DE967770C - Schaltungsanordnung zur Verminderung oder Beseitigung von Brummspannungen in Fernsehsignalen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 12. DEZEMBER 1957

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Störbeseitigung in Fernseh- und anderen Nachrichtenverbindungssystemen, in denen die Nachricht durch periodisch unterbrochene oder auf einen festen Pegel gebrachte Spannungen übertragen wird. Die Erfindung bezweckt insbesondere die Beseitigung oder Verminderung von Brummspannungen und anderen niederfrequenten Störungen durch besonders einfache Schaltmittel.

ίο Hauptsächlich bei Fernsehsystemen ist das Auftreten von Brummspannungen eine häufig auftretende Störung, wobei diese Brummspannungen vorzugsweise aus dem Energienetz aufgenommen werden. Eine häufige Quelle solcher Brummstörungen liegt z. B. in Netzströmen, die auf dem Außenleiter von koaxialen Kabeln zur Übertragung der Fernsehsignale fließen. Die Impedanz der koaxialen Kabelabschirmung ist häufig genügend hoch, um eine störende Brummspannung bis zum Mehrfachen der Fernsehsignal-(SS)-Spannung (SS = Spannung von Spitze zu Spitze gemessen) zu verursachen. Die vorliegende Erfindung ist geeignet, Brummspannungen, die auf solche oder ähnliche Weise einem Fernsehsignal überlagert worden sind, zu kompensieren, d. h. also Störspannungen, welche additiv dem Fernsehsignal hinzugefügt sind, im Gegensatz zu solchen Brummspannungen, die in der Umhüllenden der modulierten Signal-

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welle enthalten sind. Wie weiter unten ersichtlich, ist die Erfindung nicht geeignet, in der Modulationsspannung selbst enthaltene Brummkomponenten zu kompensieren. Es sind aber meistens von außen eingeführte additive Brummspannungen der oben bezeichneten Art, die die größten Schwierigkeiten bereiten.

Der noch erträgliche Störpegel für nicht synchrone Netzspannungen beim Videosignal beträgt to ungefähr —55 db. Wenn man eine Brumm-(SS)-Amplitude von ungefähr der doppelten Videosignalamplitude annimmt, bedeutet dieses also eine Verminderung des Brummsignals um mindestens 60 db. Die übliche Technik zur Verminderung solcher zugeführten Brummspannungen besteht in der Anwendung einer sogenannten Klemmschaltung, bestehend aus einem Elektronenschalter, der mit Zeilenfrequemz getastet wird und der dazu eingerichtet ist, das Gitter eines Fernsehsignalverstärkers während der Austastperiode immer wieder auf ein festgelegtes Potential zu steuern. Die Zeitdauer für eine solche Pegelfesthaltung (Schwarzsteuerung) ist Sache der Übereinkunft, jedoch findet sie immer nur während der Austastperiode as statt. Wenn man annimmt, daß 10% der Zeilenzeit dafür zur Verfügung steht, so ist eine Verminderung der Brummamplitude nur um etwa 30 db möglich, wenn man ein Fernsehsystem mit 405 Zeilen und 25 Bildern im Zeilensprung voraussetzt. Es bleibt also ein beachtliches Brummen in Form eines zusätzlichen Brummsignals während jeder Zeile zurück, dessen Amplitude durch die Momentanamplitude der meistens sinusförmigen Brummspannungswelle gegeben ist. Dieses zusätzliehe Signal kann nicht durch irgendwelche Klemmschaltungen beseitigt werden, da es während der Zeiten^ auftritt, in denen Bildspannungen übertragen werden. Da dieses Signal im angenommenen Fall einen Maximalwert von — 30 db von Spitze· zu Spitze, bezogen auf den (SS)-Wert des Fernsehsignals, besitzt, lassen die bekannten Kiemmittel eine notwendige weitereSpannungsvermindßrungvon mindestens 30 db zurück. Zur weiteren Schwächung der Brummamplitude ist vorgeschlagen worden, die Störkomponenten vom Bildsignal abzutrennen und als Korrektionsspannung in Gegenpbase dem ursprünglichen Bildsignal wieder zuzuführen. Bei diesem Vorschlag laden die Synchronimpulse des Bildsignals über eine aus einer Diode bestehende Amplitudenschwelle den Ladekondensator dieser Diode auf und werden von dem Ladekondensator als Korrektionsspannung abgenommen.. Diese Spannung am Ladekondensator dient ebenfalls als Vorspannung für die Diode, so daß lediglich die positiv gerichteten Synchronimpulse die Diode öffnen können, wenn sie größer sind als diese Spannung. Es ist also erforderlich, daß der Kondensator steh jeweils zwischen dem Eintreffen zweier aufeinander folgender Synchronimpulse entladen kann, damit auch bei einer größeren Brummamplitude des Bildsignals die Korrektionsspannung am Ladekondensator der Kurvenform der Brummspannung folgen kann. Aus diesem Grund bleibt auch bei dieser vorgeschlagenen Anordnung ein Rest der Brummspannung für das Bildsignal bestehen.

Gemäß der" Erfindung ist. zur Ableitung von Probespannungen ein Impulstor vorgesehen, dem die Fernsehsignale zugeführt werden und das jeweils während der Zeilenrückläufe aufgetastet wird. Aus diesen Probespannungen wird durch Integration eine Brummkorrektionsspannung abgeleitet, die dem Fernsehsignal in korrigierendem Sinn gegengeschaltet wird. Dadurch, daß die Probespannungen jeweils in den Zeilenpausen entnommen werden, sind sie völlig unabhängig von den Bildamplituden, die übertragen werden. Andererseits sind sie aber proportional den Amplituden der Brummspannung, die z. B. auf einer Leitung unterwegs aufgefangen worden sein kann.

Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar auf Signalgemische, bestehend aus Bildinhaltss'ignalen und Synchronisiersignalen, und auf Signale, die aus Bildinhaltssignalen .und Austastimpulsen bestehen.

In das Signal wird die Gleichstromkomponente in der Weise wiedereingeführt, daß die Amplitude der Probesignale, gemessen von einem festgelegten Pegel der Fernsehsignalwelle ab, in Beziehung gesetzt wird zu einem bestimmten Wiedereinführungspegel, und zwar unabhängig vom Bildinhalt. Der besagte festgelegte Pegel kann entweder der Schwarzpegel sein oder der Pegel für die Synchronimpulse selbst.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Abbildungen näher erläutert werden, von denen

Abb. ι in vereinfachter Form eine Schaltung zur Erzeugung von Brummkompensationsspannungen zeigt;

Abb. 2 bis 5 zeigen verschiedene Arten der Anwendung der Kompensationsspannungen.

In Abb. ι werden Signale, welche z. B. aus dem Gemisch von Bildinhaltssignalen, Synchronimpulsen und überlagerten Brummspannungen bestehen sollen, bei 11 dem Steuergitter 1 einer als Impulstor geschalteten Röhre 2 zugeführt. ■ Die normalerweise gesperrte Röhre wird durch Zuführung von positiven Impulsen α über den Kondensator 4 an das Bremsgitter 3 jeweils geöffnet. Eine negative Rückkopplung zwischen dem Schirmgitter 5 der Röhre und dem Steuergitter 1 ist vorgesehen, um eine lineare Beziehung zwischen dem an der Anode auftretenden Stromimpuls und dem am' Steuergitter ι stehenden Eingangssignal während der Öffnungszeiten der Röhre zu gewährleisten. Die an der Anode auftretenden Stromimpulse werden über einen Anodenwiderstand 6 abgeleitet und durch einen Kondensator 7 integriert, welcher die Impulsfrequenz der Öffnungsimpulse α im wesentlichen ausgleicht. Diese Impulsfrequenz ist gleich der Zeilenfrequenz, und zwar treten die Impulse α jeweils zwischen den Zeilen, also während der Austastperiode, auf. Die Impulsdauer kann so bemessen sein, daß die Impulse α entweder während der vorderen oder hinteren Schwarzschulter oder während der Synchronimpulse selbst auftreten. Zur weiteren Filterung ist bei der · Anordnung nach

Abb. ι eine sogenannte Wien-Brücke vorgesehen, die in an sich bekannter Weise aus den Elementen 8 aufgebaut ist. Der Ausgang dieser Brücke wird über einen Phasendreher 9 geleitet, so daß die Ausgangsspannung an der Klemme 12 um i8o° in der Phase gegenüber der Brummkomponente im Eingang an der Klemme 11 verschoben ist. Irgendwelche anderen geeigneten Filteranordnungen können benutzt werden. Gleichstromwiedereinführung wird durch ein Widerstandskapazitätsnetzwerk erreicht, bestehend aus dem Kondensator 13 und dem Gitterableitwiderstand 10, der zur Anodenspannungsquelle HT + führt. Diese Methode der Gleichstromwiedereinführung ist für solche Fälle geeignet, wie sie in Abb. 1 vorausgesetzt sind und bei denen das bei 11 eingeführte Signal so liegt, daß die Bildinhaltssignale in negativer und die Synchronsignale in positiver Richtung liegen. Damit geschieht die Wiedereinführung in Abhängigao keit von den Signalspitzen der Synchronimpulse. Auch andere Methoden zur Gleichstromwiedereinführung können verwendet werden. Die Ausgangssignale an der Klemme 12 werden in weiter unten zu beschreibender Weise zur Kompensation der Brummspannungen verwendet.

In den Abb. 2, 3 und 4 sind drei verschiedene Möglichkeiten der Anwendung der Brummkorrektionssignale als Blockdiagramm dargestellt. In Abb. 2 bedeutet A einen Fernsehverstärker, der in eine Leitung eingeschaltet ist, in dem die Signale ■— wie durch Pfeile angedeutet — von links eintreffen und nach rechts weitergeleitet werden. HC bedeutet einen Brummkorrektionssignalverstärker gemäß der Erfindung, wie er z. B. an Hand der Abb. ι beschrieben ist. Die Einheit HC ist so in die Schaltung eingefügt, daß eine direkte Auslöschung des unerwünschten Brummens durch Mischung der gegenphasigen Ausgangskomponente der Einheit HC mit dem Ausgangssignal des Verstärkers A, welches das Videosignal und das zugeführte ßrummsignal enthält, geschieht. Diese Art der Anwendung ist sehr einfach und entsprechend stabil, und eine Brummauslöschung im Verhältnis 20 : 1 kann leicht durch sie erreicht werden. Der Nachteil besteht darin, daß das Brummkorrektionssignal genau in Phase und Amplitude mit der im Ausgang des Verstärkers A vorhandenen Brummkomponente übereinstimmen muß, was eine gute Linearität und hohe Stabilität von Verstärkumgsgrad und Phase in beiden Einheiten A und HC erforderlich macht. Ein anderes Anwendungsbeispiel zeigt Abb. 3, bei dem die Auslöschung des unerwünschten Brummsignals durch gegenphasige Rückkopplung des Ausgangs der Einheit HC auf ihren Eingang erreicht wird. Die hier verwendete Methode ist analog der bekannten Methode zur Stabilisierung von Netzgeräten u. dgl. Bei dieser Methode ist eine Auslöschung im Verhältnis von 5 bis 10 : 1 leicht zu erreichen.

fio Der Vorteil einer Anordnung nach Abb. 3 besteht darin, daß die unerwünschte Brutnmkomponente auf verhältnismäßig niedrigem - Pegel kompensiert wird, so daß Verstärker mit genügendem Verstärkungsgrad und gleichzeitiger exakter Phasenwiedergabe nicht notwendig sind. Weiterhin ist die Verminderung des unerwünschten Brummsignals nicht mehr abhängig von der Amplitude des auslöschenden Signals, sondern ist ein Maximum für jeden Verstärkungsgrad durch die Einheit HC, wobei die Auslöschung des unerwünschten Signals um so besser ist, je größer der Verstärkungsgrad gemacht wird. Ein gewisser Nachteil der Anordnung besteht darin, daß auf Grund einer Verstärkung und von Phasenverschiebungen eine Selbsterregung bei Frequenzen, die von der zu unterdrückenden Brummfrequenz verschieden sind, leicht auftreten kann. Daher ist eine obere Grenze für den Verstärkungsgrad der Einheit HC, mit dem diese in ihrer Anwendung nach Abb. 3 verwendet werden kann, gegeben.

Abb. 4 zeigt eine weitere Anordnung, welche aus einer Kombination der Anwendungsmöglichkeiten nach Abb. 2 und 3 besteht. Mit einer solchen Anordnung können Brummunterdrückungen im Verhältnis 50 : ι bis 100 : ι erreicht werden. Daher werden zusammen mit der Anwendung von bekannten Klemmschaltungen Unterdrückungen von ■—60 db mit Leichtigkeit erreicht.

Abb. 5 zeigt eine komplette Einrichtung gemäß der Erfindung. Durch das Rechteck GA ist ein Verstärker mit selbsttätiger Verstärkungsregelung bezeichnet. Das Rechteck V1 bezeichnet einen ersten Videoverstärker und das Rechteck V 2 einen zweiten Videoverstärker. Es sei erwähnt, daß das Rechteck V 2. eine Klemmanordnung an sich bekannter Art enthält, bestehend aus den Dioden D1 und D 2, denen positive Impulse bei CP und negative Impulse bei CiV zugeführt werden. Da diese Anordnung für sich nicht neu und auch nicht Teil der Erfindung ist, soll sie auch nicht näher beschrieben werden.

Eine Ausgangsspannung wird von der Kathode der Endröhre F1 des ersten Videoverstärkers abgenommen und über die Leitung 1L über einen Pufferverstärker mit der Röhre BF der Impulstorröhre 2 zugeführt, die etwa in gleicher Weise — wie in Abb. 1 dargestellt — geschaltet ist. Auch die Ausgangsspannung der Röhre 2 wird — wie bereits beschrieben — über eine Wien-Brücke 8 einem Phasendrehnetzwerk 9· zugeführt, welches einen veränderlichen Widerstand g_a zur Einstellung der Phase der Brummkompensationsspannung enthält. Nach Verstärkung in den Röhren CFi und CV 2 wird das integrierte Korrektionssignal über die Leitung 2 L einem geeigneten Punkt im ersten n₅ Videoverstärker Vi zugeführt, der vor der Röhre F1 gelegen ist. Außerdem wird nach Verstärkung in den Röhren CV 3 und CV 4 das Brummkorrektionssignal über die Leitung 3 L dem Kathodenkreis der Röhre 2 V im zweiten Video- iao verstärker V 2 zugeführt. Die Impulstorröhre 2 wird in diesem Ausführungsbeispiel über eine Puff er röhre gesteuert, um das Signal am Steuergitter der Torröhre auf einen geeigneten Pegel zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente zu bringen und.um den Vorteil der Verstärkung der

Videostufen im Rechteck V ι voll auszunutzen, wodurch erreicht wird, daß der Verstärkungsgrad in der Schaltung zur Erzeugung der Korrektionsspannung für denselben Kompensationsgrad weniger groß zu sein braucht. Die Erfordernisse der Phasen- und Frequenzbeziehungen in der Brummkompensationsschaltung sind ebenfalls auf Grund der negativen Rückkopplung mit Hilfe der' dem Verstärker Vi zugeführten Kompensationsspannung to erleichtert.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zur Verminderung oder Beseitigung von Brummspannungen in Fernsehsignalen durch eine Brum'mkorrektionsspannung, die den Fernsehsignalen in korrigierendem S mn gegengeschaltet ist, dadurch ge-

   ao kennzeichnet, daß zur Ableitung von Probespannungen aus den Fernsehsignalen ein Impulstor vorgesehen ist, dem die Fernsehsignale zugeführt werden und das jeweils in gewissen Zeitabschnitten während der Zeilenrückläufe aufgetastet wird, und daß aus diesen Probespannungen durch Integration die Korrektionsspannung abgeleitet wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . die Schaltung gleichzeitig zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente in die Fernsehsignale bemessen ist, indem die Amplitude der •Probespannung, gemessen von einem festen Pegel des Fernsehsignals, unabhängig vom Bildinhalt in eine feste Beziehung zum Wiedereinführungspegel gebracht wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der Probespannungen, eine Röhre mit mindestens zwei Eingangselektroden vorgesehen ist, deren_% einer Eingangselektrode die Fernsehsignale zugeführt werden und deren anderer Eingangselektrode eine die Röhre sperrende, von die Röhre öffnenden Impulsen von Zeilenfrequenz unterbrochene Spannung liegt und in deren Ausgang ein Integrationskondensator liegt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Integrationskondensator über ein Filter zur Aussiebung der Zeilenfrequenz einem Phasendreher zugeführt wird, der den an seinem Ausgang auftretenden Brummkompensationssignalen gegenüber der an der Einführungsstelle der Kompensationssignale in dem Verstärkerkreis herrschenden Phase der Brummkomponente des Nutzsignals eine Phasendrehung von i8o° erteilt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehsignale am Eingangskreis eines Fernsehverstärkers abgenommen und die Brummkompensationsspannung im Ausgangskreis dieses Verstärkers zu den verstärkten Signalen hinzuaddiert wird.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Brummkompensationssignale gegenphasig auf den Eingang der zu ihrer Ableitung dienenden Stufe zurückgekoppelt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   USA.-Patentschriften Nr. 2586193, 2 593 on, 2299944;

   britische Patentschriften Nr. 668491, 668756.

   Pit sch, H'.: »Lehrbuch der Funkempfangs-, techn'ik«, 1948, S. 712;

   Dillenburger, W.: »Einführung in die neue deutsche' Fernsehtechnik«, 1950, S. 183.

   Hierzu ϊ Blatt Zeichnungen

   © 509 626/90 12.55 (709· 801/21 12.57)