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Videorecorder mit verbesserter Tonwiedergabe
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Bei Videorecordern ist es bekannt, das Videosignal durch Frequenzmodulation
eines Bildträgers auf sogenannten Schrägspuren aufzuzeichnen, die unter einem Winkel
von ca.
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60 schräg zur Längsrichtung des Bandes verlaufen. Dabei ist vorzugsweise
entlang einer derartigen Schrägspur jeweils ein Halbbild aufgezeichnet. Aufzeichnung
und Abtastung erfolgen mit zwei Köpfen, die jeweils abwechselnd die Schrägspuren
abtasten.
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Bei derartigen Geräten wird das Tonsignal auf einer parallel zur Bandkante
verlaufenden Längs spur mit einer Breite von etwa 1 mm mit einem feststehenden Kopf
aufgezeichnet und abgetastet. Für die Aufzeichnung und Abtastung des Tonsignals
ist also die Längsgeschwindigkeit des Bandes und nicht die wesentlich höhere Relativgeschwindigkeit
zwischen Kopf und Band auf den Schrägspuren entscheidend. Die Längsgeschwindigkeit
des Bandes ist in der Praxis zur Vergrößerung der Gesamtspieldauer eines Bandes
auf Werte in der Größenordnung von 2 cm/s verringert worden. Diese geringe Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Band und dem Tonkopf hat einen nachteiligen
Einfluß
auf die Qualität des aufgezeichneten Tonsignals. Eine Hifi-Qualität läßt sich bei
dieser geringen Relativgeschwindigkeit praktisch nicht mehr erreichen. Das aufgezeichnete
Tonsignal hat nur noch eine Bandbreite von etwa 70 Hz bis 7-10 KHz. Wegen der geringen
Breite der Längsspur ergibt sich auch ein relativ schlechter Störabstand. Dieser
wird bei der Aufzeichnung von zwei Tonsignalen für Stereo-Wiedergabe durch die dann
notwendige Halbierung der Breite der Längsspur noch schlechter.
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Es ist an sich denkbar, ähnlich wie bei der Bildplatte auch das Tonsignal
zusammen mit dem Bildträger auf den Schrägspuren aufzuzeichnen. Eine solche Lösung
konnte jedoch in der Praxis bisher nicht erfolgreich realisiert werden. Einerseits
ist der verfügbare Frequenzbereich bereits voll ausgenutzt.
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Der Bereich von etwa 0-1,3 MHz wird von dem in der Frequenz herabgesetzten
quadraturmodulierten Farbträger und der Rest des Frequenzbereiches durch das Frequenzspektrum
des modulierten Bildträgers eingenommen. Eine Aufzeichnung eines Tonträgers in der
noch vorhandenen schmalen Frequenzlücke zwischen dem modulierten Farbträger und
dem Frequenzspektrum des Bildträgers ist durch die notwendigen steilen Filterflanken
für den Farbträger und den Bildträger wegen der auftretenden Phasen- und Gruppenlaufzeitfehler
praktisch nicht möglich.
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Andererseits entsteht bei der Aufzeichnung des Tonsignals auf den
Schrägspuren bei der Wiedergabe eine beträchtliche Störung durch den Kopfwechsel.
Bei der Bildwiedergabe stört der Kopfwechsel nicht, weil er während der Vertikalaustastlücke
erfolgt. Bei der Wiedergabe des Tonsignals wird jedoch dieser Kopfwechsel als störendes
Geräusch hörbar, weil durch den Kopfwechsel die Abtastung des z.B. einem Träger
aufmodulierten Tonsignals vom Band jeweils mit 50 Hz kurzzeitig unterbrochen ist.
Die dadurch entstehenden nadelförmigen Störimpulse mit einer Grundfrequenz von 50
Hz und einem großen Anteil an Oberwellen erzeugen bei der Tonwiedergabe ein kontinuierliches
Störgeräusch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derAufzeichnung des
Tonsignals durch FM eines Tonträgers auf den Schrägspuren die durch den Kopfwechsel
auftretende Störung im Ton zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei der Erfindung wird also der Einbruch in der Amplitude des Tonträgers,
der durch den Kopfwechsel entstehen kann, dadurch beseitigt, daß der zur Verstärkung
des Tonträgers vorgesehene selektive Verstärker während dieser Zeit absichtlich
zum Schwingen angeregt wird. Der Einbruch in der Amplitude des Tonträgers wird dann
mit Sicherheit durch einen Träger ausgefüllt, dessen Frequenz einen Wert hat, der
auch im normalen Betrieb im modulierten Tonträger auftritt. Der schaltungstechnische
Aufwand ist gering, weil ein selektiver Verstärker für den Tonträger ohnehin fur
die Verstärkung benötigt wird und lediglich durch den Tastimpuls für die Verstärkung
dieses Verstärkers periodisch erhöht zu werden braucht. Eine derartige Erhöhung
der Verstärkung ist z.B.
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durch periodische Verringerung der im allgemeinen in einem Verstärker
vorhandenen Gegenkopplung möglich. Durch die Erfindung kann, wie Versuche ergeben
haben, die Störung im Tonsignal um 20 dB, d.h. auf etwa 10 % verringert werden.
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Die Kurvenform des die Verstärkung erhöhenden Tastimpubs ist vorzugsweise
so gewählt, daß sie einen kontinuierlichen Verlauf ohne Amplitudensprünge hat, z.B.
dreieckförmig. Dann wird die Verstärkung des Verstärkers kontinuierlich erhöht bis
auf inen Maximalwert etwa in der Mitte des Kopfwechsels und dann wieder kontinuierlich
bis auf den normalen Verstärkerbetrieb abgesenkt. Durch diese kontinuierliche Änderung
der Verstärkung können unerwünschte Ein- und Ausschwingvorgänge und Störungen des
Nutzsignals vermieden werden.
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Etwaige Amplitudenerhöhungen des modulierten Tonträgers während des
Kopfwechsels durch die Erhöhung der Verstärkung werden durch die in den FM-Demodulatoren
im allgemeinen enthaltenen Amplitudenbegrenzer wieder ausgeglichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigen Figur 1 ein Frequenzspektrum für die Aufzeichnung der einzelnen Signale
auf dem Magnetband, Figur 2 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Lösung,
Figur 3 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise und Figur 4 ein Schaltungsbeispiel
für den selektiven Verstärker.
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Gemäß Figur 1 ist auf dem Magnetband im unteren Frequenzbereich ein
Farbträger F mit der Frequenz von 0,63 MHz aufgezeichnet, der durch Frequenzherabsetzung
aus dem quadraturmodulierten PAL-Farbträger gewonnen ist. Das Video signal Y ist
durch FM eines Bildträgers aufgezeichnet. Dessen statische Modulationskennlinie
erstreckt sich zwischen den Frequenzen 3,8 und 4,8 MHz, wobei 3,8 MHz dem Schwarzwert
und 4,8 MHz dem Weißwert des Videosignals entspricht. Durch die Modulation ergibt
sich ein Frequenzspektrum von 1,3 bis 7,3 MHz. Innerhalb dieses Frequenzspektrums
sind bei den Frequenzen 1,7 und 1,9 MHz zwei je mit einem NF-Tonsignal in FM modulierte
Tonträger 1,2 aufgezeichnet. Die beiden NF-Tonsignale können ein Stereosignal oder
ein Tonsignal in verschiedenen Sprachen darstellen. Die Aufzeichnung dieses Signales
auf den Schrägspuren eines Magnetbandes erfolgt mit zwei Videoköpfen, wobei jeweils
auf einer Schrägspur ein Halbbild aufgezeichnet ist. Die beiden Videoköpfe sind
also bei der Aufzeichnung und bei der Wiedergabe jeweils abwechselnd für ein Halbbild
wirksam. Durch den Kopfwechsel entstehen an sich im wiedergegebenen Tonsignal Störungen
mit einer Grundfrequenz von 50 Hz. Diese Störungen können auch dann auftreten, wenn
die Abtastperioden der beiden Videoköpfe einander
überlappen und
der Signalweg während dieser Zeit das Signal von beiden Videoköpfen erhält. Je nach
Phasenlage der beiden von den Videoköpfen abgetasteten Träger kann es nämlich zu
einer Addition dieser Träger und somit einer Amplitudenerhöhung oder auch bei Gegenphase
zu einer Auslöschung der Träger und somit zu einem Amplitudeneinbruch kommen.
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In Figur 2 wird das abwechselnd mit zwei Videoköpfen abgetastete Signal
gemäß Figur 1 über den Verstärker 3 zwei frequenzselektiven Filtern 4,5 zugeführt.
Die beiden Videoköpfe sind symbololisch durch den einzigen Videokopf 6 dargestellt.
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In dem Filter 4 wird der modulierte Farbträger F mit der Frequenz
von 0,63 MHz selektiv ausgewertet, in dem Frequenzumsetzer 7 wieder auf die Original-PAL-Farbträgerfrequenz
von 4,43 MHz umgewandelt und der Addierstufe 8 zugeführt. In dem Filter 5 wird frequenzselektiv
der modulierte Bildträger ausgewertet, der sich von 1,3 bis 7,3 MHz erstreckt, und
dem FM-Demodulator 9 zugeführt. Das dadurch gewonnene Videosignal r wird ebenfalls
der Addierstufe 8 zugeführt, die dann an der Klemme 10 das FBAS-Signal liefert.
Das Filter 5 enthält zwei Notch-Filter, die die Frequenzen von 1,7 und 1,9 MHz,
bei denen die beiden Tonträger liegen, ausfiltern.Dadurch werden Störungen im wiedergegebenen
Bild durch die Tonträger 1,2 vermieden.
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Das Signal vom Ausgang des Verstärkers 3 gelangt außerdem über den
in der Amplitude steuerbaren Verstärker 11 auf die beiden Filter 12,13, die auf
die Frequenzen 1,7 und 1,9 MHz abgestimmt sind. Durch die Filter 12,13 werden die
beiden modulierten Tonträger 1,2 mit ihren Seitenbändern ausgewertet und FM-Demodulatoren
14,15 zugeführt. Diese liefern an ihren Ausgangsklemmen die beiden niederfrequenten
Tonsignale NFI und NF2.
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Figur 2 zeit weiterhin das Kopfrad 16, dessen Geschwindigkeit
von
der Servo-Regelung 17 in bekannter Weise so geregelt ist, daß die Videoköpfe das
Magnetband genau entlang den Schrägspuren abtasten. Vom Kopfrad 16 wird durch Permanentmagnete
und zugehörige Erregerspulen ein Kopfradimpuls 18 gewonnen, der während jedes Kopfwechsels,
also nach jeweils der Abtastung einer Schrägspur, d.h. nach jedem Halbbild, auftritt.
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Dieser Impuls i8 wird dem Impulsformer 19 zugeführt. Aus dem Videosignal
vom Ausgang des Filters 5 wird außerdem in einer Synchron-Abtrennstufe 20 ein Vertikalimpuls
21 gewonnen, der ebenfalls dem Impulsformer 19 zugeführt wird. Der Impuls 18 bestimmt
im wesentlichen aufgrund der Drehung des Kopfrades die Frequenz und der Impuls 21
aufgrund des Signals am Ausgang des Filters 5 die richtige Phasenlage des am Ausgang
des Impulsformers 19 erzeugten Tastimpulses 22.
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Während der Abtastung eines Halbbildes dient der Verstärker ii als
selektiver Verstärker für die beiden modulierten Tonträger 1,2. Während des Kopfwechsels
wird die Verstärkung des Verstärkers li durch den Tastimpuls 22 so erhöht, daß der
Verstärker auf seiner Resonanzfrequenz, d.h. etwa auf der Frequenz der modulierten
Tonträger schwingt. Dadurch werden Einbrüche in den den Filtern 12,13 zugeführten
Tonträgern vermieden.
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Figur 3a zeigt die einzelnen Trägerpakete 23 für die modulierten Tonträger
jeweils für aufeinander folgende Halbbilder, die je eine Dauer von 20 ms haben.
Durch den Kopfwechsel entstehen jeweils zwischen zwei Halbbildern, also jeweils
nach 20 ms, in den Tonträgern Amplitudeneinbrüche 24. Diese würden an den Ausgängen
der Demodulatoren 14,15 nadelförmige Störimpulse gemäß Figur 3b erzeugen. Diese
Störimpulse werden bei der Wiedergabe des Tones durch ein Knattern mit einer Grundfrequenz
von 50 Hz hörbar. Figur 3c zeigt die Tastimpulse 22, durch die die Verstärkung des
Verstärkers 11 während der Amplitudeneinbrüche 24 bis zum Schwingen des Verstärkers
erhöht
wird. Der dreieckförmige Verlauf der Tastimpulse 22 bewirkt eine kontinuierliche
Änderung der Verstärkung, um Störungen durch eine zu schnelle Verstärkungsänderung
zu vermeiden. Dadurch, daß der Verstärker 11 während des Kopfwechsels schwingt und
somit auch während dieser Zeit ein Ausgangssignal liefert, entsteht am Ausgang des
Verstärkers 11 ein kontinuierlicher Träger gemäß Figur 3d, der die Amplitudeneinbrüche
24 gemäß Figur 3a nicht mehr aufweist. Nach der Demodulation der so aufbereiteten
Tonträger entsteht an den Ausgängen der Demodualtoren 14,15 nur noch ein Störsignal
gemäß Figur 3e, dessen Amplitude gegenüber der des Störsignals gemäß Figur 3b etwa
auf 10 , verringert ist, was einer Störabstandsverbesserung von 20 dB entspricht.
Die Störung aufgrund des Signals gemäß Figur 3e ist praktisch nicht mehr wahrnehmbar.
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Figur 4 zeigt ein Schaltungsbeispiel für den selektiven Verstärker
11. Der frequenzmodulierte Tonträger FNF wird der Basis des Transistors 25 zugeführt,
der den auf die Tonträgerfrequenz abgestimmten und als Arbeitswiderstand dienenden
Schwingkreis 26 und den Gegenkopplungswiderstand 27 aufweist.
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Der verstärkte Tonträger FNF wird an der Klemme 28 entnommen.
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Beim normalen Verstärkerbetrieb während der Abtastung einer Schrägspur
ist der parallel zum Widerstand 27 geschaltete Transistor 29 gesperrt. Der Widerstand
27 wirkt dann in bekannter Weise als Gegenkopplungswiderstand zur Linearisierung
und Verringerung der Verstärkung. Der Transistor 25 arbeitet dann als linearer Verstärker
für den modulierten Tonträger.
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Während des Kopfwechsels ist der Transistor 29 durch die Tastimpulse
22 leitend gesteuert und schließt den Widerstand 25 kurz. Dadurch wird die Gegenkopplung
des Verstärkers verringert und die wirksame Verstärkung derart erhöht, daß durch
die in der Praxis immer vorhandenen Mitkopplungswege der Verstärker ins Schwingen
gerät und an der Klemme 28 während dieser Zeit einen unmodulierten Träger konstanter
Amplitude und etwa der Frequenz des modulierten Tonträgers liefert.
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