DE969144C - Schaltungsanordnung zur Frequenzregelung einer frequenzmodulierten Traegerschwingung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM

8. MAI 1958

E 2003 VIIIa/21 α¹

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Frequenz der mit Fernsehbildsignalen und Synchronisiersignalen fester Amplitude in der Frequenz modulierten Trägerschwingung eines Fernsehsenders.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem eine gewobbelte und somit in der Frequenz modulierte Schwingung durch Überwachung eines Extremwertes des durch die Modulierung erzeugten Frequenzbandes in der Frequenz geregelt wird. Dies Verfahren dient im bekannten Fall zur Frequenzregelung eines sägezahnförmig gewobbelten Meßsenders für die oszillographische Darstellung des Durchlaßbereichs von Fernsehzwischenfrequenzverstärkern. Weiterhin ist es bereits vorgeschlagen worden, einen Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen mit einer automatischen Scharfabstimmung auszustatten, deren Bezugswert auf die dem Grenzwert einer wiederkehrenden Maximaloder Minimalamplitude entsprechende Frequenz gelegt ist. Bei der Anwendung dieses vorgeschlagenen Verfahrens auf Fernsehempfänger soll also die Scharfabstimmung in Abhängigkeit von der den Spitzen der Synchronisierimpulse entsprechenden Spannung durchgeführt werden.

Dagegen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit Fernsehbildsignalen und Synchronsignalen fester Amplitude in der Frequenz modu-

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lierte Trägerschwingung zu regeln. Dabei wird ein dem Bekannten entsprechendes Verfahren in der Weise verwendet, daß als Extremwert die den Synchronsignalen entsprechende Frequenz benutzt wird. Gemäß der Erfindung leitet man also von der frequenzmodulierten Schwingung eine Regelspannung ab, deren Größe bestimmt ist durch die Abweichung der der Synchronsignalamplitude entsprechenden Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung von einem vorgegebenen Wert, und verwendet die Regelspannung zur Frequenzregelung der unmodulierten oder frequenzmodulierten Trägerschwingung in der Weise, daß die der Synchronsignalamplitude entsprechende Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung konstant bleibt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ι bis 3 veranschaulichen die Arbeitsweise einer Anordnung zur Stabilisierung der Frequenz der unmodulierten Trägerschwingung in einem Fernsehsender mit Frequenzmodulation;

Fig. 4 und 5 zeigen je einen Teil eines während einer Fernsehübertragung auftretenden Fernsehsignals, und zwar zeigt Fig. 4 den Signalverlauf während der Übertragung einer relativ hellen Szene und Fig. 5 den Signal verlauf während der Übertragung einer dunklen Szene;

Fig. 6 bis 8 veranschaulichen eine Art der Stabilisierung der dem Schwarzwert des modulierenden Fernsehsignals entsprechenden Momentanfrequenz der Trägerschwingung, welche von einem Fernsehsignal frequenzmoduliert wird, das einem Verlust an Niederfrequenz und Gleichstrom unterworfen ist, bevor die Frequenzmodulation erfolgt;

Fig. 9 zeigt, teilweise in Blockform, das Schaltschema eines Fernsehsenders mit frequenzmodulierter Trägerwelle mit einer beispielsweisen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung.

In jeder der Fig. 1 und 2 stellen die Kurven im unteren Teil den Frequenzverlauf einer durch ein Moduliersignal frequenzmodulierten Trägerschwingung dar, und zwar ist auf der horizontalen Achse die Frequenz / und auf der vertikalen Achse nach unten die Zeit t aufgetragen. In Fig. 1 ist die Lage der Frequenz des unmodulierten Trägers, deren Verlauf durch die Linie S-S' dargestellt ist, zur Frequenzkurve der Regeleinrichtung richtig. In Fig. 2 dagegen ist die Frequenz des unmodulierten Trägers, deren Verlauf wiederum durch die Linie S-S' dargestellt ist, gegen die Frequenzkurve c so verschoben, daß die Frequenzverlaufkurvei der Trägerschwingung in Fig. 2 weiter nach rechts fällt als in Fig. i.

Das modulierende Signal ist ein Fernsehsignal, bei welchem die Bildsignale α einen Amplitudenbereich aufweisen, welcher oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, der durch die Linie B-B' bezeichnet ist und dem Schwarzwert des Bildes entspricht; zwischen die Bildsignale sind Synchronisiersignale eingestreut, welche beim vorliegenden Beispiel den Spannungsnullwert aufweisen, der daher einem »Schwärzer-als-schwarz-Wert« entspricht. (Der Träger wird also als so frequenzmoduliert betrachtet, daß die Frequenzänderungen des Trägeroszillators vom unmodulierten Wert nach unten erfolgen.)

Um die erforderliche korrigierende Wirkung zu erhalten, wird die frequenzmodulierte Trägerschwingung einem Demodulator zugeführt, welcher eine geneigte Charakteristik aufweist, beispielsweise wie diejenige in den oberen Teilen der Fig. 1 und 2 bei c. Im vorliegenden Fall ist der Demodulator in einem Maße vorgespannt, wie dies durch die Linie P-P' veranschaulicht ist, um nur auf Schwingungen anzusprechen, bei welchen die Frequenz oberhalb derjenigen liegt, welche durch den Punkt dargestellt ist, in welchem die Linie P-P' die Kurve c schneidet. In diesem Punkte entspricht die Frequenz derjenigen des unmodulierten Trägers.

Wenn daher der Trägeroszillator richtig eingeregelt ist, so daß der Frequenzverlauf mit dem in Fig. ι dargestellten übereinstimmt, wird der Demodulator nicht ansprechen, wenn jedoch die Frequenz des Trägeroszillators sich so ändert, daß der Frequenzverlauf, wie in Fig. 2 dargestellt, sich nach höheren Frequenzen bewegt, wird der Demodulator durch die Synchronisiersignale b betätigt, so daß in ihm Impulse r, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, erzeugt werden.

Diese Impulse werden nach Gleichrichtung und Glättung dazu verwendet, um in beliebig geeigneter Weise die Frequenz des Trägerschwingungsgenerators in dem erforderlichen Sinne zu regeln.

Falls die einem besonderen Spannungswert des modulierenden Signals entsprechende Momentanfrequenz der Trägerwelle stabilisiert werden soll statt der dem Nullspannungswert entsprechenden Momentanfrequenz des Trägers, welche er in seinem unmodulierten Zustand aufweist, ist die Anordnung im allgemeinen der oben beschriebenen ähnlich. So kann die Anordnung beispielsweise dazu verwendet werden, um Gleichstromkomponenten in Fernsehsysteme wieder einzubringen, wo die Frequenz der Trägerschwingung, welche stabilisiert werden soll, zeitlich entsprechend der mittleren Spannung des Signals variiert, mit welchem die Trägerschwingung in der Frequenz moduliert ist. Dies wird im folgenden an Hand der Fig. 4 bis 8 beschrieben. no

In Fig. 4 und 5 stellen die Abszissen die Zeit t und die Ordinaten Spannungen dar. Jede Figur zeigt den Spannungsverlauf der Bildsignale und Synchronisiersignale, welche während zwei aufeinanderfolgenden Zeilenabtastungen erzeugt werden; Bildsignale treten während der Intervalle a-b, c-d und Zeilensynchronisiersignale zwischen diesen Intervallen auf. An den Enden aufeinanderfolgender Bildperioden treten auch Bildsynchronisiersignale auf; es ist jedoch nicht erforderlich, Bildsynchronisiersignale gesondert von Zeilensynchronisiersignalen zu betrachten, da in diesen Figuren zwecks Vereinfachung der Darstellung keine Bildsynchronisiersignale dargestellt sind.

In jeder Figur stellt die Linie 0-T den Null-Spannungspegel in dem zu sendenden Fernsehsignal

und die Linie B-B den dem Bild-Schwarzwert entsprechenden Spannungspegel dar.

Im Falle der in Fig. 4 dargestellten hellen Szene können die Bildsignale sehr hohe Spitzenwerte haben, und der Spannungsmittelwert der Signale während der Intervalle a-b, c-d ist hoch. Im Falle der in Fig. 5 dargestellten dunklen Szene weist das Bildsignal gewöhnlich keine hohen Spitzen auf, und der Spannungsmittelwert ist allgemein nur wenig höher als der Schwarzwert.

Wenn die übertragenen Signale in einem Verstärker mit widerstandskapazitiver oder mit induktiver Kopplung verstärkt werden, lassen die Verstärker nicht alle Frequenzen bis auf Null herab durch, z. B. kann der Verstärker die Frequenzen unter 10 Hz abschneiden. In diesem Fall gibt der Verstärker die Signale mit einer aus den in Fig. 4 und 5 dargestellten Lagen verschobenen Spannungskurve wieder, so daß gleiche Flächen zwischen der Spannungskurve und der Linie O-T oberhalb und unterhalb dieser Linie eingeschlossen sind, so daß vorher dem Mittelwert entsprechende Spannungswerte in dem verstärkten Signal nun den Spannungsnullwert darstellen. Wenn so durch den Verstärker Signale, wie sie in Fig. 4 und S dargestellt sind, verstärkt werden, wird das Signal der Fig. 4 durch ein Signal wiedergegeben, dessen Nullinie der Mittelwertlinie M-M entspricht, während das Signal der Fig. 5 durch ein Signal wiedergegeben wird, dessen Nullinie der Schwarzwertlinie B-B entspricht. So variiert in dem den Verstärker passierenden Signal der der gleichen Bildhelligkeit entsprechende Spannungswert zeitlich mit der mittleren Bildhelligkeit. Dies wird verständlich aus Fig. 6, welche im folgenden beschrieben wird.

Wenn die durch Verstärkung der Signale nach Fig. 4 und 5 gewonnenen Signale dazu benutzt werden, eine Trägerschwingung in der Frequenz zu modulieren, variiert die Frequenz der modulierten Schwingung in der Weise, wie es in Fig. 6 durch Kurven I und II dargestellt ist, die Schwingungsfrequenz/ ist horizontal längs der Linie O-F und die Zeit t vertikal abwärts längs der Linie O-T aufgetragen. Die Kurven I und II der Fig. 6 sind die beiden Spannungskurven der Fig. 4 und 5, die infolge der Wirkung des oben beschriebenen unvollkommenen Frequenzganges des Verstärkers relativ zueinander so verschoben sind, daß die Linie B-B der Kurve II mit der Linie M-M der Kurve I annähernd ausgerichtet ist. Die Amplitude der frequenzmodulierten Schwingung variiert im idealen Falle nicht.

Ideal sollten in Fig. 6 die Linien B-B, welche die dem Schwarzwert in der modulierten Schwingung entsprechende Momentanfrequenz anzeigen, zusammenfallen. Wenn ein solches Zusammenfallen nicht erreicht wird, so variiert, wenn die frequenzmodulierte Schwingung demoduliert wird und das demodulierte Signal den Bildempfänger steuert, der BiIdsignalspannungswert, welcher dem Schwarzwert oder einem andern besonderen Helligkeitswert entspricht, zeitlich. Wenn ein Empfänger so betrieben werden soll, daß er eine in der Helligkeit getreue Wiedergabe des übermittelten Bildes erzeugt, muß die Verzerrung bei den übermittelten Signalen korrigiert werden.

In diesem Fall kann die gewünschte korrigierende Wirkung dadurch hergestellt werden, daß die frequenzmodulierte Schwingung einem Demodulator zugeführt wird, welcher eine geneigte Charakteristik der Art aufweist, wie sie an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Beispielsweise kann, wie in Fig. 6 dargestellt, der Demodulator um einen Betrag vorgespannt sein, wie es durch die Linie/³-/³' dargestellt ist, um erst auf frequenzmodulierte Schwingungen anzusprechen, bei welchen die Momentanfrequenz oberhalb derjenigen steigt, welche durch die Linie O-T dargestellt ist, derart, daß die der Spannung Null in den Fig. 4 und 5 entsprechende Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung über die durch die Linie O-T festgelegte Grenzfrequenz hinaus in einem Maße verschoben wird, welches proportional mit der Zunahme des Mittelwertes der Fernsehsignalspannung wächst. Die frequenzmodulierte Schwingung erzeugt daher in dem Demodulator Impulse, welche in ihrer Dauer den Synchronisierimpulsen entsprechen, jedoch Amplituden besitzen, welche von dem Spannungsmittelwert des Fernsehsignals abhängen, wie sie durch die Impulse p_t, p₂ in Fig. 7 und 8 dargestellt sind, wo die Impulse P₁ durch die Schwingung mit der Frequenzkurve I der Fig. 6 und die Impulse p ₂ durch die Schwingung mit der Frequenzkurve II der Fig. 6 erzeugt sind. Diese Impulse werden gleichgerichtet und geglättet und dazu verwendet, die Frequenz des Trägerwellengenerators zu ändern, um die gewünschte Stabilisierung der dem Schwarzwert entsprechenden Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung zu bewirken. Auf diese Weise werden die Gleichstrom- und Niederfrequenzkomponenten wiederhergestellt, welche während der Übertragung verlorengingen.

Anstatt daß die erzeugte Regelwirkung, wie beschrieben, die Frequenz nur in einer Richtung ändern läßt, kann die Anordnung auch derart sein, daß die Regelwirkung die Kompensation von Frequenzabweichungen herbeiführt, die sowohl durch Überschreiten als auch durch Unterschreiten des gewünschten Frequenzwertes verursacht sind. In diesem Falle ist es nur notwendig, die Charakteristik c und die Vorspannung des Demodulators so zu wählen, daß die gewünschte Frequenz an einem solchen Punkt des geneigten Teils der Charakteristik auftritt, daß die erwartete maximale Frequenzabweichung von dem gewünschten Wert auf beiden Seiten des letzteren in den Bereich des geneigten Teils der Charakteristik fällt. Wenn so die Anordnung richtig arbeitet, wird der Demodulator eine Regelspannung abgeben, welche entsprechend der Zunahme oder Abnahme der Frequenz zunimmt oder abnimmt, so daß die Frequenz des Oszillators, wie erforderlich, herabgesetzt oder erhöht wird.

Eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist in Fig. 9 dargestellt. Der hier dargestellte Sender weist einen Oszillator 1 auf, dessen Frequenz durch einen Mo-

dulator2 moduliert wird. Die frequenzmodulierte Schwingung des Oszillators wird über einen Amplitudenbegrenzer 3 einer Leitung 4 zugeführt, welche zwecks Aussendung der Signale mit einer Antenne 5 oder einer Übertragungsleitung verbunden sein kann.

Ein Teil der Leitung des Verstärkerbegrenzers 3 wird dem allgemein mit S bezeichneten Demodulator zugeführt, dessen Ausgang über die Leitung 6 mit dem Eingang des Oszillators 1 verbunden ist, um die gewünschte Einregelung der Frequenz desselben zu bewirken. Der Demodulator 5 weist ein als Bandpaßfilter wirkendes Resonanzglied 7 mit Kapazität und Induktanz in Parallelschaltung auf, welches so abgestimmt ist, daß eine Charakteristik wie die mit c in Fig. 6 bezeichnete vorhanden ist. Die an dem Resonanzglied 7 erzeugte Signalspannung wird dem Diodengleichrichter 8 zugeführt, der mit einer Vorspannungsbatterie 9 und Belastungswiderstand 10 versehen ist. Parallel zur Batterie 9 und dem Belastungswiderstand ist ein Kondensator 11 geschaltet, welcher die gleichgerichtete Spannung teilweise glättet, bevor sie der Leitung 6 zugeführt wird, und eine weitere Glättung erfolgt durch den Nebenschlußkondensator 12 und den Widerstand 13 derart, daß der Kondensator 12 den Gleichstrom nicht durchläßt.

Die Wirkungsweise der in Fig. 9 dargestellten Anordnung ist aus der obigen Beschreibung verständlich. So wird die Frequenzmodulation des Oszillators ι durch Signale bewirkt, welche dem Modulator aufgedrückt werden. Diese Signale modulieren die Frequenz des Oszillators 1 entsprechend ihrem Spannungsverlauf, wie dies an Hand der Fig. i, 2 und 6 beschrieben wurde. Die vom Oszillator ι ausgehende frequenzmodulierte Trägerschwingung wird dem Begrenzer 3 zugeführt, welcher sicherstellt, daß die Trägeramplitude angenähert konstant bleibt. Die Ausgangsspannung des Begrenzers 3 wird der Leitung4 und über das Sieb 7 dem Gleichrichters zugeführt. Die so erhaltenen korrigierenden Impulse werden im Gleichrichter 8 gleichgerichtet, geglättet und dem Oszillator 1 zugeführt, um die an dessen Ausgang auftretende Frequenz in der gewünschten Weise zu regeln. Die Ausführung dieser Regelung bereitet keine Schwierigkeiten.

Es ist leicht ersichtlich, daß, falls es erwünscht ist, zu irgendeiner Zeit zum Zwecke der genauen Einstellung die Arbeitsbedingungen zu ändern, dies in einfacher Weise durch Änderung des Wertes der von der Quelle 9 abgeleiteten Vorspannung für den Gleichrichter 8 möglich ist. Der Demodulator kann so bequem eingestellt werden, um an dem steilsten Teil seiner Wirkungscharakteristik zu arbeiten, so daß die Anordnung mit hoher Empfindlichkeit arbeitet und scharf ausschaltet, wenn der Oszillator richtig funktioniert.

Die Erfindung ist nicht auf die im vorstehenden speziell beschriebene Anordnung beschränkt. Dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel entsprechen die niedrigen Momentanfrequenzen des Trägers höheren Modulationsamplituden der Fernsehsignale, so daß helle Teile des Bildes durch die niedrigen Momentanfrequenzen des modulierten Trägers dargestellt werden. Der Träger könnte aber in solcher Weise moduliert werden, daß seine höheren Momentanfrequenzen höheren Modulationsamplituden entsprechen. In diesem Falle wäre die Neigung der Charakteristik des Demodulators umzukehren. So könnte für die Demodulation die Neigung auf der rechten Seite der Charakteristik c des Demodulators s anstatt der Neigung auf der linken Seite verwendet werden.

Ferner ist es nicht erforderlich, die Oszillatorfrequenz in bezug auf den Nullpegel des Moduliersignals einzustellen. Zweckmäßig entspricht, wie in dem beschriebenen Fall, der Bezugspegel, in bezug auf welchen die Korrektursignale abgeleitet werden, einer maximalen oder minimalen Amplitude des Moduliersignals. Anstatt dessen können die Korrektursignale von Bezugssignalen abgeleitet werden, deren Amplitudenpegel von einem maximalen oder minimalen Pegel abweichen, d. h. die Bezugssignale, von welchen Korrektursignale erhalten werden, können Schwarzpegelsignale sein, welche unmittelbar vor oder unmittelbar nach einem Synchronisierimpulse auftreten.

Ferner könnte, falls gewünscht, die schräge Charakteristik des Demodulators je nach dem Fall durch ein Hoch- oder Tiefpaßfilter erzeugt werden, anstatt durch ein Bandpaßfilter, welches eine Charakteristik wie die in Fig. 2 mit c bezeichnete ergibt. Beispielsweise kann in dem speziell beschriebenen Fall ein Hochpaßfilter verwendet werden, welches die in Fig. 1 und 2 mit c' bezeichnete Charakteristik ergibt.

Es ist verständlich, daß, wenn in dem Moduliersignal Steuersignale nicht schon vorhanden sind, sie eingefügt werden können. Beispielsweise kann in einem Fernsehsender das Bild durch ein Gitter zerhackt werden, um geeignete Steuersignale zu ergeben, welche eine dem Schwarzwert entsprechende Amplitude aufweisen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung zur Regelung der Frequenz der mit Fernsehbildsignalen und Synchronsignalen fester Amplitude in der Frequenz modulierten Trägerschwingung eines Fernsehsenders, dadurch gekennzeichnet, daß von der frequenzmodulierten Schwingung eine Regelspannung abgeleitet wird, deren Größe bestimmt ist durch die Abweichung der der Synchronsignalamplitude entsprechenden Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung von einem vorgegebenen Wert und daß die Regelspannung zur Frequenzregelung der unmodulierten oder frequenzmodulierten Trägerschwingung in der Weise verwendet wird, daß die der Synchronsignalamplitude entsprechende Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung konstant bleibt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Demodulator für die der Schwingung aufmodulierten Synchronsignale eine Regelspannung von einer durch die Differenz zwischen der der Signalamplitude entsprechenden Momentanfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung und einer vorgegebenen Frequenz bestimmter Größe erzeugt wird und daß diese Regelspannung den Mitteln zum Erzeugen der Trägerschwingung aufgedrückt io wird, um die Frequenz derselben zu regeln.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift TFT, Bd. 28, H. 7, 1939, S. 269.

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 753 551.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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