DE1005118B - Farbfernseheinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Farbfernseheinrichtungen, und zwar insbesondere auf solche Einrichtungen, bei welchen eine Trägerwelle zur Farbwiedergabe phasen- und amplitudenmoduliert wird.

Bei einem Farbfernsehsystem, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, sind zwei Gruppen von Videoinformationen, d. h. Bildinformationen vorhanden. Die eine dieserlnformationen gibt die gesamte Helligkeit, die andere die Farben des fernzusehenden Gegenstandes wieder. Beide Informationen müssen über einen Übertragungskanal übertragen werden, der eine feste und begrenzte Bandbreite besitzt. Um die Übertragung auf dieser beschränkten Bandbreite vornehmen zu können, wird hier folgende Maßnahme ergriffen: Die der Helligkeit des Gegenstandes, d. h. dem Schwarz-Weiß-Bild entsprechenden Signale werden in derselben Art und Weise gewonnen und gesendet wie bei Schwarz-Weiß-Fernsehsystemen, d. h. durch Amplitudenmodulation einer Trägerwelle. Das Frequenzspektrum des gesamten Helligkeitssignals besitzt dabei im wesentlichen dieselbe Bandbreite wie der Übertragungskanal. Auf diese Trägerwelle wird als eine zusätzliche Amplitudenmodulation eine Farbträgerwelle, die eine gegebene Frequenz innerhalb der Bandbreite des Übertragungskanals besitzt, aufmoduliert. Die den Grundfarben entsprechenden Signale (die Grundfarben können beispielsweise Rot, Grün und Blau sein) werden von dem Gegenstand beispielsweise unter Verwendung eines Zeitmultiplexverfahrens gewonnen und so miteinander gemischt, daß durch die Phasen- und Amplitudenmodulation der Farbträgerwelle der Farbton und die Farbsättigung wiedergegeben werden.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das gesendete Videosignal, das im folgenden als das Gesamtvideosignal bezeichnet werden soll, zwei Komponenten enthält, nämlich den der Gesamthelligkeit entsprechenden Informationsanteil und den der Farbe entsprechenden Anteil. Das Gesamtvideosignal kann man als eine Trägerwelle betrachten, die eine Modulationseinhüllende besitzt, deren Amplitude der Helligkeitsinformation entspricht; auf dieser Einhüllenden und diese als Nullachse benutzend, liegt eine im wesentlichen sinusförmige Farbträgerwelle einer gegebenen Frequenz, deren Phase den Farbton und deren Amplitude in bezug auf die durch die Modulationseinhüllende gegebene Nullachse die Farbsättigung darstellt.

Selbstverständlich erhält das gesamte gesendete Signal zusätzlich dazu noch Steuersignale, wie beispielsweise Zeilen- und Bildsynchronisationsimpulse; die vorliegende Betrachtung bezieht sich jedoch ausschließlich auf das oben definierte Gesamtvideosignal. Das beschriebene Fernsehsystem kann sowohl simultan Farbfemseheinrichtung

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y. (V. St. A.)

ίο Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. September 1951

Stuart William Seeley, Roslyn Heights, Long Island

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

als auch als Folgesystem bei der Gewinnung oder Wiedergabe der Farbinformation betrieben werden.

Wird die Videoinformation beispielsweise mittels

einer Dreistrahlbildröhre in einem Simultansystem zur Wiedergabe des Fernsehbildes benutzt, so kann die Helligkeitsinformation zugleich auf die Steuergitter aller drei Strahlsysteme gegeben werden, während die den Grundfarben entsprechenden Signale den einzelnen Kathoden der Röhre zugeführt werden. Andererseits kann auch eine Einstrahlröhre zur Wiedergabe Verwendung finden, in diesem Fall wird das Helligkeitssignal dem Steuergitter zugeführt, und die Information, die den Grundfarben entspricht, wird zur abwechselnden Steuerung der Kathode verwendet.

Bei dem obengenannten Wiedergabeverfahren liefert eine Änderung des Potentials des Steuergitters in bezug auf das der Kathode die Helligkeitsinformation, und die Änderung des Potentials der Kathoden (zugleich im ersten Fall oder in zeitlicher Reihenfolge im zweiten Fall) steuert den Strahl so, daß Farbsättigung und Farbton wiedergegeben werden, so daß die Kombination dieser von den Kathoden oder der Kathode und dem Steuergitter gelieferten Signale das vollständige farbige Bild ergibt.

Um die Wiedergabe, wie oben beschrieben, zu ermöglichen, muß der Helligkeitsanteil des Videosignals vom Farbanteil, aus dem die Grundfarbensignale zur Steuerung der Kathoden gewonnen werden, getrennt werden. Falls dies nicht durchgeführt wird, erscheint

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das Helligkeitssignal sowohl ,am Steuergitter als auch für den Farbträger aufgehoben. Die niederfrequenten an der Kathode, und die Bildwiedergabe wird fehler- Helligkeitssignale werden dagegen den Eingängen der haft. Gemäß dem bisherigen Stand der Technik wurde drei Röhren praktisch gleichphasig zugeführt, da die die Trennung dieser Anteile durch selektive Filter- Phasenverschiebungsmittel, welche die Farbträgernetzwerke vorgenommen, die in dem Empfänger- 5 frequenz in der Phase verschieben, für die niedrigeren teil vorgesehen waren, der die Steuerspannungen für Helligkeitsfrequenzen nicht wirksam sind. Diese die Bildröhre aus dem Gesamtvideosignal herstellte. Helligkeitssignale erzeugen daher in den Röhren Solche Filternetzwerke sind jedoch teuer und umfang- gleichphasige Stromänderungen und somit einen reich, außerdem ist die Herstellung einer zufrieden- Spannungsabfall an dem gemeinsamen Kathodenstellenden Filterkurve sehr schwierig. io komplex, so daß hier eine starke Gegenkopplung auf-

Die Erfindung stellt sich deshalb in erster Linie tritt, welche das Auftreten von Helligkeitssignalen in zur Aufgabe, ein Gerät zu schaffen, welches bei einem den Anodenkreisen der drei Röhren stark herabsetzt, der oben beschriebenen Farbfernsehsysteme Ver- so daß in diesen Anodenkreisen praktisch nur noch der wendung finden kann, das einfach, billig und geeignet Farbträger auftritt bzw. ·—■ wenn die Röhren gleichist, aus dem Gesamtvideosignal die den Grundfarben 15 zeitig als Synchronmodulatoren dienen — nur noch entsprechenden Signale zu gewinnen, ohne daß diese die demodulierten Farbsignale ohne Helligkeitsnoch wesentliche Anteile des Helligkeitssignals ent- anteile erscheinen, was seinen Grund darin hat, daß halten. von dem zusammengesetzten Videosignal der nieder-

In Wirklichkeit enthalten die Farbsignale jedoch frequente Helligkeitsanteil den drei Röhren gleichimmer noch einen allerdings sehr kleinen Anteil des 20 phasig und der Farbträgeranteil verschiedenphasig Helligkeitssignals, nämlich den, der auf oder in der zugeführt wird.

Nähe der Farbträgerfrequenz liegt, dies trifft auch Die Erfindung soll an Hand von zwei Ausführungsfür die bekannten Systeme zu. Dieser Anteil ist je- beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher doch wegen der Energieverteilung des Helligkeits- erläutert werden.

signals über das gesamte Frequenzspektrum und die 25 Fig. 1 zeigt ein größtenteils in Blockform aus-Lage der Farbträgerfrequenz in bezug auf dieses geführtes Schaltbild einer Farbfernsehempfangs- und Frequenzspektrum sehr klein und kann in der Praxis Bildwiedergabeeinrichtung zur Erläuterung einer daher vernachlässigt werden. Ausführungsform der Erfindung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbfernseh- Fig. 2 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung der

gerät für die Benutzung in einem Farbfernsehsystem, 30 Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. I; bei welchem der Wiedergabeeinrichtung ein zu- Fig. 3 ist ein größtenteils in Blockform ausgeführtes

sammengesetztes Videosignal zugeleitet wird, welches Schaltbild eines Farbfernsehempfängers zur Erläuteeinen der Gesamthelligkeit und einen zweiten, den rung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Grundfarben des fernzusehenden Gegenstandes ent- und

sprechenden Anteil in Form eines phasen- und ampli- 35 Fig· 4 ein weiteres Vektordiagramm zur Erläutetudenmodulierten Unterträgers enthält. Zur Über- rung der Wirkungsweise der Fig. 3. tragung der die Grundfarben darstellenden Signale, Es sei angenommen, daß der Erfindungsgedanke in

die zusammen den zweiten Anteil bilden, dienen dabei einem Dreifarbenfernsehsystem nach dem Multiplexeine entsprechende Anzahl von Kanälen (die z. B. an prinzip, wie es in der Arbeit in der Zeitschrift RCA den drei Kathoden einer Dreifarbenröhre enden). Je 40 Review, Dezember 1949, S. 504ff., verwirklicht ist. eines der Signale liegt an einer Eingangselektrode Bei einem solchen System stellen die erzeugten, über-(Steuergitter) einer elektronischen Einrichtung tragenen und empfangenen Signale jede der drei (Röhre), die den Stromfluß zwischen einer ersten und Grundfarben einer Vielzahl aufeinanderfolgender einer zweiten Elektrode (Kathode bzw. Anode) zu Bildelemente des fernzusehenden Gegenstandes dar. steuern in der Lage ist. Die Erfindung ist dadurch 45 Die Geschwindigkeit, mit der die jeder der einzelnen gekennzeichnet, daß den Eingangselektroden das Grundfarben entsprechenden Signale aufeinanderzusammengesetzte Videosignal zugeführt wird und folgen, wird als die Farbabgriff- oder Farbwiederdaß die Eingangselektroden so geschaltet sind (bei- holungsfrequenz bezeichnet. Bei dem hier beschriebespielsweise über Verzögerungsleitungen), daß im nor- nen System ist die Farbwiederholungsfrequenz diemalen Betrieb der Augenblicks wert der algebraischen 50 jenige der Farbträgerwelle, welche entsprechend dem Summe des zweiten Anteils an den Eingangselek- Farbton des fernzusehenden Gegenstandes phasentroden praktisch Null ist, und daß die ersten Elek- moduliert und entsprechend der Farbsättigung troden (Kathoden) der elektronischen Einrichtungen amplitudenmoduliert wird. Eine solche Farbträgerzusammen über ein gemeinsames, hohes Widerstands- welle wird als Unterträger in demselben Kanal mit element an einem Punkt festen Potentials angeschlos- 55 dem Helligkeitssignal übertragen, sen sind und daß dieses Widerstandselement so be- Zusammengesetzte Videosignale dieser Art sind gemessen ist, daß es im ganzen Frequenzbereich des nauer in der obenerwähnten Arbeit beschrieben. Eine zusammengesetzten Videosignals einen hohen Wider- ähnliche Beschreibung findet sich in einer Arbeit von stand besitzt, so daß die Summe der die elektronischen Bedford in der Zeitschrift »Proceedings of the InEinrichtungen durchfließenden Ströme unabhängig ⁶° stitute of Radio Engineers«, September 1950, S. 1003 von den Schwankungen des Augenblickswertes der bis 1009.

algebraischen Summe der Eingangssignale konstant Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß die Er-

und von Null verschieden ist. findung bei einer Farbfernsehwiedergabeeinrichtung

Bei drei Grundfarben wird also das Farbträger- der in Fig. 1 dargestellten Art benutzt werden soll, signal jeder der drei Einzelröhren mit einer derart 65 Es ist jedoch zu beachten, daß der Erfindungsgedanke unterschiedlichen Phasenverschiebung zugeführt, daß auch in einer Einrichtung zur Erzeugung und zui die drei Röhrenwechselströme zusammen Null er- Fernübertragung von Farbfernsehsignalen dienenden geben. Infolgedessen ist auch die Wechselspannung an Einrichtung verwendbar ist. In Fig. 1 wird die dem von diesen gemeinsamen Strom durchflossenen Trägerwelle empfangen und einer Einrichtung 11 zu-Kathodenkomplex Null, d. h., die Gegenkopplung wird 70 geführt, die ebenso aufgebaut sein kann wie bei den

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gegenwärtigen Schwarz-Weiß-Empfängern und, kurz innerhalb des üblichen Fernsehsendesignals kurze gesagt, aus einem Trägerfrequenzverstärker, einem Wellenzüge übertragen, welche aus je mehreren Frequenzwandler und einem Signaldetektor besteht, Perioden der Farbträgerwelle bestehen. Diese Wellender die Videosignale und Steuersignale, nämlich Syn- züge werden innerhalb der Basisimpulsdauer überchronisierimpulse aus der empfangenen Trägerwelle 5 tragen und im unmittelbaren Anschluß an die Zeilengewinnt. Die Ausgangsseite der Einrichtung 11 kann Synchronisierimpulse. Wie üblich, werden diese Wellenalso in üblicher Weise an einen Videosignalverstärker züge der Farbträgerfrequenz den horizontalen Basis-12 und an eine Trennstufe 13 für die Synchronisier- impulsen hinter den Zeilenimpulsen überlagert. Demsignale angekoppelt werden. entsprechend enthält die erfindungsgemäße Einrich-

Der Videosignalverstärker verstärkt Videosignale io tung auch eine Trennstufe 23 zur Abtrennung dieser mit Einschluß des Helligkeitsanteils und des die Farbe Wellenzüge, die an die Ausgangsseite des Videowiedergebenden Anteils. Die Impulsabtrennstufe 13 signalverstärkers 12 angeschlossen ist. Diese Trennliefert ebenfalls in üblicher Weise die Zeilen- und die stufe ist im wesentlichen eine verriegelte Röhre. Sie vertikalen Synchronisierimpulse getrennt vonein- wird nur während des auf die Zeilenimpulse folgenden ander. Diese beiden Arten von Synchronisierimpulsen 15 Intervalls der Basisimpulse entriegelt, und zwar mit werden über die Leitungen H und V den Ablenk- Hilfe der in der' Impulstrennstufe 13 gewonnenen generatoren 14 zugeführt. Diese innerhalb des Recht- Zeilenimpulse. Man kann daher auf diese Weise an ecks 14 zu denkenden beiden Generatoren liefern der Ausgangsseite der Stufe 23 kurze Wellenzüge der Sägezähne der Horizontal- und Vertikalablenk- Farbträgerfrequenz gewinnen. Diese Wellenzüge werfrequenz zur Ablenkung des Elektronenstrahles in der 20 den einer Phasenvergleichseinrichtung 24 zugeführt, Bildwiedergaberöhre. welche auch eine Spannung von annähernd derselben

In Fig. 1 ist die Bildwiedergabeeinrichtung eine Frequenz seitens eines Frequenzvergleichsgenerators Braunsche Dreifarbenröhre 15. Die Einzelheiten be- 25 erhält. Durch die Phasenvergleichseinrichtung 24 züglich des Aufbaus dieser Röhre sind im Zusammen- wird eine etwaige Phasendifferenz der Wellenzüge hang mit der Erfindung verhältnismäßig unwichtig. 25 von der seitens des Generators 25 gelieferten Ver-Eine derartige Röhre besteht im wesentlichen aus gleichsfrequenz angezeigt. Diese Phasendifferenz einem Leuchtschirm 16, der aus einer Vielzahl von stellt also eine Abweichung des Generators 25 von der kleinen Leuchtstoffbelegungen aufgebaut ist, deren Frequenz der empfangenen Farbträgerwelle dar. Die jede von kleineren Abmessungen ist wie ein Bild- Ausgangsseite der Phasenvergleichseinrichtung 24, an element und die in Gruppen zusammengefaßt sind, 30 welcher eine Spannung, die nach Größe und Vorderart, daß sie bei Elektronenstrahlerregung die zeichen einer Phasendifferenz entspricht, auftritt, ist Grundfarben wiedergeben können. Ferner besitzt eine an einer Blindröhre 26 angekoppelt, die ihrerseits derartige Röhre eine Viellochblende 17 vor dem wieder den Vergleichsgenerator 25 zur Steuerung von Leuchtschirm, deren Löcher den einzelnen Leucht- dessen Frequenz in der üblichen Weise beeinflußt, stoffgruppen zugeordnet sind. Auf den Leuchtschirm 35 Das Gesamtvideosignal, das vom Videoverstärker treffen entweder mehrere Elektronenstrahlen oder ge- 12 geliefert wird, wird dem gemeinsamen Gitter 21 maß einer anderen Ausführungsform einer derartigen der drei Strahlerzeugungssysteme der Farbfernseh-Röhre verschiedene Anteile eines einzigen Strahles, bildröhre 15 zugeführt und liefert damit die Helligdie die Viellochblende 17 in verschiedenen Rieh- keitssteuerung für das wiederzugebende Bild. Hierfür tungen durchsetzen, auf und beaufschlagen somit die 40 ist es nicht notwendig, die Anteile zu trennen, da die verschiedenen Leuchtstoffbelegungen, so daß die ver- den Farben entsprechenden Anteile sich herausheben, schiedenen Grundfarben wiedergegeben werden. so daß das Gitter 21 nur vom Helligkeitssignal ge-

Im vorliegenden Fall werden diese in verschiedenen steuert wird. Das Gesamtvideosignal wird zusätzlich Richtungen verlaufenden Strahlen mittels drei ge- einer Verstärkerstufe 27 zugeführt, trennter Strahlerzeuger mit den Kathoden 18, 19 und 45 Die Ausgangsseite dieser Steuerstufe ist an die eine 20 erzeugt. Die Steuergitter der drei Strahlerzeuger Eingangsklemme einer gemäß der Erfindung aussind elektrisch miteinander verbunden. Das Steuer- gebildeten Signalübertragungseinrichtung 28 angitter 21 steuert somit in der schematischen Darstel- geschlossen. Die Vergleichsfrequenz des Generators lung der Fig. 1 die Strahlintensität aller drei Strahl- 25 liegt an einer diesem Generator zugeordneten erzeuger. Die Ablenkung der drei Strahlen wird mit- 50 Steuerstufe 29, deren Ausgangsseite mit einer zweiten tels eines gemeinsamen Ablenkjochs 22 bewerkstelligt, Eingangsklemme der symmetrischen Signalüberwelches mit den Sägezähnen der Ablenkgeneratoren tragungseinrichtung 28 verbunden ist. Diese letztere 14 für die Horizontal- und Vertikalablenkung gespeist Einrichtung besitzt ferner drei Ausgangsklemmen, die wird. an den Kathoden 18, 19 und 20 der Farbwiedergabe-

Man kann auch andere als die in der Fig. 1 dar- 55 röhre 15 liegen.

gestellten Farbwiedergaberöhren benutzen, Beispiels- Die Steuerstufe 27 enthält eine Röhre 31, an deren weise solche Röhren, die mehrere Strahlerzeuger und Gitterseite sich ein Koppelkondensator 32 und ein einen richtungsempfindlichen Leuchtschirm besitzen. Gitterableitwiderstand 33 befindet. Die Ausgangsseite Als Beispiel für Röhren der letzteren Art sei die der Röhre 31 enthält einen Lastwiderstand 34 zwi-USA.-Patentschrift 2 481839 (Goldsmith) ge- 60 sehen der Röhrenanode und einem + S-PoI. Ebenfalls nannt. Außerdem kann man auch mehrere Bildwieder- besteht die der Vergleichsfrequenz zugeordnete Stufe gaberöhren, und zwar je eine für jede Farbe in einer 29 aus einer Röhre 35 mit vorgeschaltetem Ci?-Glied solchen Anordnung benutzen, daß die einzelnen 36, 37 und einem Lastwiderstand 38 in der Anoden-Grundfarben durch optische Mittel kombiniert un- zuleitung.

mittelbar betrachtet werden können oder auf einen 65 Die Signalübertragungseinrichtung 28, die entSchirm projiziert werden. sprechend der Erfindung aufgebaut ist, enthält einen

Um eine Empfangseinrichtung der in Fig. 1 dar- Demodulator für die Farbträgerwelle, der die entgestellten Art synchron mit der zugehörigen Sende- sprechenden Grundfarbensignale liefert. Im Fall des einrichtung bezüglich der Phasendemodulation der beschriebenen Dreifarbenfernsehsystems enthält die empfangenen Farbträgerwelle zu betreiben, werden 70 Einrichtung die Röhren 41, 42 und 43 zur Erzeugung

des roten, grünen bzw. blauen Farbsignals. Die Demodulatorröhren können dabei, wie dargestellt, Dreipolröhren sein.

Der Eingangskreis der Demodulatorröhren enthält bei der gezeigten Ausführungsform die Verzögerungsleitungen 44 und 45, die hintereinandergeschaltet sind und, wie gezeichnet, mit den Gittern der Demodulatorröhren verbunden sind. Das gesamte Videosignal und die Vergleichsfrequenz werden an den entgegengesetzten Enden der Verzögerungsleitungen eingespeist und gelangen so beide an die entsprechenden Gitter der Demodulatorröhren. Die durch die Verzögerungsleitungen bewirkte Phasenverschiebung ist für die vorliegende Erfindung von ausschlaggebender Wichtigkeit und wird anschließend noch näher beschrieben werden. Die Klemmen der Verzögerungsleitungen sind an die Gitter der roten und der blauen Demodulatorröhren 41 und 43 angeschlossen, und der Verbindungspunkt der beiden Leitungen an das Gitter der grünen Demodulatorröhre 42. Die Verzögerungsleitungen werden durch Widerstände 46 und 47 geeignet abgeschlossen.

Die durch die Verzögerungsleitungen bewirkten Phasenverschiebungen sind ausschlaggebend. Gemäß der Erfindung müssen die Eingänge der einzelnen Demodulatoren mit einer derartigen Phasenlage gespeist werden, daß die algebraische Summe des den Farben entsprechenden Anteils des Videosignals bei normaler Arbeitsweise in jedem Augenblick annähernd gleich Null ist. Wenn die Farbträgerwelle die Form einer andauernden Sinusschwingung fester Phase und Amplitude besitzen würde, müßte diese Summe infolge der geforderten Phasenbeziehung immer exakt gleich Null sein.

Die oben definierte normale Arbeitsweise soll die Perioden ausschließen, während der die Farbträgerwelle starken und plötzlichen Modulationsänderungen unterworfen ist. Diese vorübergehenden Bedingungen ergeben sowohl bei den bekannten als auch bei den erfindungsgemäßen Geräten unweigerlich Randfehler im wiedergegebenen Bild. Diese Übergangserscheinungen können sich über einen Zeitraum von der Größenordnung von zwei Perioden der Farbträgerschwingung erstrecken infolge der Bandbreite des Übertragungskanals und der Frequenz der Farbträgerwelle selbst; bei Vernachlässigung dieser Übergangserscheinungen kann man also eine Einjustierung der Demodulatoreingänge in der oben beschriebenen Weise vornehmen.

Es ist wünschenswert, jedoch nicht notwendig, daß die am Demodulatorausgang erscheinenden Signale den ursprünglichen Grundfarben entsprechen, mittels derer die Farbträgerwelle erzeugt worden war. Eine Übereinstimmung mit diesen Signalen kann man dadurch erreichen, daß man die Phasenlage am Eingang der Demodulatoren derart wählt, daß sie mit der Phasenlage der ursprünglichen Farbsignale übereinstimmen, die in der Farbunterträgerwelle vorhanden war, und dadurch, daß man den Farbunterträger und die Bezugsschwingung entsprechend einjustiert. Die Phasenbeziehung der Demodulatoreingangssignale und der Bezugsschwingung kann entsprechend den für die Wiedergabe des Bildes benötigten Farbsignalen gewählt werden. Unabhängig von der speziellen Wahl dieser Phasenlage muß jedoch die Phasenlage an den Demodulatoreingängen zueinander so eingestellt werden, wie sie oben als normale Arbeitsbedingungen beschrieben wurden. Wenn also ein sogenannter symmetrischer Abgriff benutzt wird, müssen die Leitungen 44 und 45 Phasenverzögerungen von etwa 120 elektrischen Graden bei der Abgreiffrequenz erzeugen können. Dies bedeutet, daß die gesamte Phasenverzögerung etwa 240° beträgt. Zur Erläuterung der Erfindung soll jedoch angenommen werden, daß es sich um einen symmetrischen Abgriff handelt, und es sei ferner angenommen, daß die der roten Grundfarbe zugeordnete Farbträgerwelle die Phasenverschiebung Null besitzt, die der grünen zugeordnete die Phasenverschiebung —120° und die der blauen

ίο zugeordnete—240°.

Es ist ersichtlich, daß durch die Bemessung der Verzögerungsleitungen, die im Hinblick auf die Phasenverschiebungen der Farbträgerwellen gewählt wurde, die Phasenlagen der an die Gitter der einzelnen Demodulatorröhren gelangenden Bezugsschwingungen so verschoben werden, daß sie mit den den Grundfarben entsprechenden Phasen der Trägerwelle übereinstimmen. Die Demodulation der Farbträgerwelle wird in üblicher Weise dadurch bewirkt, daß man die Amplitude der Bezugsschwingung erheblich größer macht als die des Farbträgers, so daß die Demodulatorröhren in ihrem nicht linearen Bereich arbeiten.

An Hand der Fig. 2 soll noch genauer erklärt werden, wie die Farbträgerwelle und die Vergleichsfrequenz den Demodulatorröhren 41, 42 und 43 zugeführt wird. Die dreiphasige Farbträgerwelle entsprechend den Vektoren E, G und B wird der roten, der grünen und der blauen Röhre 41, 42 und 43 derart zugeführt, daß die der grünen Röhre 42 aufgedrückte Spannung der roten Röhre 41 aufgedrückten um 120° nacheilt. Die der blauen Röhre 43 aufgedrückte eilt wiederum der der grünen Röhre aufgedrückten um 120° nach. Diese Phasenverschiebung wird mittels der Leitungen 44 und 45 erzielt.

Ferner läßt die Fig. 2 erkennen, daß sich die Vergleichsfrequenz, die dem Vektor S_b entspricht, an der blauen Röhre 43 in Phasenkoinzidenz mit der der blauen Farbe entsprechenden Phase der signalmodulierten Farbträgerwelle befindet. Ebenso wird wegen der Leitung 45 die Vergleichsfrequenz am Gitter der Röhre 42 um 120° gegenüber dem Vektor S_b nacheilen gegenüber der der blauen Röhre 43 zugeführten Spannung. Man sieht also, daß die Vergleichsfrequenz am Gitter der Röhre 42 phasenmäßig wieder mit der der grünen Bildfarbe zugeordneten Phase der Farbträgerwelle übereinstimmt. Am Gitter der Röhre 41 besteht wegen der Phasenverschiebung von 120° längs der Leitung 44 ebenfalls Phasenübereinstimmung zwisehen der Vergleichsfrequenz, d. h. dem Vektor S₁. und der der roten Grundfarbe entsprechenden Signalspannung.

Es soll betont werden, daß die dreiphasigen Vektordiagramme der Fig. 2 und 4 nur die relativen Phasenlagen andeuten sollen, mit welchen die ursprünglichen Farbsignale zum Farbträger verknüpft worden sind, und daß sie nur die Koinzidenz dieser den einzelnen Farben entsprechenden Phasen mit der Bezugsschwingung an den Eingängen der jeweiligen Demodulatoren zeigen sollen. Um die wirklichen Amplituden und Polaritäten der den Farben entsprechenden Signale zu bestimmen, die an den Gittern der jeweiligen Demodulatorröhren anliegen, müssen die relativen Phasen in die wirklichen Phasen der Farbträgerwelle übergeführt werden. Um die wirkliche Phasenlage dieser Vektoren zu bestimmen, wird eine Achse durch den Mittelpunkt des Dreiphasendiagramms gezogen, die entsprechend der augenblicklichen Phase der Farbträgerwelle in bezug auf die Bezugsschwingung gerichtet ist. Der Wert jedes den einzelnen Farben ent-

ίο

sprechenden Signals für einen speziellen Momentanwert der Phase des Farbträgers wird dann durch die Projektion der entsprechenden Vektoren des Diagramms auf diese Achse bestimmt.

gehindert, das Ausgangssignal der Demodulatoren zu stören.

Die Kathoden der Demodulatorröhren 41, 42 und 43 sind miteinander verbunden, und zwischen dieser Ver-

Die synchrone Demodulation der Farbträgerwelle 5 bindung und einem Punkt eines festen Bezugspotentials

mittels der Röhren 41, 42 und 43 ist in wesentlichen Punkten gleichartig mit anderen Ausführungsformen, die für das beschriebene Fernsehsystem früher verwendet wurden. Ein Stromdurchgang durch diese

ist ein gemeinsamer Gegenkopplungskreis eingeschaltet, der in Fig. 1 als Induktivität 54 und Widerstand 55 dargestellt ist. Vorzugsweise soll das Bezugspotential gegenüber Masse negativ sein, beispielsweise

und, falls der Widerstand im Kathodenkreis entsprechend hoch ist, vollständig unterdrückt, so daß sie nicht am Demodulatorausgang auftreten können. Die Hauptenergie des der Gesamthelligkeit entsprechenden Anteils des Videosignals liegt in einem Frequenzbereich, der, verglichen mit der Farbträgerfrequenz, praktisch Gleichstrom darstellt. Nimmt man an, was praktisch für alle Zwecke möglich ist, daß

Röhren findet nur bei Phasenübereinstimmung zwi- io gleich — B, wie in Fig. 1 eingezeichnet, sehen, der aufgedrückten Vergleichsfrequenz und der Wenn die jeweilige algebraische Summe der den

jeweiligen Phasenlage der eine Farbe wiedergebenden Gittern der Demodulatorröhren zugeführten Eingangs-Unterträgerwelle im Eingangskreis jeder Röhre statt. signale im wesentlichen Null ist, wird für diese Man sieht daher, daß in den Ausgangskreisen der Signale keine Gegenkopplung entstehen, und die Röhren 41, 42 und 43 die roten, grünen und blauen i₅ Signale, die im Ausgangskreis der Demodulatoren Videosignale in der gewünschten Weise entstehen. erscheinen, sind wahrheitsgetreue Abbilder der Ein-

Die Ausgangskreise dieser drei Röhren enthalten gangssignale. Infolge der Anordnung der Eingänge Lastwiderstände 48, 49 und 50, die mit einer geeig- der Demodulatorröhren in bezug auf die Farbträgerneten Anodenspannungsquelle + B verbunden sind. welle sind, wie klar ersichtlich, die Ausgangssignale Außer den gewünschten je einer Farbe zugeordneten 20 der Demodulatoren unverzerrte Abbilder der den Videosignalen treten in den Ausgangskreisen dieser einzelnen Phasen des Farbträgers entsprechenden drei Röhren auch praktisch sinusförmige Ströme der Farbsignalen.

Vergleichsfrequenz oder Farbträgerfrequenz auf. Wenn dagegen die augenblickliche algebraische

Diese sinusförmigen Ströme können durch geeignete Summe der an den Gittern der Demodulatorröhren Serienschaltungen von Induktivitäten 51, 52 und 53 25 liegenden Signalanteile nicht gleich Null ist, werden mit Kapazitäten, die parallel zu den Lastwiderständen diese Komponenten über die Kathode gegengekoppelt 48, 49 und 50 liegen, ausgeschaltet werden.

Betrachtet man die Auswirkungen der Farbinformationssignale auf die Demodulatorröhren 41, 42 und 43,
so sieht man, daß keine Änderung in der Summe der 30
Einzelströme der Röhren hervorgerufen wird, da die
momentane algebraische Summe der den Gittern der
Demodulatorröhren zugeführten Werte der Farbanteile des Videosignals bei normalen Betriebsbedingungen Null ist. Wenn sich der Phasenwinkel der 35 das Frequenzspektrum des Helligkeitssignals, das Farbträgerwelle ändert, ändern sich die Leitfähig- gegenüber der Farbträgerwelle sehr niederfrequent ist, keiten der einzelnen Demodulatorröhren nur unter praktisch die ganze Helligkeitsinformation enthält, so sich. Man kann also die Gruppe von Demodulator- sieht man, daß die Verzögerungsleitungen 44 und 45 röhren als drei parallel geschaltete veränderliche für diesen Signalanteil praktisch einen Kurzschluß Widerstände betrachten, wobei sich die einzelnen 40 darstellen. Das Helligkeitssignal selber erscheint desWiderstände zwar ändern können, der Widerstand halb gleichphasig und an den Gittern aller Demoduder Parallelkombination dabei jedoch konstant bleibt. latorröhren. Es ist offensichtlich, daß normalerweise Der Spannungsabfall, der an diesem Widerstandskreis die algebraische Summe dieser Komponenten an den entsteht, bleibt also ebenfalls konstant. Daraus ergibt Gittern der Demodulatorröhren wesentlich von Null sich, daß der Mittelwert aus den Potentialen der Bild- 45 verschieden ist. Dieses Signal wird daher stark gegenröhrenkathoden 18, 19 und 20 konstant ist. Da jedoch gekoppelt und kann deshalb bei geeigneter Bemessung

des Kathodenkreises die an den Ausgängen der Demodulatorröhren auftretenden Farbsignale nicht stören.

Die Impedanz des Kathodenkreises sollte zumindestens für den Frequenzbereich hoch sein, in dem vorwiegend die Energie des Helligkeitsanteils liegt, um eine genügende Unterdrückung des Helligkeitssignals zu erreichen und um mit sehr geringen Stromänderungen im Kathodenstrom eine wirksame Gegenkopplung zu erzeugen. Vorzugsweise soll die Impedanz über die gesamte Bandbreite des Gesamtvideosignals hoch sein, da dieser Kreis dann auch in der Lage ist, die Proportionalität der Ausgangssignale infolge von

filfrernetzwerken vor den Eingängen der Demodulator- 60 Toleranzen der Mischsteilheit der drei Röhren zu röhren lieferten, durch welche nur die der Farbinfor- gewährleisten.

mation entsprechende Komponente an die Demodula- So wird z. B. eine Abnahme der Steilheit einer

toren gelangte. Röhre dadurch kompensiert, daß in den beiden anderen

Es ist jedoch wichtig, zu bemerken, daß gemäß der Röhren eine unsymmetrische Signalkomponente in den vorliegenden Erfindung diese selektiven Filter über- 65 Kathodenzuleitungen die Steilheit in gleicher Weise flüssig werden und daß das gesamte unbeschnittene beeinflußt. Die einzige Größe, welche die Potentiale Videosignal dem Eingang der Demodulatorröhren an den Anoden der Röhren 41, 42 und 43 wesentlich zugeführt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflussen kann, ist also die Phasenlage der Verwerden die Helligkeitskomponenten durch die Anord- gleichsspannung, zu der die Farbe wiedergebenden nung der Kathodenkreise der Demodulatoren daran 70 Videosignalspannung, die eine Phasenmodulation der

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die einzelnen Bildröhrenkathoden an die entsprechenden getrennten Widerstände (Demodulatorröhren) angeschaltet sind, ändern sich die Potentiale dieser Röhrenkathoden unter sich. Diese Variationen liefern also die sich ergebende Farbinformation für die Bildröhre 15. Die Helligkeitsinformation für die Bildröhre wird deshalb durch Potentialänderungen des Bildröhrengitters 21 in bezug auf das mittlere Potential der Bildröhrenkathoden 18, 19 und 20 geliefert.

Die oben beschriebene Arbeitsweise der Demodulatoren bezüglich der Farbträgerwelle ist ganz analog zu der Arbeitsweise in bekannten Farbfernsehempfängern, die diese Ergebnisse auf Grund von Bandpaß-

empfangenen Farbträgerwelle bewirkt. Daher wird die mittlere Spannung der drei Röhrenanoden praktisch konstant gehalten. Wenn beispielsweise die Anode der Röhre 42 negativer wird, was eine Zunahme des grünen Bildanteils bedeutet, müssen gleichzeitig die Anoden der Röhren 41 und 43 entsprechend weniger stark negativ werden, um das richtige Spannungsverhältnis der den Kathoden 18, 19 und 20 der Röhre 15 zugeführten Signale aufrechtzuerhalten. Die Spannungen an den drei Ausgangsklemmen der Röhren 41, 42 und 43 entsprechen unmittelbar und ausschließlich den Werten der Grundfarben im wiederzugebenden Bilde.

Eine andere und in mancher Beziehung bessere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Derjenige Teil dieser Schaltung, der zum Empfang der Signale, und derjenige Teil, der zur Bildwiedergabe dient, ist im wesentlichen ebenso· ausgeführt wie in Fig. 1. Im vorliegenden Fall enthält jedoch die Signal übertragungseinrichtung 56 Mehrgitterröhren 57, 58 und 59 zur Demodulation der der roten, blauen und grünen Grundfarbe entsprechenden Phase des Farbträgers. Man sieht, daß diese Röhren mit ihren Gittern den Stromübergang von der jeweiligen Kathode zur jeweiligen Anode steuern können. Bei diesen Röhren sind jeweils das erste und das dritte Gitter der Röhre ein Steuergitter, das zweite ein Schirmgitter.

Das zusammengesetzte Videosignal wird vom Verstärker 12 durch einen Kopplungskondensator 61 und ::wei Phasenverzögerungseinrichtungen 62 und 63 den ersten Gittern der Demodulatorröhren 57, 58 und 59 zugeführt. Man sieht, daß die PhasenversChiebungsiflieder 62 und 63 etwa dieselben sind, wie an Hand dar Fig. 1 beschrieben. Das zusammengesetzte Videosignal soll dabei den drei Röhren derart zugeführt werden, daß die der roten, der blauen und der grünen Grundfarbe entsprechenden Phasen der Farbträgerwelle an den Röhren 57,58 bzw. 59 liegen. Die Widerstände 64 und 65 dienen zum geeigneten Abschluß der Phasendrehmittel 62 und 63 und ferner zur Schaffung geeigneter Widerstände im Kreise der ersten Steuergitter der Demodulatorröhren. Die Vergleichsfrequenz, die vom Generator 25 geliefert wird, wird in jeweils gleicher Phase den dritten Gittern dieser Röhren zugeführt.

Die Schirmgitter der Röhren 57, 58 und 59 liegen an geeigneten positiven Spannungen über die Widerstände 66, 67 und 68, die an die Anodenspannungsquelle + B angeschlossen sind. Die Schirmgitterkreise enthalten ferner noch die Kondensatoren 69,70 und 71 in bekannter Schaltung. Die Anodenzuleitungen der Demodulatorröhren enthalten geeignete Lastwiderstände und Frequenznlter für die Vergleidhsfrequenz ebenso wie in der Schaltung nach Fig. 1. Ferner sind gemäß der Erfindung die Kathoden der Demodulatorröhren ebenfalls zusammengeschaltet und über eine Gegenkopplungsleitung mit der Spule 72 und dem Widerstand 73 an ein festes Potential, beispielsweise an das Potential ·—B, angeschlossen.. So

Die Art und Weise, wie die Farbträgerwelle des zusammengesetzten Videosignals vom Verstärker 12 und die Vergleichsfrequenz vom Generator 25 in der richtigen, zeitlichen Lage zueinander den Demodulatorröhren 57, 58 und 59 zugeführt wird, soll an Hand des Vektordiagramms in Fig. 4 erläutert werden. Da die Vergleichsfrequenz unmittelbar den dritten Gittern aller Röhren, ohne über Phasendrehmittel zu laufen, zugeleitet wird, hat der Vektor 5" in Fig. 4 für alle Farben in allen Kanälen des Demodulators dieselbe Phasenlage. Man sieht aus Fig. 4 jedoch, daß wegen der Phasenverzögerung der Farbträgerwelle die Vergleidhsfrequenz in der Phase in den Röhren 57, 58 und 59 jeweils mit der roten, der blauen und der grünen Farbträgerwelle zusammenfällt. Daher arbeitet der Demodulator praktisch ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Somit werden gemäß der Erfindung Signalübertragungseinrichtungen verwendet, die sich vorteilhaft in allen Farbfernsehsystemen benutzen lassen, bei denen eine Farbträgerwelle in Phase und Amplitude entsprechend der Farbe eines fernzusehenden Gegenstandes moduliert wird. Ferner liefert eine erfindungsgemäße Signalübertragungseinrichtung Ausgangsspannungen, welche nur der gewünschten Farbe entsprechen. Dies wird auch bei den normalerweise auftretenden Schwankungen der Steilheit der handelsüblichen Elektronenröhren erreicht. Man braucht daher die Gleichstromkomponente und/oder die Niederfrequenzkomponenten des Videosignals vor seiner Zuführung zur Signalübertragungseinrichtung nicht auszufiltern oder anderweitig zu entfernen und erzielt doch in den Ausgangskreisen der Signalübertragungseinrichtung nur die der gewünschten Farbe entsprechenden Signale.

Man sieht außerdem, daß im wesentlichen dieselbe Einrichtung mit geänderter Anordnung der Ausgangsund Eingangskreise zur Herstellung eines zusammengesetzten Multiplexsignals für einen Farbfernsehsender benutzt werden kann. Zu diesem Zweck müssen die drei Eingangskreise drei Videosignale in den drei Grundfarben des fernzusehenden Gegenstandes erhalten und außerdem drei Phasen der Farbträgerwellenfrequenz. Die Ausgangskreise werden dann zur Erzeugung des zusammengesetzten Farbvideosignals zusammengeschaltet.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Farbfernsehgerät für die Benutzung in einem Farbfernsehsystem, bei welchem der Wiedergabeeinrichtung· ein zusammengesetztes Videosignal zugeleitet wird, welches einen der Gesamthelligkeit des fernzusehenden Gegenstandes und einen den Grundfarben dieses Gegenstandes entsprechenden Anteil enthält, der ein phasen- und amplitudenmodulierter Träger ist, welcher den Farbton und die Farbsättigung wiedergibt, unter Verwendung einer Mehrzahl von Kanälen zur Übertragung mehrerer die Grundfarben darstellenden Signale, die zusammen den zweiten Anteil bilden und von denen je eines an einer elektronischen Vorrichtung liegt, von denen jede wenigstens eine Eingangs^ elektrode zur Steuerung des diese elektronische Einrichtung zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode durchsetzenden Stromes besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingangselektroden das zusammengesetzte Videosignal (von 27 in Fig. 1 bzw. von 12 in Fig. 3 her übertragen) zugeführt wird und daß die Eingangselektroden so geschaltet sind (Schaltelemente 44, 45 in Fig. 1; Schaltelemente 62, 63 in Fig. 3), daß im normalen Betrieb der Augenblickswert der algebraischen Summe des zweiten Anteils an den Eingangselektroden praktisch Null ist, und daß die ersten Elektroden (Kathoden in Fig. 1 und 3) der elektronischen Einrichtungen zusammen über ein gemeinsames hohes Widerstandselement (54, 55 in Fig. 1; 72, 73 in Fig. 3) an einen Punkt festen Potentials angeschlossen sind und daß dieses

Widerstandselement im ganzen Frequenzbereich des zusammengesetzten Videosignals einen hohen Widerstand besitzt, so daß die Summe der die elektronischen Einrichtungen durchfließenden Ströme unabhängig von den Schwankungen des Augenblickswerts der algebraischen Summe der Eingangssignale konstant und von Null verschieden ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsschaltungen zur Zuführung des zusammengesetzten Videosignals an die Eingangselektroden (erste Gitter in Fig. 1 und 3) und eine Vergleichsspannung (an den ersten Gittern in Fig. 1) von der Frequenz der Trägerwelle vorhanden sind, derart, daß die elektronischen Einrichtungen als Synchrondemodulatoren arbeiten.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltungen Signalverzögerungseinrichtungen (44,45 in Fig. 1; 62,63 in Fig. 3) enthalten; daß die Eingangselektroden an diese A'erzögerungsmittel an verschiedenen Punkten angeschlossen sind; daß die Verzögerungsmittel so ausgebildet sind, daß die algebraische Summe der Signale der Trägerfrequenz im normalen Betrieb praktisch Null ist; und daß das zusammengesetzte Videosignal der einen Außenklemme (obere Klemme von 44 in Fig. 1; obere Klemme von 62 in Fig. 3) der Verzögerungsmittel zugeführt wird.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsspannung (von 25 in Fig. 1) der anderen Außenklemme (unteres Ende von 45 in Fig. 1) der Verzögerungsmittel zugeführt wkd.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede elektronische Einrichtung eine weitere Eingangselektrode (zweite Gitter in Fig. 3) zur Beeinflussung des Stromübergangs zwischen der ersten und zweiten Elektrode dieser Einrichtung besitzt und daß die Vergleichsspannung (von 25 in Fig. 3) allen weiteren Eingangselektroden gleichzeitig zugeführt wird.

6. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Einrichtungen aus Vakuumröhren (41, 42, 43 in Fig. 1; 57, 58, 59 in Fig. 3) bestehen und daß ihre ersten Elektroden die Kathoden sind.

7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausgangskreisen der elektronischen Einrichtungen Filter (48, 51; 49, 52; 50, 54 in Fig. 1; unbezeichnete Filter in Fig. 3) zur Entfernung der Trägerfrequenz vorgesehen sind.

8. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame hohe Widerstand aus einer Induktivität (54 in Fig. 1; 72 in Fig. 3) und aus einem mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand (55 in Fig. 1, 73 in Fig. 3) besteht.

9. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwiderstand des gemeinsamen Widerstandselementes in einem Frequenzbereich von Null bis etwa 4,5 MHz mehrere tausend Ohm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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