DE1219085B - FM-Stereo-Empfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 04h

Deutsche Kl.: 21 a2-16/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 77360 VIII a/21 a2
29. Dezember 1961
16. Juni 1966

Bei stereophonischen Rundfunkanlagen werden im allgemeinen zwei Lautsprecher verwendet, denen auf der Senderseite entsprechende Mikrophone zur Aufnahme eines Links- und eines Rechtssignals zugeordnet sind.

Es liegt auf der Hand, daß, wenn Links- und Rechtssignal gleiche Stärke haben, dann die Lautsprecher mit gleicher Stärke ansprechen sollen. Ein Mangel in der Symmetrie der Anlage kann durch eine einstellbare Regelung beseitigt werden.

Das Stereosignal umfaßt zwei Informationen, von denen die eine das Rechts- und die andere das Linkssignal sein kann. Im Hinblick auf die Kompatibilität wird vorzugsweise als erste Information ein Summensignal und als zweite ein Differenzsignal verwendet, damit ein monophoner Empfänger das Summensignal direkt wiedergeben kann. Das Stereosignal umfaßt dabei die erste Information und einen mit der zweiten Information modulierten Unterträger.

Der stereophonische Empfänger umfaßt bei diesem System einen ersten Detektor zur Ableitung des Stereosignals. Hinter dem ersten Detektor zweigt ein Unterträgerkanal ab, in dem ein zweiter Detektor für die zweite Information vorgesehen ist.

Damit die Stereophonie erhalten bleibt, muß das Stärkeverhältnis der beiden Informationen den richtigen Wert haben. Je nach dem Typ des verwendeten Signals wirkt sich eine Abweichung in verschiedener Weise aus. Wenn z. B. ein inkompatibles Stereosignal mit Links- und Rechtssignal verwendet wird, ergibt die Abweichung eine Ungleichmäßigkeit der Wiedergabe dadurch, daß die Ausgangsleistung des einen Lautsprechers überwiegt. Verwendet man auf der anderen Seite das obengenannte kompatible Signal, führt die Abweichung einen Verlust an Richtungswirkung herbei.

Es ist bekannt, als ersten Detektor einen Ratiodetektor zu verwenden, durch dessen automatische Verstärkungsregelung eine Unterdrückung von Amplitudenschwankungen bewirkt wird. Diese Anordnung ist jedoch nicht völlig unempfindlich gegenüber Amplituden- oder Stärkeschwankungen, sondern diese treten in gewissem Ausmaß am Ausgang des Ratiodetektors auf. Bisher hat man im Unterträgerkanal einen Amplitudenbegrenzer mit festem Schwellenwert vorgesehen. Dies kann jedoch zu einem Mangel an Stereophonie führen, wenn die Ausgangsspannung des Ratiodetektors, z. B. bei Abstimmung oder aus anderen Gründen, Stärkeschwankungen unterliegt, wodurch Stärkeänderungen des Hauptsignals entstehen, während die Stärke des Unter-FM-Stereo-Empfänger

Anmelder:

AGA Aktiebolag, Lidingö (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Mouths, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Krögerstr. 5

Als Erfinder benannt:
Bernard Dunlevy Loughlin,
Huntington, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:,
V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1961
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trägers wegen des Begrenzers mit festem Schwellenwert im wesentlichen konstant bleibt.

Nach der vorliegenden Erfindung wird der genannte Nachteil durch eine Regelvorrichtung beseitigt, die die Stärke der im Unterträgerkanal übertragenen zweiten Information proportional zur Stärke des Unterträgers steuert, wodurch eine unerwünschte Stärkeänderung, z. B. wegen unvollständiger Amplitudenbegrenzung, gleiche Stärkeänderungen beider Informationen herbeiführt.

Die Erfindung wird an Hand einer in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Schaltbild eines Empfängers,
F i g. 2 einen Teil des Empfängers nach F i g. 1 und Fig. 3 Kurven zur Veranschaulichung der Wirkungsweise.

Der in Fig. 1 gezeigte Empfänger umfaßt eine Antenne 10, die am Eingang des Hochfrequenzteils 11 liegt. Am Ausgang desselben erscheint das FM-Multiplexsignal als modulierte Zwischenfrequenz von z. B. 10,7 MHz. Die Zwischenfrequenz ist mit einem Hauptsignal moduliert, das die erste Information sowie einen mit der zweiten Information modulierten Unterträger von 50 kHz umfaßt. Die größte Frequenzabweichung des Unterträgers kann 25 IcHz betragen. Die beiden Informationen können aus L + R und L—R bestehen, wo L den Linken und R den rechten Teil der Aufnahme bezeichnet. L kann z. B. durch

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ein linkseitiges und R durch ein rechtseitiges Mikro- L — R von L +R zur Bildung von 2 R an der phon aufgenommen werden. Selbstverständlich ist Klemme 156 subtrahiert.

die Anwendung der Erfindung nicht davon abhängig, Bei einer Störung des Gleichgewichts zwischen den

daß die Information in dieser Weise zusammengesetzt beiden Informationen L + R und L — R wird die sind. 5 stereophonische Wirkung dadurch herabgesetzt, daß

Der Empfänger besitzt einen ersten Frequenz- ein Teil von R über den Lautsprecher S_L ausgestrahlt detektor 12, der an seiner Ausgangsklemme 13 αμτϋΐι wird und umgekehrt. Es sei z. B. angenommen, daß, Frequenzmodulation das Hauptsignal erzeugt. Der wie bisher üblich, ein Begrenzer mit festem Schwel-Detektor 12 kann von beliebigem Typ sein, z. B. ein lenwert im Unterträgerkanal verwendet wird und daß Frequenzdiskriminator; jedoch dürfte die vorliegende io die Stärke der InformationenL + R und L-R am Erfindung dann am wirksamsten sein, wenn er ein Eingang des Matrixverstärkers 15 gleich ist. Dies ent-Quotientendetektor ist, der außerdem eine Spannung spricht dem schon angegebenen Fall, wo 2 L und 2 R zur automatischen Verstärkungsregelung erzeugt, die an den Klemmen 15 α bzw. 15 b erscheinen, und dies über die mit AGC bezeichnete Leitung dem Hoch- ist selbstverständlich die erwünschte Arbeitsweise, frequenzteil zur Steuerung der Verstärkung desselben 15 Sollte jedoch die Spannung an der Klemme 13 auf zugeführt wird. Bei dieser Anordnung können, wie den doppelten Wert ansteigen, so erscheint am Auseingangs erläutert, Stärkeschwankungen an der gang des Tiefpasses 14 eine Spannung 2 L,+. 2 R, Klemme 13 erscheinen, durch die die stereophonische während am Ausgang des Detektors 18 nach wie vor Wirkung teilweise verloren geht. wegen der Wirkung des festen Begrenzers L — R er-

Das Hauptsignal gelangt von der Klemme 13 zu 20 scheint. Die Addition und Subtraktion im Verstärker einem Tiefpaß 14, über den die Information L + Rr, 15 ergibt dann an den Klemmen 15 α und 15 b bzw. zum Eingang eines Matrixverstärkers 15 gelangt. 3 L +R und 3 R + L. Es gelangt also in jeden Kanal Der Untertfäger wird im Tiefpaß 14 unterdrückt ein Teil einer unerwünschten Information hinein.

Da der Unterträger von hoher Frequenz mit Bezug Wenn auf der anderen Seite ein Begrenzer mit auf die Tonfrequenzen der ersten Information ist, 25 variablem Schwellenwert im Unterträgerkanal verdarf keine Abschwächung der höheren Frequenzen ₌. wendet wird, dann wird auch die Ausgangsspannung vor der Klemme 13 stattfinden. Die Tiefpaß 14' kann des Detektors 18 auf den Wert 2L — 2R erhöht, daher aus nur dem Filter zur Abschwächung der und am Ausgang des Matrixverstärkers würden sich höheren Tonfrequenzen bestehen, durch das auto- in diesem Fall ausgeglichene Spannungen 4L und matisch sämtliche Frequenzen oberhalb des Ton- 30 4 R ergeben. Die Stereophonie bleibt also erhalten, frequenzgebiets unterdrückt werden. , wenn die Stärke von L — R proportional zur Stärke

Das Hauptsignal an der Klemme 13 wird auch des modulierten Unterträgers gehalten wird,
einem Unterträgerkanal zugeführt, in dem die zweite Es ist zu beachten, daß die Stärke des detektierten

Information L — R abgeleitet wird. Dieser Kanal Signals L — R üblicherweise dem Modulationsgrad umfaßt einen Bandpaß 16, der den Unterträger mit 35 des Unterträgers proportional ist, oder, anders ausseinen Modulationskomponenten hindurchläßt, wäh- gedrückt, daß bei höherem Modulationsgrad eine rend L + R hier unterdrückt wird. größere Ausgangsspannung L — R erzeugt wird.

Am Ausgang des Bandpasses 16 liegt ein Ampli- Wenn hier von Änderungen der Stärke oder der tudenbegrenzer 17 mit variablem Schwellenwert. Die mittleren Amplitude von L — R gesprochen wird, Schwingung am Ausgang des Begrenzers 17 hat eine 40 bezieht sich dieser Ausdruck auf die Änderungen der Stärke oder einen Abstand zwischen den höchsten Stärke des modulierten Unterträgers und nicht auf und den niedrigsten Spannungsspitzen, der der Stärke Änderungen, die auf sendeseitige Schwankungen des modulierten Unterträgers proportional ist. Die des Modulationsgrades zurückzuführen sind,
begrenzte Spannung gelangt zum Eingang eines zwei- Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Unter-

ten Frequenzdetektors 18, wo die zweite Information 45 trägerkanals nach Fig. 1 von der Klemme 13 bis L — R abgeleitet wird. Der Detektor 18 hat einen zum Eingang des Verstärkers 15. Das Hauptsignal Abschwächungskreis für die höheren Tonfrequenzen gelangt vom Ausgang des Detektors 12 zur Klemme in ähnlicher Weise wie der Tiefpaß 14. Der Detektor 13 und über den Bandpaß 16, wo L + R unterdrückt 18 kann vom üblichen impulszählenden Typ sein wird, und am Ausgang dieses Filters erscheint der oder vom verbesserten impulszählenden Typ nach 50 modulierte Unterträger. Die Kurvet der Fig. 3a Fig. 2. stellt den unmodulierten Unterträger am Eingang des

Es ist bekannt, daß dem impulszählenden Detektor Bandpasses 16 dar. In diesem kann eine Verstärkereine Amplitudenbegrenzung vorangehen muß. Diese stufe vorgesehen sein, durch die die Spannung umwird im Begrenzer 17 bewirkt, wobei gleichzeitig die gepolt wird, so daß sie mit umgekehrtem Vorzeichen Stärke der abgeleiteten Information L — R bei einem 55 über einen Kondensator 20 zu einer Klemme 21 des bestimmten festen Modulationsgrad des Unterträgers Begrenzers 17 mit variablem Schwellenwert gelangt, proportional zur Stärke des modulierten Unterträgers In dem Begrenzer werden beide Spitzen des verstärkgesteuert wird. ten und umgepolten Signals symmetrisch abgeschnit-

Die tonfrequente Information L — R am Ausgang ten, und es ergibt sich eine Ausgangsspannung nach des Detektors 18 gelangt zu einem zweiten Eingang 60 der KurveB der Fig. 3b. Der Begrenzer 17 umfaßt des Matrixverstärkers 15, in dem geeignete Addi- eine Diode 22, die von der Klemme 21 nach Masse tionen und Subtraktionen durchgeführt werden, da- durchlässig ist, und eine weitere Diode 23, die über mit an den beiden Ausgängen dieses Verstärkers die einen Widerstand 24 von Masse nach der Klemme 21 Signale R und L auftreten, die entsprechenden Laut- durchlässig ist. Wie unten erörtert wird, bleibt der Sprechern S_R bzw. S_L zugeführt werden. 65 Schwellenwert für die Begrenzung, d. h. der Abstand

Die Wirkung des Verstärkers 15 besteht erstens zwischen entgegengesetzten Spitzen des Unterträgers, darin, daß L +R und L — R zur Bildung von 2 L ein gleichbleibender Bruchteil des unbegrenzten an der Klemme 15 a addiert werden, zweitens wird Unterträgers, auch wenn dieser Stärkeschwankungen

aufweist. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Stärke des begrenzten Signals der Stärke des Unterträgers A proportional ist.

Für den Schwellenwert ist der Widerstand 24 bestimmend, bei dessen Bemessung ein Kompromiß zwischen einem hohen Widerstandswert mit höherer Amplitude der Ausgangsspannung und kleinerem Widerstandswert mit besserem Ansprechen auf schnelle Amplitudenabnahmen der Eingangsspannung zu treffen ist. Ein Kondensator 25 liegt im Nebenschluß zum Widerstand 24, um Schwankungen der Höhe der Begrenzungsschwelle bei zufälliger tonfrequenter Amplitudenmodulation des Unterträgers durch Störungen oder Übersprechen zu beseitigen. Die Bemessung des Kondensators 25 wird unten im Zusammenhang mit den Ausgleichdetektor 33 erläutert.

Die begrenzte Spannung B wird einem Frequenzdetektor vom impulszählenden Typ zugeführt, der einen Kondensator 26 und einen Widerstand 27 umfaßt, deren Zeitkonstante klein mit Bezug auf die Periode der Spannung B ist. Zwischen dem Kondensator 26 und Masse liegt eine Diode 28, die die positiven Impulse am Ausgang des Differenzierkreises 26, 27 abschneidet und den Grundpegel der zurückbleibenden negativen Impulse auf Nullspannung festlegt. Hierdurch ergibt sich eine Spannung gemäß der Kurve C in F i g. 3 c. In Reihenschaltung mit dem Differenzierkreis 26, 27 liegt eine Spule 29, durch die die Linearität und die Ausgangsleistung des Detektors verbessert wird. Zur Abschwächung der höheren Frequenzen ist ein Widerstand 30 in Reihenverbindung mit einem Kondensator 31 am Ausgang des Detektors vorgesehen. Dieser Kreis dient auch zur Unterdrückung des Unterträgers am Detektorausgang, so daß an der Klemme 32 nur die mittlere Amplitude der Impulse zurückbleibt, die bei unmoduliertem Unterträger die Form einer reinen Gleichspannung haben würde. Es ist ersichtlich, daß mit Impulsen konstanten Flächeninhalts die mittlere Amplitude der Spannung C der Impulsfrequenz proportional ist, so daß die Ausgangsspannung die Frequenzmodulation des Unterträgers wiedergibt.

Der frequenzmodulierte Unterträger am Ausgang des Detektors 12 kann eine Störung in der Form einer Amplitudenmodulation durch die erste Information enthalten. Wenn diese Amplitudenmodulation nicht im Unterträgerkanal unterdrückt wird, ergeben sich unerwünschte Spannungen an der Klemme 32 dadurch, daß die Diode 28 als Amplitudendetektor arbeitet. Diese störende Amplitudendemodulation wird nicht immer vollständig im Begrenzer 17 unterdrückt; damit eine vollständige Unterdrückung erzielt wird, ist ein Ausgleichsdetektor vorgesehen, der eine Amplitudendemodulation mit 180° Phasenunterschied gegenüber dem Detektor 18 ausführt und seine Ausgangsspannung derjenigen des Detektors 18 hinzufügt, um die unerwünschte Amplitudenmodulation zu unterdrücken.

Der Ausgleichsdetektor ist ein Amplitudendetektor 33, dem die Spannung B, deren Begrenzung als unvollständig vorausgesetzt wird, über einen Kondensator 34 zugeführt wird. Der Detektor umfaßt Dioden 35 und 36 mit einem üblichen Filterkreis, bestehend aus einem Kondensator 37 und einem Widerstand 38. Die detektierte Spannung gelangt zur Ausgangsklemme 32 über einen einstellbaren Widerstand 39. Die Dioden 35 und 36 sind so gepolt, daß die negativen Spitzen der Spannung B auf Nullpotential festgelegt werden und der Kondensator 37 durch die positiven Spitzen aufgeladen wird. Es ist zu beachten, daß der Detektor 18 aus den Impulsen C eine negative Ausgangsspannung erzeugt, während der Detektor 33 eine positive Ausgangsspannung erzeugt. Ein Ansteigen der Amplitude der Spannung B erzeugt

ίο daher eine negativere Ausgangsspannung des Detektors 18 und eine positivere Ausgangsspannung des Detektors 33. Diese beiden Änderungen heben sich gegenseitig an der Klemme 32 auf, so daß nur die der Frequenzmodulation des Unterträgers entsprechende Information L-R zurückbleibt. Die Zeitverzögerung in den beiden Detektoren 18 und 33 muß selbstverständlich gleich sein, damit der Phasenunterschied von 180° beibehalten wird. Der Widerstand 39 dient zur Einstellung des Maßes an Ausgleich der Amplitudenmodulation.

Fig. 3 veranschaulicht die Einwirkung einer Stärkeänderung des Unterträgers auf die Arbeitsweise der in der F i g. 2 dargestellten Schaltung. Wenn die Spannung A auf den Wert A' herabsinkt, nimmt die begrenzte Spannung an der Klemme 21 auf den Wert B' ab, und es ergibt sich eine entsprechende Herabsetzung der Impulse C auf den Wert C, entsprechend einer kleineren Ausgangsspannung an der Klemme 32. Die Kurven A", B" und C" veranschauliehen die entgegengesetzte Änderung. Im Endergebnis macht die Information L — R die Stärkeschwankungen der Information L+R mit, die durch Schwankungen der mittleren Amplitude des Hauptsignals an der Klemme 13 herbeigeführt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. FM-Stereo-Empfanger zum Empfang eines mit einem Stereosignal frequenzmodulierten Trägers, dessen Stereosignal aus einer ersten Information, z. B. Summensignal, und einom mit einer zweiten Information, z. B. Differenzsignal, modulierten Unterträger zusammengesetzt ist, mit einem ersten Detektor zur Ableitung des Stereosignals und einem hinter dem ersten Detektor abzweigenden Unterträgerkanal mit einem zweiten Detektor zur Ableitung der zweiten Information, gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung zur Steuerung der Stärke der im Unterträgerkanal übertragenen zweiten Information proportional zur Stärke des Unterträgers, wodurch eine unerwünschte Stärkeänderung z. B. wegen unvollständiger Amplitudenbegrenzung, gleiche Stärkeänderungen beider Informationen herbeiführt.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Detektor ein Amplitudenbegrenzer mit variablem, der Stärke des Unterträgers proportionalem Schwellenwert vorgeschaltet ist.

3. Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Detektor vom impulszählenden Typ ist.

4. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor ein Ratiodetektor ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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