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Vorrichtung zur stereophonischen Wiedergabe von Signalen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur stereophonischen Wiedergabe von Signalen, die in Form des Summensignals A+B der kohärenten Stereophoniesignale A und B und des einer Hilfsträger- frequenz in der Amplitude aufmodulierten Differenzsignales A-B dieser kohärenten Stereophoniesignale A und B dem Eingangskreis dieser Vorrichtung zugeführt werden, wobei die stereophonische Wiedergabevorrichtung weiters mit in getrennten Kanälen liegenden Wiedergabevorrichtungen versehen ist, die durch die kohärenten Stereophoniesignale A und B gespeist werden.
Insbesondere kann die beschriebene Vorrichtung bei einem Empfänger für stereophonische Rundfunkübertragungen Verwendung finden, wobei das Summensignal A+B und das der Hilfsträgerwelle in der Amplitude aufmodulierte Differenzsignal A-B die Rundfunkträgerfrequenz in der Amplitude oder in der Frequenz modulieren und weiters bei Magnettongeräten, Plattenspielern u. dgl.
Zum Erzielen einer stereophonischen Wiedergabe wurde bereits vorgeschlagen, mit Hilfe von Trennfiltern das Summensignal A+B einem ersten Kanal und das der Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierte Differenzsignal A-B einem zweiten Kanal mit einer darin aufgenommenen Amplitudendetektionsvorrichtung zuzuführen, zur Detektion des der Hilfsträgerfrequenz aufmodulierten Differenzsignals A-B, das zusammen mit dem Summensignal A+B über einen Summen- und Differenzerzeuger den getrennten Wiedergabevorrichtungen zugeführt wird.
Die Erfindung bezweckt, eine grundsätzlich verschiedene Anlage einer Vorrichtung des erwähnten Typs anzugeben, die sich nicht nur durch eine Verbesserung der stereophonischen Wiedergabegüte, sondem auch durch ihre Einfachheit unterscheidet und die es weiter ermöglicht, bestehende Vorrichtungen für nichtstereophonische Wiedergabe mit einem Mindestmass an zusätzlichen Elementen für Stereophoniewiedergabe zu ergänzen.
Die stereophonische Wiedergabevorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die am Eingangskreis dieser Vorrichtung auftretenden Signale, die aus dem tonfrequenten Summensignal A+B und dem der Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierten Differenzsignal A-B bestehen, zusammen zwei Amplitudendetektionsvorrichtungen zugeführt werden, die in bezug auf das tonfrequente Summensignal A+B entgegengesetzt gepolt sind, während jeder der Ausgangskreise dieser Amplitudendetektionsvorrichtungen mit einem Eingang eines der getrennten Kanäle verbunden ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstend an Hand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen stereophonischen Rundfunkempfänger mit einer Vorrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 einen mit Transistoren bestückten Stereophonieempfänger.
Der in Fig. 1 angegebene Stereophonieempfänger ist für den Empfang von auf einer gleichen Trägerfrequenz mittels Frequenzmodulation übertragenen Stereophoniesignalen eingerichtet, die aus dem Summensignal A+B der kohärenten Stereophoniesignale A und B, das z. B. im Band von 30 bis 15. 000 Hz liegt, und einer vom Differenzsignal A-B in der Amplitude modulierten Hilfsträgerfrequenz von 35 kHz bestehen, wobei das so gebildete Modulationssignal, das im Band zwischen 30 und 50. 000 Hz liegt, die Trägerfrequenz mit einer Frequenz von etwa 100 MHz mit einem Hub von 75 kHz in der Frequenz moduliert.
Der Stereophonieempfänger ist mit einer Empfangsantenne 1 und einer Zwischenfrequenzstufe 2 mit einer Mischstufe und einem an diese angeschlossenen Oszillator 3 versehen, deren durch Mischung erzeugte Zwischenfrequenzschwingungen, die im Band von 10, 7 MHz liegen, nach Verstärkung und etwaiger Begrenzung in der Zwischenfrequenzstufe 2 einem Ausgangsbandfilter zugeführt werden, das aus zwei gekoppelten Kreisen 4 und 5 besteht.
Das Bandfilter 4, 5 bildet einen Teil eines Frequenzdetektors von an sich zum Detektieren von normalen Frequenzmodulationsübertragungen bekanntem Typ und enthält zwei mit den Enden des Kreises 5 ver- bundene, in entgegengesetzten Richtungen stromdurchlässige Gleichrichter 6, 7, die mit einer Ausgangsimpedanz 8 verbunden sind, während eine Mittelanzapfung des Kreises 5 mit dem Ende einer mit der Kreisspule 4 gekoppelten Kopplungsspule 9 verbunden ist.
Die Ausgangsimpedanz 8 des Frequenzdetektors besteht aus einem Widerstand 10, der durch die Reihenschaltung zweier Kondensatoren 11, 12
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mit geerdetem Verbindungspunkt überbrückt ist, und einem Glättungskondensator 13, wobei die Ausgangsspannung des Frequenzdetektors einer Mittelanzapfung des Ausgangswiderstandes 10 entnommen wird.
An der Ausgangsimpedanz des Frequenzdetektors ergibt sich somit eine Ausgangsspannung, die aus dem Summensignal A+B im Band von 30 bis 15. 000 Hz und dem der Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierten Differenzsignal A-B, das im Frequenzband von 20 bis 50 kHz liegt, besteht und über einen Trennkondensator 14 einer nachstehend zu erläuternden Vorrichtung 16 zugeführt wird zur Wieder-
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inSignale A und B werden den in den Anodenkreisen der Trioden 17, 18 liegenden Ausgangswiderständen 27, 28 entnommen, die, wie in der Figur schematisch angegeben ist, über Trennkondensatoren 29 bzw. 30 mit den Wiedergabevorrichtungen 19, 20 verbunden sind.
Um bei einer ausgezeichneten Wiedergabegüte die kohärenten stereophonischen Signale A und B in einfacher Weise aus der Ausgangsspannung des Frequenzdetektors wieder zu gewinnen, wird diese Ausgangsspannung, die aus dem Summensignal A+B und dem der Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierten Differenzsignal A-B besteht, der Vorrichtung 16 zugeführt, die mit zwei entgegengesetzt gepolten Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 versehen ist, deren Eingangskreise in Parallelschaltung an die Ausgangskreise des Frequenzdetektors 6, 7 angeschlossen sind.
Jede dieser Amplitudendetektionsvorrichtungen ist mit einer Gleichrichterzelle 31 bzw. 32 und einer an diese angeschlossenen Ausgangsimpedanz versehen, die aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 33 bzw. 34 und eines Kondensators 35 bzw. 36 besteht, wobei die Ausgangsspannungen der Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 über Trennkondensatoren 37, 38 den Steuergittern der als Niederfrequenzverstärker geschalteten Trioden 77, je zugeführt werden. Wenn man von den entgegengesetzten Stromdurchlassrichtungen der Gleichrichterzellen 31, 32 absieht, sind die Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 untereinander gleich ausgebildet.
Ergibt sich am Eingang der beschriebenen Detektionsvorrichtungen 31, 32 die Ausgangsspannung des Frequenzdetektors 6, 7, die aus dem tonfrequenten Summensignal A+B und dem der Hilfsträgerfrequenz
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polten Gleichrichterzellen 31, 32 als Schwellenspannung wirkt und somit in entgegengesetzten Richtungen eine Arbeitspunktverschiebung der beiden Gleichrichterzellen 31, 32 im Rhythmus des Summensignals A+B herbeiführt.
Neben einer Amplitudendetektion des aus dem Differenzsignal A-B bestehenden umhüllenden Signals ergibt sich mithin Summen- und Differenzbildung der tonfrequenten Differenz-
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Filtern frequenzabhängige Phasenverschiebungen bei der Wiedergewinnung der kohärenten stereophonischen Signale A und B aus der Ausgangsspannung des Frequenzdetektors weitgehend verringert, was für eine stereophonische Wiedergabe ausgezeichneter Güte besonders vorteilhaft ist.
Zur Steigerung der Wiedergabegüte ist es vorteilhaft, zwischen dem Frequenzdetektor 6, 7 und den entgegengesetzt gepolten Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 einen Reihenwiderstand 39 anzubringen, dessen Widerstandswert mindestens gleich - des Widerstandwertes der Entladewiderstände 33 bzw. 34 der Detektionskondensatoren 35 bzw. 36 ist ; denn es stellt sich heraus, dass durch die erhaltene Erhöhung der Ladezeitkonstante der Detektionskondensatoren 35 bzw. 36 in bezug auf die Entladezeitkonstante der Detektionskondensatoren 35 bzw. 36 Detektionsverzerrungen bei der Detektion der im Vergleich zur Frequenz ihrer modulierenden Spannung verhältnismässig niedrigen Hilfsträgerfrequenz verringert werden.
Gegebenenfalls kann zum angegebenen Zweck auch in Reihe mit der Ausgangsimpedanz 33, 35 bzw. 34, 36 jeder der Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 ein Reihenwiderstand eingeschaltet werden.
Neben einer ausgezeichneten Wiedergabegüte und konstatem Phasenverlauf stellt es sich heraus, dass beim angebenenen Stereophonieempfänger auch das Übersprechen zwischen den beiden Kanälen, das z. B. durch gegenseitige Kopplungen oder durch ein ungleiches Niveau zwischen dem (A+B)-Signal und dem (A-B)-Signal herbeigeführt wird, auf dem ganzen Tonfrequenzband von 15 kHz bis unter 30-40 dB herabgesetzt werden kann ; denn es wurde festgestellt, dass die Übersprechspannungen ein festes Phasenverhältnis in bezug auf die stereophonischen Signale A und B aufweisen, u. zw. sind diese Übersprechspannungen im wesentlichen mit den stereophonischen Signalen A und B gleichphasig oder gegenphasig.
Auf einfache Weise wird im beschriebenen Stereophonieempfänger eine wirksame Über- sprechverringerung durch Anwendung eines Ausgleichverfahrens erzielt, das darin besteht, dass mit einem Punkt jedes der Empfangskanäle ein Schwächungsglied mit passendem Schwächungsgrad verbunden ist,
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das durch eine dem andern Kanal entnommene Signalspannung gespeist wird, die zur betreffenden Übersprechspannung gegenphasig ist.
Insbesondere stellt sich heraus, dass die Spannungen in den beiden Kanälen durch :
A : aB und
B in axa darstellbar sind, wobei aB und aA die Übersprechspannungen und a die Übersprechfaktoren darstellen, die gleich gross und gleichphasig sind, was eine weitere Vereinfachung des Übersprechausgleiches ermöglicht. Dabei können, wie aus den vorstehenden Formeln hervorgeht, die beiden Übersprechfaktoren a sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert aufweisen.
Wenn die Übersprechfaktoren a einen negativen Wert aufweisen, wobei mithin die Signale in den beiden Kanälen durch A-aB und B-aA dargestellt werden, wird bei der angegebenen Ausführungsform das Übersprechen dadurch ausgeglichen, dass zwischen den beiden Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw. 34, 36 der Amplitudendetektionsvorrichtungen 31 bzw. 32 ein von einem Kondensator 15 überbrückter Verbindungswiderstand 40 angebracht wird, wobei die Zeitkonstante C". R" etwa gleich der Zeitkonstante der Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw. 34, 36 der Amplitudendetektionsvorrichtungen 31 bzw. 32 ist.
Das Netzwerk 40, 15 bildet nämlich mit jeder der Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw. 34, 36 der Detektionsvorrichtungen 31 bzw. 32 einen frequenzunabhängigen Spannungsteiler, wobei somit über das Netzwerk 40, 15 ein Bruchteil der Ausgangsspannung des Amplitudendetektors 32 dem Ausgangskreis 33, 35 des Amplitudendetektors 31 und zu gleicher Zeit ein gleicher Bruchteil der Ausgangsspannung des Amplitudendetektors 31 dem Ausgangskreis 34, 36 des Amplitudendetektors 32 zugeführt wird. Wenn das Netzwerk 40, 15 so eingestellt wird, dass das Spannungsteilverhältnis genau gleich dem Übersprechfaktor a ist, so ergibt sich hiebei ein vollständiger Übersprechausgleich, denn in diesem Falle ist die über das Netzwerk 40, 15 zugeführte Ausgleichspannung, die zur Übersprechspannung gegenphasig ist, genau ebenso gross wie diese Übersprechspannung.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass auch bei Fortlassung des Kondensators 15 im Ausgleichsnetzwerk 40, 15 bereits sehr gute Ergebnisse erzielt werden.
Bei einem positiven Wert der Übersprechfaktoren a, wobei die Signale in den beiden Kanälen durch A+aB und B+aA dargestellt werden, erfolgt der Ausgleich auf ähnliche Weise, u. zw. dadurch, dass ein Verbindungswiderstand 41 zwischen die Kathodenwiderstände 23,24 und 25, 26 der Verstärkerröhren 17, 18 geschaltet wird. In der Praxis sind die Gitterableitwiderstände 21, 22 der Verstärkerröhren 17, 18 mit einer Anzapfung der Kathodenwiderstände 23,24 bzw. 25, 26 verbunden, wodurch grössere Kathodenwiderstände 23,24 bzw. 25, 26 Verwendung finden können, was aus praktischen Gründen vorteilhaft ist.
Bei kombinierter Verwendung des Netzwerkes 40, 15 und des Widerstandes 41 ist, wie vorstehend erläutert, für sämtliche auftretenden Werte der Übersprechfaktoren auf einfache Weise ein wirksamer Ausgleich des Übersprechens erzielbar. Für die Einstellung des Ausgleichs braucht jedoch nur eines dieser Ausgleichsnetzwerkes 40, 15 bzw. 41 veränderlich zu sein, denn wenn entweder das Netzwerk 40, 15 oder der Widerstand 41 auf einen derartigen festen Wert eingestellt ist, dass die Übersprechfaktoren stets eine bestimmte Polarität aufweisen, so lässt sich das Übersprechen stets durch geeignete Einstellung des andern Ausgleichsnetzwerkes 41 bzw. 40, 15 ausgleichen. Vorzugsweise ist das zwischen den Ausgangsimpedanzen 33, 35 und 34, 36 liegende Netzwerk 40, 15 fest und der Widerstand 41 veränderlich ausgebildet, wie dies auch in Fig. 1 dargestellt ist.
Zusammenfassend stellt sich somit heraus, dass der vorliegende Stereophonieempfänger sämtliche Merkmale für eine ausgezeichnete Stereophoniewiedergabe enthält, u. zw. eine ausgezeichnete Wiedergabegüte, einen festen Phasenverlauf und ein Übersprechen von weniger als 30-40 dB, was für eine ausgezeichnete stereophonische Wiedergabe mehr als ausreichend ist. Im Aufbau ist der Stereophonieempfänger einfach und völlig symmetrisch, wodurch die Kosten erheblich herabgesetzt werden, z. B. können die Verstärkerröhren 17, 18 als eine einzige Doppelröhre ausgebildet sein ; im wesentlichen beschränken sich die zusätzlichen Kosten des Stereophonieempfängers auf die Kosten eines zusätzlichen Lautsprechers.
Ausserdem eignet sich dieser Stereophonieempfänger infolge seiner symmetrischen Bauart zur Verwendung für stereophonische Schallplattenwiedergabe, auch lässt er sich dadurch für normalen FM-Empfang geeignet machen, dass mit Hilfe eines Schalters 42 die Ausgangskreise 33, 35 bzw. 34, 36 der beiden Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 unmittelbar miteinander verbunden werden.
Es folgen einige Angaben eines in der Praxis eingehend geprüften Empfängers :
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<tb>
<tb> Dioden <SEP> 31, <SEP> 32 <SEP> OA <SEP> 79 <SEP> Widerstand <SEP> 40...... <SEP> 100 <SEP> kOhm
<tb> Widerstand <SEP> 39 <SEP> 47 <SEP> kOhm <SEP> Widerstände <SEP> 23, <SEP> 25.. <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> kOhm <SEP>
<tb> Widerstände <SEP> 33, <SEP> 34............ <SEP> 100 <SEP> kOhm <SEP> Widerstände <SEP> 24, <SEP> 26.. <SEP> 82 <SEP> kOhm
<tb> Kondensatoren <SEP> 35, <SEP> 36......... <SEP> 1000 <SEP> pF <SEP> Widerstand <SEP> 41...... <SEP> 100 <SEP> kOhm <SEP> (veränderlich)
<tb> Kondensator <SEP> J................ <SEP> 470 <SEP> pF <SEP> Röhren <SEP> 17, <SEP> 18...... <SEP> ECC <SEP> 83 <SEP>
<tb>
Schliesslich sei bemerkt, dass die Verwendung des zwischen die Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw.
34, 36 eingeschalteten Verbindungswiderstandes 40 zusätzliche Vorteile mit sich bringt ; denn vom Verbindungswiderstand 40 wird jeder der Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw. 34, 36 ein Bruchteil der an der andern Ausgangsimpedanz auftretenden Signalspannung zugeführt, so dass sich an jeder dieser Ausgangsimpedanzen 33, 35 bzw. 34, 36 eine Signalkomponente ss (A+B) ergibt, die mit dem den Ampli-
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tudendetektionsvorrichtungen 31, 32 zugeführten tonfrequenten Summensignal A+B gleichphasig ist, wodurch sich eine Verringerung der Arbeitspunktverschiebung der Dioden 31, 32 durch dieses Summensignal A+B ergibt, was für eine weitere Steigerung der Wiedergabegüte wichtig ist.
Fig. 2 zeigt einen Stereophonieempfänger vom geschilderten Typ, der mit Transistoren bestückt ist.
Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Anstatt eines Röhrenverstärkers findet im dargestellten Stereophonieempfänger ein Transistorverstärker Verwendung, der mit zwei Transistoren 44, 45 in Emitterschaltung versehen ist. Jeder der Transistoren 44, 45 enthält im Kollektorkreis einen Kollektorwiderstand 46 bzw. 47, mit dem über einen Trenn-
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elektroden über Widerstände 50 bzw. 51 mit den Basiselektroden verbunden sind. In jeden der Emitterkreise der Transistoren 44 und 45 ist ein Emitterwiderstand 52 bzw. 53 eingeschaltet, und zum Übersprechausgleich sind diese Widerstände über einen einstellbaren Widerstand 54 miteinander verbunden. In der bereits an Hand von Fig. 1 erläuterten Weise werden die kohärenten stereophonischen Signale A und B von den Wiedergabevorrichtungen 19 und 20 wiedergegeben.
Aus Versuchen ergab sich, dass die Stabilität des angegebenen Stereophonieempfängers in Transistorausbildung für Stereophonierundfunkempfang hinreicht.
Nachstehend werden einige Angaben dieses Stereophonie-Rundfunkempfängers erwähnt :
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<tb>
<tb> Transistoren <SEP> 44, <SEP> 45... <SEP> OC <SEP> 71 <SEP> Widerstände <SEP> 50, <SEP> 51.... <SEP> 47 <SEP> kOhm <SEP>
<tb> Widerstände <SEP> 46, <SEP> 47... <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> kOhm <SEP> Widerstand <SEP> 54........ <SEP> 5 <SEP> kOhm <SEP>
<tb> Widerstände <SEP> 52, <SEP> 53... <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> kOhm <SEP>
<tb>
Zur Wiedergewinnung der kohärenten Stereophoniesignale A und B wird in den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 zusammen mit dem der Hilfsträgerfrequenz aufmodulierten Differenzsignal A-B das Summensignal A+B den entgegengesetzt gepolten Amplitudendetektionsvorrichtungen 31, 32 gleichphasig zugeführt ;
es ist jedoch auch möglich, das Summensignal A+B den beiden Amplitudendetektionsvorrichtungen gegenphasig zuzuführen, in welchem Falle die Amplitudendetektionsvorrichtungen gleich gepolt sein müssen. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Frequenzdetektor mit einem in bezug auf Erde in Gegentakt geschalteten Ausgangskreis Verwendung finden, wobei jeder der Gegentaktausgangsspannungen einer der gleichgepolten Amplitudendetektionsvorrichtungen zugeführt wird. Ein Merkmal all dieser Ausführungsformen ist es, dass die beiden Amplitudendetektionsvorrichtungen, denen das tonfrequente Summensignal A+B und das der Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierte Differenzsignal A-B gemeinsam zugeführt werden, in bezug auf das tonfrequente Summensignal A+B entgegengesetzt gepolt sind.
Versuche haben ergeben, dass die Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 u. a. wegen ihrer besseren Wiedergabegüte und einfachen Ausbildung den Vorzug verdienen.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Einfachheit der beschriebenen stereophonischen Wiedergabevorrichtung die Verwendung für Magnettonwiedergabe besonders geeignet macht, denn das tonfrequente Summensignal A+B und das der Hilfsträgerfrequenz aufmodulierte Differenzsignal A-B können in einer Spur aufgezeichnet und von einem Aufnahmekopf aufgenommen werden, so dass keine eingreifenden Änderungen in den vorliegenden Magnettongeräten vorgenommen zu werden brauchen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur stereophonischen Wiedergabe von Signalen, die in Form des Summensignals A+B der kohärenten Stereophoniesignale A und B und des einer Hilfsträgerfrequenz in der Amplitude aufmodulierten Differenzsignals A-B dieser kohärenten Stereophoniesignale A und B dem Eingangskreis dieser Vorrichtung zugeführt werden, wobei die stereophonische Wiedergabevorrichtung weiters mit in getrennten Kanälen liegenden Widergabevorrichtungen (19, 20) versehen ist, die durch die kohärenten
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auf das tonfrequente Summensignal A+B entgegengesetzt gepolt sind, während jeder der Ausgangskreise dieser Amplitudendetektionsvorrichtungen (31, 32) an einem Eingang eines der getrennten Kanäle liegt.