專利名稱：一種改進視頻擾頻并使用分離同步脈沖的方法和裝置的制作方法
在技術(shù)方面對擾頻視頻信號的需要是眾所周知的。擾頻信號的各種方法也是已知的。擾頻的一種方法包括在發(fā)射機端倒相一個信號或部分信號和在接收機端再倒相該信號或部分信號以重新構(gòu)成適當?shù)囊曨l信號。
在發(fā)送機端，被倒相的這部分視頻信號是對于所選擇的軸倒相的。典型地，這個軸可能是系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)。例如如果+100IRE表示電視信號的白色電平峰值，-40IRE表示同步脈沖頂部電平或者最大的負信號部分，對于反相軸多半選擇在+30IRE。這點是在最大負信號部分和最大正信號部分兩者中間。因此，如果最大負信號部分是相對于該軸被倒相的，則它不會超過最大正信號部分(+100IRE)。同樣，如果白色電平峰值相對于這個軸被倒相，它將不會低于最大負信號部分(-40IRE)。
為了更好理解視頻信號和一些反向的方案，現(xiàn)在注意

圖1A-圖1D。圖1A表明了一個視頻信號的草圖，這個圖和圖中所標示的部分是用于幫助讀者去識別在說明書中所述的這種圖或其它圖中視頻信號的一些關(guān)鍵部分的一種模式。為了清楚起見，這些部分通常不標在其它圖中，那些熟練的技術(shù)人員將認識到圖的一般原則。
參照圖1A，能夠看出視頻信號的每一段線的特點在于一個水平同步脈沖101由同步脈沖頂部或視頻信號的最大負狀態(tài)來表示。通常這個脈沖持續(xù)4.7μs，在美國和許多其它國家所采用的NTSC(美國國家電視制式委員會)電視系統(tǒng)中為每秒重復15，734次。跟著同步脈沖，信號電壓返回到消隱電平或黑電平，它被用作基準電平。按照慣例，采用無線電工程師協(xié)會(現(xiàn)為IEEE)的度量單位，消隱電平被認為是OIRE，同步脈沖頂部電平為-40IRE，白色電平峰值為+100IRE。140IRE電視信號的最大正常偏移通常等于1V(峰-峰)，雖然對于一臺特殊的裝置而言，其它電壓電平有時可采用內(nèi)部的(標準)，在同步脈沖頂部之后和在稱為過渡沿102的一段延遲后，跟著返回到消隱電平，以便產(chǎn)生彩色同步脈沖103。彩色同步脈沖(一般)由8周彩色副載波組成，在NTSC發(fā)送中為3.58MHz。正如那些熟練的技術(shù)人員可以更好地理解那樣，彩色同步脈沖的幅度，特別是相位對于彩色信息的完全恢復是極其重要的。在跟隨彩色同步脈沖的一個延遲之后，一般表示為107的有效視頻周期開始。從同步脈沖結(jié)束到有效視頻開始的時間稱為后沿106。有效視頻的結(jié)束定義為前沿104，它強調(diào)了兩次，表示信號的重復，從前沿開始到后沿的結(jié)束的整個周期，總起來稱為水平消隱周期(HBI)105。
有效視頻周期107，實質(zhì)上由表示圖象亮度(輝度)加上一個彩色副載波(未標明)的各種電壓組成，彩色副載波按照幅度調(diào)制載有彩色飽和度(“純度”)信息和由相對于同步脈沖103的相位來表示的彩色值(“色調(diào)”)。同步和有效視頻的圖案是按252.5行重復的(包括垂直消隱)。這個行數(shù)由一個“場”和后面的一個交錯的第二場組成。兩個場一起構(gòu)成一個“幀”或一幅完整的圖象。典型的幀頻是30/秒，也就是每秒產(chǎn)生30次幀。
圖1B-1D說明各類方法中的某些方法，在這些方法中，其視頻信號可以被倒相。在圖1B中有效視頻行是倒相的，但水平消隱周期(HBI)不倒相。從已有技術(shù)可知，倒相的視頻信號有非倒相的同步脈沖。圖1C說明具有正常有效視頻的一個倒相HBI。圖1D表示倒相視頻和倒相HBI兩個的組合。
在只有有效視頻倒相的情況下，如圖1B，正常地產(chǎn)生同步，然而在視頻接收機中同步復原電路難以恢復同步，這是因為同步電路是用于尋找視頻信號的最大負值部分。如所示的，在視頻倒相的情況下，白色電平峰值已移到同步脈沖的幅度，以致同步電路不能把同步脈沖從白色電壓峰值區(qū)分開。結(jié)果同步電路仍然連續(xù)地辨別同步信息(例如，在暗淡的畫面上沒有白色電平峰值)，圖象將顯示負的實際圖象，因為亮電平和暗電平已經(jīng)相反。而且彩色信息變得不正確，因為彩色副載波的相位在轉(zhuǎn)化過程中已被反相。
圖1C說明具有非倒相視頻的倒相同步脈沖。在該情況下，如果同步恢復是可能的話，那么圖象信息正確出現(xiàn)，但是由于同步脈沖已經(jīng)倒相，同步電路將不能辨別同步，使圖象變成彎曲。
圖1D表示把上述同步和視頻兩者都倒相的方法結(jié)合起來的情況。
一種有希望的視頻擾頻方法將允許從這些模式的一種形式改變?yōu)榱硪环N形式，這種改變是隨機的，或者是根據(jù)一些預定的條件，例如平均圖象電平(APL)。在最近幾年來采用的擾頻系統(tǒng)中，這些模式已經(jīng)單獨使用或者組合地被使用過。其它已知的擾頻模式也能適用于本發(fā)明。為簡明起見，這些其它的已知模式?jīng)]有示出。這些已知擾頻模式包括同步抑制、動態(tài)同步抑制、失落場和上述各種的組合。
過去的系統(tǒng)至少有兩個在恢復信號中產(chǎn)生人為因素干擾而引起的難題。如果同步信號被倒相，解調(diào)器的自動增益控制(AGC)電路用于復原去擾頻之前的信號，它將不能恢復自動增益控制(AGC)的一個良好增益基準，這是因為倒相的同步脈沖被作為調(diào)制信號的最大幅度正常地發(fā)送。AGC電路尋找它，以便使接收信號的幅度歸一化。而當同步脈沖倒相時，調(diào)制信號的峰值對應(yīng)于在一場中的白色電平峰值。由于白色電平峰值是圖象的函數(shù)，所以它不能形成一個良好的基準，為解決這類問題，一種可能的方法是檢測載波的最小值，并把它作為基準，象法國和其它國家所采用的SECAM電視系統(tǒng)中所使用的基準一樣。然而，由于要求同樣的解調(diào)器電路來控制擾頻和非擾頻信號(倒相和非倒相)，因此，為了恢復擾頻和非擾頻信號，提供兩個AGC檢測器是必需的。一個檢測器用于檢測倒相信號，另一個用于檢測非倒相信號。這樣就加大了電路的成本。而且，要匹配兩個不同的AGC檢測器的性能，其困難是難以克服的。
以前系統(tǒng)的第二個嚴重缺陷是由于反向軸的“計算”引起的，在圖1A中反向軸一般表示為108。這個軸是這樣的電壓電平(以IRE單位測量的)，要倒相的信號部分圍繞著它旋轉(zhuǎn)。可以想象，信號“被固定”到旋轉(zhuǎn)軸，并且在它周圍倒轉(zhuǎn)，以致使它的負峰值變成它的正峰值，反之亦然。為了實現(xiàn)適當?shù)娜_頻，在擾頻器中和去擾頻器中反向軸必須相等，如果由于信號或部分信號圍繞擾頻器中的軸而倒相，則它必須圍繞去擾頻器中的同一軸再倒相，以便精確再現(xiàn)正確的圖象信號信息。如果去擾頻器中的反向軸與擾頻器中的反向軸不同，則復原信號相對于發(fā)送信號存在偏移。其結(jié)果使視頻信號和/或同步脈沖不是拉長就是壓縮。不管發(fā)生哪種情況，復原視頻的亮度電平將被改變，在圖象中留下一個不需要的人為因素干擾。如果經(jīng)常改變視頻倒相的方法(一種為抗擾偷看所要求的情況)，這種人為因素干擾是特別麻煩的。
過去的系統(tǒng)依靠工廠校準來保持系統(tǒng)中反向軸的完整性。這種方法不能令人滿意。例如，一些系統(tǒng)可測量同步信號的電平，和“算出”到反向軸的距離。正如那些專業(yè)技術(shù)人員所知，一個特別方便的反向軸是+30IRE，在同步脈沖頂部(-40IRE)和白色電平峰值(+100IRE)中間，如果在去擾頻器處復原信號的正常幅度為1V，則在同步脈沖中與軸之間的電壓差是(70/140)×(1V)＝0.5V但是，假設(shè)改變調(diào)制器的調(diào)制深度，使復原信號不是1V，而是以0.9V代替。去擾頻器不知道這個變化，所以假設(shè)軸離同步頭是0.5V，然而，實際上軸離同步頭為(70/140)×(9V)＝0.45V去擾頻器配置在軸上的誤差為0.05V，它能表示相當于7.78IRE的誤差，當反而軸有誤差時，總的視頻誤差以兩倍軸的誤差或15.56IRE表示。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還進一步理解在發(fā)射機或接收機中的其它情況(例如漂移)能在反向軸的計算中引起誤差。
以前系統(tǒng)的另一個缺陷暴露在CATV系統(tǒng)的開始部分，那里的信號是擾頻的。調(diào)制器必須使擾頻信號加在RF載波上，它包括一個用于使調(diào)制信號的峰值包絡(luò)歸一到要求電平的同步脈沖頂部鉗位電路，參照圖1C或圖1D所示，在這些擾頻模式中，同步不在所期望的視頻信號負峰值處產(chǎn)生，致使鉗位無效。以前的系統(tǒng)需要一個用于保持鉗位作用的改進型調(diào)制器。這種改進一般都比較大，而且要完成這種調(diào)制器，制造商的并沒有把握。
由于已有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明講授一種新的改進方法，它使用了通過對視頻信號信息的部分倒相進行擾頻的視頻信號。
與先前技術(shù)的視頻信號倒相系統(tǒng)相比較，本發(fā)明的一個目的在于改進復原視頻信號的質(zhì)量。這包括使視頻對輸入信號的幅度變化不太敏感，以及對傳送倒相信號的調(diào)制器的調(diào)制深度解調(diào)器的解調(diào)靈敏度和復原電路的穩(wěn)定度也不太敏感。
本發(fā)明的另一個目的是提供防偷看的附加保密措施，這是通過讓擾頻電路在多個工作模式上工作來完成的，每個模式都會使常規(guī)偷看裝置所采用的TV產(chǎn)生不同的反映。
本發(fā)明又一個目的在于提供一種改進方法和復原擾頻視頻信號的裝置，而沒有替代或改進在CATV工業(yè)中目前所采用的調(diào)制器。以前的系統(tǒng)有時依靠調(diào)制器的重要更改，希望采用一項新技術(shù)而使額外的負擔加在電纜操作員的身上。
本發(fā)明的另一個目的是在同步脈沖期間提供更多的信息，使反向軸能夠精確計算。
因此，本發(fā)明的一個目的是克服上述經(jīng)濟方面的不足。
圖2A、圖2B和圖2C說明本發(fā)明的一個方面的波形。按照本發(fā)明的一個新的方面，同步脈沖分成幾個部分。一部分同步脈沖可按一個電平發(fā)送，例如一般同步脈沖電平-40IRE，另一部分同步脈沖按另一個電平發(fā)送，例如+100IRE，它與白色電平峰值相對應(yīng)。
如圖2A所示，同步脈沖第一部分可以按第一電平發(fā)送，這里是同步脈沖頂部電平，其時間周期為t1(其中t1＜同步脈沖持續(xù)時間周期)，而同步脈沖第二部分是按對應(yīng)于白色電平峰值的電平發(fā)送的，其時間周期為t2(其中t2＜同步脈沖持續(xù)時間)。t1和t2的值最好相等，然而t1可以大于t2，或者t2可以大于t1，如果同步脈沖在圖2A和圖2B所示的兩部分中傳遞，時間t1+t2應(yīng)等于同步脈沖持續(xù)時間。同步脈沖持續(xù)時間一般約為4.7μs，但是它可以變化，這對專業(yè)技術(shù)人員是很清楚的。
在圖2B中，t1表示對應(yīng)于白色電平峰值(+100IRE)的同步脈沖第一部分的持續(xù)時間，t2表示對應(yīng)于同步脈沖頂部電平(-40IRE)的同步脈沖第二部分的持續(xù)時間。在這種波形中，同步脈沖第一部分是以比接著的同步脈沖部分電平較高的電平發(fā)送的，例如同步脈沖第一部分的電平是峰值白電平，而同步脈中的第二部分以同步脈沖頂部電平發(fā)送。這就提供了附加的優(yōu)點，即使同步脈沖頂部電平被檢測到，它也將在時間上延遲，從而產(chǎn)生圖形偏移。
一個進一步的實施例，其特征在于提供一個分成三部分的同步脈沖。在這個實施例中，三部分的同步脈沖，每一部分均可按不同于其它兩個的電平或一些相等電平發(fā)送。借助于該例子，這個實施例的優(yōu)選形式示于圖2C。在圖2C中，同步脈沖第一部分是以同步脈沖頂部電平(例如-40IRE)，持續(xù)時間為t1發(fā)送的，第二部分是以白色電平峰值(例如+100IRE)。持續(xù)時間為t2發(fā)送的，而第三部分持續(xù)時間為t3，按同步脈沖頂部電平(例如-40IRE)發(fā)送的。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是很明顯的同步脈沖可以分成多于三個部分和多于兩個電平發(fā)送?？瓷先ニ坪跤袩o數(shù)個部分和電平可以組合和排列，但是根據(jù)圖中所示的情況避免使用所有的這種組合。
現(xiàn)在，將解釋為什么選擇+100IRE電平作為傳送一部分同步脈沖的優(yōu)選電平，以及為什么傳送一個至少具有同步脈沖頂部電平(-40IRE)和白色電平峰值(+100IRE)信息的分離同步脈沖是一個優(yōu)點。
+100IRE電平的傳送適用于多種目的。第一，在傳送信號中提供第二基準電平(同步脈沖頂部電平是第一)，由它去擾頻器可計算反向軸的大小。由于反向軸可以涉及白色電平峰值和同步脈沖頂部電平，即使偶然改變解調(diào)信號的大小，去擾頻器可以根據(jù)傳送電平計算出一個新的反向軸而沒有差誤。其次，在同步倒相的情況下，+100IRE基準提供了一個-40IRE基準，由此可見，當根據(jù)本發(fā)明的一個分離同步脈沖圍繞+30IRE軸倒相時，按照+100IRE的同步信號部分現(xiàn)在變成了-40IRE。E象上面所指出的那樣，這個基準對于解調(diào)器中AGC電路的高效率和適當?shù)牟僮魇切枰摹Ｈ缟纤?，這個基準對于調(diào)制器的基本部分-鉗位的適當操作也是需要的。
提供一個分離同步脈沖的另一個優(yōu)點在于為了識別同步脈沖，許多電視接收機被設(shè)計成需要檢測將近整個4.7μs同步脈沖時間的同步脈沖頂部電平。在這些系統(tǒng)中，如果同步脈沖頂部電平不在大約4.7μs內(nèi)檢測，接收機就忽略了這個脈沖，認為它是噪聲。這個優(yōu)點與接收機中同步電路和AGC電路的工作有關(guān)，這些接收機是直接接收廣播信號，而不是接收來自電纜系統(tǒng)的信號，根據(jù)本發(fā)明的縮短同步頂部電平脈沖，許多沒有認可的接收機是不能同步的。
圖2D說明了一個包含有與圖2A類似的分離同步脈沖的視頻信號波形的例子，那里的視頻信號是通過同步脈沖和有效的視頻信號兩者倒相來擾頻的。可以認為同步或視頻也能單獨倒相的，因為本發(fā)明使用了一個分離同步脈沖。注意，現(xiàn)在圖2D中第二部分同步脈沖電平是-40IRE，為電視接收機中的AGC電路和調(diào)制器中的鉗位提供了一個基準。該圖也說明了分離同步脈沖的另一個優(yōu)點。當同步脈沖倒相(有或者沒有視頻)時，電視接收機仍然可以在同步脈沖頂部電平上找到一個信號，但同步電平的過度時間要比實際的同步前沿推遲。由于這個前沿在顯象管光屏上建立圖象的水平位置，當擾頻模式從倒相同步到不倒相同步改變時，該圖象便在屏上水平偏移。偏移時間約為總水平時間63.5μs中的2μs，它表示圖象寬度有3%的偏移。這足以產(chǎn)生煩擾的跳變圖形，如果選擇適當?shù)乃俾剩瑒t圖象的清晰度將急劇地下降。
分離同步脈沖可進一步用于各種其它已知的擾頻技術(shù)中。例如，本發(fā)明的分離同步脈沖技術(shù)可用于同步抑制、視頻倒相、視頻倒相和同步倒相、同步倒相、失落場和動態(tài)的擾頻模式。所列出的擾頻模式是通過舉例的方法，而且是不完全的。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，某些行按沒有分離的同步脈沖(標準同步脈沖)發(fā)送，而另一些行按分離的同步脈沖發(fā)送。同時，某些行可用一種方法分離同步脈沖，而另一些行可用另一種方法分離同步脈沖。例如，某些行可用一個分成兩部分的同步脈沖發(fā)送(如圖2A或2B所示)，而另一些行可用一個不同于兩部分的數(shù)，例如三部分(見圖2C)的同步脈沖來發(fā)送。然而，不僅可以在不同行上發(fā)送不同的部分數(shù)，而且在不同行上發(fā)送的幾部分電平可以在某些行上變化。例如，采用一個兩部分同步脈沖，某些行可以按圖2A所示發(fā)送，而另一些行可以按不同于-40IRE或+100IRE電平來發(fā)送一部分。同樣，某些行可以發(fā)送第一部分為-40IRE和第二部分為+100IRE的分離同步脈沖，而其他行規(guī)定第一部分為+100IRE，第二部分為-40IRE來發(fā)送一個分離同步脈沖。也可采用改變部分的數(shù)目和使用不同電平的組合。
圖1A表示一個視頻信號的草圖。
圖1B、圖1C和圖1D表示各種形式的擾頻視頻信號草圖。
圖2A、圖2B和圖2C表示按照本發(fā)明的教導具有一個分離同步脈沖的視頻信號圖。
圖2D表示具有一個分離同步脈沖的一個擾頻視頻信號圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個能擾頻信號的擾頻器電路圖。
圖4A、圖4B和圖4C是一個用于理解圖3工作的定時圖。
圖5A、圖5B和圖5C表明一個定時圖和視頻信號。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個能對信號去擾頻的去擾頻器的電路圖。
圖7是一個用于圖6電路圖的定時圖。
圖8是一個根據(jù)本發(fā)明能擾頻信號的擾頻器的優(yōu)選實施例的電路圖。
圖9是一個用于圖8電路的定時圖。
圖10是一個能用于本發(fā)明的調(diào)制器的電路圖。
圖11是一個能將視頻信號再倒相的一個CATV置頂變換器的方框圖。
圖12是一個能用于本發(fā)明的一種去擾頻器優(yōu)選實施例的電路示意圖。
已經(jīng)敘述了有關(guān)本發(fā)明所使用的信號的格式和它的一些優(yōu)點，現(xiàn)在敘述用于產(chǎn)生分離同步脈沖和用于去擾頻的電路。
為了簡便起見，先描述用于實現(xiàn)如圖2A所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例所需要的總體電路。在該實施例中，同步脈沖第一部分電平是-40IRE，同步脈沖第二部分是電平是+100IRE。在對實現(xiàn)同步脈宓惱庵指袷剿枰牡緶方刑致垡院螅迪稚鮮齙鈉淥凳├透髦制淥鉸齔甯袷蕉枰魘裁錘謀?，这峨s詒玖煊蚱脹際躒嗽崩此凳竅遠準摹 圖3圖示了用一個分離同步脈沖對信號進行擾頻所需的具體的基本電路。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，將視頻信號從適當信號源傳送到擾頻器中。這種源的例子可以是一個地面接收機，調(diào)諧到接收經(jīng)衛(wèi)星發(fā)送的一個特殊發(fā)送通道。例如，一種付款的電影業(yè)務(wù)(如果信號是通過各種技術(shù)編碼，以便衛(wèi)星發(fā)送，在加到這種電路之前，它應(yīng)被譯碼返回到標準的NTSC格式)。使用鉗位電路201，通過一個同步脈沖頂部電平或一個后沿電平，將信號置于預定的常數(shù)電壓電平。這種電路在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。
鉗位以后，視頻信號按一個時間周期加到開關(guān)S1。當S1處于如圖2A所示的位置A時，輸入的視頻信號加到開關(guān)S1。在與視頻信號的有效同步脈沖的有效間隔相對應(yīng)的時間內(nèi)，開關(guān)S1轉(zhuǎn)到位置B。通過正弦平方濾波器202把開關(guān)S1接到開關(guān)S2。S2一般處于位置D，相當于S2接到一個表示消隱電平電壓(例如OIRE)的位置。為了方便起見，它可以是地。在適當?shù)臅r間(將在后面描述)，開關(guān)S2轉(zhuǎn)到位置E，它相當于S2接到表示同步脈沖頂部電平例如-40IRE的一個電壓的位置。在另一個時間(將在以后描述)，開關(guān)S2移到位置F，相當于S2接到表示白色峰值電平例如+100IRE的一個電壓位置。開關(guān)S1從位置A轉(zhuǎn)位置位B，使S1接到S2，從而用按照本發(fā)明的分離同步脈沖代替輸入視頻的有效同步脈沖。
對于其它的實施例，可見到S2以不同的次序接到其它位置(未表示)，就可以把S2接到所要求的其它電壓電平。這些開關(guān)的移動是受邏輯電路產(chǎn)生的開關(guān)控制脈沖控制的，這些控制脈沖與輸入的視頻信號同步，這個特征將在下面更詳細地描述。
開關(guān)S1和S2的操作參照圖4A、圖4B和圖4C定時圖能很好地理解。在圖4A所示的是視頻信號的水平消隱間隔105，它與圖1A的視頻信號相似，使用同樣的方法描述相同的部分。在某一預定時間TB，在前沿間隔(104)期間，開關(guān)S1由位置A移到位置B，即用根據(jù)本發(fā)明教導的一個分離同步脈沖代替輸入視頻信號的有效同步脈沖。這表示在圖4B中，圖4B是開關(guān)S1相對于時間的示意圖。當開關(guān)S1處在位置B時，它被接到開關(guān)S2的輸出。開關(guān)S1在圖4B所表示的水平消隱間隔期間保持在位置Bo開關(guān)S2正常地位于位置D。在這個位置，S2連接到對應(yīng)于消隱電平的一個電壓，即對應(yīng)于OIRE。當S1移至位置B時，由于輸入視頻信號也在對應(yīng)于消隱電平的一個電平上，這時觀察到的S1(圖3的G點)的輸出電壓沒有變化。當同步脈沖頂部的前沿在t0產(chǎn)生時，S2被置于位置E。在該位置，S2接到對應(yīng)于同步脈沖頂部電平的一個電壓，即對應(yīng)于-40IRE。這就產(chǎn)生了分離同步脈沖的-40IRE電平部分。在ta時間，S2移到位置Fo在這個位置，S2接到對應(yīng)于白色電平峰值的電壓，即對應(yīng)于+100IRE。這便形成了分離同步脈沖的+100IRE部分。在t0時間，對應(yīng)于同步脈沖的后沿，S2返回到OIRE電平。在過渡沿時102期間，S1返回到位置A，在那里一直停留到下一個前沿間隔104。
圖4B表示達到TB時刻(HBI開始)之前，開關(guān)S1處于位置A。在時刻TB，開關(guān)S1移到位置B。直到HBI結(jié)束，即時刻TA之前，S1還保留在位置B。
圖4C表示時間t0之前(輸入視頻信號同步脈沖的前沿)，S2處于位置D(OIRE)。從時間t0到ta，S2處于位置E(-40IRE)。從時間ta到tb，S2處于位置F(+100IRE)。
在這個例子中，時間t1(圖2A)對應(yīng)于時間周期t0-ta，而時間t2(圖2A)對應(yīng)于時間周期ta-tb。
同時，為實現(xiàn)本發(fā)明的這個實施例，在適當?shù)臅r間僅用一個開關(guān)接到+100IRE，而其余時間接到視頻，這是可能的，但不是優(yōu)選的。由于帶寬限制，分離同步脈沖的跳變時間必須小心控制。否則，當由RF載波發(fā)送信攀?，哉啈┗个跳变中将产生振铃，而诊偒暑欩要求的竻箔悼N絞д?。这纸K窳宄莆凹妓梗℅ibbs)振鈴”，在已有技術(shù)中是眾所周知的。吉布斯振鈴可通過使用圖3的開關(guān)S1和S2控制，并在它們之間插入一個特別開關(guān)的濾波器202，(在電視工業(yè)稱為正弦平方濾波器或者在數(shù)據(jù)通訊工業(yè)稱為提升余弦濾波器。對這些濾波器的描述參照kastelein Arend寫的“一種新的正弦平方和條形網(wǎng)絡(luò)”，IEEE Transactions on Broadcasting，Vol，BC-16，No.4，Dec 1970，P84ff。
返回到圖3，信號從S1的接點G被加到已知倒相放大器203，根據(jù)加到開關(guān)S3的“倒相”信號的狀態(tài)，可控制全部或部分信號的倒相。這個“倒相”信號可用許多方法產(chǎn)生。例如，可根據(jù)與視頻信號同步的微處理機中的偽隨機算法產(chǎn)生。下面將進一步討論信號的偏移。當S3處于“+”位置時，輸出是從倒相放大器203的部件晶體管Q2集電報取出的，為此信號不倒相。如果“倒相”信號狀態(tài)需要倒相的話，將S2移到“-”位置，從而信號從倒相放大器203部件晶體管Q1的集電報取出。這樣，信號被倒相。
圖5A、圖5B和圖5C的定時圖說明了S3的工作僅適用于有效圖象倒相的情況。在理解了S3的定時的情況下，適合所有其它可能的擾頻模式的S3的情況，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
圖5A表示一個包含類似于圖2A的一個分離同步脈沖的視頻信號。圖5B表示在視頻信號的視頻部分期間，S3從“+”移到“-”，因此使視頻信號的視頻部分倒相，如圖5C所示。在視頻信號的其它部分期間，S3接到“+”位置，因此，這部分信號沒有被倒相。
返回到圖3，S3的信號在非倒相放大器204中進行緩沖，然后加到調(diào)制器。
一個軸信號被加到倒相放大器203晶體管Q2的基報上，以便提供與所要求的反向軸有關(guān)的倒相放大信息，一般說來，反向軸是通過將由輸入視頻信號來的白色電平峰值電壓和同步脈沖頂部電壓提供到一個象圖3的R1和R2表示的電壓分配網(wǎng)絡(luò)求得的，產(chǎn)生這個信號的方法將在下面詳細描述。
圖6說明可用于去擾頻信號的電路。解調(diào)器601是置于頂部的終端中的部件，并提供一個基本上等于供給圖3調(diào)制器信號的基帶被擾頻信號，由于在傳送系統(tǒng)中存在誤差，所以其幅度可以改變。
視頻信號加到兩個并聯(lián)的視頻電路，它還被提供到與擾頻器中放大器203(圖3)基本相同的倒相放大器603。放大器的輸出是根據(jù)倒相信號的瞬時狀態(tài)由開關(guān)S1選擇的。倒相信號是根據(jù)補充傳送到去擾頻器的信息再現(xiàn)的，例如附在聲頻載波上。這個方法的實現(xiàn)將在下面描述。接著按照要求再倒相，視頻信號送到開關(guān)S2，它使同步復原到適當?shù)臓顟B(tài)。在除了同步脈沖時間以外的整個視頻信號期間，S2接到視頻信號。在同步脈沖期間開關(guān)S2接到輸入視頻信號的負電壓峰值(例如-40IRE)。
輸入同步脈沖時間和反向軸電平的引出是在輸入信號流入的第二個通道中通過開關(guān)S3處理的。這開關(guān)是通過來自補充信息的“門”信號如上述的倒相信號控制的。僅在水平消隱間隔期間關(guān)閉S3，并把視頻信號接到兩個比較器CM1和CM2，比較器CM1檢測分離同步脈沖的正峰值，它的工作將在下面進行描述。
如果在CM1的“+”輸入端的視頻電壓小于電容器C1上的存貯電壓，CM1的輸出V1是低的。當輸入電壓升到C1的電壓，CM1的輸出也將上升，足以使C1上的電壓等于輸入電壓。當輸入再次降到低于C1的電壓時，V1就降到最負的狀態(tài)，反向偏置CR1使C1與CM1的輸出斷開。這個原理在圖7的定時圖中用V1線表示。它表示了僅在分離同步脈沖狀態(tài)為+100IRE期間，V1趨向正的。(回憶有效圖象期間S3是開啟的，以防止V1在發(fā)送+100IRE視頻信號時變高)。
除了準備檢測負的分離同步脈沖部分之外，比較器CM2的工作與CM1相同。于是，電容器C1和C2分鷸 100和-40IRE電壓。反向軸由這兩個電壓通過包括比較電阻R1和R2的，電壓分配網(wǎng)絡(luò)602算出。由于一個典型的工作點是正好在+100IRE和-40IRE(在+30IRE)之間的反向軸上，R1和R2一般為相同值，雖然，其它值也是可能的。當認為+30IRE是反向軸的優(yōu)選值時，在某些條件下，另一些軸是合理的，而且是有利的。R1和R2之間的結(jié)點電壓表示反向軸，并加到倒相放大器603的晶體管Q2的輸入。
圖8表示擾頻器的一個優(yōu)選實施例，例如，基帶視頻由地面站接收機提供，一個相位補償?shù)屯V波器801是用于減小在4.5MHz附近的視頻信號的能量，在那里以后可能影響定時信息的復原。低通濾波器在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。信號從低通濾波器加到在現(xiàn)有技術(shù)中也已知的同步分離器802，它提供許多信號以同步擾頻器的工作。同步分離器和譯碼邏輯線路402是由振蕩器和分配器組成的，其輸出對于輸入視頻的水平同步是相位同步的。通過對分配器鏈的各種讀數(shù)的譯碼(用已知的方法)，用于控制各種電路元件所必須的定時信號被產(chǎn)生出來。這些定時信號包括，但不受限制，確定水平消隱間隔的開始和結(jié)束信號、水平同步脈沖頂部的開始，中間和結(jié)束信號，以及被加到聲頻載波上的以同步去擾頻器的定時脈沖。
視頻信號也加到視頻AGC環(huán)，它的一個目的是根據(jù)同步脈沖頂部的幅度將視頻電平歸一化。這種AGC電路在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這不是擾頻過程本身的一部分，而是對它的調(diào)節(jié)有用，因為視頻信號電平按另一種方式，必須人工地匹配到適合擾頻過程所用的電平。信號增益可自動調(diào)節(jié)，以致同步脈沖頂部在其輸出端保持在常數(shù)電平。在傳輸鏈中AGC電路沒有試圖去校正有效視頻的信號電平，因為這樣做比如會使暗景變亮?，F(xiàn)在將說明AGC電路的工作。
視頻加到受電壓源控制的可變衰減器803，這個衰減器用于控制視頻的幅度，全部過程將要解釋。從衰減器來的視頻信號在放大器805中緩沖，并且電容耦合到鉗位電路806。鉗位能較好地強制后沿時間的視頻信號為OV。在后沿期間，來自同步分離器和譯碼邏輯線路802的定時信號使開關(guān)S1關(guān)閉。通過并聯(lián)諧振回路C1-L1把視頻信號接地。該電路諧振在3.53MHz，并用來防止彩色付載波脈沖與地短路。視頻信號加到取樣和保持電路S2和C2。在同步脈沖頂部期間，來自譯碼邏輯電路802的信號使S2關(guān)閉。于是同步脈沖頂部電平保持在電容C2上。它在放大器407中與倒相輸入端上的基準直流電平進行比較。該基準電平由齊納二極管D1得到。放大器807輸出控制衰減器803的增益，以致保持在電容器C2上的同步脈沖頂部電平始終等于倒相輸入端上的基準，與輸入視頻無關(guān)。
由齊納二極管建立的電壓作為同步脈沖頂部電平V-40供給開關(guān)S3，并將是用于產(chǎn)生分離同步的一部分信號(參照圖9定時圖能很好理解開關(guān)的工作，值得注意的是，在圖3、6和9中對應(yīng)的開關(guān)沒有同樣標示)。該電壓(V-40)也是由倒相放大器808放大，最好有-2.5的增益，以使它的輸出為+100IRE(V100)。在控制來自802譯碼邏輯電路的定時信號的情況下，S3的輸出送到S4，S4選擇S3的電平為-40或者+100IRE，或者是消隱電平(OV)。S4的輸出就是該分離同步脈沖(負的視頻)，在從前沿到過渡沿的時間期間，它是經(jīng)S5加到輸出的，正象圖9定時圖中所示。在送到開關(guān)S5以前，來自S4的分離同步脈沖在正弦平方濾波器中濾波。
在從前沿到過渡沿區(qū)部分時間內(nèi)，開關(guān)S5連接到上述所產(chǎn)生的分離同步脈沖，除此之外，開關(guān)S5連接到來自緩沖放大器809的視頻。這可從圖9的定時圖中進一步可見。因此，在標記A處的輸出是用根據(jù)本發(fā)明的分離同步脈沖代替輸入同步的AGC′d視頻信號，在本實施例中，這個視頻信號送到聯(lián)動開關(guān)S6，根據(jù)由同步隔離器和譯碼邏輯電路802提供的“倒相”信號的狀態(tài)，S6又將視頻信號送到視頻運算放大器802的倒相輸入端或不倒相輸入端。圖9定時圖表示水平消隱間隔被倒相的一種情況。
在圖10中所示的另一種通過把定時脈沖置于聲頻載波的方法。視頻運算放大器802的分離同步視頻信息送到調(diào)制器的視頻輸入端，并且由延遲預失真濾波器1001接收，它是電視調(diào)制器的標準體，并用于補償一個平均電視接收機中的延遲。其次，當同步脈沖頂部被發(fā)送時，鉗位電路1002是用于使調(diào)破韃愣ǖ氖涑齬β剩餼褪喬?。晤U竅Ｍü褂梅擲臚叫藕乓員Ｖず鮮實墓ぷ鰲Ｈ緩笮藕偶擁絞悠檔髦破 003，其輸出是一個中頻信號，它被任意地(不是優(yōu)選)送到擾頻器，根據(jù)已有技術(shù)在那里加進同步抑制。然后，信號返回到調(diào)制器，進一步濾波，并且與音頻載波合并后轉(zhuǎn)向輸出頻道。殘留濾波器1007也被提供了，其結(jié)構(gòu)和原理在現(xiàn)有技術(shù)中都是已知的。
音頻載波由FM調(diào)制器1004產(chǎn)生，它根據(jù)已知技術(shù)工作在4.5MHz。該信號轉(zhuǎn)送到聲音IF(一般為41.25MHz)，并送到擾頻器，在那里定時脈沖用已知的方法進行幅度調(diào)制。置在聲音載波上的定時信息可擴展，以控制視頻再倒相所需的定時信號的插入。為此，附加信息與定時脈沖交錯發(fā)送作為擾頻模式(同步抑制、有效視頻倒相、同步倒相或其它)。發(fā)送模式信息的方法是按照Mobley在美國專利No.4，471，380所公開的方法。在發(fā)送模式后，去擾頻器中的電路把定時信息譯碼加到視頻倒相或同步抑制之一，直到擾頻器送出更新模式的信息。同時，倒相視頻和抑制同步是可能的模式之一，然而本發(fā)明沒有對此進行限制。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明教導的原理建立的置于頂部的變換器。這種型式一般稱為基帶置頂變換器，因為它包括一個使視頻為基帶的解調(diào)器1104和一個使音頻為基帶的解調(diào)器1109，它們工作在各個信號上，然后在調(diào)制器1110中把它們再調(diào)制成一個新圖象載波。
在工作中，來自電纜的RF信號進入上/下變換器1101，它是一個用于將所選擇的電纜上的大量電視信號之一變成中頻的調(diào)諧器。用于1102中的圖象載波通常為45.75MHz，然后分成兩個通路一個用于圖象信號的復原，另一個用于聲頻信息的復原。
圖象通路首先加到開關(guān)型增益衰減器1103，如果這樣發(fā)送，它的目的是復原被抑制的同步。衰減器受定時復原電路1108的信號控制。IF信號從衰減器送到解調(diào)器1104，它是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。解調(diào)器的輸出被送到視頻再倒相電路1105，這在上面已敘述并在下面作更詳細描述。這些電路的工作也由定時復原電路1108控制。在再倒相以后，視頻信號傳送到調(diào)制器510，以便傳送到電視機。
聲頻通道首先由載波差拍檢波器1106組成，按照Mobley在美國專利No.4，567，517中所公開的，它將圖象和聲頻載波之間4.5MHz間隔用于復原聲頻載波。載波差拍檢波器的輸出首先送到幅度調(diào)制檢波器1107，把定時信號送到定時電路。載波差拍信號也可加到用于復原聲頻信息的FM解調(diào)器1109。在送到調(diào)制器1110前，聲頻信號可通過音量控制1111調(diào)節(jié)(通常通過微處理器控制)。
任意地，正好在調(diào)制器前的視頻和音頻可送到用于直接接到監(jiān)視器和高保真度系統(tǒng)的基帶連接器，而不需要對RF再調(diào)制。
圖12表示一種去擾頻的優(yōu)選實施例。來自解調(diào)器的基帶視頻送到電平移位器1201，它用于將視頻所具有的直流電位(這是解調(diào)器工作的結(jié)果)，用現(xiàn)有技術(shù)的方法，變換成一個范圍內(nèi)，以便更有利于后續(xù)電路的工作。然后該信號被送到“+”和“-”峰值檢波器(圖6的CM1和CM2)。“+”峰值檢波器表示為1202，“-”峰值檢波器表示為1203，兩個檢波器的工作相似，因而僅對“+”檢波器的工作予以詳細解釋。
峰值電壓保持在電容器C340上，并且提供一個由Q322和Q323組成的比較器的輸入。一般在Q323的基極上的視頻信號電位比在Q322基極上的電壓低。在這種條件下，Q323截止而Q322在它的放大區(qū)里。當Q323的基極電壓力求上升到高于Q322的基極時，Q323開始導通，集電極的電壓下降。同時，Q322集電極電流下降(因為兩個極電極總電流必須首先通過R359，因此必須是常數(shù))。這使Q322集電極電壓上升。當Q323集電極電壓下降和Q322集電極電壓上升時，Q318便開始導通。使C340充電，直到達到平衡條件為止，即Q322基極電壓等于Q323基極上最大正電壓。
當Q323開始導通時，它的集電極電壓下降，Q324也導通，由于沒有電阻，因此在它的基極出現(xiàn)飽和。在它的集電極上產(chǎn)生一個正向脈沖，此時，它表示存在的正峰值脈沖用“+”峰值檢波器檢測。這個通路將在下面說明。
為了抑制在視頻中峰值的檢測，該峰值在幅度上可以等于同步脈沖“+”部分，使用了一個門脈沖，它從定時電路(未表示)通過一個延遲(VR303和C342)加到晶體管Q314，除了在水平消隱間隔期間，該信號不能使“+”和“-”峰值檢波器工作。晶體管Q301(圖的左上)通過連接它的基極到地的一個100k電阻R310的基極電流而導通。當Q301導通時，Q323集電極短接到+12V，使Q318和Q324保持截止。當門脈沖(+向)出現(xiàn)時，通過C343和R307使Q301截止，允許其它晶體管工作在上述情況。
“-”峰值檢波器的工作與“+”峰值檢波器的工作類似，由于增加了Q321，在送到Q324以前，使“-”峰值信號倒相。這樣Q321和Q324形成如圖6所示的邏輯功能604。在Q324集電極的信號就是鑒別需要被復原的同步脈沖時間的信號，由它操作圖6中開關(guān)S2。一個更實用的晶體管可補充到這個電路。分離同步脈沖不能立即從-40到+100IRE過渡，正如上面所述。需要過渡時間約為250-300ns。現(xiàn)在我們停止描述上面電路，Q324的集電極應(yīng)返回到地，表示沒有同步，在過渡時間期間，導致后面的同步復原電路的工作不正常。為防止這一點，被加到Q324集電極的晶體管Q350與Q324一起形成一個時間間隔范圍，通過它的基極分量確定，約為同步脈沖頂部長度(4.7μs)的3/4。只要使Q324的集電極趨向正，表示達到了同步脈沖頂部，附加的晶體管Q350導通，使Q324的基極位低，加強了后者的導通狀態(tài)。在約3ms以后，150pp電容器充電，附加晶體管Q350截止。此時，分離同步脈沖已達后半部分，Q324保持導通直到它結(jié)束。于是，在分離同步脈沖兩半期間，Q324的集電極都是正的。
軸電壓按圖6中R1和R2的結(jié)點得出，在圖12中是由電位差計VR304(圖的左中)的滑針上獲得的。“+”峰值和“-”峰值電壓分別貯存在C340和C342中，分別從晶體管Q322和Q305的發(fā)射極取得，以提供緩沖阻抗。該電壓能直接取自兩個電容器，如圖6所示，然而由于在垂直消隱間隔期間兩個電容器上需要保持一個恒定電壓，所以，所用的電容器值必須更大，在圖12中所選擇的點是優(yōu)選的。
圖3表示通過在倒相放大器603中從一個集電極轉(zhuǎn)到另一個集電極的倒相作用。在圖12中所用的是與圖11所示的用于擾頻器倒相的技術(shù)相類似。該信號僅從晶體管Q327(右上角)一個集電極取出，而倒相是通過交換在有效視頻和軸電壓之間的兩個輸入來達到的。開關(guān)是直接在差分放大器下面的U304的兩段中進行的。
在圖12中實現(xiàn)同步復原的方法有所不同，其中分離同步取樣和保持(圖6中CM3)不用于保持倒相的同步峰值電平。而是從峰值檢波器(已描過)來的同步電平在Q325(圖的中心)進行緩沖，以補償Q305的基-射電壓。同步電平通過U304較低段被輸入視頻置換，它是通過上述Q324集電極的同步信號控制的。通過CR315(右下)控制倒相的兩個開關(guān)段在同步脈沖期間被強制到非倒相狀態(tài)。
視頻倒相信號由圖的左下方輸入，相當于圖6的倒相信號，它在VR301和C337中延遲，同時在邏輯(沒有表示)電路中受到一些延遲。延遲的原因是視頻在解調(diào)器1104中受到了延遲。延遲是由解調(diào)器部分的SAW濾波器產(chǎn)生的。晶體管Q326將定時邏輯電路的0到5V邏輯電平變換成用于開關(guān)工作所需的+5V到+12V電平。
權(quán)利要求
1.在視頻信號發(fā)送系統(tǒng)中，其中上述視頻信號至少包括一個視頻分量和一個同步脈沖分量，發(fā)送上述同步脈沖的一種方法包括以下步驟以第一預定電壓電平發(fā)送第一同步脈沖部分；和以第二預定電壓電平發(fā)送第二同步脈沖部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中上述視頻信號包括一個表示最大視頻信號值的白色電平峰值和一個表示最小信號值的同步脈沖頂部電平，其中上述的第一預定電壓電平基本上等于上述白色電平峰值或者上述同步脈沖頂部電平之一，以及上述第二預定電壓電平基本上等于上述白色電平峰值或者上述同步脈沖頂部電平中的另一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該發(fā)送步驟還包括在一個第三預定電壓電平上至少發(fā)送第三個同步脈沖部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中上述第一同步脈沖部分在一個第一預定時間間隔發(fā)送，并且上述第二同步脈沖部分在一個第二預定時間間隔發(fā)送，這里，第一和第二時間間隔之和小于或者等于4.7μs。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中上述視頻信號是通過圍繞著擾頻器中一個預定的反向軸將至少一部分上述視頻信號進行倒相來擾頻的，并且，上述擾頻的視頻信號是通過圍繞著去視頻器中算出的反向軸再倒相進行去擾頻的，其中上述計算出來的反向軸是從上述第一和第二預定電壓電平得出的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將上述第一和第二電壓電平平均得到上述反向軸。
7.在視頻信號傳送系統(tǒng)中包括一個視頻信號發(fā)送器和一個視頻信號接收器，其中上述視頻信號至少包括一個同步脈沖分量和一個視頻脈沖分量，一個用于把上述同步脈沖分量分為多于一個部分的設(shè)備，其中每一部分可以用一個預定的電壓電平發(fā)送，上述設(shè)備包括用于在第一開關(guān)位置和第二開關(guān)位置之間選擇開關(guān)的第一開關(guān)裝置;用于至少在第三開關(guān)位置和第四開關(guān)位置之間選擇開關(guān)的第二開關(guān)裝置;其中上述第一開關(guān)位置對應(yīng)于一個使上述第一開關(guān)裝置能接收上述視頻信號的位置，上述第二開關(guān)位置對應(yīng)于一個使上述第一開關(guān)裝置能夠連接到上述第二開關(guān)裝置輸出的位置;上述第三開關(guān)位置對應(yīng)于一個使上述第二開關(guān)能夠連接到上述預定的電壓電平之一的位置，上述第四開關(guān)位置對應(yīng)于一個使上述第二開關(guān)裝置能夠連接到上述預定電壓電平之一的位置;和此外，其中上述第一開關(guān)裝置基本上在除了同步脈沖分量期間以外的整個視頻信號期間處于上述第一開關(guān)位置，并且上述第一開關(guān)裝置基本上在上述視頻信號的同步脈沖分量期間處于上述第二開關(guān)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中上述第二開關(guān)裝置還能選擇地變換到一個第五開關(guān)位置;和上述第三開關(guān)位置相對于一個使上述第二開關(guān)裝置能夠連接到上述視頻信號的一個同步脈沖頂部電壓電平的位置;上述另一個開關(guān)位置對應(yīng)于一個使上述第二開關(guān)裝置能夠連接到上述視頻信號的白色電平峰值的位置;并且上述第五開關(guān)位置對應(yīng)于一個使第二開關(guān)裝置能夠連接到上述視頻信號的消隱電壓電平的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新的改進了的擾頻電視信號的方法，它通過把同步脈沖分成幾個部分，而且從預定的電平發(fā)送每一部分的同步脈沖使電視信號倒相擾頻。它與其他視頻倒相系統(tǒng)相比較，改進了復原視頻的質(zhì)量，使視頻對帶有倒相信號的調(diào)制器的調(diào)制深度不是很敏感，并且對解調(diào)器的解調(diào)靈敏度和復原電路的穩(wěn)定度也不太敏感。本發(fā)明進一步提供了防偷看的附加加密措施，這是通過讓擾頻電路工作在不同模式上來完成的，其中每一種模式將使常規(guī)偷看裝置所采用的電視機產(chǎn)生不同的反映。
文檔編號H04L12/56GK1038385SQ88109258
公開日1989年12月27日 申請日期1988年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月30日
發(fā)明者詹姆斯·O·法馬, 布萊爾·J·肖杜斯基, 約瑟夫·G·莫布利, 格雷戈里·C·科爾, 約翰·E·圖布林, 羅伯特·O·班克, 蘭馬·韋斯特 申請人:亞特蘭大科研公司