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Farbfernsehempfänger Die Erfindung befaßt sich mit der Synchronisierung
eines örtlichen Oszillators, der im Farbfernsehempfänger den für die Demodulation
notwendigen Bezugsträger erzeugt.
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Ein solcher Bezugsträger konstanter Phase mit der Frequenz des farbträgerfrequenten
Signals muß beispielsweise beim NTSC-System am Empfänger erzeugt werden, weil die
Phase der empfangenen farbträgerfrequenten Schwingung eine Information, nämlich
den Farbton beinhaltet.
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Durch Phasenfehler im Übertragungsweg, insbesondere durch sogenannte
Fehler differentieller Phase, wird nun die Phase des farbträgerfrequenten Signals
gegenüber dem Bezugsträger verfälscht und somit ein falscher Farbton wiedergegeben.
Durch fehlerhafte Phasenlage des am Empfänger wiederhergestellten Trägers infolge
von Verzerrungen (z. B. durch Reflexionen bewirkt) des Farbsynchronimpulses, von
dem die Synchronisierung erfolgt, kann ebenfalls der Farbton verfälscht werden.
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Zur Verringerung der Auswirkung dieser Phasenfehler ist ein abgewandeltes
NTSC-System bekannt (deutsches Patent 928 474), bei dem am Sender eine zeilenfrequente
Umschaltung der Phase des farbträgerfrequenten Signals erfolgt. Die durch Phasenfehler
bedingten Farbtonfehler wirken sich dann in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen
in entgegengesetzte Richtung aus. Durch eine Mitteilung durch das menschliche Auge
oder eine elektrische Mittelwertbildung wird der richtige Farbton wiedergewonnen.
Auch Phasenfehler des zugesetzten Bezugsträgers am Empfänger haben bei diesem System
keinen Einfluß auf den resultierenden Farbton. Es bleibt bei Phasenfehlern lediglich
eine geringe Sättigungsänderung, die sich nur wenig bemerkbar macht.
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Die Erzeugung eines Bezugsträgers konstanter Phase ist auch bei einem
abgewandelten SECAM-System erforderlich (vgl. deutsche Patentschrift 1 256), bei
dem die Farbsignale mit unterdrücktem Träger übertragen werden. Auch bei diesem
System hat eine falsche Phasenlage des am Empfänger zugesetzten Bezugsträgers keinen
Einfluß auf den Farbton und nur einen geringen Einfluß auf die Farbsättigung.
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Zur Erzeugung eines Bezugsträgers ist ein sogenannter Start-Stop-Oszillator
bekannt, der zu Beginn einer Zeile durch einen kurzen übertragenen Farbsynchronimpuls
gestartet wird und während des Zeilenhinlaufes als frei schwingender Oszillator
weiterschwingt. Am Ende der Zeile wird die Schwingung des Oszillators durch einen
Zeilensynchronimpuls gestoppt, wonach dann der nächste Farbsyn-
chronimpuls die Schwingung
des Oszillators wieder einleitet. Da bei einer solchen Schaltung der Oszillator
während der Zeilenhinlaufzeit frei schwingt und in dieser Zeit kein Bezugssignal
zur Phasen- und Frequenzkontrolle verfügbar ist, können Phasenfehler im erzeugten
Bezugsträger, die während dieser Zeit auftreten, nicht ausgeglichen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Synchronisierung des
Bezugsträgeroszillators im Empfänger während des Zeilenhinlaufes derart zu verbessern,
daß die genannten Sättigungsfehler, die bei einer falschen Phase des Bezugsträgers
noch entstehen, vermieden werden. Außerdem wird durch die Erfindung die Aufgabe
gelöst, den teuren Quarz im Empfänger, der beim NTSC-Empfänger-Oszillator erforderlich
ist, einzusparen.
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Die Erfindung geht aus von einem Farbfernsehempfänger mit einem Farbdemodulator
zur Demodulation farbträgerfrequenter Signale, an dem mindestens ein nur mit einem
Farbsignal mit unterdrücktem Träger amplitudenmoduliertes Signal auftritt, dessen
Phase nur zwei definierte Lagen (0 und ) hat, und mit einem örtlichen Oszillator
zur Erzeugung eines farbträgerfrequenten Bezugsträgers für die Demodulation, der
durch Farbsynchronsignale, bestehend aus einigen Schwingungen von Farbträgerfrequenz
zu Beginn jeder Zeile, synchronisiert wird, insbesondere für Signale des NTSC-PAL-
oder SECAM-AM-Systems. Die Erfindung besteht darin, daß zur Einstellung der Grobphase
bzw. der Polarität des im örtlichen Oszillator erzeugten Bezugsträgers dem Oszillator
die Farbsynchronsignale zugeführt werden und daß zur Einstellung der genauen Phase
des im Oszillator erzeugten Bezugsträgers die empfangenen farbträgerfrequenten Signale
ausgenutzt werden, nachdem diese von den Phasensprüngen befreit worden sind.
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Es ist zwar bei einem Telegraphie-Ubertragungssystem, bei dem die
Zeichen und die Pausen des
Telegraphiesignals sich durch eine 1800-Phasenumschaltung
eines Trägers unterscheiden, bekannt, den empfangenen Träger nach einer Frequenzvervielfachung
und anschließender Frequenzteilung als Hilfsschwingung für die Demodulation zu verwenden.
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Diese bekannte Schaltung dient aber nicht dazu, einen in der Phase
durch ein zusätzliches Synchronisiersignal festgelegten, in einem gesonderten Oszillator
erzeugten Bezugsträger während des Ablaufs einer Zeile zusätzlich fein zu synchronisieren.
Außerdem ist diese bekannte Schaltung für die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
nicht geeignet, weil in der erzeugten Hilfsschwingung wegen der Frequenzvervielfachung
eine Phasenunsicherheit bestehenbleibt, die durch zusätzliche Schaltungen mit umpolenden
Relais beseitigt werden muß.
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Beim NTSC-System ist das übertragene farbträgerfrequente Signal phasenmoduliert;
der Farbton ist bestimmt durch die Phasenlage dieses Signals in bezug auf die Nullphase,
die durch den Farbsynchronimpuls übertragen wird. Es besteht keine Möglichkeit,
aus dem farbträgerfrequenten Signal den für die Synchrondemodulatoren am Empfänger
benötigten Bezugsträger wiederzugewinnen. Er wird daher von einem in Form eines
»Bursts« übertragenen Farbsynchronimpuls synchronisiert. Beim vorgeschlagenen SECAM-AM-System
mit unterdrücktem Träger haben die empfangenen farbträgerfrequenten Signale keine
Phasenmodulation. Das trägerfrequente Farbsignal hat eine konstante Frequenz und
zwei definierte Phasenlagen, nämlich 0 und r. Bei dem abgewandelten NTSC-System
(NTSC-PAL) entstehen ebenfalls, wenn ein sogenannter Laufzeitdemodulator benutzt
wird, die beiden Farbdifferenzsignale trägerfrequent mit unterdrücktem Träger vor
dem Gleichrichter, ohne Phasenmodulation und auch nur mit der unterschiedlichen
Phasenlage 0 und z beim Q'-Signal oder + 2 und - 2 beim Signal. (Wenn am Sender
I' um 1800 in der Phase geschaltet wird; bei Umschaltung einer anderen Koordinate
entstehen andere Farbdifferenzsignale, aber auch sie haben keine andere Phasenmodulation
als die 1800 Umschaltung, wie sie durch 0 und z gekennzeichnet ist.) Es wird daher
gemäß der Erfindung dieses farbträgerfrequente Signal ohne Rücksicht auf seine jeweilige
Phasenlage (0 oder 7r) zur Synchronisierung der genauen Phase des örtlichen Oszillators
ausgenutzt, wobei der Burst die Grobphase bzw. Frequenz bestimmt. Beispielsweise
können die Nulldurchgänge eines solchen farbträgerfrequenten Signals ausgewertet
werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das farbträgerfrequente
Signal einem als Frequenzverdoppler wirkenden Doppelweggleichrichter zugeführt.
Dieser liefert eine Schwingung mit doppelter Farbträgerfrequenz und Oberwellen,
die direkt oder mit ihrer herausgesiebten Grundwelle zur Synchronisierung der genauen
Phase des örtlichen Oszillators mit der Frequenz der farbträgerfrequenten Schwingung
ausgenutzt werden kann. Die Schwingung mit doppelter Farbträgerfrequenz ist in ihrer
Phasenlage von der umspringenden Phase des farbträgerfrequenten Signals nicht abhängig.
Die grobe Phasenlage bzw. die Frequenz wird durch den Farbsynchronimpuls bestimmt,
indem z. B. der örtliche Oszillator in der üblichen Weise in einer Regelschaltung
vom Farbsynchronimpuls nachgeregelt wird und das Signal der doppelten Farb-
trägerfrequenz
für die Feinregelung der Phase, d. h.
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Synchronisierung (Mitnahme) benutzt wird.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der damit
synchronisierte örtliche Oszillator garantiert immer genau die Frequenz und die
Phasenlage der farbträgerfrequenten Schwingung selbst hat. Besonders vorteilhaft
ist dieses bei Magnetbandaufzeichnungen, weil dort unter Umständen periodische oder
sich zeitlich ändernde Schwankungen des Phasenwinkels durch Banddehnung oder andere
Ursachen der Geschwindigkeitsänderung eintreten. Bei der erfindungsgemäßen Synchronisierung
würde der Bezugsträgeroszillator solchen Schwankungen automatisch folgen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß der bisher benötigte Quarzoszillator eingespart werden
kann. Der örtliche Oszillator braucht keine große Genauigkeit mehr zu haben, vielmehr
soll er schnell eventuell auftretenden kleinen Phasenänderungen folgen können. Es
genügt dazu ein temperaturkompensierter Schwingkreis. Ein besonderer Vorteil bietet
sich bei der Verwendung eines sogenannten Start-Stop-Oszillators als Bezugsträgeroszillator.
Ein Start-Stop-Oszillator ist ein rückgekoppelter Oszillator, bei dem die Oszillatorschwingung
während der Zeilenrücklaufzeit durch den Horizontalsynchronimpuls gestoppt wird.
Die Schwingung wird bei Beginn jeder Zeile durch den Farbsynchronimpuls neu gestartet
und in ihrer Phasenlage durch den Farbsynchronimpuls synchronisiert. Durch eine
Entdämpfung wird erreicht, daß die Amplitude der Oszillatorschwingung über eine
Zeile hinweg konstant bleibt. Dieser Start-Stop-Oszillator hat besonders für Magnetbandaufzeichnung
besondere Vorteile, weil nämlich zeitliche Verschiebungen im farbträgerfrequenten
Signal bei jedem Zeilenanfang korrigiert werden. Dieser Start-Stop-Oszillator ermöglicht
bei Anwendung der Erfindung zur Feinregelung bzw. Synchronisierung eine außerordentlich
einfache und billige Schaltung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß, wenn kein Start-Stop-Oszillator verwendet wird, der Farbsynchronimpuls nicht
mehr in jeder Zeile zu übertragen werden braucht, weil er nur noch zur Festlegung
der Grobphase des Bezugsträgers dient. Die Fortlassung jedes zweiten Farbsynchronimpulses
kann vorteilhaft dazu dienen, die Schaltphase eines zeilenfrequenten Umschalters
am Empfänger festzulegen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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In Fig. 1 ist eine farbträgerfrequente Schwingung 1 dargestellt,
die mit einem Farbsignal -bzw. + Q' moduliert ist. Bei Umkehr des Vorzeichens des
modulierenden Signale' springt die Phase der farbträgerfrequenten Schwingung 1 um
1800 um. Mit einem Doppelweggleichrichter, der als Frequenzverdoppler wirkt, wird
aus dieser farbträgerfrequenten Schwingung 1 die Kurvenform 3 gemäß Fig.2 gewonnen.
Aus dieser Kurvenform 3 wird die Grundwelle herausgesiebt, so daß die Kurvenform
4 gemäß F i g. 3 mit der doppelten Frequenz des farbträgerfrequenten Signals 1 entsteht.
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Diese Kurvenform 4 wird dazu benutzt, einen Oszillator in der Frequenz
nachzuziehen, der einen Bezugsträger mit der Schwingung 5 gemäß Fig.4 erzeugt. Diese
Schwingung 5 hat genau die Frequenz des farbträgerfrequenten Signals 1 und eine
konstante
Phasenlage, die von dem Phasensprung 1 in Fig. 1 nicht
beeinflußt ist. Aber auch direkt die Spannung 3 in F i g. 2 kann zur Synchronisierung
des Oszillators benutzt werden.
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In F i g. 5 ist die Wirkungsweise eines Start-Stop-Oszillators im
Prinzip dargestellt. Zu den Zeitpunkten t,, die den Beginn einer Zeile darstellen,
wird der Start-Stop-Oszillator mit definierter Phase gestartet und führt eine Schwingung
konstanter Frequenz und konstanter Phase gemäß Fig.4 aus, deren Frequenz grob durch
die Frequenz der empfangenen farbträgerfrequenten Schwingung während des Burstes
festgelegt ist, während durch Einwirkung der Kurvenform 4 gemäß F i g. 3 auf den
Oszillator die Feinsynchronisierung erfolgt. Der Oszillator kann so rückgekoppelt
bzw. bedämpft sein, daß seine Schwingung keinen merklichen Amplitudenabfall nach
Kurve A, auch kein Überschwingen nach Kurve B, sondern etwa konstante Amplitude
nach Kurve C hat.
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In Fig. 6 ist die Erfindung in Anwendung auf einen sogenannten Laufzeitdemodulator
dargestellt, bei dem die farbträgerfrequenten Signale zeitlich aufeinanderfolgender
Zeilen in einer Addierstufe addiert und in einer weiteren Addierstufe subtrahiert
werden.
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Das farbträgerfrequente Signal des NTSC-PAL-Systems wird von einer
Klemme 6 über ein 180°-Phasendrehglied 7 einer Addierstufe 8 und über eine Leitung
9 der Addierstufe 10 zugeführt. Das Signal gelangt außerdem über eine Verzögerungsleitung
11 mit der Verzögerungszeit einer Zeilendauer auf die Addierstufen 8 und 10. In
der Addierstufe 8 erfolgt eine Subtraktion und in der Addierstufe 10 eine Addition.
Gemäß der Definition des NTSC-PAL-Systems, in dem eine Modulationsachse zeilenfrequent
um 1800 umgeschaltet ist, steht an der Klemme 12 ständig das Signal r und an der
Klemme 13 ständig das Signal Q'. Zur Demodulation dieser getrennten farbträgerfrequenten
Signale 1' und Q' ist ein Bezugsträger erforderlich. Dieser wird in einem Bezugsträgeroszillator
14 erzeugt. Zur Synchronisierung der Frequenz dieses Bezugsträgeroszillators wird
das farbträgerfrequente Signal Q' in einer Signalaufbereitungsschaltung 15 gemäß
den Fig. 2 bis 4 umgewandelt und über eine Leitung 16 dem Bezugsträgeroszillator
14 zur Synchronisierung dessen genauer Frequenz und Phase zugeführt. In einem Phasendiskriminator
17 wird andererseits die Phase des im Oszillator 14 erzeugten Bezugsträgers mit
der Phase der über eine Leitung 18 zugeführten Farbsynchronimpulse verglichen. Durch
diesen Vergleich wird eine Regelspannung gewonnen und über eine Leitung 19 dem Oszillator
14 zugeführt. Diese Regelspannung regelt den Oszillator 14 auf die richtige Grob-Phasenlage
(0 oder a), d. h. die Phase der Farbsynchronimpulse. Der Oszillator 14 liefert an
der Klemme 20 den Bezugsträger konstanter Frequenz und konstanter Phase. Der Oszillator
14 wird also über die Leitung 19 in seiner Frequenz und in seiner Phase grob (0
oder t) und über die Leitung 16 nur in seiner Phasenlage fein festgelegt.
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In F i g. 7 ist ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
relativ aufwendig aufgebaut, um die einzelnen Funktionen getrennt ausführlich zu
zeigen, dargestellt. In einer Trennstufe 21 wird aus dem Videosignal das Farbsignal,
enthaltend den Farbsynchronimpuls, heraus getrennt und über einen Verstärker 22
einer Auftaststufe 23 zugeführt, in der
mit Zeilensynchronimpulsen 24 die Farbsynchronimpulse
herausgetrennt werden. Diese gelangen auf einen Diskriminator 25. Diesem Diskriminator
wird außerdem von dem Oszillator 14 über einen Verstärker 26, eine Leitung 27, einen
weiteren Verstärker 28 und eine Leitung 29 der Bezugsträger zugeführt und mit der
Phase der Farbsynchronimpulse verglichen. Der Diskriminator 25 liefert über eine
Leitung 30 eine Regelspannung an die Kapazitätsdiode 31 des Bezugsträgeroszillators
14 und stellt damit die richtige Grobphase des Bezugsträgers ein.
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Der Bezugsträgeroszillator 14 wird gemäß Fig. 2 bis 4 vom farbträgerfrequenten
Signal f (entsprechend Kurve 1 in F i g. 1) über einen als Frequenzverdoppler dienenden
Doppelweggleichrichter 32 und ein Filterglied 33, das die Grundwelle heraussiebt,
und über eine Leitung 34 in der Phase fein synchronisiert. Die gesamte Schaltung
liefert an einer Klemme 35 den Bezugsträger, dessen genaue Phasenlage in bezug auf
das zu demodulierende Signal mit dem Potentiometer 36 einstellbar ist.
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Das Signal P wird entweder vor der Verdopplung oder nach der Verdopplung
von der Amplitude des aufmodulierten Farbdifferenzsignals unabhängig gemacht. Dies
kann durch Begrenzung oder aber auch durch eine Schnellregelung erfolgen. Schnellregelung
hat den Vorteil, daß auch Rauschsignale heruntergesetzt werden. Das Signal kann
vor der Synchronisierung durch ein normales Filter geschickt werden, damit es von
Rauschen außerhalb des Nutzbandes befreit ist.