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Kapitel 5 (Seite 67) Allgemeiner Überblick über Farbfernseh-Coder und Farbfernseh-Empfänger

Das Gemeinsame der Farbfernseh-Verfahren

Allen heute gebräuchlichen Farbfernseh-Verfahren ist zunächst die Kompatibilität mit dem Schwarz-Weiß-Fernsehen gemeinsam. Deshalb bauen sie auf dem Schwarz-Weiß-Fernsehen auf und benutzen die dafür festgelegten Kanalbreiten.

Bei allen im folgenden betrachteten Verfahren werden Farbfernseh-Kameras benutzt, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten, wobei sowohl die Ausführung mit drei Aufnahmeröhren (Primär-Farbsignale Rot, Grün und Blau am Ausgang) als auch die Ausführung mit vier Aufnahmeröhren (Primär-Farbsignale Rot, Grün und Blau sowie Leuchtdichte-Signal am Ausgang) gewählt werden kann.

Aus den drei (gammakorrigierten) Primär-Farbsignalen und dem Leuchtdichte-Signal (entweder einer Matrixschaltung oder dem Ausgang der Farbfernseh-Kamera entnommen) werden zwei Farb-Differenzsignale oder andere, aus zwei Farb-Differenzsignalen gewonnene Komponenten des Primär-Farbart-Signals gebildet.

Diese zwei Signale werden einem Farbträger aufmoduliert, dessen Frequenz jeweils ungefähr das 0,8fache der oberen Grenzfrequenz des BAS-Signals beträgt.

Die verschiedenen Verfahren unterscheiden sich in der Art der Modulation und der Weiterverarbeitung der Signale. Gemeinsam sind jedoch die Art der verwendeten Farbfernseh-Bildröhre, der grundsätzliche Aufbau und viele Einzelheiten der Coder- und Empfänger-Schaltung, was in den Blockschaltplänen zum Ausdruck kommt.

Deshalb werden im folgenden alle miteinander zumindest im Prinzip übereinstimmenden Blöcke dieser Schaltungen betrachtet. Dabei muß berücksichtigt werden, daß bezüglich der Ablenkschaltung und der Steuerung der Farbfernseh-Bildröhre Varianten bestehen, die großenteils vom speziellen Farbfernseh-Verfahren unabhängig sind.

Der allgemeine Blockschaltplan des Coders

Unter dem "Coder" versteht man die Einrichtung, die im Sender zum Gewinnen des dem Bildträger aufzumodulierenden Gesamt-Signals (des FBAS-Signals) benötigt wird. In der Bezeichnung FBAS-Signal bedeutet das neue F jetzt das Farbart-Signal (F-Signal).

Bild 5.01 enthält den zu behandelnden allgemeinen Blockschaltplan des Coders. Mit »allgemein« soll angedeutet werden, daß hier noch keine Unterschiede zwischen den einzelnen Verfahren gemacht werden. Das ist möglich, weil die drei hier zur Diskussion stehenden Verfahren weitgehend übereinstimmen und die Unterschiede deshalb vorerst ausgeklammert werden können.

Die Erläuterung zum Bild

In Bild 5.01 finden sich die auch für das Schwarz-Weiß-Fernsehen erforderlichen Blöcke wieder (siehe Bild 1.01):

• die Fernsehkamera, die hierbei eine Farbfernseh-Kamera ist,
• der Generator für das AS-Signal, der hier zusätzlich den Farbträger liefert,
• der Block, in dem die Einzelsignale zusammengefaßt werden. In diesem Block wird nur anstelle des beim Schwarz-Weiß-Fernsehen erforderlichen BAS-Signals das beim Farb-Fernsehen benötigte FBAS-Signal gebildet.

Auch beim Farb-Fernsehen ist die Kamera natürlich in bezug auf Zeilenwechsel und Halbbildwechsel gesteuert. Sie liefert die den einzelnen Bildpunkten zugeordneten drei nicht korrigierten Primär-Farbsignale Rot, Grün, Blau. Hinter der Kamera wird zunächst, wie beim Schwarz-Weiß-Fernsehen, die Gamma-Korrektur vorgenommen. Das muß für die drei Primär-Farbsignale getrennt geschehen.

Die drei (gammakorrigierten) Primär-Farbsignale gelangen an zwei Matrix-Schaltungen.
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Zwei Matrix-Schaltungen :

In der einen Matrix-Schaltung entsteht als Summe von Anteilen der drei Primär-Farbsignale das Leuchtdichte-Signal (siehe Seite 35).

In der anderen Matrix-Schaltung ergeben sich die zwei Farb-Differenzsignale bzw. zwei andere Komponenten des Primär-Farbart-Signals, die als Summen von Anteilen der Farb-Differenzsignale entstehen. Diese Signale sind zusätzlich zum Leuchtdichte-Signal für die Farbwiedergabe notwendig.

Mit den beiden die Farbart kennzeichnenden Signalen wird der Farbträger moduliert. Das Modulationsergebnis wird Farbart-Signal oder F-Signal, manchmal auch Farbsignal genannt.

Aus dem Zusammenfassen des Farbart-Signals mit dem Leuchtdichte-Signal, das dem Bildsignal beim Schwarz-Weiß-Fernsehen entspricht, sowie dem Austast-Signal und dem Synchronisier-Signal ergibt sich das beim Farb-Fernsehen als FBAS-Signal bezeichnete Gesamt-Signal.

Die Verzögerungsleitung

In Bild 5.01 findet sich ein mit »Verzögerung« bezeichnetes Rechteck. Damit ist eine elektrische Verzögerungsleitung gemeint.

Diese elektrische Verzögerungsleitung dient zum Laufzeit-Ausgleich: Wie auf Seite 44 erläutert, hat das Leuchtdichte-Signal eine wesentlich größere Bandbreite als die zwei Komponenten des Primär-Farbart-Signals.

Diesen Bandbreiten sind die Schaltungen angepaßt. Grundsätzlich nimmt die Laufzeit in einer Schaltung mit Vergrößerung ihrer Bandbreite ab. Deshalb muß die gegenüber dem Farbart-Signal kürzere Laufzeit des Leuchtdichte-Signals mit der elektrischen Verzögerungsleitung ausgeglichen werden.

Prinzipieller Aufbau des Farbart-Signals

Das Farbart-Signal ist der Teil des dem Bildträger des Senders aufzumodulierenden Gesamtsignals (FBAS-Signal), der die Farbigkeit der Bildwiedergabe zu übermitteln hat.

Das Farbart-Signal ist das Ergebnis der Modulation des Farbträgers mit den zwei Komponenten des Primär-Farbart-Signals.

Für die Übertragung dieser beiden Komponenten genügt, wie in Kapitel 3 ausgeführt, ein Frequenzbereich von maximal (0 ... 1,8) MHz. Dieser kleine Frequenzbereich erleichtert das Verwirklichen der Farbfernseh-Verfahren.

Weil in dem Frequenzbereich zwischen 0 MHz und 1,8 MHz die wichtigsten Anteile des Leuchtdichte-Signals und des "AS"-Signals liegen, werden die zwei Komponenten des Primär-Farbart-Signals einem Farbträger aufmoduliert, dessen Frequenz etwa 4,4 MHz beträgt.

Die einzelnen Farbfernseh-Verfahren unterscheiden sich zum Teil hinsichtlich der Wahl der Komponenten des Primär-Farbart-Signals und zum Teil bezüglich der Modulationsart des Farbträgers.

Zwei Arten der Farbträger-Modulation

Den Modulationen werden meistens die Farb-Differenzsignale (R-Y) und (B-Y) und damit das (R-Y)-(B-Y)-Achsensystem zugrunde gelegt.

• Die eine Modulationsart wird als Quadratur-Modulation mit Träger-Unterdrückung bezeichnet.

Dabei zerlegt man die Farbträger-Spannung in zwei gegeneinander um 90° phasenverschobene Komponenten und moduliert die Amplitude der einen Farbträger-Komponente mit dem Farb-Differenzsignal (R-Y) sowie die andere (um 90° nacheilende) Farbträger-Komponente mit dem Farb-Differenzsignal (B-Y) in der Weise, daß der ursprüngliche Träger unterdrückt ist.

So erhält man mit dem als Zeiger dargestellten Modulations-Ergebnis ein genaues Abbild des aus den beiden Farb-Differenzsignalen gebildeten nicht reduzierten Primär-Farbart-Signals: Es entsprechen sich (vergleiche die Bilder 5.02 und 5.03):

(nicht reduziertes) Primär-Farbart-Signal (nicht reduziertes) Farbart-Signal (Modulationsergebnis)
Betrag Scheitelwert
Winkel a gegen (B-7)-Richtung Winkel a des Farbart-Signal-Zeigers gegen die (B-Y)-Richtung
Farb-Differenzsignal (B-Y) F(B-Y)-Komponente
Farb-Differenzsignal (B-Y) F (R-Y)-Koordinate

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Kommentare zu Bild 5.02 und 5.03

Bild 5.02 zeigt zwei mit den Punkten 1 und 2 gegebene nicht reduzierte Primär-Farbart-Signale, die beide bei bestimmter Leuchtdichte eine Farbart mit Farbton und Farbsättigung darstellen.

Die Lage jedes der beiden Punkte ist einerseits mit Polarkoordinaten und andererseits mit rechtwinkligen Koordinaten fixiert.

In Bild 5.03 sind die zu den Punkten 1 und 2 von Bild 5.02 gehörenden nicht reduzierten Farbart-Signale dargestellt, die als Ergebnis dieser Quadratur-Modulation entstehen.

• Bei der anderen Modulationsart werden die beiden Farb-Differenzsignale dem Farbträger zeitlich nacheinander, von Zeile zu Zeile wechselnd, aufmoduliert und übertragen. Erst im Empfänger werden sie gemeinsam mit dem Leuchtdichte-Signal verwendet.

Der allgemeine Blockschaltplan des Farbfernseh-Empfängers

Bild 5.04 zeigt den allgemeinen Blockschaltplan. Er ist im Prinzip aufgebaut wie der Blockschaltplan des Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfängers (Bild 1.09) und enthält nur die für die Farbwiedergabe benötigten Ergänzungen.

Hier wie dort wird in dem Blockschaltplan zwischen VHF- und UHF-Tuner nicht unterschieden. Der Tonteil des Farbfernseh-Empfängers stimmt mit dem des Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfängers vollkommen überein.

Ebenso besteht Übereinstimmung bezüglich des Bild-Zf-Verstärkers, der getasteten Regelung und des Bild-Demodulators. Dabei ist nur zu bemerken, daß Bild- und Ton-Demodulator beim Farbfernseh-Empfänger stets getrennt ausgeführt sind.

Ein Unterschied zeigt sich im Video-Verstärker: Während dieser beim Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfänger stets eine Einheit bildet, ist er beim Farbfernseh-Empfänger vielfach so, wie hier dargestellt, in zwei Teile aufgegliedert, wobei zwischen diesen beiden Teilen die Steuerspannungen für den Farbteil sowie für den Ablenkteil des Empfängers abgenommen werden.

Außerdem liegt hinter dem ersten Teil des Video-Verstärkers oder hinter dem gesamten Video-Verstärker eine elektrische Verzögerungsleitung.

Die Verzögerungsleitung wird benötigt, weil der Video-Verstärker eine größere Bandbreite als die Gesamtschaltung hat, die für die Farbwiedergabe in Frage kommt.

Zu einer größeren Bandbreite gehört aber grundsätzlich eine geringere Laufzeit. Daher käme das Leuchtdichte-Signal, das vom Video-Verstärker an die Bildröhre geliefert wird, dort gegenüber dem Farbart-Signal etwas zu früh an. Dies wird mit der Verzögerungsleitung im Weg des Leuchtdichte-Signals ausgeglichen.

Den Video-Verstärker nennt man im Zusammenhang mit dem Farb-Fernsehen vielfach F-Verstärker, Leuchtdichte-Verstärker oder Luminanz-Verstärker.
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Der Farbteil des Empfängers

Vom Farbteil des Empfängers sind in dem prinzipiellen Blockschaltplan nur enthalten:
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  • • der Chroma-Verstärker (Farbart-Signal-Verstärker oder Farbart-Verstärker)
  • • zwei Farbart-Demodulatoren, in denen die hinter dem Video-Verstärker I noch als Modulation des Farbträgers vorhandenen beiden Komponenten des Primär-Farbart-Signals zurückgewonnen werden
  • • die Matrix, in der aus den zwei Komponenten des Primär-Farbart-Signals die drei Farb-Differenzsignale (R-Y), (G-Y) und {B-Y) entstehen, sowie
  • • zwei Zusätze, die je nach Verfahren verschieden sind.
    .
  • Der Ablenkteil des Farbfernseh-Empfängers unterscheidet sich nicht wesentlich von dem eines Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfängers: Seinen Eingang bildet eine Impuls-Abtrennschaltung, in der die Gleichlauf-Impulse (Synchronisierimpulse) aus dem Gesamtsignal herausgetrennt und in Vertikal- sowie Horizontal- Impulse aufgegliedert werden. Diese Impulse steuern den Vertikal-Oszillator und sorgen für den Gleichlauf des Horizontal-Oszillators.
  • Die Horizontal-Endstufe, deren Transformator eine höhere Hochspannung bei stärkeren Strahlströmen zu liefern hat als beim Schwarz-Weiß-Fernsehen, ist mit einer Ballaströhre ausgerüstet. Diese dient, wie bereits erläutert (siehe Seite 55), zu dem beim Farb-Fernsehen besonders wichtigen Stabilisieren der Hochspannung.
  • Zusätzlich zu den Schaltungsblöcken des Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfängers enthält der Farbfernseh-Empfänger schließlich noch die Konvergenz-Schaltung mit den von ihr gespeisten Konvergenz-Spulen (siehe hierzu Seite 61).

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Varianten des Farbfernseh-Empfänger-Blockschaltplans

Im folgenden sind einige Varianten aufgeführt, in denen sich der Blockschaltplan eines Farbfernseh-Empfängers von dem in Bild 5.04 dargestellten Blockschaltplan unterscheiden kann:

• In dem Block, der die auf die Farbart-Signal-Demodulatoren folgende Matrix enthält, werden statt der drei Farb-Differenzsignale die Primär-Farbsignale gewonnen.
• Mit diesen Primär-Farbsignalen wird die Farbfernseh-Bildröhre an den drei Steuer-Elektroden gesteuert (R-, G-,B-Steuerung).
• An die drei zusammengeschalteten Kathoden sind die Austastimpulse gelegt.
• Der zweite Teil des Video-Verstärkers kann bei R-, G,B-Steuerung weggelassen sein, was mit einer höheren Verstärkung der Verstärker in der auf die Farbart-Signal-Demodulatoren folgenden Matrix ausgeglichen wird.
• Die Ausgänge der Vertikal-und Horizontal-Endstufen führen nicht unmittelbar, sondern über je einen Modulator zu den Ablenkspulen. In diesen Modulatoren werden die beiden Ablenkströme in ihrem zeitlichen Verlauf gegenseitig beeinflußt. Damit erreicht man die für Farbfernseh-Bildröhren mit 90°-Ablenkung notwendige Vorentzerrung der Ablenkungen in beiden Richtungen (Kissenentzerrung).
• Die Hochspannung wird nicht in der Horizontal-Endstufe, sondern in einem in sich stabilisierten Hochspannungsgenerator gewonnen, der keine Ballaströhre enthält.

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