DE1268190B - Schaltung in einem Farbfernsehempfaenger mit einer Einstrahl-Bildroehre zur Wiedergabe von NTSC-Farbfernsehsignalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04n

Deutsche KL: 21 al-34/31

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 268 190
P 12 68 190.2-31
24. Januar 1964
16. Mai 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung in einem Farbfernsehempfänger mit einer Einstrahl-Bildröhre, beispielsweise einer Chromatronröhre, für die Wiedergabe von NTSC-Farbfernsehsignalen mit Farbwechsel in Zeilenfolge.

Bekannterweise werden die Farbpunkte eines beliebigen Farbbildes durch geeignete Kombination der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau erzielt, wobei dieselben ebenfalls durch ihre Helligkeit, Färbung und Sättigung festgelegt werden können. Letztere Eigenschaften stehen in einem gewissen Verhältnis zu den obengenannten drei Primärfarben.

Ein einfaches System für Farbfernsehen könnte aus einem getrennten Fernsehsender und -empfänger für jede der drei Primärfarben und einer Einrichtung zum optischen Überlagern der drei Empfängerausgänge zur Erzielung eines Farbbildes bestehen. Man könnte aber auch die roten, grünen und blauen Bestandteile des Bildes in derart schneller Folge übertragen, daß sie für das Auge zu einer einzigen Farbe verschmelzen. Jedoch haben beide Anordnungen den Nachteil, daß sie außerordentlich große Bandbreiten benötigen würden und sich ein Bild ergeben würde, das mit bekannten Schwarzweiß-Fernsehempfängern nicht betrachtet werden könnte. Um die Kompatibilitat mit den »einfarbigen« Fernsehsystemen zu erzielen, ist es deshalb notwendig, auch für den Farbempfang ein Signal zu senden, welches mit dem Videosignal der bekannten einfarbigen Fernsehsysteme identisch ist.

Ein Teil der bekannten Bildwiedergabesysteme verwenden Bildröhren mit einem einzigen Strahlerzeugungssystem, insbesondere sogenannte Chromatronröhren. Da ein zusammengesetztes Fernsehsignal gemäß dem NTSC-System etwa gleichzeitig sowohl Helligkeits- wie auch Farbinformationssignale enthält und da bei solchen Systemen zu jedem Zeitpunkt nur eine einzige Farbe übermittelt werden kann, muß die Farbinformation nacheinander dem Fernsehsignal entnommen und anschließend in Punktoder Zeilenfolge je nach Wunsch übertragen werden. Die Farbumwandlung auf der Bildröhre erfolgt bei Chromatronröhren mit einem einzigen Strahlerzeugungssystem dadurch, daß Farbschaltsignale an bestimmte Farbgitter solcher Röhren angelegt werden, wodurch der Elektronenstrahl in der Folge: Rot, Grün, Blau, Grün, Rot, Blau usw. geschaltet wird, während gleichzeitig das Strahlerzeugungssystem dazu synchronisiert ist. Der Leuchtschirm der Chromatronröhre besteht aus sehr schmalen Streifen von Farbleuchtstoffen, welche in der Reihenfolge: Rot, Grün, Blau, Grün, Rot, Grün usw. angeordnet sind. Ferner sind zwei Steuergitter vorgesehen, die parallel zu den Schaltung in einem Farbfernsehempfänger
mit einer Einstrahl-Bildröhre zur Wiedergabe
von NTSC-Farbfernsehsignalen

Anmelder:

Yaou Electric Company, Limited, Kanagawa-ken (Japan)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle,

Patentanwälte,

8000 München 8, Maria-Theresia-Str. 6

Als Erfinder benannt:
Yasumasa Sugihara, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 25. Januar 1963 (2637/38, 2638/38,
2639/38)

Farbstreifen und diesen genau gegenüberliegend ausgerichtet sind. Durch Anlegen eines Farbschaltsignals zwischen die beiden Steuergitter wird die Farbe für die Wiedergabe bestimmt. Auf diese Weise kann ein einzelner Elektronenstrahl durch Regelung des Spannungsunterschiedes zwischen zwei Steuergitter auf einen roten, grünen oder blauen Leuchtstreifen zum Fallen gebracht werden. Wenn kein Spannungsunterschied zwischen den beiden Gittern besteht, wird der ankommende Elektronenstrahl nicht abgelenkt, so daß er den grünen mittleren Streifen trifft. Legt man eine Spannung zwischen die beiden Steuergitter, so ergibt sich je nach Polarität eine Ablenkung des Strahls in Richtung des roten oder blauen Streifens. Daraus läßt sich erkennen, daß durch Anlegen des Farbschaltsignals an die beiden Steuergitter die Bildung eines Farbbildes ermöglicht wird.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen zur punktweisen Ablenkung des Elektronenstrahls an die Farbsteuergitter eine sinusförmige Steuerspannung angelegt wird, wobei gleichzeitig die Intensität des Elektronenstrahls entweder durch Steuerung des

809 549/292

3 4

ersten Gitters oder der Kathode der Farbbildröhre gitter eine Treppenspannung der Frequenz V₃ /# über einer Torschaltung beeinflußt wird. Da der Strahl angelegt ist.

mit Hilfe der Farbträgerfrequenz oder einer ihrer Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung

Harmonischen zeitweilig gesperrt wird, haben solche sollen an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert Anordnungen jedoch den Nachteil, daß der Elektronen- 5 und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnungen strahl nicht vollständig ausgenutzt werden kann und Bezug genommen wird. Es zeigt daß deshalb die Bildhelligkeit reduziert ist. Sie weisen F i g. 1 einen Farbfernsehempfänger mit einer

ferner den weiteren Nachteil auf, daß die Leistung erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, der Harmonischen des an das Farbsteuergitter ange- F i g. 2 schematisch dargestellte Spannungsdia-

legten Farbträgers äußerst hoch ist; dies hat zur io gramme von Eingangs- und Ausgangssignalen einer Folge, daß eine unerwünschte elektromagnetische Ringzählschaltung,

Strahlung auftritt, welche andere, in der Nähe be- F i g. 3 eine Matrizenschaltung zur Zusammen-

findlichen Nachrichtenanlagen oder Farbempfänger fassung der an die Farbsteuergitter angelegten, ebenstören kann. falls dargestellten Spannungen abgestufter Wellen-

Es sind deshalb bereits Bildwiedergabesysteme 15 form,

vorgeschlagen worden, bei welchen die Farbum- F i g. 4 ein Beispiel einer Farbfolge bei zwei

schaltung nicht punktweise, sondern zeilenweise aufeinanderfolgenden Halbbildern, erfolgt. In diesem Fall werden die beiden Farbsteuer- F i g. 5 das Phasenverhältnis zwischen der Kri-

gitter nicht mit einem sinusförmigen Wechselstrom, stalloszillatorausgangsspannung und der Farbträgersondern mit einer stufenförmig ansteigenden oder 20 spannung des Farbsynchronsignals, abfallenden Rechteckspannung ausgesteuert. Auf Fig. 6 ein Vektordiagramm des Farbträgers

Grund der Verwendung von Rechteckspannung während dreier aufeinanderfolgender Zeilen, erübrigt sich die Verwendung von Torschaltungen für F i g. 7 ein Schema eines zur Phasenmodulation

die zeitweise Unterdrückung des Elektronenstrahls. geeigneten Sägezahnsignals.

Da ferner die Farbumschaltung nur zeilenweise 25 Fig. 1 zeigt, daß ein von einer Antenne erfolgt, ist die an die beiden Farbsteuergitter zu legende empfangenes Farbfernsehsignal einem sogenannten Steuerspannung eine relativ niedrige Frequenz in der Tuner 1 zugeleitet wird. F i g. 1 zeigt ferner einen Größenordnung von 5 kHz, so daß unerwünschte Zwischenfrequenzverstärker 2, einen Videodetektor 3, elektromagnetische Streustrahlungen praktisch über- einen Videoverstärker 4, einen Tonzwischenfrequenzhaupt nicht auftreten. 30 verstärker 5, einen Tondetektor 6, einen Tonver-Bei einer bekannten Vorrichtung (schweizerische stärker und -ausgang 7, eine Synchronsignal-Trenn-Patentschrift 303 108) ist für die zeilenweise Um- stufe 8, einen Synchronverstärker 9, einen Vertikalschaltung ein Referenzoszillator vorgesehen, der mit ablenkgenerator 10 und einen Horizontalablenkgeneder Frequenz des Farbträgers schwingt und an drei ratorll. Diese Teilschaltungen arbeiten im wesent-Ausgänge Signale abgibt, die gegeneinander eine 35 liehen auf die gleiche Weise wie die in einem Schwarz-Phasenverschiebung von 120° und 240° aufweisen. weißempfänger. Die mit den Bezugsziffern 12 bis 22 Auf Grund einer elektronischen Schalteinrichtung bezeichneten Teile sind Schaltungen zur erfindungswird rhythmisch immer einer der drei Ausgänge des gemäßen Wiedergabe eines Farbfernsehbildes. Oszillators mit dem Demodulator verbunden. Ein Eine in Fig..2 gezeigte Spannungs- und Phasensolches System hat jedoch den Nachteil, daß ein 40 diagramm einer Ringzählschaltung kann von einem komplizierter Torschaltkreis und spezielle Schalt- horizontalen Zeilenimpuls A angestoßen werden und elemente für dessen Steuerung vorgesehen werden erzeugt Wellenformen B, C und D, die eine horizontale müssen, so daß der schaltungsmäßige Aufwand Ablenkdauer voneinander verschoben sind. Die WeI-relativ hoch ist. lenformen B und D erzeugen, wenn sie in umgekehrter Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen 45 Polung in einer Widerstandsmatrix kombiniert wer-Farbfernsehempfänger mit einer Einstrahl-Bildröhre den, eine in F i g. 3 dargestellte abgestufte Wellen- und zeilenweiser Farbumschaltung zu schaffen, das form i?-D. Die so geschaffene abgestufte Wellenform die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist. wird bei 22 verstärkt und an die Farbsteuergitter Ein derartiger Farbfernsehempfänger weist außer- angelegt, worauf diese die drei Primärfarben Rot, dem die Vorteile auf, daß die schaltungstechnisch 50 Grün und Blau der Reihe nach während jeder horiaufwendigen Torschaltkreise vermieden werden, wo- zontalen Abtastperiode schaltet. Auf diese Weise durch ein sehr stabiler Betrieb bei einfacherer und schließt die Wiedergabe eines Satzes aus roten, billigerer Konstruktion möglich ist. grünen und bläuen Primärfarben mit drei Perioden Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß horizontaler Abtastung. Ein Beispiel der Farbfolge .zur Erzeugung des für die Synchrondemodulation des 55 pro Abtastzeile ist in F i g. 4 gezeigt, woraus zu Farbsignals notwendigen Bezugsträgers ein kristall- ersehen ist, daß der Eindruck »Bildweiß« entsteht, gesteuerter Oszillator auf der Farbhilfsträgerfrequenz wenn die Intensitäten innerhalb der Farbzeilen im fsa plus oder minus einem Drittel der Zeilenfrequenz entsprechenden Verhältnis vorliegen. Das üblicher-/j? schwingt und daß dieses sinusförmige Signal weise durch das Zeichen Y gekennzeichnete Helligeinem Phasenmodulator zugeführt ist, in welchem 60 keitssignal wird durch den Videoverstärker 4 an die dasselbe mit Hilfe eines in einem Formkreis erzeugten, Kathode der Bildröhre angelegt, während die Farbmit Zeilenfrequenz fn schwingenden Sägezahnsignals differenzsignale R-Y, G-Y und B-Y der Reihe nach eine derartige Phasenmodulation erhält, daß seine an das erste Gitter angelegt werden. Genauso, wie Phase gegenüber der Farbträgerfrequenz während die Farbsteuergitter, wie bereits erwähnt, in horieiner Zeilenabtastung konstant erhalten ist und am 65 zontaler Zeilenfolge geschaltet sind, werden die Ende einer Zeile um 120° springt. Farbdifferenzsignale in derselben Folge und in der-Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung selben Periode an das erste Gitter angelegt. In einem besteht darin, daß zwischen die beiden Farbschalt- solchen Fall müssen einige Vorrichtungen zur Her-

5 6

stellung geeigneter Farbdifferenzsignale in der Zeilen- Bei bekannten Farbfernsehempfänger ist der Kri-

folgei?-Y, G-Y, B-Y usw. vorgesehen werden. Stalloszillator gewöhnlich so ausgelegt, daß er bei Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte einer Farbträgerfrequenz (f_sc) eine Oszillatorfrequenz

Vorrichtung zur Erzeugung solcher Farbdifferenz- gleich f_sc abgibt, während gemäß der Erfindung der

signale. Diese Vorrichtung besteht hauptsächlich aus 5 Kristalloszillator eine Frequenz abgibt, die durch die

einem Bandpaßverstärker 12 zur selektiven Ver- Formel

Stärkung des Farbsignals, einem Farbsynchronsignal- -· _ -· , /· _{n A f} _ * _{f n}

verstärker 13, zum Verstärken der Farbsynchron- /o -/_SC +/h/3 oder/₀ -/_sc -/h/3

signale aus einem zusammengesetzten Farb-Video- definiert ist, wobei fs die Horizontalfrequenz

signal, einem Phasendetektor 14, einer Reaktanzstufe io bedeutet.

15 und einem Kristalloszillator 16 für den Farbbezugs- Die obige Formel wird zum besseren Verständnis träger, wobei die Reaktanzstufe 15 die Schwingungs- des gesamten Verfahrens zur Herstellung eines Farbfrequenz des Kristalloszillators steuern kann. Es ist bildes gemäß der Erfindung noch genauer erklärt,
noch zu bemerken, daß der Phasendetektor 14, die Das Verhältnis von f_sc und f_sc + /h/3, wie in Reaktanzstufe 15 und der Kristalloszillatoi 16 in 15 F i g. 5 dargestellt, schließt mit ein, daß während bekannter Weise eine Regelschleife bilden. der 3//h = 3//-Perioden (hier bedeutet H eine

Der Bandpaßverstärker 12 besteht aus zwei Stufen Periode der horizontalen Abtastung) ein Unterschied eines abgestimmten Verstärkers mit einem Band von einer Farbträgerperiode geschaffen wird. Es ergibt 3,58 MHz mit ±0,5 MHz; er greift die Farbsignale sich, daß dann während jeder fi-Periode ein Phasenaus dem Eingangsvideosignal heraus und führt diese 20 unterschied von 120° erzeugt wird, wie aus dem einem Farbdemodulator 18 zu. Von der zweiten Stufe Vektordiagramm von F i g. 6 ersichtlich ist. Dieser des Bandpaßverstärkers 12 wird das Farbsynchron- Unterschied durch einen Phasenwinkel von 120° signal gewonnen, welches dem Farbsynchronsignal- stimmt fast mit der Demodulator bzw. Feststellungsverstärker 13 zugeführt wird und durch ein 3Jff-Tor- achse von R-Y, G-Y, B-Y überein und ist bei Farbimpuls (H = horizontale Abtastperiode) geöffnet 25 fernsehempfängern mit einem einzigen Elektronenwird. Dieses Signal wird der Regelschaltung zur Strahlerzeugungssystem bekannt,
automatischen Phasenkontrolle (APC-Kreis) züge- Insofern als jedoch der Wert /₀ = f_sc + /h/3 leitet. Der eben erwähnte Öffnungsimpuls der 3 if-Peri~ eine fortlaufende Phasenveränderung von 360^ό wähode kann leicht durch Differenzieren der Stufenwellen- rend der 3iZ-Periode gegenüber dem Wert f_sc darform der Farbschaltstufe 22 über einen i?C-Kreis 30 stellt, stellt sich heraus, daß sich bei Verwendung (Kondensator-Widerstand-Kopplung) erzielt werden. dieses Wertes als Feststellungsachse für.den Farbton Der Kristalloszillator 16 schwingt bei einer Frequenz der Farbton der Reihenfolge nach von links nach von /₀ = /se—/h/3, wobei f_sc die Farbträgerfre- rechts innerhalb einer Abtastzeile ändert. Um dies zu quenz ist, das entspricht nach amerikanischer Norm vermeiden, ist es notwendig, die Phase innerhalb gleich 3,574295 MHz. Dabei ist die Farbträger- 35 jeder Abtastzeilenperiode festzuhalten. Dies wird frequenz phasengleich mit dem Farbsynchronsignal durch den in F i g. 1 dargestellten Phasenmoduvon 3,579545 MHz während je dreier horizontaler lationskreis 17 bewirkt.

Abtastperioden und wird durch den APC-Kreis mit Wie in F i g. 7 dargestellt, ist die die Phase modudem Farbsynchronsignal synchronisiert. Das Aus- lierende Wellenform eine Sägezahnschwingung mit gangssignal dieses Oszillators wird in einen Phasen- 40 horizontaler Abtastfrequenz, welche leicht von einem modulator 17 geleitet, wo es durch eine durch Inte- horizontalen Ablenkausgang erzielbar ist. Die Sägegrieren des Horizontalsynchronimpulses erzielte Säge- zahnschwingung wird durch einen Formkreis 19 zahnschwingung der Schwingungsdauer einer ZeileH (Fig. 1) aus der Ablenkspannung geformt. Eine um 120° in der Phase moduliert wird. Das dabei ent- geeignete Wahl der Amplitude und der Polarität stehende phasenmodulierte Signal wird einem im 45 dieser Wellenform ermöglicht die Bestimmung der Phasenmodutor 17 befindlichen Amplitudenbegrenzer Phase des /₀ = f_sc + /π/3-Trägers in abgestufter zugeführt und darauf als »Hilfsträger« an den Färb- Form von jeweils 120° gegenüber der /_sc-Phase, wie demodulator 18 geführt. Durch Demodulation des sie bei 1, 2 und 3 in F i g. 6 gezeigt ist. Die Periode vom Bandpaßverstärker 12 kommenden Farbsignals einer jeden dieser 120°-Intervalle, in denen die Phase mit dem »Hilfsträger« jeweils als Demodulationsachse 50 festgehalten wird, entspricht einer horizontalen Abentstehen die Farbdifferenzsignale in der Folge B-Y, tastperiode; diese Phasenmodulation findet über R-Y und G-Y. Diese werden verstärkt und an die etwa 2 π statt, daher ist jedes bekannte Modulations-Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Farbbildes verfahren dafür anwendbar,
angelegt. Auf diese Weise kann das durch die oben bestimmte

Andererseits wird durch das horizontale Synchron- 55 Sägezahnschwingung phasenmodulierte Signal von signal über die Ringzählschaltung 21 ein Farbschalt- der Frequenz /₀ = f_sc + /h/3 an einen Demodusignal erzeugt. Die Wellenform dieses Farbschalt- lator 18 angelegt werden, woraus sich ergibt, daß signals ist in F i g. 3 (B-D) dargestellt. Dieses Signal Farbdifferenzsignale nach Wunsch in der Zeilenfolge wird an die Farbschaltelektrode der Kathodenstrahl- R-Y, G-Y und B-Y erzeugt werden. Bei Anlegung röhre angelegt, so daß der durch das Strahlerzeugungs- 60 dieser Farbdifferenzsignale auf das erste Gitter wird system ausgestrahlte Elektronenstrahl dadurch abge- ein klares und helles Farbbild wiedergegeben,
lenkt wird, um entsprechend den an die Farbgitter Ähnliche Erfolge können mit der Modus Frequenz angelegten Farbdifferenzsignalen ein Farbbild zu /₀ = /_sc—/h/3 erzielt werden, bei dem die Schalterzeugen. Auf diese Weise kann, wie gewünscht, ein folge des Farbgitters entsprechend eingestellt werden durch Zeilenfolge entstandenes farbiges Bild auf dem 65 muß.

Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre mit einem In Fig. 1 ist ein Kreis 20 zum Erzeugen eines

einzigen Elektronenstrahlerzeugungssystem erzielt Torimpulses von fuß dargestellt, der einen stetigen

werden. Betrieb des automatischen Phasensteuerkreises für

den Kristalloszillator aufrechterhalten soll, indem ein Farbsynchronsignal bei allen 3 .ff-Perioden aufgenommen wird.

Es ist erkennbar, daß an Stelle der Ringzählschaltung 21 der /ff/3-Torimpulsgenerator 20 verwendet werden kann, um eine geeignete Sägezahnschwingung zu erzeugen, die auf die Farbsteuergitter nach Durchgang durch die Farbschaltstufe 22 anwendbar ist. Auf diese Weise kann die Farbschaltung nach Wunsch mit der Sägezahnschwingung hergestellt sein. Bei diesem anderen Verfahren bleiben die übrigen Kreise dieselben wie vorher.

Nach Beschreibung des prinzipiellen Schaltungskonzepts der Erfindung versteht sich, daß durch den erfindungsgemäßen Farbfernsehempfänger ein helleres Bild beim Farbfernsehen ohne weiteres erzielt werden kann, da der Empfänger so aufgebaut ist, daß er die Verwendung einer Spannung von einem Drittel der horizontalen Abtastfrequenz an den Farbsteuergittern gestattet und gleichzeitig eine Vergrößerung der Verfügbarkeit eines von einem einzigen Elektronenstrahlerzeugungssystem ausgesandten Elektronenstahls schafft.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung eines einzigen Farbdemodulationskreises, der Farbdifferenzsignale in der Zeilenfolge erzeugen kann und dadurch weitgehend zur Stabilisierung und Vereinfachung der Schaltungsbetriebsweise beiträgt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung in einem Farbfernsehempfänger mit einer Einstrahl-Bildröhre, beispielsweise einer Chromatronröhre, für die Wiedergabe von NTSC-Farbfernsehsignalen mit Farbwechsel in Zeilenfolge, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des für die Synchrondemodulation des Farbsignals notwendigen Bezugsträgers ein kristallgesteuerter Oszillator (16) auf der Farbhilf strägerfrequenz/_sc plus oder minus einem Drittel der Zeilenfrequenz fs schwingt und daß dieses sinusförmige Signal einem Phasenmodulator (17) zugeführt ist, in welchem dasselbe mit Hilfe eines in einem Formkreis (19) gebildeten vom Horizontal-Ablenkgenerator (11) abgeleitetes und mit Zeilenfrequenz fs schwingenden Sägezahnsignals eine derartige Phasenmodulation erhält, daß seine Phase gegenüber der Farbträgerfrequenz während einer Zeilenabtastung konstant erhalten ist und am Ende einer Zeile um 120° springt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Horizontal-Ablenkgenerator (11) abgeleitete Treppenspannung der Frequenz ¹J₃ fs an eine Farbschaltstufe (22) angelegt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treppenspannung der Farbschaltstufe (22) durch die Kombination von Impulszügen mit zeitlich versetzten Impulsen und einer durch die Zeilenfrequenz fs vorgegebenen Impulslänge mit Hilfe einer Widerstandsmatrizenschaltung gebildet ist und daß die Impulszüge mittels einer Ringzählerschaltung (21) erzeugt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 964 689;
schweizerische Patentschrift Nr. 303 108.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 549/292 5.68 © Bundesdruckerei Berlin