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Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines zeilenfrequenten Umschalters
in einem Farbfernsehempfänger 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 des Bezugsträgeroszillators 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.
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Es sind nun Farbfernschsysteme 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
Umschalters im Empfänger kann in einfacher Weise durch die Zeilensynchronimpulse
synchronisiert werden. Zusätzlich muß aber die richtige Schaltphase dieses Umschalters
sichergestellt sein. Zur Festlegung der Schaltphase ist eine Reihe von Vorschlägen
bekannt. Beispielsweise werden während der Vertikalrücklaufzeit zusätzliche Farbsynchronsignale
übertragen, oder es wird aus dem Vertikalsynchrongemisch selbst ein Signal zur Festlegung
der Schaltphase abgeleitet.
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Es ist auch bekannt (Telefunkeii-Zeitung, 1964, H. 2, S. 112
bis 115), bei einem zu Beginn jeder Zeile übertragenen Farbsynchronsignal,
das aus mehreren farbträgerfrequenten Schwingungen besteht, die Phase dieser Schwingungen
von Zeile zu Zeile um ± 45'
zu einer festen Modulationsachse umzuschalten.
Das Farbsynchronsignal besteht dabei aus einer Schwingungskomponente konstanter
Phase in Richtung dieser festen Modulationsachse und einer Schwingungskomponente
mit von Zeile zu Zeile um 180' umgeschalteter Phase senkrecht zu dieser Modulationsachse.
Zur Auswertung im Empfänger kann dieses Farbsynchronsignal durch Addition und Subtraktion
der Farbsynchronsignale aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen in die beiden
Schwingungskomponenten zerlegt werden. Durch die Addition ergibt sich eine Schwingungskomponente
mit von Zelle zu Zeile gleichbleibender Phase, die zur Erzeugung eines Bezugsträgers
konstanter Phase verwendet werden kann. Durch die Subtraktion ergibt sich eine Schwingungskomponente
mit von Zeile zu Zeile um 180'
geänderter Phase, die zur Erzeugung eines Bezugsträgers
mit von Zeile zu Zeile um 180' wechselnder Phase verwendet werden kann. Hierbei
ist aber für die Auswertung des Farbsynchronsignals eine Verzögerungsleitung mit
der Verzögerungszeit einer Zeilendauer erforderlich. Außerdem können die Schwingungskomponenten
am Ausgang der Subtrahierstufe nicht ohne weiteres zur Synchronisierung eines Schalters
verwendet werden, weil sie sich von Zeile zu Zeile nur durch die Phase ihrer Schwingungen
unterscheiden und daher noch mittels eines Bezugsträgers demoduliert werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Empfänger für
ein Farbfernschsignal mit zeilQnfrequent in der Phase umgeschalteten Farbsynchronsignalen
auf möglichst einfache Weise ohne Verwendung einer Verzögerungsleitung eine Synehronisierung
des zeilenfrequenten Umschalters zu ermöglichen.
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Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Synchronisierung
eines zeilenfrequenten Umschalters in einem Farbfernsehempfänger (PAL, SECAM), in
dem ein zu Beginn jeder Zeile empfangenes Farbsynchronsignal aus mehreren farbträgerfrequenten
Schwingungen, deren Phase zwecks Synchronisierung des Umschalters zeilenfrequent
umgeschaltet wird, in einem Phasendiskriminator mit einem in einem Oszillator erzeugten
farbträgerfrequenten Bezugsträger verglichen wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Ausgangsspannung des Diskriminators
mit einer gegenüber der Zeilendauer so großen Zeitkonstante zur Synchronisierung
des
Oszillators dient, daß dieser trotz der Phasenumschaltung mit konstanter Phase schwingt,
und daß die Ausgangsspannung außerdem ohne oder mit verhältnismäßig kleiner Zeitkonstante
zur Steuerung des Umschalters dient.
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Die Ausgangsspannung des Diskriminators wirkt z. B. ohne oder mit
sehr kleiner Zeitkonstante auf einen bistabilen Generator ein, dessen Ausgangsspannung
den zeilenfrequenten Umschalter steuert. Der Multivibrator wird zweckmäßigerweise
zusätzlich durch die Zeilensynchronimpulse des Empfängers in der Frequenz synchronisiert,
um ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten. Oder aber es wird ein bistabiler Generator
(Flip-Flop) verwendet, der von jedem Zeilenimpuls bzw. von den über eine Schwungradschaltung
von Störungen befreiten Rücklaufimpulsen der Zeilenablenkung umgesteuert wird. Diesem
bistabilen Generator werden dann zusätzlich die erfindungsgemäß gewonnenen Impulse
zur Erzwingung der richtigen Schaltphase zugeführt. Eine solche Schaltung arbeitet
besonders störungsfrei.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die
Aufgabe der Festlegung der Schaltphase des Umschalters praktisch keine zusätzlichen
Schaltelemente benötigt werden. Die Stufe zur Heraustastung des Farbsynchronsignals
und der Diskriminator, die ohnehin für die Synchronisierung des Oszillators notwendig
sind, werden gleichzeitig zur Gewinnung des Steuersignals für den Umschalter ausgenutzt.
Zusätzliche Schaltelemente sind nicht oder nur in geringem Maß erforderlich, weil
das Steuersignal für den Umschalter lediglich direkt am Ausgang des Diskriminators
vor dem vor der Reaktanzstufe liegenden Integrierglied abgenommen zu werden braucht.
Die Ausgangsspannung des Diskriminators erfüllt also gleichzeitig beide Aufgaben,
nämlich die Synchronisierung des Oszillators und die Festlegung der richtigen Schaltphase
des zeilenfrequenten Umschalters. Auch Mittel zur Trennung der beiden Schwingungskomponenten
sind nicht erforderlich. Der Diskriminator ist gleichzeitig ein automatisch immer
richtig in der Phase eingestellter Synchrondemodulator für Demodulation nach der
1-Achse, wenn der Mittelwert der Phase der beiden Farbsynehronsignale aus aufeinanderfolgenden
Zeilen gemäß F ig.2 bei Q liegt. Denn wenn die Farbsynchronsignale
die mittlere Phase Q haben, so stellt sich am Diskriminator ein Bezugsträger
mit 90' Verschiebung, also der Phase I ein, weil der Diskriminator die Regelspannung
0 abgibt, wenn die in der Phase ver-"lichenen Schwingungen um 90'
gegeneinander pha senverschoben sind.
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Die Erflndung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der Erfindung; F i
g. 2 zeigt ein Zeigerbild der Farbsynchronsignale und F i g. 3 Kurvenformen
der Schaltung nach F i g. 1
und 4; F i g. 4 zeigt ein praktisches
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gleiche Teile sind dabei in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In F i g. 1 wird das 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 geöffnet wird. Der Ausgang des Phasendiskriminators
5 ist über ein Integrierglied 6 an eine Reaktanzstufe 7 angeschlossen,
die einen Bezugsträgeroszillator 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 180'-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
180' zur Verfügung. Ein solcher Bezugsträger wird z. B. im PAL-Farbfernseheinpfänger
zur Demodulation benötigt. Die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators
5
wird außerdem über einen Kondensator 14 einem bistabilen Multivibrator
15 zugeführt, dessen halbzeilenfrequente Ausgangsspannung den Umschalter
12 steuert. Ein weiterer Synchronisiereingang des Multivibrators 15 ist mit
der Klemme 4 verbunden.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird im folgenden unter Zuhilfenahme
der F i g. 2 und 3 näher erläutert. Gemäß F i g. 2 werden in
zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen die Farbsynchronsignale 16 und
17 empfangen, deren Phase zeilenfrequent spiegelbildlich zur Achse
Q umgeschaltet ist. Die Schwingungskomponente konstanter Phase liegt also
in der Modulationsachse Q und die Schwingungskomponente zeilenfrequent umgeschalteter
Phase in der Modulationsachse L 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 Zeile 1 wird in
dem Phasendiskriminator 5 das Farbsynchronsignal 16 mit dem Bezugsträger
der Phase Q 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 entsteht, weil die I-Komponente
des Farbsynchronsignals 17 umgeschaltet ist. Am Ausgang des Phasendiskriminators
5
entsteht somit eine Spannung gemäß F i g. 3, a. In dem Integrierglied
6 wird nun die Spannung gemäß Fig.3, a von der Wechselspannungskomponente
befreit, so daß eine Spannung gemäß F i g. 3, b 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 der Farbsynchronsignale
16, 17 ein. In diesem Fall entsteht im Bezugsträgeroszillator 8 ein
Bezugsträger mit 90' Phasenverschiebung gegenüber dem Mittelwert der Phase
der Signale 16, 17, also mit der konstanten Phase L Die Ausgangsspannung
des Phasendiskriminators 5
wird nun ohne Einfügung einer Zeitkonstante Über
einen Kondensator 14 dem Multivibrator 15 zugeführt. Am Eingang des Multivibrators
15 steht somit eine Spannung gemäß F i g. 3 c, in der die Wechselspannungsimpulse
18, 19 enthalten sind. Da der negative Impuls 19 nur bei der Phase
des Farbsynchronsignals 17 und der positive Impuls 18 nur bei der
Phase des Farbsynchronsignals 16 auftritt, ist die Signalform gemäß F i
g. 3, c ein eindeutiges Maß für die richtige Schaltphase, die der zeilenfrequente
Umschalwr haben muß. Die Impulse 18, 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 F i g. 3, f entsteht. Diese Signalform ist der gewünschte halbzeilenfrequente
Schaltmäander richtiger Schaltphase, der zur Steuerung des zeilenfrequenten Umschalters
12 ausgenutzt werden kann. Der Multivibrator 15 wird zusätzlich über die
Leitung 20 mit den Zeilensynchronimpulsen 3 in der Frequenz synchronisiert.
Diese zusätzliche Synchronisierung ist nicht unbedingt erforderlich, weil die Impulsform
gemäß F i g. 3, c 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.
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Ein bistabiler Generator (Flip-Flop) wird immer einwandfrei arbeiten,
auch bei Störungen. Die Impulse 18, 19 sind nur erforderlich zur Erzwingung
der richtigen Schaltphase. Sie können ausfallen, ohne daß eine Störung entsteht.
Farbsignal und Farbsynchronsignal können kurzzeitig weggenommen werden, ohne daß
eine Umsteueruna beim Wiedereinschalten der Farbe erfolgen muß.
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Da die Impulse 18, 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 F i g. 3, das gut zur Synchronisierung geeignet ist.
Die Synchronisierung erfolgt dann mit den zu Beginn jeder zweiten Zeile auftretenden
Spitzen.
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F i g. 4 zeigt eine transistorisierte Ausführung der Schaltung
nach F i g. 1. Der Diskriminator 5 ist hier einseitig angezapft. über
ein Siebglied 21 kleiner Zeitkonstante, an dessen Ausgang die Spannung gemäß Kurve
d in F i g. 3 steht, wird der bistabile Generator 15 synchronisiert.
Ein anderes Zeitkonstantenglied 6
hoher Zeitkonstante führt auf die Reaktanzstufe
7
zur Regelung des Farbträgeroszillators 8. Die 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
± I erfolgen, weil sich die Phase des Bezugsträgers an der Leitung
9
selbsttätig auf die Achse I einstellt.
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Der Bezu-Strägeroszillator
8 ist z. B. ein Quarzoszillator.
Der negative Impuls
19 (oder der positive Impuls
18) in der Impulsform
gemäß F i
g. 3, c 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 F i
g. 3 zeigt die von Zeile zu Zeile um
1801 umgeschaltete Komponente
I der Signale
16, 17, die die Impulse
18, 19 bewirkt.
| Aufstellung der Bezugszeichen |
| 1 Klemme, |
| 2 Taststufe, |
| 3 Zeilensynchronimpulse, |
| 4 Klemme, |
| 5 Phasendiskriminator, |
| 6 Integrierglied, |
| 7 Reaktanzstufe, |
| 8 Bezucsträgeroszillator, |
| 9 Leitung, |
| 10 Leitung, |
| 11 Phasendreher, |
| 12 Schalter, |
| 13 Klemme, |
| 14 Kondensator, |
| 15 Multivibrator, |
| 16 Farbsynchronsignal der Zeile 1, |
| 17 Farbsynchronsignal der Zeile 2, |
| 18 positiver Impuls, |
| 19 negativer Impuls, |
| 20 Leitung. |
| 21 Siebglied, |
| 22 Transistorstufe, |
| Q Phase der Ausgangsspannung des Bezugs- |
| trägeroszillators, |
| 1 Modulationsachse. |