DE929973C - Fernsehempfangseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehempfänger, und zwar auf eine Einrichtung zur Stabilisierung des bildmodulierten Signals sowie zur Regelung der Gradation in dem empfangenen Bild durch eine Schaltung mit nur einer Röhre. Die Erfindung befaßt sich also in erster Linie mit der Regelung der mittleren Bildhelligkeit und des Kontrastverhältnisses beim Fernsehen.

In der Praxis des heutigen Fernsehens besitzt ein übertragenes Signal eine Trägerwelle, die während aufeinanderfolgender bestimmter Perioden durch die den einzelnen Helligkeitswerten des übertragenen Bildes entsprechende Bildinhaltsfrequenz und durch eine Gleichstromkomponente moduliert wird, welche durch die mittlere Helligkeit des Bildes gegeben ist. Zwischen den einzelnen Zeilenperioden, d. h. also während der Zeilenrücklaufzeit, weist der Träger eine bestimmte Amplitude auf, nämlich den sogenannten Löschpegel. Dieser entspricht einem bestimmten Helligkeitswert, der im allgemeinen schwarz darstellt, und er wird während eines Teiles der Rücklaufperiode durch die Synchronisierungskomponente moduliert, welche die Anfänge der aufeinanderfolgenden Zeilen und Zeilenzüge bei der Abtastung des Bildes anzeigt.

Am Empfänger wird ein Kathodenstrahl in der Weise abgelenkt, daß er den Leuchtschirm in parallelen Zeilen abtastet. Die Synchronisierungsimpulse werden von dem modulierten Empfangssignal abgeleitet und dienen zur Synchronisierung der Empfangseinrichtung mit der entsprechenden Apparatur am Sender. Die Intensität des Strahles wird hierbei durch die übertragene Helligkeitsmodulation gesteuert.

Für das einwandfreie Arbeiten des Empfängers ist eine genaue Stabilisierung des modulierten Signals in bezug auf einen bestimmten Pegel erforderlich. Dieser Pegel entspricht im allgemeinen dem Spitzenwert des Synchronisierungssignals. Die Stabilisierung ist aber auch erforderlich, um einen bestimmten Schwarzpegel am Empfänger zu erhalten. Zur Erzielung eines einwandfreien Arbeitens muß die Apparatur so gesteuert werden, wobei ein ίο bestimmter, dem Schwarzwert entsprechender Pegel oder irgendein anderer vorbestimmter Helligkeitswert in bezug auf die Helligkeitscharakteristik der Wiedergabeeinrichtung festgelegt wird, so daß die Komponenten, die irgendeiner anderen Helligkeitsabstufung entsprechen, stets mit dem richtigen Wert wiedergegeben werden.

Außerdem ist zu berücksichtigen, daß das Auge des Beobachters für das Verhältnis zwischen den Helligkeitswerten empfindlicher ist als für die ao Absolutwerte. Aus diesem Grunde ist es wichtig, eine Einrichtung vorzusehen, die eine Regelung der extremen Helligkeitswerte in dem wiedergegebenen Bild gestattet; d. h. also, daß die Gradation im wiedergegebenen Bild empfangsseitig je nach den Empfangsbedingungen und der Art des wiedergegebenen Bildes regelbar sein sollte.

Es ist bereits bei Fernseheinrichtungen bekannt, eine Regelmöglichkeit dadurch zu erreichen, indem das modulierte Signal in bezug auf einen bestimmten Pegel stabilisiert wurde, wobei ferner eine Einrichtung zur Steuerung des Amplitudenbereiches des empfangenen Eingangssignals vorgesehen wurde. Hierbei wird der dem schwarzen oder irgendeinem anderen vorbestimmten Helligkeitswert entsprechende Pegel auf eine bestimmte Stelle auf der Helligkeitscharakteristik der Wiedergabeeinrichtung festgelegt, und der Verstärkungsgrad der Apparatur wird zur Regelung der Gradation geändert. Bei einigen älteren Einrichtungen wurde im allgemeinen eine Diode zur Stabilisierung der Sehfrequenz verwendet; es wurde hierbei eine Verstärkungsregelung für eine oder mehrere zusätzliche Verstärkerröhren zur Änderung der Gradation vorgesehen. Andere ältere Verfahren bewirkten eine Stabilisierung mit Hilfe der Spitzengleichrichtung im Eingangskreis der Bildstromverstärkerröhren; die Gradationsregelung wurde dann mit Hilfe der Verstärkungsregelung einer besonderen Bildinhaltsfrequenzverstärkerröhre erzielt. Bei den älteren Anordnungen ist es jedoch nicht gelungen, beide Regelvorgänge in derselben Verstärkerstufe auszuführen, da die zur Änderung des Kontrastverhältnisses im wiedergegebenen Signal dienende Verstärkungsregelung des Sehfrequenzverstärkers ebenfalls den Pegel beeinflußte, auf den das modulierte Signal stabilisiert war.

Die Erfindung behandelt eine Fernsehempfangseinrichtung, welche die gegenseitige Beeinflussung der Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit und der Gradationsregelung nicht aufweist, obwohl beide Regelungen in ein und derselben Verstärkerstufe erfolgen.

Bei der Apparatur entsprechend der Erfindung ist ein Übertragungskanal vorgesehen, dem das unstabilisierte Signal mit seinen Modulationskomponenten zugeführt- wird. In diesem Kanal ist eine Verstärkerröhre zusammen mit Mitteln angeordnet, welche eine Regelung des Übertragungsleitwertes der Röhre zur Steuerung des Verstärkungsgrades und damit der Gradation gestatten. An die gleiche \^rerstärkerröhre sind außerdem Schaltmittel angeschlossen, die unabhängig von der Verstärkungsregelung das übertragene modulierte Signal auf einen bestimmten Pegel stabilisieren; dieses geschieht im allgemeinen in bezug auf die Spitzenwerte des Synchronisierungssignals.

Die angewendete Verstärkungsregelung beruht auf einer D ämpfungsänderung der Verstärkerstufe; der Gitterkreis dieser Röhrenstufe arbeitet als Spitzengleichrichter und bewirkt eine Stabilisierung, unabhängig von der Verstärkungsregelung. Hierdurch wird eine Stabilisierung erreicht, die durch die zur Gradationsregelung dienende Verstärkungssteuerung nicht beeinflußt wird. _

In der Fig. 1 ist ein Empfänger dargestellt, der nach dem Superheterodynprinzip arbeitet und ein Antennensystem 10,11 aufweist. Dieses ist mit dem Hochfrequenzverstärker 12 verbunden, an welchen in der genannten Reihenfolge die Transponierungsstufe 13, der Zwischenfrequenzverstärker 14, der Empfangsgleichrichter 15, der Bildstromverstärker 16 und eine Kathodenstrahlröhre 17 zur Bildwiedergabe angeschlossen sind. Die Kathodenstrahlröhre 17 besteht aus dem Kolben 18, der in bekannter Weise die Kathode 19, ein Steuergitter 21 sowie die übrigen bekannten Steuerelemente enthält. Ferner sind die Spulen 26 und 27 für die Zeilen- und Zeilenzugablenkung an der Röhre angebracht; sie dienen zur Ablenkung des Kathoden-Strahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen. Der Generator 31 für die Zeilenfrequenz und der Generator 32 für die Zeilenzugfrequenz sind einerseits mit dem Ausgangskreis des Empfangsgleichrichters 15 und andererseits mit den Ablenkspulen 26 und 27 in bekannter Weise verbunden. Die Generatoren 31 und 32 enthalten ferner die üblichen Selektionsmittel, um die Synchronisiersignale von den anderen Modulationskomponenten abzutrennen. Die bisher beschriebenen Schaltstufen, mit Ausnahme des Bildstromverstärkers 16, sind nach einer bekannten Weise aufgebaut; aus diesem Grunde erübrigt es sich, auf diese näher einzugehen. Die vom Antennenkreis 10, 11 aufgenommenen Fernsehsignale werden im Hochfrequenzverstärker 12 ausgewählt und verstärkt; sie gelangen daraufhin zur Transponierungsstufe 13, in der sie in Zwischenfrequenz verwandelt werden. Diese wird im Zwischenfrequenzverstärker 14 verstärkt und dann dem Empfangsgleichrichter 15 zugeleitet. Hier werden die Modulationskomponenten abgeleitet und dem Bildstromverstärker 16 zugeführt, von welchem sie nach erfolgter Verstärkung zum Steuergitter 21 der Kathodenstrahlröhre 17 gelangen. Die abgeleiteten Komponenten werden außerdem den Generatoren 31 und 32 zur Synchro-

nisierung derselben zugeführt. In der Röhre 17 wird der von der Kathode 19 ausgehende Elektronenstrahl beschleunigt und auf dem Leuchtschirm scharf abgebildet; die Intensitätssteuerung erfolgt hierbei durch die Bildinhaltsspannungen über das Steuergitter 21. Der erfindungsgemäß aufgebaute Bildstromverstärker 16 enthält eine Verstärkerröhre 35, deren Eingangselektroden mit dem Empfangsgleichrichter 15 und deren Anode mit dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre 17 verbunden ist. Die Anodenspännung-für die Röhre 35 wird von der Spannungsquelle + B der Anode über den Widerstand 36 zugeleitet. Parallel zur Anodenspannungsquelle der Röhre 35 liegt ein Potentiometer, bestehend aus den Widerständen 37 und 38 mit einer einstellbaren Anzapfung; mit dieser ist die eine Belegung des Überbrückungskondensators 39 verbunden, der mit der anderen Belegung an Erde angeschlossen ist. Die Anzapfung ist außerdem direkt mit der Kathode der Röhre 17 verbunden, die so eine Vorspannung erhält. In der Kathodenzuleitung der Röhre 35 liegt der kapazitiv nicht überbrückte Widerstand 40, der eine einstellbare Anzapfung aufweist und zur Änderung der Gegenkopplung und damit zur Verstärkungsregelung der Stufe dient. Hierdurch wird die Gradationsregelung im wiedergegebenen Bild bewirkt. Der Eingangskreis der Röhre 35 ist in der Weise bemessen, daß er als Spitzengleichrichter arbeitet und das übertragene Signal stabilisiert. Zu diesem Zweck ist das Gitter der Röhre 35 mit dem Empfangsgleichrichter 15 über den Kondensator 44 verbunden. Ferner ist ein Belastungskreis vorgesehen, der einen Gitterableitwiderstand 41 enthält und zwischen Steuerelektrode und Kathode der Röhre 35 geschaltet ist.

Die Schwingungsform des im Ausgangskreis des Empfangsgleichrichters 15 entwickelten Signale verläuft gemäß Kurve 42. Diese Spannung wird dem Eingangskreis der Verstärkerstufe 35 über den Kopplungskondensator 44 zugeführt. Die dargestellte Schwingungsform entspricht im allgemeinen dem Verlauf des Frequenzgemisches bei einer üblichen Fernseheinrichtung. Die Gleich-Stromkomponente fehlt hierbei. Infolge der Wirkung des Kondensators 44 geht die Gleichstromkomponente des Signals verloren. Um jedoch ein derartiges Signal in der Wiedergabeeinrichtung 17 verwenden zu können, muß es in der bereits dargestellten Weise stabilisiert werden. Die Schaltelemente des Eingangskreises der Röhre 35 sind so bemessen, daß die Röhre 35 infolge des Gitterkondensators 44 und des Ableitwiderstandes 41 als Spitzengleichrichter arbeitet und die Vorspannung des Steuergitters der Röhre 35 sich automatisch ändert; beim Fehlen eines Signals stellt sich die Vorspannung Null ein. Das Signal wird im Ausgangskreis der Röhre 35 gemäß dem Verlauf der Kurve43 stabilisiert, d.h., die Spitzen der Synchronisierungsimpulse sind im wesentlichen auf einen bestimmten Pegel festgelegt. Die der durchschnittlichen Bildhelligkeit entsprechende Gleichstromkomponente wird dem Signal, welches der Kathodenstrahlröhre 17 zugeführt wird, damit wieder hinzugefügt. Da, wie bereits erwähnt, das Auge in erster Linie auf das Kontrastverhältnis anspricht, ist es zweckmäßig, eine Einrichtung zur Regelung der Gradation vorzusehen. Das Kontrastverhältnis bzw. die Gradation im wiedergegebenen Bild hängt von dem Verhältnis der Helligkeitsabstufungen zwischen weiß und schwarz ab. Dieser Zusammenhang wird durch die Kurve in der Fig. 2 erläutert. Hier ist die Charakteristik der Kathodenstrahlröhre 17, und zwar die Helligkeit in Abhängigkeit vom Eingangssignal durch die Kurve A dargestellt. Bei einem einfallenden Signal entsprechend der Kurve B sind die Amplituden durch die Werte S₁ und S₂ entsprechend einem Kontrastverhältnis von W₁ : b₁ begrenzt. Falls die Amplitude des Eingangssignals zunimmt, wobei der Verlauf gemäß Kurve C in der Fig. 2 unverändert bleibt, so schwingt das Eingangssignal für die Röhre 17 zwischen den Grenzwerten S₁ und S₃ ; es ergibt sich ein Kontrastverhältnis von W₂ : b_v Es zeigt sich also, daß durch eine Verstärkungsregelung an der Röhre 35 in wirksamer Weise die Gradation im wiedergegebenen Bild geändert werden kann. Der Widerstand 40 in der Fig. 1 ist ein nicht überbrückter Kathodenwiderstand; er ruft daher eine Gegenkopplung in der Verstärkerstufe hervor. Hierdurch kann die Gradation im wiedergegebenen Bild durch Ändern der Anzapfung am Widerstand 40 und durch die infolgedessen eintretende Dämpfungsänderung in der Verstärkerstufe 35 geregelt werden. Da der Belastungskreis, bestehend aus dem Widerstand 41 im Eingangskreis der Röhre 35, vom Gegenkopplungskreis mit dem Widerstand 40 getrennt ist, wird die Spitzengleichrichtung durch Verändern der Größe des Widerstandes 40 nicht beeinflußt, und der Ausgang des Empfangsgleichrichters 15, der über den Kopplungskondensator 44 entsprechend der Kurve 42 zugeführt wird, ist gemäß der Kurve 43 in bezug auf die Spitzenwerte der Synchronisierungsimpulse, unabhängig von der Stellung der Anzapfung am Widerstand 40, stabili- i°5 siert. Aus der Schaltung ergibt sich also, daß die Gleichspannung am Steuergitter-Kathoden-Kreis stets ungefähr ο Volt für den positivsten Teil des Eingangssignals, und zwar unabhängig von der Stellung des Kathodenwiderstandes 40, betragen wird.

Im folgenden werden beispielsweise einige Größen angegeben, die sich für die beschriebene Schaltung als günstig erwiesen haben:

Kondensator 44 ο, ι μ¥

Widerstand 41 2 Megohm

Widerstand 40 ο - iooo Ohm

Impedanz des Belastungskreises

der Röhre 35 5000 Ohm

Die Benutzung der angegebenen Größen für die beschriebene Schaltung ergibt die Verstärkercharakteristiken gemäß Fig. 3 für die verschiedenen Einstellungen des Widerstandes 40, durch welche Kathodenwiderstände gebildet werden, die den über

den einzelnen Kurven angegebenen Werten entsprechen.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fernsehniederfrequenzverstärker mit einer Einrichtung zur Stabilisierung des empfangenen Signals in bezug auf einen vorbestimmten Pegel und zur Gradations regelung des Bildinhalts, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelstabilisierung und die Gradationsregelung in einer einzigen Röhrenstufe bewirkt werden.

2. Verstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Verstärkerröhre, in deren Gitterkreis Mittel zur Spitzengleichrichtung für die Pegelstabilisierung und in deren Kathodenzuleitung Mittel zur Verstärkungsänderung für die Gradationsregelung vorgesehen sind.

3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gitterkreis einer Röhre (35) ein Kondensator (44) und ein Ableitwiderstand (41) in der Weise angeordnet sind, daß eine Spitzengleichrichtung erfolgt und daß in der Kathodenzuleitung derselben Röhre ein kapazitiv nicht überbrückter, veränderbarer Widerstand (40) vorgesehen ist, der eine Änderung des Verstärkungsgrades der Röhrenstufe gestattet.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 444 049.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509522 6.55