DE942869C

DE942869C - Multiplexuebertragungssystem

Info

Publication number: DE942869C
Application number: DEN7220A
Authority: DE
Inventors: Johan Haantjes; Frederik Willem De Vrijer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1952-05-27
Filing date: 1953-05-23
Publication date: 1956-05-09
Also published as: BE520219A; FR1080136A; CH313480A; GB737136A; US2828354A; NL169880B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Multiplexübertragungssystem zur Übertragung von Fernsehbildern, z. B. Farbfernsehbildern, oder ähnlichen zeilenweise abgetasteten Bildern, bei dem auf der Empfangsseite zum Trennen der für die Übertragung verwendeten Signale ein mit Zeilen-, Raster- oder Bildfrequenz schaltender Farbschalter oder eine Hilfsträgerwelle bzw. ein Punktierungssignal geeigneter Form, Frequenz und Phase nicht erforderlich ist.
ίο Bei Multiplexübertragungssystemen für drei Fernsehsignale beansprucht das Hauptsignal, z. B. das Helligkeitssignal, meist den größeren Teil der verfügbaren Bildfrequenz-Bandbreite. Das erste Nebensignal,

z. B. ein Farbsignal, ist auf eine Hilfsträgerwelle mit einem oder zwei ganzen Seitenbändern oder Teilen von Seitenbändern aufmoduliert und liegt völlig außerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals. Das zweite Nebensignal, gleichfalls ein Farbsignal, ist auf eine Hilfsträgerwelle mit einem oder zwei ganzen Seitenbändern oder Teilen von Seitenbändern aufmoduliert, liegt völlig oder teilweise in dem für das erste Nebensignal erforderlichen Frequenzbereich, liegt aber auch völlig außerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals. Der Frequenzabstand zwischen den beiden Hilfsträgerwellen muß dann vorzugsweise ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz

betragen. Bekanntlich werden ja nicht sämtliche Frequenzen für ein Fernsehsignal in gleichem Maße verwendet. Eine Analyse.des Videosignals, wie es durch zeilenweises Abtasten des Bildes erhalten wird, zeigt nämlich, daß sich die Energie des Signals größtenteils bei in der Umgebung der Harmonischen der Zeilenfrequenz liegenden Frequenzen konzentriert.

Liegt die Frequenz einer Hilfsträgerwelle zwischen zwei Frequenzen, von denen eine gleich der Summe ίο oder dem Unterschied der Frequenz der anderen Hilfsträgerwelle und einer Harmonischen der Zeilenfrequenz ist und die andere gleich der Summe oder dem Unterschied der Frequenz der anderen Hilfsträgerwelle und einer nächsten Harmonischen der Zeilenfrequenz ist, so fallen die am stärksten besetzten Frequenzbereiche einer modulierten Hilfsträgerwelle gerade in die am wenigsten besetzten Bereiche der anderen modulierten Hilfsträgerwelle. Die von einer modulierten Hilfsträgerwelle bei der Wiedergabe des auf die andere Hilfsträgerwelle aufrnodulierten Signals herbeigeführte Störung wird, wenn das Zeilenraster aus einer ungeraden Zeilenzahl aufgebaut ist, in aufeinanderfolgenden Bildern von gerade entgegengesetztem Vorzeichen sein. Die Störung wird daher in dem von dem auf die andere Hilfsträgerwelle aufmodulierten Signal erzeugten Bild neutralisiert. Genau genommen trifft dies nur zu, wenn ein stillstehendes Bild übertragen wird. Ist die Bildfrequenz nicht zu niedrig, so ist dies aberauch annähernd für bewegte Objekte der Fall, denn infolge der Trägheit des Auges, welches sich auf Mittelwerte in der Zeit einstellt, wird der Einfluß der Störungen optisch nahezu neutralisiert. Ohne weitere Maßnahmen darf das Hauptsignal frequenzmäßig nicht die untere Grenze des von den beiden auf Hilfsträgerwellen modulierten Signalen beanspruchten Frequenzbereiches übersteigen.

Um möglichst viele Details im schließlich erzeugten Bild wahrnehmen zu können, wird man aber trotzdem das verfügbare Frequenzband für das Hauptsignal möglichst breit wählen wollen.

Das System nach der Erfindung kommt diesem Wunsch entgegen und weist das Kennzeichen auf, daß die Hilfsträgerwellen Frequenzen aufweisen, die das

η -\ fache bzw. das m -\- ———fache der Zeilenfrequenz sind, wobei η und m ganze Zahlen sind und k gleich ι ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich der beiden Nebensignale zusammenfällt, und k gleich 2 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich nur eines dieser Nebensignale zusammenfällt. 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.

Fig. ι zeigt das Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale im Übertragungsweg;

Fig. 2 zeigt das Frequenzspektrum der drei Fernsehsignale an der Senderseite;

Fig. 3 zeigt das Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale an der Senderseite nach dem System der Erfindung;

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 zeigt das Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale an der Senderseite, gleichfalls für ein System nach der Erfindung.

In Fig. ι ist das Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale in einem sich zwischen den Frequenzen f_x und f₂ erstreckenden Frequenzübertragungsband dargestellt.

Ein solches Frequenzspektrum entsteht bei der Modulierung einer Trägerwelle f_d mit drei Signalen, die sich über Frequenzbänder von 0 bis f_a, von f_a bis f_hs und von f_hl bis f₆ erstrecken, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und bei teilweiser Unterdrückung des unteren Seitenbandes.

Das Hauptsignal erstreckt sich bis zur Frequenz f_a; das zweite Signal zwischen den Frequenzen f_a und f_h, ist durch Modulierung eines zweiten Videosignals auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f_hi mit einem sich bis f_a erstreckenden unteren Seitenband und einem sich bis /"_Ä, erstreckenden oberen Seitenband entstanden, und das dritte Signal ist zwischen den Frequenzen f_hl und f_b durch Modulierung eines dritten Videosignals auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f_hi mit einem sich bis f_hi erstreckenden unteren Seitenband und einem sich bis f_t erstreckenden oberen Seitenband entstanden. Der Frequenzabstand zwischen den beiden Hilfsträgerwellen beträgt ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz, was zur Folge hat, daß Störungen infolge des dritten Videosignals im Bild des zweiten Videosignals, und umgekehrt, für das Auge nahezu neutralisiert werden.

Soll das Hauptsignal einen höher informativen Wert enthalten, so muß es sich weiter als bis zur Frequenz f_a erstrecken, wobei dann aber eine Überlappung des vom Hauptsignal beanspruchten Frequenzbereiches und der von den beiden anderen Signalen beanspruchten Frequenzbereiche auftritt.

In Fig. 3 ist das Frequenzspektrum des zu übertragenden Signals dargestellt, falls das Hauptsignal sich über das ganze verfügbare Frequenzband, also von einer Frequenz 0 bis /"„, erstreckt.

Die beiden anderen Videosignale sind wieder auf zwei Hilfsträgerwellen auf moduliert, deren Frequenzabstand ein ungerades Vielfaches der Hälfte der no Zeilenfrequenz beträgt.

Um zu erreichen, daß die Energiekonzentration der drei Signale sich gegenseitig möglichst wenig stören, wird die Frequenz der einen Hilfsträgerwelle gleich

dem n+— -fachen der Zeilenfrequenz und die Frequenz 4

der anderen Hilfsträgerwelle gleich dem m + — -fachen

der Zeilenfrequenz gewählt, wobei η und m ganze Zahlen sind. ·

Nach etwaiger Modulierung auf eine Trägerwelle f_d an der Senderseite und Demodulierung an der. Empfangsseite wird im Empfänger das Signal nach Fig. 3 ;urückerhalten.

Im erwähnten Falle, daß das Hauptsignal sich bis zu der Frequenz f_t erstreckt, kann das Gesamtsignal

gemäß Fig. 3 ζ. Β. einer Steuerelektrode einer Bildröhre und gleichzeitig zwei selektiven Demoduliervorrichtungen zugeführt werden, von denen eine auf die Frequenz f_hi und die andere auf die Frequenz f_h„ abgestimmt ist.

Die Ausgangssignale dieser Demoduliervorrichtungen können jeweils den Steuerelektroden von zwei weiteren Bildröhren zugeführt werden.

Von jeder Bildröhre werden dann außer dem auf der betreffenden Bildröhre gewünschten Signal auch von den beiden anderen Signalen herrührende Störungen wiedergegeben. So erscheinen auf der Bildröhre für das Hauptsignal von den beiden Nebensignalen herrührende Störungen. Diese Störungen sind aber durch geeignete Wahl der Frequenz der Hilfsträgerwellen um 90⁰ gegenüber den Störungen im vorherigen Bild phasenverschoben und daher nach vier Bildern neutralisiert, wenn das Zeilenraster, wie üblich, aus einer ungeraden Zeilenzahl aufgebaut ist. Dieses Neutralisieren ist nur vollständig bei Übertragung eines stillstehenden Bildes, aber annähernd auch bei bewegten Objekten, wenn die Bildfrequenz nicht zu niedrig ist.

Auf einer Bildröhre für ein Nebensignal treten von dem anderen Nebensignal und von dem Hauptsignal herrührende Störungen auf. Die vom anderen Nebensignal herbeigeführten Störungen sind in zwei aufeinanderfolgenden Bildern um i8o° zueinander phasenverschoben, da der Frequenzabstand der beiden Hilfsträgerwellen ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz beträgt. Diese Störungen sind daher nach zwei Bildern neutralisiert.

Die vom Hauptsignal in zwei aufeinanderfolgenden Bildern herbeigeführten Störungen sind um 90⁰ zu-35· einander phasenverschoben und daher nach vier Bildern neutralisiert.

In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Senders für das Multiplexübertragungssystem nach der Erfindung im Blockschema dargestellt. Darin stellen die Vorrichtungen I, II und III Aufnahmekameras dar, welche getrennt das Hauptsignal und die beiden Farbsignale erzeugen. Das von I herrührende Hauptsignal wird einem Tiefpaßfilter F₁ mit einer Sperrfrequenz f_b zugeführt.

Das Ausgangssignal der Vorrichtung II wird einem Modulator M₁ zugeführt, in dem es auf eine Hilfsträgerwelle mit der Frequenz f_]h moduliert wird,

welche gleich dem η H fachen der Zeilenfrequenz ist.

Die Trägerwelle wird einer Vorrichtung O entnommen, die einen dazu geeigneten Oszillator enthält, der durch die Zeilensynchronisierimpulse gesteuert wird. Die mit dem Ausgangssignal der Vorrichtung II modulierte Hilfsträgerwelle wird einem Bandfilter F₂ zugeführt, dessen obere Sperrfrequenz höchstens gleich einer Frequenz f-_hn und dessen untere Sperrfrequenz niedriger als die Frequenz f_hl ist. Das Ausgangssignal der Vorrichtung III wird einem Modulator M₂ zugeführt, in dem es auf eine Hilfsträgerwelle mit der

Frequenz f\„ aufmoduliert wird.welche das n-\ fache

der Zeilenfrequenz beträgt. Auch diese Hilfsträgerwelle wird der Vorrichtung O entnommen.

Das Ausgangssignal· des Modulators M₂ wird einem Bandfilter F₃ zugeführt, dessen untere Sperrfrequenz wenigstens gleich der Frequenz f_hl und dessen obere Sperrfrequenz höher als die Frequenz f_h„ ist.

Die Ausgangssignale der drei Filter F₁, F₂ und F_s werden in der Vorrichtung A summiert.

Das Ausgangssignal von A kann über eine Leitung übertragen oder nach erfolgter Modulierung auf eine Hochfrequenzträgerwelle im Modulator M₃ und erfolgter Bandbreitenbeschränkung in einem Bandfilter .F₄ einer Senderantenne Z zugeführt werden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Naturgemäß kann f_h statt gleich dem η + — -fachen

der Zeilenfrequenz gleich dem η + — -fachen der Zeilenfrequenz gewählt werden. Die Frequenz f_M muß dann

aber gleich dem η -\ fachen der Zeilenfrequenz sein.

In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Empfängers für das Multiplexübertragungssystem nach der Erfindung für den Empfang von vom Sender nach Fig. 4 übertragenen Signalen im Blockschema dargestellt.

Das von einer Empfangsantenne R empfangene Signal wird der Demodulatorstufe DT zugeführt, an deren Ausgang ein Signal nach Fig. 3 auftritt. Dieses Ausgangssignal wird einerseits einer Bildröhre SS₁ und andererseits zwei Bandfiltern F₅ und F₆ zugeführt, von denen F₅ einen Durchlaßbereich zwischen f_ha und einer niedrigeren Frequenz als f_hl, und F₆ einen Durchlaßbereich zwischen f_hi und einer höheren Frequenz als f_h„ hat.

Das Ausgangssignal von F₅ wird einem Demodulator D₁ zugeführt, der mit dem Filter F_B eine auf die Trägerwelle f_lh abgestimmte Demodulatorschaltung bildet und das auf f_hl aufmodulierte Signal nebst von den beiden anderen Signalen herrührenden Störungen an eine Bildröhre BS₂ liefert, in der diese Störungen aber durch die erwähnte Wahl der Hilfsträgerwellenfrequenz für das Auge nahezu neutralisiert werden.

Das Ausgangssignal von .F₆ wird einem Demodulator D₂ zugeführt, der mit dem Filter F_e eine auf die Trägerwelle f_%% abgestimmte Demodulatorschaltung bildet und das auf f_h„ aufmodulierte Signal nebst von den beiden anderen Signalen herrührenden Störungen an eine Bildröhre BS₃ liefert.

Die Bilder der drei Bildröhren BS₁, BS₂ und BS₃ können schließlich durch optische Mittel vereinigt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Ausgangssignale von DT, D₁ und D₂ den Steuerelektroden einer Dreifarbenröhre zuzuführen.

Ein von einem Sender der an Hand von Fig. 4 beschriebenen Art übertragenes Signal kann ohne weitere Hilfsmittel auch von einem normalen Schwarz-Weiß-Fernsehempfänger empfangen werden, vorausgesetzt, daß die Zeilen- und Bildfrequenzen usw. für den Sender und den Empfänger gleich sind. An der Bildröhre dieses Empfängers entsteht ein ähnliches Signal wie an der Bildröhre BS₁ des Empfängers nach Fig. 5, nämlich das Hauptsignal nebst den Störungen der beiden Nebensignale. Diese Störungen werden wieder

in vier Bildperioden neutralisiert, und das Hauptsignal enthält hinreichende Angaben zum Empfang eines sehr befriedigenden Bildes.

Der an Hand von Fig. 5 beschriebene Empfänger eignet sich auch zum Empfang eines von einem normalen Schwarz-Weiß-Fernsehsender übertragenen Signals. Das Ausgangssignal der Demodulatorstufe DT wird dann z. B. allen drei Bildröhren oder, im Falle einer Dreifarbenröhre, allen drei Steuerelektroden der Röhre zugeführt.

Wenn das Hauptsignal sich nicht bis zur Frequenz f_t zu erstrecken braucht, so kann der Frequenzbereich, des Hauptsignals zumindest teilweise mit dem Frequenzbereich nur eines der Nebensignale zusammenfallen. Ein solches Frequenzspektrum ist in Fig. 6 dargestellt.

Nur das aus der Hilf strägerwelle mit der Frequenz /"_ftl und seinen Seitenbändern bestehende Nebensignal veranlaßt dann Störungen im Hauptsignal, so daß die

ao Frequenz f_hx gleich einem ungeraden Vielfachen der Hälfte der Zeilenfrequenz gewählt werden darf.

Da der Frequenzunterschied der beiden Hüfsträgerwellen mit den Frequenzen f_Ä1 und f_%2 gleichfalls ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeilenfrequenz beträgt, ist die Frequenz f_Ä2 ein Vielfaches der Zeüenfrequenz.

Claims

Patentansprüche:

i. Multiplexübertragungssystem zur Übertragung von Fernsehbildern oder ähnlichen zeilenweise abgetasteten Bildern, bei dem für die Übertragung ein Hauptsignal und zwei je aus einer Hilfsträgerwelle und einem oder zwei ganzen Seitenbändern oder Teilen von Seitenbändern bestehende Nebensignale benutzt werden und der Frequenzabstand dieser Hilfsträgerwellen ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeüenfrequenz beträgt und der Frequenzbereich eines Nebensignals völlig oder teüweise mit dem Frequenzbereich des anderen Nebensignals zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hufsträgerwellen

Frequenzen aufweisen, die das η -\ fache bzw.

das m + ·

•-fache der Zeüenfrequenz sind, wobei

η und m ganze Zahlen sind und k gleich ι ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich der beiden Nebensignale zusammenfällt, und k gleich 2 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich nur eines der Nebensignale zusammenfällt.
2. Sender für ein Multiplexübertragungssystem nach Anspruch 1, in dem zeilenweise abgetastete Fernseh- oder ähnliche Büder in ein Hauptsignal und zwei je aus einer Hüfsträgerweue mit einem oder zwei ganzen Seitenbändern oder Teüen von Seitenbändern bestehende Nebensignale umgewandelt werden, wobei der Frequenzabstand dieser Hüfsträgerwellen ein ungerades Vielfaches der Hälfte der Zeüenfrequenz beträgt und der Frequenzbereich eines Nebensignals völlig oder teüweise mit dem Frequenzbereich des anderen Nebensignals zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsträgerwellen Frequenzen aufweisen,

die das η + — -fache bzw. das m -j ——fache der ■ *"

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Zeüenfrequenz sind, wobei η und m ganze Zahlen sind und k gleich 1 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich der beiden Nebensignale zusammenfällt, und & gleich 2 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich nur eines der Nebensignale zusammenfällt.

3; Empfänger für ein Multiplexübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei selektive Demodulatoren vorgesehen sind, von denen einer auf eine Frequenz gleich dem

n-\ fachen der Zeüenfrequenz und der andere

- -fachen

auf eine Frequenz gleich dem m -\—

der Zeüenfrequenz abgestimmt ist, wobei η und w ganze Zahlen sind und k gleich 1 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich der beiden •Ifebensignale zusammenfäüt, und k gleich 2 ist, wenn das Hauptsignal mit dem Frequenzbereich nur eines dieser Nebensignale zusammenfällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 503 5.