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Schaltungsanordnung zur Video-Demodulation für nach dem Differenzträgerverfahren
arbeitende Femsehempfangsgeräte Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung
zur Video-Demodulation für nach dem Differenzträgerverfahren arbeitende Fernsehempfangsgeräte
unter Verwendung eines aus gegensinnig geschalteten Dioden bestehenden Brückendemodulators,
der durch einen Zusatzträger gesteuert wird.
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Bekanntlich können solche Fernsehempfangsgeräte bisher das senderseitig
ausgestrahlte Video-Frequenzband nicht voll ausnutzen, da der Tonträger irn Empfänger
vor dem Demodulator unter den Weißwert auf 5010 der Bildträgeramplitude unterdrückt
werden muß. In der bekannten Durchlaßkurve nach F i g. 1 muß diese also bei
angenommenem 13ildzwischenfrequenzträger von 38,9 MHz etwa ab 34,4 MHz in
ihrem Seitenbandbereich abfallen, damit der Tonträger mit -26 Dezibel (Amplitudenverhältnis)
ankommt. Um nun keine zu steile Flanke der Durchlaßkurve zu erhalten, ist es unvermeidlich
nach bisherigem Stand der Technik, das Seitenband bei 33,9 MHz praktisch
um mehr als 14 Dezibel (Faktor 5) herabzusetzen. Deshalb kann bisher auch
der für die horizontale Bildauflösung wichtige Video-Frequenzbereich von 4,5 bis
5 MHz nicht mit voller Verstärkung wiedergegeben werden.
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Bekannt sind Fernsehempfangsgeräte mit Herabsetzung nichtlinearer
Verzerrungen mit Einspeisung eines zum Bildträger synchronen Zusatzträgers am nur
aus einer Diode bestehenden Video-Demodulator, um die Nachteile eines schlechteren
Schwarz-Weiß-Sprunges zu vermeiden. Das Zwischenfrequenzsignal wird hierbei über
einen auf diese Frequenz abgestimmten, schmalbandigen Verstärker geleitet. Eine
kleine Verstimmung bringt aber schon eine große Phasenabweichung, obgleich nachteilig
schon ein großer Schaltungsaufwand für die Phasensynchronisation an sich erforderlich
ist.
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Weiter ist es bei Fernsehempfangsverfahren für Restseitenbandübertragungen
bekannt, eine Unterdrückung der Hilfssignalmodulation mit symmetrisch aufgebauten
Demodulationsschaltungen zu erreichen, wobei dieses Hilfssignal als Signalspannung
mit reiner Zweiseitenbandmodulation dem Videogleichrichter zum Erzielen verzerrungsarmer
Signal-Demodulation mit zum Träger unsymmetrischen Seitenbändern zugeführt wird
(deutsche Patentschrift 956 690).
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Der Be#seitigung von Demodulationsverzerrungen in Fernsehempfängern,
sowohl von Restseitenbandverzerrungen als auch von Einseitenbandverzerrungen, dient
weiter eine bekannte Demodulatorschaltung, welche als Doppelseitenbandübertragungssystem
arbeitet, indem das aus dem Nachrichtensignal im Demodulator abgeleitete Detektorsignal
im wesentlichen ein symmetrisches Doppelseitenbandsignal ist, welches die Trägerfrequenz
wie auch einen Teil der Seitenbandfrequenzbereiche umfaßt, wobei dann zur Demodulation
des Nachrichtensignals dieses mit dem Detektorsignal gemischt wird (österreichische
Patentschrift 193 445).
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Die Schaltungsanordnung zur Video-Demodulation für nach dem Differenzträgerverfahren
arbeitende Fernsehempfangsgeräte unter Verwendung eines aus gegensinnig geschalteten
Dioden bestehenden Brükkendemodulators mit Steuerung über einen Zusatzträger kennzeichnet
sich gemäß der Erfindung nun dadurch, daß den beiden Demodulatordioden der Bildträger
des Zwischenfrequenzsignals mit seiner Modulation mit gleicher, der unmodulierte
Zusatzträger aber mit ungleicher Amplitude derart zugeführt werden, daß die aus
der Summe von Zusatzträger-und mittlerer Bildträgeramplitude gebildete Ausgangsspannung
der einen Diode gleich der aus der Differenz dieser beiden Amplituden gebildeten
Ausgangsspannung der anderen Diode ist, und daß die Zusatzträgeramplitude mindestens
den dreifachen Wert der mittleren Bildträgeramplitude besitzt.
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Eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kennzeichnet
sich dadurch, daß den beiden Demodulatordioden der Zusatzträger mit gleicher Amplitude,
jedoch der Bildträger des Zwischenfrequenzsignals mit seiner Modulation mit ungleicher
Amplitude derart zugeflührt werden, daß das Verhältnis des wirksamen Modulationsgrades
an der einen Diode zum wirksamen Modulationsgrad an der anderen Diode auf etwa
0,8 bis 0,9 herabgesetzt ist.
Die erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnungen mit unsymmetrisch aufgebauten Brückendemodulatoren beseitigen
die als sogenannte »Ton-im-Bild-Störungen« bekannten Interferenzen zwischen Ton-und
Bildsignalen bzw. werden diese auf ein praktisch nicht mehr in Erscheinung tretendes
Mindestmaß reduziert. Dadurch kann jetzt aber die vom Sender abgegebene Video-Bandbreite
von 5 MHz auf der Empfängerseite voll ausgenutzt werden, wie es eine Durchlaßkurve
nach F i g. 2 in frequenzabhängiger Darstellung eines mit 38,9 MHz
angenommenen Bildzwischenfrequenzträgers in Beziehung zu einem, Tonträger von 33,4
MHz amplitudenabhängig zeigt. Diese Durchlaßkurve nach F i g. 2 besitzt
- gegenüber bisher bekannt nachteiligen Verhältnissen nach F i
g. 1 - im Bereich der Tonträgerzwischenfrequenz von 33,4 MHz und der
Bildzwischenfrequenz von 33,9 bis 34,9 MHz keine steile Flanke und erlaubt
somit eine maximale Verstärkung des gesamten Videofrequenzbereiches. Dies bedeutet
optimale Bedingungen in Phase und Amplitude auch in diesem für die horizontale Bildauflösung
wichtigen Frequenzbereich. Die sehr flache Flanke im Bereich von 33,4 MHz vermeidet
die bisher häufig nachteilig aufgetretene Umwandlung der Frequenzmodulation des
Tonträgers in Amplitudenmodulation, welche zu den bekannten horizontalen, im Rhythmus
der Tonmodulation in der Helligkeit und Breite schwankenden Störungen auf dem Bildschirm
führten.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung bringt weiterhin den großen
Vorteil, daß zum Erzeugen der Tonzwischenfrequenz (5,5 MHz) der unmodulierte
Zusatzträger benutzt wird, wodurch das bislang als sogenannter »Intercarrierbrumm«
bezeichnete unangenehme Störgeräusch unterdrückt werden kann.
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Weiter erreicht man mit den erfindungsgemäßen Schaltmaßnahmen gegenüber
bisher bekannten Demodulatoren bis zu 10fach höhere Tonzwischenfrequenzspannungen,
so daß hierdurch Einsparung einer Ton-ZF-Röhre ermöglicht werden kann.
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Schließlich ergibt sich noch der Vorteil gegenüber bekannten Schaltungen,
daß der Gleichspannungsanteil des Videosignals unabhängig von dem in den Brückendemodulator
eingespeisten Zusatzträger bleibt. Der Innenwiderstand des Brückendemodulators ist
sehr niedrig gehalten, was wiederum den Videofrequenzgang günstig beeinflußt. Hierdurch
arbeiten aber durch die größeren Lastwiderstände die Dioden mit weitaus höherem
Wirkungsgrad als bisher.
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Das Wesen der erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahmen wird in den Abbildungen
an Hand mehrerer Ausflührungsbeispiele im folgenden beschrieben. Es zeigen die weiteren
Zeichnungen F i g. 3 eine symmetrische Schaltungsanordnung, F i
g. 4 eine erfindungsgemäß abgewandelte Brükkendemodulatorschaltung mit unsymmetrischer
Einspeisung des Bildträgers, F i g. 5 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen
Brückendemodulatorschaltung mit unsymmetrischer Einspeisung des Zusatzträgers, F
i g. 6 eine symmetrische Schaltung mit Stabilisation der Phasensynchronisation
des Zusatzträgeroszillators.
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Eine Schaltung nach F i g. 3 kann wesentlich aufgeteilt werden
in den eigentlichen Brückendemodulator 1, der innerhalb der gestrichelten
Linie liegt, und den strichpunktiert umgezogenen Oszillatorteil 2 zum Erzeugen des
in den Brückendemodulator einzuspeisenden Zusatzträgers, bestehend aus dem Phasendiskriminator
3 und der Oszillatorröhre 4. Mit 5 ist weiter die Bildzwischenfrequenz-Endverstärkerröhre
bezeichnet, aus deren Kreis das breitbandige ZF-Signal in die eine Diagonale des
Brückendemodulators 1 mit zwei gegeneinander geschalteten Dioden
6 und 7 eingespeist wird. In die andere Diagonale des Demodulators
1 wird ein vom Oszillator 4 z. B. in bekannter ECO-Schaltung erzeugter, unmodulierter
Zusatzträger eingespeist, der über als Phasendiskriminator arbeitende Dioden
8/9 und eine von diesen gesteuerte Reaktanzdiode 10 auf den Bildzwischenfrequenzträger
(38,9 MHz) synchronisiert ist. Der Bildträger gelangt in gleicher Phase zum
Phasendiskriminator 3 wie zum Demodulator 1,
während der synchrone
Zusatzträger der Oszillatorröhre 4 dagegen durch Auskopplung vom Primärkreis des
auf 38,9 MHz abgestimmten Bandfilters 11
zum Phasendiskriminator
3 um verschoben zum über den Sekundärkreis des Filters 11 in den Brückendemodulator
1 einfließenden Zusatzträger ist. Durch diese einfache Schaltmaßnahme ist
garantiert, daß der Zusatzträger im Vergleich zum Bildträger an der Diode
6 des Demodulators 1 die relative Phase Null und an der Diode
7 die relative Phase.-r besitzt. Folgerichtig addiert sich hiermit der Bildträger
mit seiner Modulation zum unmodulierten Zusatzträger an der Diode 6, während
er sich an der anderen Diode 7 subtrahiert.
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Zwischen den Abgriffen 12 und 13 im Brückendemodulator
1 entstehen als Differenzspannung der beiden an den Dioden 6 und
7 erzeugten Richtspannungen einerseits das Video-Bildsignal und andererseits
das Differenzträgertonsignal (5,5 MHz). Beide Signale durchlaufen gemeinsam
einen Tiefpaß 14 und werden dann durch einen auf 5,5 MHz abgeglichenen Sperrkreis
15 weichenartig getrennt. Das Tonsignal wird dem Ton-ZF-Verstärker und das
Videosignal der Video-Endstufe zugeführt, wie in F i g. 3 angedeutet.
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Durch die erfindungsgemäße Addition bzw. Subtraktion von Bild- und
Tonträger zueinander an den Dioden 6 bzw. 7 im Demodulatorteil
1 ergeben sich verschiedene Modulationsgrade an diesen Dioden, was nachfolgend
rechnerisch belegt wird: Der Modulationsgrad an der Diode 6 ergibt sich zu
und an Diode 7 zu
wobei Modulationsgrad ohne Zusatzträger, Z = Zusatzträgeramplitude,
B = mittlere Bildträgeramplitude.
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Zur Herabsetzung der einleitend zitierten »Tonim-Bild-Störungen« und
Interferenzerscheinungen zwischen Ton- und Bildsignalen ist ein bestimmtes Verhältnis
der Modulationsgrade "16 und M7 ZU-einander erforderlich, das den
Faktor
ergibt, welches Verhältnis sich in folgenden Grenzen bewegen soll:
wenn man den Zusatzträger erfindungsgemäß amplitudenmäßig etwa mindestens dreimal
so groß wie den Bildträger macht.
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Diese Ungleichung führt zu einer erfindungsgemäßen unsymmetrischen
Brückenschaltung, derart, daß gegenüber einem symmetrischen Aufbau das Verhältnis
des wirksamen Modulationsgrades an der Diode 7 zum wirksamen Modulationsgrad
an der Diode 6 durch den Unterschied der modulierten Bild- und Tonträger
auf etwa 80 bis 900!() herabgesetzt wird. Nach einer Ausführung nach F i
g. 4 hierflür kann dies durch Verwenden von Koppelspulen mit unterschiedlichen
Windungszahlen 6' bzw. 7' zueinander für die im Brückendemodulator
1
gegeneinandergeschaltet liegenden Dioden 6 bzw. 7
erreicht
werden.
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Eine andere Möglichkeit unsymmetrischer Einspeisung kann erfindungsgemäß
dadurch erzielt werden, daß das Verhältnis der wirksamen Modulationsgrade an den
Dioden 6 und 7 zueinander durch unsymmetrische Einspeisung des unmodulierten
Zusatzträgers mit wahlweise verschiedenen Amplituden für den Brückendemodulator
1 bestimmt ist, wie es beispielsweise in F i g. 5 dargestellt
ist. Der nach der Erfindung unmodulierte Zusatzträger wird den Dioden
6, 7 mit verschiedenen Amplituden zugeführt, flür welche Schaltung dann allgemein
gilt: Z7 = Z6 + 2B,
d. h.. bei einer Zusatzträgeramplitude
A, vom vierfachen Wert der mittleren Bildträgeramplitude B für die Diode6 muß der
Zusatzträger für die Diode7 das Sechsfache der mittleren BildträgeramplitudeB betragen.
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In F i g. 6 ist schließlich nach der Erfindung eine weitere
Schaltungsmöglichkeit wiedergegeben, welche den Vorteil besitzt, die Synchronisation
des Zusatzträgers in Beziehung zum Bildzwischenfrequenzträger zusätzlich zu stabilisieren,
und zwar um den Faktor 10, womit der Fang- und Mitnahmebereich der Phasensynchronisation
jetzt unabhängig von Bildinhalt und Kontrast arbeiten kann, durch eine Begrenzung
in der Frequenzdiskriminatorschaltung 16. Diese Anordnung arbeitet selbst
bei schwachem oder flauem Bild noch absolut zuverlässig, was bei Grenzempfang von
besonderer Bedeutung ist. Für Fernsehempfangsgeräte mit Abstimmautomatik ergibt
eine Schaltung nach F i g. 6 gegenüber F i g. 3
deswegen keinen Mehraufwand,
da der Phasendiskriminator 3 in seiner einen Diagonalen parallel zum Frequenzdiskriminator
16 der Abstimmautomatik 17 geschaltet ist. Der Frequenzdiskriminator
16 wird hier vorzugsweise als amplitudenbegrenzender Ratiodetektor angewendet,
welcher im Zusammenwirken mit der als Pentodenbegrenzer arbeitenden Verstärkerröhre
17 der Abstimmautomatik eine gute Amplitudenbegrenzung des Bild-ZF-Trägersignals
von der Endstufe 5 am Phasendiskriminator 3 mit den gegeneinandergeschalteten
Dioden 8, 9 erzeugt. Weiter können bei schmalbandiger Dimensionierung eines
Bandfilters 18 im Frequenzdiskriminatorkreis 16 die Bild-ZF-Seitenschwingungen
unterhalb etwa 38 MHz unterdrückt werden, und damit zugleich eine eventuelle
Phasenmodulation des Bild-ZF-Trägersignals. Der Brückendemodulatorl mit den Dioden
6 und 7 ist in F i g. 6 wiederum unsymmetrisch ausgeführt.
Mit 19 ist schließlich die Reaktanzdiode der Abstimmautomatik 17 im
Kanalwähler bezeichnet.