DE1090279B - Verfahren zur Synchronisierung von Sender und Empfaenger bei stereophonischer UEbertragung mittels Pulsamplitudenmodulation - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, bei einer Stereophonischen Übertragung die getrennt aufgenommenen Signale periodisch nacheinander kurzzeitig abzutasten und die ineinandergeschachtelten Abtastwerte zu übertragen. Es handelt sich dabei um eine zeitliche Bündelung der beiden Kanäle mittels Pulsamplitudenmodulation. Empfangsseitig müssen die Abtastwerte wieder auf die beiden Kanäle verteilt werden; dazu muß die Verteilereinrichtung synchron — und zwar frequenz- und phasenrichtig — mit der sendeseitigen Abtasteinrichtung laufen.

Man kann die bekannten Synchronisierverfahren in zwei Gruppen einteilen: Bei der ersten Gruppe wird der volle Zeitbereich eines Kanals für die Synchronisierung geopfert, so daß dieser Kanal für die Nachrichtenübertragung verlorengeht; bei der zweiten Gruppe beansprucht die Synchronisierung nur einen sehr kleinen Zeitbereich, so daß kein Kanalverlust entsteht.

Zu der ersten Gruppe gehören die Zeitmultiplexsysteme, die zur Synchronisierung einen besonderen Taktimpuls benutzen, der sich in seiner Form von den Kan^limpulsen unterscheidet. Der Verlust eines Kanals für die Nachrichtenübermittlung ist bei Vielkanalsystemen durchaus tragbar; für das vorliegende Zweikanalsystem scheidet ein solches Synchronisierverfahren naturgemäß aus.

Die Synchronisierverfahren, die zur zweiten Gruppe gehören, arbeiten auf ganz verschiedene Weise. Bei einem bekannten Zeitmultiplexsystem wird eine vorzugsweise sinusförmige Synchronisierschwingung, deren Frequenz gleich der Abtastfrequenz ist, mit Hilfe einer doppelten Modulation der Kanalimpulse übertragen. Dazu werden die mit den einzelnen Nachrichtenspannungen beispielsweise phasenmodulierten Kanalimpulse nach der zeitlichen Bündelung am Ausgang der Sendeseite zusätzlich von der Synchronisierschwingung phasenmoduliert. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird empfangsseitig als Kriterium für die Übereinstimmung der Frequenz der ankommende Pulsrahmen (d. h. die Kanalimpulse innerhalb einer Abtastperiode) benutzt; als Kriterium für die richtige Einstellung der Phase dient eine bestimmte, mit einem Kennton modulierte Kanalimpulsfolge. Wählt man die Frequenz des Kenntons außerhalb des Nachrichtenf requenzbandes, so wird der obenerwähnte Kanalverlust vermieden. Schließlich sind noch Verfahren bekannt, bei denen jede Kanalimpulsfolge mit einem bestimmten Kennsignal moduliert wird, so daß sich die Kanalimpulse durch ihre verschiedene Form — z. B. unterschiedliche Amplitude — unterscheiden. Dabei .werden für die -Übertragung der Nachrichtenspannung und des Kennsignals verschiedene Modulationsarten, z. B. für Kanal 1 Pulsamplitudenmodula-Verfahren zur Synchronisierung

von Sender und Empfänger
bei stereophonischer übertragung
mittels Pulsamplitudenmodulation

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. phil. nat. Hans Ferdinand Mayer, München-Solln, Dipl.-Ing. Hans Martin Christiansen, München,

und Dipl.-Ing. Walter Arens, München-Solln,

sind als Erfinder genannt worden

tion und Pulsphasenmodulation, für Kanal 2 Pulsphasenmodulation und Pulsdauermodulation usw., benutzt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Aufwand für die bekannten Synchronisierverfahren der zweiten Gruppe sehr groß ist, so daß diese Verfahren zwar für Vielkanalsysteme, nicht aber für das vorliegende Zweikanalsystem brauchbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Synchronisierverfahren für ein Zweikanalsystem zu schaffen, das in die zweite Gruppe fällt und einen möglichst geringen Aufwand erfordert. Das Verfahren soll zur Stereophonischen Übertragung mittels Pulsamplitudenmodulation, insbesondere über den mit Frequenzmodulation arbeitenden Ultrakurzwellen-Rundfunk, geeignet sein.

Das Synchronisierverfahren gemäß der Erfindung für eine stereophonisch^ Übertragung der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig jedem der beiden Signale vor der Abtastung gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gleichspannungen überlagert werden und daß empfangsseitig Schaltmittel vorgesehen sind, um aus der ankommenden Summenspannung eine Synchronisierspannung mit der Abtastfrequenz zu gewinnen, die zwei um 180° versetzte Impulsfolgen zur Steuerung eines Kanalverteilers synchronisiert.

Vorteilhaft durchlaufen sendeseitig nach der Abtastung die zeitlich gebündelten amplitudenmodulierten Impulsfolgen einen Tiefpaß, dessen Grenzfrequenz vorzugsweise gleich der Abtastfrequenz ist.

Empfangsseitig können die den Kanalverteiler steuernden Impulsfolgen in einem Impulsgenerator

009 610/277

3 4

erzeugt werden, der mit Hilfe eines steuerbaren ■' einer Trägerschwingung. Es ist aber auch möglich, Blindwiderstandes nachgestimmt wird. Die Regel- die Summenspannung d direkt oder mit Hilfe anderer spannung zur Steuerung des Blindwiderstandes wird Modulationsverfahren zu übertragen,
aus einem Phasenvergleich zwischen der in der an- Es würde an sich genügen, nur einem der beiden kommenden Summenspannung enthaltenen, um 90° 5 Nachrichtensignale eine Gleichspannung zu überlain der Phase gedrehten Synchronisierspannung und gern. Dies hätte aber den Nachteil, daß der Sender einer der beiden vom Impulsgenerator gelieferten unsymmetrisch ausgesteuert würde.
Impulsfolgen erhalten. Die den Kanalverteiler steu- Das Prinzipschaltbild eines Empfängers für stereoernden Impulsfolgen können aber auch unmittelbar phonische Übertragung zeigt Fig. 3. Der Empfangsaus der Synchronisierspannung in einem Impuls- io teil E enthält den Hochfrequenz- und Zwischenfreerzeuger abgeleitet werden. Dazu wird die in der an- quenzverstärker, die beide wie bei einem Empfänger kommenden Summenspannung enthaltene Synchroni- für monauralen Empfang aufgebaut sind, und den sierspannung ausgesiebt und über ein steuerbares Diskriminator zur Frequenzmodulation, dessen Nie-Phasendrehglied dem Impulserzeuger zugeführt. Die derfrequenzteil jedoch eine Bandbreite von minde-Steuerspannung für das Phasendrehglied wird durch 15 stens 30 kHz haben muß. Die am Ausgang des Diseinen Phasenvergleich zwischen der ankommenden kriminators entstehende Spannung entspricht dem Summenepannung und einer vom Impulserzeuger ge- Spannungsverlauf d beim Sender,
lieferten dritten Impulsfolge gewonnen, die gegen- Der Impulsgenerator G 2 liefert wie der Impulsüber den zur Steuerung des Impulsverteilers dienen- generator Gl auf der Sendeseite zwei um 180° verden Impulsfolgen um 90° in der Phase gedreht ist. 20 setzte 30-kHz-Impulsfolgen e und f, die die beiden

Im folgenden werden Einrichtungen zur Synchro- elektronischen Schalter Hl und H2 im Kanalver-

nisierung unter Anwendung des Verfahrens gemäß teiler V steuern; die Impulsfolgen e und / sind in

der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher er- Fig. 5 in den Zeilen e und / dargestellt. Die elektro-

läutert. Die Zeichnungen zeigen in nischen Schalter if 1 und H 2 tasten die Summen-

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Senders, 25 spannung d ab und verteilen die Abtastwerte auf die

Fig. 2 beim Sender auftretende Spannungsformen, beiden Kanäle. Damit die Abtastung im richtigen

Fig. 3 und 4 zwei Prinzipschaltbilder von Empfän- Zeitpunkt erfolgt, müssen die beiden Impulsfolgen e

gern mit verschiedenen Synchronisiereinrichtungen, und / mit den Impulsfolgen α und b auf der Sende-

Fig. 5 bei den Empfängern auftretende Spannungs- seite synchronisiert werden. Bei richtiger Synchro-

formen. 30 nisierung können an den Ausgängen der elektro-

Wie Fig. 1 zeigt, gelangen auf der Sendeseite die nischen Schalter H1 und H2 die beiden Nachrichtenvon getrennten Mikrophonen aufgenommenen Si- signaleil und s 2 in Form von amplitudenmodulierten gnalesl und j 2 zu den Übertragern Tl und T 2. Auf Impulsen abgenommen werden. In den anschließenden der Sekundärseite der beiden Übertrager werden Demodulatoren Dl und D2, die im wesentlichen einen jedem Signal gleich große, entgegengesetzt gerichtete 35 Tiefpaß enthalten, werden die ursprünglichen NachGleichspannungen U1 und U2 überlagert. Das Fre- richtensignale j I und s 2 zurückgewonnen,
quenzband jedes Signals möge sich beispielsweise von Die eigentliche Synchronisiereinrichtung enthält 30 Hz bis ISkHz erstrecken. Nach dem Abtast- ein Phasendrehglied Pl und eine Phasenvergleichstheorem muß die Abtastfrequenz mindestens das Dop- schaltung A1, die einen Blindwiderstand X steuert, pelte der höchsten zu übertragenden Frequenz be- 40 Die Summenspannung d wird dem Phasendrehglied tragen. Demgemäß liefert der Impulsgenerator Gl Pl zugeführt, das so dimensioniert ist, daß die in zwei um 180° versetzte 30-kHz-Impulsfolgen α und b, der Summenspannung enthaltene 30-kHz-Synchronidie die beiden elektronischen Schalter in den Modu- sierspannung i um 90° in der Phase gedreht wird. In latorenMl und M2 steuern. Die beiden Impulsfol- der Phasenvergleichsschaltung A1 wird eine der beigen α und b sind in Fig. 2, Zeile α und b, dargestellt. 45 den vom Impulsgenerator G 2 gelieferten Impulsfol-Der Impulsabstand innerhalb jeder Impulsfolge be- gen, z. B. die Impulsfolge e, auf zeitliche Übereinstimträgt 33,3 με, gegeneinander sind die beiden Impuls- mung mit der 30-kHz-Synchronisierspannung i gefolgen um 16,7 jis versetzt. prüft. Die Phasenvergleichsschaltung A1 besteht im

Die beiden Gleichspannungen Ul und U2 bewir- Grunde aus einem elektronischen Schalter, der von

ken, daß die Summenimpulsfolge c an den parallel ge- 50 der Impulsfolge e gesteuert wird und die in der Phase

schalteten Ausgängen der beiden Modulatoren M1 gedrehte Summenspannung d abtastet. Die gewonnene

und M 2 eine 30-kHz-Komponente enthält. Die Regelspannung k hängt nur von der zeitlichen Lage

Summenimpulsfolge c ist in Fig 2, Zeile c, wieder- der Schaltimpulsfolge e in bezug auf die Nulldurch-

gegeben, und zwar links von der strichpunktierten gänge der Synchronisierspannung i ab; die in der

Linie bei Abwesenheit der beiden Nachrichtensignale 55 Summenspannung d noch enthaltenen Anteile der

si und s2 und rechts von der strichpunktierten Linie Nachrichtensignale j 1 und s2 ergeben keine Gleich-

bei Anwesenheit der Nachrichtensignale. Stromkomponente. In Fig. 5 sind die zeitlichen Ver-

Das Frequenzband der Summenimpulsfolge c wird hältnisse bei Synchronismus gezeigt; hierbei fallen durch den Tiefpaß Fl auf einen Wert begrenzt, der die Abtastzeitpunkte, die durch kleine Kreise angegleich der doppelten Bandbreite jedes einzelnen Si- 60 deutet sind, mit den Nulldurchgängen der Synchrognals ^l bzw. s2 ist; die Grenzfrequenz des Tiefpas- niederspannung i zusammen, d.h., es ergibt sich die ses beträgt also im Ausführungsbeispiel 30 kHz. Die Regelspannung Null. Eilt die Impulsfolge e der Synam Ausgang des Tiefpasses vorhandene Spannung d chronisierspannung i vor oder nach, so ergibt sich ist in Fig. 2, Zeile d, gezeigt, und zwar wiederum eine negative oder positive Regelspannung k. Die links von der strichpunktierten Linie bei Abwesen- 65 Regelspannung wirkt auf einen steuerbaren Blindheit der beiden Nachrichtensignale ^l und j 2 und widerstand Z, z.B. eine Reaktanzröhre, die den Imrechts bei Anwesenheit der Naehrichtensignale. Die pulsgenerator G 2 nachstimmt.

Summenspannung d, die die beiden Naehrichtensignale, Beim Empfänger nach Fig. 4 werden die zur also sl+s2, enthält, moduliert im Ausführungsbei- Steuerung des Kanalverteilers V dienenden Impulsspiel im Hochfrequenzteil des Senders S die Frequenz 70 folgen e und / unmittelbar aus der Synchronisier-

Spannung in einem Impulserzeuger G 3 abgeleitet. Dazu wird die Synchronisierspannung mittels eines auf die Abtastfrequenz abgestimmten Bandfilters F 2 aus der Summenspannung d ausgesiebt und über ein Phasendrehglied P 2 dem Impulserzeuger G 3 zügeführt. Das Phasendrehglied P 2 ist notwendig, um die Phasendrehung des Bandfilters F2 zu korrigieren. Für eine einfache Ausführung der Synchronisiereinrichtung genügt es an sich, das Phasendrehglied P 2 einmal richtig einzustellen. Die zeitliche Lage der Impulsfolgen e und / in bezug auf die in der Summenspannung ei enthaltene Synchronisierspannung h zeigt Fig. 5.

Zum Ausgleich von zeitlichen Änderungen der Phase der 30-kHz-Synchronisierspannung durch zeitliehe Inkonstanz von Bauelementen, Temperaturänderungen usw. wird zweckmäßig eine selbsttätige Phasennachstellung vorgenommen. Hierzu dient die Phasenvergleichsschaltung A2, die die zeitliche Übereinstimmung einer dritten vom Impulserzeuger G 3 gelieferten Impulsspannung g-, die gegenüber den beiden Impulsfolgen e und / um ± 90° in der Phase verschoben ist, mit der in der Summenspannung d enthaltenen Synchronisierspannung h prüft. Die grundsätzliche Wirkungsweise der Phasenvergleichsschaltung Λ2 ist dieselbe wie die der Phasenvergleichsschaltung Al in Fig. 3, die bereits erklärt wurde. Die zeitlichen Verhältnisse bei Synchronismus sind aus Fig. 5 zu ersehen; die durch die Impulsfolge g gegebenen Abtastzeitpunkte sind bei der in der Summenspannung d enthaltenen Synchronisierspannung h durch kleine Kreise angedeutet. Bei einer zeitlichen Verschiebung der Impulsfolge g gegenüber der Synchronisierspannung h entsteht eine positive oder negative Regelspannung m, die das steuerbare Phasendrehglied P 2 so lange verändert, bis der Synchronismus erreicht ist.

Zweckmäßig wird im Empfänger eine Umschaltvorrichtung vorgesehen, die bei fehlender Synchronisierspannung die beiden elektronischen Schalter Hl und H2 im Kanalverteiler V überbrückt. Dieser Fall tritt z. B. dann ein, wenn beim Empfang eines Stereophonie-Senders die Synchronisierspannung aus irgendeinem Grunde ausfällt. Man erhält dann an den beiden Ausgängen des Stereophonie-Empfängers die Summe der beiden Signale j 1+$2, also einen monauralen Empfang. Außerdem tritt dieser Fall ein, wenn mit einem Stereophonie-Empfänger ein normaler Sender empfangen wird. Durch die Abschaltung der Abtastvorrichtung wird die Anfälligkeit gegen Empfängerrauschen und gegen äußere Störungen verbessert.

Weiterhin ist es möglich, die empfangene Synchronisierspannung als Kriterium für eine Gebührenberechnung zu verwerten, falls der Stereophonie-Empfang mit einer besonderen Gebühr belegt werden soll.

Schließlich sei noch bemerkt, daß auch mit einem normalen Rundfunkempfanger .ein Stereophonie-Sender nach Fig. 1 empfangen werden kann; der Empfänger, dessen Niederfrequenzteil eine Bandbreite von etwa 15 kHz hat, nimmt die Summe der Nachrichtensignale jl+i2 auf. Die Synchronisiereinrichtungen stören den monauralen Empfang nicht. Voraussetzung ist lediglich, daß der maximale Frequenzhub des Stereophonie-Senders gleich dem eines normalen Senders ist, damit keine Verzerrungen entstehen. Das Verfahren der Stereophonischen Übertragung mittels Pulsamplitudenmodulation ist also kompatibel, d. h., Sender und Empfänger mit und ohne Stereophonie-Einrichtung können beliebig zusammenarbeiten.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Synchronisierung von Sender und Empfänger bei einer Stereophonischen Übertragung, bei der die beiden Signale mittels Pulsamplitudenmodulation zeitlich gebündelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig jedem der beiden Signale vor der Abtastung gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gleichspannungen überlagert werden und daß empf angsseitig Schaltmittel vorgesehen sind, um aus der ankommenden Summenspannung eine Synchronisierspannung mit der Abtastfrequenz zu gewinnen, die zwei um 180° versetzte Impulsfolgen zur Steuerung eines Kanalverteilers synchronisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig nach der Abtastung die zeitlich gebündelten amplitudenmodulierten Impulsfolgen einen Tiefpaß durchlaufen, dessen Grenzfrequenz vorzugsweise gleich der Abtastfrequenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß empf angsseitig die den Kanalverteiler steuernden Impulsfolgen in einem Impulsgenerator erzeugt werden, daß die in der Summenspannung enthaltene Synchronisierspannung um 90° in der Phase gedreht wird, daß diese Spannung von den Impulsen der einen Impulsfolge des Impulsgenerators abgetastet wird, wobei ein Phasenvergleich erfolgt, und daß die abgetastete Spannung als Regelspannung einen Blindwiderstand steuert, der den Impulsgenerator nachstimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß empf angsseitig die den Kanalverteiler steuernden Impulsfolgen in einem Impulserzeuger aus der Synchronisierspannung so abgeleitet werden, daß diese mittels eines auf die Abtastfrequenz abgestimmten Filters aus der Summenspannung ausgesiebt und über ein steuerbares Phasendrehglied dem Impulserzeuger zugeführt wird, daß der Impulsgenerator eine dritte Impulsfolge liefert, die gegenüber den beiden zur Steuerung des Kanalverteilers dienenden Impulsfolgen um 90° in der Phase gedreht ist, daß die Impulse dieser dritten Impulsfolge die Summenspannung abtasten, wobei ein Phasenvergleich mit der darin enthaltenen Synchronisierspannung erfolgt, und daß die abgetastete Spannung als Regelspannung auf das Phasendrehglied gegeben wird, um dieses so lange zu verändern, bis der Synchronismus erreicht ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig beim Fehlen der Synchronisierspannung die Schaltmittel des Kanal Verteilers überbrückt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene Synchronisierispannung als Kriterium für eine Gebührenberechnung verwertet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
L'ONDE ELECTRIQUE, Mai 1954, S. 433
bis 440.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 610/277 9.60