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Stereoempfänger für FM-Multiplexsignale
Die Erfindung betrifft einenStereoempfänger fürFM-Multiplexsignale zur besseren Wiedergabestereo- phonischer Sendungen.
Bei stereophonischen Anlagen werden im allgemeinen zwei Lautsprecher verwendet, denen entspre- chende Übertragungskanäle und auf der Senderseite entsprechende Mikrophone zugeordnet sind. Bei der Übertragung einer Orchesterdarbietung steht z. B. ein Mikrophon links und eines rechts vor dem Orchester, und diesen Mikrophonen sind empfangsseitig ein linker und ein rechter Lautsprecher zugeordnet.
Es liegt auf der Hand, dass bei gleicher Lautstärke an den beiden Mikrophonen die Lautsprecher eben- falls gleiche Lautstärke aufweisen sollen. Ein Mangel in der Symmetrie der Anlage kann durch eine ein- stellbare Regelung beseitigt werden.
Es sind für stereophonische Zwecke geeignete Empfänger für FM-Multiplexsignale bekannt, die einen mit einem Hauptsignal moduliertenHauptträger umfassen, dessen Hauptsignal aus einer ersten Information mit einem mit einer zweiten Information modulierten Unterträger zusammengesetzt ist ; der Empfänger besitzt einen ersten Demodulator zur Ableitung des Hauptsignals und einen zweiten Demodulator zur Ableitung der zweiten Information.
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 sogenanntes inkompatibles Signal verwendet wird, bei dem jede Information ausschliesslich die eine Seite der Darbietung vertritt, d. h. ausschliesslich von dem einen Mikrophon herrührt, ergibt die Abweichung eine Ungleichmässigkeit der Wiedergabe dadurch, dassdie Ausgangs- leistung des einen Lautsprechers uberwiegt.
Wenn anderseits ein kompatibles Signal verwendet wird, bei dem jede Information sowohl aus rechts- wie aus linksseitigen Teilen der Darbietung 2 ; usammengesetzt ist und der rechte und der linke Teil empfangsseitig durch eine Matrixschaltung getrennt werden, führt die Abweichung einen Verlust an Richtungswirkung herbei.
Es ist bekannt, als ersten Demodulator einen Quotientendemodulator (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 Quotientendemodulators 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 Quotientendemodulators, z. B. bei Abstimmung oder aus andern Gründen, Schwankungen unterliegt, wodurch Änderungen in der Stärke des Hauptsignals entstehen, während die Stärke des Unterträgers wegen des Begrenzers mit festem Schwellenwert im wesentlichen konstant bleibt.
An sich ist es bekannt, den Schwellenwert, bei dem die Begrenzerwirkung eines mit Amplitudenbegrenzer versehenen FM-Demodulators wirksam wird, zu steuern.
Gemass der Erfindung wird der genannte Nachtuil durch eine vorzugsweise aus zwei Dioden beste- hende Regelvorrichtung beseitigt, die die Stärke der zweiten Information bei festem Modulationsgrad des Unterträgers proportional zur Stärke des Unterträgers steuert, wodurch auf Stärkeschwankungen des Hauptsignals zurückgehende Stärkeschwankungen der ersten Information durch entsprechende Schwankungen der zweiten Information begleitet werden.
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Die Erfindung wird an Hand einer. in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform erläutert. Es zeigen
Fig. l das Schaltbild eines Empfängers, Fig. 2 einen Teil des Empfängers nach Fig. ! und Fig. 3 Kurven zur
Veranschaulichung der Wirkungsweise.
Der in Fig. 1 gezeigte Empfänger umfasst eine Antenne 10, die am Eingang des Hochfrequenzteiles 11 liegt. Am Ausgang desselben erscheint das FM-Multiplexsignal als modulierte Zwischenfrequenz von z. B.
10,7 MHz, Die Zwischenfrequenz kann mit einem Hauptsignal moduliert sein, das die erste Information sowie einen mit der zweiten Information modulierten Unterträger von 50 kHz umfasst. Die grösste Fre- quenzabweichung des Unterträgers kann 25 kHz 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 ein linksseitiges und R durch ein rechtsseitiges Mikrophon aufgenommen werden.
Selbstverständlich ist die An- wendung der Erfindung nicht davon abhängig, dass die Informationen in dieser Weise linear gemischt sind.
Der Empfänger besitzt einen ersten Demodulator 12, der an seiner Ausgangsklemme 13 durch Fre- quenzdemodulation das Hauptsignal erzeugt. Der Demodulator 12 kann von beliebigem Typ sein, z. B. ein Frequenzdiskriminator, jedoch dürfte die Erfindung dann am wirksamsten sein, wenn er ein Quoten- tendemodulator ist, der ausserdem eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung erzeugt, die über die mit AGC bezeichnete Leitung dem Hochfrequenzteil zur Steuerung der Verstärkung desselben zugeführt wird. Bei dieser Anordnung können, wie eingangs erläutert, Stärkeschwankungen an der Klem- me 13 erscheinen, durch die die stereophonische Wirkung teilweise verloren geht.
Das Hauptsignal gelangt von der Klemme 13 zu einem Tiefpass 14, über den die Information L. R zum Eingang eines Matrixverstärkers 15 gelangt. Der Unterträger wird im Tiefpass 14 unterdrückt.
Da der Unterträger von hoher Frequenz in bezug auf die Tonfrequenzen der ersten Information ist, darf keine Abschwächung der höheren Frequenzen vor der Klemme 13 stattfinden. Der Tiefpass 14 kann daher aus nur dem Filter zur Abschwächung der höheren Tonfrequenzen bestehen, durch das automatisch sämtliche Frequenzen oberhalb des Tonfrequenzgebietes unterdrückt werden.
Das Hauptsignal an der Klemme 13 wird auch einem Unterträgerkanal zugeführt, in dem die zweite Information L - R abgeleitet wird. Dieser Kanal umfasst einen Bandpass 16, der den Unterträger mit seinen Modulationskomponenten hindurchlässt, während L + R hier unterdrückt wird.
AmAusgang des Bandpasses 16 liegt ein Amplitudenbegrenzer 17 mit variablem Schwellenwert. Die begrenzte Schwingung am Ausgang des Begrenzers 17 hat eine Stärke oder einen Abstand zwischen den höchsten und den niedrigsten Spannungsspitzen, der der Stärke des modulierten Unterträgers proportional ist. Die begrenzte Spannung gelangt zum Eingang eines zweiten Demodulators 18, wo die zweite Information L-R abgeleitet wird. Der Modulator 18 hat einen Abschwächungskreis für die höheren Tonfrequenzen in ähnlicher Weise wie der Tiefpass 14. Der Demodulator 18 kann vom üblichen impulszählenden Typ sein oder vom verbesserten impulszählenden Typ nach Fig. 2.
Es ist bekannt, dass dem impulszählenden Detektor eine Amplitudenbegrenzung vorangehen muss.
Diese wird im Begrenzer 17 bewirkt, wobei gleichzeitig die Stärke der abgeleiteten Information L - R bei einem bestimmten festen Modulationsgrad des Unterträgers proportional zur Stärke des modulierten Unterträgers gemacht wird.
Die tonfrequente Information L - R am Ausgang des Demodulators 18 gelangt zu einem zweiten Eingang des Matrixverstärkers 15, in dem geeignete Additionen und Subtraktionen durchgeführt werden, damit an den beiden Ausgängen dieses Verstärkers die Signale R und L auftreten, die entsprechenden Lautsprechen SR bzw. SL zugeführt werden.
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trahiert.
Bei einer Störung des Gleichgewichtes zwischen den beiden Informationen L + R und L-R wird die stereophonische Wirkung dadurch herabgesetzt, dass ein Teil von R über den Lautsprecher SL ausgestrahlt
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an den Klemmen 15a bzw. 15b erscheint, und dies ist selbstverständlich die erwünschte Arbeitsweise.
Sollte jedoch die Spannung an der Klemme 13 auf den doppelten Wert ansteigen, so erscheint am Ausgang des Tiefpasses 14 der Wert 2L + 2R, während am Ausgang des Detektors 18 nach wie vor wegen der Wirkung des festen Begrenzer L - R erscheint.
Die Addition und Subtraktion im Verstärker 15 ergibt dann an den Klemmen 15a und 15b die Werte 3L + R und 3R + L. Es gelangt also in jeden Kanal ein Teil einer unerwünschten Information hinein. Wenn
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auf der andern Seite ein Begrenzer mit variablem Schwellenwert im Unterträgerkanal verwendet wird, dann wird auch die Ausgangsspannung des Demodulators 18 auf den Wert 2L-2R erhöht, und am Ausgang des Matrixverstärkers würden sich in diesemFall ausgeglichenespannungen 4L und 4R ergeben. DieStereo- phonie bleibt also erhalten, wenn die Stärke von L - R proportional zur Stärke des modulierten Unterträ- gers gehalten wird.
Es ist zu beachten, dass die Stärke des demodulierten Signals L - R Ublicherweise dem Modulationsgrad des Unterträgers proportional ist, oder anders ausgedrückt, dass bei höherem Modulationsgrad eine grössere
Ausgangsspannung L - R erzeugt wird. Wenn hier von Änderungen der Stärke oder mittleren Amplitude von
L - R gesprochen wird, bezieht sich dieser Ausdruck auf die Änderungen der Stärke des modulierten Unter- trägers und nicht auf Änderungen, die auf sendeseitige Schwankungen des Modulationsgrades zurückzu- führen sind.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Unterträgerkanals nach Fig. ! von der Klemme 13 bis zum Ein- gang des Verstärkers 15. Das Hauptsignal gelangt vom Ausgang des Detektors 12 zur Klemme 13 und über den Bandpass 16, wo L + R unterdrückt wird, und am Ausgang dieses Filters erscheint der modulierte Unter- träger. Die Kurve A der Fig. 3a stellt den unmodulierten Unterträger am Eingang des Bandpasses 16 dar. In diesem kann eineVerstärkerstufe vorgesehen sein, durch die die Spannung umgepolt wird, so dass sie mit umgekehrten Vorzeichen über einen Kondensator 20 zu einer Klemme 21 des Begrenzers 17 mit variablem
Schwellenwert gelangt.
In dem Begrenzer werden beide Spitzen des verstärkten und umgepolten Signals symmetrisch abgeschnitten und es ergibt sich eine Ausgangsspannung nach der Kurve B der Fig. 3b. Der
Begrenzer 17 umfasst eine Diode 22, die von der Klemme 21 nach Masse durchlässig ist, und eine weitere Diode 23, die über einen Widerstand 24 von Masse nach der Klemme 21 durchlässig ist.
Wie unten erörtert wird, bleibt der Schwellenwert für die Begrenzung, d. h. der Abstand zwischen entgegengesetzten Spitzen des Unterträgers, ein gleichbleibender Bruchteil des unbegrenzten Unterträ- gers, auch wenn dieser Stärkeschwankungen aufweist. Das Ergebnis hievon 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 Ausgangsspannpng 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 Begrenzungsschnelle bei zufälliger tonfrequenter Amplitudenmodulation des Unterträgers durch Störungen oder Übersprechen zu beseitigen. Die Bemessung des Kondensators 25 wird unten im Zusammenhang mit dem Ausgleichdetektor 33 erläutert.
Die begrenzte Spannung B wird einem Frequenzmodulator 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 amAusgang desDifferenzierkreises 26,27 abschneidet und den Grundpegel der zurückbleibenden negativen Impulse auf Nullspannung festlegt. Hiedurch ergibt sich eine Spannung gemäss der Kurve C in Fig. 3c. In Reihenschaltung mit dem Differenzierkreis 26,27 liegt eine Spule 29, durch die die Linearität und dieAusgangsleistung desDemodulators verbessert wird. Zur Abschwächung der höheren Frequenzen ist ein Widerstand 30 in Reihenverbindung mit einem Kondensator 31 am Ausgang des Demodulators vorgesehen.
Dieser Kreis dient auch zur Unterdruckung des Unterträgers am Demodulatorausgang, so dass an der Klemme 32 nur die mittlere Amplitude der Impulse zurückbleibt, die bei einem unmodulierten 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 Modulation des Unterträgers wiedergibt.
Der frequenzmodulierte Unterträger am Ausgang des Demodulators 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 Amplitudendemodulator arbeitet. Diese störende Amplitudendemodulation wird nicht immer vollständig im Begrenzer 17 unterdrückt. Damit eine vollständige Unterdrückung erzielt wird, ist ein Ausgleichsdemodulator vorgesehen, der eineAmplitudendemodulation mit'180 Phasenunterschied gegenüber dem Demodulator 18 ausführt und seine Ausgangsspannung derjenigen des Demodulators 18 hinzufügt, um die erwünschte Amplitudenmodulation zu unterdrücken.
Der Ausgleichsdemodulator ist ein Amplitudendemodulator 33, dem die Spannung B, deren Begrenzung als unvollständig vorausgesetzt wird, über einen Kondensator 34 zugeführt wird. Der Demodulator umfasstDioden 35 und 36 mit einem üblichenFilterkreis, bestehend aus einem Kondensator 37 und einem
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Widerstand 38. Die demodulierte 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 Demodulator 18 aus den Impulsen C eine negative Ausgangsspannung erzeugt, während der Demodulator 33 eine positive Ausgangsspannung erzeugt.
Ein Ansteigen der Amplitude der Spannung B erzeugt daher eine negativere Ausgangsspannung des Demodulators 18 und eine positivere Ausgangsspannung des Demodulators 33. Diese beiden Änderungen heben sich gegenseitig an der Klemme 32 auf, so dass nur die der Frequenzdemodulation des Unterträgers entsprechende Information L - R zurückbleibt.
Die Zeitverzögerung in den beiden Demodulatoren 18 und 33 muss selbstverständlich gleich sein, damit der Phasenunterschied von 1800 beibehalten wird. Der Widerstand 39 dient zur Einstellung des Ausgleiches der Amplitudenmodulation.
Fig. 3 veranschaulicht die Einwirkung einer Stärkeänderung des Unterträgers auf die Arbeitsweise der in der Fig. 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 denWert C', entsprechend einer kleineren Ausgangsspannung an der Klemme 32.
Die KurvenA", B" und C" veranschaulichen die entgegengesetzte Änderung. Im Endergebnis macht die InformationL-R dieStärkeschwankungen der Information L +R mit, die durch Schwankungen der mittleren Amplitude des Hauptsignals an der Klemme 13 herbeigeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
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träger umfassen, dessen Hauptsignal aus einer ersten Information (L + R) und einem mit einer zweiten Information (L-R) modulierten Unterträger zusammengesetzt i. , uiut einem ersten Demodulator (14) zur Ableitung des Hauptsignals und einem zweiten Demodulator (16-18) zur Ableitung der zweiten Information, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise aus zwei Dioden (35, 36) bestehende Regelvorrichtung (33) zur Steuerung der Stärke der zweiten Information (L - R) bei festemModulationsgrad des Unterträgers proportional zur Stärke des Unterträgers, wodurch auf Stärkeschwankungen des Hauptsignals zurückgehende Stärkeschwankungen der ersten Information (L + R) durch entsprechende Schwankungen der zweiten Information (L - R) begleitet werden.