DD56252B1 - Schaltung zur Synchronisierung des Bezugsträgeroszillators und zur Steuerung der Schaltphase des zeilenfrequenten Schalters in einem PAL-Farbfernsehempfanger - Google Patents

Description

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Schaltung zur Synchronisierung des Bezugsträgeroszillators und zur Steuerung der Schaltphase des zeilenfrequenten Schalters in einem PAL-Farbfernsehempfanger

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Synchronisierung des Bezugsträgeroszillators und zur Steuerung der Schaltphase des zeilenfrequenten Schalters in einem PAL-Farbfernsehempfänger durch das von Zeile zu Zeile in der Phase um 90 umgeschaltete PAL-Farbsynchronsignal.

Bei Farbfernsehsystemen, bei denen die Übertragung mit unterdrücktem Farbträger erfolgt, ist es erforderlich, im Empfänger in einem Bezugsträgeroszillator einen Bezugsträger mit Farbträgerfrequenz zu erzeugen, mit dem die Demodulation erfolgen kann. Zur Synchronisierung dieses Oszillators ist es bekannt, zu Beginn jeder Zeile ein Farbsynchronsignal aus einigen farbträgerfrequenten Schwingungen konstanter Phase zu übertragen. Beispielsweise werden diese Farbsynchronsignale im Empfänger aus dem Farbsignal herausgetastet und in einem Phasendiskriminator mit der Ausgangsspannung

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des Bezugstrageroszillators verglichen. Die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators steuert über eine Reaktanzstufe die Frequenz des Oszillators so, daß dieser Oszillator stets einen Bezugsträger mit der Frequenz des Farbträgers und konstanter, definierter Phase erzeugt.

Es sind Farbfernsehsysteme bekannt (PAL, SECAM), bei denen im Sender eine zeilenfrequente Umschaltung erfolgt und eine entsprechende zeilenfrequente Umschaltung auch im Empfänger durchgeführt werden muß. Die Frequenz eines solchen Schalters im Empfänger kann durch die Zeilensynchroninipulse synchronisiert werden. Zusätzlich muß die richtige Schaltphase dieses Schalters sichergestellt sein. Zur Festlegung der Schaltphase ist vorgeschlagen worden, die Schwingungen des zu Beginn jeder Zeile übertragenen Farbsynchronsignals von Zeile zu Zeile spiegelbildlich zu einer festen Achse um + 45 umzuschalten. Ein solches in der Phase umgeschaltetes Farbsynchronsignal besteht aus einer Schwingung konstanter Phase in Richtung der festen Achse und einer Schwingung mit zeilenfrequent um l80 umgeschalteter Phase in Richtung senkrecht zu dieser Achse. Die erste Schwingung dient zur Synchronisierung des Bezugstrageroszillators und die zweite Schwingung zur Steuerung des zeilenfrequenten Schalters. Die beiden Schwingungen werden z.B. dadurch voneinander getrennt, daß die Farbsynchronsignale aus zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen addiert und subtrahiert werden. Bei der Addition ergibt sich dann die Schwingung mit der konstanten Phase und bei der Subtraktion die Schwingung mit der umgeschalteten Phase. Für diese Lösung ist eine Verzögerungsleitung mit der Verzögerungszeit einer Zeilendauer erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Farbsynchronsignal der letztgenannten Art im Empfänger auf möglichst einfache Weise die Synchronisierung des Bezugstrageroszillators und die Festlegung der richtigen Schaltphase des zeilenfrequenten Schalters zu ermöglichen, auch dann, wenn im Empfänger keine Verzögerungsleitung mit der Verzögerungszeit einer Zeilendauer vorhanden ist. - 3 -

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine das Farbsynchronsignal führende Klemme und der Ausgang des Bezugsträgeroszillators über eine Leitung an die Eingänge eines Phasendiskriminators angeschlossen sind und daß der Ausgang des Phasendiskriminators über ein Integrierglied mit einer gegenüber der Zeilendauer großen Zeitkonstante an den Synchronisiereingang des Bezugstiageroszillators und außerdem über ein Siebglied an den Synchronisiereingang des Multivibrators angeschlossen ist.

Das Siebglied kann ein auf die halbe Zeilenfrequenz abgestimmter Schwingkreis so hoher Güte sein, daß die Oberwellen der Zeilenfrequenz außerhalb seiner Resonanzkurve liegen. Als Phasendiskriminator kann ein zur Demodulation des modulierten Farbträgers ohnehin vorhandener Synchrondemodulator verwendet werden. Der Ausgang des Siebgliedes kann an den Eingang eines Gleichrichters angeschlossen sein, dessen Ausgangsspannung an eine zum Öffnen und Sperren des Farbkanals dienende Klemme angeschlossen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figur 1 und 5 Prinzipschaltbilder der Erfindung, Figur 2 ein Zeigerbild der Farbsynchronsignale, Figur 3 und 6 Kurvenformen zur Erläuterung der Figuren 1, 4 und 5,

Figur k und 7 zwei praktische Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Gemäß Figur 1 wird das trägerfrequente Farbsignal, das den modulierten Farbträger und das Farbsynchronsignal enthält, von einer Klemme 1 einer Taststufe 2 zugeführt, die durch zeilenfrequente Impulse 3 von einer Klemme 4 während der Dauer des Farbsynchronsignals durchlässig ist. Der Ausgang eines Phasendiskriminators 5 ist über ein Integrierglied

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. an eine Reaktanzstufe 7 angeschlossen, die einen Bezugsträgeröszillator 8 steuert. Die Ausgangsspannung des Bezugsträgeroszillators 8 wird über eine Leitung 9 dem Phasendiskriminator 5 zugeführt. Außerdem gelangt die Ausgangsspannung des Oszillators 8 einmal direkt über eine Leitung 10 und zum anderen über einen l80 -Phasendreher 11 auf die beiden Eingänge eines Umschalters 12. Je nach Stellung des Umschalters 12 steht an einer Klemme 13 ein Bezugsträger mit einer Phase von 0 oder l80 zur Verfügung. Ein solcher Bezugsträger wird im PAL-Farbfernsehempfringer zur Demodulation benötigt. Die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 5 wird außerdem über einen Kondensator l4 einem bistabilen Multivibrator 15 zugeführt, dessen halbzeilenfrequente Ausgangsspannung den Umschalter 12 steuert. Ein weiterer Synchronisiereingang des Multivibrators 15 ist mit der Klemme k verbunden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird im folgenden unter Zuhilfenahme der Figur 2 und 3 näher erläutert. Gemäß Figur 2 werden in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen die Farbsynchronsignale l6;17 empfangen, deren Phase zeilenfrequent spiegelbildlich zur Achse Q umgeschaltet ist. Die Schwingung konstanter Phase liegt also in der Modulationsachse Q und die Schwingung mit zeilenfrequent umgeschalteter Phase in der Modulationsachse I. Es sei angenommen, daß der Oszillator 8 einen Bezugsträger mit konstanter Phase in Bezug auf die Achse Q, z.B. der Phase I liefert. Während der ersten Zeile wird in dem Phasendiskriminator 5 das Farbsynchronsignal l6 mit dem Bezugsträger der Phase I verglichen. Dadurch entsteht am Ausgang des Phasendiskriminators 5 ein positiv gerichteter Impuls 18. Während der Zeile 2 wird im Phasendiskriminator 5 das Farbsynchronsignal 17 mit dem Bezugsträger verglichen, so daß nunmehr ein negativ gerichteter Impuls 19 ent.steht, weil die I-Komponente des Farbsynchronsignals 17 umgeschaltet ist. Am Ausgang des Phasendiskriminators 5 entsteht somit eine Spannung gemäß Figur 3^a· In dem Integrierglied 6 wird nun die Spannung gemäß Figur 3a

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von der Wechselspannungskomponente befreit, so daß eine Spannung gemäß Figur 3b entsteht, die auf die Reaktanzstufe 7 einwirkt. Auf Grund des Integriergliedes 6, dessen Zeitkonstante groß ist gegenüber einer Zeilendauer, stellt sich die Phase der Ausgangsspannung des Oszillators 8 auf einen Mittelwert der Phase derFarbsynchronsignale 16;17 ein. In diesem Fall ensteht im Bezugsträgeroszillator 8 ein Bezugsträger mit 90 Phasenverschiebung gegenüber dem Mittelwert der Phase der Farbsynchronsignale l6;17» also mit der konstanten Phase I.

Die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 5 wird nun über einen Kondensator lA dem Multivibrator 15 zugeführt. Am Eingang des Multivibrators 15 steht somit eine Spannung gemäß Figur 3c, in der die Impulse 18;19 enthalten sind.

Da der negative Impuls 19 nur bei der Phase des Farbsynchronsignals 17 und der positive Impuls l8 nur bei der Phase des Farbsynchronsignals 16 auftritt, ist die Signalform gemäß Figur 3c ein eindeutiges Maß für die sichtige Schaltphase, die der zeilenfrequente Umschalter haben muß. Die Impulse l8;19 am Eingang des Multivibrators 15 stoßen nun den Multivibrator abwechselnd in eine seiner beiden stabilen Zustände, so daß am Ausgang des Multivibrators 15 eine Signalform gemäß Figur 3f entsteht. Diese Signalform ist der gewünschte halbzeilenfrequente Schaltmäander richtiger Schaltphase, der zur Steuerung des zeilenfrequenten Umschalters 12 ausgenutzt wird. Der Multivibrator 15 wird zusätzlich über eine Leitung 20 mit den Zeilensynchronxmpulsen 3 in der Frequenz synchronisiert, Diese zusätzliche Synchronisierung ist nicht unbedingt erforderlich, weil die Impulsform gemäß Figur 3c sowohl eine Information über die Frequenz als auch eine Information über die richtige Schaltphase enthält. Die zusätzliche Synchronisierung über die Leitung 20 ist jedoch aus Gründen der Betriebssicherheit vorteilhaft.

Ein bistabiler Generator (flip-flop) wird immer einwandfrei arbeiten, auch bei Störungen. Die Impulse l8;19 sind nur

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erforderlich zur Erzwingung der richtigen Schaltphase. Sie können ausfallen, ohne daß eine Störung entsteht. Farbsignal und Farbsynchronsignale können kurzzeitig weggenommen werden, ohne daß eine Umsteuerung beim Wiedereinschalten der Farbe erfolgen muß. Da die Impulse l8;19 mit der Trägerfrequenz versehen sind, ist es vorteilhaft, sie zu reinen Gleichstromimpulsen zu machen. Es erfolgt eine Integration mit kleiner Zeitkonstante; dabei verbleibt ein sägezahnförmiges Signal gemäß Kurve d in Figur 3» das gut zur Synchronisierung geeignet ist. Die Synchronisierung erfolgt dann mit den zu Beginn jeder zweiten Zeile auftretenden Spitzen.

Figur 4 zeigt eine transistorisierte Ausführung der Schaltung nach Figur 1, wobei der Diskriminator 5 angezapft ist. Über ein Siebglied 21 kleiner Zeitkonstante, an dessen Ausgang die Spannung gemäß Kurve d in Figur 3 steht, wird der bistabile Generator 15 synchronisiert. Ein anderes Zeitkonstantenglied 6 hoher Zeitkonstante führt auf die Raktanzstufe zur Regelung des Farbträgeroszillators 8. Eine Transistorstufe 22 dient zur Erzielung einer genügend hochohmigen Belastung für den Diskriminator 5· Es können auch an den beiden Enden des Diskriminators 5 Ausgangsspannungen mit entgegengesetzter Polarität abgenommen und je einem der Transistoren des Multivibrators 15 zugeführt werden. Dann ist immer der eine Transistor leitend, während der andere gesperrt ist. Der Diskriminator 5 kann zusätzlich als Synchrondemodulator zur Demodulation des Farbträgers nach der Achse +1 erfolgen, weil sich die Phase des Bezugsträgers an der Leitung 9 selbsttätig auf die Achse I einstellt. Der Bezugsträgeroszillator 8 ist z.B. ein Quarzoszillator. Der negative Impuls 19 (oder der positive Impuls 18) in der Impulsform gemäß Figur Jc kann auch weggelassen werden, wenn die Synchronisierung über die Leitung 20 erfolgt. Die positiv gerichteten Impulse 18 (oder 19) sorgen dann allein für die richtige Schaltphase. Kurve e in Figur 3 zeigt die von Zeile zu Zeile um l80 umgeschaltete Komponente I der Farbsynchronsignale l6;17, die die Impulse l8;19 bewirkt.

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Ausgangsspannung des Diskriminators dem Multivibrator über einen Integrator zugeführt, der so bemessen ist, daß seine Ausgangsspannung eine Sinusspannung mit der halben Zeilenfrequenz ist. Der Integrator besteht aus einem auf die halbe Zeilenfrequenz abgestimmten Kreis hoher Güte, der sich von einzelnen Störimpulsen nicht beeinflussen läßt und erst aus einer größeren Zahl von alternierenden Impulsen l8;19 integrierend di Umschaltfrequenz macht. Eine Lösung, bei der mit einem Integrator aus den Farbsynchronsignalen eine halbzeilenfrequente Sinusspannung gewonnen wird, ist in den Figuren 5 bis 7 dargestellt.

In Figur 5 gelangt das Farbsynchronsignal l6;17 von der Klemme 1 mit von Zeile zu Zeile umgeschalteter Phase zu dem Phasendiskriminator 5» einem Synchrondemodulator. Der Phasendiskriminator 5 liefert einerseits eine Steuerspannung für den Bezugsträgeroszillator 8 und andererseits die Impulsfolge l8;19 für einen Sinusintegrator 21. Die Ausgangsspannung des Bezugsträgeroszillators 8 wird dem Phasendiskriminator 5 als Vergleichsgröße zugeführt. Der Sinusintegrator 21 enthält eine Schaltung zur Heraussiebung der Grundwelle 23 aus der alternierenden Impulsfolge l8;19· Zur Erzielung dieser Grundwelle ist eine größere Anzahl alternierender Impulse erforderlich. Einzelne Störimpulse tragen somit nur wenig zur Bildung der Grundwelle 23 bei, die zusammen mit Zeilensynchronimpulsen 3 zur Steuerung eines Multivibrators 15 dient. Zur Einstellung der günstigsten Phasenlage der Steuerung ist dem Sinusintegrator 21 oder dem Zeilenimpulsweg ein nicht dargestellter Phasendreher zugeordnet. Der Multivibrator ist mit dem Schalter 12 verbunden, dessen Umschaltkontakte mit dem Bezugsträgeroszillator 8 direkt über ein phasendrehendes Glied 11 verbunden sind, so daß an der Ausgangsklemme 13 abwechselnd ein Bezugsträger mit einer Phase von 0 und I80 zur Verfügung steht. Zur besseren Veranschaulichung sind in Figur 6 die in der Schaltung nach Figur 5 auftretenden Schwingungen übereinander aufgeführt.

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Figur 7 zeigt eine erprobte Schaltung gemäß Figur 5 im Detail. Der Phasendiskriminator 5 liefert einerseits eine Regelspannung für die Nachsteuerung des Farbträgeroszillators 8,der z.B. eine Reaktanzstufe enthält, und andererseits eine Folge anternierender Impulse l8;19. Die alternierenden Impulse l8;19 werden einem Verstärker 2k zugeführt, in dessen Ausgangskreis ein auf die halbe Zeilenfrequenz abgestimmter Sinuskreis 25 so hoher Güte eingeschaltet ist, daß an diesem Kreis nur die Grundwelle, d.h.

eine Sinusspannung 23 mit halber Zeilenfrequenz, steht.

Auf diese Weise wirkt der Sinuskreis 25 als Integrator 21, der Störungen nicht weiterleitet. Am Anschluß des Verstärkers 2k an den Phasendiskriminator 5 kann es vorteilhaft sein, zwischen diese Schaltungsteile einen Impedanzwandler 26 einzuschalten. Der in Figur 7 dargestellte Sinuskreis ist hinsichtlich des zu steuernden Umschaltgenerators im Gegentakt geschaltet. Die dem Multivibrator zugeführten Sinusspannungen 23 sind deshalb gegeneinander in der Phase um 180 verschoben. Die Lage .der dem Multivibrator 15 gleichfalls zugeführten Zeilensynchronimpulse 3 relativ zur Kuppe der Sinusspannung 23 kann die Wirkungsweise des Multivibrators 15 beeinflussen. Zur Einstellung der optimalen Betriebsbedingung kann es daher vorteilhaft sein, der Schaltung einen Phasendreher zur gegenseitigen Verschiebung dieser beiden Spannungen 3 und 23 zuzuordnen. Die Sinusspannung 23 steht nur dann am Sinuskreis 25» wenn dem Phasendiskriminator 5 umgeschaltete Farbsynchronsignale l6;17 zugeführt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird durch Gleichrichtung der Sinusspannung eine Gleichgewonnen, die bei Empfang von Schwarz-Weiß-Signalen den Farbkanal sperrt oder bei Empfang von NTSC-Signalen den Empfänger entsprechend umschaltet, oder umgekehrt, beim Empfang von Farbsignalen den Farbkanal öffnet oder beim Empfang von umgeschalteten Farbsynchronsignalen umschaltet.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Schaltung zur Synchronisierung des Bezugsträgeroszillators und zur Steuerung der Schaltphase des zeilenfrequenten Schalters in einem PAL-Farbfernsehempfanger durch das von Zeile zu Zeile in der Phase um 90 umgeschaltete PAL-Farbsynchronsigral, wobei der Schalter von einem durch zeilenfrequente Impulse synchronisierten Schaltspannungsgenerator gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet« daß eine das Farbsynchronsignal (l6,17) führende Klemme (l) und der Ausgang des Bezugsträgeroszillators (8) über eine Leitung (9) an die Eingänge eines Phasendiskriminators (5) angeschlossen sind und daß der Ausgang des Phasendiskriminators (5) über ein Integrierglied (6) mit einer gegenüber der Zeilendauer großen Zeitkonstante an den Synchronisiereingang des Bezugsträgeroszillators (8) und außerdem über ein Siebglied (2l) an den Synchronisiereingang des Multivibrators (15) angeschlossen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebglied (21) ein auf die halbe Zeilenfrequenz abgestimmter Schwingkreis so hoher Güte ist, daß die Oberwellen der Zeilenfrequenz außerhalb seiner Resonanzkurve liegen.

3· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (5) ein zur Demodulation des modulierten Farbträgers dienender Synchrondemodulator ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Siebgliedes (21) an den Eingang eines Gleichrichters angeschlossen ist, dessen Ausgangsspannung an eine zum Öffnen und Sperren des Farbkanals dienende Klemme angeschlossen ist.

H?erzu.,3 Seiten Zeichnungen

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