DE3232357A1 - Digitaler demodulator, insbesondere fuer farbfernsehsignale - Google Patents

Description

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ROA 76 738

U.S. serial No: 297,556

IiIed: August 31, 1981

RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Digitaler Demodulator, insbesondere für Farbfernseb.sign.ale

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehempfänger, in denen das demodulierte Videosignal durch digitale Schaltungsan~ Ordnungen verarbeitet wird, und betrifft insbesondere einen digitalen Farbsignal-Demodulator, der eine Filterung der demodulierten Farbsignale bewirkt.

Aus verschiedenen Gründen, die mit Faktoren wie Bandbreite, Arbeitsgeschwindigkeit und Kompliziertheit zusammenhängen, sind Verarbeitungsschaltungen für Fernsehsignale üblicherweise in Analogtechnik ausgeführt. Mit der Entwicklung immer schnellerer Analog/Digital-Wandler und mit den jüngsten Fortschritten in der Technik der Großintegrationsschaltungen ist jedoch die Realisierung von Fernsehschaltungen in Digitaltechnik möglich geworden. Während man beim Bau von Fernseh-ZF-Schaltungen aus Gründen der Bandbreite immer noch auf die Analogtechnik angewiesen ist, kann man zur Verarbeitung der Basis band-Videosignale gut die Digitaltechnik anwenden.

In einem Empfänger mit digitaler Basisband-Verarbeitung erfolgt die Umwandlung des demodulierten Videosignals in

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ein Digitalsignal mittels eines Analog/Digital-Wandlers (A/D-Wandler), der das Videosignal mit einer Frequenz abfragt, die größer oder gleich der Nyquist-Samplingfrequenz ist (z.B. muß ein NTSC-Videosignal von 4,2 MHz mit einer Frequenz von mindestens 8,4 MHz abgefragt werden). Das Abfragen eines analogen Signals mit der Nyquist-Samplingfrequenz oder einer höheren Frequenz stellt sicher, daß durch den Abfragevorgang keine Information verlorengeht. Das digitalisierte Videosignal wird dann durch digitale Filterung, z.B. mittels eines digitalen Kammfilters, in seine Leuchtdichte- und Farbartkomponenten getrennt. Die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten können dann in gesonderten digitalen Signalwegen verarbeitet werden, in Analogform rückgewandelt und in einer Matrixschaltung wiedervereinigt werden, um die Rot-, Grün- und Blau-Farbsignale R, 6 und B für die Ansteuerung der Bildröhre im Empfänger zu erzeugen.

Die Farbartkomponente des zusammengesetzten Videosignals erscheint als Quadratur-Amplitudenmodulation eines unterdrückten Hilfsträgers. Sie enthält zwei für die Farbe charakteristische Signale (z.B. das I-Signal und das Q-Signal bei einem NTSC-Videosignal), die zwei um 90° zueinander versetzten Phasen des Hilfsträgers als Amplitudenmodulation aufgeprägt sind (in einem NTSC-Videosignal hat dieser Farbhilfsträger eine Frequenz von 3,58 MHz). Im zusammengesetzten Videosignal wird außerdem eine Phasenbezugsinformation übertragen, und zwar als SchwinguHgsimpuls oder "Burst" des Hilfsträgers mit einer vorbestimmten Phase (z.B. -(B-Y) in einem NTSC-Videosignal). Um die R-, G- und B-Farbinformationen aus der Farbartkomponente abzuleiten, muß diese Komponente daher sowohl demoduliert als auch gefiltert werden.

Im Farbartkanal werden die digitalen Farbsignale vor der Demodulation im allgemeinen einer Verstärkung und Bandfilterung oder Versteilerung unterworfen. Anschließend erfolgt eine Demodulation bei gewählten Phasenwinkeln des Farbhilfsträgersignals, um entweder die beiden "Farbmischungssignale"

I und Q (In-Phase-Signal und Quadratur-Signal) oder die beiden Farbmischungssignale R-Y und B-Y (Farbdifferenzsignale) zu erzeugen. Die demodulierten Farbmischungssigna-Ie werden dann gefiltert, um hochfrequentes Rauschen aus den Signalen zu entfernen. Im Falle der I- und Q-Signale hat das I-Signal eine Bandbreite von 1,5 MHz und das Q-Signal eine Bandbreite von 0,5 MHz. Die Farbdifferenzsignale haben beide jeweils eine Bandbreite von 0,5 MHz. Die Farbdifferenzsignale können dann miteinander kombiniert werden, um das Differenzsignal G-Y zu bilden, und alle drei Differenzsignale können dann in Analogform rückgewandelt, zur Entfernung von Abfragefrequenz-Komponenten gefiltert und mit dem Leuchtdichtesignal Y matriziert werden, um die Farbsignale R, G und B zu erzeugen. Bei Verwendung der gefilterten I- und Q-Signale können diese Signale in Analogform riickgewandelt, zur Unterdrückung von Abfragefrequenz-Komponenten gefiltert und dann mit dem Leuchtdichtesignal Y matriziert werden, um die Signale R, G und B zu bilden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur Demodulation und Filterung digitaler informationshaltiger Signale. Diese Anordnung ist Bestandteil eines Systems, welches eine Quelle der zu demodulierenden und zu filternden informationshaltigen Digitalsignale und eine Quelle für Bezugssignale enthält, die eine vorbestimmte Phasenbeziehung gegenüber den informationshaltigen Signalen haben. Die erfindungsgemäß θ Anordnung enthält eine Einrichtung, die auf die Bezugssignale anspricht, um ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Phasenbeziehung zu den Bezugssignalen zu erzeugen. Die Anordnung enthält außerdem ein digitales Filter, welches Eingänge zum Empfang der Digitalsignale und des■Taktsignals aufweist und welches an seinem Ausgang die demodulierten und gefilterten Informationssignale liefert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein digitales "Filter mit begrenzter Impulsansprache" (abgekürzt FIR-Filter von engl.: Finite Impulse Response) vorgesehen, wel-

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ches die Farbmischungssignale in einem Fernsehempfänger sowohl demoduliert als auch filtert. Ein solches Filter kann eine Anordnung mit bewerteten (gewichteten) Eingangs-Anzapfungen oder mit bewerteten Ausgangs-Anzapfungen sein. Bei der hier behandelten Ausführungsform der Erfindung wird ein FIR-Filter mit bewerteten Ausgangs-Anzapfungen verwendet, wobei Abfragewerte des abgetrennten digitalen Farbartsignals in ein erstes und ein zweites Register derart eingeschleust werden, daß das erste Register Abfragewerte eines ersten Farbmischungssignals und das zweite Register Abfragewerte eines zweiten Farbmischungssignals enthält. Ausgangs-Anzapfungen führen von den Ausgängen verschiedener Stufen des ersten und des zweiten Registers zu Bewertungsfunktion sschaltungen. Die jedem Register zugeordneten Be- wertungsfunktionsschaltungen sind ihrerseits mit zugehörigen Kettenschaltungen aus Addierern gekoppelt, welche die bewerteten Abfragewerte kombinieren, um an einem letzten oder Ausgangs-Addierer eine Tiefpaßcharakteristik zu erhalten, die für das jeweilige Farbmischungssignal geeignet ist.

Die beiden digitalen Register sind entsprechend ihrer jeweiligen Impulsansprache-Charakteristik zeitlich miteinander ausgerichtet, um die gefilterten Farbmischungssignale in einer richtigen zeitlichen Beziehung zueinander zu erzeugen.

Die Taktsignale, welche die Abfragewerte in die Register einschleusen, stehen in einer vorbestimmten zeitlichen Beziehung zueinander. Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung werden die Taktsignale von einer phasensynchronisierten Schleife abgeleitet, die ein Signal erzeugt, welches in seiner Phase mit dem Farbsynchronsignal (Farbburst) ausgerichtet ist. Die Phase des Signals der phasensynchronisierten Schleife kann durch eine Farbton-Steuerechaltung verstellt und dann um ein gegebenes Verzögerungsmaß phasenverschoben werden, um das Signal mit dem gewünschten nominellen Demodulationswinkel auszurichten. Das phasenverschobene Signal wird in seiner Frequenz auf ein Vielfaches der Hilfs-

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trägerfrequenz umgesetzt, um ein Abfragesignal für den Analog/Digital-Wandler i,u erzeugen. Das mit dem Vielfachen der Hilfsträgerfrequenz auftretenden Signal hat mehrere Perioden während der Zeit einer Periode des phasenverschobenen Signals. Bestimmte Perioden des mit dem Vielfachen der Hilfsträgerfrequenz auftretenden Signals werden mit der Frequenz des Farbhi]fsträgers aufgegriffen und zur digitalen Filteranordnung durchgelassen, wo sie als Taktsignale für die beiden Register der Farbmischungssignale verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Blockform einen Teil eines Fernsehempfängers, der eine erfindungsgemäße digitale Verarbeitungseinrichtung für Basisband-Signale enthält;

Fig. 2 zeigt, teilweise in Blockform, eine Taktgeberanordnung, die sich zur Verwendung im Fernsehempfänger nach Fig. 1 eignet und gemäß der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer im Taktgeber nach Fig. 2 verwendbaren logischen Schaltungsanordnung für I- und Q-Taktsignale;

Fig. 4- zeigt, teilweise in Blockform eine erfindungsgemäß aufgebaute digitale Demodulator- und Filteranordnung für Farbsignale;

Fig. 5 ist ein Zeigerdiagramm des Farbdemodulators;

Fig. 6 zeigt Wellenformen zur Veranschaulichung des Betriebs der Anordnungen nach den Figuren 2 bis Ψ;

Fig. 7 zeigt in Blockform das Netzwerk der Bewertungs- und Addierer-Schaltungen des Q-Filters nach Fig. 4;

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Fig. 8 zeigt in Blockform das Netzwerk der Bewertungs- und Addiererschaltungen des 1-FiIters nach Fig. 4;

Fig. 9 zeigt in Blockform nähere Einzelheiten der mittelwertbildenden Schaltungen nach Fig. 4;

Fig. 10 zeigt den Frequenzgang der Amplitude des Q-Filters nach Fig. 4;

,10 Fig. 11 zeigt den Frequenzgang der Amplitude des I-Filters nach Fig. 4.

Beim Fernsehempfänger nach Fig. 1 wird ein Fernsehsignal von einer Antenne 10 aufgefangen und nacheinander in einem Tuner 12, in ZF-Schaltungen 14 und in einem Videodetektor 16 verarbeitet, wobei diese Einheiten in herkömmlicher Weise aufgebaut seien. Das demodulierte Videosignal am Ausgang des Detektors 16 wird auf den Eingang eines Analog/Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 20 gegeben. Der A/D-Wandler 20 fragt das Videosignal mit einer Frequenz ab, die gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz ist (gleich 4f__), und liefert mit dieser Abfragefrequenz digitale Abfragewerte. Jeder Abfragewert ist ein Digitalwort aus z.B. 8 Bits, die parallel erscheinen. Bei einem 8-Bit-System wird das analoge Videosignal in 256 diskrete Pegel quantisiert. Der 4f Abfragetakt für den A/D-Wandler 20 wird durch einen Taktgeber 22 erzeugt, der das entsprechende Taktsignal in Phaaen- und Frequenzsynchronisation mit dem Farbburst des vom Videodetektor 16 kommenden analogen Videosignals liefert.

Das vom A/D-Wandler 20 erzeugte digitalisierte Videosignal wird auf einen Eingang eines digitalen Kammfilters 24 gegeben, das so aufgebaut sein kann, wie es in der Arbeit "Digital Television Image Enhancement" von John P. Rossi, erschienen in 84 SMPTE, Seiten 545-51 (1974), beschrieben ist. Das Kammfilter 24 liefert ein abgetrenntes Leuchtdichtesignal Y, das an eine Leuchtdichtesignal-Verarbeitungs-

Schaltung 26 gelegt wird. Diese Verarbeitungsschaltung 26 spricht auf ein Kontraststeuersignal an, das von einem durch den Benutzer eingestellten Kontrastregler kommt, und erzeugt ein verarbeitetes Leuchtdichtesignal, das an die Eingänge eines Digital/An alog-V[an dl er s (D/A-Wandler) 28 gelegt wird. Das nun in Analogform vorliegende Leuchtdicht esignal wird in einem Tiefpaßfilter 30 gefiltert, um Komponenten der Abfragefrequenz zu entfernen, und gelangt anschließend als verarbeitetes Leuchtdichtesignal Y¹ an einen Eingang einer Matrixschaltung 60.

Das Kammfilter 24 liefert außerdem ein abgetrenntes Farbartsignal G, das an den Eingang eines Farbartsignalverstärkers 32 gelegt wird· Dieser Verstärker 32 verstärkt das Farbartsignal abhängig von einem Farbsättigungs-Steuersignal, das von einem durch den Benutzer gesteuerten Farbsättigungsregler kommt, und liefert das verstärkte Farbartsignal an den Eingang einer digitalen Farbartsignal-Versteilerungsschaltung 34. Diese Versteilerungsschaltung 34 ist ein digitales Filter, welches die an dieser Stelle gültige Ansprachecharakteristik für das Farbartsignal modifiziert, um die Ansprachecharakteristik der ZF-Schaltungen 14 zu kompensieren. Die ZF-Schaltungen legen nämlich im allgemeinen die Farbhilfsträgerfrequenz auf die untere (d.h* an der niedrigfrequenten Seite befindliche) Flanke des ZF-Duröhlaßbereicjhs, wodurch die Fasbseitenbänder eine Dämpfung von 6dB pro Oktave bekommene Die Farbartsignal-Ver* steilerungsschaltung 34 kompensiert diese Dämpfung, um dem Farbartsignal einen im wesentlichen flachen Frequenzgang der Amplitude zu geben. Wenn die ZF-Schaltungen 14 so ausgelegt sind, daß sie einen im wesentlichen flachen Frequenzgang der Amplitude für Farbartsignale bringen, dann kann die Versteilerungsschaltung 34 durch ein Farbart-Bandfilter ersetzt werden, dessen Durchlaßkurve um die Farbhilfsträgerfrequenz liegt.

Die versteuerten oder bandpaß-gefilterten Farbartsignale werden dann an den Eingang eines I-Q-Demodulators 40 gelegt. Der I-Q-Demodulator demoduliert das Farbartsignal in seine Basisband-Signalkomponenten I und Q. Das demodulierte I-Signal wird auf den Eingang eines I-Filters 42 mit begrenzter Impulsanspräche (FIB-FiIter) gegeben, und das demodulierte Q-Signal wird an den Eingang eines Q-.Filters 44 gelegt, das ebenfalls ein Filter mit begrenzter Impulsansprache ist (FIR-Filter). Das I-Filter hat einen Durchlaßbereich, der sich von 0 bis ungefähr 1,5 MHz erstreckt, während sich der Durchlaßbereich des Q-FiIters von 0 bis 0,5 MHz erstreckt. Das I- und das Q-FiIter unterdrücken hochfrequente Rauschanteile, die in den Farbmischungssignalen I und Q enthalten sind, und zwar wegen der großen Bandbreite der vorangehenden Verarbeitungsschaltungen.

Die gefilterten I-und Q-Signale werden in jeweils einem zugehörigen D/A-Wandler 46 bzw. 48 in Analogsignale umgewandelt, und diese Analogsignale werden anschließend in Tiefpaßfiltern 50 und 52 gefiltert, um Komponenten der Abfragefrequenz zu entfernen. Die resultierenden Signale I¹ und Q¹ werden auf die Matrixschaltung 60 gegeben, worin sie mit dem Signal Y¹ matriziert werden, um die Ausgangssignale R, G und B zu bilden. Die Matrixschaltung 60 kann z.B. eine mit ohmschen Widerständen gebildete signalkombinierende Matrix sein.

Der Taktgeber 22 nach Fig. 1 ist ausführlicher in Fig. 2 dargestellt. Der Videodetektor 16 liefert das demodulierte Videosignal an eine Synchronsignal-Abtrennstufe 22 und an ein Farbart-Bandfilter 202. Die in der Stufe 200 abgetrennten Ablenk-Synchronsignale (Synchronimpulse) steuern eine Torschaltung 204 an, so daß diese den Farbburst des vom Farbart-Bandfilter 202 gelieferten Farbartsignals an einen Phasendetektor 212 durchläßt. Der Phasendetektor ist mit einem Filter 214 und einem spannungsgesteuerten Oszillator 216 in einer phasensynchronisierten Schleife

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angeordnet, um den Oszillator 216 zu veranlassen, ein Bezugssignal mit der Farbhilfsträgerfrequenz zu erzeugen, .welches mit dem Farbburst phasensynchronisiert ist.

Dieses Farbbezugssignal wird einer Farbton-Steuerschaltung 220 zugeführt, welche die Phase des Bezugssignals entsprechend der Einstellung eines vom Benutzer verstellbaren Farbtonreglers 222 verschiebt. Das auf diese Weise farbtonjustierte Bezugssignal wird auf einen Hechteckumformer 224- gegeben, der einen Kondensator 226 und einen Vergleicher 228 enthält. Der Kondensator koppelt das Bezugssignal wechselstrommäßig auf einen Eingang des Vergleichers 228, so daß das Signal dort um einen Referenzspannungspegel (Massepotential) schwingt. Da der zweite Eingang des Vergleichers mit Masse gekoppelt ist, liefert der Vergleicher am Ausgang eine rechteckwellenförmige Version des Bezugssignals.

Der Ausgang des Rechteckumformers 224 ist mit dem Eingang eines Verzögerungsgliedes 230 und mit dem Eingang einer Steuerlogik 250 gekoppelt. Das Verzögerungsglied 230 verschiebt die Phase des Bezugssignals um 57 zur Demodulation des Farbartsignals entlang der I- und Q-Achsen. Das so phasenverschobene Bezugssignal wird auf den Eingang eines Phasendetektors 24-2 gegeben, der Bestandteil einer phasensynchronisierten Schleife 24-0 ist. Die phasensynchronisierte Schleife 240 enthält außerdem ein Filter 244·, einen spannungsgesteuerten Oszillator 246 und einen Frequenzteiler 248. Die Anordnung ist so getroffen, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 246 ein Abfragesignal erzeugt, dessen Frequenz gleich dem Vierfachen der Frequenz des Bezugssignals ist (also gleich 4f „) und dessen Phase mit der Phase des an den Phasendetektor 242 gelegten Bezugssignals ausgerichtet (d.h. synchronisiert) ist. Beim NTSC-System hat das Bezugssignal eine Frequenz von 3,58 MHz, so daß in diesem Fall das Abfragesignal 4f_sc eine Frequenz von 14,32 MHz hat. Das Abfragesignal 4f „ wird, wie in Fig. 1 gezeigt,

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dem A/D-Wandler 20 zugeführt und außerdem an Eingänge von

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UND-Gliedern 252 und 254· gelegt, wie es in Pig. 2 dargestellt ist. Die UND-Glieder 252 und 254 empfangen außerdem Ausgangssignale von der Steuerlogik 250, um ausgewählte Exemplare der Impulse des Abfragesignals an die I- und Q-PIR-FiIter 42 und 44 durchzugeben.

Die Steuerlogik 250 und ihre Verbindungen mit den UND-Gliedern 252 und 254 sind ausführlicher in Fig. 3 dargestellt. Ein Flipflop 256 vom D-Typ ist mit seinem D-Eingang (Dateneingang) an eine den Logikpegel (Binärwert) "1" liefernde Spannungsquelle angeschlossen, während sein C-Eingang (Takteingang) das vom Rechteckumformer 224 kommende rechteckwellenförmige 3,58 MHz-Bezugssignal empfängt. Der Q-Ausgang des Flipflops 256 ist mit einem Eingang des UND-Gliedes 252 verbunden.

Der Ausgang des UND-Gliedes 252 ist mit dem Takteingang eines JK-Flipflops 258 gekoppelt. Der J-Eingang dieses Flipflope 258 liegt an einer den Logikpegel "1" liefernden Spannungsquelle, und sein K-Eingang ist mit einer den Logikpegel "0" liefernden Spannungsquelle verbunden. Der Q-Ausgang des Flipflops 258 führt zu einem Eingang des UND-Gliedes 254, und der §-Ausgang des Flipflops ist mit dem Rücksetζeingang R des D-Flipflops 256 gekoppelt.

Der Ausgang des UND-Gliedes 254 ist mit dem Takteingang eines zweiten JK-Flipflops 259 gekoppelt. Der J-Eingang des Flipflops 259 ist an eine den Logikpegel "1" liefernde Spannungsquelle angeschlossen, und der K-Eingang dieses Flipflops ist an eine den Logikpegel "0" liefernde Spannungsquelle angeschlossen. Der Q-Ausgang des Flipflops ist mit den Rücksetzeingängen R der JK-Flipflops 258 und 259 gekoppelt.

Die Arbeitsweise der taktsignalerzeugenden Anordnung nach den Figuren 2 und 3 sei nachstehend anhand des Zeigerdiagramms nach Fig. 5 und anhand der Wellenformen nach Fig.

erläutert. Die phasensynchronisierte Schleife 210 erzeugt

- 20 ein Bezugssignal f__, welches in Phase und Frequenz mit

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dem Farbburst synchronisiert und durch die Wellenform 260 in Fig. 6a dargestellt ist. Die Fig. 5 zeigt, daß die Farbdifferenzsignale -(B-Y) und B-Y wiedergewonnen werden können, indem man das Farbartsignal bei 0° und 180° der Phase des mit dem Farbburst synchronisierten Bezugssignals f_sc demoduliert. Die Farbdifferenzsignale R-Y und -(R-Y) können wiedergewonnen werden, indem man das Farbartsignal bei +90° und -90° der Phase des Bezugssignals f__ demoduliert. Wenn die Phase des Bezugssignals f__ um 57 ver-

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schoben ist, wie es durch das Verzögerungsglied 230 bewirkt wird, dann können die Farbmischungssignale I und -I wiedergewonnen werden, indem man das Farbartsignal bei 0° und 180° der Phase des phasenverschobenen Bezugssignals demoduliert. In ähnlicher Weise können die Farbmischungssignale Q und -Q wiedergewonnen werden, indem man das Farbartsignal bei +90° und -90° der Phase des phasenverschobenen Bezugssignals demoduliert. Diese Demodulations-Phasenwinkel sind in Fig. 6a an dem mit dem Farbburst synchronisierten Bezugssignal f_so eingetragen.

Für das hier beschriebene Beispiel sei angenommen, daß der Farbtonregler 222 eine Einstellung hat, bei welcher das Bezugssignal f_„ keine Phasenverschiebung in der Färb-

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ton-Steuerschaltung 220 erfährt· Das Bezügssignal f wird im Reckteckumformer 224 zu einer Reckteckwelle umgeformt, wie sie mit der Wellenform 266 in Fig. 6d dargestellt und mit dem eingekreisten Buchstaben d in Fig. 2 symbolisiert ist. Das reckteckwellenförmige Bezugssignal 266 wird an das Verzögerungsglied 230 gelegt, welches eine phasenverschobene Rechteckwelle erzeugt, wie sie mit der Wellenform 268 in Fig. 6e dargestellt und mit dem eingekreisten Buchstaben e in Fig. 2 symbolisiert ist. Die phasensynchronisierte Schleife 240 erzeugt ein 14,"32 MHz-Abfragesignal, wie es in Fig. 6c mit der Wellenform 264 dargestellt und in Fig. 2 mit dem eingekreisten Buchstaben c symbolisiert ist. Da das Bezugssignal durch das Verzögerungsglied 230

auf die I-Achse phasenverschoben wurde, sind die Impulse des Abfragesignals 4f so ausgerichtet, daß sie die Signale I, Q, -I und -Q in einer Weise abfragen wie es die Fig. 6c in Bezug auf die Wellenform 260 nach Fig. 6a zeigt.

Wenn es gewünscht ist, die Farbdifferenzsignale zu demodulieren, dann kann das Verzögerungsglied 2$0 aus der Anordnung nach Fig. 2 entfernt werden, wodurch das Abfragesignal 4f eine solche Phase bekommt, daß die Signale -(B-Y),

SO

R-Y, B-Y und (-R-Y) wiedergewonnen werden, wie es die Fig. 6b zeigt.

Das mit der Wellenform 266 in Fig. 6d gezeigte Bezugssignal f _ wird an den C-Eingang des D-Flipflops 256 in Fig. 3 ge-

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legt, so daß dieses Flipflop beim Erscheinen einer ansteigenden Flanke der Wellenform 266 "gesetzt" wird, wie es mit dem Impuls 2?0 in Fig. 6f veranschaulicht ist. Wenn der I-Impuls der Wellenform 264 erscheint, sind beide Eingänge des UND-Gliedes 252 erregt, so daß dieses Glied einen Ausgangsimpuls für die Dauer des I-Impulses erzeugt, wie es mit dem schraffierten Bereich des Impulses 270 angedeutet ist. Am Ende des I-Impulses hört der I-Taktimpuls auf, wodurch das Flipflop 259 in den "gesetzten" Zustand gebracht wird. Wird das Flipflop 259 gesetzt, dann wird sein Q-Ausgang "hoch", wie es mit dem Impuls 272 in Fig. 6g veranschaulicht ist.

Gleichzeitig wird der Q-Ausgang des Flipflops 258 "niedrig", wodurch das Flipflop 256 zurückgesetzt wird, wie es die Beendigung des Impulses 270 in Fig. 6f zeigt. Wenn der Q-Impuls der Wellenform 264 erscheint, dann sind beide Eingänge des UND-Gliedes 254 erregt, wodurch ein Q-Taktimpuls für die Dauer des Q-Impulses erzeugt wird, wie es mit dem schraffierten Bereich des Impulses 272 angedeutet ist. Wenn der Q-Impuls der Wellenform 264 aufhört, dann wird der Q-Taktimpuls niedrig, das Flipflop 259 wird gesetzt, und sein Q-Ausgang wird niedrig, wie es mit dem Impuls 274 in Fig. 6h gezeigt ist. Mit dem Niedrigwerden des Q-Ausgangs des Flipflops 259 werden die Flipflops 258 und 259 zurückgesetzt, wie es die Beendigung der Impulse 272 und 274 in den Figuren 6g und 6h zeigt. Die UND-Glieder 252 und 254 erzeugen

also Impulse, die mit der Frequenz des Bezugssignals f aufeinanderfolgen und jeweils die richtige zeitliche Lage haben, um die I- und Q-Signale aus dem digitalen Farbartsignal in der Anordnung nach Fig. Λ wiederzugewinnen. Die taktsignalerzeugende Anordnung ist ausführlicher in der prioritätsgleichen US-Patentanmeldung Nr. 298,270 "Clock Generator For A Digital Color Television Signal Receiver" beschrieben.

Der I-Q-Demodulator 40, das I-FIR-Filter 42 und das Q-FIR-Filter 44 nach Fig. 1 sind gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut, wie es in den Figuren 4, 7 und 8 gezeigt ist. Gemäß der Fig. 4 wird das von der digitalen Farbartsignal-Versteilerungsschaltung 54 gelieferte 8-Bit-Farbartsignal parallel auf zwei Schieberegister 420 und gegeben, die in der Lage sind, 8-Bit~Wörter zu verschieben. (Wie in der Fig. 4 bedeuten auch in den anderen Figuren die als breite Streifen gezeichneten Verbindungen jeweils Mehrfach-Parallelleitungen für digitale Informationen.)

Die 8-Bit-Wörter des Farbartsignals werden durch das I-Taktsignal in die erste Stufe "f_ des I-Registers 420 geschleust; dieses Taktsignal schiebt auch die Wörter durch das Register 420 zur letzten Stufe ¹TjQ. Während jedes I-Impulses der Wellenform nach Fig» 6c, der beim Phasenwinkel von 57° des Farbburstsignals nach Fig. 6a erscheint, wird ein neues Datenwort in die erste Stufe Vj, eingegeben. Die I-Datenwörter werden also mit einer Taktfrequenz von 3,58 MHz durch das Register geschoben.

Die Schieberegister stuf en Tj,. bis T^q sind jeweils angezapft, um 8-Bit-Ausgangswörter für Bewertungsschaltungen zu liefern, wie sie bei 422 in Fig. 4 dargestellt sind. Jede der Bewertungsschaltungen multipliziert das aus dem Schieberegister gezapfte Signal mit einem Gewichtskoeffizienten (Bewertungsfaktor), der im jeweils betreffenden Block in Fig. 4 eingetragen ist. Die bewerteten Zapfsignale

werden dann an ein Summierungsnetzwerk 424 gelegt, worin sie kombiniert werden, um ein gefiltertes I-Signal zu erzeugen. Das gefilterte I-Signal wird an den Eingang einer mittelwerfbildenden Schaltung 426 gelegt, die weiter unten beschrieben wird. Die mittelwertbildende Schaltung verbessert den Rauschabstand des angelegten Signals, und ihr Ausgang ist mit dem Eingang des D/A-Wandlers 46 gekoppelt, der .das I-Signal in Analogform wiedergibt,

In ähnlicher Weise werden Abfragewerte des Q-Signals mittels des Q-Taktsignals mit einer Frequenz von 3»58 MHz in und durch das Q-Register 440 geschleust. Zwei Stufen TV^ und f_no dieses Registers bewirken eine Verzögerung vor den angezapften Stufen Tq^ bis T^o· Aus den Stufen Tq, bis ¹ZrQr, gezapfte Ausgangssignale werden auf Bewertungsschaltungen 442 gegeben, und die bewerteten Zapf signale werden dann in einem Summierungsnetzwerk 444 kombiniert. Das am Ausgang des Summierungsnetzwerks 444 erscheinende gefilterte Q-Signal wird an eine zweite mittelwertbildende Schaltung 446 gelegt, deren Ausgang mit dem Eingang des D/A-Wandlers 48 gekoppelt ist, um das gefilterte Q-Signal in ein Analogsignal umzuwandeln.

Die digitalen I- und Q-FiIter nach Fig. 4 bewirken eine I- und Q-Demodulation durch Taktsteuerung der Register 420 und 440 mit den I- und Q-Taktsignalen, die I-Signalabfragewerte in das I-Register 420 und Q-Signalabfragewerte in das Q-Register 440 schleusen. Da beide Register mit der Frequenz 3,58 MHz taktgesteuert werden, haben die beiden Filter gleiche Gruppenlaufzeiten für richtige Phaseneinstellung der demodulierten Signale, und da die Bewertungsfaktoren symmetrisch zu den mittleren Anzapfungen der beiden Filter sind, haben die Filter lineare Phasencharakteristiken. Das I-FIR-Filter 42 dämpft Frequenzen oberhalb der oberen Grenzfrequenz 1,5 MHz des Durchlassbereichs für das I-Signal, um hochfrequentes Rauschen wie etwa weißes Rauschen aus dem Farbmischungssignal zu eliminieren. In ähnlicher Weise eli-

miniert das Q-FIR-Filter 44 Rauschanteile oberhalb der oberen Grenzfrequenz 0,5 MHz des Q-Signals. Bei der dargestellten Ausführungsform hat das I-FIR-Filter neun Bewertungsschaltungen 422, und das Q-FIR-PiIter hat fünf Bewertungsschaltungen 442. Es hat sich gezeigt, daß diese Anzahl von Bewertungsschaltungen bei Verwendung von reziproken Zweierpotenzen in den Bewertungsfaktoren zu wün-• sehenswerten Ansprechcharakteristiken der I- und Q-Filter führt, ohne daß übermäßige Schaltungsanforderungen zu erfüllen sind. Es wurde gefunden, daß eine geringere Anzahl von Bewertungsschaltungen zu unbefriedigenden Ansprechcharakteristiken führt, während andererseits eine größere Anzahl von Bewertungsschaltungen keine wesentliche Verbesserung bringt.

Außerdem wird die richtige Phasenbeziehung der demodulierten I- und Q-Signale dadurch bewahrt, daß die FIR-FiIter in ihrer jeweiligen Impulsansprache zeitlich miteinander ausgerichtet sind. Die Impulsansprachen der beiden FIR-Filter sind um die jeweiligen Miti;elansapfungen zentriert: beim I-Filter 44 um die angezapfte Stufe T₁₅ und beim Q-Filter 44 um die angezapfte Stufe Tq,-· Um diese Anzapfungen zeitlich miteinander auszurichten., sind beim Q-Filter die beiden Stufen T- und T₀ den angezapften Stufen *£" bis T^ vorgeschaltet.

Die im wesentlichen gleichen Gruppenlaufzeiten der von den D/A-Wandlern 46 und 48 gelieferten analogen I- und Q-Signale werden bewahrt, indem man die Tiefpaßfilter 50 und 52 so auslegt, daß sie im wesentlichen gleiche Ansprechcharakteristiken haben. Diese Filter werten verwendet, um Taktsignälfrequenzen aus den I- und Q-Sjgnalen zu eliminieren, und daher müssen sie Signale der I- x.nd Q-Taktsignalfrequenz von 3»58 MHz dämpfen. Außerdem ir.t'es wünschenswert, die erste Subharmonische der Taktfrenuenz, also die Frequenz 1,79 MHz zu dämpfen. Daher sind die Filter 50 und 52 jeweils so ausgelegt, daß sie ihre Grenzfrequenz (3-db-Punkt)

- 25 in der Nähe von 1,5 bis 1,6 MHz haben.

Die Bewertungsschaltungen 442 und das Summierungsnetzwerk 444 des Q-PiIters nach Pig. 4 sind ausführlicher in Fig. 7 dargestellt. Die Bewertungsschaltungen und das Summierungsnetzwerk sind in einem stellenverschiebenden und addierenden Addierer-Tannenbaum angeordnet. Die 8-Bit-Leitungen vom .Schieberegister 440 sind vom höchstwertigen Bit zum niedrigstwertigen Bit mit 2 ... 2 bezeichnet. Man erkennt, daß alle Bewertungsfaktoren der Bewertungsschaltungen 442 nach Pig. 4 Vielfache von reziproken Zweierpotenzen sind. Somit kann z.B. die Bewertung 8/64 realisiert werden, indem man das 8-Bit-Wort vom Schieberegister um drei Stellen nach rechts verschiebt, so daß das 2 -Eingangsbit an der Stelle des 2 -Ausgangsbits ist, das 2 -Eingangsbit an der Stelle des 2 -Ausgangsbits, usw.. Schieberegister sind für diese Verschiebung nicht erforderlich. In der Praxis wird der gleiche Effekt in der Anordnung nach Fig. 7 erzielt, indem

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das 2 -Bit vom Ausgang der Stufe Tq, an den 2 -Biteingang

eines Addierers 470 gelegt wird, das 2 -Bit an den 2 -Biteingang des Addierers, usw.. Die Bewertungsschaltung 460 schließt diese Kopplung in sich, ebenso wie die Bewertungsschaltungen 461, 462 und 463, welche die Ausgänge der Stufen Tq^, T₀₆ und T₀₇ mit den Eingängen der Addierer 4?0

und 472 koppeln.

In ähnlicher Weise multiplizieren die Bewertungsschaltungen 464 und 465 die Ausgangssignale der Stufen Vq₁^ und f_Q& mit 16/64, indem sie die Signale bei ihrer Kopplung zu den Eingangen eines Addierers 474 um zwei Stellen nach rechts verschieben. Die Bewertungsschaltung 466 multipliziert das Signal von der Stufe V^r mit 32/64, indem sie das Signal bei der Kopplung zum Addierer 448 um eine Stelle nach rechts verschiebt.

Die Addierer 470, 472, 4?4 und 478 empfangen die bewerteten ("gewichteten") Wörter in einem solchen Maßstab, daß

—1 das niedrigstwertige Bit den Stellenwert 2 hat. Bits mit niedrigerem Stellenwert werden nicht verwendet.

In der Jig. 4 ist auch zu erkennen, daß die Signale von den Stufen T_Qi, und Tqc mit dem Gewicht 24/64 bewertet werden. Dieses Gewicht wird erzielt, indem man die Ausgänge der Stufen T_Qi^ und Vq₁- unter Verwendung der Schaltungen ■461, 4-64- bzw. 462, 465 zunächst jeweils mit 8/64· und 16/64 multipliziert, die Addition dieser beiden bewerteten Signale im Addierer-Tannenbaum führt dann am Endausgang zu Signalkomponenten mit dem Gewicht 24/64.

Im Addierer-Tannenbaum werden die Ausgänge der Addierer 470 und 472 auf die Eingänge eines Addierers 4-76 gekoppelt, dessen Ausgang auf einen Eingang eines Addierers 480 gegeben wird. Der Ausgang des Addierers 474 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 478 gekoppelt, dessen Ausgang zu einem zweiten Eingang des Addierers 480 führt« Ein aus zehn Bits bestehendes Q~Signal (2 .„, 2 ) wird zur mittelwertbildenden Schaltung 466 gegeben, die zum Empfang von 8-Bit-Datenwörtern ausgelegt ist» Das Q-PIR-FiIter hat, wenn es gemäß den Figuren 4 und 7 konstruiert ist, die in Fig« 10 dargestellte Ansprechcharakteristik. Man erkennt in dieser Figur, daß eine Nebencharakteristik zwischen ungefähr 1,25 und 1,6 MHs besteht, worin Rauschkomponenten enthalten sind, die jedoch um mindestens 3OdB gegenüber dem.Q-Signal im Band von 0 bis 0,5 MHz gedämpft sind« Diese Rauschkoraponenten werden durch die mittelwertbildende Schaltung 4-4-6 noch weiter reduziert»

Die Bewertungsschaltungen 422 und das Summieruagenetzwerk 424des I-FIR~Filters nach Fig. 4 sind ausführlicher in Fig. 8 dargestellt. Wie bei der Anordnung nach Fig» 7 sind alle verwendeten Bewertungsfaktoren Vielfache reziproker Zweierpotenzen, so daß zur Signalbewertung die Methode der Stellenverschiebung und Addition verwendet werden kann. Die Signalbewertung geschieht auch hier dadurch, daß ausgewählte

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höchstwertige Bits der vom Schieberegister 4-20 kommenden Datenwörter an den ersten Rang von Addierern in einem Addierer-Tannenbaum gelegt werden, worin das niedrigstwer-

—Ί

tige Bit einen Stellenwert von 2 hat. 5

Gemäß der Pig. 8 werden von den Stufen T und Γ^. kommende Datenwörter mit dem Gewicht 1/64- bewertet, indem die drei höchstwertigen Bits dieser Wörter an die Eingänge eines Addierers 5^-0 gelegt werden, wie es mit den Bewertungsblocken 502 und 504- veranschaulicht ist. Die Blöcke 506 und 508 zeigen an, daß die gleiche Bewertung auch für die Datenwörter aus den Stufen Cj₈ und fjn vorgenommen wird, die auf die Eingänge eines Addierers 54-1 gegeben werden. In ähnlicher Weise werden, wie es die Blöcke 518. und 520 zeigen, Datenwörter aus den Stufen Tj, und Tjr, mit dem Gewicht 1/64- bewertet und auf die Eingänge eines Addierers 5^ gegeben.

Datenwörter von den Stufen Tj. und £jg werden mit dem Gewicht 2/64- bewertet, indem die vier höchstwertigen Bits dieser Wörter auf die Eingänge eines Addierers 5^-2 gegeben werden. Datenwörter von den Stufen Tj^ und T werden ebenfalls mit dem Gewicht 2/64- bewertet und auf die Eingänge eines Addierers 54-5 gegeben.

Datenwörter von den Stufen Tj, und ^I₁-, werden mit dem Gewicht 8/64- bewertet, indem die sechs höchstwertigen Bits dieser Wörter auf die Eingänge eines Addierers 5^3 gekoppelt werden. Datenwörter von den Stufen £j^ und 2X-g werden mit dem Gewicht 16/64- bewertet, indem die sieben höchstwer

JO tigen Bits dieser Wörter an die Eingänge eines Addierers 564- gelegt werden* Schließlich werden Datenwörter aus der Stufe Tjc mit dem Gewicht 32/64- und mit dem Gewicht 16/64-bewertet, indem zum einen die acht höchstwertigen Bits und zum andern die sieben höchstwertigen¹ Bits auf die Eingänge eines Addierers 54-7 gekoppelt werden. Der Addierer 5^7 liefert dann die von der Stufe "^j,- kommenden Datenwörter mit dem Bewertungsgewicht 4-8/64-, was die gewünschte Bewertung

- 28

- 28 für Wörter dieser Stufe ist.

Die Ausgänge der Addierer 54-0 und 54-1 sind mit Eingängen eines Addierers 550 gekoppelt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Addierers 562 verbunden ist. Der Ausgang des Addierers 242 ist mit einem Eingang eines Addierers 552 gekoppelt. Die Ausgänge der Addierer 544· und 54-5 sind mit Eingängen eines Addierers 554 gekoppelt. Die Ausgänge der Addierer 546 und 547 sind mit Eingängen eines Addierers 556 gekoppelt, dessen Ausgang zu einem Eingang eines Addierers 564 führt.

In der Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Datenwörter von den Stufen T-r, und f-r« mit dem Gewicht -9/64 bewertet werden.

Das Minuszeichen wird erzeugt, indem bewertete Daten von diesen Stufen mit den anderen Datenwörtern in Fig. 8 subtraktiv kombiniert werden. Wie bei der gewöhnlichen Arithmetik können Digitalwörter subtraktiv kombiniert werden, indem man das Negativ eines Digitalworts additiv hinzufügt.

Das Negativ eines Digitalworts wird durch eine Operation erhalten, die als Zweierkomplementbildung bezeichnet wird. Um das Zweierkomplement eines Digitalworts zu bilden, werden die Bits dieses Worts invertiert, und dem Ergebnis wird eine binäre "1" hinzuaddiert. Wörter aus den beiden erwähnten angezapften Stufen sind mit dem Gewicht 8/64 am Ausgang des Addierers 543 bewertet. Diese Wörter werden dann im Addierer 552 mit den bewerteten Wörtern vom Addierer 54-2 kombiniert. Vom ausgangsseitigen Datenwort des Addierers 5^-3 wird das Zweierkomplement für die Subtraktion gebildet, indem zuerst alle Bits des Datenworts in der Invertierungsschaltung invertiert werden und dann eine "Eins" zum invertierten Datenwort hinzuaddiert wird, indem eine logische "1" an den . Ubertrageingang des Addierers 552 gelegt wird. Der Ausgang des Addierers 552, der zwei mit dem Gewicht -(8/64) bewertete Ausdrücke enthält, wird auf einen zweiten Eingang des Addierers 546 gekoppelt.

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In ähnlicher Weise wird das am Ausgang des Addierers 554-gelieferte Datenwort subtraktiv mit dem Rest der Daten im Addierer-Tannenbaum kombiniert, indem alle Bits in einer Invertierungsschaltung 536 invertiert werden und dann die invertierten Daten auf einen zweiten Eingang des Addierers 562 gegeben werden, gemeinsam mit einer Übertrag~"1". Die Ausgänge der Addierer 562 und 564- sind mit den Eingängen eines Addierers 560 verbunden, der das gefilterte I-Signal liefert. Im Addierer 560 erfolgt eine Kombinierung

Ί0 der über den Addierer 564- kommenden und mit dem Gewicht -(8/64) bewerteten Datenwörter von den Stufen ¹Cy, und Xjrj mit den über den Addierer 562 kommenden und mit dem Gewicht -(1/64-)bewerteten Datenwörtern von denselben Stufen, um am Endausgang die Daten von den Stufen Γ und Vj„ mit dem gewünchten Gewicht -(9/64·) zu liefern. In ähnlicher Weise kombiniert der Endaddierer 560 Gewichte -(2/64-) der Datenwörter von den Stufen Γ_^ und ¹Cy₆ mit Gewichten (16/64·) der Datenwörter von diesen Stufen, um im Signal am Endausgang den Anteil der von den Stufen T"-^ und T-rg kommenden Daten mit dem gewünschten Gewicht (14/64·) zu liefern. Der Frequenzgang des I-Filters ist in Fig. 11 dargestellt.

Es wurde gefunden, daß die I- und Q-FIR-FiIter eine gewisse Übergangszeit benötigen zwischen demjenigen Zeitpunkt, zu dem die I- und Q-Taktsignale eine neue Datenreihe in die angezapften Stufen der Schieberegister 4-20 und 4-4-0 (Fig. 4·) einschieben, und demjenigen Zeitpunkt, zu dem stabile Ausgangssignale an den Ausgängen der Addierer 4-80 (Fig. 7) ubcL 560 (Fig. 8) erhalten werden. Diese Übergangszeit hängt'davon ab, wie groß die Anzahl der Ränge von Addierern in der Tannenbaumanordnung ist und wie lang die Lauf- - zeiten der Addierer sind. Außerdem haben verschiedene Signalwege von den Schieberegistern zu'den FiIterausgangen unterschiedliche Laufzeiten. In der Bewertungsschaltung und Addiereranordnung des Q-Filters nach Fig. 7 beispielsweise durchlaufen die Datenwörter von der Stufe T_Q(- auf dem Weg

zum Filterausgang nur zwei Addierer (4-78 und 4-80), während alle anderen Signale durch drei Addierer laufen müssen. Während der Zeit, welche die Zapfsignale für den Durchlauf bis zu den Ausgängen benötigen, sind die Ausgangssignale des Filters unzuverlässig und können Welligkeiten in den Ausgangssignalen verursachen, wenn sich die Filter einstellen. Um zu verhindern, daß diese Welligkeiten das Ausgangssignal stören, werden die mittelwertbildenden Schaltungen 4-26 und 4-46 (Fig. 4-) an den Filterausgängen verwendet, welehe die Ausgangssignale während stabiler Zeitspannen verriegeln und den Mittelwert aufeinanderfolgender Signale bilden, wodurch der Rauschabstand der I- und Q-Signale um 3dB verbessert wird.

Die mittelwertbildende Schaltung 4-4-6 ist ausführlicher in Fig. 9 gezeigt. Die mittelwertbildende Schaltung 4-26 ist in gleicher Weise aufgebaut. Gemäß der Fig. 9 ist der Ausgang des Endaddierers 4-80 des Q-B¹IR-FiIters .mit dem Eingang eines 8-Bit-ZwischenSpeicherregisters 600 gekoppelt· Der Ausgang des Zwischenspeichers 600 ist mit dem Eingang eines zweiten 8-Bit-Zwischenspeichers 602 und mit einem Addierer 604- gekoppelt. Der Ausgang des Zwischenspeichers 602 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 604- verbunden. Die Zwischenspeicher 600 und 602 werden durch das Filter-Taktsignal taktgesteuert, im vorliegenden Fall durch das Q-Ü?akt~ signal.

Im Betrieb bewirkt diejenige Flanke des Q-Taktsignals, welche die Q-Datenwörter durch das Schieberegister 4-4-0 schiebt, auch die Ein speicherung des gefilterten Q-Signals irr den Zwischenspeicher 600. Die neuen Schieberegisterdaten beginnen nun, durch den Addierer-Tannenbaum zu laufen, jedoch ist der Aus-. gang zu diesem Zeitpunkt entkoppelt, weil der Zwischenspeicher den vorherigen Wert des gefilterten Q-Signals gespeichert hat. Wenn der Zwischenspeicher 600 dieses Q-Signal speichert, dann wird das vorher im Zwischenspeicher 600 gespeicherte Q-Signal gleichzeitig in den Zwischenspeicher 602 übertragen.

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Die Zwischenspeicher enthalten nun aufeinanderfolgende Werte des Q-Signals, die auf den Addierer 604· gegeben werden.

8 Λ

Die Zwischenspeicher geben 8-Bit-Wörter (2 ... 2 ) auf den Addierer 604·, der die beiden Wörter addiert, um ein 9-Bit-Summenwort zu erzeugen. Nur die acht höchstwertigen Bits

9 2

(2 ... 2 ) dieses Summenworts werden zum D/A-Wandler durchgelassen, so daß effektiv ein Mittelwert der zwischengespeicherten Q-Wörter gebildet wird. Durch diese Mittelwertbildung wird eine Verbesserung des Rauschabstandes um 3<1B erreicht.

Durch Verwendung der mittelwertbildenden Schaltung hat der Addierer-Tannenbaum nahezu eine volle Periode des Q-Taktsignals (3,58 MHz) als Einstellzeit zur Verfügung, bevor sein Ausgangssignal erneut abgefragt und in den Zwischenspeicher 600 übertragen wird. Diese recht lange Zeitspanne für die Einstellung erlaubt die Verwendung relativ langsamer Logikschaitungen im Addierer-Tannenbaum. Außerdem erkennt man, daß nur ein einziges Taktsignal, das Q-Taktsignal, benötigt wird, um sowohl das Schieberegister als auch die mittelwertbildende Schaltung taktzusteuern. Die mittelwertbildenden Schaltungen sind ausführlicher in der US-Patentanmeldung Nr. 298,255 "Digital Video Signal Processing Filters With Signal-To-Noise Enhancement" beschrieben.

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   ^) Schaltungsanordnung zur Demodulation und Filterung in einem System, das eine Quelle zu demodulierender und zu filternder informationshaltiger Digitalsignale und eine Quelle für Bezugssignale enthält, die eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den zu demodulierenden informationshaltigen Signalen haben, gekennzeichnet durch:

   eine auf die Bezugssignale ansprechende Einrichtung (22) zur Erzeugung eines Taktsignals, das eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den Bezugssignalen hat;

   ein digitales Filter (40, 42), welches Eingänge zum Empfang der Digitalsignale und des Taktsignals aufweist und derart auf diese Signale anspricht, daß an seinem Ausgang demodulierte und gefilterte Informationssignale erscheinen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß sich das System in einem Fernsehempfänger befindet und daß die Bezugssignale Farbbezugssignale sind . und daß die informationshaltigen Digitalsignale digitale Farbartsignale sind;

   daß die taktsignalerzeugende Einrichtung (230, 240, 250, 254) ein erstes Taktsignal (I-Takt) erzeugt, welches eine erste Phasenbeziehung zum Farbbezugssignal hat; daß das digitale Filter (42) als ein erstes digitales

   Filter folgendes aufweist: Eingänge zum Empfang des di-

   und des ersten Taktsignals gitalen Farbartsignals/sowie einen Ausgang, an dem ein erstes demoduliertes und gefiltertes Farbmischungssignal erzeugt wird; ein erstes angezapftes Schieberegister (420), durch welches Abfragewerte des digitalen Farbartsignals unter Steuerung durch das erste Taktsignal geschoben werden; eine mit den Anzapfungen des ersten Schieberegisters gekoppelte Bewertungseinrichtung (422) um die an den Anzapfungen erscheinenden Signale mit bestimmten Gewichten zu bewerten; eine Kombinierungseinrichtung (424), welche die von der ersten Bewertungseinrichtung gelieferten verschobenen und bewerteten Signale kombiniert und einen Ausgang aufweist, an dem das erste demodulierte und gefilterte Farbmischungssignal erzeugt wird;

   daß eine Einrichtung (23O, 240, 250, 254) zur Erzeugung eines zweiten Taktsignals (Q-Takt) vorgesehen ist, das eine zweite Phasenbeziehung zum Farbbezugssignal hat;

   daß ein zweites digitales Filter (44) vorgesehen ist, welches folgendes aufweist: Eingänge zum Empfang des digitalen Farbartsignals und des zweiten Taktsignals 5 einen Ausgang, an welchem ein demoduliertes und gefiltertes Farbmischungssignal erzeugt wird; ein zweites an-.gezapftes Schieberegister (440), durch welches Abfragewerte des digitalen Farbartsignals unter Steuerung durch das zweite Taktsignal geschoben werden; eine zweite Be-Wertungseinrichtung (442), die mit Anzapfungen des zweiten Schieberegisters gekoppelt ist, um die an diesen Anzapfungen erscheinenden Signale mit bestimmten Gewichten

   ~ 3 —

   zu bewerten; eine Kombinierung sein richtung (4-4Λ) , welche die von der zweiten Bewegungseinrichtung erzeugten geschobenen und bewerteten Signale kombiniert und einen Ausgang aufweist, an welchem das zweite demodulierte und gefilterte Farbmischungssignal erzeugt wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle (16) für analoge Videosignale vorgesehen ist, die eine Farbburstkomponente einer gegebenen Frequenz enthalten, und daß die Quelle digitaler Farbartsignale folgendes aufweist:

   eine auf die Farbburstkomponente ansprechende Einrichtung (22) zur Erzeugung eines Abfragesignals (^₈₀) ι dessen Frequenz gleich einem Vielfachen der Frequenz der Farbburstkomponente ist und das eine gegebene Phasenbeziehung zur Farbburstkomponente hat;

   eine auf die analogen Videosignale ansprechende Einrichtung (20), welche diese Signale entsprechend dem Abfragesignal abfragt, um digitale Abfragewerte des Videosignals zu erzeugen;

   eine auf die digitalen Abfragewerte des Videosignals ansprechende Einrichtung (24) zur Erzeugung eines abgetrennten digitalen Farbartsignals.
4. 4-. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die das Abfragesignal erzeugende Einrichtung (22) eine Einrichtung (240) zur Erzeugung von Impulsen enthält, von denen jeweils eine Vielzahl während eines Zeit-Intervalls erscheinen, das gleich-einer Periode der Farbburstkomponente ist;

   daß die erste taktsignalerzeugende Einrichtung (250, 252) eine Einrichtung enthält, die als Antwort auf jeweils einen ersten der Vielzahl der Abfrägesignalimpulse in jeder Periode der Farbburstkomponente einen Taktimpuls erzeugt;

   daß die zweite taktsignalerzeugende Einrichtung (250, 254) eine Einrichtung enthält, welche als Antwort auf je-

   weils einen zweiten der Vielzahl der Abfragesignalimpulse in jeder Periode der Farbburstkomponente einen Taktimpuls erzeugt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß das erste digitale Filter (42) ein Filter mit begrenzter Impulsansprache ist;

   daß das erste angezapfte Schieberegister (420) eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Stufen hat, deren erste (χ~ j.) das digitale Farbartsignal empfängt und die eine Vielzahl von Ausgangs-Anzapfungen aufweisen;

   daß die erste K cmbinierungs einrichtung (424) eine Tannenbaumanordnung aus Addierern enthält; daß die erste Bewertungseinrichtung (422) eine Einrichtung enthält, welche einzelne Ausgangsanzapfungen mit der Addierer-Tannenbaumanordnung so koppelt, daß die Bewertung durch Stellenverschiebung und Addition erfolgt.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß das zweite digitale Filter (44) ein Filter mit begrenzter Impulsansprache aufweist;

   daß das zweite angezapfte Schieberegister (440) eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Stufen enthält, deren erste (T_n^) das digitale Farbartsignal empfängt und die eine Vielzahl von Ausgangs-Anzapfungen enthalten;

   daß die zweite Kombinierungseinrichtung (444) eine zweite Tannenbaumanordnung aus Addierern aufweist; daß die zweite Bewertungseinrichtung (442) eine Einrichtung enthält, welche einzelne Ausgangsanzapfungen des zweiten angezapften Schieberegisters mit der zweiten Addierer-Tannenbaumanordnung derart koppelt, daß die Bewertung durch Steilenverschiebung und Addition erfolgt.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß sich das System in einem Fernsehempfänger befindet und daß die Bezugssignale Farbbezugssignale sind und daß die informationshaltigen Digitalsignale digitale Farbartsignale sind;

   daß die taktsignalerzeugende Einrichtung (230, 240, 250, 252) ein erstes Taktsignal (I-Takt) erzeugt, welches eine erste Phasenbeziehung zu den Farbbezugssignalen hat;

   daß das digitale Filter als ein erstes Filter (42) mit begrenzter Impulsansprache folgendes aufweist: ein erstes angezpaftes Schieberegister (420), das durch das erste Taktsignal taktgesteuert wird und einen Eingang zum Empfang des digitalen Farbartsignals hat; eine Vielzahl von Bewertungsschaltungen (422), die mit den Anzapfungen des ersten Schieberegisters gekoppelt sind; eine mit den Bewertungsschaltungen gekoppelte erste Einrichtung (424), welche die geschobenen und bewerteten Signale summiert, um an einem Ausgang ein erstes demoduliertes und gefiltertes Farbmischungssignal zu erzeugen;

   daß das erste digitale Filter eine um eine der Anzapfungen des ersten Schieberegisters konzentrierte Impulsansprache und eine gegebene Gruppenlaufzeit zwischen dem besagten Eingang des Schieberegisters und dieser einen Anzapfung hat;

   daß eine Einrichtung (230, 240, 250, 254) zur Erzeugung eines zweiten Taktsignals (Q-Takt) vorgesehen ist, welches eine zweite Phasenbeziehung zu den Farbbezugssignalen hat;

   daß ein zweites Filter (44) mit begrenzter Impulsansprache vorgesehen ist, welches folgendes aufweist: ein zweites angezapftes Schieberegister (440), das durch das zweite Taktsignal taktgesteuert und einen Eingang zum Empfang der digitalen Farbartsignale hat; eine Vi elzahl von Bewertungsschaltungen (442), die mit den Anzapfungen des zweiten Schieberegisters gekoppelt sind; eine zweite mit den Bewertungsschaltungen gekoppelte

   Einrichtung (444), welche die geschobenen und bewerteten Signale summiert, um an einem Ausgang ein zweites demoduliertes und gefiltertes Parbmischungssignal zu erzeugen; und daß das zweite digitale Filter eine um eine der Anzapfungen des zweiten Schieberegisters konzentrierte Impulsansprache hat und zwischen dem Eingang und dieser einen Anzapfung des zweiten Schieberegisters eine Gruppenverzögerung hat, die im wesentlichen gleich der erwähnten gegebenen Gruppenverzögerung des ersten digitalen Filters ist.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Anzahl der angezapften Schieberegisterstufen ^u;od der Bewertungsschaltungen des ersten digitalen Filters (42) größer ist als die Anzahl der angezapften Schieberegisterstufen und der Bewertungsschaltungen des zweiten digitalen Filters (4-4);

   daß das Schieberegister (440) des zweiten digitalen Filters zwischen den angezapften Stufen und dem Eingang dieses Registers eine unangezapfte Schieberegisterstufe (χ Q*it Q₂) aufweist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch:

   eine erste Verarbeitungseinrichtung (462, 46), die mit dem Ausgang des ersten digitalen Filters gekoppelt ist und einen Ausgang zur Erzeugung eines ersten verarbeiteten analogen Farbsignals aufweist;

   JO ein erstes Tiefpaßfilter (50), das mit dem Ausgang der ersten Verarbeitungseinrichtung gekoppelt ist und einen gegebenen Frequenzgang der Phase hat;

   eine zweite Verarbeitungseinrichtung (446, 48), die mit dem Ausgang des zweiten digitalen Filters gekoppelt ist und einen Ausgang zur Erzeugung eines zweiten verarbeiteten analogen Farbsignals aufweist;

   ein zweites Tiefpaßfilter (52), das mit dem Ausgang der zweiten Verarbeitungseinrichtung gekoppelt ist und einen Frequenzgang der Phase hat, der im wesentlichen gleich dem gegebenen Frequenzgang der Phase des ersten Tiefpaßfilters ist.
10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des ersten Taktsignals im wesentlichen gleich der Frequenz des zweiten Taktsignals ist und daß das erste und das zweite Tiefpaßfilter (50, 52) so aufgebaut sind, daß ihre Durchlaßbänder im wesentlichen unterhalb der zweiten Subharmonischen der Taktsignalfrequenzen liegen.
11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen des ersten und des zweiten Taktsignals im wesentlichen gleich der Frequenz des Farbbezugssignals sind und daß die Anzahl der angezapften Schieberegisterstufen des ersten digitalen Filters (4-2) gleich 9 und die Anzahl der angezapften Schieberegisterstufen des zweiten digitalen Filters (44) gleich 5 ist.
12. 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister des zweiten digitalen Filters (44·) zwei unangezapften Stufen (f ^,t ^₂) zwischen dem Eingang dieses Registers und den angezapften Stufen enthält.
13. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß sich das System in einem Fernsehempfänger befindet, der eine Quelle (16) analoger Videosignale aufweist, die als Komponente ein Farbburstsignal enthalten; daß das Bezugssignal das Farbburstsignal ist; daß die taktsignalerzeugende Einrichtung ein Taktsignalgeber (22) ist, der einen das Farbburstsignal empfangenden Eingang hat und einen ersten Ausgang aufweist, an welchem

    ein Abfragesignal (4f„) mit Abfrageimpulsen erzeugt wird, die in ihrer Phase mit den I- und Q-Phasen des Farbburstsignals ausgerichtet sind, ferner einen zweiten Ausgang, an welchem ein I-Taktsignal (I-Takt) mit Impulsen erzeugt wird, die mit der I-Phase des Farbburstsignals ausgerichtet sind, sowie einen dritten Ausgang, an welchem ein Q-Taktsignal (Q-Takt) mit Impulsen erzeugt wird, die mit der Q-Phase des Farbburstsignals ausgerichtet sind;
    daß das Taktsignal das I-Taktsignal ist;

    daß die Quelle informationshaltiger Digitalsignale eine auf die analogen Videosignale und auf das Abfragesignal ansprechende Einrichtung (20) zur Erzeugung digitaler Abfragewerte des Videosignals aufweist und eine auf diese Abfragewerte ansprechende Einrichtung (24) zur Erzeugung digitaler Farbartsignal-Abfragewerte enthält ;

    daß das informationshaltige Digitalsignal dieses digitale Farbartsignal ist;

    daß das digitale Filter ein I-FiIter (42) mit begrenzter Impulsansprache ist, welches ein angezapftes Schieberegister (420) enthält, das einen Eingang zum Empfang der digitalen Farbartsignal-Abfragewerte hat und durch das I-Taktsignal taktgesteuert wird unddas an einem Ausgang ein gefiltertes I-Signal erzeugt, und daß dieses digitale I-Filter eine um eine der Anzapfungen des Schieberegisters konzentrierte Impulsansprache, eine gegebene Gruppenlaufzeit zwischen dem Eingang und dieser einen Anzapfung des Schieberegisters und einen Durchlaßbereich über ein gegebenes Band von Frequenzen hat;

    daß ein Q-Filter (44) mit begrenzter Impuls anspräche vorgesehen ist, welches ein angezapftes Schieberegister (440) aufweist, das einen Eingang zum Empfang der digitalen Farbartsignal-Abfragewerte hat und durch das Q-Taktsignal taktgesteuert wird und an einem Ausgang ein gefiltertes Q-Signal liefert, und daß dieses Q-Filter eine um eine der Anzapfungen des letztgenannten Schieberegisters kon-

    Ί zentrierte Impulsansprache hat und zwischen dem Eingang

    und dieser einen Anzapfung des Schieberegisters eine ■Gruppenlaufzeit im wesentlichen gleich der gegebenen Gruppenlaufzeit hat und einen Durchlaßbereich über ein Frequenzband hat, welches frequenzmäßig tiefer als das gegebene Frequenzband liegt;

    daß mit dem Ausgang des digitalen 1-FiIters (4-2) eine erste Verarbeitungseinrichtung (4-6) gekoppelt ist, die an einem Ausgang ein erstes verarbeitetes analoges Farbsignal erzeugt;

    daß mit dem Ausgang der ersten Verarbeitungseinrichtung ein erstes Tiefpaßfilter (50) gekoppelt ist, welches ei~ nen gegebenen Frequenzgang der Amplitude hat; daß mit dem Ausgang des digitalen Q-FiIters (4-4·) eine zweite Verarbeitungseinrichtung (4-8) gekoppelt ist, die einen Ausgang zur Erzeugung eines zweiten verarbeiteten analogen Farbsignals hat;

    daß mit dem Ausgang der zweiten Verarbeitungseinrichtung ein zweites Tiefpaßfilter (52) gekoppelt ist, dessen Frequenzgang der Amplitude im wesentlichen gleich dem gegebenen Frequenzgang der Amplitude ist.