DE947620C - Mehrfachuebertragungssystem fuer Fernsehbilder - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 23. AUGUST 1956

N 7io8 FIIIa/21a¹

ist als Erfinder genannt -worden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfachübertragungssystem zum Übertragen von Fernsehbildern, wie sie beispielsweise beim Farbfernsehen Verwendung finden, oder ähnlicher zeilenweise abgetasteter Bilder, bei dem empfangsseitig zum Trennen der zur Übertragung benutzten Signale weder ein Farbschalter mit Zeilen-, Raster- oder Bildfrequenz noch eine Hilfsträgerwelle oder ein Punktierungssignal von richtiger Form, Frequenz und Phase notwendigerweise Verwendung finden müssen.

Bei Mehrfachübertragungssysternen für drei Fernsehsignale beansprucht das wichtigste, weiter als Hauptsignal bezeichnete Signal, z. B. das Helligkeitssignal, meistens den größten Teil der zur Verfügung stehenden videofrequenten Bandbreite.

Das erste Nebensignal, z. B. ein Farbsignal, ist einer Hilfsträgerwelle mit einem oder- zwei ganzen oder teilweisen Seitenbändern aufmoduliert und liegt ganz innerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals, wobei diese Hilfsträgerwelle eine Frequenz hat, die ein ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist.

Das zweite Nebensignal, gleichfalls ein Farbsignal, ist auch einer Hilfsträgerwelle mit einem oder zwei ganzen oder teilweisen Seitenbändern aufmoduliert.

Hegt entweder ganz außerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals oder aber ganz oder teilweise innerhalb dieses Bereiches, jedoch immer so, daß sich keine Überlappung mit dem für das erste Nebensignal erforderlichen Frequenzbereich ergibt.

Wenn das für dieses zweite Nebensignal benutzte

Frequenzgebiet ganz oder zum Teil innerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals liegt, hat auch diese zweite Hilfsträgerwelle eine Frequenz, die ein

ίο ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist.

Bekanntlich finden ja nicht alle Frequenzen in dem

für ein ,Fernsehsignal benutzten Band in gleichem Maße Verwendung.

Eine Analyse des Videosignals, wie dieses sich durch Abtastung des Bildes nach einem Zeilenraster ergibt, zeigt, daß die Energie des Signals sich größtenteils bei in der Nähe der Harmonischen der Zeilenfrequenz liegenden Frequenzen konzentriert.

Liegt die Frequenz einer Hilfsträgerwelle zwischen ao zwei Harmonischen der Zeilenfrequenz und wird ihr ein Videosignal mit gleicher Zeilenfrequenz wie das Hauptsignal aufmoduliert, so werden die am stärksten besetzten Frequenzbereiche dieser modulierten Hilfsträgerwelle gerade in die am wenigsten besetzten Be-" reiche des Hauptsignals fallen. Die durch diese modulierte Hilfsträgerwelle bei der Wiedergabe des Hauptsignals bewirkte Störung hat bei aufeinanderfolgenden Bildern gerade entgegengesetztes Vorzeichen. Diese Störung in dem vom Hauptsignal entworfenen Bild wird vom Auge ausgeglichen und ist infolgedessen im allgemeinen nicht störend. Das gleiche gilt bezüglich der Störungen, die das Hauptsignal in dem der Hilfsträgerwelle aufmodulierten Signal erzeugt.

Weiterhin hat die Erfahrung gezeigt, daß es vorteilhafter ist, wenn eine Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern in dem die höchsten Frequenzen des Hauptsignals umfassenden Frequenzbereich dieses Signals liegt, weil die niedrigeren Frequenzen für die primäre Formgebung des Bildes wesentlicher sind. Soll das Hauptsignal ein sich über das ganze zur Verfugung stehende Frequenzband erstreckendes Frequenzspektrum haben, so wird, wenn zwei Hilfsträgerwellen mit einem ungeraden Vielfachen der halben -Zeilenfrequenz entsprechenden Hilfsträgerfrequenzen gemeinsam mit ihren entsprechenden Seitenbändern in je einen Frequenzbereich des zur Verfügung stehenden Bandes gelegt werden, notwendigerweise eine dieser Hilfsträgerwellen mit ihren Seitenbändern in den die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals umfassenden Frequenzbereich dieses . Signals zu Hegen kommen. Das System gemäß der Erfindung vermeidet diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzband eines jeden aus k der aus je einer HilfsträgerweUe mit einem oder zwei ganzen oder teilweisen Seitenbändern bestehenden Nebensignalen (Jt > 1) sich ganz oder zum Teil mit dem Frequenzband der übrigen k — 1 Nebensignale deckt und daß die Hilfsträgerwellen dieser k Neben

signale Frequenzen haben, die das n_m +-τχ fache

der Zeilenfrequenz sind, wobei n_m und m ganze Zahlen sind und m gleich 1, 2, 3 . . . k ist. Beim Dreifarbenfernsehen ist k gleich 2.

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

Fig. ι stellt das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale in der Übertragungsstrecke,

Fig. 2 das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale auf der Sendeseite,

Fig. 3 das -Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale auf der Sendeseite nach dem System.gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Ausführungsform eines Senders gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Ausführungsform eines mit dem Sender gemäß Fig. 4 zusammenwirkenden Empfängers und

• Fig. 6 ein Frequenzspektrum für sechs Fernsehsignale auf der Sendeseite nach dem System gemäß der Erfindung dar.

Fig. ι stellt das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale in einem sich von einer Frequenz f_d — f_e bis zu einer Frequenz f_d -f f _a erstreckenden Übertxagungsfrequenzband dar.

Ein solches Frequenzspektrum ergibt sich bei der Modulation einer Trägerwelle f _d mit zwei Signalen, die sich über Frequenzbänder von 0 bis f_a un i f_b bis /„ erstrecken, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und teilweiser Unterdrückung des unteren Seitenbandes.

Das Hauptsignal erstreckt sich also bis zur Frequenz f_a, das zweite Signal zwischen den Frequenzen f_b und f_c, und das zuletzt erwähnte Signal ergibt sich. durch AufmoduHerung eines zweiten Videosignals auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f _n, die ein ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist, mit einem sich bis f_b erstreckenden unteren Seitenband und einem sich bis f_c erstreckenden oberen Seitenband.

Soll das Hauptsignal sich nach wie vor bis f _a erstrecken, so müßte ein etwaiges, auch in dem zur Verfügung stehenden Frequenzband zu übertragendes drittes Signal irgendwohin zwischen die Frequenzen 0 und f _b gelegt werden, indem es einer Hilfsträgerwelle mit einer einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz entsprechenden Frequenz aufmoduliert wird.

Dies hat jedoch den vorstehend erwähnten Nachteil, daß sich Störungen in den niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals ergeben.

In Fig. 3 ist das Frequenzspektrum des zu übertragenden Signals im System gemäß der Erfindung dargestellt.

Es sei das zur Verfügung stehende Frequenzband hier abermals durch die Frequenz f_a begrenzt, so daß das Hauptsignal sich von einer Frequenz ο bis f_a erstreckt

Einer Hilfsträgerwelle f_hl ist ein zweites Signal, beispielsweise vorwiegend im oberen Seitenband, und einer Hilfsträgerwelle f _Ä2 ein drittes Signal, beispielsweise vorwiegend im unteren Seitenband, aufmoduliert, wobei gilt: /^₁ < f_h2.

Damit die Energiekonzentrationen der drei Signale¹ einander mögUchst wenig stören, wird als Frequenz einer von den Hilfsträgerwellen das η + ¹^fache der

Zeilenfrequenz und als Frequenz der anderen Hilfsträgerwelle das m + ²/₃fache der Zeilenfrequenz gewählt, wobei η und m ganze Zahlen sind.

Bei dem Übertragungssystem gemäß Fig. 3 ist also von der einen Hilfsträgerwelle das obere und von der anderen Hilfsträgerwelle das untere Seitenband wenigstens teilweise unterdrückt und sind die Trägerwellen so gewählt, daß sich ihre nicht unterdrückten Seitenbänder überlappen, die Trägerwellen selbst jedoch vorzugsweise außerhalb des Modulationsbereiches der anderen Trägerwelle liegen. Hierdurch wird erreicht, daß die beiden Hilfsträgerwellen mit ihren Seitenbändern möglichst wenig jenen .Frequenzbereich umfassen, in dem die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals liegen, ohne daß die Hilfsträgerwelle eines Signals sich in dem Nutzseitenband des anderen Signals befindet.

Nach etwaiger Aufmodulierung auf eine Trägerwelle f_d auf der Sendesei'te und Demodulation auf der Empfangsseite ergibt sich im Empfänger wieder das in Fig. 3 dargestellte Signal. Dieses Signal wird nunmehr beispielsweise als Ganzes einer Steuerelektrode, einer Wiedergaberöhre und gleichzeitig zwei trennscharfen, auf die Frequenzen f_hl bzw. f_h2 abgestimmten Demodulatorvorrichtungen zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Dernodulatorvorrichtungen können den Steuerelektroden zweier weiterer Wiedergaberöhren zugeführt werden. Es zeigt sich, daß auf jeder der Wiedergaberöhren außer dem auf der betreffenden Röhre gewünschten Signal auch von den beiden anderen Signalen erzeugte Störungen vorhanden sind, die infolge der vorstehend erwähnten Wahl der Hilfs-

trägerwellenfrequenzen in einem Bild um -—■ in der

Phase gegenüber den Störungen in dem vorhergehenden Bild verschoben sind, also, nach drei Bildern ausgeglichen sind.

Genau genommen trifft dies nur zu, wenn ein fest stehendes Bild übertragen wird.

Ist die Bildfrequenz nicht zu niedrig, so gilt dies aber auch angenähert für bewegte Gegenstände, und infolge der Trägheit des sich auf Mittelwerte in der Zeit einstellenden Auges wird die Wirkung der Störungen optisch nahezu zunichte gemacht.

In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Senders für das Mehrfachübertragungssystem gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild dargestellt.
Dabei enthalten die Einrichtungen I, II und III je eine Aufnahmekamera, die das Hauptsignal bzw. die beiden anderen Signale erzeugen, und gewünschtenfalls weitere Einrichtungen, die die von den Bildaufnahmegeräten erzeugten Signale auf bestimmte Weise verarbeiten.

Es kann I z. B. das grüne Bildsignal sowie die hohen Frequenzen von Rot und Blau, II die niedrigen Frequenzen des roten Bildsignals und III die niedrigen Frequenzen des blauen Bildsignals (sogenannte »mixed highs«) liefern.

Das durch I erzeugte Hauptsignal wird einem Tiefpaßfilter F₁ mit Sperrfrequenz f_tt zugeleitet.

Das Ausgangssignal von II wird einem Modulator M₁ zugeführt, in dem das Signal einer Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f_hl gleich dem η + ^fachen der Zeilenfrequenz aufmoduliert wird. Diese Trägerwelle wird einer Vorrichtung O entnommen, die einen geeigneten Oszillator enthält und mittels der an der Stelle L einlaufenden Synchronisierimpulse gesteuert wird. Diese mit dem Ausgangssignal, von II modulierte Trägerwelle wird einem Bandfilter Jf₂ zugeführt, dessen obere Sperrfrequenz kleiner ist als f_n2, während die untere kleiner ist als f_hl.

Das Ausgangssignal von III wird einem Modulator M₂ zugeführt, in dem das Signal einer Trägerwelle auf moduliert wird, deren Frequenz f_{h 2} das m -f- ²/₃fache der Zeilenfrequenz ist.

Das Ausgangssignal dieses Modulators wird einem Bandpaßfilter F₃ zugeführt, dessen untere Sperrfrequenz größer ist als f_hl und dessen obere Sperrfrequenz größer ist als f_h2.

Die Ausgangssignale der drei Filter .F₁, F₂ und F₃ werden nunmehr in der Addiervorrichtung A additiv kombiniert.

Das kombinierte Signal kann jetzt über eine Leitung übertragen werden oder aber, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, nach Aufmodulierung auf eine Hochfrequenzträgerwelle im Modulator M₃ und darauffolgender Bandbreitenbeschränkung in einem Bandfilter JF₄ einer Sendeantenne Z zugeführt werden.

Es ist ersichtlich, daß als f_h anstatt des η + ^fachen der Zeilenfrequenz ebensowohl das η -j- ²/₃fache der Zeilenfrequenz gewählt werden darf. In diesem Falle ist jedoch f_{h 2} das m +^/gfache der Zeilenfrequenz. In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Empfängers für das Mehrfachübertragungssystem gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild dargestellt, der sich gut zum Empfang durch den Sender gemäß Fig. 4 ausgesandter Signale eignet.

Das von einer Empfangsantenne R empfangene Signal wird der Demodulatorstufe DT zugeführt, die ein Signal wie in Fig. 3 dargestellt liefert.

Das Ausgangssignal von DT wird einerseits der Wiedergaberöhre 5S₁, andererseits den zwei Bandfiltern F₅ und F₆ zugeführt.

Das Bandfilter JF₅ hat einen Durchlaßbereich mit einer oberen Sperrfrequenz, die kleiner ist als f_h2, und einer unteren Sperrfrequenz, die kleiner ist als f_hl, und das Bandfilter F₆ hat einen Durchlaßbereich mit einer oberen Sperrfrequenz, die größer ist als f_h2, und einer unteren Sperrfrequenz, die größer ist als f_hl.

Die Ausgangssignale von JF₅ und .F₆ werden den Demodulatoren D₁ bzw. D₂ zugeführt.

Die. Kombination JF₅-D₁ bildet eine auf die Trägerwelle f_hl abgestimmte Demodulatorschaltung und liefert das auf f_hl modulierte Signal samt den von den beiden anderen Signalen erzeugten Störungen, die jedoch infolge der vorstehend erwähnten Wahl der Trägerwellenfrequenzen in der Wiedergaberöhre BS₂ für das Auge nahezu zunichte gemacht werden.

Die Kombination F₆-D₂ bildet eine auf die Trägerwelle f_h2 abgestimmte Demodulatorschaltung und liefert der Wiedergaberöhre JBS₃ das auf f_h2 modulierte Signal samt den von den beiden anderen Signalen erzeugten Störungen.

Die Bilder auf den drei Wiedergaberöhren müssen nunmehr optisch vereinigt werden. Es kann jedoch

auch eine Dreifarbenröhre Verwendung finden. Die Ausgangssignale von DT, D₁ und D₂ müssen dann je einer Steuerelektrode des zugehörigen Elektronenstrahlerzeugers zugeführt werden. Je nach der Art ■ der Femsehsignale können auch Kombinationen der Ausgangssignale von DT, D₁ und D₂ den entsprechenden Steuerelektroden der Wiedergaberöhre öder der Dreifarbenröhre zugeführt werden, wie beispielsweise beim Farbfernsehsystem des N.T.S.C. ίο Das von dem Sender gemäß Fig. 4 ausgesandte Signal wird bei einem üblichen Schwarz-Weiß-Empfänger das gleiche Bild ergeben wie bei dem Empfänger für das System gemäß der Erfindung in der Wiedergaberöhre BS^₁. Das hierin also auftretende Hauptsignal hat hinreichenden informativen Wert, um ein sehr befriedigendes Ergebnis zu geben.

Infolge der erwähnten Wahl der Hilfsträgerwellen-· frequenzen werden auch hier die von den beiden anderen Signalen erzeugten Störungen für das Auge ao nahezu zunichte gemacht werden.

Der Empfänger für das System gemäß der Erfindung eignet sich außerdem gut zum Empfang eines von einem üblichen Schwarz-Weiß-Sender ausgesandten Signals. Dazu braucht beispielsweise nur allen drei. Wiedergaberöhren das Ausgangssignal von DT zugeführt zu werden.

Das System gemäß der Erfindung kann noch erweitert werden, indem in einem .Hauptsignal k Hilfsträgerwellen vorgesehen werden, wobei der Fall eintreten kann, daß eine oder mehrere Hilfsträgerwellen samt Seitenbändern in den die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals enthaltenden Frequenzbereich ' zu liegen kommen. Hierbei wird also Wert darauf gelegt, daß mehr als zwei Nebensignale in einem beschränkten Frequenzgebiet übertragen werden, und wird nicht an erster Stelle, wie bei der Übertragung zweier Nebensignale, beachtet, daß diese möglichst vorteilhaft übertragen werden.

Wenn jedes der aus einer Hüfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern bestehenden Signale sich wenigstens zum Teil mit allen anderen aus einer Hüfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern bestehenden Signalen deckt, müssen diese Hilfsträgerwellen, damit die Störungen der anderen Signale in einem bestimmten Signal mögliehst wenig hinderlich sind, auf Frequenzen gebracht

werden, die das

^-p)-, \n₂

— ) -f^acne der Zeüenfrequenz sind, %,

t ΊΓΖ

n_h sind ganze Zahlen,

Der Ausgleich der Störungen vollzieht sich in diesem Falle im (k -+-. i)-fachen der Büdzeit. In Fig. 6 ist ein Beispiel eines Frequenzspektrums gemäß dem System der Erfindung dargestellt, wie es auf der Sendeseite für sechs Femsehsignale vorhanden ist, wie sie beispielsweise für Stereofarbfernsehen Verwendung finden könnten. Da hier fünf Hüfsträgerwellen vorhanden sind, vollzieht sich der Ausgleich der Störungen in sechs Bildern.

Die Nebensignale sind hier paarweise auf je eine Hüfsträgerwelle aufmoduliert. Bei jedem Paar ist von der einen dieser Hüfsträgerwellen das obere und von der anderen das untere Seitenband wenigstens teüweise unterdrückt. Die nicht unterdrückten Seitenbänder eines Paares überlappen sich, und ein Hilfsträgerwellenpaar mit geringerem Frequenzumfang liegt innerhalb des Überlappungsgebietes eines Hüfsträgerwellenpaares mit größerem Frequenzbereich. Hierdurch sind die notwendigen Überlappungsgebiete möglichst gleichmäßig verteilt, was dem Ausgleich der Störungen zugute kommt. Die paarweise modulierten Hüfsträgerwellen können in dem Empfänger paarweise wieder getrennt werden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mehrfachübertragungssystem zur Übertragung zeüenweise abtastbarer Fernsehbüder oder ähnlicher Büder, bei dem ein Hauptsignal und mehrere je aus einer Hüfsträgerwelle mit einem oder zwei ganzen oder teüweisen Seitenbändern bestehende und in dem für das Hauptsignal benutzten Frequenzband liegende Nebensignale Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Frequenzband eines jeden aus k dieser Nebensignale (k > 1) ganz oder teüweise mit dem Frequenzband der anderen k — 1 Nebensignale deckt und daß die Hüfsträgerwellen dieser k Nebensignale Frequenzen

haben, die das n_m + ~ίγτ—fache der Zeüenfrequenz

sind, wobei n_m und m ganze Zahlen sind und m gleich i, 2, 3 . .. k ist.

2. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsträgerwelle' wenigstens eines Nebensignals im Bereich der höchsten Frequenzen des Hauptsignals liegt.

3. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teü des einen durch Modulation eines Nebensignals auf eine Hüfsträgerwelle entstandenen Seitenbandes unterdrückt ist.

4. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi oder 2 mit zwei auf je eine HilfsträgerweUe aufmodulierten Nebensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Hüfsträgerwelle das obere und von der anderen HilfsträgerweUe das untere Seitenband wenigstens teüweise unterdrückt ist und die TrägerweUen so gewählt sind, daß sich ihre nicht unterdrückten Seitenbänder überlappen, die Trägerwellen selbst jedoch vorzugsweise außerhalb des Modulationsbereiches der anderen Trägerweüe liegen (Fig. 3).

5. Mehrfachübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mehr als zwei auf je eine Hüfsträgerwene aufmodulierten Nebensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebensignale paarweise auf je eine Hüfsträgerwelle auf moduliert sind und von der einen dieser Hüfsträgerwellen das obere und von der anderen das untere Seitenband wenigstens teüweise unterdrückt ist und daß sich die nicht unterdrückten Seitenbänder eines Paares überlappen und daß ein Hüfsträgerwellenpaar mit geringerem .Frequenzumfang innerhalb des Überlappungsgebietes eines Hüfsträgerweüenpaares mit iss größerem Frequenzbereich liegt (Fig. 6).

6. Sender für ein Mehrfachübertragungssystem gemäß Anspruch i, in dem ein Hauptsignal und eine Anzahl in dem für das Hauptsignal benutzten Frequenzband liegender Nebensignale erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Frequenzband eines jeden aus k dieser Nebensignale ganz oder zum Teil mit dem Frequenzband der anderen k — ι Nebensignale deckt und daß die Hilfsträgerwellen dieser k Nebensignale Frequenzen

- -fache derZeilenfrequenz

haben, die das n_m + -

« -J- I

sind, wobei n_m und m ganze Zahlen sind und m gleich i, 2, 3 ... k ist.

η. Empfänger für ein Mehrfachübertragungssystem gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von k (k > 1) trennscharfen Demodulatoren der m** auf eine Frequenz, die

das n_m + -T-j-—· -fache der Zeilenfrequenz ist, ab-

« -J- I

gestimmt ist, wobei n_m und m ganze Zahlen sind und m gleich i, 2, 3 ... k ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

The Bell System Technical Journal XIII, Juli 1934, S. 466.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©509 659/1312.56 (609 589 8.56)