DE3801695A1 - Frequenzmodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Frequenzmodulator gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1, der insbesondere zur Verwendung in einem Videorecorder VTR ge­ eignet ist, der Videosignale magnetisch aufzeichnet.

Bei herkömmlichen Videorecordern wird das Videosignal oder ein daraus ge­ wonnenes Luminanzsignal magnetisch in Frequenzmodulation aufgezeichnet.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Stand der Technik wird ein Videosignal SV zu einer Synchronsignalabtrennschaltung 2 geführt, die einen mit einer betimmten Zeitkonstante ansteigenden Torimpuls SP 1 erzeugt.

In Abhängigkeit von diesem Torimpuls SP 1 wird das Videosignal SV durch einen Begrenzer 3 so begrenzt, daß sein Synchronisationspitzenpegel gleich einem bestimmten Signalpegel wird.

Eine Vorverzerrungsschaltung 4 hebt eine von dem Begrenzer 3 erzeugte hohe Videosignalkomponente SV 1 an, so daß eine Verschlechterung des Signal/ Rauschverhältnisses des Videosignales bei Aufzeichnungs-/Wiedergabebe­ trieb verhindert wird. Ein aufgrund der Vorverzerrung Über- und Unterschwin­ ger enthaltendes Videosignal SV 2 wird über eine Weißpegelbegrenzerschaltung 5 und eine Dunkelpegelbegrenzerschaltung 6 einem Modulator 7 zugeführt.

Die Begrenzerschaltungen 5 und 6 dienen zur Begrenzung des Videosignales SV 2 auf bestimmte Hell- und Dunkelsignalpegel, um zu verhinder, daß das von dem Modulator 7 erzeugte frequenzmodulierte Signal SFV aufgrund von Über- oder Unterschreitungen des Videosignales SV 2 von gewünschten Signalpegeln übermoduliert ist.

Durch den Modulator 7 wird folglich ein mit einer bestimmten Frequenz modu­ liertes Videosignal SFV erzeugt, das über einen Verstärker einem Magnetkopf zugeführt wird, und auf einem Magnetband aufgezeichnet werden kann.

Bei einem Videorecorder des erwähnten Typs verringert sich jedoch der Pegel des wiedergegebenen Signales entsprechend dem Anstieg der magnetisch aufge­ zeichneten Frequenz, so daß die Trägerfrequenz des FM-Videosignales SFV einen geringen Wert nahe dem Frequenzband des noch nicht modulierten Vi­ deosignales SV 2 haben muß.

Aus diesem Grunde wird, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, das mit einer be­ stimmten Trägerfrequenz fm modulierte und von dem Magnetkopf kommende FM-Videosignal SFV in einem Demodulator verdoppelt, so daß ein FM-Vide­ osignal SFV 2 entsteht, das mit der doppelten Trägerfrequenz 2 fm moduliert ist. Aus dem Summensignal dieses Videosignales SFV 2 mit einem demodulier­ ten Videosignal SV 3, wird das spätere Signal SV 3 einzig durch Filterung in ein­ em Tiefpaßfilter extrahiert, so daß das FM-Videosignal SFV nicht mit dem de­ modulierten Videosignal SV 3 gemischt wird.

Bei den Videorecordern des beschriebenen Typs besteht jedoch der Nachteil, daß bei Vergrößerung der Bandbreite des aufzuzeichnenden Videosignales SV zur Erhöhung der Qualität des wiedergegebenen Bildes, auch die Bandbreite des demodulierten Videosignales SV 4 größer wird, so daß möglicherweise, wie in Fig. 4 gezeigt, der hohe Bereich des Videosignales SV 4 mit dem tiefen Bereich des mit der doppelten Trägerfrequenz 2 fm modulierten Videosignales SFV 2 überlappt.

Bei gegenseitigem Überlappen der Bänder wird es schwierig, eine vollständige Trennung der Videosignale SV 4 und des frequenzmodulierten Videosignales SFV 2 durchzuführen, so daß die Seitenbandkomponenten des Videosignales SFV 2 teilweise in das über den Tiefpaßfilter erhaltene Videosignal SV 4 ge­ mischt werden.

Folglich hat bei Modulation eines Videosignales SV 5, bei dem ein invertierter 2T-Puls P 2 mit einem sich invers verändernden Signalpegel mit einem 2T-Puls P 1 überlagert ist, dessen halber Amplitudenpegel der Zeitdauer 2T entspricht, wie in Fig. 5 gezeigt, der inverse 2T-Puls eine Frequenz von 5 MHz o. ä. und liegt damit extrem nahe an der Modulations-Trägerfrequenz. In dem in Fig. 6 ver­ größert gezeigten, demodulierten Videosignal SV 4 treten jedoch Veränderungen der Pulsdauern T 1, T 2 und T 3 der inversen 2T Pulse P 2 (Fig. 6(A), (B) und (C)) auf die in Abhängigkeit von der Phase des FM-Videosignales SFV relativ zu den in­ versen 2T Pulsen P 2 stehen, wodurch die Anstiegs- und Abfallsflanken der in­ versen 2T Pulse P 2 ebenfalls verschoben werden. Wenn die Frequenzkompo­ nente des Videosignales beträchtlich von der Modulations-Trägerfrequenz abweicht, existieren innerhalb eines Pulses des Videosignales viele Träger­ schwingungen, so daß trotz einer geringen Phasenabweichung das Videosignal durch Frequenzmodulation mit hoher Wiedergabetreue reproduziert werden kann. Bei dem obigen Beispiel, bei dem das Videosignal eine extrem kurze Puls­ dauer entsprechend dem inversen 2T Puls aufweist, ist die Anzahl der Träger­ schwingungen in einem Puls jedoch so gering, daß auch eine geringe Phasenab­ weichung bedeutende Verschlechterungen bei der Reproduzierbarkeit des ur­ sprünglichen Videosignales hervorruft.

Wenn die Anstiegs- und Abfallszeitpunkte entsprechend der Phase des FM-Vi­ deosignals SFV bei dem beispielhaften Fall eines wiedergegebenen Bildes, bei dem eine dunkle vertikale Linie auf weißem Hintergrund abgebildet ist, ver­ schoben werden, bedeutet dies, daß die horizontalen Bildteile der Anstiegs- und Abfallsflanken einer solchen dunklen vertikalen Linie in Abhängigkeit von der Phase des FM-Videosignales SFV verändert werden. Folglich verändern sich die Eckteile der vertikalen Linie ebenfalls entsprechend einer solchen Phasenverschiebung, wenn die Signalphase in jeder Zeile des wiedergegebenen Bildes verändert wird.

Wenn also die Veränderungen in einer Zeile periodisch und synchron mit der Aufzeichnung jedes Halbbildes erfolgen, wird bei der Aufzeichnung jedes Bildes eine Verzerrung hervorgerufen, bei der die dunkle vertikale Zeile dicker oder dünner wird. Wenn im Gegensatz dazu die Phasenveränderung in jeder Zeile nicht mit der Aufzeichnung jedes Halbbildes synchron erfolgt, wird der auf­ grund des Synchronfehlers verdickte oder verdünnte Teil nun entsprechend nach oben oder unten verschoben, was eventuell Moir´formen auf dem Bild­ schirm verursacht.

In der Praxis weist die Trägerfrequenz im Modulator 7 immer eine leichte Drift auf, so daß das Auftreten solcher Moir´formen in dem wiedergegebenen Bild unvermeidlich ist, wenn die Bandbreite des Videosignales SV 4 groß ist. Auf­ grund dieser Tatsache bestand bisher das Problem, daß die in einem wiederge­ gebenen Bild durch solche Moir´formen hervorgerufenen Verschlechterungen bezüglich ihrer Nachteile schwerer wiegen, als die durch die Vergrößerung der Bandbreite des Videosignales SV erzielten Vorteile bezüglich der Wiedergabe­ qualität des Bildes.

Die Lösung dieses Problems könnte durch ein Verfahren erfolgen, bei dem ge­ ringe Pegel zur Begrenzung des weißen bzw. schwarzen Signales in dem Begren­ zungsschaltkreis 5 für Weiß und dem Begrenzungsschaltkreis 6 für Schwarz ge­ setzt werden, so daß das Seitenband des FM-Videosignales SFV nicht ver­ größert wird.

In diesem Fall wird das Seitenband des durch Verdoppelung der Modulations­ frequenz erhaltenen FM-Videosignales SFV 2 ebenfalls entsprechend schmaler, so daß die in das demodulierte Videosignal SV 4 gemischte Seitenbandkompo­ nente reduziert werden kann.

Andererseits entsteht durch Begrenzung der Amplitude des vorbestimmten Vi­ deosignales SV 2 durch Verringerung der entsprechenden Signalpegel der Weiß- und Schwarz-Begrenzungsschaltungen das Problem, daß eine Schwingungsver­ zerrung in dem durch Nachentzerrung (Deemphasis) des demodulierten Vi­ deosignales SV 4 erzeugten Videosignales verursacht wird.

Es gibt noch andere Verfahren, bei denen zur Verhinderung einer Überlappung zwischen dem Band des verdoppelten Videosignales SFV 2 und dem demodulier­ ten Videosignal SV 4 die Modulationsträgerfrequenz fm vergrößert wird. Bei der praktischen Verwendung treten aber immer noch einige Schwierigkeiten auf, da das Signal-/Rauschverhältnis im oberen Bereich des reproduzierten Signa­ les mit einer Vergrößerung der Trägerfrequenz fm verschlechtert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Frequenzmodulator zu schaf­ fen, dessen Ausgangssignal nach Aufzeichnung, Wiedergabe und Demodulation trotz einer hohen Bandbreite des Eingangssignales keine Moir´formen im wie­ dergegebenen Bild verursacht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angege­ ben. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsge­ dankens zum Inhalt.

Der Modulator weist folgende Baugruppen auf: eine Abtrennschaltung zur Tren­ nung eines Synchronsignales von einem Eingangs-Videosignal, einen Impuls­ generator zur Erzeugung eines Abtastpulses in Abhängigkeit von dem Syn­ chronsignal, einen Modulator zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Signa­ les aus dem Eingangs-Videosignal, sowie einen Detektor zur Phasendetektion des frequenzmodulierten Signales zum Zeitpunkt des Abtastpulses. Der Ein­ gangssignalpegel wird in Abhängigkeit von dem Ausgang des Detektors korri­ giert, so daß die Phase des frequenzmodulierten Signales mit einer bestimmten Phase zum Zeitpunkt des Abtastpulses verriegelt ist.

Da die Phase des frequenzmodulierten Signales mit einer bestimmten Phase zum Zeitpunkt jedes Abtastpulses, der synchron mit dem Synchronsignal wie­ derholt wird, verriegelt ist, kann die Trägerfrequenzdrift des frequenzmodu­ lierten Signales minimiert werden.

Auch wenn die Bandbreite des Eingangssignales vergrößert wird, kann auf­ grund der verringerten Drift der Trägerfrequenz das Auftreten jeglicher Mo­ ireformen verhindert werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Frequenzmodulators nach dem Stand der Technik;

Fig. 2, 3 u. 4 charakteristische Kurven zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Modulators gemäß Fig. 1;

Fig. 5 u. 6 Signalformen zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Modulators gemäß Fig. 1;

Fig. 7 das Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Frequenzmodula­ tors; und

Fig. 8 u. 9 Signalformen zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 7.

Gemäß Fig. 7, in der gleiche Baugruppen wie in Fig. 1 gleich bezeichnet sind, er­ zeugt eine Synchronsignal-Abtrennschaltung 8 einen Torpuls SP 1, der an einen Begrenzer 3 angelegt ist, sowie ein Synchronsignal SYNC (Fig. 8(B)), das von dem Videosignal SV 5 (Fig. 8(A)) getrennt wurde, und an einen monostabilen Multivibrator 9 angelegt ist, (Fig. 8).

Der monostabile Multivibrator 9 erzeugt einen Taktpuls SP 2 (Fig. 8 (C)), dessen logischer Pegel zum Zeitpunkt des Abfalles des Synchronsignales SYNC an­ steigt und nach einer vorbestimmten Zeitdauer während des logischen Pegels "L" des Synchronsignales SYNC abfällt.

In Abhängigkeit von dem Taktpuls SP 1 erzeugt ein weiterer monostabiler Multivibrator 10 einen Abtastpuls SP 3 (Fig. 8(D)), der eine Pulsdauer T 5 (ca. 10 msec) aufweist und mit dem Abfallen des Taktpulses SP 2 ansteigt (d. h. sein lo­ gischer Pegel steigt während der Synchronisationsspitze mit logischem Pegel "L" des horizontalen Synchronsignales SYNC), sowie an einem Abtasthal­ tekreis 11 angelegt ist.

Folglich bilden die monostabilen Multivibratoren 9 und 10 einen Abtast-Puls­ generator, der in Abhängigkeit von dem Synchronsignal SYNC einen Abtast­ puls SP 3 erzeugt.

Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Wellenformdarstellung, in der die Anstiegsdauer T 5 des Abtastpulses SP 3 gemäß Fig. 8 und die Zeitdauer T 6 vorher und hinterher zu erkennen ist. Demgemäß erhält ein Abtast-/Haltekreis 11 von einem Säge­ zahngenerator 12 ein sägezahnförmiges Signal STR, das mit einer bestimmten Zeitkonstante vom Zeitpunkt des Ansteigens des FM-Videosignales SFV 1 (Fig. 9 (A)) ansteigt und mit dem Abfall des Videosignales SFV 1 abfällt, und tastet den Wert VS der Sägezahnspannung STR zum Zeitpunkt des Anstiegs des Abtast­ pulses SP 3 (Fig. 9(C)) ab und speichert diesen.

Folglich kann die Phase des FM-Videosignales SFV 1 zum Anstiegszeitpunkt des Abtastpulses SP 3 mittels des Abtasthaltekreises 11 bestimmt werden.

Da die Anstiegszeit des Abtastpulses SP 3 während des logischen Pegels "L" des Synchronsignales SYNC liegt, kann die Phase des FM-Signales SFV 1 während der Synchronisationsspitze des Videosignales SV 4 entsprechend dem von dem Abtast-Haltekreis 11 erhaltenen Detektionssignal SD erfaßt werden.

Ein Integrator 13 integriert das detektierte Signal SD und führt die sich erge­ bende Gleichspannung VD einem Addierer 14 zur Addition zu dem vorver­ zerrten Videosignal SV 2 zu.

Folglich wird die Phase des von dem Frequenzmodulator 7 abgegebenen Vi­ deosignales SFV 1 zum vorbestimmten Anstiegszeitpunkt des Abtastpulses SP 3 in jeder Zeile des wiedergegebenen Bildes erfaßt, so daß sie während der Synchronisationsspitze in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Detektion mit einer bestimmten Phase verriegelt ist.

Wenn die Phase während der Synchronisationsspitze mit jeder Zeile verriegelt ist, kann die Trägerfrequenzdrift im Modulator 7 während jeder Zeilenperiode bei praktischer Anwendung genügend klein gehalten werden.

Deshalb ist es auch bei Verwendung eines Videosignales SV 4 mit großer Band­ breite und Überlappung des mit der doppelten Trägerfrequenz 2 fm modulierten FM-Videosignales SFV 2 mit dem demodulierten Videosignal SV 4 möglich, zum Beispiel bei einem Videosignal mit einer dunklen vertikalen Linie auf hellem Hintergrund die Veränderung der Trägerfrequenzphase in einer Zeile zu verhin­ dern, die ansonsten an den Anstiegs- und Abfallszeitpunkten der dunklen ver­ tikalen Linie hervorgerufen werden können.

Da die Trägerfrequenzphase an den Anstiegs- und Abfallszeitpunkten der dunklen vertikalen Linie mit einer vorbestimmten Phase verriegelt werden kann, können auch die horizontalen Bildpositionen der Anstiegs- und Ab­ fallsteile der vertikalen Linie mit vorbestimmten Positionen in dem reprodu­ zierten Bild verriegelt werden.

Auf diese Weise wird ein verbesserter Frequenzmodulator mit vereinfachtem Aufbau geschaffen, bei dem auch dann keine Moir´muster auftreten, wenn die Bandbreite des Videosignales groß ist, und der die unbefriedigende Wiedergabe von dunklen vertikalen Linien, deren Dicke sich verändert, vermeidet.

Mit der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, bei Aufzeichnung eines frequenzmodulierten Breitband-Videosignales sowohl das Auftreten von Moir´mustern bei dem wiedergegebenen Bild, als auch eine unbefriedigende Wiedergabe an den Eckteilen einer dunklen vertikalen Linien oder ähnliches zu verhindern.

Auch wenn die obige Beschreibung eines Ausführungsbeispieles den beispiel­ haften Fall der Ausgabe eines Abtastpulses vorbestimmten Zeitpunkten be­ trifft, so kann die Erfindung auch bezüglich der Zeitkonstante des monostabi­ len Multivibrators 9 variiert werden. In diesem Fall kann die Anstiegszeit des Abtastpulses auf jeden gewünschten Wert gesetzt werden.

Bei solch einer Veränderung kann zum Beispiel relativ zu einem demodulierten Videosignal gemäß der Anstiegszeit des Abtastpulses ein invertierter 2T Puls ei­ ner gewünschten Signal-Kurvenform während der Periode entsprechend den Fig. 6(A) bis (C) erhalten werden.

Folglich kann die Signal-Kurvenform an einer gewünschten Stelle des ange­ zeigten Bildes durch Einstellung der Anstiegszeit des Abtastpulses korrigiert werden.

Zusätzlich zur obigen Ausführungsform, bei der die Phase des FM-Signales SFV 1 während der Synchronisationsspitze mit einer bestimmten Phase verrie­ gelt werden kann, kann der Aufbau auch so verändert werden, daß die Phase des FM-Signales während einer ansteigenden oder abfallenden Flanke des Syn­ chronsignales in dem Videosignal mit einer bestimmten Phase verriegelt wird. Es ist nur wesentlich, die Phase des FM-Signales während der Periode, in der ein fester Signalpegel wiederholt im Eingangssignal enthalten ist, zu einem be­ stimmten Zeitpunkt zu verriegeln.

Außerdem ist die Erfindung auch in anderen Frequenzmodulatoren eines Vi­ deorecorders anwendbar, zum Beispiel bei Umsetzung des Farbartsignales in ein tieferes Frequenzband und Aufzeichnung mit einem frequenzmodulierten Leuchtdichtesignal.

Claims (6)

1. Frequenzmodulator zur Verwendung in einem Videorecorder, gekenn­ zeichnet durch

• - Eingangsstufen, an die das aufzuzeichnende Videosignal angelegt ist;
• - einen Begrenzer (3) zur Begrenzung eines bestimmten Teiles des Videosignales auf einen Bezugspegel;
• - eine Synchronsignalabtrennschaltung (8) zur Abtrennung eines Horizontal- Synchronsignales (SYNC) von dem Videosignal;
• - einen Abtastpulsgenerator (9, 10) zur Erzeugung eines Abtastpulses (SP 3) in Abhängigkeit von dem Horizontal-Synchronsignal (SYNC);
• - einen Modulator (7) zur Modulation einer Trägerfrequenz mit dem Ausgangs­ signal des Begrenzers (3) und Erzeugung eines frequenzmodulierten Signales (SFV 1);
• - Detektoren (11, 12) zur Feststellung der Phase des frequenzmodulierten Signa­ les zum Zeitpunkt des Abtastpulses (SP 3); und
• - Korrekturvorrichtungen (13, 14) zur Korrektur des Ausgangssignalpegels des Begrenzers (3) mittels des Ausgangssignales der Detektoren derart, daß die Pha­ se des frequenzmodulierten Signales zum Zeitpunkt des Abtastpulses stabili­ siert ist.

2. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren einen Sägezahngenerator (12) aufweisen, an den das frequenzmodu­ lierte Signal (SFV 1) angelegt ist und der eine sägezahnförmige Spannung er­ zeugt, sowie einen Abtast-Haltekreis (11), der das sägezahnförmige Signal (STR) mittel seines Abtastpulses (SP 3) abtastet und ein entsprechendes Aus­ gangssignal erzeugt.

3. Frequenzmodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung einen Addierer (14) zur Addition des Ausgangssignales des Begrenzers (3) mit dem Ausgangssignal der Detektoren (11, 12) aufweist.

4. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (3) einen Synchronisationsspitzenwert des Videosignales auf den Be­ zugspegel begrenzt.

5. Frequenzmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastpuls (SP 3) innerhalb des Synchronisationsspitzenwertes erzeugt wird.

6. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastpulsgenerator einen monostabilen Multivibrator (9) aufweist, der von dem Horizontal-Synchronsignal (SYNC) getriggert ist.