DE1940563B2 - Farbfernsehempfänger-Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Phasenfehlern eines PAL-Signals - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehempfänger-Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Phasenfehlern einer Farbfernsehübertragung mit einer in der Phase periodisch umgeschalteten Modulations-Komponente eines Farbträgers (PAL), bei dem von der umgeschalteten und der nicht umgeschalteten Komponente, die in bekannter Weise dem Synchrondemodulator entnommen sind, die über der Umschaltfrequenz liegenden Anteile durch Filter abgesiebt werden und bei dem die übrigbleibenden Anteile niedrigerer Frequenz miteinander multipliziert werden und eine dem Fehlerwinkel proportionale Regelgröße bilden, durch die die Phase des die Demodulation steuernden Farbträger-Referenzoszillators entsprechend diesem Produkt auf minimale Phasenabweichung nachgeregelt wird, nach Patent 19 04 528.

Aus der DE-PS 12 52 731 ist es bekannt, zum elektronischen Ausgleich von Phasenfehlern jedes der beiden Farbsignale träger- oder videofrequent mit dem ihm entsprechenden, um Zeilendauer verzögerten Farbsignal zur Mittelwertbildung zu addieren. Das erfordert insbesondere eine Verzögerungsleitung, die -, einen speziellen Aufwand bedeutet und als getrenntes Bauelement, vorzugsweise bei der Anwendung integrierter Schaltungen, zu Komplikationen führen kann.

Eine solche Verzögerungsleitung kann vermieden werden bei einer Farbfernsehempfänger-Schaltungsan-

Hi Ordnung nach dem Hauptpatent, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht. Zur Feststellung des Vorzeichens der Phasenabweichung wird nach dem Hauptpatent das Vorzeichen des Farbdifferenzsignals dadurch unwirksam gemacht, daß die von den höheren

ι -, Frequenzen befreiten Komponenten multipliziert werden, und zwar entweder beide vollständig oder nur mit dem Vorzeichen der einen Komponente.

Die erhaltene Regelgröße ist dabei nicht nur der Phasenabweichung, sondern auch der jeweiligen Ampli-

JH tude der benutzten Farbartsignal-Komponente proportional, wodurch die Regelung, wenn auch nur in einem geringen Bereich, ständig hin- und hergesteuert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

_>ί zugrunde, insoweit eine stetigere Regelung zu erreichen. Die Lösung nach der Erfindung besteht darin, daß die umgeschaltete und die nicht umgeschaltete Komponente, die eiern (Synchron-)Demodulator entnommen sind, nach dem Absieben der über der Umschaltfre-

Hi quenz liegenden Signalanteile miteinander kombiniert werden, derart, daß eine der Phasenabweichung entsprechende Regelgröße entsteht, deren Vorzeichen von der Signalamplitude praktisch unabhängig ist dadurch, daß der Quotient beider Signale gebildet wird,

r> und daß die Phase des die Demodulation steuernden Farbträger-Referenzoszillators durch die Regelgröße auf minimale Phasenabweichung nachgeregelt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

•η· Eine entsprechend dem PAL-System übertragene Farbartsignalspannung uf wird mit einer Trägerfrequenz von z. B. 4,43 MHz einem Synchrondemodulator 1 zugeführt, an dessen Ausgang blaue bzw. rote Farbdifferenzsignal-Spannungen U(b-y) bzw. ±U(r~y)

•π auftreten. Im Falle eines Phasenfehlers des Farbartsignals Uf lassen sich die verfälschten Signalspannungen wie folgt darstellen:

«i = C/(/j_ j-, cos i/· ΐ U_tR- γ) sin ψ. (I)

K₂= ± (^„.,,cosi,·-l/,_B__n sim,·; (2)

dabei sind U(b-y) und U(r-y) die vom Sender her -,-, bedingten Farbdifferenzsignal-Spannungen, während ψ den Phasenfehler gegenüber dem Referenzsignal (Burst) bezeichnet.

Das Signal 1/2 wird einer periodisch betätigten Polwechsler-Schaltstufe 3 zugeführt derart, daß am ho Ausgang die Komponente U(r-y) cos ψ mit konstantem Vorzeichen auftritt; dann erhält der Fehleranteil U(B-Y)SmIj) im Takte der Umschaltung (halbe Zeilenfrequenz) wechselnde Vorzeichen.

Das Farbsynchronsignal wird an der Klemme 4 einer b) Stufe 5 zugeführt, die einerseits eine konstante Referenzträgerschwingung an den Synchrondemodulator 1 und außerdem phasenrichtig ein Steuersignal für die Schaltstufe 3 liefert.

Entsprechend dem Hauptpatent werden die vom Synchrondemodulator 1 gelieferten Komponenten (vgl. die Formeln 1 und 2) über Tiefpässe, die aus Längswiderständen 10 und 11 sowie Querkondensatoren 12 und 13 bestehen und deren Grenzfrequenz etwas unterhalb der Umschaltfrequenz, vorzugsweise der halben Zeilenfrequenz, liegt, je einer Umformerstufe 14 bzw. 15 zugeführt.

Bekanntlich kann davon ausgegangen werden, daß der Signalinhalt zweier nacheinander übertragener Bildzeiten weitgehend überinstimmt. Durch die Tiefpässe wird ein Mittelwert der zugeführten Signale gebildet, wobei die Anteile mit im Takte der Umschaltung alternierenden Vorzeichen herausfallen, so daß Signale U\ und ^übrigbleiben:

U₁ = Um - n^cos '/'.
Ui = - ί-'ιΐι- ),sin _(/

(4)

Diese Signale enthalten beide als Amplitudenfaktor die blaue Farbdifferenzspannung Up- v>

In jeder der Umformerstufen 14 und 15 wird von dem zugeführten Signal U\ bzw. Ui zunächst das Vorzeichen abgetrennt und eine dem Betrag von U\ bzw. Ui entsprechende Steuergröße gebildet, die dann in einer Schaltung mit logarithmischer Übertragungscharakteristik umgeformt wird, derart, daß am Ausgang der Stufe 14 bzw. 15 Signale vorliegen, die dem Logarithmus des Betrages des betreffenden Eingangssignals entsprechen. Diese Ausgangsgrößen werden einem Differenzverstärker 16 zugeführt, der also die positive oder negative Differenz der erwähnten Logarithmen bildet. Die Differenz wird dann in einer weiteren Umformerstufe 17 mit exponentieller Übertragungscharakteristik umgewandelt, derart, daß eine Regelgröße entsteht, die dem Quotienten der Beträge der Signale U\ und Ui entspricht, so daß man erhält:

ut\= ~²-'

(5)

U* = ΤΓ = ^tan

(6)

Diese Regelgröße ist also nach ihrem Wert und ihrem Vorzeichen dem Tangens des Phasenfehler-Winkels ψ proportional und somit geeignet zur Nachsteuerung der Phase der vom Oszillator 5 gelieferten Hilfsträgerschwingung in einem steuerbaren Phasenschieber 8. So kann erreicht werden, daß die Demodulation in der vom Sender her festgelegten Richtung erfolgt und der Fehler in den Ausgangssignalen praktisch beseitigt ist.

Anordnungen zum Logarithmieren von elektrischen Größen, die zur Quotientenbildung benutzt werden können, sind bekannt, z. B. aus der DAS 11 85 845 und aus der Internationalen Elektronischen Rundschau, 1969, Nr. 2, Seite 45 bis 48, und Nr. 3, Seite 74 bis 76.

Die Ansprech-Zeitkonstante der Regelung soll klein sein und vorzugsweise in der Größenordnung einiger Zeilenperioden liegen, damit schon kurze Farbartsignale die Korrektur einstellen; die Abkling-Zeitkonstanie der Regelung jedoch soll groß genug sein gegenüber einer Bildperiode und z.B. mehr als 10 bis 100ms betragen.

Die erhaltene Regelgröße kann nach Formel (6) von der Amplitude der verwendeten Komponente (Farbdifferenzsignal) unabhängig sein. Wenn aber die Amplitude zu klein wird, um die Stufen 14 und 15 noch ausreichend anzusteuern, ist an sich eine richtige Regelung nicht mehr zu erhalten. Tatsächlich sind aber derartige Fälle, in denen die abgesiebten Komponenten derart kleine Amplituden haben, praktisch außerordentlich selten und kommen selbst in Signalen, die theore'isch einen Mittelwert 0 haben sollen, z. B. dem gegenwärtig oft verwendeten Farbbalken-Testsignal, nicht vor: Wenn nur in Zeitintervallen, die der Ansprech-Zeitkonstante entsprechen, einmal das richtige Nachsteuersignal auftritt und eine Wiederholung ausreichend oft innerhalb der durch die Abkling-Zeitkonstante bedingten Zeit eintritt, bleiben die Hilfsträgerschwingungen genügend genau nachgesteuert.

Eine praktisch gleiche Regelung erhält man, wenn man entsprechend den gestrichelt dargestellten Verbindüngen bei den dem Demodulator fehlerhaften Farbdifferenzsignalen

Diese den Beträgen entsprechende Regelgröße wird noch einer Stufe 18 zugeführt, in der eine Vorzeichenänderung vorgenommen wird, dann, wenn die gefilterten Signale am Eingang der Stufen 14 und 15 nicht das gleiche Vorzeichen hatten. An der Ausgangsklemme 19 steht dann eine Regelgröße Uk* zur Verfügung entsprechend der Formel

«ι = ^L'i«-vi^cos '/' ="· ^Uik - ii^sin ν-

K₂ = ± U

_lR _ ,.,

_l sin y. (2)

im Takte der Umschaltfrequenz das Vorzeichen ändert und sie dann in der beschriebenen Weise Umformerstufen 14 bzw. 15 zuführt. Da das Signal ui schon in der Stufe 3 einem periodischen Polaritätswechsel unterzogen wird, kann in diesem Falle der Widerstand 10 an den Ausgang der Stufe 3 angeschlossen werden, und vor den Widerstand 11 ist eine zusätzliche Polwechsel-Stufe 23 einzufügen. Durch diesen zusätzlichen Vorzeichenwechsei ergibt sich, daß dann die Komponenten, die U(r-y) proportional sind, ein von der Umschaltung unabhängiges Vorzeichen aufweisen, während die Komponenten mit U(B-Y) im Vorzeichen periodisch wechseln und daher durch die Tiefpaßfilter abgesiebt werden. Man erhält dann mit entsprechenden Umformerstufen wiederum den Tangens des Phasenfehler-Winkels ψ, der sich lediglich dadurch unterscheidet, daß er unter Verwendung der Signalkomponente U(r-y) erhalten wurde. Wenn man die auf beide Arten erhaltenen Regelgrößen kombiniert, z. B. addiert, kann die Regelung nur dann unwirksam bzw. unbestimmt werden, wenn beide Signalkomponenten über eine längere, der Entlade-Zeitkonstante entsprechende Zeit unterhalb des Ansprechwertes der nachgeschalteten Umformerstufen liegen; der durch die Absiebung mittels der Tiefpässe 10,12 und 11, 13 erhaltene Mittelwert müßte also über viele Zeilen hinweg Null sein. Die Praxis zeigt, daß solche extremen Fälle nicht auftreten und jedenfalls bei Fernsehsendungen nicht möglich sind.

Im steuerbaren Phasenschieber 8 wird die Phase der vom Ortsoszillator 5 her zugeführten Schwingung geändert. Wenn die Regelgröße in einem Regelkreis auftritt, der einer Phasenabweichung entgegenwirkt, kann die die Phasenabweichung repräsentierende Regelgröße auch zur Verstellung der Oszillatorfrequenz verwendet werden: Im Falle einer Phasenänderung wird dann der Oszillator schneller bzw. langsamer schwingen und dadurch seine Phase gegenüber der Sollfrequenz

ändern so lange, bis ein stabiler Zustand im Regelkreis erreicht ist. Die Regelgröße vom Ausgang 19 kann daher auch direkt einem frequenzsteuernden Element des Oszillators 5 zugeführt werden, wobei dann die Phasenschieberstufe 8 entfallen kann.

Da der Phasenfehler ψ auch einen Anteil enthält, der etwa durch eine unrichtige Einstellung des Oszillators 5 entstanden ist und da die nach der Erfindung erhaltene Regelgröße die gesamte Phasenabweichung gegenüber dem vom Sender ausgestrahlten Wert auf ein Minimum regelt, wird bei der Zuführung der Regelgröße an den Oszillator 5 auch dessen Frequenz im Gleichlauf gehalten; es ist dann nicht mehr erforderlich, die Frequenz und die Phase des Oszillators 5 laufend vom Referenzsignal (Klemme 4) zu steuern.

Hier/ti I Kind Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehempfänger-Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Phasenfehlern einer Farbfernsehübertragung mit einer in der Phase periodisch umgeschalteten Modulations-Komponente eines Farbträgers (PAL), bei dem von der umgeschalteten und der nicht umgeschalteten Komponente, die in bekannter Weise dem Synchrondemodulator entnommen sind, die über der Umschaltfrequenz liegenden Anteile durch Filter abgesiebt werden und bei dem die übrigbleibenden Anteile niedrigerer Frequenz miteinander multipliziert werden und eine dem Fehlerwinkel proportionale Regelgröße bilden, durch die die Phase des die Demodulation steuernden Farbträger-Referenzoszillators entsprechend diesem Produkt auf minimale Phasenabweichung nachgeregelt wird, nach Patent 19 04 528, dadurch gekennzeichnet, daß die umgeschaltete und die nicht umgeschaltete Komponente, die dem (Synchron-)Demodulator entnommen sind, nach dem Absieben (10, 11, 12, 13) der über der Umschaltfrequenz liegenden Signalanteile miteinander kombiniert werden derart, daß eine der Phasenabweichung entsprechende Regelgröße entsteht, deren Vorzeichen von der Signalamplitude (R- Y, B — V^ praktisch unabhängig ist dadurch, daß der Quotient beider Signale gebildet wird, und daß die Phase des die Demodulation steuernden Farbträger-Referenzoszillators (8) durch die Regelgröße auf minimale Phasenabweichung nachgeregelt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten nach Abtrennung des Vorzeichens in die Logarithmen übergeführt werden und deren Differenz exponentiell umgeformt wird und die Regelgröße liefert, wobei das Vorzeiche τ des Umformungsergebnisses geändert wird, wenn die Vorzeichen der Komponenten verschieden sind.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße dem frequenzbestimmenden Teil des Oszillators zur Nachsteuerung der Phase und ggf. der Frequenz zugeführt wird.