DE1233015B - HF-Stereo-Decoder mit elektronischer Mono-Stereo-Umschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

233015 Int. Cl.:

H04b

Deutsche Kl.: 21 a2-16/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

L 45632 VIII a/21 a2
17. August 1963
26. Januar 1967

Rundfunkgeräte, die für den Empfang z. B. des amerikanischen »Pilottonverfahrens« zur Übertragung von Stereosendungen mit zwei NF-Kanälen und einem sogenannten »Stereo-Decoder« zur Auftrennung des Multiplexsignals ausgestattet sind, haben zweckmäßigerweise einen Umschalter für die Funktionen »Mono« und »Stereo«. Dieser Umschalter ermöglicht es, Monosendungen unter Umgehung des Decoders zu empfangen und damit die Anfälligkeit des Empfängers gegen elektrische Störgeräusche zu vermindern.

Auch bei Stereosendungen, die mit sehr geringer Feldstärke auskommen, ist durch Umschaltung auf die Betriebsart »Mono« eine erhebliche Verringerung von Störgeräuschen und des Rauschens möglich, die bei kleinen Antennenspannungen, bei denen die Begrenzer des FM-Empfängers noch nicht ausreichend arbeiten, bis zu etwa 20 dB betragen kann.

Außer dem erwähnten handbetätigten MonoStereo-Umschalter sind auch automatisch betätigte Umschalter bekannt, bei denen der Umschaltvorgang über ein Relais erfolgt, wenn das ankommende Pilotsignal einen solchen Pegel erreicht, daß es nach zweckmäßigerweise selektiver Verstärkung und nachfolgender Gleichrichtung das Relais zum Ansprechen bringt. Nachteilig ist hierbei der Aufwand.

Weiterhin sind auch elektronische Umschalteremrichtungen ohne Relais bekannt, bei denen z. B. die Durchschaltung des Pilotsignals innerhalb des Decoders durch die Richtspannung des Ratiodetektors gesteuert wird. So ist es z. B. bekannt, die Gegenspannung zur Überwindung der Sperrspannung, die eine Umschaltung auf Stereobetrieb verhindert, aus dem im UKW-Empfangsteil vorhandenen Diskriminator herzuleiten und von dort her die Dioden im Decoderteil zu beeinflussen, d.h. also, es handelt sich hier um eine Fremdsteuerung der Dioden im Decoder.

Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist, daß sie nicht schlagartig wirkt, sondern sehr weich arbeitet. Schon bei kurzzeitigen Schwankungen der Ausgangsspannung des Ratiodetektors über den Schwellwert hinaus kann diese Schaltung ansprechen und dann sofort wieder zurückgehen, wenn es sich nur um eine kurzzeitige Spannung handelt. Es kann also durchaus passieren, daß eine Umschaltung des Decoders auf »Stereo« oder umgekehrt bei geringfügigen Spannungsschwankungen erfolgt. Dies stellt einen wesentlichen Nachteil gegenüber dem Anmeldungsgegenstand dar, bei dem diese Steuerung mit der Gegenspannung schlagartig als Kippvorgang erfolgt.

HF-Stereo-Decoder mit elektronischer
Mono-Stereo-Umschaltung

Anmelder:

Loewe Opta

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Berlin 46, Teltowlcanalstr. 1-4

Als Erfinder benannt:
Egon Frank, Berlin

Weiterhin sind Anordnungen bekannt, bei denen das ankommende Pilotsignal gleichgerichtet und zur Einschaltung durch Arbeitspunktverlagerung sowie gleichzeitig zur Synchronisierung eines Oszillators für die Pilotfrequenz oder deren zweite Harmonische, die regenerierte Hilfsträgerfrequenz, die für den Decodierungsvorgang benötigt wird, dient.

Diese Anordnung kann jedoch auch durch Störgeräusche, z. B. beim Abstimmvorgang, zwischen den Trägerfrequenzen der Sender zu intermittierendem Funktionseinsatz angeregt werden, was zu sehr unangenehmen Geräuschen führt. Außerdem neigen solche Anordnungen zu Phasenverschiebungen des Hilfsträgers oder Pilotsignals und damit zu verstärktem Übersprechen der beiden NF-Kanäle, wenn die Oszillator-Auslösespannung nicht auf einen diskreten Wert des Einschaltpotentials stabilisiert wird.

Schließlich ist noch eine elektronische Schalteinrichtung bekannt, die für Decoder des sogenannten »Matrixtyp« bestimmt ist, in denen der »kompatible« Summenanteil des Multiplexsignals mit dem demodulierten Differenzanteil, der eigentlichen Stereokomponente, meistens in einem aus Widerständen bestehenden »Matrixnetzwerk« zu dem resultierenden R- bzw. L-Ausgangssignal zusammengesetzt wird.

Bei dieser Einrichtung wird mittels eines meistens über einen Verstärker vom Pilotsignal gesteuerten Diodenschalters das Differenzsignal abgeschaltet, wenn die Pilotamplitude unter dem Ansprechwert liegt.

Diese Anordnung hat folgende Nachteile: Der Decoder dieses Schaltungstyps benötigt aufwendige Filter für die Abtrennung des Differenzsignals und

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weist im Matrixnetzwerk eine so hohe Dämpfung Auf den Mittelpunkt 43 der Sekundärwicklung wird auf, daß er häufig eine zusätzliche Verstärkung des das Multiplexsignal vom Emitter 42 des Transistors 1 Multiplexsignals oder der beiden NF-Ausgangssignale eingespeist und bei Vorhandensein eines aus dem benötigt, um den Ausgangspegel wieder auf den Ein- Pilotsignal regenerierten Hilfsträgers über den Gegengangswert zu bringen. 5 takt-Diodenschalter entsprechend der Hüllkurven-

Der Diodenschalter benötigt außerdem einen zu- form des Multiplexsignals decodiert,
sätzlichen Gleichspannungsverstärker. Schließlich er- Hierbei entsteht über die Dioden 11 und 13, die folgt auch hier die Umschaltung von »Mono« auf Fremdkondensatoren 19 und 20, den Speicherkon- »Stereo« nicht plötzlich, sondern in einem Über- densator 23 und die Deemphasisschaltung aus Widergangsintervall des Eingangspegels kontinuierlich, so- io stand 25 und Kondensator 27 am Ausgang R das weit man nicht z. B. eine »Flip-Flope-Aussteuerung rechte, über die Dioden 12 und 14 und die entspremit nochmals erhöhtem Aufwand verwendet. chenden Schaltelemente 21,22, 24,26,28 am Aus-

Bei der erfmdungsgemäßen Einrichtung zur auto- gang L das linke NF-Signal der Stereo-Übertragung,

matisch-elektronischen Umschaltung des Decoders Die in diesem Teil der Schaltung noch vorhandenen

von »Mono« auf »Stereo« sind alle beschriebenen 15 hochohmigen Widerstände 15,16,17 und 18 leiten

Nachteile bekannter Anordnungen vermieden und es über jedes der beiden Diodenpaare 11 und 13 bzw.

wird bei ihr schaltungsmäßig nur ein sehr kleiner zu- 12 und 14 auch beim Fehlen eines Hilfsträgers wäh-

sätzlicher Aufwand benötigt. rend einer Mono-Sendung einen ausreichend großen

Die vorliegende Schaltungsanordnung für den Vorstrom, so daß die immer genügend leitenden HF-Stereo-Decoder, der besonders für HF-Sendungen 20 Dioden ein über die Leitung 41 ankommendes Mononach dem Pilotverfahren bestimmt ist und zur auto- signal unverzerrt zu den in diesem Falle gleichmatisch-elektronischen Funktionsumschaltung auf wertigen Ausgängen R und L weiterleitet.
Mono- oder Stereobetrieb mit einem wählbaren Sperr- Umgekehrt wird durch diesen Vorstrom die potential an den Frequenzverdopplerdioden als Spitzenwert-Durchschaltung mittels des Hilfsträgers Schwellwertargument für die Umschaltung arbeitet, 25 bei Stereobetrieb nicht beeinträchtigt, da die Kondas bei einer Pilottonamplitude, die das Sperrpoten- densatoren 19 und 20 bzw. 21 und 22 immer nahezu tial überschreitet, durch eine Gegenspannung aufge- auf den Wert der Hilfsträger-Spitzenspannung aufgehoben wird, ist gemäß der Erfindung dadurch ge- laden sind.

kennzeichnet, daß diese Gegenspannung an einer Nach der Erläuterung der grundsätzlichen Funknachfolgenden Verstärkerstufe innerhalb des De- 30 tion des Decoders in den beiden Betriebsarten coders durch Gleichrichtung gewonnen wird, über »Mono« bzw, »Stereo« soll nun die Funktionsweise einen Spannungsteiler das Sperrpotential aufhebt und der automatischen Umschaltung dieser beiden Behierdurch einen sofortigen, vollen Aufbau der für die triebszustände besehrieben werden.
Decodierung benötigten Trägerspannung im nach- Am veränderlichen Abgriff 37 des Spannungsfolgenden Verstärker auslöst. 35 reglers 32, dessen Endkontakte an den beiden Polen

Die Funktion der erfmdungsgemäßen Einrichtung der Speisebatterie B liegen, wird ein bestimmtes,

sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in gegen Masse positives Potential eingestellt. Dieses

denen wird über einen weiteren Spannungsteiler R31 und

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungs- i?30, der über die in Durchlaßrichtung gepolten

gemäßen Decoderschaltung und 40 Dioden 9 und 10 an Masse liegt, auf einen solchen

Fig. 2 eine Weiterbildung dieses Ausführungsbei- Wert reduziert, daß im Punkt36 die Kathoden der

spieles zeigt. Verdopplerdioden 7 und 8 so weit positiv vorgespannt

Alle der Stromversorgung, Arbeitspunktstabilisie- sind, daß sie kleine Pilotspannungen und die hierbei rung oder Gegenkopplung dienenden Teile im Schalt- meist noch zusätzlich auftretenden Rauschspanbild bedürfen wegen ihrer konventionellen Anord- 45 nungen von der Basis des nachfolgenden Transistors 3 nung keiner weiteren Erläutereung. gänzlich abriegeln. Der Decoder arbeitet hierbei, wie

Gemäß Fig. 1 wird das Multiplexsignal vom beschrieben, in der Betriebsart »Mono«.
FM-Detektor des Empfängers — vor dem De- Bei einer bestimmten, durch den Gleichspannungsemphasiskomplex — zum Eingang M des Decoders Potentialwert an 37 in gewissen Grenzen frei wählgeleitet und gelangt zum Basisansehluß des Tran- 5° baren Größe der ankommenden Pilotspannung — sistors 1. Dieser arbeitet einerseits als Impedanz- soweit es sich um Stereo-Sendungen handelt — überwandler für das Multiplexsignal, das an seinem steigen die Spitzenwerte der positiv gerichteten Pilot-Emitter 42 niederohmig zur Verfügung steht. spannungs-Halbwellen die positive Vorspannung in

Auf der Kollektorseite des Transistors 1 liegt der Punkt 36, d. h. die Frequenzverdopplerdioden 7 auf die Pilotfrequenz von z. B. 19 kHz abgestimmte 55 und 8 werden jetzt leitend. Über Kondensator 33 Schwingungskreis 4, der unter gleichzeitiger Abwärts- gelangen zunächst kleine Spannungsstoße an die transformation über den Phasenschieber 34 und mit Oasis des Transistors 3, in dessen Kollektorkreis sie der Basis des Transistors 2 verbunden ist und diesen verstärkt und über die Dioden 9 und 10 gleichsteuert. Der Kollektorkreis 5 dieses Transistors be- gerichtet werden, wobei 29 als Ladekondensator wirkt über zwei im Gegentakt arbeitende Dioden 7 60 dieser Zweiweggleiehriehteranordnung arbeitet,
und 8 eine Frequenzverdopplung auf 38 kHz, Die Das am Punkt 35 sieh jetzt aufbauende negative zunächst aus positiven Halbwellen bestehende ver- Potential bewirkt über die Spannungsteilerwiderdoppelte Pilotfrequenz am Punkt 36 wird über Kon- stände 30 und 31 an Punkt 36 zunächst eine Verdensator 33 der Basis des Transistors 3 zugeleitet, in minderung der positiven Sperrspannung der Verdessen Kollektorkreis ein beispielsweise sekundär auf 65 dopplerdioden 7 und 8. Hierdurch werden die an die 38-kHz-Resonanz abgestimmter Transformator 6 Basis von Transistor 3 gelangenden Spannungsstoße liegt, der aus den Halbwellen die rein sinusförmige größer, ebenso das negative Potential des Punktes 38-kHz-Frequenz heraussiebt. 35 und damit wird das positive Potential in Punkt

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36 noch weiter vermindert, bis schließlich Punkt 36 Verhältnis des Einschaltpegels zum Ausschaltpegel

auf etwa Massepotential absinkt. Ein weiteres Ab- an Punkt 36 von
sinken ist wegen der Dioden 7 und 8 nicht möglich.

Sowie also die von den Dioden 7 und 8 kommende üpeu _ w + 1 + F₃ _

gleichgerichtete Pilotspannung das Sperrpotential 5 U_PAze n+1
des Punktes 36 auch nur geringfügig überschreitet,

wird stoßartig ein Kippvorgang eingeleitet, der am Zwar wurde im Vorhergehenden bereits darauf hin-Resonanztransformator 6 plötzlich die volle Träger- gewiesen, daß Einschalt- und Ausschaltpegel hinspannung aufbaut und damit den Decoder aus der reichend unterschiedlich sein müssen, um im kriti-Betriebsart »Mono« in die Betriebsart »Stereo« um- io sehen Pegelgebiet um den Einschaltwert Unstabilischaltet. Hierbei wird ein Zwischenstadium mit un- täten und Flattererscheinungen zu vermeiden,
genügend großer Trägeramplitude sicher vermieden. Wenn jedoch, wie im vorstehenden Beispiel er-Vom Punkt 35 kann zweckmäßig auch eine Steuer- rechnet, das Ein-Ausschalt-Pegelverhältois etwa eine leitung für eine Stereo-AnzeigeSt-A. abzweigen, die Größenordnung oder mehr beträgt, ergeben sich durch die negative Spannung z. B. ein Lichtsignal 15 durch dem Nutzsignal überlagerte Störgeräuschauslöst, spannungen, z. E. das Rauschen zwischen den Trä-

Die beiden Dioden 9 und 10 haben außer der be- gerwellen während des Abstimmvorgangs, unter Umschriebenen Steuerwirkung zusammen mit Konden- ständen Schwierigkeiten für eine sichere Abschaltsator 29 und dem gleichzeitig als Ladungsableitung funktion.

arbeitenden Widerstand 30 noch die Aufgabe eines 20 Unter Berücksichtigung aller Faktoren ergibt sieh dynamischen, doppelseitigen Amplitudenbegrenzers ein für die Praxis günstiges Ein- und Ausschaltder Trägerspannung, der Rausch- und Störspan- Pegelverhältnis um den Wert
nungen abschneidet und hierdurch diese unerwünschten Komponenten, soweit sie vom Hilfsträger ,.
herrühren, bei dem Decodierungsvorgang nicht zur 25 —™se_ ^ 2.
Wirkung kommen läßt. ^uPA$e

Die Einschaltung des Stereobetriebs erfolgt, wie

beschrieben, wenn die Pilotamplitude ausreicht, um Um einen solchen oder ähnlichen Wert realisieren

das mit dem Potentiometer 32 eingestellte, am Punkt _zu können, muß nach dem Einschaltvorgang eine die

36 als proportionaler Teilwert liegende Potential zu 30 Abschaltung begünstigende Potentialverschiebung er-

überschreiten. folgen, beispielsweise, indem durch eine geeignete

Die Abschaltung muß, um Unstabilitäten und Einrichtung der über Punkt 36 durch die Dioden 7

Flattererscheinungen zu vermeiden, erst bei einem und 8 fließende Vorstrom nach erfolgter Einschaltung

ausreichend tieferen Pilotamplitudenwert erfolgen. zunächst vermindert und zugleich ein früherer Über-

Quantitativ gilt für die kritischen Werte der Pilot- 35 gang der Dioden-Kathoden auf ein positives Sperramplitude im Potentialpunkt 36 folgender Zusam- potential vorbereitet wird, der gleich nach Beginn menhang: eines Potentialabbaues in Punkt 35 einsetzen kann.

Ein Lösungsbeispiel dieser Aufgabe, ergänzend

Pilotamplitude in Punkt 36 für Ein- _zum Schaltbild F i g. 1, ist in F i g. 2 dargestellt.

schaltung UpE$e 40 Hier ist zwischen den Verdopplerdioden 7 und 8

Pilotamplitude in Punkt 36 für Aus- und ^{dem p}«^{nkt 36 noc}?h ein beispielsweise variabler

schaltung , Un α Widerstand 40 hinzugekommen, der für die ungeschwächte Übertragung der Pilothalbwellen zur

Gleichspannung in Punkt 36 U_se g_{asis des Transistors} 3 ^ einem Kondensator 39

Gleichspannung in Punkt 37 ., i/_g7 45 überbrückt ist. Zugleich bildet dieser Kondensator

39 mit dem Widerstand 40 eine Zeitkonstante, deren Wert etwa eine Größenordnung höher ist als das

Verstärkungsfaktor des Transistors 3 Produkt aus der Kapazität des Kondensators 29 und

U Kollektor dem Netz-Ersatzwert aller ableitenden Widerstände

= V₃. (1) ₅₀ 30, 31, 32 und 40.

Wegen der Größe der Zeitkonstante C (39) -.R (40)

Relatives Verhältnis der Widerstände und der zunächst statischen Ansteuerung des Punktes

„,,„s 38 haben die hinzugekommenen Schaltelemente auf

—i—L — _n . (2) die Einschaltverhältnisse gemäß Gleichung (3) prak-

^Ä(³¹) ' 55 tisch keinen Einfluß.

Nach dem Einschaltvorgang lädt sich der Kon-

jj _ jj ⁿ /3) densator 39 auf einen Wert auf, der dem Spannungs-

PE 88 " /ι+Γ ^w teilerverhältnis des Widerstandes 40 zum Quellwider

stand des Punktes 36 unter Berücksichtigung der

U_pA = jj , (4) 60 Potentiale in den Punkten 35 und 37 und dem wegen

ⁿ "τ" 1 ~r V_z (j_{er m} Durchlaßpolung stehenden Dioden 7 und 8

auf Massepotential befindlichen Punkt 38 entspricht.

Um auch bei kleinem Pegel der Pilotspannung In dieser Schaltungsvariante gilt wegen der Zeitschon einen zuverlässigen Kippeflekt zu erhalten, konstante der Teile 39 und 40 für den Abschaltpegel müssen in obigen Gleichungen die Argumente 65 nicht mehr der eindeutige Wert nach Gleichung (4), η <C etwa 0,5 und V₃ > etwa 5 sein. weil die Abschaltung unter anderem wesentlich von

Wählt man für die Praxis günstige Werte, bei- dem auf Kondensator 39 gespeicherten Spannungsspielsweise η = 0,25 und F₃ = 10, so ergibt sich ein wert und der Änderungsgeschwindigkeit dieses Poten-

Claims (6)

tials, ζ. B. beim Abstimmvorgang, abhängt. Unter den als zweckmäßig erläuterten Dimensionierungsbedingungen Ä(31) ^ 5 - R(SO) erhält man etwa das günstige Verhältnis wenn R (40) ^ R (30) gewählt wird, wobei unter UpB der jeweilige Betriebswert des Pilotpegels in Punkt 36 zu verstehen ist und eine praktisch nur durch die Zeitkonstante des Punktes 35 begrenzte, genügend hohe Potential-Änderungsgeschwindigkeit vorliegt. Das bedeutet also, daß die Abschaltung z. B. bei Verstimmung während einer Neuabstimmung des Empfängers erfolgt, wenn die Pilotamplitude etwa auf den halben Wert abgesunken ist. Eine sehr langsame Verminderung der Pilotspannung ergibt auch in dieser Schaltung eine Auslösung der Abschaltfunktion bei dem Pegel, der durch Gleichung (4) definiert ist. Patentansprüche:

1. HF-Stereo-Decoder, besonders für HF-Sendungen nach dem Pilottonverfahren, zur automatisch-elektronischen Funktionsumschaltung auf Mono- oder Stereobetrieb, mit einem wählbaren Sperrpotential an den Frequenzverdopplerdioden als Schwellwertargument für die Umschaltung, das bei einer Pilottonamplitude, die das Sperrpotential überschreitet, durch eine Gegenspannung aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gegenspannung an einer nachfolgenden Verstärkerstufe innerhalb des Decoders durch Gleichrichtung gewonnen wird, über einen Spannungsteiler das Sperrpotential aufhebt und hierdurch einen sofortigen, vollen Aufbau der für die Decodierung benötigten Trägerspannung im nachfolgenden Verstärker auslöst.

2. Stereo-Decoder nach Anspruch 1, dadurci gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Aus· lösungs-Gegenpotentials ein Gegentaktgleichrichter verwendet wird, dessen Lastkreis eine se große Zeitkonstante hat, daß er gleichzeitig als dynamischer Amplitudenbegrenzer für der Trägerspannung überlagerte Störgeräuschspannungen wirksam ist.

3. Stereo-Decoder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines großen Intervalls zwischen Ein- und Ausschaltpegel zwischen den Verdopplerdioden und dem Spannungsteiler für die Sperr- und Auslösespannung eine auf große Zeitkonstante dimensionierte Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand eingefügt ist, die durch eine dem Betriebspegel proportionale Speicherung einer die Auslösung begünstigenden Gegenspannung ein zweckmäßiges Verhältnis von Ein- und Ausschaltpegel, vorzugsweise in der Größenordnung von 2:1, bewirkt.

4. Stereo-Decoder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Parallelschaltung etwa um eine Größenordnung über dem Wert der Zeitkonstante des Lastkreises des Gleichrichters für die Amplitudenbegrenzung und Erzeugung der Auslösungsspannung liegt.

5. Stereo-Decoder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die für die Größe des Ein- bzw. Abschaltpegels maßgebende Widerstand oder Spannungsteiler bzw. maßgebenden Widerstände oder Spannungsteiler variabel ist bzw. teilweise oder sämtlich variabel sind.

6. Stereo-Decoder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierung des Multiplexsignals vorzugsweise durch Gegentakt-Diodenschalter erfolgt, die bei Fehlen eines Trägers durch einen Vorstrom in Durchlaßrichtung das Monosignal unverzerrt auf die beiden Ausgänge übertragen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Funkschau«, H. 9/1963, S. 230 bis 232, insbesondere S. 231, linke Spalte, Abs. 5, und rechte Spalte, Abs. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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