0.1Weiterverarbeitung von Bild-ZF und Ton-ZF

0.1Weiterverarbeitung von Bild-ZF
und Ton-ZF
Prinzipiell unterscheidet man zwei Verfahren bei
der Weiterverarbeitung der Zwischenfrequenz:
•
Paralleltonverfahren,
•
Intercarrierverfahren.
In einigen Fernseh-Geräten, vor allem in
Farbfernseh-Geräten mit Stereo-Tonteil, wird
eine Kombination beider Verfahren, das
•
Quasi-Paralleltonverfahren verwendet.
Paralleltonverfahren
Das Paralleltonverfahren (Tonkanal parallel zum
Bildkanal, Abbildung 1) muss überall dort
angewandt werden, wo der Tonträger
amplitudenmoduliert ist. Dies ist z.B. bei
belgischen und französischen Sendern der Fall.
Das Intercarrierverfahren
(Differenzträgerverfahren) ist nicht anwendbar,
da beim Mischen zweier amplitudenmodulierter
Träger kein brauchbares Tonsignal entstehen
würde. Dieses Verfahren findet man nur in
„Mehrnormenempfängern" oder in speziell für
die entsprechende Norm gebauten Empfängern.
Durch die getrennte Verarbeitung von Bild und
Ton ist die gegenseitige Beeinflussung gering
und durch eine optimale Auslegung der Ton-ZFKurve lässt sich eine der HiFi-Norm
entsprechende Tonqualität erreichen.
Intercarrierverfahren
(Differenzträgerverfahren)
Bei diesem Verfahren (Abbildung 2) ist nur ein
ZF-Verstärker für die Bild-ZF und die Ton-ZF
erforderlich. Aus Bild-ZF (38,9 MHz) und TonZF (33,4 MHz) wird im Video-Demodulator eine
Differenzfrequenz von 5,5 MHz erzeugt. Sie
wird in einem nachfolgenden Verstärker zur
Tonsignalaufbereitung verstärkt. Nachteil dieses
Verfahrens ist die Möglichkeit der gegenseitigen
Beeinflussung von Bild und Ton. Ein genauer
Abgleich der ZF-Durchlasskurve ist deshalb
notwendig. Bei zu großer Tonamplitude kommt
es zu Störungen des Bildes in Form eines Moires
(Ton im Bild). Bei zu großer Bildamplitude kann
es zum sogenannten Inter-carrierbrummen
kommen (Bild im Ton). Dies macht sich vor
allem beim Einblenden von Textzeilen oder
Tabellen in das Fernsehbild bemerkbar.
Abbildung 1: Signalweg beim Paralleltonverfahren
Abbildung 2: Signalweg beim Intercarrierverfahren
Abbildung 3: Prinzipieller Signalweg beim Quasi-Paralleltonverfahren
Quasi-Paralleltonverfahren
Beim Quasi-Paralleltonverfahren (Abbildung 3)
handelt es sich um eine Kombination aus
Parallelton- und Intercarrierverfahren. Noch vor
dem Filter, welches nur die Bild-ZF passieren
lässt, wird die Ton-ZF zusammen mit der BildZF an eine separate Mischstufe gegeben. Da die
Differenzfrequenz nicht wie beim
Intercarrierverfahren am Video-Demodulator
erzeugt wird, ist die gegenseitige Beeinflussung
von Bild und Ton nicht gegeben. Da die Ton-ZF
im Filter für die Bild-ZF unterdrückt wird, erhält
der Video-Demodulator nur das Bildsignal.
ZF-Durchlasskurve
Die ZF-Durchlaßkurve muss wegen der
angewandten Restseitenbandübertragung
unsymmetrisch abgeglichen werden (Abb. 2).
Abbildung 4: Vorgeschriebene Form der ZFDurchlasskurve
Der in die ZF umgesetzte Bildträger liegt in der
Mitte der schräg abfallenden Flanke, der
sogenannten Nyquistflanke. Der Punkt für 38,9
MHz liegt somit bei 50% der Maximalamplitude.
Da auch das Farbsignal im
Restseitenbandverfahren übertragen wird, liegt
auch der Punkt für die Farb-ZF (34,47 MHz) auf
der Flanke der Durchlaßkurve.
Die Ton-ZF mit 33,4 MHz wird auf ca. 10% der
Gesamtamplitude abgesenkt um Störungen des
Bildes zu vermeiden. Die Störfrequenzen von
Nachbarbild (31,9 MHz) und Nachbarton (40,4
MHz) werden bei Geräten mit herkömmlichem
ZF-Bandfilter (z.B.Vierkreisbandfilter,
Abbildung 5) mit Hilfe von Saug- oder
Leitkreisen unterdrückt. Diese Kreise werden in
Abbildung 5: Vierkreisbandfilter mit Traps
der Fernsehtechnik häufig als Frequenzfallen
oder Traps bezeichnet. In zunehmendem Maße
werden die herkömmlichen ZF-Bandfilter durch
sogenannte Oberflächenwellenfilter ersetzt. Die
Vorteile dieser OFW-Filter sind:
•
geringer Platzbedarf,
•
kein Abgleich,
•
feste Durchlasscharakteristik,
•
keine Veränderungen der elektrischen
Eigenschaften,
•
kein Einfluss der Umgebungstemperatur.
Bei einem OFW-Filter befinden sich feine,
fingerartig ineinandergreifende Elektroden auf
einem piezoelektrischen Körper. Die Elektroden
bilden die drei Funktionsgruppen:
Eingangswandler, Koppler und
Ausgangswandler.
Abbildung 6: Oberflächenwellenfilter (OFW)
Das gesamte System befindet sich in einem
Kunststoffgehäuse (Abbildung 6). Werden dem
Eingangswandler elektrische Signale zugeführt,
sendet er Oberflächenwellen in verschiedene
Richtungen aus. Der Koppler greift einen Teil
der Wellen auf und leitet diese zum
Ausgangswandler, der sie wieder in elektrische
Signale zurückwandelt. Mit dem Koppler werden
unerwünschte Wellen vom Ausgangswandler
ferngehalten. Die Durchgangsdämpfung beträgt
ca. 20 dB, die Signallaufzeit ca. 1,5 µs. OFWFilter müssen sorgfältig angepasst werden, damit
keine störenden Erscheinungen (z.B.
Geisterbilder) auftreten.
Für Fernseh-Geräte mit Stereo-Tonteil und
Quasi-Parallelton wurden OFW-Filter mit zwei
Ausgängen entwickelt. Dies hat den Vorteil, dass
die Durchlasskurve für die Erfordernisse der
Ton-ZF-Aufbereitung optimal geformt werden
kann (Abb. 5). Die Bild-ZF sitzt dabei nicht auf
einer Nyquistflanke, sondern im Maximum einer
symmetrischen Kurve. Mit dieser Maßnahme
werden Störungen des Tones weitgehend
vermieden, da es bei der anschließenden FMDemodulation und Begrenzung keine
Amplitudenverzerrungen gibt. Auch eine Störung
des Bildes durch den Ton wird beim DoppelOFW-Filter verhindert, da die Durchlasskurve
für den ersten Ausgang (Bild-ZF-Ausgang) die
Ton-ZF auf ca. -40 dB absenkt (Abbildung 8).
Geräten wird z.B. das IC TBA 1440 eingesetzt
(Abbildung 9).
Nach der ZF-Verstärkung erfolgt die Demodulation des Bild-ZF-Signals. Der für die
Demodulation notwendige DemodulatorSchwingkreis für 38,9 MHz liegt an den
Anschlüssen 8 und 9. Durch Mischung von BildZF und Ton-ZF entsteht die mit dem Tonsignal
modulierte Differenzfrequenz von 5,5 MHz. An
Anschluss 11 kann das positive BAS- bzw.
FBAS-Signal abgenommen werden und an
Anschluss 12 das negative BAS- bzw. FBASSignal. Zusätzlich steht an beiden Ausgängen die
Differenzfrequenz von 5,5 MHz zur Verfügung.
Um Amplitudenschwankungen auszugleichen,
wird der ZF-Verstärker geregelt. Es handelt sich
um eine getastete Regelspannungserzeugung.
Die Regelstufe erhält über Anschluss 7
zeilenfrequente Impulse. Über Anschluss 6 wird
die Regelspannung für den Tuner ausgekoppelt.
Abbildung 7: Durchlasskurve für den „TonZF-Ausgang“
Bei Farbfernseh-Geräten mit einer
Anschlussmöglichkeit für einen Videorecorder
werden IC's eingesetzt, die eine
Umschaltmöglichkeit von Sendersignal (HFSignal von der Antenne) auf Videosignal vom
Recorder bieten. Die integrierte Schaltung TDA
5800 (Abb. 2) enthält eine solche Umschal-tung.
Bild-ZF-Verstärker
Ohne Videorecorderbetrieb entspricht der
Signalverlauf dem beim TBA 1440. Über die
Anschlüsse 5 und 6 werden die beiden Signale
-FBAS bzw. +FBAS ausgekoppelt. Zusätzlich
wird vom Videoverstärker über eine weitere
Stufe das FBAS-Signal an Anschluss 7 gegeben,
um eine Aufzeichnung über die Videobuchse des
Gerätes zu ermöglichen.
Die für die Bild-ZF-Aufbereitung notwendigen
Stufen, d.h. ZF-Verstärker, Video-Demodulator
und Regelspannungserzeugung sind, wie viele
andere Stufen im Fernseh-Gerät, in einer
integrierten Schaltung zusammengefasst. In
Schwarz-Weiß-Geräten oder „einfachen“ Farb-
Soll eine aufgezeichnete Sendung über die
Videobuchse und nicht über den
Antenneneingang wiedergegeben werden, so
wird über Anschluss 3 mit Hilfe einer
Schaltspannung der Signalweg umgeschaltet.
Das vom Video-Recorder kommende Signal wird
Abbildung 8: Durchlasskurve für den „BildZF-Ausgang“
Abbildung 9: Blockschaltbild des TBA 1440
dabei über Anschluss 8 eingespeist und dem
Video-Verstärker zugeführt.
Impulsgetastete
Regelspannungserzeugung
Die Regelung des ZF-Verstärkers und des
Tuners hat die Aufgabe,
Kontrastveränderungen als Folge von
Feldstärkeschwankungen zu verhindern.
Außerdem wird durch die Regelung eine
Übersteuerung der Mischstufe und des ZFVerstärkers bei hohen Eingangsspannungen
vermieden.
Würde man z.B., wie in Abbildung 10
verdeutlicht, das Videosignal zur
Regelspannungserzeugung verwenden, dann
entstünde trotz gleichbleibender Senderfeldstärke
eine schwankende Regelspannung. Durch „helle“
Zeilen würde eine geringe und durch „dunkle“
Zeilen eine große Regelspannung entstehen.
Abbildung 10: Regelspannungserzeugung aus
Gleichspannungsmittelwert des Videosignals
Regelspannung beeinflussen, wird die Regelstufe
von den Zeilenrücklaufimpulsen aufgetastet.
Die Regelspannungserzeugung erfolgt nur
während der Zeit der Zeilensynchronimpulse.
Man nennt sie impulsgetastete
Regelspannungserzeugung.
Eine Prinzipschaltung zur Erzeugung der
getasteten Regelspannung zeigt Abbildung 12.
Über den Widerstand R1 gelangt das Videosignal
an die Basis des Transistors V1. Er erhält nur
dann eine Kollektorspannung, wenn die
Tastimpulse (Zeilenrücklaufimpulse) über R2 und
C1 dafür sorgen, dass die Diode V2 in
Durchlaßrichtung betrieben wird. Die Höhe des
dann fließenden Kollektorstromes ist von den
Zeilensynchronimpulsen an der Basis von V1
und damit von derSenderfeldstärkeabhängig. Der
C2 wird auf eine entsprechende Spannung mit der
eingezeichneten Polarität aufgeladen. Während
des Zeilenhinlaufs sperrt V2.
Abbildung 12: Impulsgetastete
Regelspannungserzeugung
Die einzigen Stellen des modulierten Bildträgers,
die nicht vom Bildinhalt beeinflusst werden und
deren Amplitude nur von der Senderfeldstärke
abhängig ist, sind die Synchronimpulse. Damit
nur die Zeilensynchronimpulse die Größe der
Abbildung 11: Vereinfachtes Blockschaltbild des TDA 5800 mit der Möglichkeit zur
Signalwegumschaltung HF-Empfang/Videorecorder
Aufgaben zu 6.2 und 6.3
1. Welche Aufgaben hat der Tuner?
2. Beschreiben Sie die Regelung im Tuner mit
einem Doppel-Gate-Transistor!
3. Welche Aufgaben haben Schaltdioden im
Tuner?
4. Beschreiben Sie die Aufgaben der drei
Transistoren in Abb. 1 auf S. 232!
5. Erklären Sie den Unterschied zwischen
Parallelton-, Intercarrier- und QuasiParalleltonverfahren!
6. Skizzieren Sie die ZF-Durchlasskurve und
geben Sie charakteristische Frequenzen an!
7. Beschreiben Sie Anwendungsbereiche unddie
Vorteile vonOberflächenwellen-Filtern!
8. Beschreiben Sieden Signalverlaufin Abb.
Abbildung 11, wenn das Signal eines
Videorecorders über die Videobuchse
eingespeist wird.
9. Welche Aufgaben haben in Abbildung 9 und
Abbildung 11 die Demodulatorschwingkreise?
10.Erklären Sie das Prinzip derimpulsgetasteten
Regelung!