DE936340C

DE936340C - Mehrfach-UEbertragungssystem zum UEbertragen von drei Signalen, die sich je auf ein Fernsehbild beziehen

Info

Publication number: DE936340C
Application number: DEN8262A
Authority: DE
Inventors: Kees Teer; Josue Jean Philippe Valeton
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-01-02
Filing date: 1954-01-01
Publication date: 1955-12-07
Also published as: GB757238A; NL175036B; BE525449A; FR1095612A; US2870248A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Übertragen von drei Signalen, die sich je auf ein Fernsehbild oder ein ähnliches zeilenweise abgetastetes Bild beziehen, in nur einem Frequenzbereich, wobei ein Signal mit größerer Bandbreite kontinuierlich übertragen wird, während die beiden anderen Signale mit kleinerer Bandbreite, auf eine Hilfsträgerwelle moduliert, abwechselnd übertragen werden. Solche Systeme können beim Farbfernsehen verwendet werden.

Bei solchen Systemen genügen ein Bandfilter und eine Gleichrichterschaltung zum Demodulieren der beiden Signale mit geringer Bandbreite an der Empfangsseite. Im Empfänger braucht die Hilfsträgerwelle, im Gegensatz zu einigen anderen Systemen, nicht wieder erzeugt zu werden. Allerdings muß der Empfänger mit einem Schaltmechanismus versehen sein, der die vom Gleichrichter herrührenden Signale abwechselnd der dem einen Signal zugeordneten Wiedergabevorrichtung und der dem anderen Signal zugeordneten Wiedergabevorrichtung zuführt.

Bekanntlich wird hierbei im Empfänger das vom Signal mit größerer Bandbreite (Signal I) herrührende Bild Störungen von den beiden anderen Signalen II und III erfahren, und umgekehrt werden auch die von den Signalen II und III herrührenden Bilder Störungen von dem Signall mit größerer Bandbreite erfahren. Es ergibt sich, daß in bestimmten Fällen bei geeigneter Wahl der Frequenz der Hilfsträgerwelle diese Störungen dem Augenschein nach nahezu nicht auftreten. Besteht das Bild ζ. B., wie üblich, aus einer ungeraden Zeilenzahl und zwei ineinanderliegenden Rastern, wobei dauernd nur ein Signal auf der Hilfsträgerwelle moduliert ist, und wählt man die Frequenz der Hilfsträgerwelle gleich einem ungeraden Vielfachen der Hälfte der Zeilenfrequenz, so ergibt sich, daß die Störung auf einer bestimmten Zeile bei der nächsten Abtastung

dieser Zeile größtenteils dadurch beseitigt wird, daß die Phase der Hilfsträgerwelle um π gegenüber der ersten Abtastung gedreht ist. Genau genommen, trifft dies im allgemeinen nur dann zu, wenn ein stillstehendes 5 Ob j ekt von den Aufnahmekameras aufgenommen wird. Ist die Bildwechselzahl nicht zu klein, so ist dies aber in großer Annäherung auch für sich bewegende Objekte der Fall.

Bei einem bekannten System, bei dem zwei Signale

ίο abwechselnd auf die Hilfsträgerwelle moduliert sind, erfolgt der Übertragungswechsel der beiden Signale mit kleinerer Bandbreite mit der Rasterfrequenz. Der Schaltmechanismus im Empfänger ist dann mit den Vertikalsynchronimpulsen synchronisiert. Die Wiedergabevorrichtung für eines der Signale mit kleinerer Bandbreite empfängt dann aber nur während des Abtastens der ungeraden Zeilen ein Signal, und die Wiedergabevorrichtung für_i das andere Signal mit kleinerer Bandbreite empfängt nur während des Abtastens der geraden Zeilen ein Signal. Wenn die von den drei übertragenen Signalen herrührenden Bilder optisch vereinigt werden, wie es beim Farbfernsehen der Fall ist, so tritt Farbenflimmern mit niedriger Flimmerfrequenz auf, was als sehr störend empfunden wird.

Man begegnet diesem Nachteil dadurch, daß man den Übertragungswechsel der Signale mit kleinerer Bandbreite mit der Zeilenfrequenz erfolgen läßt. Wird dann der Schaltmechanismus mit der Zeilenfrequenz geschaltet, so werden infolge der ungeraden Zeilenzahl die während einer Bildperiode die Signale I und II wiedergebenden Zeilen in der darauffolgenden Bildperiode die Signale I und III wiedergeben, in der darauffolgenden Periode wieder I und II usw. Störungen auf einer bestimmten Zeile im Bild des Signals I, die vom Signal II herrühren, und umgekehrt treten daher bei jedem zweiten Bild auf. Bei der angegebenen Frequenzwahl der Hilfsträgerwelle ist die Phase dieser Hilfsträgerwelle dann jeweils um 2 π gedreht, die Störungen gleichen daher einander nicht aus, sondern verstärken sich sogar.

Das System nach der Erfindung begegnet diesem Nachteil und weist das Kennzeichen auf, daß die Phase der Hüfsträgerwelle nach je zwei Bildern um ein ungerades Vielfaches von π gedreht ist.

Das System nach der Erfindung und der Sender und der Empfänger für dieses System werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei stellt

Fig. ι das Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale im Übertragungsweg dar;

Fig. 2 zeigt das Frequenzspektrum der drei Fernsehsignale an der Sendeseite;
Fig. 3 zeigt die bei der Erfindung auftretenden BiIdraster;

Fig. 4 zeigt eine schematische Ausführungsform eines Senders für ein System nach der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine schematische Ausführungsform eines mit dem Sender nach Fig. 4 zusammenwirkenden Empfängers, und

Fig. 6 und 7 zeigen gleichfalls schematische Ausführungsformen von Sendern für ein System nach der Erfindung.

In Fig. ι ist das Frequenzspektrum dargestellt, wie es beim System nach der Erfindung auftritt und welches sich von einer Frequenz f_d — f_e bis zu einer Frequenz f_ä -j- f_a erstreckt. Ein solches Frequenzspektrum entsteht bei der Modulation einer Trägerwelle f_d mit zwei Signalen, die sich über Frequenzbänder von 0 bis f_a und von f _t bis f „ erstrecken, wie in Fig. 2 dargestellt ist, und bei teilweiser Unterdrückung des unteren Seitenbandes. Das Signall mit größerer Bandbreite erstreckt sich daher bis zur Frequenz f_a und das zweite Signal zwischen den Frequenzen f_b und f ₀. Letzteres Signal ist entstanden durch abwechselnde Modulierung der Signale II und III, je mit einer Bandbreite f_n —f_t, auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f_h, wobei gegebenenfalls ein Seitenband völlig oder teilweise unterdrückt werden kann.

Ein solches Frequenzspektrum entsteht naturgemäß auch dadurch, daß auf eine Trägerwelle mit der Frequenz f_d das Signal I und' auf eine Trägerwelle mit der Frequenz f_ä -j- f_h abwechselnd das Signal II oder III aufmoduUert wird. Nach der Demodulation im Empfänger erscheint dann aber im Videofrequenzspektrum des Signals I die Trägerwelle f_a + f _h doch wieder als eine Hilfsträgerwelle mit der Frequenz f_h.

Da der Wechsel in der Übertragung der Signale II und III mit der Zeilenfrequenz erfolgt und ein Bild aus einer ungeraden Zeilenzahl mit zwei Zwischenzeilenrastern besteht, enthält eine bestimmte Zeile des Bildes erst nach zwei Bildperioden wieder das ursprüngliche Signal II oder III. Jede Zeile jedes Bildes enthält naturgemäß auch das kontinuierlich übertragene Signal I. Aus der Fig. 3 geht hervor, daß eine gegebene Bildzeile erst nach zwei Bildperioden wieder dasselbe Signal II oder III enthält. In der Fig. 3 sind A, B und C vollständige Bilder, die aus je zwei Rastern α und b bestehen. Die das Signal II enthaltenden Zeilen sind voll ausgezogen, und die das Signal III enthaltenden Zeilen sind gestrichelt dargestellt. Einfachheitshalber ist die Zeüenzahl eines vollständigen Bildes gleich 11 gewählt. Tatsächlich enthält jede Zeile des Rasters α des Bildes A das gleiche Signal wie die entsprechende Zeile des Rasters α des Bildes C. Wenn die Frequenz der Hilfsträgerwelle, wie üblich, ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz ist, so ergibt sich, daß die von diesen Zeilen im Bild des Signals I herbeigeführten Störungen, und umgekehrt auch die Störungen des Signals I in den Bildern der Signale II und III, einander verstärken.

Wenn nach der Erfindung bewirkt wird, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach je zwei Bildperioden um ein ungerades Vielfaches von π gedreht ist, so haben die aufeinanderfolgenden Störungen entgegengesetzte Vorzeichen und werden daher ausgeglichen. Wie bereits bemerkt wurde, ist dies genau genommen nur der Fall bei der Übertragung des Bildes eines stillstehenden Objektes. Ist die Bildwechselfrequenz nicht zu niedrig, so trifft dies aber annähernd auch für bewegte Objekte zu, und infolge der Trägheit des sich auf Mittelwerte in der Zeit einstellenden Auges ist der Einfluß der Störungen optisch nahezu nicht wahrnehmbar.

Um die obenerwähnten Störungen auf derselben Bildzeile zu beseitigen, ist es erforderlich und hinreichend, an der Senderseite den Hilfsträgerwellen-

generator derart zu steuern, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach je zwei Bildperioden einmal um π gedreht ist. Man kann die Phasendrehung in diskreten Momenten, jedoch auch kontinuierlich in Abhängigkeit von der Wahl der Hilfsträgerwellenfrequenz erfolgen lassen.

Wird diese Frequenz z. B. gleich einem ungeraden

Vielfachen der Hälfte der Zeilenfrequenz I — mal

der Zeilenfrequenz I gewählt, so kann man die Phase

nach je zwei Bildperioden um π springen lassen. Wird diese Frequenz aber gleich der Hälfte eines ungeraden Vielfachen der Hälfte der Zeilenfrequenz I _mal

der Zeilenfrequenz I gewählt, so ändert sich die Phase

der Hilfsträgerwelle kontinuierlich so, daß sie nach zwei Bildperioden gerade einmal um π gedreht ist.

Bei der letzteren Wahl der Hilfsträgerwellenfrequenz ergibt sich außerdem, daß, wenn die Zeilenzahl des Bildes durch 8 teilbar ist mit plus oder minus Rest 3, wie bei dem amerikanischen System (Zeilenzahl 525 =8-66 — 3), dem britischen System (Zeilenzahl 405 = 8-51 — 3) und dem französischen System (Zeilenzahl 819 = 8 · 102 + 3), die Störungen auf nebeneinanderliegenden, denselben Signalinhalt enthaltenden Zeilen, wie z. B. den Zeilen 1 und 7, 2 und 8 des Bildest (Fig. 3), gleichfalls gegenphasig sind.

Dieser Umstand hat einen besonders günstigen Einfluß auf die Bildgüte. Ist die Zeilenzahl aber ein Achtfaches plus oder minus 1, wie im europäischen System (Zeilenzahl 625 =8-78 + 1), so wird dies dadurch erreicht, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach jeder Rasterperiode um ± π gedreht wird. Mit der kontinuierlichen Phasendrehung ist diese Phase nach zwei Bildperioden daher um 5 π oder 3 π gedreht. Sollen die Störungen auf im Bild nebeneinanderliegenden, den gleichen Signalinhalt enthaltenden Zeilen gegenphasig sein, wenn die Hilfsträgerwellenfrequenz gleich einem ungeraden Vielfachen der Hälfte der Zeilenfrequenz gewählt ist, so kann man dies bei sämtlichen genannten Zeilenzahlen dadurch erzielen, daß man den Phasensprung nicht einmal nach je zwei Bildperioden, sondern nach je drei Rastern der vier Raster, aus denen zwei Bilder bestehen, erfolgen läßt. Dies bedeutet, daß nach zwei Bildperioden die Phase insgesamt um 3 π gedreht ist.

In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel

eines Senders für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach der Erfindung im Blockschema dargestellt, und zwar für den Fall, daß die Hilfsträgerwellenfrequenz

gleich mal der Zeilenfrequenz gewählt ist und 4

die Zeilenzahl durch 8 teilbar ist mit plus oder minus 1 als Rest. Dabei enthalten die Vorrichtungen I₁ II und III je eine Aufnahmekamera, welche ein Signal I, II bzw. III erzeugt. Das von I herrührende Signal wird einem Tiefpaßfilter F₁ mit der Sperrfrequenz f_a zugeführt. Die Ausgangssignale von II und III werden einem Schalter S₁ zugeführt, der mit der Zeilenfrequenz abwechselnd II oder III mit dem Modulator M₁ verbindet. S₁ wird zu diesem Zweck mittels der bei L eingehenden Horizontalsynchronimpulse gesteuert. Im Modulator M₁ wird das Ausgangssignal von II oder III auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz gleich mal der Zeilenfrequenz aufmoduliert. Die

Hilfsträgerwelle wird einer Vorrichtung O₁ entnommen, die einen dazu geeigneten Oszillator enthält und gleichfalls mittels der Horizontalsynchronimpulse gesteuert wird. Dieser Oszillator arbeitet in Gegentaktschaltung, und die Ausgangsspannung von O₁ ist im Punkt a gegenphasig zur Ausgangsspannung von O₁ im Punkt b. Der Schalter S₂ verbindet Af₁ abwechselnd mit α oder b. Dieser Wechsel erfolgt nach jedem Raster. Der Schalter S₂ wird zu diesem Zweck mittels der bei R eingehenden Vertikalsynchronimpulse gesteuert. Das Ausgangssignal von M₁ wird einem Bandfilter F₂ mit einem Durchlaßbereich zwischen den Frequenzen f_b und f_e zugeführt. Die Ausgangssignale der Filter F₁ und F₂ werden in der Addiervorrichtung A kombiniert. Das Ausgangssignal von A kann über eine Leitung übertragen werden oder nach erfolgter Modulierung auf eine Hochfrequenzträgerwelle im Modulator M₂ und Bandbreitebeschränkung in einem Bandfilter F₃ einer Sendeantenne Z zugeführt werden, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist.

In Fig. 5 ist im Blockschema ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Empfängers zum Empfang von vom Sender nach Fig. 4 übertragenen Signalen dargestellt. Das von einer Empfangsantenne Γ empfangene Signal wird der Demodulatorstufe DT zugeführt, an deren Ausgang ein Signal nach Fig. 2 auftritt. Dieses Ausgangssignal wird einerseits einer Wiedergaberöhre BS₁ und andererseits einem Bandfilter F₄ mit einem Durchlaßbereich zwischen den Frequenzen f_b und f_e zugeführt. Das Ausgangssignal von F₄ wird einem Demodulator D zugeführt, der mit dem Bandfilter F₄ eine auf die Hilfsträgerwelle abgestimmte Gleichrichterschaltung bildet und das auf f_h modulierte Signal II oder III samt den von Signal I herrührenden Störungen einem Schalter S₃ zuführt, der mit der Zeilenfrequenz den Demodulator!) abwechselnd mit den Wiedergaberöhren SS₂ und BS₃ verbindet. Der Schalter S₃ wird zu diesem Zweck mittels der von DT herrührenden Horizontalsynchronimpulse gesteuert. Die Bilder der drei Wiedergaberöhren SS₁, BS₂ und SS₃ können schließlich durch optische Mittel vereinigt werden. Eine weitere Möglichkeit ist z. B., die Ausgangssignale von DT und S₃ den Steuerelektroden einer Dreifarbenröhre zuzuführen.

In Fig. 6 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Senders für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach der Erfindung im Blockschema dargestellt, und zwar für den Fall, daß die Hilfsträgerwellenfrequenz 2 ¹Yt ι Ι ι τ

gleich —— mal der Zeilenfrequenz gewählt ist und

die Zeilenzahl durch 8 teilbar ist mit plus oder minus Rest 3. Die Vorrichtungen I, II, III, F₁, F₂, F₃, M₁, M₂, S₁ und A sind ähnlich den entsprechend angedeuteten Vorrichtungen nach Fig. 4. M₁ kann nun aber ohne weitere Hilfsmittel das Ausgangssignal O₂ mit einer einzigen Ausgangsspannung der Frequenz gleich 2I!-f I

mal der Zeilenfrequenz zugeführt werden.

Der in Fig. 5 dargestellte Empfänger, naturgemäß abgesehen von Änderungen im Zusammenhang mit der Zeilenzahl, eignet sich ebenfalls zum Empfang von vom Sender nach Fig. 6 übertragenen Signalen. In Fig. 7 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Senders für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach der Erfindung im Blockschema dargestellt, und zwar für den Fall, daß die Hilfsträgerwellenfrequenz

gleich mal der Zeilenfrequenz gewählt ist.

Die Vorrichtungen I, II, III, F₁, F₂, F₃, M₁, M₂, S₁ und A sind wieder ähnlich den entsprechenden Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 6. In dem Modulator M₁ wird das Ausgangssignal von II oder III mit

einer Frequenz gleich mal der Zeilenfrequenz

auf eine Hilfsträgerwelle moduliert. Die Trägerwelle wird einer Vorrichtung O₃ entnommen, die einen dazu geeigneten Oszillator enthält, der wieder mittels der Horizontalsynchronimpulse gesteuert wird. Der Oszillator ist in Gegentaktschaltung ausgebildet, und die Ausgangsspannungen von O₃ sind in den Punkten a gegenphasig zu den Ausgangsspannungen von O₃ in den Punkten b. Der Doppelschalter S₅ verbindet die Punkte c und d abwechselnd mit den Punkten α und b bzw. b und a. Der Wechsel erfolgt mit der halben Bildfrequenz, also nach je zwei Bildperioden. S₅ wird zu diesem Zweck mittels der bei B eingehenden Vertikalsynchronimpulse gesteuert.

An den Punkten c und d hegen daher auch unveränderlich zwei Spannungen, die zueinander gegenphasig sind Die Punkte c und d werden von dem Schalter S₄ abwechselnd mit dem Modulator M₁ verbunden. Der Wechsel erfolgt hier mit der Rasterfrequenz. S₄ wird zu diesem Zweck mittels der bei R eingehenden Vertikalsynchronimpulse gesteuert. Bei jeder vierten Umschaltung von S₄ schaltet auch S₅, was zur Folge hat, daß bei der vierten Umschaltung von S₄ kein Phasensprung in der Af₁ zugeführten Hilfsträgerwelle auftritt. Zum Empfang der vom Sender nach Fig. 7 übertragenen Signale kann wieder ein Empfänger ähnlich demjenigen nach Fig. 5 dienen.

Ein von Sendern der an Hand von Fig. 4, 6 und 7

beschriebenen Art übertragenes Signal kann ohne weitere Hilfsmittel von einem normalen Schwarzweißfernsehempfänger empfangen werden, vorausgesetzt, daß die Zeilen- und Bildwechselzahlen usw. für den Sender und den Empfänger gleich sind. An der Wiedergaberöhre dieses Empfängers tritt ein gleiches Signal wie an der Wiedergaberöhre BS₁ des Empfängers nach Fig. 5 auf, nämlich das Signal I samt Störungen der beiden anderen Signale. Die Störungen werden aber infolge der erwähnten Maßnahmen ausgeglichen, und das Signal I enthält hinreichende Angaben zum Empfang eines sehr befriedigenden Bildes.

Der an Hand von Fig. 5 beschriebene Empfänger eignet sich zum Empfang eines von einem normalen Schwarzweißfernsehsender übertragenen Signals. Das Ausgangssignal der Demodulatorstufe DT kann man dann z. B. allen drei Wiedergaberöhren oder im Falle einer Dreifarbenröhre allen drei Steuerelektroden der Röhre zuführen.

Claims

PatentANSPBüCHE:

1. Mehrfach-Übertragungssystem zum Übertragen von drei Signalen, die sich je auf ein Fernsehbild oder ein ähnliches zeilenweise abgetastetes Bild beziehen, in nur einem Frequenzbereich, wobei eines der Signale mit größerer Bandbreite kontinuierlich übertragen wird, während die beiden anderen Signale mit kleinerer Bandbreite, auf eine Hilfsträgerwelle moduliert, abwechselnd übertragen werden und dieser Wechsel mit Zeilen-

• frequenz erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach je zwei Bildern um ein ungerades Vielfaches von π gedreht ist.

2. Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch i, bei dem die Frequenz der Hilfsträgerwelle ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß nach drei von je vier Rastern die Phase der Hilfsträgerwelle um π gedreht wird.

3. Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fre-

" quenz der Hilfsträgerwelle mal die Zeilenfrequenz beträgt, wobei η eine ganze Zahl ist.

4. Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 3 für ein System, bei dem die Zeilenzahl eines Bildes durch 8 teilbar ist plus oder minus Rest i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach jedem Raster um π gedreht wird.

5. Sender für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach je zwei Bildern um ein ungerades Vielfaches von π gedreht wird.

6. Sender nach Anspruch 5, geeignet für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach drei von je vier Rastern die Phase der Hilfsträgerwelle um π gedreht wird.

7. Sender nach Anspruch 5, geeignet für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hilfsträgerwelle mal die Zeilenfrequenz

4
beträgt, wobei η eine ganze Zahl ist.

8. Sender nach Anspruch 7, geeignet für ein no Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Hilfsträgerwelle nach jedem Raster um π gedreht wird.

9. Empfänger für ein Mehrfach-Übertragungssystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er für die Zuführung der Signale mit kleinerer Bandbreite an die betreffenden Wiedergabevorrichtungen einen kontinuierlich mit der Zeilenfrequenz schaltenden Schaltmechanismus enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1509590 12.55