DE2306821C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines stereophonen Vierkanal-FM-Signals - Google Patents

Description

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stereophones Vierkanal-FM-Signal zu erzeugen, welches mit üblichen monoralen und stereophonen Zweikanal- FM - Rundfunkempfängern und mit speziellen stereophonen Vierkanal-FM-Rundfunkempfängern empfangen werden kann. Bei Ansprechen auf die vierkanalige stereophone Rundfunkwelle gemäß der Erfindung soll der monorale FM-Empfänger ein Tonsignal wiedergeben, welches alle Vierkanalsignale enthält, während der übliche stereophone Zweikanal-FM-Empfänger getrennte linke vordere und rechte vordere Kanalsignale wiedergeben soll, deren jedes die Summe der Signale von links hinten und rechts hinten enthält.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist im Anspruch 6, vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 und 7 beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines stereophonen vierkanaligen Rundfunksystems gemäß der Erfindung;

F i g, 2 ist ein Diagramm des Frequenzspektrums einer Radiowelle, die unter Verwendung des Rundfunksystems gemäß der Erfindung übertragen wird;

Fi g. 3 und 4 sind Vektordiagramme zur Verwendung der Erläuterung des Demodulationsvorganges.
Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform

eines stereophonen FM-Rundfunksystems beschrieben, !«»bei FM-Frequenzmodulation bedeutet Zuerst ist zu teJD^rken, daß in der vorliegenden Beschreibung und in 25" Zeiqhniing das linke vordere, das rechte vordere, das fnke hintere und das rechte hintere Signal der vjerkanaiigen Informationen bezeichnet sind mit Lf, Rf, Rh

io

Jn Fig.l ist in Form eines Blocjcdiagramms eine stereophone vierkanaiige Rundfunkvorrichtung bej^irieben, wobei vier Kanalsignale U Rf, Lb und Rb an betreffenden Signaleingangsanschlüssen 10 bis 16 empfangen werden. Die Signale werden zuerst an entsprechenden Vorverzerrern 20 bis 26 einzeln «»verzerrt bzw. angehoben und dann zu zwei Signalsätzen gruppiert, nämlich einen vorderen Signallatz l/und Ä/und einen hinteren Signalsatz Lb und Rb. per vordere Signalsatz Lf und Rf wird einer ersten Matrix 30 zugeführt, der die empfangenen Signale kombiniert und ein vorderes Summensignal Lf+ Rl lind ein vorderes Differenzsignal Lf- Rf erzeugt Der hintere Signaisatz Lb und Rb wird einer zweiten Matrix 32 zugeführt, der die empfangenen Signale kombiniert und ein hinteres Summensignal Lb + Rb und ein hinteres Differenzsignal Lb - Rb erzeugt

Das vordere Differenzsignal Lf-Rf wird einem ersten Gegentaktmodulator 40 zugeführt und dadurch zusammen mit einem Trägersignal von 38 kHz gegentaktmoduliert Das Trägersignal wird dem ersten Gegentaktmodulator 40 von einem 38-kHz-Frequenzvervielfacher 52 zugeführt der ein sinusförmiges Signal einer Frequenz von 19 kHz von einem 19-kHz-Oszillator 50 empfängt und das 38-kHz-Signal in Phase mit dem 19-kHz-Signal erzeugt. Das gegentaktmodulierte vordere Differenzsignal LF - Rf wird einem Eingang eines Mischers 58 zugeführt Wie in F i g. 1 dargestellt, wird der Ausgang des 19-kHz-Oszillators 50 dem Mischer 58 ebenfalls zugeführt und zwar als Pilotton von 19 kHz.

Das vordere Summensignal Lf + Rf, welches von der ersten Matrix 30 erzeugt ist wird mit dem hinteren Summensignal Lb + Rb, welches von der zweiten Matrix 32 erzeugt ist in einer dritten Matrix 34 kombiniert Das resultierende Summensignal Lf+ Rf+ Lb+ Rb v/ird dem Mischer 58 als Hauptkanalkomponente zugeführt.

Das hintere Summensignal Lb + Rb, welches von der zweiten Matrix 32 erzeugt ist, geht durch die dritte Matrix 34 hindurch und erreicht einen zweiten Gegen»aktmodulator 42, wodurch es zusammen mit einem phasenverschobenen Trägersignal einer Frequenz von 38 kHz zusammen gegentaktmoduliert wird, welches von einem 90°-Phasenschieber 54 geliefert ist. Der Phasenschieber 54 empfängt den 38-kHz-Ausgang des Frequenzvervielfachers 52, der sich in Phase mit dem 19-kHz-Pilotsignal befindet, und er verschiebt die Phase des empfangenen 38-kHz-Signals um 90° (elektrischer Winkel). Das resultierende gegentaktmodulierte hintere Summensignal Lb + Rb bzw. der Ausgang des zweiten Gegentaktmodulators 42 wird einem Eingang des Mischers 58 zugeführt.

Das hintere Differenzsignal Lb - Rb welches von der zweiten Matrix 32 erzeugt ist, wird in einem dritten Gegentaktmodulator 44 zusammen mit einem zweiten Trägersignal von 67 kHz gegentaktmoduliert, und das resultierende gegentaktmodulierte hintere Differenzsignal Lb — Rb wird dem Mischer 58 als eine zweite Unterkanalkomponente zugeführt. Wie in F i g. 1 dargestellt wird das zweite Trägersignal einer Frequenz von 67 kHz dem dritten Gegentaktmodulator 44 von einem 67-kHz-Oszülator 56 zugeführt

Der Ausgang bzw. das sogenannte zusammengesetzte Signal des Mischers 5δ wird an .einen FM-Sender 60 angelegt und die resultierende FM-WeUe wird über eine Antenne 62 gesendet bzw. übertragen, wie es in der Technik bekannt ist

Beim Gegenstand der Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung wird die Kombination aus dem gegentaktmodulierten vorderen Differenzsignal Lf — Rf und dem gegentaktmodulierten hinteren Summensignal Lb + Rb als erste Unterkanalkomponente bezeichnet

F i g. 2 zeigt ein Frequenzspektrum des gesendeten oder übertragenen Signals. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß das stereophone FM-Rundfunksignal, welches gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt ist die Hauptkanalkomponente, den 19-kHz-Pilotton, die erste Unterkanalkomponente, die allgemein als unterdrückte AM-Trägersignalwelle (AM = Amplitudenmodulation) bezeichnet ist und die zweite Unterkanalkomponente umfaßt Die Hauptkanalkomponente besteht aus dem Summensignal Lf + Rf + Lb + Rb, die erste Unterkanalkomponente besteht aus dem vorderen Differenzsignal Lf-Rf, gegentaktmoduliert durch das 38-kHz-Signal in Phase mit dem 19-kHz-Piiotton und aus dem hinteren Summensignal Lb + Rb, gegentaktmoduliert durch das 38-kHz-Signal, welches um 90° phasenverschoben ist mit Bezug auf den 19-kHz-Pilotton oder das erste 38-kHz-Signal, und die zweite Unterkanalkomponente besteht aus dem hinteren Differenzsignal Lb - Rb, gegentaktmoduliert durch das 67-k Hz-Signal.

Wenn die vorgenannte gesendete stereophone FM-Rundfunkwelle von einem üblichen monoralen FM-Rundfunkempfänger empfangen wird, wird nur die Hauptkanalkomponente demoduliert und wiedergegeben. Die Hauptkanalkomponente enthält die vorderen Kanalsignale Lf und Rf und die hinteren Kanalsignale Lb und Rb, so daß der übliche monorale Empfänger alle Informationen wiedergeben kann, die von der vierkanaligen stereophonen Rundfunkwelle getragen sind.

Wenn ein üblicher stereophoner zweikanaliger FM-Rundfunkempfänger die auf diese Weise gesendete Radiowelle empfängt diskriminiert er die Hauptkanalkomponente und das vordere Differenzsignal der ersten Unterkanalkomponente, wie es nachstehend erläutert wird, und er verarbeitet diese derart, daß ein linkes Summensignal 2Lf + Lb + Rb und ein rechtes Summensignal 2Rf + Lb + Rb erzeugt werden. Auf diese Weise kann in einem Schallfeld, welches von dem üblichen zweikanaligen stereophonen Rundfunkemp fänger erzeugt ist, ein Hörer, der die vierkanaiige stereophone FM-Radiowelle gemäß der Erfindung empfängt, das linke vordere Signal Lf von der linken Seite und das rechte vordere Signal RfVon der rechten Seite hören zusammen mit d:m hinteren Summensignal Lb + Rb aus der Mitte.

Der übliche zweikanalige stereophone FM-Rundfunkempfänger gewinnt das vordere Differenzsignal von der ersten Unterkanalkomponente auf folgende Weise: Zuerst wird daran erinnert, daß das gesendete hintere Summensignal Lb + /?öder ersten Unterkanalkomponente um 90" phasenverschoben ist mit Bezug auf das 38-kHz-Trägersignal, welches sich in Phase mit dem 19-kHz-Pilotton befindet, wohingegen das gesendete vordere Differenzsignal Lf- Rf sich mil dem 19-kHz-Pilotton oder dem direkt multiplizierten 38-kHz-Trägersignal in Phase befindet. Wenn ein

38-kFTz-Trägersignal mit dem empfangenen 19-k Hz-Tonsignal zu der empfangenen ersten Unterkanalkompooente in dem Empfänger hiitztfaddiert wird wird^das Vordere Differenzsignal, welches sich m Phase mit dem IS-lcHz-Piloftoiifbefindet, zu einem AM-Signal demodufieri oder umgewandelt, dessen Amplitude sicn innerhalb des Bereiches zwischen den Punkten Pf und Ϋ2 äntfein kafln; wie es schematisch in Fi g. 3 dargestellt ist. Andererseits kann das hintere Suiwnensignal der ersten Unterkanalkomponente nicht zu einer AM-Signalweile to umgewandelt werden, weil es mit Bezug auf den 19-kHz-PHotton oder den 38-kHz-Träger der gleichen Phase um 90" phasenverschoben ist wie es später unter Bezugnahme auf F i g. 4 näher beschrieben wird. In einem vierkantigen stereophonen FM-Rondfunk- r₅ empfänger, der so gestaltet ist daß er eine RadioweHe empfängt, die in Übereinstimmung mit dem FM-Rundfunksystem gemäß der Erfindung gesendet oder abertragen ist kann das vordere Differenzsignal Lf- K/demoduliert nnd wiedergegeben werden, wenn der ersten Unterkanalkomponente ein 38-kHz-Trägersrgnal in Phase mit dem f9-kHz-PHotton hmzuaddtert wird am eine AM-SignafkompoTiente zu erzeugen, und das hintere Summensignal Lb + Rb kann demoduliert und wiedergegeben werden, wenn ebenfalls der ersten Unterkanalkomponente ein 38-kHz-SignaS hinzuaddiert wird, weiches mit Bezug auf den 19-kHz-PiIotton oder einen 38-kHz- Träger der gleichen Phase um 90° phasenverschoben ist

Wie in F i g. 4 schematisch dargestellt wird wenn der 38-kHz-Träger in Phase mit dem 19-kHz-Pilotton der ersten Unterkanalkomponente hinzuaddiert wird das hintere Summensignal Lb + Rb. welches von dem um 90° phasenverschobenen 38-kHz-Signal gegentaktmoduliert ist zu einer PM-Signalwefie (PM = phasenmoduliert) umgewandelt deren Phase sich innerhalb des Bereichs ändern kann, der in F i g. 4 durch die Punkte Φ Ι und Φ 2 dargestellt ist weil das hinzuaddierte 38-kHz-Sfgnal und das empfangene hintere Summensignal einen Phasenunterschied von 90° haben. Das vorgenannte Verhältnis ist auch dann vorhanden, wenn das vordere Differenzsignal mit dem um 90° phaserrverschobenen 38-kHz-Signal kombiniert wird was zu einer PM-Signalwelie führt

Das haßt das das vordere Differenzsignal und das hintere Summensignal des ersten Unterkanals wirksam diskriminiert werden können, weil die Vektoren des nichtverschobenen 38-kHz-Trägers und des hinteren Summenüignals oder die Vektoren des um 90° phasenverschobenen 38-kHz-Trägers und des vorderen Differed signals sich gegenseitig rechtwinklig schneiden.

Das hintere Differenzstgnal Lb - Rb des zweiten Unterkarials wird in bekannter Weise demoduliert

Als Ergebnis des vorbeschriebenen Demoduiationsvorganges können nunmehr das gesamte Summensigna! Lf + Rf + Lb+ Rb des Hauptkanals, das vordere Differerosignal Lf+ Rides ersten Unterkanals, das hintere Summensignal Lb + Rb des ersten Unterkanals und das hintere Differenzsignal Lb - Rb des zweiter Unterkarials erhalten werden. Dann können durrfi Kombinieren der vier demodulierten Signale die ursprünglichen vier Kanalsignale Lf. Rf. Lb und Rb ir dem Empfänger unabhängig wiedergegeben werden.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ist die Frequembandbreitc des zweiten Unterkanals aul = 7 kHz begrenzt um die vorliegende Erfindung an die zugelassene Bandbreite anzupassen, die von der heutigen Rundfunkstandards diktiert ist. Demgemäß können Signalkomponenten der hinteren Signale Lt und Rb. die außerhalb der Bandbreite von 7 kHz liegen nicht wiedergegeben werden, und es kann keine Trennung zwischen den linken hinteren und den rechter hinteren Kanalsignalen erfolgen. Es ist jedoch gefunden worden, daß die Bandbreite von ±7 kHz vom praktischen Standpunkt aus ausreichend ist um der Vierkanaleffekt zu schaffen.

Es versteht sich, daß. wenn die Bandbreite für den zweiten Unterkanal verbreitert wird oder wenn die Verwendung eines ESB (Einseitenband) von 57 bis 72 kHz zugelassen ist, es möglich ist eine vollständig trennbare vierkanalige stereophone RadioweHe übet Rundfunk wiederzugeben, die alle realisierbaren Tonfrequenzkomponenten enthält, wobei vollkommene vierkanalige stereophone Tonwiedergabe möglich ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. * Patentansprüche;

   }, Vcrfaaren zum Erzeugen eines zusammengesetzten stereophonen vierkanaligen FM-Signak welkes einen Pflotton enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

   aj von einer Quelle vierkanaliger stereophoner Signale unabhängige linke vordere, rechte vordere, linke Juntere und recnte hintere Signale empfangen werden,

   weraenl^m* ein Oaamtsu%unensignal^kaas den linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Signalen, ein vorderes Differenzsignal aus dem linken vorderen Signal minus dem rechten vorderen, Signal, ein hinteres Summensignal aus dem hTnteren linken und dem rechten hinteren Signal, und ein hinteres Differenzsignal aus dem linken hinteren Signal minus dem rechten hinteren Signal zu erzeugen.

   c) ein Pilotton erzeugt wird,

   d) das vordere Differenzsignal als Teil einer ersten Unterkanalkomponente ohne Phasenverschiebung relativ zu dem Pilotton verwendet wird,

   e) das hintere Summensignal als anderer Teil der ersten Unterkanalkomponente mit einer Phasenverschiebung von 90° relativ zu dem Pilotton verwendet wird.

   f) das hintere Differenzsignal als zweite Unterkanalkomponente verwendet wird und daß

   g) der Pilotton, das Gesamtsummensignal als Hauptkanalkomponente und die Unterkanalkomponenten kombiniert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen vier Signale vor ihrer Kombination einzeln vorverzerrt oder verstärkt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Pilotton ein sinusförmiges 19-kHz-Signal verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem vorderen Differenzsignal ein erstes 38-kHz-Signal in Phase mit dem Pilotton moduliert wird und daß mit dem hinteren Summensignal ein zweites 38-kHz-Signal moduliert wird, welches relativ zu dem ersten 38-kHz-Signal, welches sich mit dem Pilotton in Phase befindet, um 90° phasenverschoben ist.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale gegentaktmoduliert werden.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Bauteile:

   a) einen Signaleingangskreis zum Empfangen der unabhängigen linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Signale,

   b) eine Matrixeinrichtung, die an den Signaleingangskreis gekoppelt ist, um das Gesamtsummensignal zu erzeugen,

   c) einen Generator zum Erzeugen eines Pilottons,

   d) einen Frequenzvervielfacher, der mit dem Generator zum Erzeugen des Pilottons gekoppelt ist, um ein erstes Trägersignal zu erzeugen, welches ein Frequenzvielfaches des Pilottons ist

   und sich in Phase mit diesem befindet
   ej einen Piias|pscTiiehei, $gr mi dem Frequenz-Vervietfaebjägekoppelt ist um ein um 90° phaseaverschoienes erstes Trägersignal zu erzeugen,

   f) einen Generator zum Erzeugen eines zweiten Trägersignals,

   g) einen ersten Gegentaktmodulator, der mit der Matrixeinrichtung und dem Frequenzvervielfacher gekoppelt ist, um das vordere Differenzsignal durch das erste Trägersignal gegentakt zu

   ._n„ .,modulieren,

   « nJHarieh zweiten Gegentaktmodulator, der mit der Matrixeinrichtung und dem Phasenschieber gekoppelt in, um das hintere Summensignal durch das um 90° phasenverschobene erste Trägersignal gegentakt zu modulieren,
   i) einen dritten'Gegentaktmodulator, der mit der Matrixeinrichtung und dem Generator zum Erzeugen des zweiten Trägersignals gekoppelt ist, um das hintere Differenzsignal durch das zweite Trägersignal gegentakt zu modulieren, und

   j) einen Mischer, der mit dem Generator zum !Erzeugen des Pilottons, der Matrixeinrichtung und mit den drei Gegentaktmodulatoren gekoppelt ist, um das zusammengesetzte stereophone Vierkanalsignal zu erzeugen.
   
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Vorverzerrungseinrichtungen bzw. Verstärker, die zwischen die Signaleingangskreise und die Matrixeinrichtung geschaltet sind, um betreffende empfangene Signale vorzuverzerren bzw. zu verstärken.