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Verfahren zur Übertragung des Begleittones beim Fernsehen während
des Zeilenrücklaufs Es ist schon verschiedentlich vorgeschlagen worden, zur Übertragung
des Begleittones nicht einen besonderen Tonsender vorzusehen, sondern den Ton mit
dem Bildsender während des Zeilenrücklaufs zu übertragen. Da der Zeilenrücklauf
20% der Übertragungszeit in Anspruch nimmt, stehen für die Tonübertragung auch etwa
2o 0/a der Bildsenderleistung zur Verfügung, das ist ungefähr dieselbe Leistung,
die der Tonsender normalerweise besitzt. Der Vorteil eines derartigen Fernsehübertragungssystems
liegt außer in den Einsparungen auf der Sende- und Empfangsseite im Fortfall des
Tonkanals und der damit zu erzielenden Bandbreitenersparnis. Man kann dann auch
die Seitenbänder der Bildsignale, ähnlich wie beim Mittelwellen-Tonrundfunk, überlappen
lassen, ohne zusätzliche Störungen in Kauf nehmen zu müssen, und so mehr Sender
unterbringen, als es sonst möglich wäre.
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Als Verfahren zur übertragung des, Begleittones ist zunächst die sogenannte
Rückfiankenmodulation des Zeilensynchronisierimpulses vorgeschlagen worden.. Die
Anstiegsbänke dieses Impulses wird zür Synchronisation des Zeilenablenkgerätes benötigt
und muß zeitlich festliegen. Die Höhe des Synchronisierimpulses wird zweckmäßigerweise
ebenfalls konstant gehaltem; sie dient im Empfänger zur Erzeugung der Regelspannung,
zur Schwarz-
Steuerung usw. Die Rückflanke des Impulses kann jedoch
ohne Einfluß auf die Synchronisierung oder Regelung des Empfängers zur Tonübertragung
dienen: Die Demödulatiön ist bei:diesem Verfahren sehr einfach. Die Niederfrequenzspannung
läßt sich unmittelbar der Impulsabschneideröhre für die Synchronisierung entnehmen
und wird über einen Tiefpaß- mit einer Grenzfrequenz gleich der halben Zeilenfrequenz
-dem Endfrequenzverstärker zugeführt. Damit durch den Bildsynehronisierirnpuls keine
Störungen hervorgerufen. werden,'verlegt man diesen zweckmäßig =aus dem Spannungsbereich
der Zeilensynchronisierimpulse in den Spannungs= Bereich des Bildsignals. Eine gute
Trennung von den Bildsignalen gelingt bei Verwendung eines Hochfxequenzirnpulses
und eines selektiv ansprechenden Gliedes im Empfänger.
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Der Nachteil der Rückflankenmodulation des Synchronisierimpulses liegt
in einem verhältnismäßig kleinen erzielbaren Störabstand für den Ton, da der Synchronisierimpuls
nur 25 °l0 des Oberstrichwertes des Senders: ausnutzt.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, die- Tonsignale hinter dem
Zeilensynchronsierimpuls urch eine geeignete Modulation der Schwarzschulter zu übertragen,
wobei grundsätzlich die verschiedensten Verfahren möglich sind. Auch hier liefen
eine Breitenmodulation eines vom Schwarzwert bis zum Weißwert getasteten Impulses
den .besten Störabstand. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß empfängerseitig
grundsätzlich eine Tor-Schaltung notwendig ist, die aus dem vollständigen Bildsignal
diesen Impuls zeitlich einwandfrei heraustastet. Dadurch wird der Mindestaufwand
für den Empfänger auf einen Wert gebracht, der in der Größenordnung den bisherigen
Empfängern mit besonderem- Tonkanal und Frequenzmodulation entspricht. . Außerdem
wird auch hier nicht die volle, während des Zeilenrücklaufs--zur Verfügung stehende
Sendeleistung ausgenutzt, da man zeitlich nur die Schwarzschulter und spannungsmäßig
nur den Schwarzpegel verwendet.
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Die Zahl der möglichen Verfahren ist sehr groß. Es können fast alle
Verfahren der Impulsmodulation verwendet werden, soweit sie sich mit -der Synchronisation
des Empfängers vereinbaren lassen. Die höchste zu erwartende Tonfrequenz ist bei
den bekannten Verfahren im allgemeinen auf einen Wert begrenzt, der der halben Zeilenfrequenz
entspricht.
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Gegenstand der Erfindung ist :ein Verfahren zur Übertragung des Begleittones
beirrt Fernsehen während des Zeilenrücklaufs. durch zeitmodulierte Impulse oder
Impulsflanken, das huch-die Übertragung von Tonfrequenzen oberhalb der halben Zeilenfrequenz
.auf einfachste Weise ermöglicht. und die Möglichkeit -bietet, die volle, -während
des Zeilen- -rüeklaufs. zur Verfügung stehende Sendeleistung zur Tonübertragung
auszunutzen. Erfindungsgemäß dient ein zeitmodulierter Impuls oder eine ' zeitmodulierte
Impulsflanke zur Übertragung der niederen Tonfrequenzen bis zum Wert der -halben
ZeilenfKequenz .und ein zweiter zeitrnödulierter Impuls oder eine zeitmodulierte
Impulsflanke zur Übertragung der höheren Tonfrequenzen. Das Verfahren ist nachfolgend
im einzelnen beschrieben.
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Fig. i stellt eine dazu geeignete Schwingungsform des zu übertragenden
Fernsehsignals während des Zeilenrücklaufs dar., i bezeichnet das Bildsignal am
Ende einer Zeile, 2 eine Schwarzschulter, wie die zur Zeit auch üblich ist, 3- eine
Flanke zur Synchronisierung des Zeilenkippgerätes, q. eine- mit der Tonfrequenz
zeitmodulierte Flanke, die vom Oberstrichwert 5 des Senders bis zum Weißwert 6 durchgetastet
wird. 7 ist eine ebenfalls tonmodulierte Flanke vom Weißwert bis zum Schwarzwert
8, und ist der Anfang des Bildsignals der nächsten Zeile. Die einfachste Art der
Tonmodulation im Empfänger besteht darin, mit der Impulsabschneideröhre den Bereich
in aus dem Signal herauszuschneiden und diesen über einen Tiefpaß dem Niederfreqüenzverstärker
zuzuführen. Diese Demodulation arbeitet so lange einwandfrei, wie der Rauschanteil
des Signals von der Schwarzschulter oder von dem O,berstrichwert nicht in den herausgeschnittenen
Spannungsbereich hineinkommt. Da die gleiche Bedingurig auch für eine einwandfreie
Direktsynchronisation des Empfängers besteht, so kann man sagen, daß der Tonempfang
so lange einwandfrei ist, wie auch die Direktsynchronisation des Empfängers arbeitet.
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Für Geräte mit gut wirkender Schwungradsynchronisation ist-erwünscht,
daß auch bei höherem Störpegel noch eine 'einwandfreie -Tonwidergabe sichergestellt
ist. In diesem Fall sieht'man im Empfänger eine Torschaltung Vor, die etwa zur Zeit
i i öffnet und -zur Zeit i2 schließt, und schneidet aus der während dieser Zeit
passierenden Flanke den Bereich 13 heraus. Man erhält auf diese: Weise einen sehr
' weitgehend - störfreien Tonempfang, da die eine Flanke des Impulses .durch die
Schwungradsynchronisation störfrei wird und die andere Flanke eine sehr hohe Steilheit
besitzt.
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Fig. z a zeigt das Frequenzspektrum der auf die zwei beschriebenen
Arten herausgetrennten Impulsfolgen. Es sind" eine Gleichspannungskomponente 1q.,
eine Komponente 15 der Impulsfrequenz und weitere Komponenten 16 ihrer Oberwellen
vorhanden. Bei der Modulation entstehen zu allen diesen Komponenten Seitenbänder
in den Frequenzabständen der jeweiligen Modulationsfrequenzen. Es entsteht unter.
anderem das- Seitenband 17 .des Gleichspannungsänteils und das untere Seitenband
18 der Impulsfrequenz. Das Seitenband 17 entspricht -unmittelbar dem sendeseitig
aufmodulierten Freqüenzgemisch, und es ist empfangseitig nur notwendig, dieses Seitenband
durch einen Tiefpaß mit dem Durehlaßbereich i9 von Seitenband 18 der Impulsfrequenz
zu trennen. Damit diese Trennung gelingt, dürfen sendeseitig nur Frequenzen bis
zu einer Grenzfrequenz, die der halben Zeilenfrequenz i gleich ist, -aufmodulier.t
werden. Mit: Hilfe der bereits erwä_ hüten Flanke 7 in, Fig: i ist es möglich, auch
die höheren Tonfrequenzen zu übertragen. Moduliert man der - Impulsfolge sendeseitig
ein Frequenzband von der halben Impulsfrequenz bis zut, vollen Impulsfrequenz auf,-,
so entsteht das in
Fig. 2 b dargestellte Seitenbandspektrum. Das
zum Gleichspannungsanteil gehörende Seitenband ist hier mit 2o bezeichnet und entspricht
wieder unmittelbar dem sendeseitig aufmodulierten Frequenzgemisch. Das untere Seitenband
der Impulsfrequenz 15 ist mit 21 bezeichnet und muß empfangsseitig von dem Seitenband
20 getrennt werden. Das gelingt beispielsweise durch ein Bandfilter mit dem Durchlaßbereich
22. Legt man also Wert darauf, empfängerseitig auch die höchsten Tonfrequenzen wiederzugeben,
so ordnet man im Empfänger eine zweite Torschaltung an, die zur Zeit 12 öffnet und
zur Zeit 23 wieder schließt. Aus der während dieser Zeit passierenden Flanke 7 schneidet
man den Bereich 24 heraus und führt die entstehende Spannung über ein Bandfilter
und einen Niederfrequenzverstärken dem Hochtonlautsprecher des Empfängers zu. Man
kann also je nach Preisklasse des Empfängers verschiedene Arten der Tondemodulation
anwenden. Die einfachste Art ist die Entnahme der niederen Tonfrequenzen aus der
ImpulSabschneideröhre, die für die Synchronisierung ohnehin vorhanden ist. Die zweite
Möglichkeit, die eine Vergrößerung des Störabstandes bringt, ist die Verwendung
einer Torschaltung. Für die Wiedergabe der höchsten Tonfrequenzen sieht man eine
zweite Torschaltung und einen Hochtonkanal im Empfänger vor. Die zweite tonmodulierte
Flanke setzt den Hub für die Hauptflanke naturgemäß herab. Da entsprechend der Klangstatistik
die hohen Frequenzen wesentlich kleinere Amplituden als die tiefen Frequenzen besitzen,
braucht man dieser zweiten Flanke auch nur einen wesentlich kleineren Hub zu geben,
so daß die Hubverringerung der Hauptflanke durch diese Hochtonflanke nicht groß
zu sein braucht.
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In Fig.3 ist eine Möglichkeit dargestellt, die Impulsabschneideröhre
mit der Niederfrequenzendstufe zu vereinigen. Auf diese Weise wird ein eigentlicher-
Niederfrequenzverstärker vermieden. Das vollständige Signal, das beispielsweise
an der Bildröhre abgenommen wird, wird über den Widerstand 25 und den Kondensator
26 dem Gitter der Röhre 27 zugeführt. Über den Ableitwiderstand 28 erhält die Röhre
eine feste negative Vorspannung, die gerade so groß ist, daß die Röhre bei Abwesenheit
eines Fernsehsignals gesperrt ist und der Lautsprecher 29 kein Geräusch liefert.
Es kann so auf einfachste Weise eine Art Stummabstimmung erzielt werden. Vom Schirmgitter
mit seinem Widerstand 3o können über den differenzierenden Kondensator 31 Impulsspitzen
zur Synchronisierung des Zeilenablenkgerätes abgenommen werden. Im Anodenkreis der
Röhre liegt der Tiefpaß 32 und der Ausgangsübertrager 33. Mit dem Widerstand 34
kann eine Lautstärkeregelung bewirkt werden. Die Röhre 27 kann auch im gekrümmten
Kennlinienteil ausgenutzt werden, ohne zusätzlichen Klirrfaktor der Niederfrequenzspannung
zu erzeugen, da sie bei der gewählten Modulationsart mit konstantem Amplitudenbereich
arbeitet. Sie wird im Mittel nur während io % der Zeit leitend. Daraus resultiert
ein relativ kleiner Anodenstrom und eine sehr kleine Anodenbelastung der Röhre bei
normaler Bildspannung. Um eine größere Nieder-frequenzleistung zu erzielen, kann
eine erhöhte Anodenspannung zur Anwendung kommen. Man kann auch als Anodenspannung
eine Impulsspannung verwenden, wie sie am Zeilentransformator des Zeilenablenkgerätes
vorhanden ist. Auf diese Weise arbeitet die Röhre gleichzeitig auch als Torröhre,
und man kann die zweite Art der Demodulation zur Anwendung bringen. Allerdings wird
man dann die Synchronisierspitzen wohl nicht aus dieser Röhre gewinnen, sondern
eine besondere Impulsabschneidestufe zur Synchronisation vorsehen. .
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Fig.4 zeigt das Schema der Demodulation mit einer besonderen Torschaltung.
Das vollständige Bildsignal wird einem Stromverteilungsgitter 35 der Röhre 36 zugeführt.
Ein zweites Stromverteilungsgitter 37 erhält eine Impulsspannung aus dem Zeilenkippgerät.
Die Röhre arbeitet so, daß ein Anodenstrom nur in der Zeit fließen kann, wo beide
Stromverteilungsgitter gleichzeitig positiv sind. Auf diese Weise wird aus dem Fernsehsignal
ein in der Breite tonmodulierter Impuls herausgeschnitten, dessen tiefstes Seitenband-über
den Tiefpaß 38 und den Lautstärkeregler 39 dem Niederfrequenzverstärker zugeführt
wird. Es ist weiterhin dargestellt, wie der Impuls zur Betätigung dieser Blende
aus dem Ablenkstrom des - Zeilenablenkgerätes gewonnen werden kann. Der Stromverlauf
in den Ablenkspulen oder auch im Zeilentransformator ist mit 4o bezeichnet. Die
hier vorhandene Spannung 41 ist das Differential des Stromes 40. Aus diesem Impuls
kann durch weitere Differentiation mit dem Kondensator 42 und dem Widerstand 43
ein Impuls 44 gewonnen werden, dessen positive Halbwelle die Öffnungszeit der Torröhre
angibt. Die negative Halbwelle kann weiterhin zur Betätigung einer Hochtontorröhre
verwendet werden, die grundsätzlich gleichartig aufgebaut sein kann. An die Stelle
des Tiefpasses 38 tritt hier jedoch ein Bandfilter.
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Fig. 5 zeigt das Blockschema eines Empfängers mit Hochton- und Tieftonkanal.
Von der Kathode der Bildröhre 45 wird das vollständige Fernsehsignal abgenommen
und den beiden Torschaltungen 46 und 47 zugeführt, wobei die Öffnungszeiten aufeinänderfolgen
und vom Zeilenablenkgerät gesteuert werden. 48 ist ein Tiefpaß, 49 ein Bandfilter.
Der Niederfrequenzverstärker 5o speist .den Tieftonlautsprecher 5 i und der Verstärker
52 den Hochtonlautsprecher 5_3. Bei der Breitenmodulation einer Impulsfolge tritt
unter Umständen- für höhere Frequenzen und Modulationshübe ein Klirrfaktor auf,
da eine zusätzliche, amplitudenabhängige Phasenmodulation auftritt. Man kann diese
Verzerrungen aber vermeiden-, wenn man. sendeseitig die Modulation in geeigneter
Weise vorverzerrt. Die Übertragung wird beispielsweise dann verzerrungsfrei, wenn
der durch den einzelnen Impuls übertragene Momentanwert der Tonfrequenzspannung
zeitlich dem Schwerpunkt des Impulses entspricht.
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Natürlich können auch noch andere Demodulationsverfahren zur Anwendung
kommen. So kann
man beispielsweise eine Torschaltung vorsehen, die
während der ganzen Zeit,i i bis 23 öffnet und so beide Flanken passieren läßt. Durch
Differentiation der entstehenden Impulse können die beiden Flanken leicht voneinander
getrennt werden, und die Demodulation kann beispielsweise mit. Flip-Flop-Schaltungen
vorgenommen werden.