DE1925155A1 - Decoder zur farbsaettigungs- und farbartgetreuen Wiedergabe eines PAL-codierten Farbsignals - Google Patents

Description

Standard Elektrik Lorenz AG 1 9 2 5 f 5

7000 Stubbgart-Zuffenhausen
HoLLmuth-Hirth-Straaoe k2

G.G. Gas smarm - Tj

Decoder zur farbsätbigungs- und farbarbgctreuen Wiedergabe eines PAL-codierben Farbslgnals

Die Erfindung befasst sieh mit einem Decoder zur farbsäbbigungs- xind fnrbartgetreuen Decodierung eLnes PAL-oudierben FarbsL^ri-iLs, bei dorn eLrfe der beiden rechtwinklig zueinanders teilenden Koinponenben der Quadraturmodulation mit Zeile-nfrequenz ihre Polarität wüchse Lb (PAL-Umschaltung). Bei herkömmlichen PAL-Dceodern wird das PAL-uodierte Farbsignal in einer Ver-zögerungsleibung verzögert und mit dem unvü.rzögorten Signal addiert (bzw.- subtrahiert). Auf diese V/eise wird der auf dem Übertragungsweg entstandene Phasenfehler elektrisch gemibteLt, so dass eine farbartgetreue Wiedergabe erreicht wird. Leider wird jedoch bei diesem Verfahren durch die Fnaaenmlttelung zur Erzielung der Farbarttreue ein Farbsättigungsfehler hervorgerufen, der zwar bei kleinen Phasen fehlern sehr¹ kiein> aboi¹ bei gi'öaseren Phasenfehlem bereite

deutlich sichtbar ist.

Die Erfindung stellt sich daher einmal die Aufgabe, rünen Empi/änsor zu schaffen, der sowohl farbartgetreue als auch farbsättignnüsgetreue Wiedergabe ermöglicht. Eine weitere Aufgabe ist, eine Veir-.MgGrungseinrichtun.-; zu schaffen, die zur Sohaltungsintegration geeigriet ist vind datier wesentlich preiswerter ist. Ferner soll die Verzögerungseinrichtung eine wesentlich grössere Toleranzunempfindlichkeit aufweinen,

Bei einem Empfänger der eingangs erwähnten Art wird dies e rtiäan ci"-.li-U'oh erreicht, dass aus diesem PAL-codierton Farbsignal durch amplituiiäiiuiiabhärigig-j Phasendecodiarung - bei der die Zcihlrinhtung der farbax'i".geti'ßuen Ifomporiente av/eckr; Aufhebung der PAL-Urnnchaltung mit Zeilenfrequeru; altöxYiierend umgeschaltet wird - und anaohliessender

X4. rial 1969 Vi-C-.-.. ßAD

Dr.Hi/Do '. ' . . -/-

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phasenmittelwertbildender Addition mit dem ihm entsprechenden, um Zeilendauer verzögerten Signal eine farbartgetreue Komponente hergeleitet wird, aus der zusaiunon mit dem hiiLlkurvendemodulierten PAL-oodierbcm Farbsignal· oder diesem selbst durch Umcodierunö die video- bzw. trägerfrequenten, farbsähblguncfi- und farbartgetreuen Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) go-i-romien werden.

Dabei wird es als vorteilhaft angesehen, 'dass zwecks Verzögerung des phasenducodicrben Signals diesem Augenblickswerbe Im Rhythmus einer Tak»frequenz entnommen werden, die einem aus einer Anzahl von. Speichern bestehenden Schieberegister für Aniilogsit^nale zugeführt und im Rhythmus dieser Taktfrequenz v/eitergeleitet vteiden und dex* Quotient aus der halben Anzahl der Speieher dieses Schieberegisters und dieser Taktfrequenz . der Zeilendauer entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass d" ■ Taktfrequenz der Farbhilfsträgerfrequenz odei* §inein sansaähligin Si-uolrteil äisssr Frequenz. ery

und die Anzahl der Speicher dieses Schieberegisters gleich dem auf einen ganzzahligen Wert ab- oder auch aufgerundeten Quotienten ist, dessen Divi dend das Produkt aus dem doppelten Wert der während einer Zeilendauer an-' fallenden Farbhilfsträgerperioden und der Taktfrequenz und dessen Divisor die Farbhilfsträgerfrequenz ist. "

Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass das Schieberegister aus einer Kette von integrierten Feldeffekttransistoren besteht, deren Drainelektrode jeweils mit der Sourceelektrode des nachfolgenden Transistors verbunden ist und mit diesen Verbindungen jeweils integrierte Kondensatoren verbunden sind, deren zweite Anschlüsse jeweils abwechselnd mit zwei verschiedenen Leitungen verbunden sind, denen gegenpolig taktfrequente Steuersignale zugeführt werden und deren Gateelektroden alle an einem festen Potential liegen,

Ferner-wird as als zweekmässiä erachtet,, dass zwecks mittelwertbildender "²JO Addition die Phasendecodierunß .eine Spannung liefert, deren Betrag weitgehend linear mit der Phase des PAL-codierten Farbsignals in einem Bereioh von zweimal .3o0⁰ ansteigt und diese Spannung mit der ihr entsprechendan, um Zeilendauer verzögerten Spannung addiert wird,

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In vorteilhafter Weiterbildung wird vorgesehen, dass vom.Farbhilfstra'geroszillator des Decoders ein erster frequenzteilender Flip-Flop und dass vom PAL-codierten Farbsignal cd η zweiter frequenzteilender Flip-Flop angesteuert wird und eine Flanke der Ausgangsspannung des ersten Flip-Flop als Startsignal und eine Flanke des zxveiten Flip-Flop als Stoppsignal der Phasendecodiersohaltung dient.

Dabei wird zweokmässigerweise mit dem Startsignal ein dritter Flip-Flop in den einen und mit dem Stoppsignal in den anderen stabilen Zustand geschaltet,und die z.B. durch Siebung gemittelte Ausgangsspannung des dritten Flip-Flop ist das unverzögerte phasendecodierte Signal.

In besonders vorteilhafter V/eise wird init den. Startsignal ein Sägezahngenerator gestartet und mit dem Stoppsignal auf seinen Ursprungswert zurückgeschaltet und eine vom Spitzenwert der Sägezahnspannung hergeleitete Spannung" ist das unverzögerte phasendeoodierte Signal..

Der erfindungsgemässe Decoder hat nicht nur den Vorteil, dass"er eine farbsättigungs- und farbartgetreue Wiedergabe ermöglicht, sondern auch den weiteren Vorteil, dass im Gegensatz zur herkömmlichen Erapfängertechnik, bei der in einer Glasverzögerungsleitung beide Signalkomponenten, nämlich Amplitude und Phase, verzögert werden, nur eine einzige Signalkomponente verzögert wird, nämlich das phasendecodierte Signal, so dass die Verzögerung mit einem Schieberegister für Analogsignale erfolgen kann. In integrierter Form kann nämlich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Schieberegister für Analogsignale sehr einfach und wesentlich preiswürdiger als eine Glasverzögerungsleitung realisiert werden.

Ein v/eiterer wesentlicher Vorteil, der, beim Ersatz einer Glasverzögerungsleitung durch ein Schieberegister für Analogsignale erzielt wird, ist die Tatsache, dass die Verzögerungszeit erstens durch die videofreqente Verzögerung wesentlich stärker tolerieren darf als bei der trägerfrequenten Verzögerung einer Glasverzögerungsleitung, und zweitens bietet sioh nach einem weiteren Merkmal der Erfindung,die Möglichkeit,

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durch Anwendung einer vom Farbhilfsträger hgergeleiteten Taktfrequenz eine absolute Genauigkeit der Verzögerung zu erzielen, so dass ein" Abgleich der Verzögerungsdauer vollständig entfallen kann. '■"-'■■

Anhand der Ausführungsbeispiele Fig. 3 bis lö'der beigefügten'Zeichnungen seien im folgenden die Erfindung und weitere ihrer Merkmale· und Vorteile

näher erläutert.

Das bekannte Farbfernsehsystem,-von dem die Erfindung ausgeht, wird zunächst anhand der Fig. 1 erläutert.

Um 90° versetzte Farbträgervektoren A und B (Quadraturmodulation) bilden in Fig. 1 zusammen den resultierenden Farbträgervektor T^, dessen Phasenlage "in Bezug zu einer Heferenzphase ein Mass für den Farbton istr« Durch einen Phasenfehler im Übertragungsweg -wird der Färbt r%erve1i tor 3» um den Winkel {3 in positiver Richtung verschöben^ so dass der Vektor T-^ entsteht und frei einer Demodulation* ßäefr U&i BGSügssefrseii ei» fblülei? Int Farbton auftritt. 2n der nächsten Zeile ist der Trägervektor A. tas tBO timgesehaltet und bildet den lirägervektoi* -A. Ca der ^rägervektör: S si eh* timgesclialtet wirdj» ist a&f restiitieretiete Tragerveictöi· T^, ue? dareit den erwähnten Phasenfehler wiederum tm den Winkel0 im positives. SiiiH schoben ist vmd den Trägervektor Tg β Bildet« iienn■ mm- im dieser Zeile im Empfänger nicht naeh'der Jeiise M, sondern; eötspreehend:

schaltung im Sender naeh Äöhse -A demödtillert x-dM, so geit& der Vektor T^ in die Lage üU0^f über. Me Versöhkeburig des iErägervektörs ^g#* 1st der Verschiebung des 2ieSgervektörs '*£Jfi gegenüber der wahren- lag"^ des= vektors Tl. gieiehtmd entge^gengesetztj, wie im öberens Teil diej^ Klg#·..,1 gestell** Der Tragervefctor TL^* liegt s&g®.ti&ek

zu Tg|V in Bezug auf die «ich* tüngesehaltete Ä#iS@ B*

Bei de« PAli-Beöödern. iiac& denr Staöd der Tößhttfkv, voti denen In Fig # 2 gezeigt ist _r wird düröh eine Span^itingssiMfliim dösten Sigaalp TV^ vt&a des verzögerten tttaj- taiig^siclialteten ΒίψίΜβ,Ψ^ Mittelwert T^ * cosj5 gebildet* Auf diese Welse wird' also der wahr© wert voft T₁ zurüokgewötinen, der Amplitudenwert, eier der Farbsattigung;

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spricht, wird dagegen verfälscht. Bei verschwindendem Phasenfehler ist dieser Sättigungsfehler O, allerdings ist dann eine Phasenmittelung auch überflüssig, mit anderen Worten, gerade dort, wo eine Phasenmittelung unbedingt erforderlich wird, tritt zwangsweise ein Sättigungsfehler auf. .5 Dies ist der Fehler, der bei den bekannten PAL-Decodem auftritt und der u.a. durch die Erfindung beseitigt werden soll.

In der Fig. 2 wird ein bekannter PAL-Decoder dargestellt. Bei ihm wird das PAL-codierte Farbsignal in einer Glasverzögerungsleitung verzögert, anschliessend folgt ein Verstärker, der die Spannungsverluste ausgleicht, und schliesslich eine Hilfsverzogerungsleitung, mit der die Gesamtlaufzeit exakt abgeglichen werden kann. In zwei Summierschaltungen wird das so verzögerte Signal direkt mit,dem unverzögerten bzw. mit dem um l80 gedrehten unverzögerten Signal addiert. Durch diese Massnahme entsteht eine Signalaufspaltung in die beiden Komponenten .(R-Y) und (B-Y)'. Die Verzögerungsleitung verzögert' also das vollständige PAL-codierte Signal 'mit seinen beiden Komponenten« Ausaerüetn wird mit dem im PAL-codierten Signal enthaltenen Burst ein Refererebrägeroszillator synchronisiert, mit dessen Hilfe die beiden Farbdifferenzsignale demoduliert werden, indem die Ausgangsspannung des Farbhilfsträgeroszillators, um 90 gedreht, einem Synchrondemodulator zur Demodulation des einen und nach Durchlaufen eines zeilenfrequenten Umschalters zur Demodulation des anderen Farbdifferenzsignals dient.

Die Verzögerungsleitung ist sehr teuer, weil an sie sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Ihr Temperaturgang muss aussergewb'hnlich niedrig sein, Alterungseffekte wurden einen Nachabgleich erfordern und dürfen deshalb auch nicht auftreten. Reflexionen sind v/eitere Störursachen und müssen deshalb ebenfalls¹ sehr klein gehalten werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild haoh der Erfindung. In Fig. 3 ist 1 die Eingangsklemme, der das PAL-.oodierte Farbsignal zugeführt wird, Von der Eingangsklemme 1 gelangt das PAL-codierte Farbsignal zu-einem-

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Hüllkurvendetektor 2 und gleichzeitig zu einem Phasendecoder 3. Der Hüllkurvendetektor liefert eine farbsättigungsgetreue videofrequente Signalkomponente (Amplitudensignal), die durch Hüllkurvendemodulation des PAL-codierten Farbsignals,entsteht. Der Phasendecoder 3 erzeugt aus dem PAL-codierten Farbsignal eine videofrequente Signalkomponente, die nur von der Phase des PAL-codierten Farbsignals abhängt und nicht von dessen Amplitude.

Das phasendecodierte Signal wird in dem Schieberegister für Analogsignale 4 um nahezu Zeilendauer verzögert und anschllessend in einer phasenmittelwertbildenden Additionsschaltung 5 niit dem unverzögerten ^;phasendecodierten Signal gemittelt. Das Ausgangssignal der Additionsschaltung ist eine farbartgetreue Signalkomponente (Phasensignal). Das Amplitudensignal und das Phasensignal sind somit farbsättigungs- bzw. farbartgetreue Signalkomponenten, die es gestatten, aus ihnen durch Umcodierung in der ümcodierschaltung 6 die zwei Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) farbart- und farbsättigungagetreu zu bilden. Während im Gegensatz dazu bei PAL-Decodierung nach dem Stand der Technik, diese Di?· ferenzsignale zwar farbartgetreu-sind, aber bei Ausgleich von relativ grossen Phasenfehlern beachtliche. Farbsättigungsfehler aufweisen.

Der Umöodierung 6 kann auch das PAL-codierte Farbsignal direkt zugeführt werden. Es erscheinen dann am Ausgang die farbsättigungs- und farbartgetreuen Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) in träger frequenter Form. Sie müssen anschliessend in an sich bekannter Weise durch Hüllkurvendemodula.tion in die entsprechenden Videosignale umgewandelt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Hüllkurvendemodulation zusammen mit der Umcodierung vorzunehmen.

In Fig. 4 wird ein Ausführungsbeispiel für den Phasendecoder 3 der· Fig· 3 gezeigt. Darin ist 7 ein Begrenzer, dem von der Klemme 1 das PAL-oodierte Farbsignal zwecks Unterdrückung der Amplitudenmodulation }0 zugeführt wird. Das an seinem Ausgang erscheinende phasenmodulierte

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Signal vrLrd über den Frequenzteiler 8 einem. Flip-Plop 9 zugeführt. Selbstverständlich können in an sich bekannter Weise der Frequenzteiler 8 und der Flip-Flop 9 zusammengefasst sein. Für den Fall, dass der Frequenzteiler 8 auf sehr kleine Signale anspricht, kann der Begrenzer 7 entfallen. 10 ist der Farbhilfstrageroszillator, der in an sich bekannter Weise von dem im PAL-eodierten Farbsignal enthaltenen Burst synchronisiert wird (gestrichelte Verbindung zur Klemme l). Auch die Frequenz des Ausgangssignals des Farbhilfsträgeroszillators wird mit dem Frequenzteiler 11 1:2 geteilt und ebenfalls mit einer Flip-Flop-Schaltung 12 in ein Rechtecksignal mit sehr steilen Flanken umgewandelt. Die Ausgangsspannungen der beiden Flip-Flop 9 und 12 werden einem weiteren Flip-Flop 13 zugeführt, wobei eine der beiden Flanken des vom Flip-Flop 12 kommenden Ausgangssignals als Startsignal und eine der beiden Flanken des Ausgangssignals des Flip-Flop 9 als Stoppsignal dem Flip-Flop 13 zugeführt werden. Der Flip-Flop 13 hat somit impulsförmige Ausgangsspannungen, deren Impulsbreite bzw. irapulslueke ,. linear mit der Hiasa. moduliert ist* Die fceMen g§g§ngalis§ß Msgsugs= signale des Flip-Flop -13 werden über den an sich bekannten PAL-Umschalter 14 einem Siebglied 15 zugeführt, an dessen Auseängsklemrae ίβ die farbartgetreue Signalkomponente (Phasensignal) erscheint, die der Verzögerungseinrichtung 4 der Fig. 3 zugeführt wind*

Die an,, der Klemme l6 entstehende farbartgetreue Signalkoiaponerxte ist eine Spannung, die linear mit der Phase in eineia Bereich vem 2 χ j6U = zunimmt. Die Zunahme bis 720 entsteht durch die Freqaenzteilttflg in den .Teilen II und 8« Die Periodizität über den Bereieii 2 X 3Ö0^p '= 7/2ö^P ist Uz-sonders vorteilhaft, weil auf diese Weise immer eine exakte Viertbildende Addition möglich ist. In Fig. 5 nimmt die Spannung von 0 bis 720° linear von OY bis 10 V zu. In-Fig. 6 ist eine fäfeelle dargestellt, bei der die phasenmit,telwertlüMende ÄiidiiölioB' aät len demonstriert werden soll: Im ersten Beispiel werden zwei Phasenwer- te_t nwHich. 3^0° «nd der nächstliegende Wert von 10°, der 370^ ist, ge-

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mittelt. Die zugehörigen Spannungen sind 4,72 V bzw. -5,l4 V* Ihr telwert ist 4,93 V,entsprechend 355°· Wie man erkennt, ist die Mittelwertbildung auch über 360 hinaus exakt. Im nächsten Beispiel werden dieselben Werte in der Nähe von 720° gemittelt, nämlich 700 (entsprechend 340°) und 10°. Die Spannung für 700° ist 9,72 V, die Spannung für 10 O,l4 V. Der Mittelwert dieser beiden Spannungen ist wieder 4,93 V,entsprechend 355 · Damit ist bewiesen, dass durch die Frequenzteilung 1:2 eine in allen Bereichen exakt arbeitende phasenmittelwertbildende Addition zweier Winkel benachbarter Werte möglich ist.

Das Phasensignal wird einem Schieberegister für Analogsignale zugeführt. Fig. 7 zeigt ein solches Schieberegister nach dem Stand der Technik. Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemässe Weiterbildung für ein Schieberegister, welches in MOS-Integration realisiert werden kann. In Fig. 7 sind 17 die Transistoren des Schieberegisters, l8 sind Trenndioden, 19 sind Schutzwiderstände. Von den Verbindungspunkten zwischen den Dioden 18 und 19 füliron Kondensatoren zu zwei Leitungen".-mit den Ein- ■ gangsklemmen 22 und 23· Dabei sind die Kondensatoren, die zur¹ Klemme 22 führen, mit 20 bezeichnet und die Kondensatoren, die zur Klemme 23 f ühren, mit 21. Es sind somit jeweils.abwechselnd die Kondensatoren mit diesen beiden Leitungen verbunden. Den Klemmen 22 und 2j5 werden gegen-. polige Taktimpulse zugeführt. Die Schutzwiderstände 19 sind erforderlich, um unzulässig grosse Spitzenströme durch die Transistoren zu ver-. meiden. Die Dioden l8 sind erforderlich, um die Basis-Kollektor-Diode

der Transistoren unwirksam zu machen. Diese Basis-Kollektor-Diodenstrecke 25., würde bei Absinken des Kollektor-Potentials unter das Basis-Potential _a eine unerwünschte Rückführung der Kondensatorladung verursachen. Dem Eingangskondensator 20 werden Augenbliokswerte der zu verzögernden Spannung . im Rhythmus der Taktfrequenz zugeführt. Die Kondensatoren 20 und 21 speichern die Augenblickswerte. Die Transistoren leiten diese Augenblfckswerte infolge der Taktfrequenz jeweils auf den nachfolgenden Kondensator

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weiter. Die Taktfrequenz muss nach dem Abtasttheorem grosser sein als der doppelte Wert der höchsten Frequenz, die verzögert werden soll. Farbvideosignale haben einen Frequenzbereich von ca. 0 bis 700 kHz. Unter Zugrundelegung dieser 700-kHz-Grenze muss die Taktfrequenz mindestens 1,4 MHz betragen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird als Taktfrequenz die Farbhilfstragerfrequenz oder ein ganzzahliger Teil dieser Frequenz verwendet. Die in der CCIR-Nörm genormte Farbhilfstragerfrequenz ist 4,4,2561875 MHz. Der dritte Teil ·. dieser Frequenz ist 1,47787291· Bei Verwendung dieser Frequenz als Taktfrequenz ist also die oben gestellte Bedingung erfüllt.

Die Verzögerungsdauer eines solchen "ScMeberegisters ist

λ'-1 V--fs

^fT.

Dabei ist "X die Verzögerungsdauer, S die Stufenzahl und T„ die Periodendauer der Taktfrequenz. Da bei diesem Schieberegister in einer Taktperiods zwei Versöhiebungeft Stattfinden, ffitS S dürön" 2 g&teili V/gMerU Zwecks Erzielung einer Verzögerungsdauer gleich bzw. nahezu gleich der Zeilendauer muss die Stufenzahl sein , ^

dabei ist f = — die Frequenz des Taktsignals. Ausserdem ist

\- T„ . P =7- . Dabei ist T' die Farbhilfsträgerperiode und f„ die Farbhilfstragerfrequenz, P ist die Periodenzahl von f_ pro- Zeile,

Nach der CCIK-Norm ist P = 283 ~}/h (aufgerundet 284). Die erforderliche Stufenzahl

2 . P . f

somit S- = 2 . 284 *v 190

unter der Voraussetzung, dass die Taktfrequenz gleich einem Dritte'. der Farbhilfsträgerfrequenz ist.

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Ein solches Schieberegister In konventioneller Bauweise ist jedoch für Fernsehempfänger aus wirtschaftlichen Gründen indiskutabel. Aus diesem Grunde wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, ein Schieberegister in MOS-Integration zu realisieren, denn in KOS-Integration lassen sich spannungsunabhängige Kondensatoren leicht realisieren, während bei normaler Integration nur spannungsabhängige Kondensatoren realisierbar sind. Darüber hinaus hat ein Schieberegister dieser Art in MOS-Technik den Vorteil, dass bei gesperrtem MOS-Transistor die Sperrung in beiden Richtungen erfolgt, so dass die Dioden •10 der Fig. 7 nicht erforderlich sind.' Darüber hinaus sind Schutzwiderstände ebenfalls nicht erforderlich, weil die Steilheit von MOS-Tran-_ • sistoren nicht so gross ist, dass eine Gefährdung durch zu grosse Ströme erwartet werden muss. . "

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine solche sehr leicht integrierbare Anordnung. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 7 verwendet. 24 sind die MOS-Transistorsysterae. Der Ausgang des Schieberegisters wird mit der Addierschaltung 5 der Fig., 5 verbunden, der gleichzeitig das unverzögerte Signal zugeführt wird. Auf jeden Fall muss in der Addierschaltung 5 (Fig· 3) eine phasenmittelwertbildende Addition erfolgen. Für den Fall, dass das den Phasendecoder 5 verlassende "Phasensignal eine lineare Zuordnung zu den Phasenwerten hat,, ist eine gewöhnliche Addiersehaltung. Wird dagegen eine Baasendecodierung verwendet, die z.B. eine Spannung liefert, die in einem bestimmten Bereich gleich dem Sinus oder dem Tangens des Phasenwinkels ist, so muss bei der Addition eine entsprechend gegenläufige Vorverzerrung angewendet werden. Der Hüll):» .-"-Vendecoder 2 der Fig. 3 ist zum Beispiel ein ganz einfacher Gleichrichter s.it anschliessender Siebung zwecks Trennung des gleichgerichteten Videosignals von Resten des Tragersignals.

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■ ' Piß. 9 zeigt ein AusführunesbeiGpiol eines Umcodiörcrs. Darin ist 52 ein Hochfrequenzoszillator, 25 ein Modulator. Diesem Modulator wird, von der Klemme 29 das Amplituden«ignäl vom Hüllkurvendecoder 2 der FigV 3 zugeführt. Dieses Signal wird also im Modulator 25 auf das vom Oszillator 52 kommende' Signal aufmoduliert. Der Oszillator 52 wird xd-ederum über die.Klemme 30 vom Phasensignäl, welches von der Additionsschaltung 5 der Fig,¹ 3 kommt, frequenzmoduliert. Diese '. Frequenzmodulation soll weitgehend linear sein und erfolgt in an sich bekannter Weise, z.B. mittels einer einfachen Reaktanzstufe oder einer Kapazitätsdiode in einem weitgehend linearen Bereich.

26 ist eine sehr einfache Verzögerungsschaltung, z.B. eine LC-Kette, mit der das modulierte Oszillatorsignal um einen geringen Teil, z.B. einige Perioden, verzögert wird. Auf diese Weise entsteht eine Phasenmodulation zwischen dem unverzögerten und dem verzögerten Oszillator-: signal, mit deren Hilfe die Umcodierung in den nachfolgenden Synchrondemodulatoren 27 und 28 erfolgt. Diesen Synchrondemodulatoren wird das vom Modulator 25 komr::. '~ Signal zugeführt* Gleichzeitig wird dem Synchrondemodulator 28 das von c ^perungseinriehtung kommende Signal direkt zugeführt und dem. Syncnrondc·. odulator 27 wird dieses Signal nach Durchlaufen einer 90 -Einrichtung 31 zur Phasendrehung zugeführt.

Die 90 -Phasendrehung kann auch in einer der beiden Leitungen zwischendem Modulator 25 und den. beiden Synchrondemodulatoren erfolgen. Hinter den Synchrondemodulatoren erscheinen die beiden demodulierten Differenzsignale (R-Y) und (B-Y).

Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der Umcodierungseinrichtung gemäss Fig. Bei dieser Abwandlung ist der Oszillator 52 unmoduliert. Anstelle dessen wird die Verzögerungseinrichtung 26 mit.dem Phasensignal gespeist, so dass die Verzögerungsdauer mit dem Phasensignal moduliert ist. Eine solche Modulation kann z.B. mit einer Kette integrierter Kapazitäts- dioden, die zusammen mit einer entsprechenden Anzahl von Spulen zu einer LC-Kette zusammengeschaltet sind, erfolgen. Da der Oszillator 52

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nicht moduliert wird, ist es besonders zweckmässig, den ohnehin im Empfanger vorhandenen Farbhilfsträgcroszillator für diesen Zweck mit zu verwenden. Durch die Modulation der Verzögerungszeit der Einrichtung 2.6 entsteht wiederum eine lineare Phasenmodulation. Das so phasenmodulierte Signal wird in zwei Phasenvergleichsschaltungen 33 und y\ mit dem unverzögerten Signal verglichen, wobei einer der beiden Phasenvergleichsschaltungen das verzögerte Signal - wie in FigA 10 dargestellt - mit der Einrichtung 31 um 90 gedreht zugeführt wird. Auch hier ist es selbstverständlich möglich, diese 90°-Drehung bei dem unverzögerten Signal vorzunehmen. Von den Phasenvergleichsschaltungen und 3^ werden Signale abgegeben, die dem Sinus bzw. dem Cosinus der Phasenverschiebung entsprechen. Diese Signale v/erden in zwei multiplikativen Mischern 35» 36 mit dem von der Klemme 32 kommenden hüllkiarvendemodulierten Farbsignal gemischt. An den Ausgängen dieser multiplikativen Mischer .entstehen die Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y).

Die Umcodierschaltungen Fig. 9 und Fig. 10 erscheinen auf den ersten üliek etwas aufwendig* Sie beinhalten jedeGh fast auosehlisßlieh Schaltungselemente, die sehr leicht in integrierter Form realisiert werden können, so daß dieser scheinbare Nachteil völlig entfällt.

Fig. 11 zeigt eine andere Variante eines Phasendecoders 3 gemäss Fig. 3· Bei dieser Variante werden zwei Signale sin¹·"- und cos γ.' „ gewonnen, wobei y? der Phasenwinkel des' PAL-codierten Farbsignals relativ zu einer Bezugsphase ist.

Von der Klemme 1, der das PAL-codierte Farbsignal zugeführt wird, gelangt dies zu einem Begrenzer 7, mit dem die Amplitudenkomponente unterdrückt wird. Gleichzeitig erfolgt mit dem im PAL-codierten Farbsignal enthaltenen Burst die Synchronisation des Farbhilfsträgeroszillators 10 (gestrichelte Verbindung zu Klemme l). In zwei Phasenvergleichs-

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schaltungen 37 und 38 werden die Signale vom Begrenzer 7 und vom Farbhilfsträgeroszillator 10 verglichen, wobei auch hier wieder eine der Signalkomponenten mit der Einrichtung 39 um 90° in der Phase gedreht wird. An den Ausgängen der Phasenvergleichsschaltungen erscheinen die Signale sin 1 und cos 7 _,. Diese Signale v/erden zwei gleichartigen Verzerrern 39 und 40 zugeführt, die in einem Phasenbereich von + 45 eine solche Verzerrung der Spannungen bewirken, dass die Ausgangssignale 7 „ und 7 „ linear vom Phasenwinkel γ_ρ abhängig

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sind. Zur näheren Erläuterung sei folgendes bemerkt: Bekanntlich gilt für kleinere Winkel sin j⁹ = 7,. Bei grösseren Winkeln wird der . Fehler dieser Näherung immer grosser. Bei 45° ist der Fehler bereits schon relativ gross. Die Verzerrer haben also die Aufgabe, ihre Eingangsspannung so zu verzerren, dass in einem Bereich von + 45 der Fehler praktisch verschwindet. Dies wird dadurch erreicht,' dass diese Verzerrer eine Übertragungskurve haben, die der Funktion ——rn— gehorchen. 64 ist der PAL-Umschalter.

• Die beiden Signale T _Ώ und Ψ _Ώ werden einem Schalter 4l mit den Kon-

^Pl ^P2
takten a und b zugeführt. Nach dem Schalter folgt eine Umkehrstufe 42',

^! der Verstärkung 1 ist. Anschliessend folgt der Umschalter 43 mit den Kontakten c und d, mit dem man wahlweise das umgekehrte oder das ur-. sprüngliche Signal schalten kann. Die Signale sin 1 _ra und cos 7 wer-

J? ν _

den ausserdem einer Logikschal·tung 44 zugeführt, die zwei Ausgangssignale zur Steuerung der Schalter 4l und 43 abgibt.

Die Logikschaltung 44\arbeitet nach folgendem Schema: Der Schalter 4l ist mit dem Kontakt a verbunden, wenn sin 7 „ K cos T.

I _O · ι

ist. Der

Schalter 4l ist mit dem Kontakt b verbunden, wenn jsin ¹J „ >jcos Γ „I ist. Der Schalter 43 ist mit dem Kontakt d verbunden, wenn der Schal-

* ter 4l mit dem Kontakt a verbunden ist und wenn cos Y „ positiv ist,

oder wenn der Schalter 4l mit dem Kontakt b verbunden ist und sin 7 „ .30 negativ ist. Der Schalter 43 ist mit dem Kontakt 0 verbunden, wenn der Schalter 4l mitdem Kontakt a.verbunden ist und cos τ -η negativ ist oder der Schalter 4l mit dem Kontakt b verbunden ist und sin 7 _ positiv ist.

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Die an der Klemme 45 entstehende Ausgangsspannung ist in Pig. 12 in Abhängigkeit von ¹P „ aufgetragen. Aus dieser Figur ist erkennbar, dass

ö
der Bereich von 36O periodisch in vier gleichartige Teile zerlegt ist.

Unter der sägezahnformigen Spannungsfunktion sind jeweils die Schalterstellungen angegeben. · ' .

Die an der Klemme 45 erscheinende Spannung wird dem Schieberegister für • Analogsignale 4 der Fig. 3 zugeführt. Eine gewöhnliche Addition der Spannungen vor und hinter dem Schieberegister würde jedoch nicht zu einer phasenmittelwertbildenden Addition führen.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung, bei der eine - phasenmittelwertbildende Addition erzielt wird. Darin ist 4 das Schieberegister für Analogsignale. A ist das Signal vor dem Schieberegister, B das Signal hinter den Schieberegister. 46 und 47 sind zwei gegenpolige Gleichspannungen, deren Spannungswert Identisch ist mit dem Spannungssprung A U der an der ' Klemme 24 stehenden Spannung bei Übergang von einem in das andoro Quartal, z.B. bei 45° gemäss Fig. 12. 48 ist ein Umschalter mit den Kontakten e, f, g. Die Signale A und B werden ausserdem einer Logikschal- ' tung 50 zugeführt, die den Schalter 48 steuert. Die Logikschaltung 50 arbeitet nach folgendem Gesetz: Ist*die Differenz der Spannungsbeträge von A und B kleiner als der halbe Wert von Δ U, so steht der Schalter 48 auf der Stellung f. Ist die Differenz der Beträge grosser als der halbe Wert von ^ U und ist A positiv und B negativ, so liegt der Schalter 48 am Kontakt e, ist A negativ und B positiv, so liegt der Schalter 48 am Kontakt g. '

Vom Schalter 48 wird das so umcodierte Signal in einer gewöhnlichen Additiönsschaltung 49 mit dem unverzögerten Signal A gemittelt. Die Ausgahgsspannung der Umschaltung 49 liegt an der Klemme 51·

Die Wirkungsweise der Schaltung Fig. 13 sei nun unter Zuhilfenahme der Fig.. 12 erläutert! Es wird angenommen, dass der Augenblickswert " desSignals A gleich U. Ist' und'dem Phasenwert ^ zugeordnet ist. Aus-

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serdem wird angenommen, dass der Augenblickswert des Signals B gleich der Spannung Up ist und dem Phasenwert γ zugeordnet ist. In diesem Falle ist die Differenz der Spannungsbeträge gröscer als der halbe Wert von Δ U und A ist positiv und B ist negativ, so dass der Schalter 48 am Kontakt e liegt. Dadurch wird die Spannung 46, die gleich A U ist, hinzuaddiert, so dass für die mittelwertbildende Addition die um & U angehobene Spannung (siehe gestrichelte Linien in Fig. 12) gültig ist. Der Schalter 48 gibt somit den Spannungswert U' ab, der in der gewöhnlichen Additionsschaltung 49 der Fig. 15 mit dem Spannungswert U gemittelt wird.

Das in Fig. 11 und 15 angewandte Prinzip beruht auf der Überlegung, dass es nicht nur erfindungsgemäss zweckmässig ist, Amplitudensignal und Phasensignal zu trennen und nur das Phasensignal zwecks phasenmittelwertbildender Addition zu verzögern, sondern darüber hinaus nur einen Teil der Phaseninformation, in diesem Beispiel den vierten Teil, zu verzögern und den Mittelwort zu bilden, indem eine Phaeendecodierschaltung zur Anwendung kommt, die eine Spannung liefert, deren Periodizität ein ganzzahliger Bruchteil, bezogen auf das Phasensignal, ist. Das ist möglich, weil bei der PAL-Decodierung die Annahme zulässig ist, dass Phasenfehler grosser als + 45° nicht auftreten. Der Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass die Genauigkeit der Verzögerung und der phasenmittelwertbildenden Addition um den Faktor 4 geringer sein darf als bei einer Periodizität von 560°.

Anhand der Fig. 14, 15 und 16 soll schliesslich ein Beispiel der Wirkungsweise der bei diesem Schaltungsprinzip verwendeten Umcodierung erläutert werden:

In Fig. l4a wird die Spannung U₁. der Klemme 51 (Fig. 15) wiedergegeben. Wie man erkennt, ist die Spannung vierfach periodisch in einem 3ereich von 56O . Die gestrichelten Verlängerungen deuten den Bereich an, der .50 bei phasenmittelwertbildender Addition zweier Spannungskoraponenten A und B, die in verschiedenen Quadranten sich befinden, auftritt.

t ■ t. . '

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Fig· Ί4 b zeigt einen Zusammenbau der Spannungstöilstücke der Spannung U,-. t mit deren Hilfe das eine Farbdifferenzsignal gewonnen wird. Darüber hinaus sind in Fig. 14 b die Schalterstellungen der Schalter kl und 43 der Fig. 11 angegeben.

Fig. Ik c zeigt die entsprechende Zusammenfügung, mit deren Hilfe das andere Farbdifferenzsignal gewonnen wird.

Fig. 15 zeigt die Schaltungsanordnung, mit der diese gewünschte Umwandlung erfolgt. Darin ist 51 die Eingangsklemme, 53 eine Umkehrschaltung, 5k und 55 sind Schalter, die über je zwei gegenpolige Gleichspannungen zu den Schaltern 56 und ,57 führen, wobei der Spannungswert

• der Gleichspannungen gleich AjJ ist. 58 und 59 sind die Ausgangsklemmen

2
der Schalter 56 und 57· 6l und 62 sind Verzerrerschaltungen, deren Aus-

• gangsklemmen die Klemmen 62 und 63 sind.

Der" Kurvenaug ULg dor Fig. 14 entsteht dadureh, dass im Bereich a; d der Schalter 54 den Kontakt h berührt und der Schalter 56 den Kontakt j berührt. Durch den Kontakt mit j wird der entsprechende Spannungszug der

■ Fig. l4 a um A U in negativer Richtung verschoben. Im Bereich b.j c

2
bleibt, der Schalter 5^ mit dem Kontakt h verbunden, der Schalter 56

• wird dagegen auf k umgeschaltet. Dadurch wird der entsprechende Kur-

' venteil der Fig. lh a um + AU angehoben. Im Boreich a; c wird der .

Schalter 5^ auf die Stellung i umgeschaltet, dadurch wird die Spannung in ihrer Polarität umgekehrt. Zusätzlich bleibt der Schalter 56 auf der Stellung k, so dass der umgekehrte Spannungszug um + Δ U an-

2 gehoben ist. Im Bereich b; d wird schliesslich der Schalter 5^ auf der Stellung i belassen, aber der Schalter 56 auf die Stellung j zurückge- ' schaltet. Dadurch wird nach wie vor die Spannung in ihrer Polarität umgekehrt, Jedoch um Δ U in negativer Richtung verschoben. In ana-

2 ■' ■
loger Weise entsteht die Spannung U-q der Fig. l4 c.

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Die Fig. 16 zeigt die erforderlichen Schalterstellungen der Schalter bis 57 in Abhängigkeit von den Schalterstellungen a bis d der Schalter 41 und 42 der Fig. 11. Mit anderen Worten: Die Schalter 54 bis 57 werden von der Logikschaltung 41 in der in Fig. 16 dargestellten V/eise geschaltet. · ·

.Die Verzerrerschaltungen 6l und 62, die z.B. unter Verwendung von Widerständen und Dioden aufgebaut sein können oder Kennlinienkrümraungen von aktiven Bauelementen ausnutzen, haben die Aufgabe, die in Fig. 14 b und 14 c dargestellten Spannungsstücke U-__o und U_,_, in nahezu sinus-

5o 59

förmige Spannungen tL-p bzw. U>~ umzuwandeln. Bei den Nulldurchgängen· der Spannungsstücke U.-_o und U,-_ wirken sich die in Fig. 14 a gestri-

5ö 59
chelten Bereiche nicht störeid. aus, da die Überlappung im richtigen Sinn erfolgt. Dagegen treten geringfügige Störungen auf bei den Spitzenwerten der Spannungen U,_g und Uq. In Fig. 14b und 14 c sind diö Verlängerungen der Geraden in den Spitzenwerten dargestellt. Diese Ver- lärige^iifiggn bewirken geringfügige Milep e>§F Spannunssn an <l§n iggmmen 62 oder 6J>,"""wie dies in Fig. 14 c an den Orten xl und x2 dargestellt ist. Da sich diese Orte in dem Bereich stärkster Stauchung durch die Verzerrerschaltung befinden, sind die Fehler klein. Die Ausgangsspannungen an den Klemmen 62 und 6j> entsprechen den Aungangsspannungen der Phasenvergleichsschaltungen J5 und 24 der Fig. 10. Die Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) können, wie in Fig. 10 dargestellt,, nach Verarbeitung in zwei·Ringmodulatoren 25 und 26 an den Ausgängen abgenommen werden.

9 Patentansprüche

7 Bl. Zeichnungen mit löFig.'

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Claims (1)

1. G.G. Gassmann - 75 .

   Patentansprüche ■ .'.

   Iy. Decoder zur farbsättigungs-i und farbartgetreuen Decodierung eines PAL-codierten Farbsignals, bei dem eine der beiden rechtwinklig zueinanderstehenden Komponenten der Quadraturmodulation mit •Zeilenfrequenz ihre Polarität wechselt. (PAL-Umschaltung), dadurch gekennzeichnet, dass aus diesem PAL-codierten Farbsignal durch amplituden- · unabhängige Fnasendecodierung - bei der die Zählrichtung der farbartgetreuen Komponente zwecks Aufhebung der PAL-Ümschaltung mit Zeilenfrequenz alternierend umgeschaltet wird - und anschliessender phasenmittelwertbildender Addition mit dem ihm entsprechenden, um Zeilendauer verzögerten Signal eine farbartgetreue Komponente hergeleitet wird, aus der mit dem hüllkurvendemodulierten PAL-codierten Farbsignal oder diesem selbst durch Umcodierung die video- bzw. trägerfrequenten, farbsättlgungs- und farbartgetreuen Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) gewonnen werden.

   2. Decoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks" Verzögerung des phasendecodierten Signals diesem Augenblickswerte im Rhythmus einer Taktfrequenz entnommen werden, die einem aus einer Anzahl von Speichern bestehenden Schieberegister für Analogsignale zugeführt und im Rhythmus dieser Taktfrequenz weitergeleitet werden und der Quotient aus der halben Anzahl der Speicher dieses Schieberegisters und dieser Taktfrequenz der Zeilendauer entspricht. .

   5· Decoder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz der Farbhilfsträgerfrequenz oder einem ganzzahligen Bruchteil dieser Frequenz entspricht und die Anzahl der Speicher dieses Schieberegisters gleich dem auf einen ganzzahligen Wert ab- oder auch aufgerundeten Quo-, tienten ist, dessen Dividend das Produkt aus dem doppelten Wert der während einer Zeilendauer anfallenden· Farbhilfsträgerperioden und der Taktfrequenz und dessen Divisor die FarbhilfstrSgerfrequen» ist.

   /-•Ti.

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   4. Decoder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberegister aus einer Kette von integrierten Feldeffekttransistoren besteht, deren Drainelektrode jeweils mit der Sourceelektrode des nachfolgenden Transistors verbunden ist und mit diesen Verbindungen jeweils integrierte Kondensatoren verbunden sind, deren zweite Anschlüsse jeweils abwechselnd mit zwei verschiedenen Leitungen verbunden sind, denen gegenpolig taktfrequente Steuersignale zugeführt werden und deren Gateelektroden alle an einem festen Potential liegen.

   5· Decoder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks aittelwertbildender Addition die Phasendecodierung eine Span- < nung liefert, deren Betrag weitgehend linear mit der Phase des PAL-codierten Farbsignals in einem Bereich von zweimal JöO ansteigt und diese Spannung mit der ihr entsprechenden, um Zeilendauer verzögerten Spannung addiert wird.

   6. DeGG&er naoh Anspruch 5, dadur6h,.SQl.CGnnz6iQ]mstjr dass YQm trägeroszillator des Decoders ein erster frequenzteilender iFlip-Flop und dass vom PAL-codierten Farbsignal ein zweiter frequenzteilender Flip-Flop angesteuert wird und eine Flanke der Ausgängsspannung des ersten Flip-Flop als Startsignal und eine Flanke des zweiten Flip-Flop als Stoppsignal der Phasendeeodierschaltung dient.

   7· Decoder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Startsignal ein dritter Flip-Flop in den einen und mit Stoppsignal in den anderen stabilen Zustand geschaltet wird und die z.B. durch Siebung gemittelte Ausgangsspannung des dritten Flip-Flop das unverzögerte phasendecodierte Signal ist.

   8. Decoder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Startsignal ein Sägezahngenerator gestartet und mit dem Stoppsignal auf seinen Ursprungswert zurückgeschaltet wird und eine vom Spitzenwert der Sägezahnspannung hergeleitete Spannung das unverzögerte phasendecodiert· Signal ist.
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   G.G. Gassmann -

   9· Decoder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der Verzögerungseinrichtung die Phasendecodierung . eine Spannung .liefert, deren Periodizität ein ganzzahliger Bruchteil von 36o° bezogen auf das Phasensignal ist.

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