen zwischen Bild- und Tonkanal
bemerkbar machen, so kann man erfindungsgemäß nach Bild 2 in dem abfallenden Teil
der Sendercharakteristik die gestrichelt gezeichnete Treppenstufe einführen, die
symmetrisch zur mittleren Trägerfrequenz liegt und sich nach rechts und links über
einige iooo Hz erstreckt. l,_ine solche Stufe beseitigt offenbar die Umsetzung der
Frequenzmodulation in eine Amplitudeninodulation und innerhalb des Tonfrequenzbereiches
die Umsetzung der Amplitudenmodulation in eine Frequenzmodulation, ohne die Bildübertragung
wesentlich zu verändern.