Verfahren zur Synchronisierung von Fernsehempfängern durch den Sender. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Synchronisierung von Fernseh empfängern durch den Sender, welches zum Beispiel gleichzeitig einen einwandfreien Fadingausgleich im Empfänger ermöglicht. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfah rens.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die zur Synchronisierung des Fernsehempfängers erforderlichen Synchronisierimpulse auf der selben Welle zu übertragen wie den Bild inhalt. Dieses bekannte Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass die Synchroni- sierimpulse verschiedene Grössen besitzen, so dass die Aussiebung derselben im Empfän ger ausserordentlich schwer ist.
Erfindungsgemäss werden zur Synchroni sierung Impulse konstanter Scheitelspannung verwendet, welche negativ in bezug auf die Bildinhaltsspannungen sind. Die Verwen dung negativer Impulse hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Rücklauflinien verdunkelt werden.
Durch die Verwendung von Im pulsen konstanter Grösse wird die Aussie- bung derselben im Empfänger wesentlich erleichtert. Des weiteren können diese Im pulse, da sie - bis auf die Fadingbeein- flussung - konstante Grösse besitzen, auf einfache Weise zur Steuerung des Fading- ausgleiches verwendet werden.
Die Erzeugung der negativen Impulse konstanter Grösse erfolgt vorteilhaft derart, dass die die Bildspannungen führende Lei tung eine konstante positive Vorspannüng erhält und für die Zeit der Impulsdauer kurzgeschlossen wird. Die Vorspannung wird zweckmässigerweise mindestens doppelt so gross gemacht wie die maximal vorkom mende Bildspannung, um eine einwandfreie Erzeugung von gegenüber den Bildspannun gen negativer Synchronzeichen zu erzielen.
Das Kurzschliessen (zum Beispiel Erden) der Leitung kann zweckmässig unter Verwen dung von Thyratrons gegebenenfalls aber <B>t</B> auch unter Verwendung entsprechend ge steuerter reiner Elektronenröhren erfolgen.
In den Figuren sind einige Ausführungs formen von Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bei spielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Anordnung, bei welcher zur Impulserzeugung Thyratrons verwendet wer den, während in Fig. 2 eine Anordnung unter Verwen dung von Elektronenröhren dargestellt ist und Fig. 3 eine Ausführungsform des Emp fängers für das erfindungsgemässe Verfahren zeigt;
Fig. 4 erläutert die Wirkungsweise eines Schirmgitter-Thyratrons. In der Fig. 1 bedeutet 3 einen Widerstand, 4 die Leitung zwischen dem Photoverstärker und dem Modulierrohr des Senders. Die letzte Röhre 2 des Photoverstärkers ist über den Anodenwiderstand 3 mit der positiven Klemme der An.o.denbatterie und über den Kondensator 5 mit der Leitung 4 verbunden.
An der Leitung 4 zwischen Photoverstärker 1 und Sendeantenne liegt eine besonders frei wählbare Gleichspannung (Batterie 6, Sieb kette 7, 8, Ladewiderstand 9 von zum Bei spiel ca. 10000 Ohm, Sperrblock 5 von zum Beispiel ca. 10 NF, Sperrblock 35, zum Beispiel ca. 0,1 MF). Diese Leitung wird während der Dauer der Impulse (für den Zeilenstoss jeweils zirka 10-6 bis 5. 1'0-6 s lang und für jeden Bildstoss zirka 10-3 s lang) durch Kurzschluss an Erde gelegt.
Der Zeilenimpuls-Kurzsehluss wird durch das Thyratron 10 und den Bildimpuls-Kurz- schluss durch das Thyratron 11 hervorge rufen.
Nach Einleitung der Zündung von 10 brennt das Thyratron so lange, bis der Kon densator 13 soweit aufgeladen ist, dass die Spannung zwischen Kathode und Anode 10 unter die Löschspannung sinkt: Zeitkon stante Bi . C, worin Ri der innere Widerstand des gezündeten Thyratrons, zirka i/1oo vom Widerstand 3, das heisst etwa 10 Ohm be trägt und C die Kapazität zwischen Kathode und Erde ist.
Die Erdkapazität der den Bildstrom führenden Leitung ist klein zu wählen, damit die abzuführende Ladungs menge der Leitung bei Kurzschliessen nicht zu gross ist. Bei kleiner Erdkapazität kann also für die Dauer der Synchronisierimpulse ein Kurzschliessen der Leitung in kürzester Zeit erfolgen. Nach Löschung des Thyra- trons geht die Leitung 4 auf den Ausgangs zustand zurück mit der Geschwindigkeit, in .der ihre Erdkapazität durch die Parallel schaltung der Widerstände 3 und 9 aufge laden werden kann.
Inzwischen geht auch .der Kondensator 13 infolge Entladung über den Parallelwiderstand 12 auf Erdpotential zurück. Man wählt die Dauer dieser Ent ladung viel grösser als die .der Wiederauf- ladung der Leitung 4, weil dadurch die Ge fahr einer Neuzündung bei etwa noch vor handener positiver Gitterspannung des Thyratron.s vermieden wird. Der Vorgang im Kreise des Thyratrons 11 verläuft voll kommen analog.
Durch Veränderung der Kondensatoren 13 und 15, sowie der Wider stände 12 und 14 kann die Dauer der Kurz schlüsse (und somit die Impulsdauer) be liebig eingestellt werden.
Zur Erreichung der oben angegebenen Impulsdauer können die Elemente wie folgt bemessen werden: 13 :500 cm; 12 und 14 :0,1 Megohm, 15 : 0,1 MF.
Die Steuerung der Thyratrons erfolgt durch Spannurigen, welche synchron mit der Zeilenfrequenz und der Bildwechselfrequenz verlaufen. Eine genaue Kurvenform brau chen die Steuerspannungen unter den ange gebenen Bedingungen nicht aufzuweisen. Die Kurvenform soll aber möglichst spitz sein. Beispielsweise kann die Zeilensteuerspannung durch den Photoverstärker 2:2, 23 erzeugt werden, der in an sich bekannter Weise durch einen Schlitzkranz an der Abtast- nipkowscheibe des Senders impulsartig be lichtet wird.
Die Zuführung der Steuer spannung erfolgt über die Kondensatoren 16 (100 cm) und 17 (5000 cm), und die Wider stände 18 und 19 (von je 20000 Ohm), wel- ehe zur Verhütung eines Stromüberganges an die Gitter des Thyratrons dienen. Die Zuführung der Gittervorspannung von der Batterie 6. die so gross gewählt ist, dass die Thyratrons bei keiner vorkommenden Ano denspannung ohne die Steuerimpulse zünden können, erfolgt über .die Widerstände 20 und 21.
Die Steuerung des Thyratrons 11 kann beispielsweise durch das Thyratron 25 erfolgen, welches freie Kippschwingungen (Kondensator 26, 2 bIF) und Widerstand 2 7 (zirka 100000 Ohm), erzeugt, welche vom Lichtnetz 29 synchronisiert werden.
Zu die sem Zweck wird die Netzspannung durch den Gegentakttransformator 30 auf eine ge ringe Spannung (beispielsweise zirka 1/2 Volt) herabtransformiert. Die aus dem Konden sator 31 (zirka 1 MF) und dem Widerstand 32 (0-=-50000 Ohm) bestehende Phasen schiebeeinrichtung, sowie der Kommutator 33 ermöglichen es, die Phase beliebig einzu stellen. Der Widerstand 28 dient zur Fein regulierung der Frequenz und hat Unabhän gigkeit von Änderungen der Ladebatterie- spannung zur Folge.
Als Steuerimpuls aus genutzt wird nur der Entladungsschlag, ,der zwischen dem Kondensator 26 und dem Thy- ratron 25 übergeht, sehr kurz ist und über einen Transformator 34 (ohne Eisenkern zu 150 bis 1500 Windungen) mit einer Über setzung 1 :10 auf das Hauptthyratron 11 übertragen wird.
Die beschriebene Anordnung hat den Fehler, dass der Zündeinsatz durch die wech selnde Spannung der Leitung 4 in gewissem Grade beeinflusst- wird. Dieser Fehler kann vollkommen behoben werden, beispielsweise a) durch Verwendung von Schirmgi-Her- thyratrons, b) durch Verwendung von gewöhnlichen, jedoch durch sehr kurze Impulse gesteuerten Thyratrons, und c) durch Verwendung eines Zwischenver stärkers (welcher für beide Thyratrons ge meinsam sein kann)
zwischen den Thyra- tr(>ns und der Leitung 4.
Zu a) : Als Thyratrons 10 und 11 wer den SchirmgitterthyratrQns verwendet, wel- ehe Schirmgitter 36 bezw. 37 (in Fig. 1) enthalten, die über sehr hochohmige 38 und 3,9 (von zirka 106 Ohm) an einer Gleichspannung liegen. Dann ergibt sich eine völlige Unabhängigkeit des Zünd- einsatzes von der jeweiligen Anodenspan nung. Dies wird durch .die Charakteristik (Fig. 4) erläutert.
Hierin ist die Anoden spannung vor der Zündung und die Zünd- gitterspannung als Ordinate aufgetragen, die Gitterspannung dient als Abszisse. Die schräge Grade I zeigt ,die Schirmgitterspan- nung, die zu jeder Gitterspannung gehört. Man erkennt aus der Kurve, dass zwar eine Veränderung der Schirmgitterspannung noch einen starken Einfluss auf den- Zündwert der Gitterspannung hat.
Dieser regelt sich nach -der Gleichung,: - ess = Weg;, wobei der Fak tor K etwa 15 % beträgt. Die Anodenspan nung kann aber den Wert der Gitterzünd- spannung überhaupt nicht mehr beeinflussen, solange die letztere unter einem gewissen Werte in bezug auf die.
Schirmgitterspan- nung steht, wie aus den drei Kurven II, III, IV, welche bei Schirmgitterspannungen von 3,8, 66 und 110 Volt aufgenommen sind, zu entnehmen ist.
Das zweite Verfahren zur Fixierung der Impulseinsätze besteht in der Verkürzung der Steuerzeichen. Es ist in Fig. 1 bereits durchgeführt für den Bildwechselimpuls. Aus einer runden, zum Beispiel rein sinus- förmigen Spannung 29 wird dort eine sehr kurzdauernde Steuerspannung hergestellt, indem eine fast abgestimmte Kippschwin- gung durch die Primärspannung 29 syn chronisiert wird und von dieser Kippschwin- gung nur ,der Entladungsschlag über ein(,
n Transformator nutzbar gemacht wird. B,-ti guten Thyratronröhren beträgt die Dauer der Entladephase @/loo der Ladephase bezw.' der gesamten Periodendauer der primären Span nung. Dadurch ist Wiederzündung der Hauptthyratrons 10 und 11 ausgeschlossen.
Eine solche Einrichtung könnte also auch hinter den Photoverstärker 23 .geschaltet und eventuell, wie angegeben, mit einer Phasen drehvorrichtung, kombiniert werden. Gemäss einer Ausführungsform des unter c) erwähnten Verfahrens wird, wie in Fig. 2. dargestellt, grundsätzlich- darauf verzichtet, die Thyratrons 10 und 11 direkt mit .der Leitung 4 zu 'verbinden. Vielmehr wird ein kräftiger Leistungsverstärker i0 dazwischen geschaltet.
Die Leistungaverstärkerröhren besitzen einen niedrigen innern Widerstand Bi im Verhältnis zum äussern Widerstand R". Vorzugsweise beträgt 9 nur<B>"IN,</B> des Wertes & ,. Die Gitter dieses Verstärkers sind nor- malerweise durch eine starke negative Span nung 41 völlig verriegelt.
- Sie werden in der gezeichneten Schaltung sowohl durch das Thyratron 10 im Rhythmus der kurzen 7ei- lenstösse, als auch durch das Thyratron 11 im Rhythmus der längeren Bildwechselstösse durch positive Aufladung entriegelt.
Die synchrone Steuerung fieses Thyratrons ge- schielit wie die Fig. 1 über die Kopplungs glieder 16, 18 und 17, 19, während die Vor- spannungen über die Widerstände 2-0 und 21 an die Gitter gelegt sind.
Die Anord nung hat den Vorteil, dass 1. die eigentlichen Impulskreise mit den Thyratrons 10 und 11 nur von Gleichspan nungen gespeist werden und daher Fehler in der Aussendung der Impulse nicht vorkom men können, 2. die Leistungen, mit denen die Haupt leitung an Erde gelegt wird, durch Wahl von Leistungsverstärkerröhren 40 beliebig stark gewählt werden können.
Dadurch wird erreicht, dass ;alle Impulse bis zu gleichen Scheitelwerten gegeben wer den, nämlich bis zum definierten Erdpoten- tial mit negativem Vorzeichen. Es wird da durch die Notwendigkeit, sehr starke Thyra- trons oder Schirmd tterthyratxons zu verwen den, vermieden.
Beide Thyratrons arbeiten auf den gemeinsamen Verstärker über einen Kopplungskondensator 42 von zirka 100 cm und einen Kopplungswiderstand 43 von zirka 50000 Ohm bei einem Gitterwiderstand 44 von zirka 0,1 Megohm, der auch durch eine Drossel ersetzt werden kann (Gittergleich strom). Die Kondensatoren 45, 46 können auf 500 cm bezw. 10000 cm, die Ableitungs- widerstände 47, 48 auf zirka 0,1 Megohm bemessen werden.
Die Steuerung (Ein- tastung) der Thyratrons 10 und 11 kann durch ähnliche Schaltungen wie in Fig. 1 dargestellt erfolgen.
Die Schaltung gewähr leistet eine völlige Unabhängigkeit der Im- pulsgebung vom Bildstrom nach Grösse, Zeit dauer und Einsatz. Sie ist unabhängig von Regelungen am Hauptverstärker des Senders und gibt alle Impulse nach der negativen Richtung, von der vorausgesetzt wird, dass sie in den meisten Fernsehempfängern, zum Beispiel in Empfängern mit Hathodenstrahl- röhren oder Glimmlampen, zur Erzeugung von "Schwarz" führt.
Dadurch werden stö rende Rücklauflinien von Zeilen- und Bild wechsel unsichtbar gemacht und im Gegen satz zu, "Weiss"-Impulsen eine störende Auf ladung irgendwelcher Gitterkreise und damit Nachhalleffekte ausgeschlossen.
Fig. 3 zeigt schematisch die Art, wie die Impulse am Empfänger verwertet werden können. Der Empfänger nimmt durch eine Antenne 1 auf ultrakurzen Wellen das Sig nalgemisch auf, transponiert es mit einem Überlagerer 2 und Gleichrichter 3 auf einen Zwischenverstärker 4 mit einer Zwischen welle, von der zweckmässig mindestens 4 bis 5 Perioden auf die kürzesten Signalimpulsen entfallen. Beim 200zeiligen Bild empfiehlt sich eine Zwischenwelle von zirka 150 bis 200 m.
Hinter dem zweiten Gleichrichter 5 erhält man den Spannungsverlauf der Sen- derleitung 4 in Fig. 1 und 2 wieder, welche unverändert über einen Kondensator 6 auf den Bildempfänger 7, zum Beispiel eine Ka thodenstrahlröhre, weitergeleitet wird. Hier entsteht also das Bild umrändert von zwei schwarzen Streifen au einem Zeilen- und einem Bildrand.
Die Impulse selbst werden durch das eigenartig geschaltete Siebrohr 8 vom Bildinhalt getrennt, indem die Kathode dieses Rohres .die negativen Impulse über einen Kondensator 9 von beispielsweise zirka <B>1.000</B> cm erhält, im übrigen aber durch eine Batterie 10 gegen die geerdete Anode posi tiv vorgespannt ist.
Nur die höchsten Span nungswerte, das sind die Impulse, können einen Elektronenstrom zur Anode des Sieb rohres auslösen. Über zwei Transformatoren 11 und 1.2, von .denen der eine auf die kur zen Impulse, er andere auf die langen Im pulse abgestimmt ist (11 ohne Eisen, 12 mit Eisen) und von denen 12 durch einen Kon densator gegen die Mitaufnahme :
der kurzen Impulse blockiert ist, werden die beiden Impulsgattungen grob separiert und weiter hin durch die .Siebketten 13, 14<B>(</B>100 cm, 200 Windungen) und 15, 16, 17 (0,1 Megohm, 5000 cm, 10000 Ohm) von Resten von stören den Aufladungen gesäubert und den 'beiden Thyratrons 18 und 19 des empfangsseitigen Rastergerätes zugeführt.
Am Punkt 20 des Impulsgerätes wird die Gittervorspannung für die den Fadingaus- bleich im Empfänger besorgende \./ y-R.öh- ren, welche veränderlichen Durchgriff be sitzen, abgenommen. Die den Kontrast regelnde Ruhevorspannung wird mittels des Potentiometers 22 eingestellt.
Bei der Herleitung der Bildwechsel impulse aus dem Lichtnetz ist eine Einrich tung erforderlich, mit der es möglich ist, die Phase .des Impulses relativ zur Phase des Lichtnetzes um zweimal<B>3.60'</B> zu ver schieben. Mit einem normalen Phasenschie ber kann man nur einmal<B>180'</B> Phasen drehung erreichen. Da .das verwendete Thy- ratrongerät .ausserdem nur auf positive Halb wellen der Steuerspannungen anspricht, aber nicht auf negative, so wird erst durch die Kombination des Kommutators mit dem Phasenschieber eine vollkommene Beherr schung der Phaseneinstellung einwandfrei ermöglicht.
Es empfiehlt sich, den Sender mit den Steuerimpulsen vollkommen durchzum.odulie- ren. Man kann dadurch bei gegebener Emp fangsanlage die Reichweite, innerhalb wel cher die Impulse mit ausreichender Stärke empfangen werden, vergrössern. Der Aasmel der hat gefunden, dass die Empfangsgeräte für Fernsehen bei ultrakurzen Wellen mit um eine Grössenordnung höheren Spannungs empfindlichkeiten gebaut werden können, als es beim Rundfunkempfang möglich ist.
Die- ser Effekt erklärt sich daraus, dass einerseits der .durchschnittliche Störspiegel bei ultra kurzen Wellen absolut gemessen wesentlich kleiner ist als bei langen Wellen, und dass anderseits die Fernsehsender 100 % ig durch moduliert werden können, was im Rundfunk betrieb nicht möglich ist.
Man kann daher im Fernsehen mit der Reichweite eines Tele W 11 apliierbetriebes rechnen, gegenüber einer Telephonierreichweite beim Rundfunk.
Die Möglichkeiten, welche durch koch empfindliche Empfänger gegeben sind, -las sen sich praktisch allerdings nur dann aus nutzen, wenn im Überlagerer und in der ersten Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers des Empfängers Röhren mit sehr geringen Eigengeräuschen verwendet werden.
Zweckmässigerweise wird daher der Fern sehempfänger durch Verwendung geeigneter Röhren mit geräuscharmen Kathoden der art ausgestaltet, dass seine Eigenstörungen nicht oberhalb des Störspiegels liegen und derart bemessen, dass seine Empfindlichkeit die eines erstklassigen Rundfunkgerätes noch um etwa eine Grössenordnung übersteigt, das heisst, dass .die Feldstärke von 1 Mikrovolt pro Meter noch ausreichend verstärkt wird. Da durch wird auch beim Fernsehempfang die Reichweite erheblich vergrössert.