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fernsehsignal-Übertragungssystem Die Erfindung betrifft ein Bernsehsignal-Übertragungssystem,
bei dem ein VSB- oder Restse'itenband-übertragungssystem verwendet wird.
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Das Fernsehbild ist im allgemeinen bezUglich der horizontalen Mittellinie
des Bildschirms asymmetrisch, und d.as Bild wird im Vergleich mit der Vertikalsynchronisierungsperiode
während einer relativ langen Zeitdauer ruhig gehalten. Das Bildsignal enthält daher
viele Schwingungsformen, die sich mit der Vertikalsynchronisierungsperiode wiederholen
und seine Spektralverteilung ist im Niederfrequenzbereich dicht konzentriert. Bei
einem Restseitenband-Übertragungssystem wird das Fernsehsignal amplitudenmoduliert.
Dies führt zu einer Konzentration energiereicher Seitenbänder in der Spektralverteilung
der mod.ulierten Schwingung in d.er Nachbarschaft des Trägers, Auf der Empfangsseite
muß der synchronisierte Demodulationsträger wiedergegeben werden. Wenn das Fernsehsignal
mit einem Modulationegrad von weniger als tOO % übertragen wird, wird das Seitenband
keine
Polaritätsumkehr des Trägers bewirken. Das -Signal,"' das
man erhält, wenn man die modulierte Schwingung durchdas -Bandpassfilter zur Gewinnung
des Trägers leitet, weist daher bekanntlich keine Phasenänderung auf und ist ein
Träger, bei dem sich nur Amplitudenänderungen ergeben. Wenn man dieses Signal durch
ein geeignetes Begrenzungsglied leitet, kann man einen Demodulationsträger erhalten,
der eine konstante Amplitude und Phase besitzt.
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Wenn das Signal aber mit einem Modulationsgrad von mehr als 100 ,
d. h. übermoduliert übertragen wird, ergibt sich eine Polyritätsumkehr des Trägers
auf Grund des Seitenbandes. In diesem Fall ist es unmöglich, den Demodulationsträger
auf die oben beschriebene Weise zu erhalten.
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Da außerdem das Seitenband, welches bei der Polaritätsumkehr des Trägers
die Hauptrolle spielt, sich nahe beim Träger befindet, ist es nicht möglich, das
energiereiche Seitenband durch ein Filter vom Träger zu trennen. Um den synchronisierten
Demodulationsträger nach dem herkömmlichen Restseitenband-Übertragungsverfahren
wiederzugeben, ist eine aufwendige Sohaltungsanordnung erforderlich, in welcher
der einen konstanten Pegel besitzende Träger beim Horizontalsynchronisierungssignal
periodisch aus der modulierten Schwingung entnommen werden muß.
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Die Erfindung bezweckt, ein wirtschaftlich günstiges Fernsehsignal-Sbertra'gungsaystem
anzugeben, bei welchem'die im Fernsehsignal enthaltenen Gleichstrom- und Niederfrequenzanteile
unterdrückt werden und der Demodulationsträger auf der Empfangsseite mittels einer
einfachen Schaltungs anordnung^wiedergegeben wird.
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Die Erfindung schafft ein Fernsehsignal-Übertragungssystem, bei welchem
asymmetrische Seitenbänder, die durch Beseitigung eines Teiles des einen der Seitenbänder
gewonnen werden, welche durch Ubermodulation des Übertragungssignals (Amplitudenmodulation)
mit einem höheren Modulationsgrad als 100 % unter Verwendung eines Trägers erzeugt
werden.
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dessen Frequenz größer ist als die maximalfrequenz eines zu übertragenden
Fernsehsignals, zusammen mit dem Träger übertragen werden. Auf der Sende seite werden
die empfange--nen asymmetrischen Seitenbänder und der Träger unter Verwendung eines
Demodulationsträgers. demoduliert, welcher aus den empfangenen asymmetrischen Seitenbändern
und dem Träger, gewonnen wird. Auf diese Weise wird das Bernsehsignal wiedergegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zum Erzeugen des Übertragungssignales, in welches
das Fernsehsignal umgewandelt wird, und zum Unterdrücken des Niederfrequenzanteils.
des Fernsehsignas vorgesehen. Eine weitere Einrichtung, dient zum Regenerieren d.es
Demodulationsträgers durch Gewinnung des Demodulationsträgers zusammen mit dem symmetrischen
Teil der asymmetrischen Seitenbänder aus den, gegebenen asymmetrischen Seitenbändern
und dem Träger. Ferner sind eine Einrichtung zum Regene-.
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rieren des Übertragungssignals durch Demodulation derempfangenen
asymmetrischen Seitenbänder und des Trägers unter Verwendung des regenerierten Demodulationsträgers
und eine Einrichtung zum Regenerieren des Fernsehsignals aus dem Ub"ertragungssignal
vorgesehen.
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Anhand der zeichnung soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1a bis d Darstellung von Schwingungsformen, welche zeigen, wie ein
Fernsehsignal in ein Übertragungssignal gemäß der Erfindung umgewandelt wird; Fig.
2a bis'c Darstellungen zur Erläuterung des Unterschiedes
der Spektralverteilung
beim Vergleich des Fernsehsignals mit dem Übertra,gungssignal; Fig. 3 ein Blockschaltbild
eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung; Fig. 4a bis h Darstellungen zur
Erläuterung verschiedener Frequenzen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3; Fig.
5 ein Beispiel eines Gleichstrom-Überlagerungskreises für das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig., 3; Fig. 6 ein Beispiel eines Ringmodulators; und Fig. 7a das Verhalten
des Trägergewinnungsfilters gemäß Fig. 3, dessen Vectordiagramm in Fig. 7b dargestellt
ist.
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In Fig. 1a ist ein Beispiel einer Schwingungsform des zu übertragenden
fernsehsignals dargestellt. Seine Spektralverteilung ist auf die Bildfrequenz fp
und die Horizontalsynchronisierungsfrequenz fH konzentriert. Im Ganzen ist die Verteilung
im Niederfrequenzbereich konzentriert.
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Fig. 1b zeigt ein Signal mit einem bestimmten Gleichstrompegel, nämlich
das Fernsehsignal aus Fig. ia, dem eine Gleichstromkomponente überlagert ist. In
Fig. ic ist eine Rechteckschwingung dargestellt, deren Frequenz gleich der 'halben
Wiederholungsfrequenz d.er Horizontalsynchronisierung des Fernsehsignals gemäß Fig,
1a ist. De Spektralverteilung besitzt ihre Grundwelle bei fH/2, wie in Fig. 2b dargestellt
ist. Sie besitzt nur hohe Oberwellen ungerader Ordnung. Pig. 1d zeigt eine Schwingungsform-,
die sich ergibt, wenn man das Signal gemäß Pig. 1b unter Verwendung des Steuersignals
gemäß Fig. ic mit einem Ringmodulator moduliert. Wenn-in Fig. ib ein Gleichstrompegel,
der halb
so groß ist wie die Maximalamplitude des Fernsehsignals
(von Spitze zu Spitze gerechnet), zu diesem addiert wird, wird die Amplitude in
Fig. 1a gleich derjenigen in Fig. 1b werden. Wenn jedoch, wie in Fig. ib darge-stellt-ist,
ein Gleichstrompegel addiert wird, der' halb so groß ist, wie das Videosignal mit
Ausnahme des Synchronsignals des Fernsehsignals, so wird sich die in Fig. 1-g gezeicte
Schwingungsform ergeben, wobei nur das Synchronisierungssignal vorspringt. Die Schwingung
gemäß Fig. 1d wird mit einer hohen Frequenz moduliert, und das sich ergebende' Signal
wird übertragen. Auf der Empfangsseite wird das empfangene Signal demoduliert, so
d.aß sich die gleiche Schwingung wie in Fig. id ergibt. Der S-ynchronisierungssignalteil
wird dann aus dem demodulierten Signal abgesondert und zur Wiedergabe einer Rechteckschwingung
wie gemäß Fig. 1c verwendet, wodurch das Fernsehsignal wiedergegeben wird.
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Die Spektralverteilung der Schwingung gemäß Fig. 1d ist in Fig. 2c
dargestellt, wobei sowohl der Gleichstrom- wie auch der Niederfrequenzanteil (in
der Nähe von fF) in starkem Naße unterdrückt sind, und die Spektralverteilung ist
dicht auf die Frequenz fH/2 zu konzentriert.
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Die Schwingung gemäß Fig. 1d, deren Gleichstromkomponente und Niederfrequenzkomponente
auf die beschriebene Weise unterdrückt worden sind, wird durch einen Träger mit
hoher Frequenz amplitudenmoduliert. Als Ergebnis ist nur die unterdrückte schwache
Seitenbandkomponente in der Nähe der Trägerfrequenz verteilt, während die Seitenbandkompo-+
flente mit hohem Pegel von der Trägerfrequenz entfernt verteilt ist. Wenn die starke
Seitenbandkomponente des modulierten Signals, die um mehr als fH/2 entfernt ist,
durch Verwendung des Trägergewinnungsfilters unterdrückt wird, befindet sich in
der Nähe des Trägers als Seitenband nur die Niederfrequenzkomponente, welche die
schwache Spektralkomponente ist. Wenn das Signal in der Nähe des Trägers von der
Sendeseite mittels beider Seitenbänder gesendet
wird und dann wieder
ein Träger mit einem' Pegel eingefügt wird, der über der in der Nachbarschaft des
Trägers vorhandenen schwachen Spektralkomponente liegt, kann man einen kontinuierlichen
Träger ohne Phasenänderung als synchronisierten Demodulationsträger vom Trägergewinnungsfilter
auf der Empfangsseite erhalten.
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Das in Fig. 3 dargestellte und in Fig. 4 erläuterte über tragngssystem
gemäß der Erfindung enthält einen Send teil 8, einen Empfangsteil 8' und eine Übertragungsleitung
9, die vom Sendeteil zum Empfangsteil führt. Im Sendeteil 8 erzeugt eine Signalquelle
10 ein zu übertragendes Pernsehsignal, wie es in Fig. ia dargestellt ist. Diese
Schwingung gemäß rig. 1a hat, wie beschrieben wurde, die Spektralverteilung gemäß
Fig. 2a. Vereinfacht ist diese Spektralverteilung in Fig. 4a gleichmäßig im Frequenzband
verteilt dargestellt. Mit 11 i'st in Fig. 3 ein Gleichstrom-Überlagerungskreis bezeichnet,
welcher dem Fernsehsignal' einen Gleichstrompegel überlagern soll. Ein Trennglied
12 trennt nur das Synchronisierungssignal vom Fernsehsignal. Dieser Kreis wird für
Fernsehempfänger in allgemein bekannter Weise verwendet. 13 ist ein Bandpassfilter,
durch welches die Widerholungsfrequenzkomponente des Horizontalsynchronisierungssignals
aus dem abgesonderten Synchronisierungssignal gewonnen wird. Ein Flip-Flop-Kreis
14 erzeugt eine Impulsfolge mit der Wiederholungsfrequenz fH/2. Mit 15 ist ein Verstärker
und mit 16 ein Ringmodulator bezeichnet. Vom Überlagerungskreis 11 wird eine Schwingung
gemäß Fig. ib an eine der Eingangsklemmen des Modulators 16 angelegt, und eine Schwingung
gemäß Fig. 10 wird vom Verstärker 15 seiner anderen Eingangsklemme zugeführt. Am
Ausgang des Modulators 16 erscheint eine Schwingung, d.eren Gleichstrom- und -Niederfrequenzkomponenten
unterdrückt sind. Ihre Verteilung
ist in Fig. 4b dargest.ellt. Ein
Oszillator 17, der einen Träger fC erzeugt, ist mit einem Modulator 18 gekoppelt,
welcher die beiden Seitenbänder und kontinuierlich den konstanten Träger FC gemäß
Fig. 4c liefert. Da der Modulationsgrad des Modulators 18 größer ist als 100 %,
ist der Pegel seines Ausgangsträgers fC kleiner als der Fernsehsignalpegel, wie
in Fig. 4c dargestellt ist. Dies bedeutet, daß sich eine Polaritätsumkehr des Trägers
fC auf.Grund des Fernsehsignals ergibt.
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Der Träger fC und seine beiden Seitenbänder werden durch ein Bandpass-
oder Tiefpassfilter 19 geleitet, so daß das gesamte untere Seitenband und ein Teil
des oberen Seitenbandes auf die Übertragungsleitung 9 gesendet werden, wie in Fig.
4d dargestellt ist, Als Ergebnis befinden sich beide Seitenbänder in der Nähe des
Trägers fC, und die Gleichstrom- und Niederfrequenzkomponenten werden durch die
Kreise 11 bis 16 unterdrückt. Deshalb befindet sich nur die schwache Spektralkomponente
in der Nähe von Dies bedeutet, daß die Phasenänderungskomponente des Trägers fC
in dem einzelnen Seitenbandbereich entfernt von f0 verteilt ist, und die starke
Spektralkomponente, welche.die Riaritätsumkehr des Trägers c bewirkt, ist ebenfalls
entfernt von'f0 verteilt.
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Das in Fig. 3 dargestellte Bandpassfilter 31 dient zum Herleiten des
Trägers. Wie in Fig. 4e g'ezeigt ist, wird seine Seitenbandkomponente auf einen
Pegel unterhalb des Trägerpegels herabgedrückt. Ein Beispiel für die Charakteristik,
des Filters 31 ist in Fig. 7a dargestellt, wobei die, Kurve 71 das Dämpfungsverhalten
und die Kurve 72 das Phasenverhalten zeigt. Gemäß der Dämpfungskurve 71 ergibt sich
ein ausreichender Dämpfungswert bei fc # fH.
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Perner ist ersichtlich, daß diese Kennkurve symme- 2 trisch zu fc
ist. Folglich kann man als Ausgangssignale
des Bandpassfilters eine
relativ energiereiche fc-Komponente und die beiden Seitenbandkomponenten relativ
-energieschwach'erhalten. Fig. 7b zeigt die Ausgangssignale des Bandpassfilters
in der Vektorform. 73 ist die fc-Komponente, 74 das obere Seitenband von fc und
75 das untere Seitenband von fc. Wenn der kombinierte Vektor 76 der Vektoren 74
und 75 die gleiche Richtung hat wie der Vektor 73 der fc-Komponente und die Vektoren
74-und 75 einen entgegengesetzt gleichen Phasenwinkel besitzen, so werden die beiden
Seitenbänder die Phase des Trägers nicht stören. Um dies zu erreichen, ist es notwendig,
d.aß daß die'Phasenc'h'arakteristik des Bandpassfilters 31 (Kurve 72) punktsymmetrisch
bezüglich des Trägers fc ist, wie in Fig. 7a dargestellt ist. Mit 32 ist in Fig.
3 ein Begrenzungsglied'bezeichnet, welches das vom Bandpassfilter 31 erzeugte, sich
bei unveränderter Phase nur hinsichtlich der Amplitude ändernde'Ausgangssignal empfängt
und die Amplitude begrenzt.
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Auf diese Weise erhält man einen Träger fc (für die Demodulation),
dessen Amplitude und Phase stich nicht ändern.
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Selbstverständlich liegt die Bandbreite des Filters 31 in der Bandbreite
des Bandpassfilters 19, und je schmaler seine die Trägerfrequenz zentrierende Bandbreite
ist, umso schmaler wird der Wert der Ausgangsseitenbandkomponenten und umso leichter
kann die Amplitude begrenzt werden.
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Ein VSB- oder RestseitenWband-Pormungsfilter (33) zu 3 ) ist mit einem
Eingang eines Demodulators 34 gekoppelt. Der Demodulator 34 bewirkt e'ine Homodyndemodulation
des restseitenbandmodulierten Signales gemäß Fig. 4f mittels des Trägers für die
Demodulation, den er vom Filter 31 über das Begrenzungsglied 32 empfängt. Das sich
ergebende Ausgangssignal ist in Fig. 4g'dargestellt und. entspricht der Schwingungsform
gemäß Fig. 1d. Mit dem Ausgang des Demodulators 34 ist ein Schwingungsformwandler
35 gekoppelt. An seiner Ausgangsklemme 36 erscheint ein wiedergegebenes Fernsehsignal
einschließlich der Gieichstromkomponente,
wie in Fig. 4h dargestellt
ist.
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Das in Fig. 5 dargestellte Schaltbild zeigt ein Beispiel eines Gleichstrom-Überlagerungskreises
gemäß Fig. 3. Von einer Gleichstromquelle wird-eine negative Spannung angelegt.
Wenn die Werte der in der dargestellten Weise geschalteten Widerstände Rl, R2 und
R3 entsprechend bemessenwerden, ergibt sich die Schwingngsform gemäß Fog. 1b.
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Die Schaltung'sanordnung gemäß Fig. 6 ist ein Beispiel für den Ringmodulator
16 gemäß Fig -3. Mit 161 und 162 sind in Pig. 6 die Eingangsklemmen bezeichnet,
die .mit dem Gleichstrom-Überlagerungskreis 11 gemäß Fig. 3 verbunden werden. 163
und 164 sind Steuereingangsklemmen, die mit dem Verstärker 15 gemäß Fig. 3 gekoppelt
-sind. 165 und 166 sind die Ausgangsklemmen. Wenn das Signal an der Klemme 163 positiv
und an der Klemme 164 negativ ist, sind die dargestellten Dioden Di bis D8 gesperrt,
während die Dioden D9 bis D16 in Durchlassrichtung vorgespannt sind. Infolgedessen
ist die Klemme 161 mit der Klemme 165'und die Kemme 162 mit der Klemme 166 verbunden.
Die Schwingungsform des. Signales an den Eingangskle'mmen- isit-- also die gleiche
wie an den Ausgangsklemmen.. Wenn an; die Steuerklemmen 163 und 164 eine-umgekehrte
oder Sperrspannung angelegt wird, werden die Dioden D1 bis D7 leitend und die Dioden
D9 bis D16 gesperrt. Dadurch werden die Klemme 161 mit der Klemme 166 und die Kl'emme
162 mit der Klemme 165 verbunden. Die Folge ist', .daß die Signale an den Eingangs-
und Ausgangsklemmen zueinander umgekehrte Schwingungsformen aufweisen.
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Wenn also an die Eingangsklemmen 161 und 162 eine Schwingung gemäß
Fig. 1b und an die Steuerklemmen 163 und 164 eine Schwingung gemäß Fig. 1c angelegt
werden, erhält man an den Ausgangsklemmen 165 und 166 eine Schwingung, wie sie in
Fig. 1d dargestellt ist.
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Der Schwingungsformwandler 35 gemäß Fig. 3 kann durch die Kreise 11
bis 16 gebildet werden.
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Es wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Kurz zusammengefasst, ist die Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
1) Ein Gleichstrompegel wird dem Fernsehsignal überlagert, wie in Fig. 1b dargestellt
ist, wobei man das Übertragungssignal gemäß Fig. 1d erhält, ohne die Amplitude im
Vergleich mit dem Fernsehsignal gemäß, Fig. 1a übermäßig zu erhöhen.
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2) Der Modulationsgrad des Modulators 18 gemäß Fig. 3 ist größer als
100 . Die Amplitude des Signales, das auf die Übertragungsleitung 9 gesendet werden
soll, wird derart herabgedrückt, daß der Verstärkerkreis nicht überlastet wird..
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3) Da in der Nachbarschaft des Trägers keine Phasenänderungskomponente
vorhanden ist, ist es leicht möglich, den synchronisierten Demodulationsträger aus
dem über tragenen Signal. mit einem Modulationsgrad von mehr als 100 % zu reproduzieren.
Dies erlaubt die, Schaffung eines wirtschaftlich günstigen Übertragungssystems.