DE3224493A1 - Verfahren zum empfang frequenzmodulierter traegersignale - Google Patents

Description

• Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Trägersignale
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Trägersignale, bei welchem das Basisband aus mehreren Signalanteilen, nämlich einer Hauptmodulation und weiteren auf Hilfsträgern aufgebrachten Zusatzinformationen, besteht.
• Als Beispiel sei das Stereo-Signal genannt. Die Hauptmodulation ist hier das (Links + Rechts)-Band, die Zusatzmodulationen sind der 19-kHz-Stereo-Pilotton und der mit dem (Links - Rechts)-Signal amplitudenmodulierte 38-kHz-Hilfsträger, welcher unterdrückt wird.
• Üblicherweise werden solche Signale nach den bekannten Einfach- oder Mehrfachsuperkonzepten unter Anwendung von Zwischenfrequenzfiltern, deren Durchlaßbreite etwa der Übertragungsbandbreite entspricht, verarbeitet. Da nach diesen Konzepten zum Beisniel zum einwandfreien Stereo-Empfang relativ hohe Feldstärken erforderlich sind (30 bis 40 pV), ist besonders im mobilen Betrieb der Stereo-Empfang sehr problematisch. Durch die sich ständig änderende Empfangsposition und durch die niedrige Lage der Autoantennen kommt es selbst in Gebieten ausreichender Versorgung häufig zu Störungen, etwa wie Aufrauschen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Signalverarbeitung aufzuzeigen, mit welchem zum Beispiel Stereo-Empfang mit erheblich geringeren Feldstärken erreicht werden kann.
• Bekannt ist ein Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit und der Trennschärfe bei UKW-Mono, nämlich das "55itlauffilter" Verfahren. Es wltd hier anstelle eines Zwischenfrequenzfilters, dessen Durchlaßbandbreit etwa der Übertragungsbandbreite entspricht (ca. 250 kHz), ein schmalbandiges (ca. 15 kHz) in seiner Resonanzfrequenz steuerbares Filter benutzt. Die Steuerung geschieht durch eine, über ein Steuernetzwerk aus der Niederfrequenz abgeleitete Spannung derart, daß der Resonanzbereich des Filters stets bei der Momentanzwischenfrequenz liegt.
• Zum Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches eine Erweiterung des Mitlauffilter-Verfahrens darstellt, sei folgende Überlegung vorangestellt.
• Ist ein Träger mit einer Spannung frequenzmoduliert, die aus der Addition zweier Spannungsanteile - einem mit niedriger Frequenz, zum Beispiel 1 kHz, und einem mit einer relativ hohen Frequenz, zum Beispiel 38 kHz - besteht (Bild 1), läßt sich dies darstellen als eine niederfrequente Trägerbewegung, zu welcher die Momentanspektren der höheren Modulationsfrequen2 konstante Frequenzabstände, welche der Höhe der Modulationsfrequenz entsprechen, haben. Diese Spektren führen also links und rechts vom Träger im Abstand der Modulationsfrequenz die gleiche Grundbewegung aus wie der mit der niedrigen Modulationc frequenz bewegte Träger. Ist die höhere Modulationsfrequenz in der Amplitude moduliert, so tritt anstelle einer Einzelspektralkomponente das Spektrum eines amplitudenmodulierten Signals.
• Beschreibung des Verfahrens Während bei dem Mitlauffilter-Verfahren für UKW-Mono nur ein Filter der Trägergrundbewegung folgt, folgen bei dem erfindung gemäßen Verfahren, welches "Mitlauffilter für Stereo" genannt werden soll, zur Selektion der Zusatzsignale weitere Filter, die durch die gleiche Steuerspannung, die zur Steuerung des Mitlauffilters für UKW-Mono erforderlich ist, angesteuert werden, jedoch um jeweils die Frequenzabstände der Zusatzsignale nach links und rechts versetzt sind (Bild 2).
• Die einzelnen Zusatzsignale werden getrennt demoduliert. Zur Demodulation eines jeden Zusatzsignals werden die Ausgänge von je drei Filtern zusammengeführt: der Ausgang des die Trägergrundbewegung selektierenden Filters mit den Ausgänge der die beiden links und rechts vom Träger liegenden Seitenbänder selektierenden Filter. Das die Trägergrundbewegung selektierende Filter kann für alle Zusatzsignale gemeinsam benutzt werden (Bild 3).
• Aus den so gewonnenen Einzelkomponenten: L + R, 19 kHz, 38 kHz (unterdrückt) mit (L - R) amplitudenmoduliert, kann nach einem der üblichen Stereodekoderverfahren das L- und das R-Signal erzeugt werden.
• Entsprechend lassen sich weitere Zusatzsignale, etwa wie das bei 57 kHz liegende Verkehrsfunkband oder das bei 67 kHz liegende SCA-Band, selektieren.
• Elektrisch äquivalent einer Filternachführung zur Selektion der Zusatzsignale ist eine zur Trägergrundbewegung gleichphasige Oszillatornachführung bei feststehenden Filtern (Bild 4). Die Steuerspannung für den Oszillator ist so bemessen, daß die Frequenzdifferenz zwischen der Oszillatorfrequenz und den einzelnen zu selektierenden Teilspannungen konstant bleibt (Bild 5). Eine Oszillatornachführung ist jedoch nur zur Selektion der Zusatzsignale, nicht zur Selektion des Hauptsignals möglich.
• Die Steuerung aller Filter bzw. des Oszillators erfolgt um die Gruppenlaufzeit des die Hauptmodulation selektierenden Filters verzögert. Dies nawirkt, daß die zu selektierenden Signale nicht stets im Filterresonanzpunkt liegen, sondern in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung der Nachsteuerspannung Relativbewegungen um den Resonanzpunkt ausführen.
• Dies führt zu einem Klirrfaktoranstieg und möglicherweise zu Einbrüchen im Zwischenfrequenzsignal.
• Diese Verzögerung kann für alle Filter bzw. Oszillatoren, ausgenommen das die Trägergrundbewegung selektierende Filter, dadurch kompensiert werden, daß vor diese Filter ein Verzögerungselement geschaltet wird, dessen Verzögerung der Steuerverzögerung entspricht (Bild 6).
• Da durch diese Maßnahme das 19-kHz- und das mit (L - R) modulierte 38-kHz-Signal gegenüber dem (L + R)-Signal verzögert auftreten, ist eine entsprechende Verzögerung des (L + R)-Signals zur Einhaltung der Stereo-Phasenbeziehungen in der NF-Ebene erforderlich.
• Vorteile der Erfindung Die beschriebene Filteranordnung wirkt wie ein bewegliches Kammfilter, welches nur die Nutzkomponenten des ZF-Spektrums selektiert. Die wirksame Bandbreite der Anordnung ist erheblich geringer als die eines konventionellen ZF-Filters, so daß eine wesentliche Verbesserung des Rausch/Signal-Verhaltens der Empfangsempfindlichkeit und der Trennschärfe erzielt wird.
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Claims (3)

1. Ansprüche Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Signale, bei welchen das Basisband aus einem Haupt- und einem oder mehreren Zusatzsignalen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwischenfrequenzselektion steuerbare Filter (F1 ... Fn; Bild 3) benutzt werden, deren Steuerung derart ist, daß das Filter (F1) der Momentan-ZF, welche die Hauptmodulation trägt, folgtund für jedes Zusatzsignal zwei weitere Filter von der gleichen Steuerspannung (St) angesteuert werden, von der auch das Filter (F1) angesteuert wird, die jedoch um die Frequenz der Zusatzträgersignale nach links und rechts von der Frequenzlage des Filters (F1) versetzt. parallel der Bewegung des Filters (F1) folgen, daß die Steuerspannung über einen dem Ausgang des Filters (Fi) nachgeschalteten Demodulator (D1) mit nachfolgendem Steuernetzwerk gewonnen wird und daß jeweils die Ausgänge der beiden Filter, welche ein Zusatzsignal selektieren, mit dem Ausgang des Filters (F1) auf eine drei Eingänge aufweisende Addierschaltung gegeben werden, deren Ausgang mit dem Eingang einer Demodulatorschaltung verbunden ist.
2. 2. Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Signale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Filter (F1) selektierte Steuerspannung einen spannungsgesteuerten Oszillator (02) gleichphasig zur Elauptmodulation derart steuert (Bild 4), daß am Ausgang einer Mischstufe (M2), welche durch die übliche Geräte-ZF (10,7 MHz bei UKW-Radio) und die Oszillatorspannung angesteuert wird, eine Spannung auftritt, welche nicht mehr die Haupt-modulation aufweist, sondern nur noch mit den Zusatzsignalen moduliert ist, daß am Ausgang der Mischstufe (M2) ein Filter (F11) zur Selektion des Hauptträgers und je zweQ weitere Filter (F2 ... Fn) zur Selektion eines jeden Zus<zsignalslum die Frequenz der Zusatzsignale nach links und rechts von der Frequenz lage des Filters (F11) versetztXanqeordnet und daß jeweils die Ausgänge der beiden Filter, welche ein Zusatzsignal selektieren, mit dem Ausgang des Filters (fit) auf eine drei Eingänge aufweisende Addierschaltung gegeben werden, deren Ausgang mit dem Eingang einer Demodulatorschaltung verbunden ist.
3. 3. Verfahren zum Empfang frequenzmodulierter Signale nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor alle Filter, welche Zusatzsignale selektieren, beziehungsweise vor dem Mischer (M2) ein Verzögerungselement geschaltet wird, dessen Verzögerungszeit etwa der Gruppenlaufzeit des Filters (F1) entspricht, und daß am Ausgang des die Hauptmodulation demodulierenden Demodulators ein Verzögerungselement der gleichen Verzögerung angeordnet ist (Bild 6).