DE3112889C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filternetzwerk mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie es aus der DE-OS 25 36 496 bekannt ist.

Übliche Farbfernsehempfänger enthalten Schaltungen verschie­ dener Ausbildungen zur Trennung der die Leuchtdichte- und Farbinformation enthaltenden Komponenten des Videosignal­ gemischs, die dann im Empfänger weiter verarbeitet werden, um schließlich zur Bildung von die Bildfarben Rot, Grün und Blau darstellenden Signalen wieder miteinander kombiniert zu werden. Aus der US-PS 40 96 516 ist es bekannt, zur Tren­ nung der frequenzmäßig ineinandergeschachtelten Leucht­ dichte- und Farbkomponenten eine Kammfilterschaltung zu be­ nutzen. Man kann auch getrennte Filterschaltungen verwenden, die das Fernsehsignalgemisch unabhängig voneinander verarbei­ ten, um die Leuchtdichte- und Farbkomponenten in einer Form abzuleiten, welche sich im Leuchtdichte- und Farbkanal des Empfängers verarbeiten läßt.

Aus der bereits erwähnten DE-OS 25 36 496 ist eine Filter­ schaltung zur Trennung der Bild- und Tonsignale bekannt. Im Tonsignalweg liegt ein Bandpaßfilter in Form eines Parallel­ resonanzkreises, der kapazitiv mit dem einen Ende einer Induktivität eines Brücken-T-Kerbfilters gekoppelt ist. So­ wohl das Kerbfilter als auch der Parallelresonanzkreis sind jeweils auf die Frequenz des Tonsignals abgestimmt, wobei die Dämpfung des Videoausgangssignals sehr hoch und die Dämpfung des Tonausgangssignals sehr gering ist. Der Koppel­ kondensator, mit dem der Parallelresonanzkreis an das Kerb­ filter angekoppelt ist, sorgt für einen zusätzlichen Dämpfungspol unterhalb der Tonsignalfrequenz, damit die Leuchtdichtekomponente im Tonsignalweg besser unterdrückt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leuchtdichte­ komponente und die Farbkomponente mit möglichst geringer Ver­ zerrung der Farbkomponente aus dem Videosignalgemisch zu trennen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung hat den Vorteil, eine wirtschaftliche, unkompli­ zierte und leicht anpassungsfähige Schaltung zu ermöglichen, mit welcher sich Leuchtdichte- und Farbkomponenten leicht voneinander trennen lassen und in einer für die Weiterver­ arbeitung geeigneten Weise geliefert werden.

Zur verzerrungsfreien Abtrennung der Farbkomponente ist es wichtig, im Farbsignalweg nicht nur eine erhebliche Dämpfung für die Leuchtdichtesignalfrequenzen, sondern auch eine prak­ tisch symmetrische Bandpaßcharakteristik für die Farbträger­ frequenz vorzusehen, da das obere und das untere Seitenband des Farbträgers unterschiedliche Farbinformationen tragen, so daß eine weniger symmetrische Bandpaßcharakteristik zu unerwünschten Verschiebungen von Farbton und Farbsättigung führen kann. Durch die Verbindung der Induktivität des Kerb­ filters mit Massepotential über einen ohmschen Widerstand lassen sich jedoch kopplungsbedingte Phasenverschiebungen vermeiden, und durch die Abstimmung des diesem Widerstand parallelgeschalteten Serienresonanzkreises auf eine über der Farbträgerfrequenz liegende Frequenz läßt sich die Gesamt- Bandpaßcharakteristik in die gewünschte symmetrische Form bringen.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise als Blockschaltbild und teilweise als Strom­ laufplan eine Schaltung, die eine Signaltrennschal­ tung gemäß der Erfindung enthält;

Fig. 2a bis 2c, 3 und 4a bis 4c Amplitudenfrequenzgänge, die bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung auftreten; und

Fig. 5a und 5b äquivalente Schaltungen eines Teils der Signaltrennschaltung nach Fig. 1.

In Fig. 1 liefert eine Signalquelle 10 (die beispielsweise HF- und ZF-Signalverstärker und Demodulatorstufen enthält) ein demoduliertes Ausgangssignalgemisch, welches Leucht­ dichte-, Farb- und Tonsignalkomponenten enthält. Gemäß den US-Fernsehnormen hat die Leuchtdichtekomponente eine relativ breite Bandbreite, die vom Gleichstrom oder 0 Hz bis etwa 4 MHz reicht. Den oberen Frequenzbereich teilt sich die Leuchtdichtekomponente mit der Farbkomponente, welche ein Farbträgersignal von etwa 3,58 MHz aufweist, das mit der Farbinformation amplituden- und phasenmoduliert ist. Die Ton­ signalkomponente des demodulierten Signalgemisches wird mit Hilfe eines Filters 12 entfernt und danach von einem Ausgang dieses Filters zu nicht dargestellten Tonsignalverarbeitungs­ schaltungen des Empfängers weitergeleitet. Das Filter 12 kann ein Brücken-T-Filter sein, wie es in der DE-OS 30 40 250 beschrieben ist.

Der Rest des Signalgemisches, der Leuchtdichte- und Farb­ signalkomponenten enthält, erscheint an einem anderen Ausgang des Filters 12 und durchläuft einen Puffertransistor 15, ehe er zum Eingangsanschluß A eines Filternetzwerkes 20 zur Signaltrennung ge­ langt. Wie im einzelnen noch erläutert werden wird, erscheint die Leuchtdichtekomponente des Fernsehsignals an einem Ausgangs­ anschluß B eines Filternetzwerkes 20 im wesentlichen frei von Farbkomponen­ ten. Die Farbkomponente erscheint dagegen im wesentlichen ohne Leuchtdichtekomponenten am Ausgangsanschluß C des Filternetzwerkes 20.

Die Leuchtdichtekomponente vom Anschluß B wird durch eine Leucht­ dichtesignalverarbeitungsschaltung 22 (die etwa Verstärker, Fil­ ter und Klemmstufen enthält) weiter zu einem Leuchtdichteaus­ gangssignal Y verarbeitet. Die Farbkomponente vom Ausgang C wird in bekannter Weise durch ein Bandpaßfilter 50 zu Farbdifferenzsigna­ len r-Y, g-Y und b-Y verarbeitet. Diese Signale werden mit dem Leuchtdichtesignal Y in einer Matrix 60 zu Farbsignalen r, g und b verarbeitet, die dann durch einen Videoverstärker 70 zu Farb­ signalen R, G, B hohen Pegels verstärkt werden, welche sich zur Zuführung zu den Intensitätssteuerelektroden einer nicht darge­ stellten Farbbildröhre eignen.

Es sei nun speziell das Filternetzwerk 20 betrachtet, in welcher das Fernsehsignalgemisch über den Eingangsanschluß A zu einer Brücken- T-Schaltung 30 gelangt.

Eine Art einer Brücken-T-Schaltung zeichnet sich im allge­ meinen durch einen Parallelresonanzkreis, der in Reihe mit dem Videosignalweg liegt, und eine quer zum Videosignalweg liegende Impedanz aus. Die Querimpedanz wird zur Symmetrierung des Paral­ lelresonanzkreises benutzt, damit bei einer vorgegebenen Frequenz eine maximale Auslöschung erfolgt. Bei einer zweiten Bauform wird ein in Reihe im Videosignalweg liegender Parallel-RC-Kreis abgestimmt und durch reaktive und ohmsche Impedanzen im Querzweig symmetriert. Beide Bauformen sind als Auslöschschaltungen be­ kannt, weil sich Signale der Abstimmfrequenz am Ausgangsver­ bindungspunkt der beiden Parallelschaltungswege in Gegenphase zu­ einander befinden und daher im Videosignalweg auslöschen. Eine Anwendung eines Brücken-T-Filters der ersten Bauform für die Videosignalverarbeitung findet sich in der US-PS 28 11 580.

Das Brücken-T-Filter 30 entfernt die Farbkomponente aus dem Leuchtdichtesignal, welches am Punkt 37 und am Ausgangsanschluß B erscheint. Es enthält einen Brückenwider­ stand 36 und zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren 32 und 34, die zwischen dem Eingangsanschluß A und dem Leuchtdichtesausgangs­ anschluß B parallel zum Signalweg liegen. Vom Verbindungspunkt der Kondensatoren 32 und 34 verläuft eine Reihenschaltung aus einer einstellbaren Induktivität 38 mit einem Widerstand 40 zu einem Bezugspotentialpunkt (Masse).

Das Farbsignal wird von dem Brücken-T-Filter 30 mit einer An­ hebung am Verbindungspunkt 39 der Induktivität 38 mit dem Wider­ stand 40 geliefert. Es gelangt dann als Eingangssignal zu einem Farb-Bandpaßfilter 50 mit einem Kondensator 42, einer Induktivität 44 und einem Widerstand 48. Diese Filter­ schaltung bewirkt eine zusätzliche Filterung der am Verbindungs­ punkt 39 auftretenden Signale, so daß am Ausgangsanschluß C ein geeignet abgetrenntes Farbsignal verfügbar ist.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen Kennlinien der Schaltung 20 für sich allein ohne das Gesamtsystem gemäß Fig. 1.

Das Brücken-T-Filter 30 wird durch Einstellung der Induktivität 38 auf die Farbträgerfrequenz (3,58 MHz) abgestimmt und ergibt am Anschluß B eine Auslöschung des Farbträgers und am Anschluß C, also am Verbindungspunkt 39, eine Anhebung des Farbsignals. Die in Fig. 2a gezeigte Kennlinie gilt für den Ausgangsanschluß B der Schaltung 20 und hat eine maximale Dämpfung bei der Farb­ trägerfrequenz. Die in Fig. 2b gezeigte Kennlinie gilt für Signa­ le, die am Schaltungspunkt 39 des Brücken-T-Filters auftreten, und hier zeigt sich eine maximale Anhebung in der Nähe der Farb­ trägerfrequenz. Die in Fig. 2c gezeigte Kennlinie gilt für das Brücken-T-Filter zusammen mit dem Bandpaßfilter 50 für Ausgangs­ signale am Anschluß C. Das Filter 50 ist auf eine Frequenz ober­ halb von 3,58 MHz abgestimmt, so daß bei einer über der Farb­ trägerfrequenz von 3,58 MHz liegenden Frequenz (etwa 4,08 MHz) eine maximale Anhebung auftritt. Die Kennlinie nach Fig. 2 ist bei diesem Beispiel notwendig, um die Steigung der Filter­ kennlinie von in der Signalquelle 10 enthaltenden ZF-Signal-Ver­ arbeitungsschaltungen zu kompensieren. Typischerweise führt diese Bandpaßcharakteristik letztlich zu einer Dämpfung von Signalen innerhalb des Farbbandes von 3,08 bis 4,08 MHz, wie dies aus der Kennlinie gemäß Fig. 3 ersichtlich ist. Im einzelnen enthält die Signalquelle 10 HF- und ZF-Verstärkerstufen und eine Video­ demodulierung für die im ZF-Signal enthaltene Video­ information. Die ZF-Stufe hat eine Bandpaßkennlinie, innerhalb des Durchlaßbereiches der Bildträger mit einer Zwischenfrequenz von 45,75 MHz und der Farbträger mit einer Zwischenfrequenz von 42,17 MHz liegt. Der Videomodulator leitet aus dem ZF-Signal ein Videosignalgemisch ab, welches eine Farbkomponente mit Seiten­ bändern eines 3,58 MHz-Farbträgers enthält. Eine mit zunehmender Frequenz wachsende Dämpfung der Farbkomponentenfrequenzen im Band von 3,08 bis 4,08 MHz führt (siehe Fig. 3) wegen der Stei­ gung der ZF-Bandpaßfilterkennlinie in die Nähe der ZF-Frequenz von 42,17 MHz.

Bei einer praktischen Schaltung der in Fig. 1 gezeigten Art soll­ te die Dämpfung in der Nähe des Farbsignaldurchlaßbereiches zwi­ schen 3,08 und 4,08 MHz (Fig. 3), wie sie aufgrund der Zwischen­ frequenz-Signalverarbeitungsschaltungen entsteht, kompensiert werden, damit man den gewünschten Amplitudenfrequenzgang für die Farbsignale erhält, die den Farbsignalverarbeitungsschaltungen, wie der Einheit 50 in Fig. 1, zugeführt werden. Die Schaltung 20 in Fig. 1 ist so ausgebildet, daß sie eine solche Kompensation und damit die gewünschte Durchlaßkennlinie für die Farbsignale vom Eingang A zum Ausgang C ergibt, wie es in Fig. 4c dargestellt ist.

Die in den Fig. 4a bis 4c dargestellten Kennlinien gelten für die Schaltung 20, wenn man das System der Quelle 10 und der Schal­ tung 20 als Ganzes betrachtet. In diesem Fall veranschaulicht Fig. 4a die für den Leuchtdichteausgangsanschluß B geltende Kenn­ linie, die bei der Farbträgerfrequenz von 3,58 MHz auf 0 geht. Die für den Schaltungspunkt 39 geltende Kennlinie ist in Fig. 4b gezeigt, und die für den Ausgangsanschluß C geltende Kennlinie ist aus Fig. 4c ersichtlich. Die Kennlinie 4 c führt zu einer ab­ getrennten Farbsignalkomponente, die sich für die Verarbeitung durch die Farbsignalverarbeitungsschaltung 50 (Fig. 1) eignet. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Kennlinie eine gute Farb­ signalselektivität mit einer praktisch symmetrischen Bandpaß­ charakteristik für die Farbträgerfrequenz und einer erheblichen Dämpfung der Leuchtdichtesignalfrequenzen ergibt.

Vernachlässigt man für den Augenblick einmal das Bandpaßfilter 50, dann läßt sich die Funktionsweise des Brücken-T-Filters in Fig. 1 anhand der in Fig. 5a dargestellten äquivalenten Brücken-T- Schaltung verstehen. Diese Schaltung wird durch eine idealisier­ te Spannungsquelle 100 und eine Reihenimpedanz 102 angesteuert. In Reihenschaltung liegen Widerstände 110 und 120 im Video­ signalweg, und jedem Widerstand liegt eine Kapazität 112 bzw. 116 parallel. Zwischen dem Verbindungspunkt 113 der Widerstände 110 und 114 einerseits und Masse andererseits liegt die Reihen­ schaltung eines Widerstandes 120 mit einer Kapazität 122, einer Induktivität 124 und einem Widerstand 126.

Die Größe der Widerstände 110, 114 und 120 hängt von dem Brückenwiderstand 36 in Fig. 1 ab. Die Widerstände 110 und 114 sind jeweils halb so groß wie der Widerstand 36, und der Widerstand 120 hat in diesem Ersatzschaltbild einen negativen Wert von ¼ des Wertes des Widerstandes 36. Die Kapazitäten 112, 116 und 118 hängen zusammen mit der Größe der Kondensatoren 32 und 34 in Fig. 1. Diese Kapazitäten sind in gestrichelten Linien ge­ zeichnet, da ihnen jeweils erheblich kleinere Impedanzen parallelliegen. Für das hier betrachtete Beispiel können diese gestrichelt gezeichneten Kapazitäten vernachlässigt werden.

Die Kapazität 122 ist gleich der Summe der Kapazitätswerte der Kondensatoren 32 und 34 in Fig. 1. Die Induktivität 124 ist gleich der Induktivität 38, und der Widerstand 126 stellt den effek­ tiven Wert des Widerstandes 40 zuzüglich der Spulenverluste der Induktivität 38 dar.

Wenn das Brücken-T-Filter richtig abgestimmt ist, dann bilden die Kapazität 122 und die Induktivität 124 eine virtuelle Impe­ danz vom Wert 0 bei der Farbträgerfrequenz. Die Impedanz des Reihenweges zwischen dem Schaltungspunkt 113 und Masse wird dann durch die Wirkung der Widerstände 120 und 126 bestimmt. Wählt man den Widerstand 126 zahlenmäßig gleich dem Widerstand 120, dann heben sich diese beiden Widerstände wegen des negativen Vorzeichens des Widerstandes 120 gegen­ seitig auf und der Reihenschlußweg stellt für die Farbsignale am Verbindungspunkt 113 einen virtuellen Kurzschluß dar. Wählt man die Komponentenwerte in dieser Weise, dann hat der Saugkreis der Brückenschaltung am Anschluß 37 in Fig. 1 virtuell eine un­ endlich hohe Güte Q für die Farbträgerfrequenz, und damit er­ hält man am Ausgangsanschluß B für die Farbsignale eine sehr hohe Dämpfung. Man sieht also, daß die Schaltung 30 in Fig. 1 dann richtig bemessen ist, wenn der effektive Widerstand zwischen dem Punkt 39 und Masse zuzüglich der Spulenverluste der Induktivität 38 gleich einem Viertel des Brücken­ widerstandes 36 ist.

Die vorstehende Analyse des Brücken-T-Filters ändert sich, wenn - wie in Fig. 1 - das Bandpaßfilter 50 an den Verbindungspunkt 39 angeschlossen wird und den Widerstand 40 überbrückt. Der effek­ tive Wert der dann im Parallelzweig des Brücken-T-Filters 30 liegenden Impedanz mit den Kondensatoren 32 und 34, der Induk­ tivität 38 und dem Widerstand 40 hängt vom Widerstand 40 zusammen mit der Eingangsimpedanz des Bandpaßfilters 50 ab.

Die Eingangsimpedanz des Filters 50 ist komplex und enthält eine Widerstandskomponente R _F und eine Reaktanzkomponente X _F . Der zwischen dem Schaltungspunkt 39 und Masse liegende Teil der Äquivalenzschaltung gemäß Fig. 5a wird dann so abgewandelt, wie es Fig. 5b zeigt. Die dann zwischen dem Schaltungspunkt 39 und Masse auftretende Impedanz enthält die Serienschaltung einer ohmschen Impedanz Z _R und einer reaktiven Impedanz Z _X , und die Werte von Z _R und Z _X sind algebraische Funktionen von R _F , X _F und dem Widerstand 126. Die Induktivität 124 ist so abgestimmt, daß die durch die Kapazität 122, die Induktivität 124 und die Reak­ tanz Z _X dargestellte Gesamtimpedanz für Signale bei der Farb­ trägerfrequenz virtuell 0 ist. Auch wird der Widerstand 126 so gewählt, daß die resultierende Widerstandsimpedanz Z _R zahlenmäßig denselben Wert wie der (negative) Widerstand 120 hat. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 mit der Schaltung 30 und dem Bandpaßfilter 50 beträgt der optimale Wert des Brückenwiderstandes 36 das Vier­ fache der Summe der Spulenverluste der Induktivität 38 plus dem effektiven Widerstand im Weg zwischen dem Punkt 39 und Masse.

Die beschriebene Anordnung des Filternetzwerkes 20 in Fig. 1 ist nicht nur wirtschaftlich und unkompliziert, sondern stellt auch eine günstige Lösung zur geeigneten Trennung von Leuchtdichte- und Farbkomponenten dar.

Die Farbsignale erscheinen am Schaltungspunkt 39 mit einer ge­ nügend hohen Amplitude und an einer Impedanz, die zu den Ein­ gangserfordernissen des Bandpaßfilters 50 paßt. Dessen Eingangsimpedanz, die ohmsche und Blindkomponenten ent­ hält, ist an die durch den Widerstand 40 gebildete relativ nie­ drige ohmsche Impedanz angeschlossen, welche keine Blindkomponen­ te enthält. Dadurch vermeidet man eine Verschlechterung des Filternetzwerkes 20 hinsichtlich der Funktionen der Farbsignal­ unterdrückung und -anhebung, wobei die Unterdrückung der Farb­ komponente am Leuchtdichteausgangsanschluß B und ihre Anhebung am Farbausgangsanschluß C auftritt.

Der beschriebene Betrieb des Brücken-T-Filters erlaubt vorteil­ hafterweise die Verwendung eines relativ einfachen, einfach ab­ gestimmten Bandpaßfilters 50, um am Anschluß C eine einer Dop­ pelabstimmung entsprechende Charakteristik mit Farbsignalanhebung (Fig. 4c) bei guter Farbselektivität, die eine gewünschte symme­ trische Amplitudenkennlinie zwischen 3,08 und 4,08 MHz aufweist und eine erhebliche Unterdrückung der Leuchtdichtesignalfrequen­ zen ergibt, zu erhalten.

Die beschriebene Brücken-T-Schaltung ergibt auch eine Kompen­ sation der Spulenverluste der Induktivität 38, und damit eine größere Dämpfung der Farbsignale (also eine tiefere Einkerbung in den Kennlinien der Fig. 2a und 4a) bezüglich des Anschlusses B, als andernfalls, wenn die Spulenverluste nicht kompensiert wären. Dies ergibt sich, weil der Wert des im Ersatzschaltbild negativen Widerstan­ des (der in Fig. 5a durch das Element 120 dargestellt ist) sich mit der Summe der Spulenverluste in der Induktivität 38 zuzüg­ lich des zwischen dem Schaltungspunkt 39 und Masse auftretenden Widerstandes aufhebt.

Claims (4)

1. Filternetzwerk (20) zum Trennen zweier Signale, von denen ein Signal eine auf eine erste Ausgangsklemme (B) zu gebende Leuchtdichtekomponente und das andere Signal eine auf eine zweite Ausgangsklemme (C) zu gebende zweite Kompo­ nente eines Videosignalgemischs darstellen, das in einem Farbfernsehempfänger von einer Videosignalquelle (10) an eine Eingangsklemme (A) gelegt wird,
mit einem als Brücken-T-Schaltung ausgebildeten Kerbfilter (30), das auf eine Frequenz der zweiten Komponente des Video­ signalgemisches abgestimmt ist und das einen zwischen die Eingangsklemme und die erste Ausgangsklemme geschalteten ersten Widerstand (36), einen über jeweils einen Kondensator (32; 34) mit der Eingangsklemme und der ersten Ausgangsklemme gekoppelten Schaltungsknoten und eine Induktivität (38) auf­ weist, deren erstes Ende mit dem Schaltungsknoten verbunden und deren zweites Ende mit einer Bezugspotentialquelle (Masse) gekoppelt ist,
und mit einem Bandpaßfilter (50), das zwischen eines der Enden der Induktivität und die zweite Ausgangsklemme geschal­ tet ist, um die zweite Komponente des Videosignalgemischs auf die zweite Ausgangsklemme zu koppeln, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Ende (39) der Induktivität (38) über einen weiteren Widerstand (40) mit der Bezugspotentialquelle (Masse) gekoppelt ist,
daß das Kerbfilter (30) auf die Frequenz des Hilfsträgers eines Farbartsignals abgestimmt ist, das die besagte zweite Komponente des Signalgemischs darstellt und
daß das Bandpaßfilter (50) einen Serienresonanzkreis (42, 44) aufweist, der parallel zum weiteren Widerstand (40) angeord­ net und auf eine Frequenz abgestimmt ist, die höher ist als die Frequenz des Hilfsträgers.

2. Filternetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des ersten Widerstandes (36) im wesentlichen gleich dem Vierfachen der ohmschen Impedanz ist, die zwischen dem Schaltungsknoten und der Bezugspotentialquelle liegt.

3. Filternetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandpaßfilter ein Filter mit nur einer Resonanzfre­ quenz ist.

4. Filternetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignalgemisch durch das Zwischenfrequenzsignal des Fernsehempfängers gebildet wird.