DE946292C - Schaltungsanordnung bei einem Fernsehempfaenger zur Demodulation einer im Fernsehsignalband liegenden Hilfstraegerfrequenz - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 26. JULI 1956

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung bei einem Fernsehempfänger zur Demodulation einer im Band eines Fernsehsignals liegenden Hilfsträgerfrequenz. Eine solche Trägerwelle dient z. B. zur Übertragung eines anderen Fernsehsignals, das im allgemeinen eine kleinere Bandbreite als das zuerst genannte Fernsehsignal hat. Beim Farbfernsehen enthält das zuerst genannte Signal z. B. Informationen, die die Helligkeit einer wiederzugebenden ίο Szene betreffen, das andere Fernsehsignal Informationen über die Farbe der Szene. Ist das Farbfernsehsystem ein Dreifarbensystem, so kann die Hilfsträgerwelle während einer bestimmten Periode mit einem Signal, das sich auf eine erste Farbe bezieht, und während einer nächstfolgenden Periode mit einem Signal moduliert sein, das sich auf eine zweite Farbe bezieht, und die darauffolgende Periode wieder mit einem Signal, das sich auf die erste Farbe bezieht, usw. Es ist dann auch möglich, daß im Band des zuerst genannten Fernsehsignals zwei Hilfsträgerwellen liegen, die mit je einem Signal moduliert werden, das sich auf einen bestimmten Farbinhalt der wiederzugebenden Szene bezieht.

Solche Systeme haben den Vorteil, daß auf der Empfangsseite die Signale mit geringer Bandbreite dadurch zurückgewonnen werden können, daß einfache Gleichrichtung durchgeführt wird, also ohne daß diese Hilfsträgerwellen mit einer richtigen Frequenz

und Phase auf der Empfangsseite erzeugt und mit den Eingangs-Hilfsträgerwellen gemischt werden müssen. Bekanntlich treten in beiden Fällen beim Empfang des durch das Signal mit großer Bandbreite erzeugten Bildes Störungen auf, die durch die Hilfsträgerwellen mit den durch Modulation aufgedrückten Signalen hervorgerufen werden. Handelt es sich nur um eine Hilfsträgerwelle innerhalb des Frequenzbandes der zuerst genannten Signale und ist das Bild dieser ίο Signale aus einer ungeraden Zeilenzahl mit Hilfe zweier Zwischenzeilenraster zusammengesetzt, so ergibt es sich, daß die Störungen der Hilfsträgerwelle in diesem Bilde für das Auge praktisch nicht hinderlich sind, wenn die Frequenz dieser Trägerwelle gleich .einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz gewählt wird. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß bei dieser Wahl der Hilfsträgerwellenfrequenz eine Störung einer bestimmten Zeile bei der nächstfolgenden Abtastung dieser Zeile zum größten Teil behoben wird, da der Phasenunterschied, der Hilfsträgerwelle an zwei durch eine Bildperiode getrennten Zeitpunkten π -beträgt. Eigentlich ist dies nur dann richtig, wenn die auf diese -Hilfsträgerwelle modulierten Signale sich von Bild zu Bild nicht S5 ändern. Ist die Änderung nicht groß, so wird dies bekanntlich auch in großer Annäherung bei Signalen der Fall sein, die nicht in jeder Bildperiode die gleiche Gestalt aufweisen. Außerdem ist die Energie der Hilfsträgerwelle im allgemeinen gering gegenüber der Energie des Signals mit großer Bandbreite.

Auch bei Anwendung von mehr als einer Hilfsträgerwelle sind Verfahren bekannt; durch welche die Störungen dieser Hilfsträgerwellen auf dem durch das Signal mit großer Bandbreite erzeugten Bilde mögliehst unterdrückt werden.

Umgekehrt treten auch Störungen in dem durch das auf die Hilfsträgerwelle. aufmodulierte Signal erzeugten Bild auf, und zwar infolge des Signals mit' der großen Bandbreite. Bekanntlich kann gezeigt werden, daß die Frequenzen des Signals mit großer Bandbreite, als Seitenbänder der Hilfsträgerwelle gesehen, Störungen in dem Bilde des auf die Hilfsträgerwelle aufmodulierten Signals hervorrufen, welche Störungen die gleiche Phasenbeziehung in einer bestimmten Zeile bei aufeinanderfolgenden Abtastungen aufweisen wie die durch die Hilfsträgerwelle im Bilde des Signals mit großer Bandbreite hervorgerufenen Störungen, so daß ähnlich wie bei den letzteren diese Störungen sehr wenig hinderlich sind. Wenn die Hilfsträgerwelle mit Hilfe einer im Empfänger erzeugten Hilfsträgerwelle mit gleicher Frequenz und mit richtiger Phase demoduliert wird (Synchrondemoduiation), so werden tatsächlich die Frequenzen des Signals mit großer Bandbreite als Seitenbänder der. Hilfsträgerwelle auftreten; dies ist auch der Fall, wenn die Demodulation mit Hilfe einer Diode oder eines anderen nichtlinearen Elements durchgeführt wird und wenn die Hilfsträgerwelle gegenüber den Störfrequenzen des Signals mit großer Bandbreite hinreichend groß ist. Wie bereits bemerkt, . wird die Hilfsträgerwelle im allgemeinen jedoch klein gehalten, und bei ioo%igem Modulationsgrad der Hilfsträgerwelle kann es sogar vorkommen, daß während gewisser Zeit die Hilfsträgerwelle gar nicht auftritt. Dann besteht die Störung jedoch aus einem 65, Signal, das naturgemäß unabhängig von der Phase und der Frequenz der Hilfsträgerwelle ist, und die erwähnte Phasenbeziehung in einer bestimmten Zeile des Bildes bei aufeinanderfolgenden Abtastungen, dieser Zeile tritt dann nicht auf; die Störung wird dann tatsächlich hinderlich wirken.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung behebt diesen Nachteil im wesentlichen und hat das Merkmal, daß das Ausgangssignal des Bandfilters, dem das Fernsehsignal zugeführt wird und das die Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern durchläßt, einerseits einem Demodulator, der die eine Umhüllende bestimmt, und andererseits einem Demodulator zugeführt wird, der die andere Umhüllende bestimmt, worauf die beiden Demodulationsergebnisse in positivem Sinne miteinander kombiniert werden.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.. Dabei - zeigt

Fig. ι ein Fernsehsignal mit einer im Band des Signals liegenden Hilfsträgerwelle;

Fig. 2,3,4, 6, 7 und 8 zeigen Kurven zur Erläuterung der Erfindung, und

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. ι zeigt das Frequenzspektrum eines Fernsehsignals mit Frequenzen zwischen 0 und f_s und eine'r innerhalb des Frequenzbandes dieses Signals liegenden Hilfsträgerwelle mit der Frequenz f_h und den Seitenbändern der Hilfsträgerwelle zwischen den Frequenzen f_a und /V

Die Frequenz f_h der Hilfsträgerwelle ist derart gewählt, daß die Störungen in dem Bilde des Signals mit den Frequenzen zwischen 0 und f_s, die auf die Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern zurückzuführen sind, für das Auge praktisch unbemerkbar sind. Bekannt ist z. B., wenn das Bild aus einer ungeraden Zeilenzahl zusammengesetzt ist, die Frequenz der Hilfsträgerwelle so zu wählen, daß sie ein ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist.

Um das auf die Hilfsträgerwelle aufmodulierte Signal zu demodulieren, wird das Fernsehsignal einem Bandfilter mit einem solchen Durchlaßbereich zugeführt, daß die Frequenzen zwischen f_a und f_t abgetrennt werden können. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß dabei auch die Frequenzen des Signals mit den Frequenzen zwischen ο und f_s innerhalb dieses Durchlaßbereichs durch das Bandfilter passieren. Sofern die Energie der letzteren Frequenzen gering ist gegenüber der Energie der Hilfsträgerwelle, so können diese Frequenzen, wie bereits bemerkt, auch bei Nicht-Synchrondemodulation als Seitenbandfrequenzen der Hilfsträgerwelle aufgefaßt werden; durch die Wahl der Frequenz der Hilfsträgerwelle werden die Störungen in dem Bilde des auf die Hilfsträger- iao welle aufmodulierten Signals, die auf die Frequenzen des Signals mit großer Bandbreite zurückzuführen sind, auch praktisch unbemerkbar für das Auge sein.

Ist die Amplitude der Hilfsträgerwelle jedoch klein ;egenüber. der der genannten Frequenzen oder fällt

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die Hilfsträgerwelle ganz aus, so trifft dies nicht mehr zu.

Fig. 2 zeigt verschiedene Fälle, die beim Ausgangssignal des Bandfilters vorkommen können, wobei die Amplitude .4 des durch das Bandfilter gehenden Signals als Funktion der Zeit aufgetragen ist. Dabei bezeichnet die ausgezogene Linie zwischen den Zeitpunkten i = 0 und i = t_x die modulierte Hilfsträgerwelle und die gestrichelte linie die Umhüllende to dieser Trägerwelle. Während At₂ soll eine Störung infolge des Signals mit großer Bandbreite auftreten, die gegenüber der Amplitude der Hilfsträgerwelle gering ist und die als Modulation der Hilfsträgerwelle auftritt. Während At₃ ist eine Störung beim Fehlen der Hilfsträgerwelle angegeben. Wird ein solches Signal einer Demodulationsschaltung zugeführt, die aus einem in einer einzigen Richtung leitenden Element mit zugehörigem i?C-Netzwerk besteht, so ergibt es sich, daß ein Signal entsteht, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Wird dieses Signal einem Steuerelement einer Fernsehwiedergaberöhre zugeführt, so ergibt es sich, daß die während At₂ auftretende Störung für das Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist. Wird das Ausgangssignal des Demodulators nämlich eine Periode später betrachtet, so hat es die in Fig. 4 dargestellte Gestalt. T bezeichnet dabei die Dauer einer einzigen Bildperiode. Die Störung während At₂ ist infolge der Wahl der Hilfsträgerwellenfrequenz gerade der Störung während A (T + t₂) entgegengesetzt. Infolge der Trägheit des Auges wird nur der Mittelwert der Störung wahrgenommen, der gerade Null ist. Die Störungen während At₃ und A (T -\-1₃) sind jedoch nicht entgegengesetzt, so daß sie sich gegenseitig verstärken. In einer Zwischenlage zwischen den Bedingungen ZJi₂ und At₃, d. h. in einem Fall, bei dem während des Auftretens einer Störung die Hilfsträgerwelle wohl vorhanden, aber nicht in hinreichendem Maße, vorhanden ist, um Übermodulation zu verhüten, kann die Störung im Demodulatorausgang in zwei Komponenten getrennt werden, von denen eine sich als eine Störung während At₂ verhält [und somit durch eine Störung während A (T + t₂) ausgeglichen wird] und die andere als eine Störung während At₃ [und somit durch eine Störung während A (T -f t₃) verstärkt wird].

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Das Fernsehsignal nach Fig. 1 wird den Eingangsklemmen P und Q des Bandfilters BF zugeführt, das die Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern durchläßt. Das Ausgangssignal von BF wird bei dem dargestellten Beispiel zunächst über einen Kopplungskondensator C dem Steuergitter einer Verstärkerröhre V zugeführt und dem Kathodenwiderstand R_k dieser Röhre entnommen. Die Gleichspannung an R₁., die infolge des die Röhre durchfließenden Anodengleichstroms entsteht, sei auf a Volt angenommen. Die Kathode der Röhre ist einerseits mit der Anode einer Diode D₁, andererseits mit der Kathode einer Diode D₂ verbunden. Die Kathode von <6o D₁ ist über die Parallelschaltung eines Widerstands A₁ und eines auf die Frequenz der Hilfsträgerwelle abgestimmten Kreises X₁-C₁ mit Erde verbunden. Die Anode von D₂ ist über die Parallelschaltung eines Widerstands R₂ und eines auch auf die Frequenz der Hilfsträgerwelle abgestimmten Kreises L₂-C₂ mit der Plusklemme einer Batterie mit 2 a V Klemmenspannung verbunden, deren Minusklemme mit Erde verbunden ist.

Für eine gute Wirkung der Schaltungsanordnung ist erwünscht, daß die Elemente D₁, R₁, L₁ und C₁ weitgehendst gleich den entsprechenden Elementen D₂, R₂, L₂ und C₂ sein sollen. Durch die erwähnte Wahl der Gleichspannungen sind die Dioden auch gleich eingestellt. Wenn das Signal an R_k wieder die in Fig. 2 angegebene Gestalt aufweist, wird am Widerstand R₁ ein Signal gemäß Fig. 6 auftreten und nicht wie bei einem üblichen Demodulator ohne Einstellvorspannung ein Signal gemäß Fig. 3. Infolge der angelegten Vorspannung können nun auch die negativen Teile der Störungen am Widerstand R₁ auftreten. Am Widerstand R₂ entsteht ein Signal mit der in Fig. 7 angegebenen Gestalt. Dieses Signal wird durch die untere Umhüllende des Signals nach Fig. 2 gebildet, und abgesehen von den Störungen während ZIi₃ hat es eine ähnliche Gestalt wie das Signal am Widerstand R₁, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen; die Störungen während ZIi₃ sind dagegen sowohl in der Form als auch in der Polarität identisch.

Werden beide Umhüllende im positiven Sinne kombiniert oder, mit anderen Worten, werden die Signale nach Fig. 6 und nach Fig. 7 voneinander abgezogen, so ergibt sich ein Signal, das frei von Störungen während ZIi₃ ist. Die Störung während ZIi₂ wird nicht selbst unterdrückt, sondern nur der Einfluß dieser Störung wird durch eine Störung mit entgegengesetztem Vorzeichen, die eine Bildperiode später auftritt, unterdrückt.

Das Signal am Widerstand R₁ kann durch E₁ = e + s, das Signal am Widerstand R₂ durch —E₂ — —e + s ,angegeben werden, β ist dabei gleich der Umhüllenden ohne die Störungen während At₃, und s ist gerade gleich diesen Störungen.

Zum Erzielen des gewünschten Signals E₁ + E₂ wird E₁ z. B. einem Steuergitter einer Röhre B₁ und E₂ einem Steuergitter einer Röhre B₂ zugeführt. Beide Röhren, die weitgehendst identisch sind, haben einen gemeinsamen Kathodenwiderstand R₃ und sind über Anodenwiderstände R₅ und R₆ mit einer gemeinsamen Anodenbatterie verbunden. An jedem der Widerstände R₅ oder R₆ entsteht dann ein Signal proportional dem gewünschten Signal E₁ + E₂, da der Wechselstrom I₁ durch R₅ gegeben ist durch I₁ = S (E₁ — E_k) und der Wechselstrom i₂ durch R- ist i₂ = S (—E₂ — E_7e), wobei S die dynamische Steilheit der Röhren S₁ und B₂ und E_k die Kathodenspannung bezeichnet. Es wird angenommen, daß der Wechselstrom durch R₃ gleich I₁ -j- i₂ ist, was annäherungsweise der Fall sein wird; dann ist

+ i₂ = S (E₁ -E₂-₂E_k) =

SR₃(E₁-E₂) 2R₃S +τ

Hieraus folgt

S-E₁(R₃S ₊ T)

-¹ zR₃S +1

wird derart gewählt, daß R₃S g> r, also

; _c E_{1 +} E₂

Der Strom i₂ ist entgegengesetzt gleich groß.

ίο Aus Untersuchungen ergibt sich nun, daß die Wirkung einet Schaltungsanordnung nach der Erfindung durch die Bandfilter BF mit scharfen Grenzfrequenzen beeinträchtigt wird. Ein Bandfilter mit einer Durchlaßkennlinie gemäß Fig. 8 (gestrichelte Linien) liefert bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wesentlich bessere Ergebnisse als bei einem einfachen Demodulator, aber bei bestimmten Strukturen des Signals mit großer Bandbreite sind für den erfahrenen Beobachter noch störende Erscheinungen

ao in dem Bilde des auf die Hilfsträgerwelle aufmodulierten Signals wahrnehmbar. Diese Erscheinungen verschwinden praktisch ganz bei Verwendung eines Bandfilters mit einer DurchlaßkennHnie, wie diese in Fig. 8 mit ausgezogener Linie angegeben ist, wobei besonders das Abschneiden auf der Seite der niedrigen Frequenzen vorzugsweise sehr graduell ist. Wenn der Kopplungskondensator C ein Kondensator mit verhältnismäßig geringer Kapazität ist, kann das Bandfilter BF nötigenfalls ganz wegfallen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß es naturgemäß nicht erforderlich ist, als nichtlineare Elemente Dioden zu verwenden. Es ist wohl erforderlich, sowohl positiven als auch negativen Teilen der Störungen nachzufolgen, d. h., Gleichrichter ohne Vorspannung sind nicht verwendbar.

Es sei noch bemerkt, daß die Verwendung eines L₁-G₁-KTeJSeS und eines L₂-C₂-Kreises nach der Schaltung in Fig. 5 anstatt der Verwendung nur einer Kapazität empfehlenswert ist, mit Rücksicht auf die Tatsache, daß die höchste Modulationsfrequenz der HilfsträgerweEe (f_h — f_a oder f₆ — f_h) nicht vernachlässigbar klein gegenüber der Frequenz f _h der Hilfsträgerwelle ist. Bei passender Wahl von L₁-C₁ und L₂-C₂ kann das nach dem Demodulator übliche Tiefpaßfilter nötigenfalls auch ganz wegfallen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung bei einem Fernsehempfänger zur Demodulation einer im Band eines Femsehsignals liegenden, durch ein anderes Signal modulierten Hilfsträgerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Bandfilters, dem das Fernsehsignal zugeführt wird, mit einem Durchlaßbereich für die Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern einerseits einem Demodulator, der die eine Umhüllende bestimmt, und andererseits einem Demodulator zugeführt wird, der die andere Umhüllende bestimmt, worauf die beiden Demodulationsergebnisse im positiven Sinne miteinander kombiniert werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandfilter, dem das Fernsehsignal zugeführt wird, wenigstens für das untere Seitenband der Hilfsträgerwelle eine allmählich abfallende DurchlaßkennHnie aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Demodulationsschaltungen ein in einer einzigen Richtung leitendes Element mit einer positiven Vorspannung enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch r, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern zwei parallel geschalteten Demodulatorschaltungen zugeführt wird und daß das Ausgangssignal der einen Demodulatorschaltung einer Steuerelektrode eines Verstärkungselements und das Ausgangssignal der anderen Demodulatorschaltung einer Steuerelektrode eines anderen Verstärkungselements zugeführt wird, das weitgehend gleich dem ersten Verstärkungselement ist, und daß zwei entsprechende Elektroden der Verstärkungselemente eine gemeinsame Impedanz haben und zwei andere entsprechende Elektroden mit je einer Impedanz verbunden sind und daß das Ausgangssignal über eine der letzteren Impedanzen entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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