DE1125478B - Fernsehempfaenger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

Z 2877 Vnia/Ha¹

ANMELDETAG: 16. A U G U S T 1952

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 15. MÄRZ 1962

Die Erfindung betrifft Fernsehempfänger für den Empfang von Fernsehsignalen, die aus Bildsignalkomponenten und Synchronsignalkomponenten bestehen, deren Amplitude größer als die maximale Amplitude der Bildsignalkomponenten ist, mit Einrichtungen zur Abtrennung der Synchronimpulse, zur Steuerung der Ablenksignale, zur Phasensynchronisierung der Ablenkung sowie zur selbsttätigen Verstärkungsregelung.

Bei bekannten Fernsehempfängern werden für die Abtrennung der Synchronsignale, die Erzeugung von Ablenksignalen, den Phasenvergleich zur Ableitung einer Regelspannung für die selbsttätige Frequenzregelung, die Frequenzregelung der Ablenkgeräte und die Ableitung einer Regelgleichspannung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung des Empfängers gewöhnlich besondere Elektronenröhrenstufen verwendet. Dadurch entstehen außer einer sehr verwickelten Empfängerschaltung besondere Probleme, wie z. B. Abgleich, Anpassung usw., wodurch ein stabiles Ar- ao beiten des Empfängers sehr erschwert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Fernsehempfängers der obigen Art, der bei vereinfachtem Schaltungsaufbau größere Betriebsstabilität ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine die erwähnten Funktionen ausführende einzige Strahlablenkröhre mit einer langgestreckten Kathode zum Aussenden eines flächenartigen Elektronenstrahls, mit mehreren Auffanganoden, einer Sammelanode und Ablenkelektroden, an die die Videosignale gelegt sind.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltung eines Fernsehempfängers mit der Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, aus der die Anordnung bestimmter Teile einer im Empfänger nach Fig. 1 verwendeten Kathodenstrahlröhre hervorgeht.

Der Ausdruck »Fernsehsignal« bedeutet das empfangene modulierte Trägerzeichen, während der Ausdruck »Videosignal« für den Modulationsinhalt nach erfolgter Gleichrichtung benutzt wird.

Im Betrieb werden die positiven Videosignale mit ihren Gleichspannungskomponenten vom Ausgang des ersten Videoverstärkers 7 an die Ablenkplatte 24 über einen Spannungsteiler angelegt, der aus der Reihenschaltung der beiden Widerstände 33 und 34 besteht. Für die Wechselstromkomponenten der Videosignale ist keine Spannungsteilung erforderlich. Der Widerstand 33 kann daher für die Signalfrequen-Fernsehempfänger

Anmelder:

Zenith Radio Corporation,
Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

John G. Spracklen, Chicago, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

zen durch den Kondensator 61 überbrückt sein. Die Ablenkplatten 23 und 24 sind so vorgespannt, daß der durch die Öffnung 14 der Beschleunigungselektrode 15 tretende Strahl im Ruhezustand auf einen für Elektronen undurchdringlichen Teil der Sammelanode 16, z.B. auf den Teil der Anode neben den Öffnungen, in größerer Nähe der Ablenkelektrode 23 auftrifft. Die Anlegung der positiven Videosignale an die Ablenkelektrode 24 bewirkt eine Querablenkung des Strahles gemäß der augenblicklichen Signalamplitude. Die Betriebsspannungen der einzelnen Elektroden sind so eingestellt, daß verschiedene Längsteile des Strahles vollständig in die Öffnung 17 bzw. teilweise in die Öffnung 18 der Sammelanode 16 ansprechend auf die Synchronimpulse der angelegten Videosignale abgelenkt werden, während der Elektronenstrahl während der Bildsignalintervalle vollständig von der Anode 16 aufgefangen wird. Infolgedessen kann zu den Auffanganoden 19, 20, 21 und 22 nur während der Synchronimpulsintervalle ein Strom fließen. Da die Auffanganode 19 an eine positive Vorspannung B+ über den Widerstand 35 angeschlossen ist, entstehen den Synchronimpulsen des angelegten Videosignals entsprechende Spannungsimpulse am Widerstand 35. Diese Impulse werden durch die Schaltung 36 integriert und dienen als Steuerimpulse für die Ablenkschaltung 37. Mit anderen Worten, die Auffanganode 19 dient lediglich dazu, Bildfrequenzimpulse zum Synchronisieren des Bildablenkgenerators zu liefern. Das linke System der

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Kathodenstrahlröhre 12 wirkt als Zeilenfrequenzgenerator. In Gegenphase befindliche sinusförmige Spannungen werden an die Ablenkplatten 29 und 30 über die Wicklung 41 und den Kondensator 47 angelegt, welche auf die Zeilenfrequenz abgestimmt sind und welche über die in Reihe mit der ZeilenablenkspuIe40 geschaltete Wicklung 52 zugeführt werden. Somit wird der Strahl im linken System der Kathodenstrahlröhre 12 abwechselnd auf die Anoden 27 und

28 auftreffen, so daß am Widerstand 53 eine Spannung von rechteckförmigem Verlauf auftritt. Diese Rechteckspannung wird durch den Kondensator 54 und den Widerstand 55 differenziert, und die sich ergebenden positiven oder negativen Impulse werden zum Steuern der Zeilenablenkschaltung 39 verwendet.

Gleichzeitig werden der Auffanganode 20 bzw. 21 im rechten System der Kathodenstrahlröhre 12 die den Ablenkplatten 30 und 29 zugeführten, gegenphasigen, sinusförmigen Spannungen aufgedrückt. Wie bereits ausgeführt worden ist, ist der zu den Auffanganoden 20 und 21 fließende Strom infolge der Form und Anordnung der Sammelanode 16 auf die Synchronsignalintervalle beschränkt. Ferner ist der Strom zu den Auffanganoden 20 und 21 von der augenblicklichen Spannung an diesen Elektroden während der Synchronsignalintervalle abhängig. Die über die Wicklung 41 und den Kondensator 47 zugeführten gegenphasigen, sinusförmigen Spannungen dienen als Vergleichssignale für den Phasenvergleich. Stimmen die Vergleichssignale mit den ankommenden Zeilensynchronisierimpulsen in ihrer Phase genau überein, so sind die augenblicklich anliegenden Spannungen an den Anoden 20 und 21 zur Zeit des Eintreffens eines jeden -Ί Synchronisierimpulses gleich; zwischen diesen Anoden tritt keine Gleichspannungsdifferenz auf. Befinden sich die Vergleichssignale und die ankommenden Zeilensynchronisierimpulse dagegen nicht in Phasengleichlauf, so sind diese augenblicklichen Spannungen an den beiden Auffanganoden 20 und 21 während des Eintreffens eines jeden Zeilensynchronisierimpulses verschieden, so daß zwischen ihnen eine Spannungsdifferenz besteht. Da jede dieser Auffanganoden mit der Ablenkplatte 30 bzw.

29 im linken System der Kathodenstrahlröhre 12 unmittelbar verbunden ist, wird der Strahl im linken System in seinem Lauf von der Anode 27 zur Anode 28 und zurück beschleunigt oder verzögert. Infolgedessen ändert sich die zeitliche Lage der positiven und negativen Halbwellen der am Widerstand 53 auftretenden Rechteckspannung und damit die Phasenlage der der Zeilenablenkschaltung 39 zugeführten Steuerimpulse, die durch Differenzieren der Rechteckspannung erhalten werden. Um die gewünschte selbsttätige Frequenzregelung zu erreichen, ist es wichtig, daß ein Zustand, bei dem die Vergleichssignale gegenüber den ankommenden Synchronisierimpulsen nacheilen, zu einer Erhöhung der Frequenz des Ablenkgerätes im linken System der Kathodenstrahlröhre 12 und damit der Zeilenablenkschaltung 39 und der Rückkopplungsschleife 52, 41 führt. Dieses Arbeiten ist durch die gemeinsamen unmittelbaren Verbindungen für die sinusförmigen Vergleichssignale und die Gleichspannung für die selbsttätige Frequenzregelung von den Auffangelektroden 20 und 21 zur Ablenkplatte 30 bzw. 29 gewährleistet. Bei ungeeigneter Phasenbeziehung zwischen den Vergleichssignalen und den Steuerimpulsen kann das Schwingen der Zeilenablenkschaltung 39 abreißen.

Dieser Zustand kann allein durch Umpolen der Klemmverbindungen der Rückkopplungswicklung 52 bzw. 41 oder, falls für die Anoden 27 und 28 besondere Zuführungen vorgesehen sind, durch Umkehren der Anschlußverbindungen dieser beiden Anoden beseitigt werden. Die eigentliche Mitnahmewirkung ist für den Zustand, in dem die Schwingung einsetzt, selbsttätig gewährleistet.
Da die Öffnung 17 in der Sammelanode 16 in bestimmter Weise begrenzt ist, wird durch die Ablenkung des Strahles über die Öffnung hinaus dieser von der Sammelanode 16 aufgefangen. Somit gelangen fremde Störimpulse, deren Amplitude im allgemeinen größer als die der Synchronimpulse des Videosignals ist, nicht auf die Auffanganoden 19, 20, und 21. Auf diese Weise wird das durch fremde Impulsstörungen hervorgerufene Abweichen vom Synchronismus fast vermieden. Treten an der Ablenkplatte 24 Videosignale auf, so ergeben fremde Störimpulse, deren Amplitude größer als die der Synchronsignale ist, eine Strahlablenkung über die Öffnung 17 hinaus. Diese Störimpulse werden daher auf die Ausgangsschaltungen der Auffanganoden 19, 20 und 21 nicht übertragen, und es wird angenähert

as Störfreiheit erreicht.

Nun wird die Arbeitsweise der selbsttätigen Verstärkungsregelung erklärt. Eine Tastspannung, die aus positiven Zeilenrücklaufimpulsen oder anderen geeigneten Impulsen besteht, die eine bestimmte Phase zur Zeilenabtastung der Bildwiedergabevorrichtung 6 aufweisen, gelangt von der Zeilenablenkschaltung 39 an die Auffanganode 22 über den Kondensator 56 und den Widerstand 57. Die Auffanganode 22 wird von Elektronen durch die Öffnung 18 .der Sammelanode 16 nur dann erreicht, wenn sie positiv ist. Somit tritt am Widerstand 57 ein negativer Impuls beim zeitlichen Zusammenfallen der Synchronsignalkomponenten der Videosignale mit dem der Auffanganode 22 zugeführten positiven Steuersignal

auf. Dieser Impuls wird durch den Widerstand 59 und den Kondensator 60 integriert, so daß auf der Leitung 58 eine negative Gleichspannung entsteht, die als Regelspannung für die automatische Verstärkungsregelung dient. Im Gleichgewichtszustande sind die

Ablenkelektroden 23, 24 so vorgespannt, daß durch die Spitzen der Synchronsignale der Elektronenstrahl an der langen senkrechten Kante der öffnung 18 zentriert wird. Beim Ansteigen der Signalamplitude wird der Elektronenstrahl weiter nach rechts abgelenkt, so daß der Elektronenstrom zur Auffanganode 22 zunimmt. Dies führt zum Ansteigen der durch die Zuleitung 58 den Empfangsstromkreis 2, 3 und 4 aufgedrückten Regelspannung. Auf diese Weise wird die Verstärkung dieser Stromkreise herabgesetzt und die

Amplitude des an die Ablenkplatte 24 gelegten Eingangszeichen wieder auf den Gleichgewichtswert eingestellt.

Nimmt andererseits die Signalamplitude vorübergehend ab, so sinkt die negative Verstärkungsregelspannung, und die Verstärkung in den Empfangsstromkreisen nimmt zu, so daß das Gleichgewicht wiederhergestellt wird. Die während der Bildsignalintervalle auftretenden Störimpulse wirken auf die Regelspannung nicht ein, da die Auffanganode 22

während dieser Intervalle durch die von der Ablenkschaltung 39 kommende Tastspannung auf oder unterhalb der Kathodenspannung gehalten wird. Ferner liefern sogar während der Synehronsignalinter-

valle auftretende Störimpulse, selbst wenn sie hinreichend große Amplitude aufweisen, infolge der begrenzten Öffnung 18 keinen Beitrag zur Regelspannung. Infolgedessen kann bei der Anordnung gemäß der Erfindung eine größere Rauschfreiheit als bei den bekannten selbsttätigen Verstärkungsregelvorrichtungen erzielt werden, die gittergesteuerte Röhren zum Gewinnen der Regelspannung benutzen.

Da es für die Übertragung der Synchronsignale von der Auffanganode 19 auf die Bildablenkschaltung 37 erwünscht ist, daß die Synchronsignale eine konstante Amplitude aufweisen, ist es vorzuziehen, daß die Spitzen der Synchronsignalkomponenten der angelegten Videosignale eine Ablenkung des oberen Strahlteiles vollständig in die Öffnung 17 verursachen. Gleichzeitig bewirken die Synchronsignalkomponenten der zugeführten Videosignale wegen der selbsttätigen Verstärkungsregelung nur eine teilweise Ablenkung des unteren Teiles des Elektronenstrahles in die Öffnung 18. Durch die übergreifende oder parallel zur Längsrichtung der Kathode versetzt gegenüber der Öffnung 18 angeordnete Öffnung 17 ist gewährleistet, daß bei Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes durch die selbsttätige Verstärkungsregelung an der Auffanganode 19 Synchronisierimpulse von konstanter Amplitude für die Bildablenkschaltung 37 gewonnen werden und daß der Begrenzungspegel der Synchronsignaltrennschaltung selbsttätig eingestellt wird.

Bei erstmaliger Inbetriebnahme des Empfängers oder während der Schaltvorgänge in den Übertragungskanälen sind die Empfängerstromkreise auf volle Verstärkung eingestellt. Ist unter diesen Bedingungen das Signal, auf das der Empfänger abgestimmt ist, stark, so könnte die selbsttätige Verstärkungsregeleinrichtung unwirksam werden, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen wären, die für das Entstehen einer negativen Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung sorgen. Daher ist die Öffnung 18 in Querrichtung wesentlich breiter als die Öffnung 17. Eine solche Konstruktion erhöht wenigstens teilweise die Anfälligkeit der selbsttätigen Verstärkungsregeleinrichtung gegenüber fremden, während der Synchronsignalintervalle auftretenden Störimpulse. Vorteilhafterweise ist die Länge der Öffnung parallel zur Längsrichtung der Kathode 13 unterschiedlich, um das Unwirksamwerden des Empfängers bei anfänglicher Inbetriebnahme oder während der Vornahme von Schaltvorgängen in Übertragungskanälen zu vermeiden, während gleichzeitig die Störfreiheit während der Synchronsignalintervalle wenigstens teilweise erreicht wird.

Die unterschiedliche Länge der Öffnung 18 wird durch das Aneinanderfügen von zwei rechteckigen Teilen verschiedener Länge parallel zur Längsrichrung der Kathode erreicht. Der längere Teil der Öffnung ist bei einer kleineren Ablenkung des Elektronenstrahles wirksam. Eine solche Form der Öffnung 18 läßt immer einen Mindestemissionsstrom zur Auffanganode 22 bei starken Zeichen fließen, wenn der Empfänger erstmalig in Betrieb genommen wird, so daß sofort eine negative Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung gewonnen wird, um die Verstärkung in den Empfangsstromkreisen herabzusetzen und den Gleichgewichtszustand herzustellen. Hat jedoch die Öffnung 18 eine konstante Länge parallel zur Längsrichtung der Kathode, so ist die Störfreiheit der selbsttätigen Verstärkungsregeleinrichtung völlig gleichwertig mit der, die bei bekannten Systemen in handelsüblichen Empfängern erreicht wird.

Die Schaltung gemäß der Erfindung benötigt nur eine sehr geringe Anzahl von Schaltelementen, und die Kathodenstrahlröhre 12 kann vollständig aus einfach gestanzten Metallplatten aufgebaut werden. Infolge der versetzten Anordnung der Aufnahmeflächen der Anoden wird der genaue Begrenzungspegel für die Synchronsignaltrennschaltung für alle Empfänger-Eingangspegel ,selbsttätig eingestellt, wobei diese vorteilhafte Eigenschaft ohne Verwendung zusätzlicher Schaltelemente erreicht wird. Außerdem ist auf diese Weise eine durch Abweichungen oder durch Fehleinstellungen der selbsttätigen Verstärkungsregelschaltung hervorgerufene, ungenaue Synchronsignaltrennung, wie es bei gebräuchlichen Empfängern beobachtet wird, unmöglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Lage des wiedergegebenen Fernsehbildes auf dem Schirm der Bildwiedergabevorrichtung fast unempfindlich gegen die Einstellung der selbsttätigen Frequenzregelschaltung innerhalb des Mitnahmebereiches ist.

Obgleich die gewünschten Betriebseigenschaften im rechten System der Kathodenstrahlröhre 12 durch die vor den Auffanganoden 19, 20, 21 und 22 angeordneten und mit Öffnungen versehenen Anode 16 erreicht werden, kann die gleiche Wirkung auch durch die Gestaltung dieser Elektroden hinsichtlich ihrer Größe, ihrer Form und ihrer räumlichen Anordnung entsprechend den Öffnungen 17, 18 dadurch erzielt werden, daß den Anoden 19, 20, 21, 22 eine Anode zum Auffangen der durch diese nicht gesammelten Raumelektronen folgt.

Bei dem dargestellten und in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Empfänger ist in der Kathodenstrahlröhre 12 eine getrennte Auffanganode zum Erzeugen von Bildsynchronimpulsen, die an die Bildablenkschaltung angelegt sind, vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die gewünschten Bildsynchronimpulse durch eine Integrationsschaltung zwischen dem Mittelabgriff 42 der Wicklung 41 und Erde zu gewinnen. Auf diese Weise werden die Ausgangsströme der Auffanganoden 20 und 21 verwendet, um die gewünschten Bildsynchronimpulse zu gewinnen, welche dann zum Steuern der Bildablenkschaltung dienen. Diese Abänderung der Schaltung läßt bei gleicher Wirkungsweise eine beträchtliche Vereinfachung des Röhrenaufbaues erreichen.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fernsehempfänger für den Empfang von Fernsehsignalen, die aus Bildsignalkomponenten und Synchronsignalkomponenten bestehen, deren Amplitude größer als die maximale Amplitude der Bildsignalkomponenten ist, mit Einrichtungen zur Abtrennung der Synchronimpulse, zur Steuerung der Ablenksignale, zur Phasensynchronisierung der Ablenkung sowie zur selbsttätigen Verstärkungsregelung, gekennzeichnet durch eine diese Funktionen ausführende einzige Strahlablenkröhre (12) mit einer langgestreckten Kathode (13) zum Aussenden eines flächenartigen Elektronenstrahls, mit mehreren Auffanganoden (19 bis 22J, einer Sammelanode (16) und Ablenkelektroden (23, 24), an die die Videosignale gelegt sind.

2. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtrennung der Synchronimpulse vom Videosignal die Sammelanode (16) eine Öffnung (17) aufweist, hinter der die Auffanganoden (19, 20, 21) derart angeordnet sind, daß der Strahl während der Synchronimpulsintervalle durch die Öffnung (17) auf die Auffanganoden (19, 20, 21) trifft, während der Bildsignalintervalle dagegen vollständig von der Sammelanode (16) aufgefangen wird.

3. Fernsehempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auffanganoden (20, 21) ein Vergleichssignal mit einer festen Phasenbeziehung zu den Horizontalablenksignalen gelegt ist, aus dessen Phasenabweichung zu den Horizontalsynchronimpulsen eine Regel·- spannung zur Herstellung des Phasengleichlaufs der Ablenksignale mit den Horizontalsynchronimpulsen abgeleitet wird.

4. Fernsehempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auffanganoden gegenphasige Vergleichssignale gelegt sind.

5. Fernsehempfänger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strahlablenk-

röhre (12) weitere Anoden (27, 28) und weitere Ablenkelektroden (29, 30) vorgesehen sind, die mit den Auffanganoden (20, 21) verbunden sind, und daß die Regelspannung von einer der Anoden (27 oder 28) abgenommen wird.

6. Fernsehempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Bildfrequenzgleichlauf in der Strahlablenkröhre (12) eine weitere Auffanganode (19) vorgesehen ist, die an das Bildfrequenzablenksystem (37) des Empfängers gekoppelt ist.

7. Fernsehempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Verstärkungsregelung in der Strahlablenkröhre (12) eine weitere Auffanganode (22) hinter einer Öffnung (18) in der Sammelanode (16) derart angeordnet ist, daß der über den Rand der Öffnung (18) hinaus abgelenkte Teil des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von seiner Ablenkamplitude eine von der Auffanganode (22) abgenommene Regelspannung erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 816 271.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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