DE3786276T2 - Messung der Phase zwischen dem "Burst" und dem Horizontalsignal. - Google Patents
Messung der Phase zwischen dem "Burst" und dem Horizontalsignal.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft die Messung der Phase zwischen dem "Burst" und dem Horizontalsignal.
- Die zusammengesetzten Farbvideosignale, die herkömmlicherweise, zum Beispiel im NTSC-Format (National Television System Committee), gesandt werden, enthalten nicht nur Bildinformationen (Luminanz- und Chrominanzkomponenten), sondern auch Zeitsteuerinformationen (Vertikal-Synchronimpulse und Horizontal-Synchronimpulse) und weitere Bezugsinformationen (z. B. Ausgleichsimpulse und Farb-"Burst"). In Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen treten der Horizontal-Synchronimpuls 2 und der "Burst" 4 beide im Horizontalaustastintervall auf, d. h. dem Intervall zwischen den aktiven Zeilenzeiten konsekutiver horizontaler Abtastzeilen. Der Horizontal-Synchronimpuls ist ein abfallender Impuls mit einer Amplitude von 40 IRE-Einheiten (IRE= "Institute of Radio Engineers"), wobei der 50-Prozent-Punkt 6 der Vorderflanke des Synchronimpulses als der Horizontal-Synchronpunkt betrachtet wird. "Burst" folgt nach dem Horizontal-Synchronimpuls im Horizontalaustastintervall und umfaßt eine sinusförmige Welle. Die Spitze-Spitze-Amplitude des "Burst" beträgt 40 IRE-Einheiten, und unmittelbar vor und nach dem "Burst" befindet sich das Signal auf dem Austastpegel (Null IRE). Der "Burst" hat idealerweise eine sin²- Einhüllende und benötigt eine oder zwei Perioden der "Burst"- Welle, um sich vom Austastpegel aufzubauen und auf diesen zurückzugehen. Gemäß EIA (Electronics Industries Association)- Norm RS 170 A ist der Anfang des "Burst" durch den Nulldurchgang (positive oder negative Steigung) definiert, der vor der ersten Halbperiode des Hilfsträgers kommt, die 50% oder mehr der "Burst"-Amplitude beträgt, d. h. 40 IRE. Der Farb-"Burst" wird im Fernsehempfänger dazu verwendet, einen phasengesperrten Oszillator zu steuern, der eine kontinuierliche Welle auf Hilfsträgerfrequenz erzeugt und dazu verwendet wird, die Chrominanzinformation aus dem zusammengesetzten Videosignal herauszuholen.
- Obwohl das NTSC-Vollbild aus 525 Zeilen zusammengesetzt ist, die interlaced in zwei Feldern aus jeweils 262,5 Zeilen abgetastet werden, erfordert das NTSC-Farbsignal eine Sequenz von vier Feldern, und um den Abgleich zwischen Videosignalen aus verschiedenen Quellen zu vereinfachen, z. B. am Eingang zu einem Produktionsschalter (Produktschalter), muß zwischen den verschiedenen Feldern der Vierfeldsequenz unterschieden werden. Die Felder 1 und 2 können auf der Grundlage der vertikalen Synchroninformation unterschieden werden; um jedoch Feld 1 von Feld 3 (oder Feld 2 von Feld 4) zu unterscheiden, muß die Phase zwischen SC/H (Hilfsträger zu Horizontalsynchronsignal) in Betracht gezogen werden. Gemäß der Norm RS 170 A ist Feld 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein ansteigender Nullübergang des extrapolierten Farb-"Bursts" (die kontinuierliche Welle auf Hilfsträgerfrequenz und in Phase mit dem "Burst") auf Zeile 10 mit dem Synchronpunkt auf dieser Zeile zusammenfällt. Die Muster von Synchron- und "Burst"-Information für die Felder 1 und 3 sind identisch, mit Ausnahme der Phase des "Burst". Somit fällt in Feld 3 der abfallende Nulldurchgang des extrapolierten Farb-"Bursts" mit dem Synchronpunkt auf Zeile 10 zusammen. Dementsprechend muß, um die verschiedenen Felder der Vierfeld-Farbsequenz zu identifizieren, und die SC/H-Phase so einzustellen, daß das gewünschte Zusammenfallen zwischen Nulldurchgangspunkt des extrapolierten Farb-"Bursts" und Synchronpunkt zu erreichen, die Phase des Farb-"Bursts" bezüglich des Synchronpunktes in Betracht gezogen werden.
- Es wurden bereits mehrere Versuche unternommen, die SC/H-Phase zu messen. Unter Verwendung des Tektronix-Signalgenerators 1410 zum Beispiel ist es möglich, in der Mitte einer nichtverwendeten Zeile, die Ausgleichsimpulse enthält, eine Welle auf Hilfsträgerfrequenz und in Phase mit dem "Burst" zu erzeugen. Da die Vorderflanken der Ausgleichsimpulse in der Mitte zwischen den Synchronimpulsen liegen, kann eine Messung von Hilfsträger-zu-Horizontal-Synchronimpuls-Phase dadurch impliziert werden, daß die Welle mit der Ausgleichsimpulstastung verglichen wird. Alternativ kann der Signalgenerator 1410 während der Horizontalaustastung einen Hilfsträger mit "Burst"-Phase erzeugen, der einen Synchronimpuls ersetzt und der mit den verbleibenden Synchronimpulsen verglichen werden kann. Dieser Aufbau ist jedoch für Techniker, die Messungen der SC/H-Phase durchführen müssen, nicht immer verfügbar. Das SC/H-Phase-Meßgerät 3258 der The Grass Valley Group erstellt einen digitalen Ausgang des Phasenunterschiedes zwischen Hilfsträger und Horizontal-Synchronimpuls, dies jedoch erfordert wiederum die Verfügbarkeit dieses spezifischen Aufbaus.
- Es ist ebenfalls bekannt, die SC/H-Phase unter Verwendung eines Zweispur-Oszilloskops mit verzögerter Ablenkung und Fähigkeit zur Umkehrung des Einganges eines Kanals zu messen. Das Videosignal und ein CW-Signal auf Hilfsträgerfrequenz werden im A-plus-B-Modus an das Oszilloskop gelegt, wobei das Videosignal umgekehrt ist, und die Phase des CW-Signals wird so eingestellt, daß eine Null während des "Burst" des Videosignals erzielt wird, so daß das CW-Signal sich dann mit dem "Burst" in Phase befindet. Das Oszilloskop wird dann in den Chop-Modus und nicht-invertiertem Video eingestellt, und in diesem Zustand zeigt das Oszilloskop drei Leuchtspuren, nämlich die Wellenform des Videosignals, und die zwei Wellenformen des CW-Signals, das 180º aus der Phase getriggert ist. Die beiden Wellenformen des CW-Signals kreuzen bei 0º und 180º und daher ist der horizontale Abstand zwischen dem Synchronpunkt und dem nächstgelegenen Kreuzungspunkt der beiden Wellenformen des CW-Signals ein Maß der SC/H-Phase. Bei diesem Verfahren zur Messung der SC/H-Phase müssen Geräte verwendet werden, die vielleicht für Techniker nicht ohne weiteres zur Verfügung stehen, und die den Nachteil haben, daß die Oszilloskopanzeige der Videowellenform mit den zwei Wellenformen des CW-Signals kontaminiert ist.
- Der Wellenformmonitor, der eine X-Y-Anzeige der Amplitude eines Videosignals in der Zeitebene erstellt, wird üblicherweise von Videoingenieuren und Technikern verwendet; der herkömmliche Wellenformmonitor jedoch kann nicht zur Erstellung einer zuverlässigen Messung der SC/H-Phase verwendet werden.
- Eine Vorrichtung mit den Merkmalen, die in dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 angesprochen sind, ist aus EP-A-0 162 236 bekannt.
- Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Zeitverhältnis zwischen einem Bezugspunkt eines wiederkehrenden Eingangssignals, z. B. der horizontale Synchronpunkt eines Videosignals, und ein Signalelement, das auf einer höheren Frequenz als das Eingangssignal wiederkehrt, z. B. ein Element des Farb-"Bursts", von einer Vorrichtung angezeigt, die einen phasengesperrten Oszillator umfaßt, der ein CW- Signal erzeugt, welches auf das Signalelement phasengesperrt ist. Das CW-Signal wird dazu verwendet, eine Impulsreihe zu erzeugen, die eine Wiederkehrfrequenz hat, welche gleich der Wiederkehrfrequenz des Signalelementes ist und die bezüglich dem CW-Signal in ihrer Phase selektiv veränderlich ist. Wird die Impulsreihe mit dem hochfrequenten Signalelement (Farb-"Burst") des Eingangssignal in Phase gebracht, dann läßt sich das Phasenverhältnis zwischen dem Signalelement und dem Bezugspunkt aus der Einstellung ermitteln, die an der Phase der Impulsreihe vorgenommen werden muß, um die Impulsreihe in Phase mit dem Bezugspunkt (dem Synchronpunkt) zu bringen.
- Indem nur geringe Änderungen an einem herkömmlichen Wellenformmonitor vorgenommen werden, macht es die vorliegende Erfindung möglich, die herkömmliche Fernsehzeilenanzeige zum Setzen der SC/H-Phase zu verwenden.
- Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Veranschaulichung, wie diese in die Praxis umsetzbar ist, wird nunmehr beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen
- Fig. 1 in Diagrammform die Wellenform des NTSC-Videosignals während des Horizontalaustastintervalles zeigt,
- Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Meßinstruments, bei dem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist, darstellt,
- Fig. 3 die von dem Instrument aus Fig. 2 erzeugte Wellenform darstellt,
- Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Meßinstrumentes, bei dem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist, darstellt, und
- Fig. 5 zum Teil schematisch einen Abschnitt des Instrumentes aus Fig. 4 zeigt.
- Das in Fig. 2 gezeigte Meßinstrument umfaßt einen Eingangsverstärker 10, der an seinem Eingangsanschluß ein zusammengesetztes Videosignal im Basisband empfängt und dieses Signal an die Wellenformmonitorschaltungen 12 legt. Die Wellenformmonitorschaltungen sind von bekannter Art, zum Beispiel von dem Typ, wie sie in dem Vektor-/Wellenform-Monitor 1740 von Tektronix verwendet sind, und sind daher nicht im einzelnen dargestellt. Die Wellenformmonitorschaltungen erzeugen Horizontal- und Vertikal-Ablenksignale zur Anlegung an die X- und Y-Ablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre (CRT) 14, und erzeugen auch ein Austastsignal zum Austasten der Kathodenstrahlröhre während des Rücklaufs. Das Austastsignal tastet die Kathodenstrahlröhre auch zu anderen wählbaren Zeiten aus, um eine klare Anzeige gewünschter Merkmale auf der Wellenform zu erstellen. Zum Beispiel können die Wellenformmonitorschaltungen so eingestellt sein, daß sie die Kathodenstrahlröhre während aller Zeilen des Signals außer Zeile 10 austasten, so daß die Wellenform auf Zeile 10 von Feld 1 oder 3 auf der Kathodenstrahlröhre klar erkennbar ist.
- Zusätzlich zu den Wellenformmonitorschaltungen 12 umfaßt das Meßinstrument einen "burst"-gesperrten Oszillator 16, der ein sinusförmiges CW-Signal erzeugt, welches bezüglich dem "Burst" phasengesperrt ist, und eine variablen Phasenschieber 18, der das "Burst"-gesperrte CW-Signal empfängt und an seinem Ausgang ein CW-Signal auf derselben Frequenz wie der Farb-"Burst" erstellt, jedoch bezüglich des Farb-"Burst" um eine selektiv veränderbare Menge in der Phase verschoben. Der Ausgang des Phasenschiebers 18 wird an einen Begrenzer 20 gelegt, der eine Rechteckimpulsreihe auf Hilfsträgerfrequenz und in Phasenübereinstimmung mit dem Ausgang des Phasenschiebers 18 erzeugt. Das Rechteckwellenausgangssignal von dem Begrenzer 20 wird an einen Impulsgenerator 22 gelegt, der einen kurzen Impuls (zum Beispiel 10 ns Halbamplitudendauer) bei jeder ansteigenden Flanke der Rechteckwellenimpulsreihe erzeugt, und diese Impulse werden an eine Z-Achsen-Steuerschaltung 24 gelegt. Die Z-Achsen-Steuerschaltung empfängt auch die Austastinformation von den Wellenformmonitorschaltungen 12. Die Z-Achsen-Steuerschaltung 24 tastet die Kathodenstrahlröhre 14 nicht nur als Antwort auf die Schaltungen 12 aus, sondern auch während der von dem Impulsgenerator 22 empfangenen Impulse. Dementsprechend setzen die Impulse als Antwort auf die von den Wellenformmonitorschaltungen 12 erstellten horizontalen und vertikalen Informationen Marker 23 auf die von der Kathodenstrahlröhre 14 erzeugten Wellenform, wie in Fig. 3 gezeigt. Diese Marker können Punkte verringerter Intensität sein, d. h. ausgetastete Intervalle in der Wellenform, vorzugsweise jedoch sind die Marker Punkte verstärkter Helligkeit. Der Phasenschieber 18 wird zunächst eingestellt, um die Marker mit den ansteigenden Nulldurchgängen von "Burst" auszurichten. Diese Einstellung macht jedwede Phasendifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen des Phasenschiebers unerheblich. Der Phasenschieber wird dann so eingestellt, daß er einen der Marker in Übereinstimmung mit dem 50%-Punkt der Vorderflanke des Synchron-(Impulses) bringt. Das Ausmaß, um das die Phase der Impulsreihe verschoben werden muß, damit Koinzidenz erreicht wird, ist gleich dem Phasenunterschied zwischen Hilfsträger und Horizontal-Synchronsignal. In Fig. 3 sind die Marker 23 mit den ansteigenden Nulldurchgängen von "Burst" ausgerichtet und ein Marker fällt mit dem 50%-Punkt vom Synchronimpuls zusammen. Diese Technik macht es möglich, die SC/H-Phase des Eingangsvideosignals mit einer Genauigkeit von mehr als 15 Hilfsträger-Graden zu bestimmen.
- In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Begrenzer aus Fig. 2 als Komparator 20' implementiert, und der Impulsgenerator 22 aus Fig. 2 ist als Resonanz-Flyback-Impulsgenerator 22' implementiert. Der Ausgang des Flyback-Impulsgenerators 22' wird nicht direkt an die Z-Achsen-Steuerschaltung 24' gelegt, sondern statt dessen werden die Ausgänge des Resonanz-Flyback-Impulsgenerators und der Z-Achsensteuerschaltung 24' in einem Summiernetzwerk 30 kombiniert. Dies ergibt einen schmalen Impuls, der von der normalerweise auf dem Gitter der Kathodenstrahlröhre vorhandenen hohen Gleichstromspannung isoliert ist.
- Der Resonanz-Flyback-Impulsgenerator 22', wie er in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt einen Induktor 32, der von der Primärwicklung eines Ringkerntransformators 34 gebildet wird, und einen Kondensator 36, und die Ausgangsimpulse werden in der Sekundärwicklung 38 des Transformators in taktmäßigem Verhältnis zum Schließen eines Sättigungsschalters erzeugt, der von einem Transistor 40 gebildet wird, welcher zwischen der Resonanzschaltung und Erde geschaltet ist. Der Transistor 40 fungiert auch als der Komparator 20', da er den Ausgang des Phasenschiebers 18 an seiner Basis empfängt und er während positiver Halbperioden an- und während negativer Halbperioden ausgeschaltet ist. Die Funktion des Summiernetzwerkes 30 wird erstellt, indem die Sekundärwicklung des Transformators 34 in Reihe zwischen dem Ausgang der Z-Achsensteuerschaltung 24' (implementiert als Verstärker mit Gleichstromblockierkondensator 42 an seinem Ausgang) und dem Gitter der Kathodenstrahlröhre geschaltet wird, so daß die in der Wicklung 38 induzierte Spannung mit der Wechselstromkomponente des Ausgangssignal der Schaltung 24' überlagert wird. Der Resonanz- Flyback-Impulsgenerator erzeugt Impulse von weniger als 20 ns HAD bei Hilfsträgerfrequenz, und es versteht sich, daß diese Impulse weitaus schmaler sind und eine weitaus höhere Frequenz haben, als diejenigen Impulse, die von einem Resonanz-Flyback- Impulsgenerator in seiner üblichsten Anwendung erzeugt werden, welche die in einer horizontalen Ablenkschaltung eines Fernsehempfängers ist.
- Der Vektor-/Wellenform-Monitor 1740 von Tektronix weist einen "Burst"-gesperrten Hilfsträger-Regenerator und einen einstellbaren Phasenschieber auf, die herkömmlicherweise verwendet werden, wenn der Monitor in seinem Vektormodus arbeitet, und daher zur Verwendung in dem Wellenformmodus in Verbindung mit den Schaltungen 20 und 22 (oder 20' und 22') verfügbar sind, um ein Instrument bereitzustellen, bei dem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist.
- Es versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Erzeugung einer zuverlässigen und einigermaßen genauen Messung und/oder Einstellung der SC/H-Phase ermöglichen, ohne daß eine Verarbeitung des Videosignals selbst erforderlich ist und unter nur minimaler Verarbeitung des CW- Signals. Indem einfach die Kathodenstrahlröhre ausgetastet wird, um die Marker zu erstellen, wird das Potential der Verzerrung oder Kontaminierung der normalen Wellenformanzeige minimalisiert. Das Instrument versucht nicht den Synchronpunkt zu identifizieren, und daher besteht keine Fehlermöglichkeit in dieser Hinsicht, zum Beispiel in dem Fall, daß der Synchronimpuls eine Amplitude hat, die ungleich 40 IRE-Einheiten ist, in welchem Fall der 50%-Punkt der Vorderflanke nicht bei -20 IRE-Einheiten läge.
- Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt ist, die beschrieben und dargestellt wurden, und daß Veränderungen an ihnen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den nachstehenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist, abzugehen. Zum Beispiel könnten die Marker auf den abfallenden Flanken der von der Schaltung 20 oder 20' erzeugten Impulse erzeugt werden, anstatt auf den ansteigenden Flanken dieser Impulse. Überdies könnte der Ausgang des Phasenschiebers 18 dazu verwendet werden, die Z-Achsen-Steuerschaltung 24 direkt zu treiben, was bewirken würde, daß die Wellenform aus einer Reihe hellerer und dunklerer Striche von im wesentlichen gleicher Länge zusammengesetzt wäre. Da jedoch das Ausgangssignal von dem Phasenschieber eine Sinuswelle ist und daher keine scharfen Übergänge hat, sind die Enden der Striche nicht gut definiert und somit ist die Auflösung nicht so gut, wie sie es bei Verwendung eines Impulsgenerators zur Erstellung von Punkten als Markern ist. Die Marker können durch Modulation des Lichtpunktes, der die Leuchtspur auf der Kathodenstrahlröhre 14 bildet, in einer anderen Dimension als der Intensität erzeugt werden. Zum Beispiel kann durch Verwendung einer Farbblendenanordnung die wahrgenommene Farbe der Wellenform entlang der horizontalen Achse als Antwort auf den Ausgang des Phasenschiebers 18 verändert werden. Der Lichtpunkt muß lediglich in einer anderen Dimension als derjenigen moduliert werden, die in einer normalen Wellenformanzeige verwendet wird, d. h. vertikale Ablenkung in linearem Verhältnis zur Signalamplitude.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Angabe des Phasenverhältnisses zwischen
einem Bezugspunkt (6) eines Eingangssignals, welches mit
einer ersten, niedrigeren Frequenz wiederkehrt, und einem
Signalelement (4), welches mit einer zweiten, höheren
Frequenz wiederkehrt, wobei die Vorrichtung eine
Fernsehzeilenanzeige (12, 14) zur Anzeige einer sichtbaren
Leuchtspur des Eingangssignals hat, sowie eine
Signalgeneratorvorrichtung (16) zur Erzeugung eines
kontinuierlichen wiederkehrenden Signals aus dem Eingangssignal,
wobei ersteres eine Wiederkehrfrequenz hat, die in
direktem Verhältnis zu der zweiten Frequenz steht, und
eine Phaseneinstellungsvorrichtung (18) zur selektiven
Veränderung der Phase des kontinuierlichen
wiederkehrenden Signals bezüglich des Signalelementes, wobei die
Vorrichtung gekennzeichnet ist durch eine
Modulatorvorrichtung (20, 22, 24; 20', 22', 24', 30) zum Erzeugen
eines sichtbaren Punktes (23) auf der sichtbaren
Leuchtspur als Antwort auf das kontinuierliche
wiederkehrende Signal in einer gewählten Dimension, die eine
andere ist als die räumliche, und in einem linearen
Verhältnis mit der Amplitude des kontinuierlichen
wiederkehrenden Signals, wobei die sichtbare Spur Merkmale hat,
die die Phase des kontinuierlichen wiederkehrenden
Signals angeben, und das Phasenverhältnis zwischen dem
Signalelement und dem Bezugspunkt durch kalibrierte
Einstellung der Phase des kontinuierlichen wiederkehrenden
Signals durch die Phaseneinstellvorrichtung (18) bestimmt
werden kann, um den sichtbaren Punkt auf einen
gewünschten Punkt auf einer sichtbaren Spur zu positionieren.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die
Modulatorvorrichtung eine Impulsgeneratorvorrichtung (20,22; 20',22')
umfaßt, die zum Empfang des kontinuierlichen
wiederkehrenden Signals von der Phaseneinstellungsvorrichtung und
zur Erzeugung einer kontinuierlichen Reihe kurzer Impulse
mit einer Wiederkehrfrequenz, die gleich der zweiten
Frequenz ist, und in einem vorbestimmten Phasenverhältnis zu
dem kontinuierlichen wiederkehrenden Signal, geschaltet
ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die
Impulsgeneratorvorrichtung umfaßt:
einen Komparator (20') zum Empfang des
kontinuierlichen wiederkehrenden Signals von der
Phaseneinstellungsvorrichtung und zur Erzeugung einer Reihe
rechteckiger Impulse als Antwort darauf; und
einen Flyback-Impulsgenerator (22') zum Empfang der
Reihe rechteckiger Impulse und zur Erzeugung der
kontinuierlichen Reihe kurzer Impulse als Antwort darauf, wobei
jeder Impuls dem sichtbaren Punkt entspricht.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die
Impulsgeneratorvorrichtung umfaßt:
einen Sättigungsschalttransistor (40), der zum
Empfang des kontinuierlichen wiederkehrenden Signals von
der Phaseneinstellungsvorrichtung und zur Erzeugung einer
Reihe von Rechteckimpulsen als Antwort darauf geschaltet
ist; und
eine Resonanzschaltung (32, 34), die mit dem
Transistor gekoppelt ist, um die Reihe von Rechteckimpulsen
in die kontinuierliche Reihe kurzer Impulse umzuwandeln,
wobei jeder Impuls dem sichtbaren Punkt entspricht.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, weiterhin
umfassend eine Vorrichtung (24; 24', 30) zur Modulation
der sichtbaren Leuchtspur durch die kontinuierliche Reihe
kurzer Impulse zur Steuerung der Intensität des
sichtbaren Punktes.
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