DE102010034391B4 - Video equalizer and method for setting a video equalizer - Google Patents
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Abstract
Videoentzerrer, bestehend aus einer steuerbaren Impedanzanpassschaltung, einer steuerbaren Breitbandverstärkerschaltung und einer steuerbaren Kaskadenentzerrerschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereingänge von Impedanzanpassschaltung, Breitbandverstärkerschaltung und steuerbarer Kaskadenentzerrerschaltung mit einer programmgesteuerten digitalen Kontrollschaltung verbunden sind, die ihrerseits mit einer Synchronimpulsauswerteschaltung verbunden ist und durch Vergleich von Ist-Abtastwerten eines digitalisierten Synchronimpulses eines Videosignals mit Sollwerten mittels der Kontrollschaltung als programmgesteuerte Regelschleife schrittweise oder kontinuierlich veränderte Steuergrößen erzeugbar und an die Steuereingänge von Impedanzanpassschaltung, Breitbandverstärkerschaltung und steuerbarer Kaskadenentzerrerschaltung anlegbar sind.Video equalizer, consisting of a controllable impedance matching circuit, a controllable broadband amplifier circuit and a controllable cascade equalizer circuit, characterized in that the control inputs of the impedance matching circuit, broadband amplifier circuit and controllable cascade equalizer circuit are connected to a program-controlled digital control circuit, which in turn is connected to a synchronous pulse evaluation circuit and is connected by comparison circuitry a digitized sync pulse of a video signal with setpoints by means of the control circuit as a program-controlled control loop, gradually or continuously changed control variables can be generated and applied to the control inputs of the impedance matching circuit, broadband amplifier circuit and controllable cascade equalization circuit.
Description
Die Erfindung betrifft einen Videoentzerrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Einstellung eines Videoentzerrers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention relates to a video equalizer according to the preamble of
Aus der gattungsbildenden 198 30 193 C2 ist ein Breitbandverstärker für Videosignalübertragung über Kabel sowie ein Verfahren zur Einstellung eines Breitbandverstärkers bekannt. Der bekannte Breitbandverstärker ermöglicht es, bei drahtgebundenen Videosignalübertragungen im Basisband über homogene Cu-Fernmeldeleitungen unterschiedlicher Dielektrika oder per koaxialer Kabel über eine größere Entfernung die durch Fehlanpassung und frequenzabhängige Dämpfung hervorgerufenen Veränderungen des übertragenen Videosignals zu kompensieren. Die Einstellung der Kompensationsmittel erfolgte manuell und unter Anschaltung von professionellen Messmittel und Einsatz besonderen Fachwissens im Bereich der Videotechnik. Änderungen der Betriebsverhältnisse, z. B. Dämpfungszunahme mit der Temperatur (Sommer/Winter), erforderten Kompromisse.From the generic 198 30 193 C2 a broadband amplifier for video signal transmission via cable and a method for setting a broadband amplifier is known. The known broadband amplifier makes it possible to compensate in wired baseband video signal transmissions over homogeneous Cu telecommunication lines of different dielectrics or by coaxial cable over a greater distance caused by mismatch and frequency-dependent attenuation changes in the transmitted video signal. The adjustment of the compensation means was carried out manually and with the use of professional measuring equipment and special expertise in the field of video technology. Changes in operating conditions, eg. B. Damping increase with temperature (summer / winter) required compromises.
Ferner ist von der Firma Maxim Integrated Products, Inc. unter der Bezeichnung MAX 7474 ein adaptiver Entzerrer für Videosignalübertragung über eine verdrillte Zweidrahtleitung bekannt. Die Kompensationsfähigkeit dieser Schaltung beschränkt sich auf ungeschirmte verdrillte Zweidraht-Kabel (UTP, CAT5) einer maximalen Länge von 300 m. Weitere oder ähnliche automatische Systeme unter dem Oberbegriff ,Analog Adaptive Line Equalizer' erlauben auch ungeübten Technikern bei Verwendung der vorgegebenen Kabelart (!) Reichweiten bis 800 m zu realisieren. Für den (üblichen) Einsatz bei vorhandenen (nicht idealen) Leitungen sind sie nur bedingt geeignet, weil die bei längeren Leitungen erforderliche Anpassung der Impedanz nicht berücksichtigt wird. Diese Signalbeeinträchtigungen werden von den bekannten adaptiven Entzerrern ,fehlinterpretiert' und führen in Folge zu Frequenzgangfehlern.Further, Maxim Integrated Products, Inc., entitled MAX 7474, discloses an adaptive equalizer for video signal transmission over a twisted pair cable. The compensation capability of this circuit is limited to unshielded twisted two-wire cables (UTP, CAT5) with a maximum length of 300 m. Other or similar automatic systems under the generic term 'Analog Adaptive Line Equalizer' allow inexperienced technicians to realize ranges of up to 800 m when using the specified cable type (!). For the (usual) use with existing (non-ideal) lines, they are only partially suitable, because the impedance of longer lines is not taken into account. These signal impairments are "misinterpreted" by the known adaptive equalizers and result in frequency response errors.
Aus der
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Die Veröffentlichung ”NIGGEBAUM, Reinhard; VOGEL, Dieter; SCHENK, H.: ISDN Echo Cancellation Circuit (IEC), a Transceiver for the Subscriber Loop. In: Circuits and Systems, 1988, IEEE International Symposium On, ISCAS'88, 7–9 Jun 1988, Vol. 1, pp. 853–856” stellt einen digitalen, programmgesteuerten integrierten ISDN-Schaltkreis vor, der einen Interface-Transceiver für die digitale Datenübertragung über die U-Schnittstelle, d. h. über verdrillte Zweidraht-Telefon-Anschlussleitungen, realisiert. Der Empfängerteil beinhaltet eine gesteuerte AGC und zwei gesteuerte Entzerrer.The publication "NIGGEBAUM, Reinhard; BIRD, Dieter; SCHENK, H .: ISDN Echo Cancellation Circuit (IEC), a Transceiver for the Subscriber Loop. In: Circuits and Systems, 1988, IEEE International Symposium On, ISCAS '88, 7-9 Jun 1988, Vol. 1, pp. 853-856 "introduces a digital, programmable integrated ISDN circuit that provides an interface transceiver for digital data transmission over the U interface, i. H. via twisted two-wire telephone connection lines, realized. The receiver part includes a controlled AGC and two controlled equalizers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Videoentzerrer zu schaffen, der automatisch an unterschiedliche Kabelarten mit unterschiedlichen Wellenwiderständen und einem unterschiedlichen frequenzabhängigen Dämpfungsmaß angepasst werden kann und ein Verfahren zur automatischen Einstellung eines solchen Videoentzerrers anzugeben.The invention has for its object to provide a video equalizer, which can be automatically adapted to different cable types with different characteristic impedances and a different frequency-dependent attenuation and to provide a method for automatically adjusting such a video equalizer.
Diese Aufgabe wird bei einem Videoentzerrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst und bei einem Verfahren zur Einstellung eines Videoentzerrers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 durch die im Kennzeichen jenes Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in a video equalizer according to the preamble of
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.Further developments and advantageous embodiments will become apparent from the respective dependent claims.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde: Der Wellenwiderstand idealer Leitungen ist frequenz- und längenunabhängig, so dass bei Speisung und Abschluss mit diesem Wert keine Reflexionen und infolgedessen auch keine Signalbeeinträchtigungen entstehen würden. Tatsächlich bewirkt aber der verteilte ohmsche Widerstand der Leitungsadern Reflexionen, die den Anschein eines frequenzabhängigen tieffrequenten Fehlers hervorrufen. Typischer Verlauf bei Sprungsignalen ist eine Art positive oder negative Dachschräge, die nach einer bestimmten Zeit endet. Diese Zeit ist abhängig von der Signallaufzeit und somit von der Leitungslänge. Es entsteht dadurch eine vom linken Bildrand beginnende horizontale Aufhellung oder Abdunkelung. Die Kompensation dieses Effekts ist nur durch eine entsprechende Anpassung der Quellwiderstände in den Sender- oder des Abschlusswiderstandes in den Empfängerschaltungen möglich, nicht aber mit Hilfe einer tieffrequenten Kompensation.The invention is based on the following considerations: The characteristic impedance of ideal lines is independent of frequency and length, so that no reflections and consequently no signal impairments would occur with feed and termination with this value. In fact, the distributed ohmic resistance of the line conductors causes reflections that give the appearance of a frequency-dependent low-frequency error. Typical course of jump signals is a kind of positive or negative sloping roof, which ends after a certain time. This time depends on the signal propagation time and thus on the cable length. This creates a horizontal brightening or darkening starting from the left edge of the image. The compensation of this effect is only by an appropriate adaptation of the source resistances in the transmitter or the terminating resistor in the Receiver circuits possible, but not with the help of a low-frequency compensation.
Je länger das Signal in der Leitung läuft, desto mehr verfälscht der verteilte ohmsche Aderwiderstand den Wellenwiderstand. Jede dieser Verfälschungen bewirkt eine Signalreflexion, die nach der doppelten Laufzeit (Hin- und Rücklauf) am Senderquellwiderstand zu beobachten ist. Es ergibt sich in diesem Zeitraum ein schräger Signalanstieg, der am Ende der doppelten Laufzeit in den waagerechten Sollverlauf übergeht.The longer the signal runs in the line, the more the distributed ohmic wire resistance falsifies the characteristic impedance. Each of these distortions causes a signal reflection, which can be observed after twice the transit time (round trip) at the transmitter source resistance. This results in an oblique signal rise in this period, which merges at the end of the double term in the horizontal nominal course.
Für die Kompensation gilt grundsätzlich: Je größer der Leitungslängswiderstand, desto kleiner muss der Quell- oder Abschlusswiderstand im Vergleich zum theoretischen Wellenwiderstandswert sein. Wo die Anpassung stattfindet ist gleichgültig. Zweckmäßig, weil die Auswirkung der getroffenen Maßnahme unmittelbar beobachtet werden kann, ist allerdings die Kompensation auf der EmpfangsseiteThe following applies to compensation: The greater the line resistance, the smaller the source or terminating resistor must be in comparison to the theoretical characteristic impedance value. Where the adjustment takes place is indifferent. It is expedient, however, because the effect of the measure taken can be observed directly, but the compensation is on the receiving side
Bei dem erfindungsgemäßen Videoentzerrer lassen sich diejenigen Baugruppen steuern, mit denen sich die Übertragungseinflüsse der meisten üblichen Fernmelde-, Daten- und Koaxkabel ausgleichen lassen. Dabei wird die analoge Signalverarbeitung beibehalten, damit eine Wiedergabe der übertragenen Videosignale in Echtzeit möglich ist. Für die Beeinflussung der steuerbaren Baugruppen wird jedoch ein digitaler programmgesteuerter Controller eingesetzt, mit dem in einer vorgegebenen Reihenfolge Steuersignale an die Steuereingänge der Komponenten angelegt werden bis die Einflüsse der Übertragungsleitung vollständig oder weitgehend kompensiert sind. Zusätzliche Prüfsignale oder Messmittel werden nicht benötigt.In the video equalizer according to the invention, those modules can be controlled with which the transmission influences of most conventional telecommunications, data and coaxial cables can be compensated. The analog signal processing is maintained so that a playback of the transmitted video signals in real time is possible. For influencing the controllable modules, however, a digital program-controlled controller is used with which control signals are applied to the control inputs of the components in a predetermined sequence until the influences of the transmission line are completely or largely compensated. Additional test signals or measuring equipment are not required.
Der Einstellvorgang kann vielmehr nach einer Initialisierung vollkommen automatisch ablaufen und nutzt als Prüfkriterium den sowohl bei Schwarz/Weiß als auch bei Farbvideosignalen vorhandenen Synchronimpuls. An Hand erfasster Abweichungen des Synchronimpulses von Sollwerten werden gezielt veränderte Steuersignale generiert, bis der dann veränderte Synchronimpuls in Amplitude und Verlauf wieder dem Sollwert entspricht. Da bei dieser Art der Einstellung Bedienungsfehler ausgeschlossen werden, kommt man bei der Installation eines Videosystems in Verbindung mit einem vorhandenen Kabelnetz mit weniger geschultem Personal aus.Rather, the setting process can be carried out completely automatically after an initialization and uses the synchronization pulse present as a test criterion for both black and white and color video signals. Manually detected deviations of the synchronizing pulse from setpoint values are used to selectively generate changed control signals until the then changed synchronizing pulse in amplitude and course again corresponds to the desired value. Because this type of adjustment eliminates operator error, installing a video system in conjunction with an existing cable network will result in less skilled personnel.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Kaskadenentzerrerschaltung wenigstens zwei stufenweise oder stufenlos steuerbare kaskadierte Entzerrermodule umfassen, wobei der Variationsbereich eines nachfolgenden Entzerrermoduls kleiner als der gesamte Variationsbereich eines vorangehenden Entzerrermoduls ist. Jedoch ist der Variationsbereich des nachfolgenden Entzerrermoduls mindestens so groß wie die Variation zwischen zwei Schaltstufen des vorangehenden Entzerrermoduls.According to a further development, the cascade equalization circuit can comprise at least two cascaded equalizer modules which can be controlled stepwise or steplessly, wherein the variation range of a subsequent equalizer module is smaller than the entire variation range of a preceding equalizer module. However, the range of variation of the subsequent equalizer module is at least as large as the variation between two switching stages of the previous equalizer module.
Durch die Verwendung mehrerer Entzerrermodule wird eine hohe Stabilität der Schaltung sowie Einstellbarkeit und Einstellgenauigkeit erreicht. Beim ersten im Signalweg liegenden Entzerrermodul wird die frequenzabhängige Verstärkung oder Dämpfung in groben Stufen eingestellt, während die feinere Abstufung in der oder den nachfolgenden Entzerrermodulen geschieht. Insgesamt sind die Abstufungen dabei so gewählt, dass eine lückenlose fein abgestufte Einstellung über den gesamten möglichen Variationsbereich realisiert werden kann.Through the use of multiple equalizer modules, a high stability of the circuit and adjustability and setting accuracy is achieved. The first equalizer module in the signal path sets the frequency-dependent gain or attenuation in coarse increments, while the finer gradation occurs in the subsequent equalizer module (s). Overall, the gradations are chosen so that a complete finely graduated adjustment over the entire possible range of variation can be realized.
Ein Entzerrermodul kann drei variable Entzerrer umfassen, deren Durchlassbereiche derart aufeinander abgestimmt sind, dass Signale von 200 kHz von einem ersten 'Tiefen'-Entzerrer, Signale von 800 kHz von einem zweiten 'Mitten'-Entzerrer und Signale von 5 MHz von einem dritten 'Höhen'-Entzerrer beeinflusst werden können.An equalizer module may comprise three variable equalizers whose passbands are tuned to each other such that signals of 200 kHz from a first 'depth' equalizer, signals from 800 kHz from a second 'center' equalizer and signals from 5 MHz from a third ' Treble equalizer can be influenced.
Durch die Aufteilung der Kaskadenentzerrerschaltung in mehrere Frequenzbereiche lassen sich unterschiedliche frequenzabhängige Dämpfungen von Kabeln kompensieren.By dividing the cascade equalization circuit into several frequency ranges, different frequency-dependent attenuations of cables can be compensated.
Im Signalweg kann eine Polaritätsumkehrschaltung angeordnet sein, deren Steuereingang ebenfalls mit der Kontrollschaltung verbunden ist und die ihrerseits mit einer Synchronimpulserkennungsschaltung verbunden ist. Durch die Kontrollschaltung kann bei Nichterkennen eines Synchronimpulses im gesamten Verstärkungsvariationsbereich der Breitbandverstärkerschaltung eine Steuergröße erzeugt und an den Steuereingang der Polaritätsumkehrschaltung zur Umschaltung der Polarität angelegt werden.In the signal path, a polarity reversal circuit may be arranged, the control input is also connected to the control circuit and which in turn is connected to a sync pulse detection circuit. By the control circuit, a control variable can be generated and applied to the control input of the polarity reversal circuit for switching the polarity when not recognizing a sync pulse in the entire gain variation range of the broadband amplifier circuit.
Für den Fall, dass bei einem symmetrischen Kabel die Anschlüsse vertauscht sind, wäre auch der Synchronimpuls invertiert und könnte für eine Steuerung des Kontrollers nicht ausgewertet werden. Da das Nichterkennen eines Synchronimpulses aber auch daran liegen kann, dass die Dämpfung im Kabel zu hoch ist, wird die Erkennungsphase mit unterschiedlichen Verstärkungen wiederholt, bis ein Synchronimpuls erkannt wird oder bis zur maximalen Verstärkung. Ist dann immer noch kein Synchronimpuls erkannt, könnte dies an einer falschen Polarität liegen und in diesem Falle wird die Polarität umgeschaltet und die Erkennung wiederholt.In the event that the connections are reversed with a balanced cable, the sync pulse would be inverted and could not be evaluated for control of the controller. However, since the failure to recognize a sync pulse may be due to the excessive attenuation in the cable, the detection phase is repeated with different gains until a sync pulse is detected or up to the maximum gain. If no synchronizing pulse is still detected, this could be due to a wrong polarity and in this case the polarity is switched over and the recognition is repeated.
Ergänzend kann an den Signalausgang der Schaltungsanordnung aus steuerbarer Impedanzanpassschaltung, steuerbarer Breitbandverstärkerschaltung und steuerbarer Mehrbandfilterschaltung ein eigenständiges Entzerrmodul mit interner Regelschleife angeschlossen sein. Dabei kann die durch die Schaltungsanordnung vorgegebene Entzerrung fest auf einen Mittelwert zwischen den maximalen betrieblich notwendigen Werten einer Entzerrung eingestellt sein. Mittels des eigenständigen Entzerrmoduls ist dann eine ergänzende Anpassung der Entzerrung an im laufenden Betrieb auftretende Abweichungen einstellbar.In addition, an independent equalizer module with internal control loop can be connected to the signal output of the circuit arrangement of controllable impedance matching circuit, controllable broadband amplifier circuit and controllable multiband filter circuit. It can by the circuit arrangement predetermined equalization be set to a mean value between the maximum operationally necessary values of an equalization. By means of the independent equalization module, a supplementary adaptation of the equalization to deviations occurring during operation can then be set.
Bei dieser Lösung ist es möglich, grobe Abweichungen zunächst programmgesteuert zu kompensieren, dann das Kabel optimal zu terminieren und nach Beendigung dieses Abgleichs die Einstellungen zu belassen. Eine feine Nachjustierung in Abhängigkeit von betrieblichen Einflüssen, insbesondere Temperatureinflüssen kann dann durch das eigenständige Modul vorgenommen werden. Dabei kann auf ein am Markt erhältliches adaptives Entzerrermodul zurückgegriffen werden. Vorteilhaft ist bei dieser Maßnahme, dass das eigenständige Entzerrermodul von einem Mittelwert aus arbeiten kann und damit sowohl Abweichungen in der einen als auch in der anderen Richtung kompensieren kann.In this solution, it is possible to first compensate for rough deviations programmatically, then optimally terminate the cable and leave the settings after completion of this adjustment. A fine readjustment depending on operational influences, in particular temperature influences can then be made by the independent module. It can be used on an available on the market adaptive equalizer module. It is advantageous in this measure that the independent equalizer module can work from an average and thus can compensate for both deviations in one direction and in the other direction.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.The invention will be explained with reference to an embodiment shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Das einer Schaltstufe
Zu Beginn einer Anpassung, die durch das Bediengerät
Für den Fall, dass bei Auswertung des Synchronimpulses mittels des gesonderten Videoentzerrers
Durch den A/D-Wandler
Der Tiefpass
Die Werte der linearen und frequenzabhängigen Verstärkungen werden letztlich so eingestellt, dass ein Mittelwert zwischen den möglichen Abweichungen im Betrieb erreicht wird. Die Feinjustierung geschieht dann durch das separate Videoentzerrermodul
Im Falle einer Erkennung des Synchronsignals wird dann von
Die Auswerteschaltungen
Mit einem Daten/Text-Overlay
Zusammenfassend wird bei der beschriebenen Lösung vereinfacht so vorgegangen:
- 1. Tieffrequente Übertragungsfehler (Signalreflexion und Frequenzgang) bei Amplituden- und Frequenzgangkompensation des Kabels nicht bewerten.
- 2. Tieffrequenten Frequenzgangfehler berechnen und kompensieren.
- 3. Die Differenz des Signal- zum ,Original'-Synchronimpuls ist dann der Fehler durch Signalreflexion.
- 4. Terminierung ändern, bis min. Differenz erreicht ist.
- 5. Durch Terminierungsänderung verursachten Amplitudenfehler korrigieren.
- 1. Do not rate low frequency transmission errors (signal reflection and frequency response) with amplitude and frequency response compensation of the cable.
- 2. Calculate and compensate for low-frequency frequency response errors.
- 3. The difference of the signal to the 'original' sync pulse is then the error due to signal reflection.
- 4. Change termination, until min. Difference is reached.
- 5. Correct amplitude error caused by termination change.
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Legal Events
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Effective date: 20120524 |
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