DE1263847B - Hilfstraegerdetektorschaltung fuer einen stereophonischen FM-Empfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Jnt. Cl.:

H 04b

H04h
Deutsche Kl.: 21 a2 -16/03

Nummer: 1263 847

Aktenzeichen: R 35447 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 18. Juni 1963

Auslegetag: 21. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Hilfsträgerdetektorschaltung für einen Stereophonischen FM-Empfänger, deren Eingang an eine Stufe des Empfängers ankoppelbar ist, welche die Hilfsträgerseitenbandsignale und ein Pilotsignal, dessen Frequenz im Harmonischenverhältnis zur Hilfsträgerfrequenz steht, liefert, mit einem die Hilfsträgerseitenbandsignale vom Eingang empfangenden Hilfsträgerdemodulator, einem mit dem Eingang gekoppelten, auf die Pilotsignalfrequenz abgestimmten Resonanzkreis, an dessen Ausgang ein Gegentaktgleichrichter, der die Pilotsignalfrequenz verdoppelt, angeschlossen ist, und einem zwischen den Gegentaktgleichrichter und den Hilfsträgerdemodulator gekoppelten Verstärker.

Bei kompatiblen FM-Stereorundfunksystemen ist gemäß der derzeitigen Norm der übertragene Träger mit der Summe zweier Tonsignale, des Linkssignals und des Rechtssignals (L und R) der Stereosendung, frequenzmoduliert, wobei der Modulationsinhalt zugleich auch in der üblichen Weise von monophonischen FM-Empfängern verarbeitet werden kann. Zusätzlich enthält zum Zweck der Signaltrennung beim Stereoempfang der Träger einen trägerunterdrückten Hilfsträger, der mit der Differenz der beiden Stereosignale amplitudenmoduliert ist und dem ein Pilotsignal für die Demodulation beigegeben ist. Dieses kompatible Stereosignalgemisch, das am FM-Demodulatorausgang des Empfängers bereitsteht, ist also aus der FM-Hauptkomponente, d. h. dem im monophonischen Empfänger verwertbaren Signal, sowie dem Pilotsignal von 19 Kilohertz und dem Differenzfrequenzsignal (L- R) in Form eines AM-Doppelseitenbandsignals mit unterdrücktem Träger von 38 Kilohertz, der zweiten Harmonischen des Pilothilfsträgers, zusammengesetzt. Durch Summen- und Differenzmatrizierung in Verbindung mit dem trägerunterdrückten AM-Hilfskanal ist eine Modulation des Hauptträgers von maximal 90% mit entweder dem Summentonsignal (L+R) selbst oder dem trägerunterdrückten Hilfsträger-Differenzsignal (L-R) möglich. Der Phasen- und Frequenzgang des Summensignalkanals und des Differenzsignalkanals sind über einen Tonfrequenzbereich von z. B. 50 bis 15 000 Hertz nahezu gleich, und eine Kanaltrennung von 30 db läßt sich erreichen. Zusätzlich sieht die derzeitige Norm die Übertragung von Hintergrundmusik oder Programmsendungen über einen zweiten Hilfsträgerkanal vor, der z. B. eine Hilfsträgerfrequenz von 67 Kilohertz hat und den Hauptträger um bis 10% mit Seitenbändern von beiderseits etwa 8 Kilohertz im oberen Frequenzband von 59 bis 75 Kilohertz moduliert.

Hilfsträgerdetektorschaltung für einen
stereophonischen FM-Empfänger

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y.

(V. St. A.)

ίο Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

John Ober Schroeder, Trenton, N. J. (V. St. A.)

ao Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. Juni 1962 (203 577)

Es gibt derzeit zahlreiche FM-Empfänger, die durch Einschalten gegeigneter Multiplexeinrichtungen zwischen den FM-Demodulatorausgang und der Entzerrungsstufe für die Stereowiedergabe eingerichtet werden können. Stereomultiplexadapter für die Gewinnung der beiden Stereosignale aus dem kompatiblen Signalgemisch, die sich in neue Empfänger bei deren Herstellung oder nachträglich in vorhandene Empfänger einbauen lassen, sind bekannt. Bei einer derartigen Einrichtung wird aus dem kompatiblen Signalgemisch mittels geeigneter Hochpaßfilter oder Bandpaßfilter der Stereosignalinhalt abgetrennt und anschließend die Difierenzkomponente (L- R) demoduliert. Sodann wird in einer Matrizenschaltung das demodulierte Hilfsträgersignal (L-R) vom Summensignal (L+R) subtrahiert bzw. zum Summensignal addiert, um die Stereosignale L und R zu gewinnen und in zwei getrennte Stereoausgangskanäle zu leiten. Die die Komponente L-R beinhaltenden Hilfsträgerseitenbänder werden in einem Detektor, der mit einer vom 19-Kilohertz-Pilotsignal abgeleiteten Bezugsspannung getastet wird, demoduliert.

Damit bei einer solchen Einrichtung der Hilfsträgerdetektor einwandfrei arbeitet, muß die Phase der Bezugsspannung starr mit der Pilotsignalphase synchronisiert sein. Wenn für die Erzeugung der

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Bezugsspannung ein durch das Pilotsignal synchroni- Ausgang des Verstärkers gemeinsamen Stromkreis sierter Oszillator verwendet wird, ändert sich die eingeschalteten jRC-Netzwerkes mit entsprechend Phase der resultierenden Spannung in Abhängigkeit bemessener Zeitkonstante erzeugt, von der Pilotsignalimplitude. Wenn dies der Fall ist, In den Zeichnungen zeigt

entspricht das demoduUerte Hilfsträgersignal nicht 5 Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfinmehr dem ursprünglichen Signal, so daß die Wieder- dungsgemäßen Multiplexdemodulator- und Matrizengabe nicht einwandfrei ist. Es hängt also die ein- einheit in Verbindung mit einem FM-Empfanger und wandfreie Trennung und originalgetreue Wiedergabe Tonverstärker in Blockform, der beiden Stereokanäle weitgehend davon ab, daß F i g. 2 eine graphische Darstellung des Frequenz-

die Demodulationsspannung für den Hilfsträger- io spektrums und der Modulationskomponenten eines detektor möglichst phasenstarr mit dem Pilotsignal der Stereomultiplexeinheit nach F i g. 1 zugeleiteten synchronisiert ist. Bei den bekannten Einrichtungen Modulationssignalgemisches, mit Bezug auf beist eine derartige Phasenstabilität nicht gewährleistet. stimmte Betriebsmerkmale der Erfindung und

Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, daß es F i g. 3 eine graphische Darstellung des Frequenz-

bei Empfang monophonischer Sendungen, also bei 15 ganges des Hüfsträgerseitenband-Trennfilters und Abwesenheit des Pilotsignals erwünscht ist, den der Deakzentuierschaltung in der Stereomultiplex-Hilfsträger- oder (L-i?)-Stereokanal des Empfän- einheit nach Fig, I.

gers abzuschalten. Dies ist besonders wichtig, wenn Der in F i g. 1 in Blockform dargestellte Emp-

der Sender zusätzlich ein zweites Hilfsträgersignal fängerschalrungsteil vertritt bestimmte Stufen eines mit Seitenbändern im Frequenzbereich von 23 bis 20 beliebigen FM-Empfängers, der für Stereomultiplex-53 Kilohertz überträgt. Diese Seitenbänder gelangen betrieb eingerichtet werden kann. Der Empfänger zumHilfsträgerdetektor und können sich im Ausgangs- hat den üblichen HF-Verstärker- und Mischteil 5, signal der Stereomultiplexeinheit als Übersprechen der über das UKW-FM-Band von 88 bis 108 Megabemerkbar machen, weil bei Abwesenheit des Pilot- hertz abstimmbar ist und an die Antenne 6 angesignals das Hochpaß- oder Bandpaßfilter im Hilfs- 25 koppelt werden kann, sowie den üblichen ZF-Verträgerkanal alle ankommenden Signale mit Hilfs- stärker- und Begrenzerteil 1, an den sich ein geträgerfrequenz zum Hilfsträgerdetektor durchläßt. eigneter FM-Demodulator 8 anschließt. An den bei-Auch Zündfunkenstörungen, Impulsstörungen und den Ausgangsklemmen 10 und 11 des FM-Demoduthermische Rauschsignale durchlaufen das Hilfs- lators 8 werden die Hauptkanalsignale (L+R), die trägerseitenbandfüter. Wird der Hilfsträgerkanal 30 das Signal (L-R) verkörpernden Hilfsträgerseitenbeim monophonischen Empfang nicht abgeschaltet, bänder und das Leitsignal oder der Pilotton von so werden solche Störungen vom Hilfsträgerdetektor 19 Kilohertz abgenommen.

mit erfaßt, so daß sie durch die Matrizenschaltung An den Multiplexausgang oder die Klemmen

zum Ausgang des Stereosignals gelangen. Dies ist 10-11 des FM-Demodulators 8 ist eine Stereomultibei der bekannten Einrichtung der Fall. 35 plexeinheit 15 angeschlossen, die aus dem am FM-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Demodulatorausgang anstehenden Signalgemisch zwei Hilfsträgerdetektorschaltung zu schaffen, die die er- stereophonisch verknüpfte (L und R) oder dergleiwähnten Nachteile der bekannten Einrichtung be- dien Modulationssignale ableitet. Diese Einheit, die hebt, indem sie eine stabile Phasensynchronisation nachträglich in vorhandene oder serienmäßig in neue der Bezugsspannung mit dem Leitsignal gewähr- 40 Empfänger eingebaut werden kann, liefert an zwei leistet und zugleich bei Abwesenheit des Pilotsignals Stereo- oder Kanalausgangsklemmen 16 und 17 die unter Abschalten des Hilfsträgerkanals automatisch getrennten Modulationskomponenten, d. h. im vor-* einen monophonischen Empfang liefert. liegenden Fall die Stereosignale L und R.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Hilfs- Die Stereomultiplexeinheit 15 enthält eine Signalträgerdetektorschaltung der eingangs genannten Art 45 verstärkerstufe mit einer Verstärkerröhre 18 mit erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Verstärker so Kathode 19, Steuergitter 20 und Anode 21. Hierfür vorgespannt ist, daß er lediglich bei den Spitzen der kann man, um den Aufbau zu vereinfachen, den an seinen Eingang gelegten Signale leitet. Pentodenteil einer Pentode-Triode verwenden. Man

Der Verstärker arbeitet also im C-Betrieb. Da- kann diese Stufe direkt mit dem FM-Demodulatordurch wird zunächst einmal eine Leistungsverbesse- 5° ausgang 10-11 verbinden; vorzugsweise schaltet man rung erreicht, indem kein Gitterstrom auftritt und jedoch in den Kopplungszweig eine Zwischenverfolglich die den Vollweggleichrichter ansteuernden stärkerstufe in Form einer Verstärkertriode 23, die Stufen nicht belastet und bedämpft werden. Da durch den Triodenteil der Pentode-Triode gebildet ferner die Kathodenvorspannung des C-Verstärkers werden kann, ein. Das Gitter 24 der Triode 23 ist selbstregelnd ist, ist die Phasenstabilität der 38-Kilo- 55 über einen Koppelkondensator 25 mit der Klemme hertz-Schwingung (doppelte Pilotsignalfrequenz) am 10 gekoppelt, während im Kathodenkreis eine Verstärkerausgang sehr gut, so daß damit die phasen- Widerstandskombination 22 liegt. Die Anode 26 der starre Synchronisation der Demodulationsspannung Triode 23 ist mit dem Eingangsgitter 20 der Röhre mit dem Pilotsignal gewährleistet ist. Da der Ver- 18 über einen Gitterkreis 27 mit einem Koppelstärker nur bei den Scheiteln seines Eingangssignals, 60 kondensator 28 und einen das Gitter 20 mit Masse d. h. des frequenzverdoppelten Pilotsignals leitet, verbindenden Gitterableitwiderstand 29 verbunden, sonst dagegen verriegelt ist, ist damit außerdem er- Im Kathodenkreis der Röhre 18 liegt ein Widerstand reicht, daß der Hilfsträgerdetektor bei Abwesenheit 31 mit einem verstellbaren Abgriff 32. Der Anodendes Pilotsignals, also bei Empfang monophonischer kreis 36 der Verstärkerröhre 18 ist mittels einer abSendungen, automatisch außer Betrieb gesetzt wird. 65 stimmbaren Spule 37 und eines hierzu parallelen

Vorzugsweise wird die Vorspannung des Ver- Abstimmkondensators 38 auf die Leitsignalfrequenz, stärkers für den C-Betrieb selbstregelnd mittels eines die im vorliegenden Fall 19 Kilohertz beträgt, abgein an sich bekannter Weise in den Eingang und stimmt.

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Die Frequenzverdopplung des 19-Kilohertz-Leit- Die das Signal (L- R) enthaltenden Hilfsträger-

signals erfolgt mit Hilfe eines Vollweggleichrichters seitenbänder werden über die Mittelanzapfung der 39. Der Gleichrichter 39 hat eine geerdete, mittel- Spule 58 in die Detektorstufe 57 eingekoppelt. Daangezapfte Spule 40, die mit der Spule 37 gekoppelt bei ist zu beachten, daß das demodulierte FM- und mittels eines Kondensators 41 auf die Leit- 5 Signalgemisch, das aus dem Signal (L+R), dem Signalfrequenz abgestimmt ist. Außerdem enthält 19-Kilohertz-Leitsignal und den Hilfsträgerseitender Vollweggleichrichter-Frequenzverdoppler ein bändern besteht, an der Kathode 19 des Verstärkers Diodenpaar in Form zweier Halbleiterdioden 42 18 erscheint. Um die Hilfsträgerseitenbänder heraus- und 43, deren Kathoden zusammengeschaltet und zugreifen, ist die Kathode 19 mit der Mittelanzapderen Anoden an die beiden Enden der Spule 40 io fung der Spule 58 über ein kombiniertes Filter- und angeschlossen sind. Die Gleichstromwege der Dio- Entzerrungsnetzwerk 66 gekoppelt. Dieses Netzwerk den 42 und 43 sind über einen Widerstand 44 enthält einen Serienwiderstand 67, eine Querspule nach Masse und zur Mittelanzapfung der Spule 40 68 und einen Leit- oder Trennkreis, bestehend aus geführt. einer Spule 69 und einem Kondensator 70, die auf

Sodann ist eine C-Verstärkerstufe 47 mit einer 15 Serienresonanz bei 67 Kilohertz, d. h. der Frequenz Triode 48, die durch die eine Hälfte einer Doppel- eines zweiten Hilfsträgerkanals, der zusätzlich auf triode gebildet werden kann, vorgesehen. Das den gleichen Träger übertragen werden kann, abge-Steuergitter 49 der Röhre 48 ist an den Verbindungs- stimmt sind. Die Spule 68 hat zusammen mit ihrer punkt der Dioden 42 und 43 und des Widerstandes Resonanzfrequenz von 38 Kilohertz, entsprechend 44 angeschlossen, so daß es bei Empfang des ao der Mittenfrequenz oder Ruheträgerfrequenz des 19-Kilohertz-Leitsignals ein Signal empfängt. Die Hilfsträgerkanals, und sie schwächt die Signale Anode 50 der Triode 48 ist über einen Parallel- beiderseits von 38 Kilohertz ab. Der Gesamtfreschwingkreis, der auf 38 Kilohertz, d. h. die doppelte quenzgang dieses Netzwerkes ist so, daß die hohen Frequenz des Leitsignals, abgestimmt ist, mit einer Frequenzen der resultierenden demodulierten Signale Betriebsspannungsquelle +B verbunden. Der Par- 25 um ungefähr 75 Mikrosekunden gedämpft werden allelresonanzkreis besteht aus einer durch einen und sich somit die erforderliche Abschwächung der Kondensator 52 abgestimmten Spule 51. Die Ka- hohen Frequenzen ergibt. Bekanntlich ist eine derthode 54 des C-Verstärkers liegt über die Parallel- artige Entzerrung notwendig, um die Anhebung der schaltung eines Widerstandes 55 und eines Konden- hohen Frequenzen, die senderseitig zur Verbesserung sators 56 an Masse. Die Zeitkonstante des Kathoden- 30 des Gesamtrauschabstandes im FM-Übertragungskreises ist so gewählt, daß die Röhre so vorgespannt und Empfangssystems vorgenommen wurde, wieder wird, daß sie im C-Betrieb arbeitet, ohne durch rückgängig zu machen.

Gitterstromaufnahme die Übertragerspulen 37 und Das Ausgangssignal des Filters 66 gelangt über

40 zu bedampfen. Die Phasenstabilität des im einen Koppelkondensator 71 zu einem zwischen die Anodenkreis 51-52 entwickelten 38-Kilohertz-Signals 35 Mittelanzapfung der Spule 58 und Masse geschalteist gut, weil die Kathodenvorspannung sich als ten Widerstand 72. Ein die Mittelanzapfung der Funktion der Leitsignalamplitude selbst einregelt, so Spule 58 mit +B verbindender Widerstand 94 erdaß die Anodenstromimpulse stets gleichzeitig mit zeugt die Vorspannung' für eine Phasenspalterden Spitzen des frequenzverdoppelten 19-Kilohertz- röhre 74.

Gittersignals auftreten. Durch die Tätigkeit des Voll- 40 Die am Kondensator 63 entwickelten demodulierweggleichrichters wird der Verstärker 48 effektiv ten Hilfsträgerseitenbandsignale (L- R) gelangen vom 19-Kilohertz-Signal isoliert, so daß im Anoden- zum Steuergitter 73 einer als Phasenspalter oder kreis 51-52 nur eine sehr kleine 19-Kilohertz-Kom- Phasenteiler geschalteten Triode 74, deren Anode 75 ponente erscheint. und Kathode 76 über Lastwiderstände 77 bzw. 78

Ein aus einer Glimmröhre 33 und _ einem Wider- 45 mit der Betriebsspannungsquelle +B bzw. mit Masse stand 34 bestehender Stereoempfangsanzeiger ist verbunden sind.

zwischen die Anode des 3 8-Kilohertz-Verstärkers Ein Matrizennetzwerk mit zwei in Reihe geschal-

und die Betriebsspannungsquelle +B geschaltet. teten Widerständen 79 und 80 empfängt die beiden Die Glimmröhre leuchtet lediglich bei Anwesenheit entgegengesetzten Phasen des (L--R)-Signals von eines Signals, d.h. lediglich während des Stereo- so der Phasenspalterstufe74. Das über einen Isolierempfanges auf. widerstand 81 mit der Anode 75 gekoppelte eine Die vom Verstärker 47 gelieferte Schaltspannung Ende des Widerstandes 79 empfängt das Signal von 38 Kilohertz wird auf einen symmetrischen +(L-R), während das über einen Isolierwiderstand Synchronspitzendetektor 57 gekoppelt, der aus den 83 mit der Kathode 76 gekoppelte eine Ende des Hilfsträgerseitenbändern die Signalkomponenten 55 Widerstandes 80 das Signal -(L- R) empfängt. (L- R) ableitet. Der Detektor 57 enthält eine mittel- Das von der Kathode 19 des Verstärkers 18 abgeangezapfte Spule 58, die mit der Schwingkreisspule nommene (L+i?)-Signal wird zwischen den Verbindes C-Verstärkers gekoppelt ist, sowie ein dungspunkt der Widerstände 79 und 80 und Masse Diodenpaar 59 und 60. Die Anode der Diode 59 ist gelegt. Das Leitsignal und die Hilfsträgerseitenbänder mit dem einen Ende der Spule 58 verbunden, wäh- 60 sowie etwaige andere an der Kathode 19 anwesende rend die Kathode dieser Diode über die Parallel- hochfrequente Komponenten werden durch das schaltung eines Widerstandes 61 und eines Konden- Hochfrequenz-Dämpfungsglied aus dem Seriensators 62 sowie einen Kondensator 63 an Masse widerstand 86 und dem Ableitkondensator 88 effektiv liegt. Die Kathode der Diode 60 ist mit dem anderen eliminiert. Die Zeitkonstante dieses Dämpfungs-Ende der Spule 58 verbunden, während die Anode 6s gliedes, unter Berücksichtigung der Belastung der über die Parallelschaltung eines Widerstandes 64 Widerstände 79 und 80, beträgt ungefähr 75 Mikro- und eines Kondensators 65 am Kondensator 63 und Sekunden. Das Signal (L+R) addiert sich zum über diesen an Masse liegt. Signal +(L-R) bzw. zum Signal -(L-K), so daß

spricht der zweiten Harmonischen des Leitsignalträgers 118 mit der Frequenz von 19 Kilohertz. Die Seitenbänder des unterdrückten Hilfsträgers umfassen im wesentlichen den Bereich von 23 bis 53 5 Kilohertz, so daß sich im wesentlichen die volle 15-Küohertz-Modulation, von der oben die Rede gewesen ist, ergibt.

Der gegebenenfalls vorgesehene zweite Hilfsträger oder Hintergrundmusikkanal ist durch den Block 120

an den Klemmen 16 und 17 das Linksstereosignal bzw. das Rechtsstereosignal entstehen. Durch entsprechende Einstellung des Abgriffs 32 am veränderlichen Widerstand 31 wird der Matrizenschaltung das (L+i?)-Signal in der erforderlichen Größe oder Amplitude zur Verfügung gestellt, so daß die Addition und Subtraktion der Signale (L+R) und (L—R) das genau richtige Ausgangssignal an den Klemmen 16 und 17 liefert.

Der FM₇Empfänger enthält geeignete, an die io angedeutet und umfaßt einen Bereich von 7,5 Kilo-Klemmen 16 und 17 der Stereomultiplexeinheit an- hertz beiderseits des durch die gestrichelte Linie 121 geschlossene Einrichtungen für die Verstärkung und angedeuteten 67-Kilohertz-Hilfsträgers. Wiedergabe der beiden Kanalsignale, von denen im Wenn vom FM-Empfänger ein stereophonisches

vorliegenden Fall angenommen ist, daß es sich um FM-Signal empfangen wird, so erscheint am Ausdie stereophonisch verknüpften Links- und Rechts- 15 gang des FM-Demodulators 8 ein Signalgemisch von tonfrequenzsignale L bzw. R handelt. Zu diesem der in F i g. 2 gezeigten Art. Da der Frequenzgang Zweck ist die Klemme 16 über einen Lautstärke- der Stufen, die der Stereomultiplexeinheit 15 vorgeregelwiderstand 99 mit Masse verbunden. Das schaltet sind, bei hohen Frequenzen »abrollen« oder Potentiometer 99 hat einen Lautstärkeregelkontakt abfallen kann, derart, daß die Verstärkung für die 100, der mit einem geeigneten Linkskanal-Endver- 20 hohen Frequenzen kleiner ist, sorgt man für eine stärker 101, der eine gemeinsame Erdrückleitung 12 entsprechende Begradigung des Gesamtfrequenzaufweist und den Linkskanal-Lautsprecher 102
steuert, verbunden ist.

Ebenso ist die Ausgangsklemme 17 über ein
zweites Lautstärkeregelpotentiometer 105 mit Masse 25
verbunden. Das Potentiometer 105 ist mit seinem
Lautstärkeregelkontakt 106 mit dem Rechtskanal-Endverstärker 107 gekoppelt, der eine gemeinsame
Erdrückleitung 12 aufweist und den Rechtskanal-Lautsprecher 108 steuert. Die Lautstärkeregler sind 30
in üblicher Weise zwecks Gleichlauf mechanisch gekuppelt, wie durch die gestrichelte Linie 109 und
den damit verbundenen gemeinsamen Lautstärkeregelknopf 110 angedeutet. Das hier gezeigte Zweikanal-Signalübertrager- und Tonwiedergabesystem 35 ein Strom über den Widerstand 44 und zurück zur verkörpert mithin irgendeine beliebige Einrichtung Mittelanzapfung der Spule 40 fließt. Bei der anderen dieser Art, wie sie üblicherweise in Stereotonwieder- Halbwelle ist die Diode 42 verriegelt, während durch gabeanlagen vorgesehen ist. die Diode 43 über den gleichen Weg Strom fließt.

Es soll nunmehr an Hand der F i g. 2 im Zusam- Da der Widerstand 44 nicht durch einen Kondenmenhang mit F i g. 1 die Arbeitsweise der Multiplex- 40 sator überbrückt ist, werden an diesem Widerstand einheit im Empfänger erläutert werden. Das Signal- ausgeprägte Spannungsimpulse mit einer Folgegemisch, das bei Empfang von normverträglichen frequenz von 38 Kilohertz bzw. jeweils zwei Impulse Stereosignalen am Multiplexausgang 10 bis 11 des pro Periode des 19-Kilohertz-Pilottones erzeugt. FM-Demodulators 8 auftritt, läßt sich graphisch in Während des Monoempfangs sind keine Pilot-

der in Fig. 2 gezeigten Weise darstellen, wobei die 45 oder Leitsignale anwesend, so daß der C-Verstärker FM-Trägermodulationsfrequenz in Kilohertz längs keine 38-Kilbhertz-Ausgangssignale liefert. Das der X-Achse und der Modulationsgrad (in Prozent) Kathodenvorspannetzwerk ist so bemessen, daß längs der Γ-Achse, die zugleich die relativen Ampli- etwaige zum Verstärker 48 gelangende Störsignale tuden der Hilfsträgersignale angibt, aufgetragen sind. weitgehend unterdrückt werden, so daß sie am Man sieht, daß das Gesamtsignal aus einer (L+R)- 50 Detektor 57 praktisch nicht in Erscheinung treten. Komponente 115, die einen Modulationsgrad von bis Bei Empfang eines Stereosignals liefert der C-Verzu 90 % liefern kann, und einer trägerunterdrückten stärker Stromimpulse mit einer Folgefrequenz von AM-Doppelseitenbandkomponente (L-R) 116, die 38 Kilohertz, die den Schwingkreis 51-52 erregen, den Träger ebenfalls mit bis zu 90% modulieren Etwaige Amplitudenschwankungen des empfangenen kann, jedoch gegenüber der Modulation der Haupt- 55 Leitsignals haben keinen nennenswerten Einfluß auf komponente 115 um 180° phasenverschoben ist, zu- die Phase des 38-Kilohertz-Bezugssignals, da die sammengesetzt ist. Das heißt, immer wenn die Korn- Verstärkervorspannung durch das .RC-Glied 55-56 ponente 115 ihr Maximum hat, hat die Komponente selbstregelnd so eingestellt wird, daß der Verstärker ihr Minimum. jeweils bei den Spitzen der vom Vollweggleich-

In F i g. 2 ist angenommen, daß die Tonfrequenz- 60 richter gelieferten Eingangsimpulse leitet.

ganges des Empfängers, indem man die Verstärkerstufe 23 so ausbildet, daß sie die hohen Frequenzen anhebt.

Das resultierende Signal wird in der Stufe 18 linear verstärkt, wobei das 19-Kilohertz-Leitsignal im abgestimmten Anodenkreis 36 und der Rest des Signalgemisches im Kathodenkreis 19 entwickelt werden.

Der Vollweggleichrichter-Frequenzverdoppler 39 empfängt das 19-Kilohertz-Leitsignal vom Anodenkreis 36. Diejenige Halbwelle, bei der das obere Ende der Spüle 40 positiv ist, verriegelt die Diode 43 und entriegelt die Diode 42, so daß durch letztere

modulation von 0 bis 15 Kilohertz reicht. In der
Praxis umfaßt bekanntlich die Tonmodulation den
Frequenzbereich zwischen 50 Hertz und etwas
weniger als 15 Kilohertz, je nach der Aufnahmetreue
der für die Modulation des Systems verwendeten 65 Studioeinrichtung. Der wiederhergestellte unterdrückte Hilfsträger, der durch die gestrichelte Linie
117 angedeutet ist, liegt bei 38 Kilohertz und ent-

Die an der Anode 50 erscheinende 38-Kilohertz-Spannung gelangt zur Glimmröhre 33, die durch ihr Aufleuchten anzeigt, daß Stereosignale empfangen werden.

Auf Grund der Tatsache, daß die 38-Kilohertz-Bezugsspannung erforderlich ist, um die Hilfsträgerseitenbänder zu demodulieren, und daß diese Bezugsspannung dann und. nur dann erzeugt wird,

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wenn ein Stereosignal empfangen wird, ergibt sich Das Problem der Intermodulationsverzerrung

eine automatische Stereo-Monoregelung für den wird in der erfindungsgemäßen Schaltung weitgehend Empfänger. dadurch gelöst, daß vor der Demodulation die

Die 38-Kilohertz-Bezugsspannung und die Hilfs- Deakzentuierung oder Entzerrung stattfindet. Im trägerseitenbänder gelangen zum symmetrischen 5 vorliegenden Fall erfolgt diese Entzerrung in Ver-Synchrondetektor 57, wo der ursprüngliche (L-R)- bindung mit der Filterstufe 66, in der die Hilfsträger-Signalinhalt wiederhergestellt wird. Ein Problem, das seitenbänder vom restlichen Signal abgetrennt bei den bisher bekannten FM-Multiplexhilfsträger- werden. Die Spule 68 des Filters 66 ist so bemessen, detektoren für Stereosignalübertragung auftrat, ist daß sie zusammen mit der effektiven Kapazität des die außerordentlich starke Intermodulationsver- io LC-Gliedes 69-70 eine Resonanzfrequenz von zerrung. Eine der Hauptursachen für diese Ver- 38 Kilohertz aufweist. Die Reihenschaltung aus der zerrung ist die Zwischenmodulation (ZM) zwischen Spule 69 und dem Kondensator 70 hat eine Resodem Leitsignal (19 Kilohertz) und dem wiederherge- nanzfrequenz von 67 Kilohertz, so daß der zweite stellten Hilfsträger (38 Kilohertz) mit Signalen von Hilfsträger besser unterdrückt wird, als es sich mit annähernd einer Subharmonischen der 38-Kilohertz- 15 einem einfachen Parallelresonanzkreis erreichen Hilfsträgerfrequenz. Beispielsweise wirken im Hilfs- ließe. Außerdem sorgt der Serienresonanzkreis dafür, trägerdetektor (L+R)-Si$nah von 9,5, 6V3, daß die Gesamtcharakteristik des Filters 66 im 12²/s Kiloherz oder demodulierte (Z,+i?)-Signale arithmetischen Maßstab, statt wie bei einem eindieser' Frequenzen auf das 19-Küohertz-Leitsignal fachen Parallelresonanzkreis im logarithmischen oder den 38-Kilohertz-Hilfsträger ein, so daß die 20 Maßstab, symmetriert wird. Das Filter 66 zusammen unerwünschten Zwischenraodulationszerrungen her- mit dem Widerstand 67 schwächt die Hilfsträger-. vorgerufen werden, seitenbänder in solcher Weise, daß die hohen

Die Zwischenmodulation des restlichen Leit- Frequenzen des resultierenden (L+i?)-Tonsignals Signalrestes und des wiedereingeführten Stereohilfs- um 75 Mikrosekunden gedämpft werden. Die trägers mit ihren Subharmonischen kann beim nicht- 25 Charakteristik dieses Netzwerkes ist in F i g. 3 gelinearen Demodulationsvorgang eines FM-Stereo- zeigt. Die genauen Bemessungsverhältnisse der detektors auftreten. Die durch diese Zwischen- Elemente hängen davon ab, wie stark die hochmodulation hervorgerufenen tonfrequenten Schwe- frequenten Signalkomponenten durch die vorherbungen sind außerordentlich störend, da sie gewöhn- gehenden Stufen abgeschwächt worden sind, d. h. in lieh nicht in harmonischer Beziehung zu dem bei 30 welchem Maß die hohen Frequenzen im vorgeihrer Erzeugung beteiligten Nutzsignal stehen und schalteten Tuner gedämpft worden sind. Im vorsomit von »natürlichen« Zwischenmodulations- liegenden Fall wird der Abfall der hohen Frequeneffekten, die sich aus der nichtlinearen Übersetzung zen im Tuner durch eine entsprechende Anhebung des eigentlichen Programminhalts oder Nutzsignals der hohen Frequenzen in der Verstärkerstufe 23 ergeben, unterscheidbar sind. Da für die Anwesen- 35 kompensiert,

heit des 38-Küohertz-Signals beim Demodulations- Man sieht aus Fig, 3, daß die Filter-Entzerrervorgang mit nahezu konstantem Pegel gesorgt ist, kombination den zweiten Hilfsträger (67 Kilohertz) können aus der Intermodulationsverzerrung in vor- um 57 Dezibel, das 19-Kilohertz-Leitsignal um ausgehenden Stufen stammende Falschtöne sich dem 21 Dezibel und die Hauptkanal-Tonkomponenten Programminhalt über beträchtliche Strecken über- 40 um mehr als 25 Dezibel dämpft. Da das 19-Kilohertzlagern, so daß die Tonwiedergabe am Empfänger- Leitsignal und dessen Subharmonischenkomponenten ausgang sich erheblich verschlechtert, im (L+i?)-Kanal stark gedämpft werden, wird auch

Bei vorbekannten Stereohilfsträgerdemodulatoren der Grad der Zwischenmodulation zwischen diesen wurden die Hilfsträgerseitenbänder (38 +15 Kilo- Komponenten entsprechend herabgesetzt. Ebenso hertz) von den übrigen Signalinhalten mit Hilfe von 45 werden diejenigen Hilfsträgerseitenbandfrequenzen, Filtern abgetrennt, die eine annähernd flache oder die nach der Demodulation in subharmonischer Beebene Bandpaßcharakteristik im Bereich von 23 Ziehung zum Leitsignal stehende Tonfrequenzen bis 53 Kilohertz aufweisen. Jedoch konnte eine erzeugen (beispielsweise 38 + 9,5 Kilohertz), gesolche Flachheit oder Geradheit "der Charakteristik dämpft, so daß sich die Intermodulationsverzerrung nur sehr unvollkommen approximiert werden, da 5° weiter verringert. Dabei ist zu beachten, daß der sich ein steiler Abfall der Durchlaßcharakteristik Intermodulationsausstoß eine Produktfunktion der und damit eine scharf einsetzende Unterdrückung ZM-Signale ist.

von Frequenzen außerhalb des Durchlaßbereiches Ein weiterer sich aus der Vordemodulationsentzer-

von 23 bis 53 Kilohertz nur mit Hilfe von kompli- rung ergebender Vorteil besteht darin, daß eine etwa zierten und kostspieligen Filtern erreichen läßt. Bei 55 im Hilfsträgerdetektor hervorgerufene Intermoduvielen dieser vorbekannten Filter war es daher mög- lationsverzerrung nicht akzentuiert oder betont wird, lieh, daß ein Teil des 19-Kilohertz-Leitsignals und Bei den vorbekannten Multiplexeinheiten konnte ein den Subharmonischen von 19 Kilohertz ent- z.B. eine Wechselwirkung zwischen Tonsignalen sprechender Teil des (£,+i?)'Signals den Hilfsträger- von ungefähr 6 Kilohertz und dem 19-Kilohertzdetektor erreicht, was nicht nur zur Folge hat, daß ^6o Leitsignal unter Erzeugung eines Zwischenmodusich die Stereosignaltrennung verschlechtert, sondern lationsproduktes von ungefähr 1 Kilohertz (der es enthalten diese Signale auch Komponenten, welche dritten Harmonischen der mit 6 Kilohertz zwischendie unerwünschte Intermodulationsverzerrung her- modulierten 19 Kilohertz) auftreten. Anschließend vorrufen. Außerdem gelangen diejenigen Kompo- an die Demodulation wurde das Signal durch ein nenten der Hilfsträgerseitenbänder, die, wenn sie 65 Entzerrungsnetzwerk geleitet, wo das 6-Kilohertzdemoduliert sind, den störenden Subharmonischen Signal, dem das Zwischenmodulationsprodukt ententsprechen, unabgeschwächt zum Hilfsträger- stammt, gegenüber dem resultierenden 1-Kilohertzdetektor, Signal abgeschwächt wird. Durch diesen Vorgang

wird bewirkt, daß das Zwischenmodulationsprodukt gegenüber dem Rest des Signals akzentuiert wird.

Wenn dagegen der Demodulation die Deakzentuierung vorausgeht, so werden etwaige am Detektorausgang auftretende Zwischenmodulationskompo.-nenten nicht in der oben beschriebenen Weise akzentuiert, so daß diese Verzerrungen für den Hörer in effektiv verringertem Maß in Erscheinung treten.

Ein weiterer Umstand, der die Intermodulationsverzerrung in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 herabmindert, besteht darin, daß der verwendete Vollweggleichrichter-Frequenzverdoppler in seiner , Schaltung symmetrisch ausgelegt oder abgeglichen ist. Bei symmetrisch ausgelegter Schaltung gelangt der 19-Kilohertz-Pilotton nicht zusammen mit der 38-Kilohertz-Komponente zum C-Verstärker. Dadurch wird die Gefahr, daß der 19-Kilohertz-Pilotton über den C-Verstärkerkanal zum Hilfsträgerdetektor gelangt, erheblich verringert.

Wenn die Entzerrung vor, statt nach der Demodulation vorgenommen wird, ist es zweckmäßig, einen Detektor zu verwenden, der an seinem Ausgang keine dem Leitsignal, dem Hilfsträger, den Hilfsträgerseitenbändern od. dgl. entsprechenden Hochfrequenzkomponenten liefert. Dies ist deshalb erwünscht, weil die Hochfrequenzenergie Verzerrungen in nachgeschälteten Verstärkerstufen hervorrufen kann, indem sie diese Verstärker so weit aus der Mitte des linearen Teiles ihres dynamischen Kennlinienbereiches' heraussteuert, daß die Verstärker durch die eigentlichen Tonnutzsignale in nichtlineare Gebiete gesteuert werden. Zusätzlich kann die unerwünschte Hochfrequenzenergie anderweitig störende Effekte, beispielsweise eine übermäßige Erwärmung der Lautsprecher-Schwingspulen hervorrufen.

Der symmetrisch abgeglichene Synchronspitzendetektor 57 liefert ein hohes Verhältnis der Nutztonfrequenzen zu etwaigen Störfrequenzen, ohne daß zusätzliche Filterungsmaßnahmen erforderlich sind. Um die Wirkungsweise des Detektors 57 verständlich zu machen, sollen im Augenblick die Schaltungsverbindungen für die Hilfsträgerseitenbänder unbeachtet bleiben und soll angenommen werden, daß die Mittelanzapfung der Spule 58 geerdet sei und den Dioden 59 und 60 lediglich das 38-Kilohertz-Bezugssignal zugeleitet werde. Unter der Voraussetzung, daß die Dioden verlustfrei arbeiten, erreicht die Kathodenspannung der Diode 59 nach einer gewissen Anzahl von Eingangsspannungsperioden einen positiven Gleichpegel, der dem Spitzen- oder Scheitelwert der angelegten Bezugssignalspannung entspricht, da die Zeitkonstante des i?C-Gliedes 61-62 lang gegenüber der Periode der 38-Kilohertz-Eingangsschwingung ist. Unter diesen Voraussetzungen dauert der Stromfluß durch die Diode 59 jeweils über nur sehr wenige Winkelgrade oder einen sehr kleinen Bruchteil der einzelnen Perioden an; das heißt, die Diode stellt, außer während derjenigen kurzen Zeiträume, da" sie leitet, einen offenen Stromkreis dar. Der Stromflußwinkel kann durch entsprechende Einstellung der Amplitude der Bezugssignalspannung und durch entsprechende Bemessung der Zeitkonstante des ÄC-Gliedes 61-62 beeinflußt werden. Die Diode 60 arbeitet in genau der gleichen Weise und leitet während des gleichen Bruchteils der Eingangsspannungsperiode, wobei allerdings die an das jRC-Glied 64-65 gelieferte Gleichspannung negativ, jedoch von gleicher Größe wie die am RC-Glied 61-62 gebildete positive Spannung ist.

Da an den beiden voneinander abgewandten Enden der Widerstände 61 und 64 gleich große Spannungen entgegengesetzter Polarität auftreten, und da diese Widerstände gleiche Werte haben, ist der resultierende Netto- oder Reststromfluß von oder nach dem Verbindungspunkt dieser Widerstände, und folglich auch in der hypothetisch geerdeten Mittelanzapfung der Spule 58 gleich Null. Wird zwischen die Mittelanzapfung der Spule 58 und Masse eine Gleichspannung gelegt, so lädt sich der Kondensator 63 jedesmal, wenn eine der Dioden leitet, auf den Pegel dieser Gleichspannung auf, und da kein Entladungsweg (außer durch die Dioden) vorhanden ist, bleibt dieser Spannungspegel am Kondensator 63 erhalten.

Die Schaltung arbeitet in der gleichen Weise, wenn die Hilfsträgerseitenbänder zwischen der Mittelanzapfung der Spule 58 und Masse angelegt werden. Die Ausgangsspannung am Kondensator 63 stellt eine stufenförmige Annäherung des ursprünglichen Modulationssignals dar. Das resultierende stufenförmig angenäherte Signal hat einen sehr kleinen Klirrfaktor (sehr geringe Oberwellenverzerrung), und die Amplitude etwaiger (höherfrequenter) Störkomponenten am Ausgang ist wesentlich kleber als die des Nutzsignals; sie wird Null, wenn die Hilfsträgerseitenbandspannung Null wird. Dies bedeutet, daß der Detektor in bezug auf die 38-Kilohertz-Bezugssignalspannung symmetriert ist, so daß nichts von dieser Spannung zum Phasenspalter 74 gelangt; der Stromflußwinkel der Dioden 59 und 60 ist klein genug, um nahezu gänzlich zu verhindern, daß die unsymmetrierten Hilfsträgerseitenbänder und andere hochfrequente Komponenten zum Phasenspalter gelangen.

Durch die Verwendung eines C-Verstärkers in der Hilfsträgerdemodulations- und Matrizierungsstufe wird eine Einheit geschaffen die, verglichen mit derzeit gebräuchlichen Schaltungen für den gleichen. Zweck, einfach und wirtschaftlich aufgebaut und abgeglichen werden kann. Die Schaltung liefert eine ausgezeichnete Phasenstabilität des 38-Kilohertz-Bezugssignals in bezug auf die Phase des empfangenen 19-Kilohertz-Leitsignals, wobei lediglich die (L+i?)-Signalkomponenten mit großer Genauigkeit wiedergewonnen werden können. Dadurch wird die Trennung zwischen den an den Klemmen 16 und 17 bereitgestellten Stereosignalen erheblich verbessert.

Zusätzlich zu den vorerwähnten Vorteilen liefert die Schaltung eine automatische Stereo-Mono-Empfangsregelung und -anzeige, in dem der C-Verstärker nur dann arbeitet, wenn ein Stereosignal empfangen wird. In Verbindung mit dem symmetrischen Synchronspitzendetektor liefert der normalerweise inaktive, gesteuerte C-Verstärker eine erhöhte Störungsempfindlichkeit während des Monoempfangs, da in diesem Fall keine Bezugssignalspannung für die Demodulation etwaiger zum Detektor gelangender Hochfrequenzsignale vorhanden ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hilfsträgerdetektorschaltung für einen Stereophonischen FM-Empfänger, deren Eingang an eine Stufe des Empfängers ankoppelbar ist,

welche die Hilfsträgerseitenbandsignale und ein Pilotsignal, dessen Frequenz im Harmonischenverhältnis zur Hilfsträgerfrequenz steht, liefert, mit einem die Hilfsträgerseitenbandsignale vom Eingang empfangenden Hilfsträgerdemodulator, einem mit dem Eingang gekoppelten, auf die Pilotsignalfrequenz abgestimmten Resonanzkreis, an dessen Ausgang ein Gegentaktgleichrichter, der die Pilotsignalfrequenz verdoppelt, angeschlossen ist, und einem zwischen den Gegentaktgleichrichter und den Hilfsträgerdemodulator gekoppelten Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker so vorgespannt ist, daß er lediglich bei den Spitzen der an seinen Eingang gelegten Signale leitet.

2. Hilfsträgerdetektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung selbstregelnd mittels eines in an sich bekannter Weise in den Eingang und Ausgang

des Verstärkers gemeinsamen Stromkreis eingeschalteten .RC-Netzwerkes (55, 56) mit entsprechend bemessener Zeitkonstante erzeugt wird.

3. Hilfsträgerdetektorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (49) des Verstärkers (48) gleichstrommäßig mit dem gemeinsamen Ausgang des Gegentaktgleichrichters (39), der seinerseits über einen Widerstand (44) mit dem gemeinsamen Nullpunkt der Schaltung verbunden ist, gekoppelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »SEL-Nachrichten«, 10. Jg./1962, H. 1,

S. 53 bis 56, insbesondere S. 55, Bild 5;
Zeitschrift »NTZ«, 1961, H. 8, S. 379 und 380,

insbesondere Bild 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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