Informations- und Kommunikationstechnik

Die Band-Kopf-Charakteristik

Mit der Magnetaufzeichnung lassen sich in der Videotechnik bei der vorgegebenen Geschwindigkeit Signale bis zu 9 MHz aufzeichnen. Der tatsächlich nutzbare Frequenzbereich ist durch die Band-Kopfkurve des verwendeten Systems gegeben. Im Bild erkennt man, dass gerade bei tiefen und hohen Frequenzen nur kleine Wirkungsgrade erreicht werden. Die Bandbreite des FBAS-Signals ist mit 0 ... 5,5 MHz zu hoch und wird besonders im unteren Frequenzbereich von der Kopfkurve beschnitten.

Vor der Aufzeichnung wird daher das gesamte FBAS-Signal umgewandelt, indem es in das Y-Signal und das Colorsignal aufgetrennt wird. Das kann mit einer passiven Filtertechnik gemacht werden, wobei für das Y-Signal ein Tiefpassfilter verwendet wird. Durch die Beschneidung des Y-Signals auf 3,0 ... 3,2 MHz ergibt sich eine erkennbare Qualitätsminderung in der Schärfe an Bildkanten.

Hier muss in der später erfolgenden Signalverarbeitung ein Ausgleich geschaffen werden, um den Signal-/Rauschabstand und damit die Kopierbarkeit einer Aufzeichnung zu ermöglichen. Das Colorsignal wird durch einen Bandpass entsprechend hoher Mittenfrequenz abgetrennt. Moderne Geräte arbeiten mit Kammfiltertechniken und erzielen damit eine bessere und separate Signaltrennung. Eine 100%ige Trennung der Y- und Color-Signale lässt sich nicht erreichen. Im Y-Signal verbleiben Anteile des Farbsignals. Das folgende Blockschema zeigt die Aufarbeitung des FBAS-Signals vor der Aufzeichnung auf das Videoband.

Das BAS-Signal (Y) wird frequenzmoduliert. Der Arbeitsbereich aller Modulatoren und Demodulatoren verläuft nur in einem sehr kleinen Bereich ausreichend linear. Normalerweise wird der Oszillatorkreis mit einer Kapazitätsdiode, einer Varicap bestückt sein, die immer im Sperrbereich angesteuert wird. Die Schaltung ist so zu dimensionieren, dass die zu modulierende NF-Amplitude die Varicap nicht in die Nähe ihres Durchlassbereichs steuern kann. Alle Hilfsfrequenzen sind direkt teilbar auf die Zeilenfrequenz bezogen.

Im Gegensatz zur FM-Modulation mit sinusförmiger Signalfrequenz fehlt beim Videosignal die Bezugsspannung oder mittlere Gleichspannung. Für das Y-Signal gilt: Sein niederfrequentes Signalmaximum (Weißanteil) liefert den Cmin-Wert entsprechend dem fmax-Wert des Kreises. Das Synchronsignal (NF-Signalminimum) liefert den Cmax-Wert entsprechend dem fmin-Wert des Schwingkreises.

Bandbreite = 2 · ( Hub + fNF max )

Beim Standard-VHS ist der Hub mit 1 MHz in den Grenzen 3,8 ... 4,8 MHz festgelegt, und muss unbedingt im linearen Bereich der Modulatorkennlinie liegen. Dazu kommt die Bandbreite des Y-Signals mit 3 MHz, maximal 3,2 MHz. Das Frequenzschema des FM-modulierten Y-Signals umfasst somit um 8 MHz. Das untere Seitenband beginnt bei (3,8 − 3) MHz. Das obere Seitenband reicht bis (4,8 + 3) MHz. Der Hub liegt zwischen 3,8 ... 4,8 MHz.

Die Band-Kopf-Charakteristik bietet nur eine nutzbare Bandbreite von 6 MHz, innerhalb der auch noch das Colorsignal einen Platz haben muss. Das Y-Signal enthält Restanteile des Farbsignals, wo der FHT mit 4,43 MHz mitten im Hub des FM-modulierten Y-Signals liegt und Störungen hervorruft.

 

Dieses Bild skizziert nochmals das Frequenzband des FM-modulierten Y-Signals. Dargestellt sind das jeweils 1. obere und untere Seitenband und der Hub. Die charakteristischen Frequenzwerte sind angegeben. Inmitten des Hubs ist die Lage des normalen Farbhilfsträgers angegeben.

Das Quadratur-Amplituden-Modulierte QAM-Colorsignal wird nach der Bandpassabtrennung einer Mischstufe zugeführt. Die Oszillatorfrequenz liegt bei 5,0601 MHz und die Methode wird als Color-Under-Verfahren bezeichnet. Bei dieser zusätzlichen Modulation des Farbsignals wird die Oszillator-(Misch)-Frequenz von Zeile zu Zeile fortlaufend um jeweils 90 Grad phasengedreht zugegeben (90° - 180° - 270° - 360° ...). Die neue untere FHT-Mischfrequenz liegt bei 626,9 kHz (5,0601 − 4,4316) MHz. Sie muss in den Bereich am unteren Ende des YFM-Spektrums eingepasst werden.

Die Color-Under-Trägerfrequenz ist über den Faktor 40,125 mit der Zeilenfrequenz verknüpft. Die obere Mischfrequenz liegt außerhalb des Arbeitsbereichs der Kopf-Band-Charakteristik. Der ursprüngliche FHT von 4,43 MHz ist zum konvertierten Colorträger von 627 kHz geworden. In einer nachfolgenden Additionsstufe kann es durch den konvertierten Colorträger und dem ursprüngliche FHT im YFM Signalhub zu keiner störender Wechselwirkung kommen. Das Additionssignal wird an die Kopftrafos gegeben.

 

Das nebenstehende Bild zeigt mit dem Ausschnitt eines Oszillogramms die Chroma-Konvertierung. Das Signalbild oben stellt das Chromasignal vor seiner Konvertierung dar. Der untere Signalausschnitt entspricht dem Color-Under-Signal nach der erfolgten Konvertierung.

 

Diese Skizze zeigt das fertig eingepasste Frequenzspektrum. Das obere Seitenband des YFM-Signals wird durch den Einsatz eines TP-Filters im hohen Frequenzbereich beschnitten. Das untere Seitenband wird mit einem Hochpass ebenfalls eingeengt. Hierdurch erhält das abwärts gemischte Color-Under-Signal seinen Platz innerhalb der verfügbaren Bandbreite.

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