Verfahren zum Übermitteln und Verteilen von Fernsehprogrammen über
Kabel
Für die drahtlose Verteilung von Fernsehprogrammen ist es üblich, die Bildsignale auf hochfrequente Träger aufzumodulieren, und zwar mit Einseitenband- bzw. Restseitenband-Amplitudenmodulation. Dabei werden im VHF-Bereich (Meterwellenbereich) normalerweise (in CCIR-Norm) elf Kanäle in den Frequenzgebieten von 47 bis 68 MHz (Band I) und 174 bis 230 MHz (Band III) verwendet, nämlich die Kanäle Nrn. 2 bis 12 mit den Trägerfrequenzen 48,25, 55,25, 62,25, 175,25, 182,25, 189,25, 196,25, 203,25, 210,25, 217,25 und 224,25 MHz.
Um eine grosse Zahl von Einzelantennen mit zum Teil ungünstigen Aufstellungsorten vermeiden zu können, die Programmauswahl zu vergrössern und Empfangsstörungen ausschalten zu können, ist es auch bekannt, Fernsehprogramme von einer Kopfstation aus über Kabel zu verteilen.
Dabei werden die Bildsignale wie bei der drahtlosen Verteilung auf hochfrequente Träger aufmoduliert, und es werden die gleichen Kanäle bzw. Trägerfrequenzen wie bei der drahtlosen Verteilung verwendet, damit die Programme mit allen üblichen Fernsehempfängern ohne weiteres empfangen werden können. Da man bei der Kabelübertragung eine möglichst weitgehende Störungsfreiheit erzielen will, werden jedoch unmittelbar benachbarte Kanäle nicht benützt; man arbeitet vielmehr in der Regel mit doppeltem Kanalabstand, so dass also in den genannten Kanälen höchstens sechs Programme übertragen werden können (wenn u. a. die Kanäle 2 und 4 mit benützt werden).
Bei der Verteilung von Fernsehprogrammen über Kabel können nun zusätzliche Störungen enststehen durch unvermeidliche Nichtlinearitäten von Breitbandverstärkern in bzw. an den Kabeln sowie durch Rückwirkungen von den angeschlossenen Empfängern. In den Empfängern werden die Signale normalerweise mittels einer Hochfrequenzschwingung, die im Empfänger erzeugt wird, auf eine Zwischenfrequenz von fz=38,9 MHz umgesetzt. Diese im Empfänger erzeugte Schwingung hat eine Frequenz von fO5z=f Bi+fz (f,i = Frequenz des empfangenen Bildträgers), d. h. zum Beispiel 87,15 MHz, wenn der Empfänger auf Kanal 2 eingestellt ist, und 101,15 MHz, wenn der Empfänger auf Kanal 4 eingestellt ist. Die ersten Oberwellen dieser Schwingungen liegen bei 2x87,15 = 174,3 MHz bzw. bei 2x101,15 = 202,3 MHz.
Solche durch den Oszillator erzeugten Schwingungen könnten nun in die Verteilkabel gelangen und andere angeschlossene Empfänger stören. Zur Vermeidung von Störungen durch die Oszillator-Grundwelle werden Kanalbelegungen vermieden, bei denen Träger einen Abstand von 5x7 MHz aufweisen (zum Beispiel Belegung von Kanal 5 und 10 bzw. 6 und 11 bzw. 7 und 12). Störungen durch Oszillator Oberwellen entstehen - bei Benutzung der Kanäle 2 und 4 auf den Kanälen 5 und 9 (Trägerfrequenz 175,25 MHz bzw.
203,25 MHz). Daher wird üblicherweise die Kanalanordnung 2, 4, 5, 7, 9, 11 vermieden und man benutzt die Kanäle 2, 4, 6, 8, 10 und 12.
Um mehr als sechs Kanäle über Kabel übertragen zu können, ist es ferner bekannt, noch zusätzliche Frequenzen zwischen 68 und 174 MHz (im sog. Mid Band ) und oberhalb 230 MHz (sog. Top Band ) zu verwenden. Die auf diesen zusätzlichen Frequenzen übertragenen Programme können dann z. B. wahlweise mittels eines besonderen Umsetzers beim Empfänger in einen Kanal umgesetzt werden, der vom Empfänger empfangen werden kann. Stattdessen ist es auch möglich, die zusätzlichen Programme für Gruppen von Empfängern, z. B. quartierweise, gemeinsam in übliche Kanäle im UHF-Bereich (Dezimeterwellen-Bereich) umzusetzen.
Mit der Verwendung von zusätzlichen Kanälen nehmen natürlich auch die Möglichkeiten von gegenseitigen Störungen durch Empfängerrrückwirkungen und Nichtlinearitäten wieder zu. Neu hinzu kommen dabei auch Störungen durch Spiegelfrequenz-Empfang.
Von den Nichtlinearitätsstörungen können vor allem die Störungen 2. Ordnung, wie z. B. Intermodulation (Summen- und Differenzfrequenzen) zwischen den verschiedenen Programmen, und die Störungen 3. Ordnung, wie z. B.
Kreuzmodulation (Modulation eines Trägers durch das Modulationssignal eines anderen Programms), in Betracht kommen. Die Störungen 3. Ordnung lassen sich durch geeignete Wahl der Verstärker und Festlegung der Verstärker Aussteuerung bzw. der Ausgangsspannungen in ausreichendem Masse herabsetzen, so dass sie praktisch im wiedergegebenen Bild nicht mehr sichtbar sind. Die Kreuzmodulation ist unabhängig von d,en Frequenzen der übertragenen Fernsehsignale. Dies gilt aber nicht für die Störungen 2. Ord nung, welche, wie die Empfängerrückwirkungen, abhängig sind von der Anordnung der benutzten Kanäle im Frequenzspektrum.
Für diese Anordnung bietet sich zunächst eine Kanaleinteilung an, die erhalten wird, indem die heute übliche Einteilung mit den Kanälen 2, 4, 6, 8, 10, 12 im 14 MHz-Abstand zwischen 68 und 174 und oberhalb 230 MHz mit zusätzlichen Kanälen ergänzt wird. Bekannt sind heute zwei Systeme, deren Trägerfrequenzen bei 126,25, (*), 140,25, 154,25, 168,25, 238,25, 252,25 bzw. 266,25 MHz liegen. Beide Systeme unterliegen jedoch der Gefahr von Störmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzen. Die mit (*) bezeichnete Trägerfrequenz kann zusätzlich zu Störungen durch Summen- und Differenzfrequenzen der übertragenen Kanäle führen. Die genannten Kanäle sind in der nachstehenden Tabelle I dargestellt, in der auch mögliche Störungen angegeben sind.
Tabelle I Störung durch: Empfänger- Spiegelfrequenz Harmonische Summe Differenz
Oszillator Kanal Träger- Grund- Ober frequenz welle wellen
2 48,25 KM6-(K2+38,9) = 39,10
4 62,25 KM8-(K4+38,9) = 39,10 KM6- K4 64,0
UKW M6 12625 KM18-KM8 = 126,0
KM16-KM6 = 126,0 M8 140,25 3xK2 = 144,75 KM18-KM6 = 140,0 M10 154,25 M12 168,25
6 182,25 3xK4 = 186,75
8 196,25 10 210,25 12 224,25 M14 238,25 M16 252,25 2xKM6 = 252,5 M18 266,25 KM6+KM8 = 266,5
Die in den einzelnen Feldern der Tabelle angegebenen Gleichungen zeigen die Frequenzen (in MHz), bei denen Störungen auftreten können, die in den jeweils am linken Tabellenrand angegebenen Kanal bzw. auf die Empfänger-Zwischenfrequenz fallen. 38,9 (MHz) ist die Empfänger-Zwischenfrequenz.
Unter Vernachlässigung der möglichen Störungen durch 2. Harmonische und Spiegelfrequenzen können mit dieser Kanaleinteilung allenfalls - bei Weglassung des Kanals M6 die 12 Kanäle K2, K4, M8, M10, M12, K6, K8, K10, K12, M14, M16, M18 störungsfrei übertragen werden. Bei vielen bestehenden Anlagen, deren Frequenzbereich nicht über den Kanal 12 hinausreicht, können unter gleicher Voraussetzung sogar nur 9 Programme übertragen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, Kanäle bzw. Trägerfrequenzen für die Übermittlung von Fernsehprogrammen über Kabel im Frequenzspektrum derart zu verteilen, dass unter möglichst weitgehender Vermeidung von Störungen durch gegenseitige Beeinflussung und Empfängerrückwirkungen mehr Kanäle als mit bekannten Systemen - bezogen auf einen gleichen Frequenzbereich - übertragen werden können, wobei gleichzeitig möglichst viele dieser Kanäle so liegen sollten, dass sie mit üblichen Fernsehempfängern emp- fangen werden können. Diese letzteren Kanäle sollten also wenn möglich je in der Nähe eines der eingangs erwähnten Kanäle Nr. 2-12 liegen, oder wenigstens in den Frequenzbereichen von 47 bis 68 MHz und von 174 bis 230 MHz, d. h.
in den Fernsehbändern I und III.
Bei der Beurteilung von Störungen eines Fernsehprogrammes durch Fremdsignale (von anderen Programmen oder von anderen Empfängern) ist zu beachten, dass die Lage der Frequenz des Störsignals innerhalb bzw. in der Nähe des gestörten Fernsehkanals für die Stärke bzw. die Wahrnehmbarkeit oder Erträglichkeit der verursachten Bildstörungen von grosser Bedeutung ist. Diesbezügliche Untersuchungen sind schon verschiedentlieh gemacht und veröffentlicht worden, z. B. in dem Artikel von Herbert Hopf in Rundfunktechnische Mitteilungen , Jahrgang 5 (1961), Seiten 112 bis 122 und 172 bis 188. Die grösste Störwirkung tritt in der Regel auf, wenn der Störer etwa 0,5 MHz höher liegt als der Nutz-Bildträger (vgl. Artikel Hopf, Bild 7). Hier kann, damit die Störung nicht mehr sichtbar ist (Sichtbarkeitsgrenze), ein Störabstand bis zu 73 dB erforderlich sein.
Eine geringe Störwirkung ergibt sich, wenn der Störer am unteren Rand des Übertragungsbereiches eines Programms liegt, bei etwa -1,5 MHz bezüglich des Nutz-Bildträgers, wo der Frequenzgang des Empfängers in der Regel durch die sog. Nyquistflanke und eine Nachbarkanalfalle kräftig abgesenkt ist (vgl. Artikel Hopf, Bild 2). Eine noch geringere Störwirkung haben im allgemeinen alle Frequenzen, die mehr als 5,5 MHz oberhalb des Nutz-Bildträgers liegen. (5,5 MHz über dem Nutz-Bildträger wird in der Regel ein frequenzmodulierter Ton-Bildträger desselben Fernsehprogramms übermittelt.) Eine weitere Stelle geringer Störwirkung liegt bei etwa 5,25 MHz über dem Nutz-Bildträger (d. h. knapp unter dem Tonträger) am oberen Rand des Bild Übertragungsbereiches (Artikel Hopf, Bild 43).
Man kann also sagen, dass eine Störung eines Fernsehprogramms, das mit einem Träger mit einer Frequenz fBj übermittelt wird, dann auftreten kann, wenn eine störende Frequenz in den Bereich FBi-1.5 MHz.. fBi+5'25 MHz zu liegen kommt.
Als frequenzabhängige Störsignale kommen dabei vor allem in Frage:
I Differenzfrequenzen der Bildträger anderer Fernsehprogramme II Summenfrequenzen der Bildträger anderer Fernsehprogramme
III erste Harmonische der Bildträger anderer Fernsehprogramme
IV Oszillator-Grundwelle anderer Fernsehempfänger
V erste Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger
VI zweite Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger
VII Spiegelfrequenzempfang des Bildträgers eines anderen Programms
VIII Spiegelfrequenzempfang eines Farbträgers eines anderen Programms.
Es wurde gefunden, dass bei Verwendung von Trägern mit Frequenzen fn gemäss der Gleichung = = f,+n fll+An worin n für jeden Träger jeweils eine ganze Zahl ist, die Störmöglichkeiten I, II und III vermieden werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: 5,25 MHz # fI # fII - 5,25 MHz 5,25 MHz Z fi + 2An ' fii - 5,25 MHz
EMI3.1
(für Störungen
I bis III)
Diesen Bedingungen würde u. a. die Kanaleinteilung 2, 4, 5, 7, 9, 11, mit Erweiterung im 14-MHz-Abstand unter 174 MHz und über 230 MHz genügen.
Wie schon erwähnt, ist jedoch diese Einteilung ungünstig, indem Störmöglichkeiten sowohl durch Oszillator-Oberwellen anderer Empfänger als auch durch Spiegelfrequenzempfang von Farbträgern anderer Programme auftreten, so dass nur eine begrenzte Anzahl von Programmen relativ störungsfrei übertragen werden könnte.
Es wurde nun weiter gefunden, dass sich die Störmöglichkeiten durch erste Oszillator-Oberwellen und Spiegelfrequenzen von Bildträgern (ohne Auftreten von Störungen gemäss IV) vermeiden lassen, wenn zusätzlich 1 + (2n+66 An \13,217 MHz + l ó n (für Störung V) und fII + #(n+5) - #n # 14,5 MHz. (für Störung VII)
5
Die Bedingung zur Ausschaltung der Störung IV ist unter den obigen Voraussetzungen automatisch erfüllt.
Mit diesen vier Bedingungen für die Störungen I bis III, V und VII muss bei regelmässigen Kanaleinteilungen, d. h.
wenn alle A gleich Null sind, f" stets in dem engen Bereich 14,09... 14,5 MHz liegen. Eine unregelmässige Plazierung der Trägerfrequenzen ist möglich mit An < etwa 2 MHz, bringt jedoch keinen Gewinn, da auch damit die Eliminierung von möglichen Störungen durch Farbträger als Spiegelfrequenz nicht gelingt.
Zur Erläuterung sei im folgenden als Beispiel die Herleitung der Bedingung für die Eliminierung der Störmöglichkeit V ausführlicher dargestellt.
Die erste Oszillator-Oberwelle des Kanals n1 2Oszn1 = (fj+An1+n1fi+38 ) x 2 muss ausserhalb der Übertragungsbreite des Kanals n2 liegen, somit A: f2ofzn1 < fI+#n2+n2fII-1,5 B: 2oszni > f+An2+n2fl+5,25 daraus resultieren für f" die Bedingungen A: f1 > 79,3 + fI + 2#n1 - #n2 n2 - 2n
B: f filz 72,55 + fi + 2#n1 - #n2 n2 - 2n1
Hiervon ist die Bedingung B wegen der anderen geltenden Bedingungen stets erfüllt, und die Bedingung A ist nur dort wesentlich, wo Störungen durch Oszillator-Oberwellen von Empfängern tatsächlich auftreten könnten, was der Fall ist für n2-2n1 = 6, nämlich bei n2=12 oder 14 und n1=3 bzw.
4. Daraus ergibt sich die Bedingung fII + #(2n+6)-#n # 13,217 MHz + fI + #n 6 6 für n = 3,4
6 6
Mindestens die Störmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzempfang von Farbträgern (zusammen mit allfälligen Störungen gemäss IV, VI, VII) lassen sich dagegen vermeiden, wenn fII + (n+5)5 n A 413,62 MHz (für Störung VIII)
5 f1 + 4n+33 #n '13,46 MHz (für Störung IV) fII + #(n+6)-#n z13,21 (für Störung VII).
6
Bei einer regelmässigen Kanaleinteilung (alle A=0) verbleibt dabei als maximaler Bereich für fII 13,46... 13,63 MHz. Eine unregelmässige Plazierung der Trägerfrequenzen ist möglich mit An < 1,56 MHz. Wie noch gezeigt werden wird, lässt sich damit in einem sehr engen Rahmen auch die Eliminierung von Störungen durch erste Oszillator-Oberwellen bewirken.
Die genannten Bedingungen zur Vermeidung der Stör möglichkeiten durch Oszillator-Oberwellen und Spiegelfre quenzempfang müssen dabei, wie schon angedeutet, nur dort erfüllt sein, wo die üblichen Empfänger tatsächlich Oszillator
Oberwellen erzeugen können bzw. Störungen mit Spiegel frequenzempfang aufnehmen können. (Es kann angenommen werden, dass Umsetzer, die für den Empfang der anderen
Kanäle speziell gebaut werden, genügend störungsfrei kon struiert werden können).
Gegenstand der Erfindung ist nun daher ein Verfahren zum Übermitteln und Verteilen von Fernsehprogrammen über Kabel, wobei für die gemeinsame Übermittlung über Kabelverbindungen verschiedene hochfrequente Träger mit aufmodulierten Bildsignalen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzbereich bis 425 MHz zwecks Ermöglichung einer weitestgehend störungsfreien Übermittlung von mehr als 9 Programmen mit Trägern unter 230 MHz, wovon 6 Träger in den Bändern I und 111 liegen, - Träger mit Frequenzen fn gemäss der Gleichung = fI + n - f1 + An verwendet werden, wobei für jeden Träger n jeweils eine ganze Zahl ist und wobei die Konstanten fl und f1 sowie für jeden Träger die Grösse An so gewählt werden, dass fol gende Bedingungen erfüllt sind:
: 5,25 MHz ' f 4 f1 - 5,25 MHz 5,25MHz ' fl + 2An Z f1 - 5,25 MHz für alle n und dazu entweder die beiden Bedingungen
413,217 MHz #13,217MHz+ + für fll + A(2+fi6) - An +6fl n=3, 4 und fil + A(+5) - A 414,5 MHz für n=3, 4, 12, 13, 14, 15,
5 oder die drei Bedingungen f + (n+55 n A 413,62 MHz für n=3, 4, 13, 14, 15, 16
5 f +-O(n+3, - n s13,46 MHz für n=3, 4, 14, 15,
16
3 f + A < n+6) n s13,21 MHz für n=3, 4, 13, 14, 15, 16.
6
Diese Bedingungen können nur von sorgfältig ausgewähl ten Kanaleinteilungen erfüllt werden, wobei die Variations möglichkeiten, wie schon angedeutet, eng begrenzt sind. So erfüllt beispielsweise eine Kanaleinteilung mit den üblichen
Kanälen 2, 4, 5, 7, 9 und 11 zwar wie schon erwähnt, die Be dingungen für die Eliminierung der Störmöglichkeiten I bis
111, jedoch lassen sich mit dieser Einteilung die weiteren Be dingungen nicht erfüllen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung näher erläutert.
Für die Erzeugung der zu übermittelnden modulierten Träger kann man Generatoren verwenden, welchen Bildsignale zugeführt werden und welche Trägersignale mit den angegebenen Frequenzen erzeugen und die Amplitude der Trägersignale mit den Bildsignalen modulieren. Es ist aber auch möglich, ans Generatoren Umsetzer zu verwenden, wei chen Trägersignale beliebiger Frequenzen, die mit Bildsignalen amplitudenmoduliert sind, zugeführt werden und welche diese Trägersignale auf die angegebenen Frequenzen umsetzen.
Um eine geeignete Kanaleinteilung für die Übermittlung von Fernsehprogrammen über Kabel zu erhalten, kann man von den Kanälen 2, 4, 5, 7, 9, 11 mit Erweiterung im 14-MHz Abstand unter 174 MHz (im sog. Top Band ) ausgehen, da diese Einteilung, wie schon angegeben, die Bedingungen für die Vermeidung von Störmöglichkeiten durch Nichtlinearitäten 2. Ordnung erfüllt (1. Harmonische und Summenfrequenzen aus Band I haben in höheren Kanälen jeweils einen Abstand von +5,25 MHz von den betreffenden Bildsignal-Trägern).
Um Störungen durch Oszillator-Oberwellen zu vermeiden, ohne gleichzeitig neue Störwirkungen zu schaffen, wird die relative Lage der Kanäle so verändert, dass die eingangs angegebenen Bedingungen erfüllt sind, und zwar durch Vergrösserung der Abstände zwischen K2 und K5, zwischen K4 und K9 und evtl. zwischen Kanal M2 und M13, bis die Oszillator-Oberwellen mindestens 1,5 MHz unter die Bildsignal-Träger in den Kanälen 5, 9 und M13 zu liegen kommen. Einige derartige Kanaleinteilungen sind in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt.
Tabelle 11 Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilung (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- . n Kanal Trägerfrequenz frequenz a) b) c) 2 48,25 3 2' 47,975 48,0 48,25 4 62,25 4 4' 61,975- 62,0 62,25 M2 76,25 5 A 75,975 76,0 76,25 UKW M3 105,25 7 B 104,70 104,75 105,25 M5 119,25 8 C 118,70 118,75 119,25 M7 133,25 9 D 132,70 132,75 133,25 M9 147,25 10 E 146,70 146,75 147,25 M11 161,25 11 F 161,25 161,3 161,25 5 175,25 12 5' 175,25 175,3 175,8 7 189,25 13 7' 189,25 189,3 189,8 9 203,25 14 9' 203,25 203,3 203,8 11 217,25 15 11' 217,25 217,3 217,8 M13 231,25 16 G 231,25 231,3 231,8 M15 245,25 17 H 245,25 245,3 245,8 M17 259,25 18 J 259,25 259,3 259,8
In der Kanaleinteilung nach Tabelle II ist der Bereich der UKW-Hörfunkfrequenzen (88 bis 104 MHz) freigehalten,
so dass über die gleichen Kabel gleichzeitig auch noch Hör- funkprogramme mit den üblichen frequenzmodulierten UKW-Trägern übermittelt und verteilt werden können. Die Signalstärke der UKW-Träger kann dabei ohne weiteres im Verhältnis zur Stärke der Bildsignal-Träger genügend klein gehalten werden, so dass die Hörfunkprogramme keine zusätzlichen Störungen der Fernsehprogramme verursachen.
Bei den Frequenzschemata gemäss Tabelle 11 liegen für 15 Programme die Störungen 2. Ordnung (Harmonische sowie Summen- und Differenzfrequenzen) ausserhalb der Nutzkanäle bzw. bei den einleitend beschriebenen Frequenzen geringer Störwirkung. So liegen beispielsweise bei der Einteilung c) nach Tabelle 11 die störenden 1. Harmonischen der Träger der Kanäle Nr. 4 und Nr. A bei 124,50 bzw.
152,50 MHz und damit jeweils um 5,25 MHz oberhalb der Nutz-Bildträger der Kanäle C bzw. E. Ebenso liegt hier im Kanal B die Summe der Frequenzen der Träger der Kanäle 2 und 4 um 5,25 MHz oberhalb des Nutz-Bildträgers, und dasselbe gilt in den Kanälen C und D für die dort in Frage kommenden Summen (Abstand +5,25 MHz). Bei den Kanälen 5 7', 9', 11', G treten Summenfrequenzen auf, die jeweils um 5,7 MHz über dem Nutz-Bildträger liegen.
Hinsichtlich der Störungen durch Oberwellen von Emp- fänger-Oszillatoren ist die Verwendung der Kanäle 2', 4', 5 7', 9 11' (im Gegensatz zur eingangs erläuterten Kanalanordnung 2, 4, 5, 7, 9, 11) möglich, weil die Abstände der Kanäle 5', 7', 9', 11' von den Kanälen 2' und 4 vergrössert sind, wie aus Tabelle 11 hervorgeht. Trotz dieser Verschiebung um maximal 0,55 MHz dürften die Kanäle 2', 4 und 5' bis 11' bei praktisch allen handelsüblichen Empfängern noch im Abstimmbereich für die Kanäle 2, 4, 5, 7, 9, 11 liegen.
Dank der angegebenen Verschiebung, welche ihrerseits keine zusätzlichen Störungen verursacht, liegen in den Kanälen 5', 9' und G die Oberwellen der Oszillatoren von auf die Kanäle 2, 4 (und, falls möglich, Kanal A) eingestellten Empfängern jeweils um 1,5 MHz unter den Nutz-Bildträgern.
Allgemein können Störungsmöglichkeiten durch erste Harmonische der Oszillatorfrequenz anderer Fernsehempfänger (Störungsmöglichkeit V) vermieden werden durch eine Erhöhung des mittleren Kanalabstandes (gegenüber dem üblichen Wert von 14 MHz). Bei Verwendung eines regelmässigen Kanalschemas mit Trägerfrequenzen fn = fl + n f1 kann die Störungsmöglichkeit V eliminiert werden, wenn f,l # 14,09 MHz ist. Beispiele für diesen Fall sind in der nachstehenden Tabelle III angegeben. Für die in dieser Tabelle III aufgeführten Frequenzen f1 liegen die möglichen Störungen durch Spiegelfrequenzempfang in einem relativ unempfindlichen Bereich.
Der in der Tabelle 111 in Klammern angegebene Kanal J' ist gegenüber dem Kanal J der regelmässigen Kanaleinteilungen um einen kleinen Betrag nach oben verschoben zur Vermeidung einer möglichen Störung durch die 2. Oszillatoroberwelle von auf den Kanal 2' eingestellten Empfängern. Dadurch verschiebt sich auch die Spiegelfrequenz des Farbträgers von Kanal J', welche in den Kanal 7' fällt, auf die in Klammern angegebenen Werte.
Tabelle III Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- n Kanal f=5,25 5,25 5,5 frequenz fXl=14,1 14,15 14,15 2 48,25 3 2' 47,55 47,7 47,95 4 62,25 4 4' 61,65 61,85 62,1 M2 76,25 5 A 75,75 76,0 76,25 UKW M3 105,25 7 B 103,95 104,3 104,55 M5 119,25 8 C 118,05 118,45 118,7 M7 133,25 9 D 132,15 132,6 132,85 M9 147,25 10 E 146,25 146,75 147,0 Mll 161,25 11 F 160,35 160,9 161,15 5 175,25 12 5' 174,45 157,05 175,3 7 189,25 13 7' 188,55 189,2 189,45 9 203,25 14 9' 202,65 203,35 203,6 11 217,25 15 11' 216,75 217,5 217,75 M13 231,25 16 G 230,85 231,65 231,9 M15 245,25 17 H 244,95 245,8 246,05 M17 259,25 18 J 259,05 259,95 260,2 (J') (260,85) (261,3) (262,05) Lage der Spiegelfrequenz +2,9 +2,65 +2,65 der Farbträger relativ (+1,1) (+1,3) (+0,8) zum Videosignal max.
Abweichung von Normkanälen -0,8 -0,55 -0,3 +0,25 +0,5
Die gleiche Verbesserung kann jedoch auch erreicht werden mit einer unregelmässigen Kanaleinteilung = = fl + n f1 + Am wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: f + 12 - A3 \13,217 MHz + f1 + A3
6 6 A14-A4 \13,217 MHz +
6 6 wobei die Kanäle mit n=3 und 12 bzw. 4 und 14 gegenseitig durch die Störung V gefährdet sind. Der Ausdruck auf der linken Seite der Ungleichung, fl + m soll im folgenden als mittlerer Kanalabstand zwischen den gefährdeten Kanälen x und y bezeichnet werden.
Nach oben begrenzt wird der mittlere Kanalabstand durch mögliche Spiegelfrequenzstörungen durch Bildträger.
Es gilt fn + #v - #x # 14,5 MHz für y= x=
5 8 3
9 4
17 12
18 13
19 14
20 15 (für ein regelmässiges Kanalschema somit f" # 14,5 MHz.)
Eine Verbesserung gegenüber bekannten Kanalschemata ergibt sich auch durch Reduktion des mittleren Kanalabstandes auf fII + #y - #y f+l362MHzfür y= x=
5 8 3
9 4
18 13
19 14
20 15
21 16 (im gleichmässigen Schema f" Z 13,62 MHz), wodurch Störungsmöglichkeiten durch Spiegelfrequenzen von Farbträgern vermieden werden. Als Störungsmöglichkeit verbleibt die 1. Oberwelle von Empfängeroszillatoren. Einige entsprechende regelmässige Kanaleinteilungen sind in Tabelle IV dargestellt. Die Störungen liegen auch hier in einem relativ unempfindlichen Bereich.
Tabelle IV
Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen nicht erfin dungsgemäss)
Kanal Träger- n Kanal fI=6,2 6,0 6,0 6,7 6,8 frequenz f"=13,5 13,5 13,6 13,6 13,62
2 48,25 3 2' 46,7 46,5 46,8 47,5 47,66
4 62,25 4 4' 60,2 60,0 60,4 61,1 61,28
5 A 73,7 73,5 74,0 74,7 74,90
UKW
8 B 114,2 114,0 114,8 115,5 115,76
9 C 127,7 127,5 128,4 129,1 129,38
10 D 141,2 141,0 142,0 142,7 143,0
11 E 154,7 154,5 155,6 156,3 156,62
12 F 168,2 168,0 169,2 169,9 170,24
6 182,25 13 6' 181,7 181,5 182,8 183,5 183,86
8 196,25 14 8' 195,2 195,0 196,3 197,1 197,48
10 210,25 15 10' 208,7 208,5 210,0 210,7 211,10
12 224,25 16 12' 222,2 222,0 223,6 224,3 224,72
17 G 235,7 235,5 237,2 237,9 238,34
18 H 249,2 249,0 250,8 251,5 251,96
19 J 262,7 262,5 264,4 265,1 265,58
Lage der 1. Oszillator- +3,0 +2,8 +2,2 +2,9 +2,92 oberwelle max.
Abweichung von -2,05 -2,25 -1,85 -1,15 -0.97
Normkanälen +0,55 +1,25 + 1,61
Nach unten begrenzt wird hierbei der mittlere Kanalabstand, sowohl durch Störungen durch Oszillatorgrundwellen gemäss den Bedingungen f + Av- Ax 113,46 MHz für y= x=
3 6 3
7 4
16 13
17 14
18 15
19 16 im regelmässigen Schema f1 1 13,46 MHz) als auch durch Spiegelfrequenzstörungen durch Bildträger gemäss den Bedingungen fII + Av-x \13,21 MHzfür y= x=
9 3
10 4
19 13
20 14
21 15
22 16
Mit reduziertem Kanalabstand gemäss den drei letzten Bedingungen ist es durch Wahl eines unregelmässigen Kanalschemas mit folgender zusätzlicher Bedingung möglich, sämtliche der eingangs unter I bis VIII erwähnten Störungen zu eliminieren:
: fII + #y - #y #12,11 MHz + fI + #x für y= x=
6 6 12 3
14 4
Beispiele für die Elimination sämtlicher Störungsmöglichkeiten l-VIII sind in der Tabelle V zusammengestellt.
Tabelle V Grundeinteilung korrigierte Kanaleinteilungen (nicht erfindungsgemäss) Kanal Träger- n Kanal fl 5,25 An 5,3 An 5,25 An frequenz f,l 13,4 13,3 13,25 Anmax 1,45 1,375 1,375
2 48,25 3 2' 46,9 1,45 46,5 1,3 46,35 1,35
4 62,25 4 4 60,3 1,45 59,8 1,3 59,6 1,35
5 A 73,7 1,45 73,1 1,3 72,85 1,35
UKW
8 B 112,8 0,35 112,4 0,7 112ei 1,35
9 C 126,2 0,35 125,8 0,8 125,85 1,35
10 D 139ei 0,35 139,1 0,8 139,1 1,35
11 E 153,0 0,35 152,4 0,8 151,7 0,7
12 F 166,05 0 165,5 0,6 164,25 0
6 182,25 13 6' 179,45 0 178,2 0 177,5 0
8 196,25 14 8' 192,95 0,1 191,7 0,2 190,97 0,22
10 210,25 15 10' 206,45 0,2 205,2 0,4 204,44 0,44
12 224,25 16 12' 21995 0,3 218,7 0,6 217,91 0,66
17 G 233,45 0,4 232,2 0,8
231,38 0,88
18 H 246,95 0,5 245,7 1,0 244,85 1,1
19 J 260,45 0,6 259,2 1,2 258,32 1,32 max. Abweichung von
Normkanälen gerade Einteilung -4,3 -5,55 ungerade Einteilung -1,95 -2,45 +4,25 +2,95
Bei den Kanaleinteilungen gemäss Tabelle V, bei denen alle Störungsmöglichkeiten eliminiert sind, kann sich höch- stens unter Umständen die Tatsache nachteilig auswirken, dass die Schemata mit den normierten Kanälen nicht mehr so gut übereinstimmen und dass in der Einteilung gewisse Unregelmässigkeiten vorkommen. Diese Unregelmässigkeiten könnten unter Umständen zu Schwierigkeiten bei der Auslegung von Empfängerkonvertern oder zentralen Umsetzeranlagen zum Empfang von Mid- und Topband führen.
Für die Herabsetzung von den in bestimmten Kanaleinteilungen noch möglichen Störungen gibt es weitere Möglichkeiten, die im Nachstehenden noch erläutert werden.
Es ist bekannt, dass die Sichtbarkeit eines Störsignals nicht nur grob von der Lage im Übertragungsbereich des gestörten Programms abhängt, sondern sehr stark auch von der genauen Lage in bezug auf die Spektrallinien des gestör ten Fernsehsignals. So tritt eine besonders starke Störwir kung immer dann auf, wenn der Abstand zwischen dem Stör signal und dem Träger des gestörten Signals gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz (15625 Hz) ist ( Nicht-Offset ; ergibt ein senkrechtes Streifenmuster). Be sonders gering ist die Störwirkung dagegen z. B. bei einem
Versatz um die halbe Zeilenfrequenz ( Halbzeilen-Offset ; ergibt waagrechtes, in der Zeilenstruktur verschwindendes Streifenmuster). Eine ähnliche Abhängigkeit besteht auch noch für Vielfache der Bildwechselfrequenz ( Anti-Präzisions-Offset / Präzisions-Offset ). Diese Effekte werden z. B.
ausgenützt zur Verringerung des Störeindruckes bei Fernsehsendern, die im gleichen Kanal arbeiten, indem die Trägerfrequenzen solcher Sender in geeignetem Mass gegeneinander versetzt werden. In entsprechender Weise können bei der beschriebenen Übermittlung und Verteilung von Fernsehprogrammen über Kabel die Auswirkungen der allenfalls noch verbleibenden Störungen durch Harmonische und Summenfrequenzen 00 weiter herabgesetzt werden, indem man dafür sorgt, dass der Abstand eines störenden Si gnals vom Nutz-Träger nicht gleich einem ganzzahligen Viel fachen der Zeilenfrequenz (und evtl. auch der Bildfrequenz) ist.
Obwohl man mit Vorteil Versetzungen um Y3 und um 213 der Zeilenfrequenz anwenden kann, sind die Möglichkeiten dieser Störungsverringerung durch Offset natürlich begrenzt, wenn viele Signale vorhanden sind, die sich gegenseitig beeinflussen können. Der Offset ist ferner nicht anwendbar auf Störungen, die von den Empfänger-Oszillatoren abhängen, da deren Frequenzen nicht genau vorausbestimmt sind.
In allen Fällen, wo kein Offset hergestellt werden kann, kann man die Störwirkung dadurch herabsetzen, dass man den Nutz-Träger und/oder (wo es möglich ist) das Störsignal zusätzlich frequenzmoduliert. Auf diese Weise kann wenigstens dafür gesorgt werden, dass nicht dauernd der besonders störende Zustand des Nicht-Offset und Anti-Präzisions-Offset auftreten kann. Durch eine solche Frequenzmodulation wird das störenden Streifenmuster bei kleinem Frequenzhub hin- und herbewegt, bei grösserem Hub zerrissen und dadurch bedeutend weniger störend. Durch Versuche wurde ermittelt, dass je nach Anwendungsfall Wobbelfrequenzen von etwa 20 Hz bis 100 kHz verwendet werden können, wobei ganzzahlige Vielfache und Teile der Bild- und Zeilenfrequenz vermieden werden sollten.
Besonders gute Resultate können auch erzielt werden durch Verwendung eines Rauschsignals geeigneter Bandbreite für die zusätzliche Frequenzmodulation. Man kann mehrere oder sämtliche der zu übermittelnden Bild-Träger mit verschiedenen Rauschsignalen frequenzmodulieren, ohne die Bildung von störenden Frequenzkombinationen befürchten zu müssen.
Bei der bisherigen Diskussion wurden die frequenzmodulierten Ton-Träger, die normalerweise zu jedem Fernsehprogramm gehören, weitgehend ausser acht gelassen.
Wenn man die Bild-Träger in der beschriebenen Weise zusätzlich frequenzmoduliert, dann muss man natürlich dafür sorgen, dass das Wobbelsignal nicht im Tonkanal hörbar wird. In vielen Fällen wird in den Fernsehempfängern für den Ton eine Zwischenfrequenz aus dem Bild-Träger und dem Ton-Träger gebildet (sog. Intercarrier-Verfahren). In diesen Fällen könnte eine Frequenzmodulation des Bildträ gers direkt hörbar werden. Um dies zu vermeiden, kann man in einem solchen- Fall den Ton-Träger mit dem gleichen
Wobbelsignal wie den Bild-Träger ebenfalls zusätzlich frequenzmodulieren. Die zusätzliche Frequenzmodulation des Ton-Trägers könnte dann allerdings hörbar werden, wenn ein Empfänger ausnahmsweise nicht nach dem Intercarrier Verfahren arbeitet.
Deshalb kann es vorteilhaft sein, für die zusätzliche Frequenzmodulation unhörbare oder im Empfänger nicht wiedergegebene Wobbelfrequenzen, beispielsweise unterhalb etwa 50 Hz und/oder oberhalb etwa 15 kHz, zu verwenden. Besonders geeignet ist z. B. ein Rauschsignal mit einer Bandbreite von etwa 1-20 Hz.
Auf der anderen Seite ist zu beachten, dass auch die Ton Träger der Fernsehprogramme Störungen der Bildsignale durch Intermodulation und Spiegelfrequenzen verursachen können, welche in der vorstehenden Beschreibung noch nicht berücksichtigt sind. Um diese Störungen zu reduzieren, kann man zwar vorerst, wie Versuche gezeigt haben, ohne weiteres die Pegel der Ton-Träger herabsetzen, und zwar auf etwa 15 db unter den Bild-Träger-Pegel (während beim normalen drahtlosen Fernsehen ein Abstand von etwa 7 db üblich ist). Trotzdem können noch Störungen auftreten, die nicht immer vernachlässigbar sind. Solange die Ton-Träger frequenzmoduliert sind, ist die Störwirkung aus den vorstehend erläuterten Gründen herabgesetzt, und zwar um bis zu etwa 20 db (vgl. auch den Artikel von Hopf, Bild 24). Damit auch in den Sprechpausen bzw.
Modulationspausen die Störwirkung nicht grösser wird, werden vorteilhaft die Ton Träger zusätzlich dauernd frequenzmoduliert, und zwar wie beschrieben entweder gemeinsam mit dem jeweils zugehörigen Bild-Träger (so dass beim Intercarrier-Tonempfang das zusätzliche Wobbelsignal nicht hörbar wird) und/oder mit unhörbaren Wobbelfrequenzen, insbesondere mit Rauschsignalen von etwa 1 bis 20 Hz.
Im übrigen ist festzuhalten, dass man auch die zu übermittelnden frequenzmodulierten Ton-Träger mit Generatoren erzeugen kann, die entweder ein Trägersignal selbst erzeugen und dessen Frequenz mit niederfrequenten Tonsigna len und gegebenenfalls zusätzlich mit den beschriebenen Wobbelsignalen modulieren, oder mit Generatoren, die ein zugeführtes frequenzmoduliertes Trägersignal beliebiger Frequenz auf jeweils die zugeordnete Tonträger-Frequenz eines der beschriebenen Kanäle umsetzen.
Wenn mit Umsetzung gearbeitet wird, dann ist die Frequenz des vom Generator erzeugten Trägers natürlich gleich der Summe oder Differenz der Frequenzen des dem Generator zugeführten Trägersignals und eines im Generator erzeugten Umsetzungssignals, und man kann dann gewünschtenfalls dieses Umsetzungssignal mit den beschriebenen Wobbelsignalen frequenzmodulieren, um die zusätzliche dauernde Frequenzmodulation des abgegebenen Trägers zu erhalten.
Die beschriebenen und in den Tabellen II bis V dargestellten Kanalanordnungen gestatten, wie ersichtlich, unter weitestgehender Vermeidung von Störungen die Übermittlung von bis zu 15 Fernsehprogrammen über Kabel und Breitbandverstärker, deren Übertragungsbereich bis zu etwa 265 MHz reicht. Derartige Übermittlungsanlagen können mit handelsüblichen Teilen leicht gebaut werden, und auch bei vielen bestehenden Anlagen liegt die obere Frequenzgrenze nicht weit von 265 MHz entfernt, während für einen breiteren Übertragungsbereich häufig Spezialanfertigungen benötigt würden. Auch wenn eine bestehende Übermittlungsanlage einen etwas kleineren Frequenzbereich aufweist, lassen sich immer noch 14 Programme (mit einer oberen Grenzfrequenz von etwa 250 MHz) oder 13 Programme (Grenzfrequenz etwa 240 MHz) übermitteln und verteilen.
Wie schon angedeutet, war es nicht einfach, innerhalb des angegebenen Frequenzbereichs geeignete Kanalverteilungen zu finden, mit denen gegenseitige Störungen weitgehend vermieden werden können und die sechs Kanäle (2', 4', 5', 7', 9', 11) benützen, welche mit üblichen Fernsehempfängern empfangen werden können.