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Empfänger für ein Übertragungssystem für Farbfernsehsignale
Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für ein Übertragungssystem für Farbfernsehsignale, bei dem das übertragene Signal eine Signalkomponente aufweist, welche sich hauptsächlich auf die Helligkeit einer Szene bezieht, und eine Signalkomponente aufweist, die aus einer in Quadratur mit zwei Signalen verschiedener Bandbreite modulierten Hilfsträgerwelle besteht, von denen jedes aus einer bestimmten Kombination von Signalen aufgebaut ist, die sich auf die Farbkomponenten der Szene beziehen.
In einem bekannten System der obigen Art besteht die erstere Signalkomponente, das Helligkeitssignal, aus einer Kombination von drei Signalen, von denen das erste sich auf die grünen Lichtkomponenten, das zweite auf die roten Lichtkomponenten und das dritte auf die blauen Lichtkomponenten der Szene bezieht.
Die zweite Signalkomponente besteht aus einer Hüfsträgerwelle, welche in Quadratur mit zwei Signalen moduliert ist, welche ebenfalls Kombinationen der drei Signale sind, die sich auf die grünen, roten
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kleinerer Bandbreite, das sogenannte Q-Signal, auf etwa 500 kHz beschränkt, und das Signal mit grösserer Bandbreite, das sogenannte I- Signal, auf etwa 1500 kHz beschränkt. Die Quadraturkomponente der Hilfsträgerwelle, welche mit dem Q-Signal moduliert ist, ist mit einem Zweiseitenband auf 500 kHz moduliert ; die Quadraturkomponente, welche mit dem I-Signal moduliert ist, ist mit einem Zweiseitenband auf 500 kHz moduliert und mit einem Einseitenband von 500 kHz'bis 1500 kHz.
Empfänger für das obige System. arbeiten wie folgt : Man hat, nach etwaiger Detektion, wenn die Übertragung drahtlos stattgefunden hat, im Empfänger das Helligkeitssignal und die in Quadratur modulierte Hilfsträgerwelle zur Verfügung. Mit Hilfe eines Verfahrens, das gewöhnlich mit synchroner Detektion bezeichnet wird, werden aus dieser modulierten Hilfsträgerwelle das I- und das Q-Signal abgeleitet. Aus dem Helligkcitssignal und dem I-und Q-Signal werden schliesslich, mittels Matrixnetzwerken, die drei der Wiedergabevorrichtung zuzuführenden Hauptsignale gebildet.
Im Ausgangskreis der bei der synchronen Detektion verwendeten Demodulatoren befinden sich Tiefpassfilter, welche die respektiven Ausgangssignale auf den erforderlichen Wert in der Bandbreite beschränken. Das Tiefpassfilter im Ausgangskreis des Demodulators für das I-Signal beschränkt dieses Signal auf 1500 kHz und das Tiefpassfilter im Ausgangskreis des Demodulators für das Q- Signal beschränkt dieses Signal auf 500 kHz.
In der Praxis haben beide Tiefpassfilter eine Abschwächungscharakteristik, welche in der Umgebung der betreffenden Grenzfrequenz eine verhältnismässig steile Neigung aufweist. Mit Neigung ist hier zu verstehen, die Anzahl der Dezibel, mit der die Abschwächung in der Umgebung der Grenzfrequenz pet Oktave zunimmt. Die Neigung des Filters für das I-Signal ist verhältnismässig steil, um zu vermeiden, dass das I-Signal durch Demodulation der Hil & trägerwelle, welche im Ausgang der Demodulatoren auftritt, ge-
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wählt man verhältnismässig steiLdes Demodulators für das Q-Signal auftretenden Demodulationsprodukte der Quadraturkomponente, welche mit dem I-Signal moduliert ist und welche im gewählten Beispielzwischen 500 kHz und 1500 kHz liegen,
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zu unterdrücken.
Die Demodulationsprodukte dieser Quadrarukomponente im Ausgang des Demodulators für das Q-Signal, die zwischen 0 und 500 kHz liegen, sind natürlich Null.
Da die Bandbreite des Filters für das I-Signal etwa dreimal so gross ist wie die Bandbreite des Filters für das Q-Signal, ist die vom betreffenden Filter im I-Signal verursachte Verzögerung etwa dreimal so klein wie die Verzögerung, die vom betreffenden Filter im Sign verursacht wird. Zur Ausgleichung
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kanal für das Signal mit grösserer Bandbreite zu vermeiden.
Daher ist der Empfänger nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Neigung der Dämpfungskurve des Filters, das sich im Ausgangskreis des Demodulators für das Signal mit der kleineren Bandbreite in der Umgebung der Grenzfrequenz dieses Filters befindet, und de : Neigung der Dämpfungskurve des Filters, das sich im Ausgangskreis des Demodulators für das Signal mit der grösseren Bandbreite in der Umgebung der Grenzfrequenz dieses letzteren Filters befindet, wenigstens annähernd dem Verhältnis zwischen der Grenzfrequenz des ersteren Filters und der Grenzfrequenz des letzteren Filters gleich ist.
Unter Grenzfrequenz versteht man in diesem Zusammenhang meistens jene Frequenz, bei der die Abschwächung drei Dezibel grösser ist als die Abschwächung im flachen Teil eines Filters.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch geeignete Wahl der Neigung der Dämpfungkurve des Filters für das Signal mit kleinerer Bandbreite die von diesem Filter verursachte Verzögerung im wesentlichen der vom Filter für das Signal mit grösserer Bandbreite verursachten Verzögerung gleich gemacht werden kann, und dass das erstere Filter eine beträchtlich kleinere Neigung der Dämpfungskurve in der Umgebung der Grenzfrequenz haben darf als das Filter für das Signal mit grösserer Bandbreite, ohne dass dies zu einer störenden Qualitätsherabsetzung des wiedergegebenen Bildes Veranlassung gibt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert' in der Fig. l ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers nach der Erfindung darstellt, Fig. 2 die Abschwächungscharakteristiken von Filtern in den bekannten Empfängern, Fig. 3 und 4 Abschwächungscharakteristiken von Filtern nach der Erfindung darstellen und Fig. 5 und 6 Ausführungsbeispiele von Filtern nach der Erfindung wiedergeben.
Fig. 1 zeigt ein sehr schematisches und vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Empfängers nach der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet 1 ein geeignetes Antennensystem zum Empfang einer mit den zwei erwähnten Komponenten modulierten Trägerwelle. Ausserdem wird noch eine zweite Trägerwelle empfangen, welche in der Frequenz oder in der Amplitude mit einem Tonsignal moduliert ist. Das Antennen"
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tor 5, wobei das Differenzträgerprinzip verwendet wird oder nicht, vom Fernsehsignal getrennt und einer Zwischenfrequenzstufe 11 zugeführt werden, welche ihrerseits mit einem Tondetektor 12 gekoppelt ist. Das Ausgangssignal von 12 wird über einen Niederfrequenzverstärker 13 einem oder mehreren Lautspre-
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der synchronen Detektion erforderlichen Spannungen erzeugt.
Die Synchronisiersignale für die Horizontalund Vertikalablenkung werden im Trennkreis 7 aus dem Ausgangssignal des Bildverstärkers 6 zurückerhal- ten.
Die Synchronisier Jmpulse fiir die Vertikalablenhmg werden der Vorrichtung 8 zugeführt, um den von dieser Vorrichtung einen Teil bildenden Sägezahngenerator zu synchronisieren; die Ausgangsströme von 8 werden den in der Figur nicht gezeigten Vertikalablenkspulen der Bildröhre zugeführt.
Die Synchronisierimpulse für die Horizontalablenkung werden der Vorrichtung 9 zugeführt, um den einen Teil dieser Vorrichtung bildenden Sägezahngenerator zu synchronisieren; die Ausgangsströme von 9 werden den ebenfalls in der Figur nicht gezeigten Horizontalablenkspulen der Bildröhre zugeführt.
Die Vorrichtungen 8 und 9 enthalten zugleich die gegebenenfalls erforderlichen Schwungradschaltun- gen, während ausserdem aus der Vorrichtung 9 in bekannter Weise aus dem Rilclùauf des Zeilensägezahn- generators eine Gleichspannung erhalten werden kann, welche als Hochspannung iilr die Bildröhre dienen kann.
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Das Ausgangssignal des Bildverstärkers 6 wird zugleich einerseits einer Verzögerungsleitung 15 und anderseits einem Bandfilter 16 zugeführt, das nur die zweite Komponente durchlässt (natürlich von den im Frequenzgebiet dieser zweiten Komponente liegenden Frequenzen des Helligkeitssignals abgesehen).
Die Verzögerungsleitung 15 bezweckt, die Verzögerungen in den Demodulationsprodukten der in Quadratur modulierten Hilfsträgerwelle, welche an den Ausgängen der Filter, die diese Demodulationprodukte auf die erwünschten Frequenzen begrenzen, auftreten, auszugleichen.
Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 15 wird einem UnterdrUckungsfilter 17 zugeführt. Bekanntlich ist die Frequenz der Hilfs. trägerwelle derart gewählt, dass der störende Einfluss der zweiten Si- gnalkomponente auf die erste Signalkomponente möglichst klein ist, aber es zeigt sich trotzdem, dass es notwendig ist, in den Kanal der ersten Komponente ein Unterdrückungsfilter für die zweite Komponente aufzunehmen.
Das Ausgangssignal des Bandfilters 16 wird einem Verstärker 19 zugeführt, welcher einerseits mit einem Trennkreis 18, in dem die Synchronisiersignale für die synchrone Detektion aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 19zurückerhalten werden, anderseits mit zwei synchronen Detektoren 20 und 21 verbunden ist.
Die Synchronisiersignale für die synchrone Detektion, welche am Ausgang des Trennkreises 18 auftreten, werden einem Oszillator 10 zugeführt, an dessen Ausgang zwei Spannungen mit gleicher Frequenz auftreten, deren Phase aber 900 gegeneinander verschoben ist. Auch diese zwei Spannungen werden densynchronen Detektoren 20 bzw. 21 zugeführt.
Angenommen wird, dass das Ausgangssignal des Detektors 20 das Signal mit grösserer Bandbreite enthält (das I-Signal) und dass das Ausgangssignal des Detektors 21 das Signal mit kleinerer Bandbreite enthält (das Q-Signal).
Der synchrone Detektor 20 ist daher mit einem Tiefpassfilter 22 mit verhältnismässig grosser Bandbreite und der synchrone Detektor 21 mit einem Tiefpassfilter 23 mit verhältnismässig kleiner Bandbreite verbunden.
Ehe näher auf diese Tiefpassfilter 22 und 23 eingegangen wird, wird noch der übrige Teil des Empfängers beschrieben.
Die Ausgangssignale von 22 und 23 werden einem Matrixnetzwerk 25 zugeführt, das aus diesen Ausgangssignalen drei sogenannte Farbdifferenzsignale bildet. Ein Farbdifferenzsignal ist ein Signal, das, addiert zu dem Helligkeitssignal, ein Signal liefert, das sich auf eine bestimmte Farbkomponente der wiederzugebenden Szene bezieht.
Im gewählten Beispiel geschieht die Kombination mit dem Helligkeitssignal in der Bildröhre 26 selbst.
Dazu wird das Ausgangssignal des Unterdrückungsfilters 17, also das Helligkeitssignal, mit negativer Polarität den drei miteinander verbundenen Kathoden 30 der mit drei Elektronenstrahlsystemen ausgestatteten Dreifarbenröhre 26 zugeführt.
Dadurch, dass man zugleich die Ausgangssignale der Matrix 25 den drei nicht miteinander verbundenen Steuergitter 31,32 bzw. 33 zuführt, werden die durch die drei Strahlsysteme erzeugten Elektro- nenbündel jeder mit der Summe des Helligkeitssignals und eines Farbdifferenzsignals moduliert.
Fig. 2 zeigt die Abschwächungscharakteristiken der Tiefpassfilter, wie diese bei bekannten Empfangern in den Ausgangskreisen der synchronen Detektoren 20 und 21 verwendet werden. Die Abschwächung A ist hiebei als Funktion der Frequenz in doppelt logarithmischem Massstab aufgetragen. Kurve a stellt hierin die Abschwächungscharakteristik des Filters im Ausgangskreis des synchronen Detektors für das Signal mit grösserer Bandbreite dar ; Kurve b stellt die Abschwächungscharakteristik des Filters im Ausgangskreis des synchronen Detektors für das Signal mit kleinerer Bandbreite dar. fa ist hierin die Grenzfrequenz des Filters für das Signal mit grösserer Bandbreite ; fb ist die Grenzfrequenz des Filters für das Signal mit kleinerer Bandbreite.
Bei den bekannten Empfängern ist fa etwa dreimal so gross wie fb ; die Neigungen der Kurven a und b sind dabei etwa gleich.
Beide Neigungen sind verhältnismässig steiL Für das Filter für das Signal mit grösserer Bandbreite ist dies der Fall, um zu vermeiden, dass Störungen, die aus jenen Modulationsprodukten des synchronen Detektors stammen, welche aus dem unteren Seitenband der modulierten Hilfsträgerwelle bestehen, am Eingang des Matrixnetzwerkes 25 auftreten.
Für das Filter für das Signal mit kleinerer Bandbreite wählt man die Neigung verhältnismässig steil, um jene Teile des Signals mit grösserer Bandbreite, welche bei der synchronen Detektion im Demodulator für das Signal mit kleinerer Bandbreite nicht auf null reduziert sind, d. h. die Teile des Signals mit grösserer Bandbreite, die der Hilfsträgerwelle mit einem Einseitenband auf-
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moduliert sind, im Ausgangssignal des Demodulators für das Signal mit kleinerer Bandbreite zu unterdrücken.
Dadurch, dass fa etwa dreimal so gross ist wie fb, wird die Verzögerung im Signal mit grösserer Bandbreite etwa dreimal so klein sein, wie die Verzögerung im Signal mit kleinerer Bandbreite. Die Ausglei-
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die im Kanal für das Signal mit grösserer Bandbreite aufgenommen ist.
Fig. 3 zeigt die Abschwächungscharakteristiken der Tiefpassfilter nach der Erfindung.
Die Neigung der Abschwächungscharakteristik a'des Filters im Ausgang des synchronen Detektors für das Signal mit grösserer Bandbreite ist etwas steiler gewählt als die entsprechende Neigung des bekannten Filters ; dies ist jedoch keine erforderliche Bedingung zur Verwendung der Erfindung. Die Neigung der Abschwächungscharakteristik b'des Filters im Ausgang des synchronen Detektors für dasSignalmitk1einerer Bandbreite ist jedoch beträchtlich weniger steil. Wählt man die Grenzwerte fa'und fb'wieder derart, dass fa'etwa dreimal so gross ist wie fib*, so wählt man nach der Erfindung die Neigung der Abschwächung$charakteristik b'etwa dreimal weniger steil als die Neigung der Abschwächungscharakteristik a'.
Die von den beiden Filtern verursachten Verzögerungen werden dann praktisch gleich sein, so dass es nicht erforderlich ist, eine zusätzliche Verzögerungsleitung im Kanal für das Signal mit grösserer Bandbreite aufzunehmen.
Selbstverständlich werden jetzt jene Teile des Signals mit grösserer Bandbreite, welche bei der synchronen Detektion in dem Demodulator für das Signal mit kleinerer Bandbreite nicht auf null reduziert sind, beträchtlich weniger vom Filter für das Signal mit kleinerer Bandbreite unterdrückt.
Es hat sich jedoch experimentell gezeigt, dass der Einfluss dieser im wesentlichen störenden Komponenten auf die Wiedergabe beträchtlich weniger gross ist, als man im allgemeinen glaubte.
Fig. 4 zeigt eine Abschwächungscharakteristik b", bei der die Unterdrückung, der obigen unerwünsch- ten Komponenten in der Umgebung von fb" stärker ist, jedoch zwischen fb" und fa" weniger stark ist als die, welche durch einen Filter, dessen Abschwächungscharakteristik durch Kurve b'gegeben wird, aus-
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Komponenten ist kleiner. Da ausserdem die Amplitude der unerwünschten Komponenten mit zunehmender Frequenz abnimmt, ist der Einfluss dieser Komponenten zwischen fb". und fa'kaum wahrnehmbar, und es zeigt sich denn auch, dass die mit einem Filter mit Abschwächungscharakteristik b"nach Fig. 4 erhal- tenen Ergebnisse etwas besser sind als die mit einem Filter mit Abschwächungscharakteristik b' nach Fig.3 erhaltenen Ergebnisse.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele von in der Praxis verwendeten Filtern 22 und 23.
Dabei stellt Fig. 5 das Filter für das Signal mit grösserer Bandbreite dar (das I-Signal mit einem Frequenzband bis 1500 kHz). 20 bezeichnet hierin wieder den Demodulator für das Signal mit grösserer Band-
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net eine Eingangsslektrode einer Elektronenröhre, welche einen Teil des Matrixnetzwerkes 25 bildet. Der Widerstand 41 hat einen Wert von 3, 3 kO. Die Spulen 42 und 43 haben Selbstinduktionswerte von 0, 52 mH bzw. 1, 76 mH.
Die Kapazität des Kondensators 44 beträgt 10, 4 pF und die Kapazität des Kondensators 45, in dem die Eingangskapazität über den betreffenden Eingang des Matrixnetz1lferl s 25 aufgenommen gedacht ist, beträgt 17, 1 pF.
Die Abschwächungscharakteristik b" filr das Filter 23 für das Signal mit kleinerer Bandbreite (das Q-Signal mit einem Frequenzband bis 500 kHz) ist durch das in Fig. 6 gezeigte Netzwerk verwirklicht.
21 ist der Demodulator für das Signal mit kleinerer Bandbreite ; betrachtet als Signalquelle hat dieser Demodulator einen Innenwiderstand von 6, 8 kQ. 50 bezeichnet eine Eingangselektmde einer ändern Elek- tronenröhre, welche einen Teil des Matrixnetzwerkes 25 bildet. Der Widerstand 51 hat einen Wert von 3, 3 kO. Die Selbstinduktion der Spule 52 beträgt 1. 68 mH. Der Wert des Widerstandes 53 ist 16 kss und die Kapazität des Kondensators 54, in dem wieder die Eingangskapazität aber dem betreffendenEingang des Matrixnetzwerkes 25 aufgenommen gedacht ist, beträgt in diesem Falle 28,2 pF.
Die Verzögerung, welche die Filter nach den Fig. 5 und 6 verursachen, beträgt in beiden Fällen 0, 34 je sec.
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