CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SUPPRESSING LOW-FREQUENCY SPURIOUS SIGNALS CONTAINED IN A VIDEO SIGNAL

Abstract: 1. A circuit arrangement for eliminating any LF interference signals from the video-signal of a television camera, with a connectible frequency filter (1 to 3, 18), an interference signal detector circuit (6, 7, 16, 17, 22, 23) which causes connection of the LF filter (1 to 3, 18) and a pick-up circuit (6 to 15, 20, 21) monitoring for the interference signal, characterised in that the frequency filter is a band filter, that the pick-up circuit acts upon the filter to effect suppression of the interference signal, and that the detector circuit comprises a comparator (16) and a timer (17) which causes the band filter (1 to 3) to be connected for a programmable interval of time only when the interference signal exceeds a predetermined value.

Description: Schaltungsanordnung zur Elimination von im Videosignal enthaltenen NF-Störsignalen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Elimination von im Videosignal einer Fernsehkamera enthaltenen NF-Störsignalen. Derartige niederfrequente Störsi- gnale werden beispielsweise durch mechanische Erschutterung einer Fernseh-Aufnahmeröhre erzeugt, so dass deren in der Nähe des Targets angeordnete maschenförmige Elektrode, das Feldnetz, in Schwingungen gerät. Durch die resultierende periodische Kapazitätsänderung erhält man einen Verschiebungsstrom zwischen dem Feldnetz und dem Target mit der Resonanzfrequenz des Feldnetzes. Dieser Störeinfluss wird Mikrophonie genannt. Auch können NF Störspannungen durch die Versorgungsnetzspannung entstehen. In dem in der Funkschau, Heft 4, 1982, Seiten 70 bis 72 erschienen Artikel "NF-Störspannung wirksam unterdrückt" ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, bei der die Störsignale durch eine Klemmschaltung unterdrückt werden, die beispielsweise zur Zeit der hinteren Schwarzschulter das Videosignal auf ein festes-Bezugspotential schaltet. Da in diesem Fall Störungen des Versorgungsnetzes beseitigt werden sollen, liegt die Frequenz der Störspannung deutlich unterhalb der Zeilenfrequenz einer normalen Fernsehanlage. Wie aus dem Bild 8 des obengenannten Artikels ersichtlich, sind derartige Klemmschaltungen in ihrer Wirkungsweise sehr frequenzabhangig. Je mehr die Frequenz des Störsignales sich der Frequenz des Nutzsignales nähert, desto geringer ist bei derartigen Klemmschaltungen die Unterdrückung des Störsignales. Da aber die Resonanzfrequenz des Feldnetzes bei ca. 2 kHz liegt, kann durch eine Klemmschaltung der Einfluss der Mikrophonie wenn überhaupt nur sehr ungenügend abgeschwächt werden. Zur Beseitigung der Störungen durch Schwingungen des Feldnetzes wurden deshalb für die Herstellung Materialien gewählt, die sich nicht so leicht zum Schwingen anregen lassen. Dies ergibt zwar eine Verringerung der Störamplitude. Leider kann aber auch die Schwingungsfrequenz weiter erhöht werden, so dass Klemmschaltungen zur Störunterdrükkung nicht mehr eingesetzt werden können. In der Röntgen-Fernsehtechnik finden für hochwertige Aufnahmen oft hochauflösende Fernsehsysteme Verwendung. Die Erhöhung der Auflösung einer Fernseh-Aufnahmeröhre kann dadurch erreicht werden, dass deren Feldnetzspannung gegenüber einem konventionellen Fernsehsystem erhöht wird. Dadurch wird aber auch gleichzeitig der Störeinfluss der Mikrophonie linear anwachsen, so dass sich auf diese Weise die vorher aufgezeigten Probleme nicht lösen lassen. Weiterhin wird die Langsamabtastung (slow-scan) zur Erhöhung der Auflösung eingesetzt. Da hierbei aber die Resonanzfrequenz des Feldnetzes noch näher an die nunmehr reduzierte Zeilenfrequenz heranrückt, lassen sich aus den vorher erläuterten Grunden die Störampli tuden nicht mehr eliminieren. Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine mog- lichst vollständige Unterdrückung der NF-St8rsignale, insbesondere hervorgerufen durch die Mikrophonie, ohne störende Beeinflussung des Nutzsignales bewirkt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein für eine programmierbare Zeitspanne zuschaltbares Frequenzfilter, durch eine Detektorschaltung für das Störsignal, die die Zuschaltung des Filters bewirkt, wenn das Störsignal eine vorbestimmte Grösse überschreitet, und durch eine Erfassungsschaltung gelöst, die auf das Filter im Sinne der Unterdrückung des Störsignales einwirkt. Dadurch wird erreicht, dass bei Vorhandensein eines Störsignales das Frequenzfilter eingeschaltet und derart beeinflusst wird, dass das Störsignal unterdrückt wird. Ist dagegen kein Störsignal vorhanden, wird das Nutzsignal, da das Frequenzfilter abgeschaltet ist, nicht beeinflusst. Eine optimale Unterdrückung des Störsignales erhält man, wenn die Erfassungsschaltung eine Regelschaltung ist, die das Störsignal am Ausgang der Schaltungsanordnung mit einem Sollwert vergleicht und auf das Filter im Sinne der Ausregelung von Regelabweichungen einwirkt. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn das Frequenzfilter aus einer in ihrer Frequenz durch die Regelschaltung einstellbaren Bandsperre besteht. Eine vorteilhafte Weiterbildung erhält man, wenn das Frequenzfilter einen Bandpass aufweist, dessen Ausgangssignal in einer Mischstufe dem Videosignal negativ überlagert wird. Eine Anpassung des Bandpasses an das Störsignal wird erreicht, wenn das Frequenzfilter weiterhin eine an den Bandpass angeschlossene erste Multiplikationsstufe und einen mit dieser verbundenen Phasenschieber aufweist, die die Stellglieder für die Regelschaltung bilden. Eine einfache Regelschaltung erhält man, wenn sie einen Bandpass für das Störsignal aufweist, wenn am Ausgang des Bandpasses ein Spitzenwertdetektor angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal einer zweiten Multiplikationsstufe und einem Detektor für die Regelrichtung zugeführt ist, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Multiplikationsstufe verbunden ist, wenn das Ausgangssignal der Multiplikationsstufe als Istwert in einem Regler mit dem Sollwert verglichen wird, und wenn der Ausgang des Reglers mit dem Frequenzfilter verbunden ist. Eine Unterdrückung von kurzzeitigen, störenden Filterungen wird unterbunden, wenn das Frequenzfilter mit einem Schalter einschaltbar ist, der von einem Zeitglied gesteuert wird, dem das durch einen Bandpass gefilterte Videosignal zugeführt wird. Bei Verwendung der Schaltungsanordnung in einer Röntgendiagnostikanlage lässt sich die Regelschaltung vorteilhaft steuern, wenn eine Steuerschaltung vorhanden ist, die den Schaltzustand der Röntgenröhre erfasst und den Regelkreis nur bei ausgeschalteter Röntgenstrahlung aktiviert. Ein derartiger Regelvorgang lässt sich vorteilhaft erreichen, wenn der Regler über einen Umschalter mit Speichermitteln verbunden ist, wenn eine Vorrichtung zur Erschütterung des Vidikons vorgesehen ist und wenn die Steuerschaltung den Umschalter und die Vorrichtung derart steuert, dass nur bei ausgeschalteter Durchleuchtung eine Erschütterung des Vidikons ausgelöst wird und gleichzeitig die entsprechende Ansteuerung des Frequenzfilters durch änderung der Informationsinhalte der Speichermittel erfolgt. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemassen Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausfüh rungsform der erfindungsgemässen Schaltung anordnung, und Fig. 3 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Aus führungsform der in Figur 2 dargestellten Schaltungsanordnung. In der Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von in dem Videosignal enthaltenen NF-Störsignalen dargestellt, der das Videosignal einer Fernsehkamera zugeführt wird. Der Eingang der Schaltungsanordnung ist mit einem Bandpass 1 verbunden, an dem eine erste Multiplikationsstufe 2 angeschlossen ist. Mit dem Ausgang der ersten Multiplikationsstufe 2 ist ein Phasenschieber 3 verbunden, der über einen Schalter 4 an einer Mischstufe 5 angeschlossen ist. Dem zweiten Eingang der Mischstufe 5 wird ebenfalls das Eingangs-Videosignal zugeführt. An der Mischstufe 5 ist ein zweiter Bandpass 6 angeschlossen, der mit einem Spitzenwertdetektor 7 verbunden ist, dessen Ausgangssignal einer zweiten Multiplikationsstufe 8, einem Detektor 9 für die Regelrichtung und einem Komparator 16 zugeführt ist, deren Ausgang mit einem Zeitglied 17 verbunden ist, das den Schalter 4 steuert. Der Ausgang des Detektors 9 ist mit dem zweiten Eingang der zweiten Multiplikationsstufe 8 verbunden, deren Ausgang an einem Regler 10 angeschlossen ist. An dem Ausgang des Reglers 10 sind über einem Dreifach-Umschalter 11 zwei Speicher 12 und 13 angeschlossen, die mit der ersten Multiplikationsstufe 2 und dem Phasenschieber 3 verbunden sind. Der Umschalter 11 wird von einer Steuerschaltung 14 betätigt, der ein Statussignal der Röntgenanlage zugeführt wird, das die ausgeschaltete Durchleuchtung signalisiert. Die Steuerschaltung 14 ist weiterhin mit einer Vorrichtung 15 zur Erschütterung des Vidikons verbunden. Durch den Aufbau des Frequenzfilters mit Bandpass 1, erster Multiplikationsstufe 2, Phasenschieber 3 und Misch stufe 5 wird das Störsignal herausgesiebt und gegenphasig zum Videosignal addiert. Bei richtiger Mischung des Videosignales mit dem gefilterten Störsignal, d.h. gleiche Amplitude und 1800-Phasenverschiebung der Störsignalanteile, wird das Störsignal vollständig ausgelöscht. Hierbei ergibt sich aber das Problem, dass die Resonanzfrequenz des Feldnetzes, mit dem dieses schwingt, tempe raturabhangig ist. Pro 1 K Temperaturdifferenz kann sich sich die Frequenz um ca. 1 % ändern. Deswegen wählt man bei dieser Ausführungsform einen relativ breitbandigen Bandpass, so dass das Störsignal in seinem gesamten möglichen Frequenzbereich herausgesiebt werden kann. Da weder der Amplitudengang noch der Frequenzgang des Bandpasses 1 im Durchlassbereich hinreichend linear sind, wird durch die nachgeschaltete erste Multiplikationsstufe 2 und den Phasenschieber 3 das herausgefilterte Störsignal an das im Videosignal enthaltene Störsignal angepasst. Durch die nachgeschaltete Regelschaltung 6 bis 15 wird das Frequenzfilter auf sein Optimum geregelt. Die Stellgrössen dieser Regelvorgänge bleiben wegen der sehr langsam stattfindenen Temperaturveränderung über längere Zeit konstant. Deswegen ist es bei Röntgenfernsehanlagen zweckmässig, wenn in den Durchleuchtungspausen durch die Steuerschaltung 14 eine Erschütterung des Vidikons ausgelöst wird, so dass das am Eingang der Schaltungsanordnung liegende Videosignal nur dieses von der Erschütterung herruhrende Störsignal aufweist. Es lässt sich aber auch eine manuelle Erschütterung erreichen, indem die Beobachtungsperson auf ein Zeichen oder Signal der Steuerschaltung 14 hin beispielsweise die Röntgenanlage mit der Fernsehkamera bewegt. Die Steuerschaltung 14 bewirkt die Zuschaltung des Frequenzfilters 1 bis 3 und steuert den Umschalter 11 derart, dass er von seiner Mittelstellung aus alter nierend die beiden Speicher 12 und 13 an den Regler 10 schaltet. Dadurch werden nacheinander die Amplitude und die Phase des Ausgangssignales des Bandpasses 1 auf ihr Optimum geregelt, so dass am Ausgang der Mischstufe 5 kein oder nur ein geringes Störsignal vorhanden ist. Das bedeutet, dass das Ausgangssignal der zweiten Multiplikationsstufe 8 als Istwert dem Regler 10 zugeführt ist, der ihn mit einem Sollwert von Null vergleicht, und die in den Speichern 12 und 13 enthaltenen Regelgrössen so lange verändert, bis der Istwert ebenfalls Null und somit das Störsignal eliminiert ist. Wird nun nach erfolgter Justierung der Regelschaltung die Durchleuchtung eingeschaltet und tritt dabei eine Erschütterung der Fernsehkamera auf, so wird durch den Bandpass 6 und den Spitzenwertdetektor 7 das Auftreten des Störsignales erkannt und dem Komparator 16 zugeführt. Uberschreitet die Amplitude des Störsignales einen vorgegebenen Schwellenwert, erzeugt der Komparator 16 ein Signal, so dass durch das Zeitglied 17 der Schalter 5 verzögert betätigt wird und eine Elimination des Störsignales erfolgt. Nach einer programmierbaren Zeitspanne, die beispielsweise 3s bis lOs betragen kann, wird der Schalter 4 wieder betätigt und der Bandpass 1 wieder abgeschaltet. Auf diese Weise werden die meist sehr kurzzeitigen Abschnitte, in denen das Videosignal Anteile des Störsignales enthalt, unkompensiert gelassen, während bei stärkerem und länger andauerndem Stor- signal dieses eliminiert wird. In der Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung dargestellt, bei der eine Elimination des Störsignales durch eine Bandsperre 18 erfolgt, die relativ schmalbandig ausgeführt und in ihrem Frequenzgang steuerbar ist. Dadurch wird eine Anpassung an das Temperaturverhalten des Feldnetzes der Fernsehaufnahmeröhre erreicht. Als eine derartige Bandsperre kann ein in der Zeitschrift "Electronics", Heft Nov. 1982, Seite 172 beschriebener monolithischer Filter Verwendung finden. Die mit dem Eingang der Schaltungsanordnung verbundene Bandsperre 18 ist mit ihrem Ausgang an den einen Umschaltkontakt eines Umschalters 19 angeschlossen, dessen zweitem Kontakt das aktuelle Videosignal zugeführt wird. Der Umschalter 19 ist mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. An den Ausgang der Bandsperre 18 ist die Regelschaltung, bestehend aus Bandpass 6, Spitzen wertdetektor 7, Multiplizierer 8, Detektor 9 und Regler 10, angeschlossen, der über einen Schalter 20 mit einem Speicher 21 verbunden ist, dessen Ausgangssignal der Bandsperre 18 als Regelgrösse zugeführt wird. Der Schalter 20 wird ebenfalls durch die Steuerschaltung 14 gesteuert, die mit der Röntgenanlage und der Vorrichtung 15 zur Erschütterung des Vidikons verbunden ist. Das Eingangs-Videosignal wird weiterhin einem zweiten Bandpass 22 zugeführt, der mit einem zweiten Spitzenwertdetektor 23 verbunden ist, an dem der Komparator 16 und das Zeitglied 17 angeschlossen sind, das den Umschalter 19 steuert. Die Funktionsweise dieser Schaltung ist im wesentlichen die gleiche wie die der anhand der Figur 1 beschriebenen Schaltung, nur dass anstelle des Bandpasses 1, dessen Signal mit dem aktuellen Videosignal negativ überlagert wird, eine Bandsperre 18 getreten ist, die in den Signalweg des Videosignales geschaltet wird und eine Herausfilterung des Störsignales bewirkt. In der Figur 3 ist eine gegenüber der Figur 2 abgewandelte Schaltungsanordnung dargestellt, bei der der Komparator 16 an dem Ausgang des Spitzenwert-Detektors 7 angeschlossen ist. Der Umschalter 19 wird von dem an dem Komparator 16 angeschlossenen Zeitglied 17 und der Steuerschaltung 14 betätigt. Der Bandpass 6 ist nunmehr nicht an der Bandsperre 18, sondern an dem Umschaltkontakt des Umschalters 19 angeschlossen, der mit dem Ausgang der Schaltung verbunden ist. Die weitere Beschaltung ist die gleiche wie in Figur 2. Zur Einstellung der Regelgrössen wird die Bandsperre 18 über den von der Steuerschaltung 14 betätigten Umschalter 19 mit dem Regelkreis 6 bis 21 verbunden, der die Einstellung der Frequenz der Bandsperre 18 vornimmt. Ist diese Justierung erfolgt, so schaltet die Steuerschaltung 14 den Umschalter 19 wieder in seine dargestellte Position, so dass das aktuelle Videosignal über dem Bandpass 6 und dem Spitzenwertdetektor 7 dem Komparator 16 zugeführt wird, der das Videosignal auf Störsignale überprüft. Tritt ein Störsignal auf, so wird durch das Zeitglied 17 der Umschalter 19 in bereits beschriebener Weise betätigt, so dass das Videosignal über die Bandsperre 18 geleitet und das Störsignal eliminiert wird. Durch diese vereinfachte Schaltungsanordnung werden der Bandpass 22 und der Spitzenwertdetektor 23 eingespart. Eine sehr einfache und kostensparende Lösung erhalt man, wenn die Bandsperre 18 nicht sehr schmalbandig ausgeführt ist. Ihre Sperrfrequenz ist dabei auf die Resonanzfrequenz des Feldnetzes der Fernsehkamera bei Betriebstemperatur eingestellt. Dadurch kann die gesamte Regelschaltung 6 bis 10, 14, 15, 20, 21 entfallen. Die Bandsperre braucht nunmehr nicht in ihrer Frequenz regelbar sein. Eine bessere, aber ebenfalls kostengünstige Lösung wird durch den Einsatz eines Temperatursensors in der Nähe des Feldnetzes erreicht, der das Sperrverhalten der Bandsperre 18, d.h. deren Resonanzfrequenz, so steuert, dass es dem Temperaturverhalten des Feldnetzes und damit deren veränderlichen Resonanzfrequenz optimal angepasst ist. Auch in diesem Fall werden nur noch der Bandpass 22, der Spitzenwertdetektor 23, der Komparator 16 und das Zeitglied 17, das den Schalter 19 steuert, benotigt. Die aufwendigere, aber genauere Regelschaltung kann auch hierbei entfallen. 9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Elimination von im Videosignal einer Fernsehkamera enthaltenen NF-Störsignalen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein zuschaltbares Frequenzfilter (1 bis 3, 18), durch eine Detektorschaltung (6, 7, 16, 17, 22, 23) für das Störsignal, die die Zuschaltung des Filters (1 bis 3, 18) für eine programmierbare Zeitspanne bewirkt, wenn das Störsignal eine vorbestimmte Grösse überschreitet, und durch eine Erfassungsschaltung (6 bis 15, 20, 21), die auf das Filter im Sinne der Unterdrückung des Störsignales einwirkt. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c.h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassungsschaltung eine Regelschaltung (6 bis 15, 20, 21) ist, die das Störsignal am Ausgang der Schaltungsanordnung mit einem Sollwert vergleicht und auf das Filter im Sinne der Ausregelung von Regelabweichungen einwirkt. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Frequenzfilter aus einer in ihrer Frequenz durch die Regelschaltung (6 bis 15, 20, 21) einstellbaren Bandsperre (18) besteht. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Frequenzfilter einen Bandpass (1) aufweist, dessen Ausgangssignal in einer Mischstufe (5) dem Videosignal negativ überlagert wird. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Frequenzfilter weiterhin einen an dem Bandpass (1) angeschlossene erste Multiplikationsstufe (2) und einen mit diesem verbundenen Phasenschieber (3) aufweist, die die Stellglieder für die Regelschaltung (6 bis 15) bilden. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Regelschaltung einen Bandpass (6) für das Störsignal aufweist, dass am Ausgang des Bandpasses (6) ein Spitzenwertdetektor (7) angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal einer zweiten Multiplikationsstufe (8) und einem Detektor (9) für die Regelrichtung zugeführt ist, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der zweiten Multiplikationsstufe (8) verbunden ist, dass das Ausgangssignal der zweiten Multiplikationsstufe (8) als Istwert in einem Regler (10) mit dem Sollwert verglichen wird, und dass der Ausgang des Reglers (10) mit dem Frequenzfilter (1 bis 3, 18) verbunden ist. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Frequenzfilter (1 bis 3, 18) mit einem Schalter (4, 19) einschaltbar ist, der von einem Zeitglied (17) gesteuert wird, dem das durch einen Bandpass (6, 22) gefilterte Videosignal zugeführt wird. 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Röntgendiagnostikanlage, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Steuerschaltung (14) vorhanden ist, die den Schaltzustand der Röntgenröhre erfasst und den Regelkreis nur bei ausgeschalteter Röntgenstrahlung aktiviert. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Regler (10) über einen Umschalter (11, 20) mit Speichermitteln (12, 13, 21) verbunden ist, dass eine Vorrichtung (15) zur Erschütterung des Vidikons vorgesehen ist und dass die Steuerschaltung (14) den Umschalter (11, 20) und die Vorrichtung (15) derart steuert, dass nur bei ausgeschalteter Durchleuchtung eine Erschütterung des Vidikons ausgelöst wird und gleichzeitig die entsprechende Ansteuerung des Frequenzfilters durch Änderung der Informationsinhalte der Speichermittel (12, 13, 21) erfolgt.

Inventors: HAHM, GERHARD, DIPL.-ING., HORBASCHEK, HEINZ, DIPL.-ING., MAASS, WOLFGANG, SKLEBITZ, HARTMUT
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H04N5
IPC codes: H04N5