DE2246041A1 - Verfahren und einrichtungen fuer uebertragung von vierkanal-stereofonie-rundfunksendungen - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Reiche! : . - · DipL-Ing. Wolfgang Rachel 2246.041

6 Frankfurt a. M. 1
Paiksiraite 13

7205

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y.. VStA

Verfahren und Einrichtungen für Übertragung von Vierkanal-Stereofonie-Rundfunksendungen -

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Übertragung von Vierkanal-Stereofonie-Rundfunksendüngen.

Es ist bekannt, daß der Realismus und der Höreindruck einer durch,,, Rundfunk übertragenen Musiksendung oder von Musikaufzeichnungen in vielen Fällen dadurch beträchtlich verbessert werden kann, daß eine Anzahl von getrennten Kanälen oder Tonaufzeichnungen vorgesehen werden, die verschiedenen Lautsprechern zugeführt werden. Anlagen mit Zweikanal-Stereofonie sind heutzutage üblich und die meisten Schallplatten und Magnetbänder enthalten die Tonaufzeichnungen im Zweikanal-Stereofonie-System. Auch die Stereofonie-Rundfunkübertragungen sind von den Behörden verschiedener Länder eingeführt worden. Ein Zweikanal-Stereofonie-Verfahren, das sich bewährt hat und weitgehend benutzt wird, ist in dem US-Patent 31122 610 angegeben. Bei ihm wird ein Frequenzband benutzt innerhalb dessen eine Hauptträgerwelle mit der Summe der linken und rechten Tonkanäle moduliert ist. Diese Hauptträgerwelle wird frequenzmoduliert mit den Seitenbändern einer unterdrückten Hilfsträgerschwingung von 38 KHz, die mit der. Differenz zwischen den linken und rechten Tonsignalenamplituden moduliert ist. Ein Pilotsignal wird mit 19 KHz innerhalb einer Lücke zwischen den beiden Frequenzbändern übertragen, um einen

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Ausgangspunkt für die örtliche Wiedererzeugung der Trägerfrequenz in dem Empfänger zu haben und um die Anwesenheit eines stereofonen Signales anzuzeigen. Dieses erfolgreiche Verfahren ist vollkompatibel mit den üblichen monophonen frequenzmodulierten Rundfunkübertragungen.

Es ist ferner bekannt, daß stereofone Vierkanal-Übertragungen vorteilhaft sein können, da sie im Vergleich zu der Zweikanal-Stereofonie einen verbesserten realistischeren Raumeindruck und ein besseres Hörgefühl erzeugen. Dies trifft insbesondere zu, wenn der Höreindruck eines großen Konzertsaales hervorgerufen werden soll. In einem solchen Saal kommt der Ton zum Höhrer aus vielen Richtungen. Ein großer Teil der Tonschwingungen ist reflektier so daß Zeitverzögerungen auftreten, die den Höreindruck in besonderer Weise beeinflussen. Quadrophone Musikaufzeichnungen auf Magnetbändern sind mit gutem Erfolg über Lautsprechersysteme wiedergegeben worden. Man hat auch schon Stereofone-Vierkanal-Übertragungen im FM-Ukw-Bereich des Rundfunks benutzt, unter Zuhilfenahme von zwei getrennten Stationen, denen verschiedene Trägermittelfrequenzen zugeordnet worden sind.

Es ist wichtig, daß eine Vierkanal-Stereofonie-Übertragung mit den bereits existierenden monophonen und Zweikanal-Stereofonie-Ubertragungen voll kompatibel und verträglich ist. Wenn es möglich sein soll, die monophonen und Z.weikanal-Stereofonie-Übertragungen mit dem gleichen Empfänger, zu empfangen, dann müssen die Summen- und Differenzsignale und der Pilotträger von 19 KHz in das Vierkanal-System mit übernommen werden. Die Informationsangaber, die erforderlich sind, um die beiden vorhandenen Stereofonie-Kanäle in vier Kanäle aufzuteilen, müssen zusätzlich zu den beiden üblichen Stereofoniesignalen übertragen werden. Es ist bisher nicht möglich gewesen, diese Aufgabe zu lösen, ohne unzulässige Störschwingungen außerhalb des Bandes zu erzeugen.

Es sind z.Zt. auch Stereofonieempfänger bekannt, die eine Pseudoquadrofonie ergeben. Dabei wird so vorgegangen, daß die beiden

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üblichen Stereofoniesignale des Empfängers manchmal auch unter Hinzufügung von Zeitverzögerungen und Lautstärkeanhebungen derart gematrixt werden, daß vier Eingangsgrößen entstehen, die jeweils sich von den anderen dreien unterscheiden. Es sind dies jedoch keine vier diskreten Eingangsgrößen, die eine diskrete Quadrofonie ergeben. Es handelt sich um vier künstlich erzeugte Eingangsgrößen und die Beziehung zwischen den Eingangsgrößen für die Lautsprecher wird gemäß einer Formel bestimmt, die beim Entwurf des Empfängers in diesen mit eingebaut wird. Es ist auch bekannt, das Matrixverfahren für vier Audioeingangsgrößen am Empfänger zu benutzen, jedoch nur zwei Kanäle am Sender auszustrahlen. Wie bei anderen Verfahren der Pseudoquadrofonie werden von dem Sender nicht vier Informationskanäle ausgestrahlt und der Empfänger ist nicht in der Lage, die Informationen von vier Kanälen aufzunehmen, wenn sie vorhanden wäre. Die bekannten Empfänger mit vier Lautsprechern sind daher grundsätzlich nicht vollwertig, weil sie nicht Teil einer Anlage sind, die Sender und mindestens einen Empfänger enthält, welche so ausgelegt und entworfen sind, daß vier diskrete Tonkanäle übertragen werden.

Beim Entwurf einer Rundfunkanlage, die die Sendung und den Empfang von vier diskreten stereofonisehen Kanälen ermöglicht und nur eine einzige frequenzmodulierte Sendestation benutzt, ist es natürlich notwendig, davon auszugehen, daß keinerlei Störwellen erzeugt werden, die eine Störung anderer Sender mit sich bringen würden. Dies kann erreicht werden, indem die vier stereofonischen Kanäle auf eine einzige Hauptträgerwelle multiplext werden, ohne daß die ausgestrahlten Signale, einschließlich ihrer Oberwellen irgendwann über die Grenzen hinausgehen, die den genormten FM-Rundfunksendungen entsprechen. Es ist.daher wichtig, die Anlage so zu entwerfen, daß die Rundfunksignale eine minimale·Bandbreite aufweisen, weil beim Entwurf der Empfänger ein Kompromiß zwischen der Abstimmschärfe und der Bandbreite des Empfängers getroffen werden muß.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zum Senden und Empfangen einer frequenzmodulierten Hauptträgerwelle anzugeben, die vier diskrete stereoionisch miteinander in Beziehung stehende Hörfrequenzkanäle umfaßt * Die Anlage enthält einen Sender und ein oder* mehrere Empfänger. Der Sender enthält eine Matrix, die auf vier diskrete Eingangssignale anspricht und vier Matrixausgangssignale erzeugt, von denen jedes eine Funktion mindestens eines der Eingangssignale ist, sowie Einrichtungen zur Erzeugung einer Hauptträgerwelle und Mittel zur Frequenzmodulation der Hauptträgerwelle mit dem ersten Matrixausgangssignal. Er enthält ferner Einrichtungen zur Erzeugung einer ersten Hilfsträgerwelle, Mittel zur Amplitudenmodulation der ersten Hilfsträgerwelle mit dem zweiten Matrixausgangssignal, ferner Mittel zur Erzeugung einer zweiten Hilfsträgerwelle der gleichen Frequenz, wie die erste Hilfsträgerwelle. und mit einer 90-Grad-Phasenbeziehung zur ersten Hilfsträgerwelle, ferner Mittel zur Amplitudenmodulation der zweiten Hilfsträgerwelle mit dem dritten Matrixausgangssignal sowie Mittel zur Unterdrückung der ersten und zweiten Hilfsträgerwellen und Einrichtungen zur Frequenzmodulation der Hauptträgerwelle mit den Seitenbändern der modulierten ersten und zweiten Hilfsträgerwellen. D.ie Frequenz der ersten und zweiten Hilf strägerwellen .·'*. ist so gewählt, daß eine Lücke zwischen den unteren Seitenbändern derselben und dem Frequenzband des ersten Matrixausgangssignals vorhanden ist. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um ein Pilotsignal mit einer Frequenz zu erzeugen, die in die Lücke fällt, sowie Einrichtungen zur Frequenzmodulation der Hauptträgerwelle mit dem Pilotsignal. ^:

Gemäß der Erfindung enthält der Sender Einrichtungen zur Erzeugung einer dritten Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz, die über derjenigen der ersten und zweiten Hilfsträgerwellen liegt, ferner Einrichtungen zur Amplitudenmodulation der dritten Hilfsträgerwelle mit dem vierten Matrixausgangssignal, Einrichtungen zur Unterdrückung oder Verminderung der dritten Hilfsträgerwelle und

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Einrichtungen zur Begrenzung der Modulation der dritten Hilfsträgerwelle auf ein Maximum, das im wesentlichen unter dem höchsten anderweitig erreichbaren Pegel liegt. Ein Filter ist vorgesehen, um das obere Seitenband der dritten Hilfsträgerwelle ganz bis auf einen relativ kleinen Anteil zu unterdrücken und um den obersten Teil des unteren Seitenbandes der dritten Hilfsträgerwelle zu dämpfen. Außerdem ist eine Ausgleichsschaltung vorgesehen, welche die Übertragungszeit von Signalen verschiedener Frequenzen, welche das Filter durchsetzen, ausgleicht. Der Sender enthält ferner eine Schaltung zur Frequenzmodulation des Hauptträgers mit dem restlichen Teil des Seitenbandes der modulierten dritten Hilfsträgerwelle. Die Frequenz der dritten Hilfsträgerwelle ist so gewählt, daß sich eine Lücke "zwischen ihrem unteren Seitenband und den oberen Seitenbändern der ersten und zweiten Hilfsträgerwelle befindet.

Der Empfänger einer derartigen Anlage enthält gemäß der Erfindung Schaltungen, die auf das Pilotsignal ansprechen, um, die -_ erste, zweite und dritte Hilfsträgerwelle wieder zu erzeugen und·'« einzuführen, sowie eine Detektorschaltung für die vier Matrix- ·;.· ausgangssignale und eine Schaltung, die auf die vier Matrixausgangssignale anspricht und die vier diskreten Hörfrequenzsignale erzeugt. ' .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird angenommen, daß die vier diskreten Hörfrequenzsignale als Lp, L_R, Rp und RR bezeichnet sind und daß die vier Matrixausgangssignale die Funktionen dieser Eingangsgrößen wie folgt darstellen: j .

Das erste Matrixausgangssignal entspricht L_p + I^ + Rp + R_Rj das zweite Matrixausgangssignal entspricht (Lp + L_R) - (Rp + R_R);

das dritte Matrixausgangssignal entspricht (Lp - L_R) - (Rp - R_R); und

das vierte Matrixausgangssignal entspricht ^(LF " ^LR^{} + (R}F - ^Rr)·

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Eine Begrenzerschaltung begrenzt die Modulation des vierten Matrixausgangssignals auf einen Maximalwert, der zwischen 30 und 90 % des möglichen höchsten Pegels liegt. Ein Maximum von 60 % ist für die meisten Zwecke am günstigsten.

Die Anlage kann gemäß der Erfindung als zusätzliches Merkmal am Sender Einrichtungen zur Erzeugung eines Steuersignals enthalten, der die Anwesenheit von vier diskreten stereofonisch . · in Beziehung stehenden Hörfrequenzsignalen anzeigt und-im Empfänger Schalteinrichtungen, die auf die Anwesenheit des Steuersignals ansprechenj um einen Teil des Empfängers abzuschalten, wenn das Steuersignal nicht vorhanden ist. Diese Schalteinrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß sie eine Sichtanzeige hervorruft, welche die Anwesenheit der Hörfrequenzeingangssignale anzeigt. Vorzugsweise hat das Anzeigesignal die gleiche Frequenz, wie die dritte Hilfsträgerwelle. .

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahrenzum Senden und Empfangen einer frequenzmodulierten Hauptträgerwelle, die vier diskrete stereofonisch in Beziehung stehende Eingangssignale enthält. Bei diesem Verfahren werden vier Matrixausgangssignale erzeugt, von denen Jedes eine Funktion von mindestens einem der vier Quadrofoniesignale ist, bei dem eine Hauptträgerwelle erzeugt und diese mit dem ersten Matrixausgangssignal moduliert wird. Nach dem Verfahren wird ferner eine erste Hilfsträgerwelle erzeugt, diese wird mit der zweiten Matrixausgangssignalamplituden moduliert. Es wird ferner eine zweite Hilfsträgerwelle der gleich η Frequenz wie die erste Hilfsträgerwelle und mit 90 Grad Phasenverschiebung dazu erzeugt und diese zweite Hilfsträgerwelle wird mit dem dritten Matrixausgangssignal moduliert, wobei die erste und zweite Hilfsträgerwelle teilweise oder ganz unterdrückt wird. Die Hauptträgerwelle ist dann frequenzmoduliert mit den Seitenbändern der modulierten ersten und zweiten Hilfsträgerwellen. Die Frequenz der ersten und zweiten Hilfsträgerwellen ist so gewählt, daß eine Lücke zwischen den unteren* Seitenbändern der ersten und zweiten Hilfsträgerwellen und dem Frequenzband des

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ersten Matrixausgangsignales vorhanden ist. Bei dem Verfahren wird ferner ein Pilotsignal mit einer Frequenz erzeugt, die in die Lücke fällt und der Hauptträger wird mit dem Pilotsignal moduliert.

Ferner wird gemäß der Erfindung bei dem Verfahren eine dritte Hilif&rägerwelle mit einer Frequenz erzeugt, die über derjenigen der ersten und zweiten Hilfsträgerwelle liegt. Die dritte Hilfsträgerwelie wird mit dem vierten Matrixausgangssignal amplitudenmoduliert, wobei die dritte Hilfsträgerwelle unterdrückt wird, Die Modulation der dritten Hilfsträgerwelle wird auf ein Maximalwert begrenzt, der wesentlich unter dem höchsten Pegel, der ansich möglich ist, liegt. Ferner wird das obere Seitenband der dritten Hilfsträgerwelle bis auf einen kleinen Rest entfernt und der oberste Teil des unteren Seitenbandes der dritten Hilfsträgerwelle gedämpft und die Laufzeit von Teilen des dritten Hilfsträgerseitenbandes, die verschiedene Frequenzen angehören, ausgeglichen. Bei dem Verfahren wird ferner die Hauptträgerwelle mit den verbleibenden Teilen der Seitenbänaer der modulierten dritten Hilfsträgerwelle moduliert. Die Frequenz der dritten Hilfsträgerwelle ist so gewählt, daß sich eine Lücke zwischen dem unteren Seitenband derselben und dem oberen Seitenband der ersten und zweiten Hilfsträgerwelle befindet. Die frequenzmodulierte Hauptträgerwelle wird dann ausgestrahlt und mit einer Antenne empfangen.

Bei dem Verfahren wird empfangsseitig die erste, zweite und dritte Hilfsträgerwelle wieder erzeugt und wieder eingeführt, indem die Frequenz des Pilotsignals vervielfacht wird. Es werden die vier Matrixausgangssignale erzeugt und aus den vier Matrixausgangssignalen werden die vier diskreten Tonfrequenzsignale, erzeugt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind,

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die weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung erkennen lasseh ·.

Fig. ΐ zeigt ein Diagramm, aus dem die Frequenzen des zusammengesetzten Signals hervorgehen und das bei der Modulation der Hauptträgerwelle erzeugt, übertragen und auf der Empfahgsseite empfangen wird;

Fig. 2 zeigt eine Rühdfünkähiage gemäß der irfihiün|jj|

Fig.3a, 3b, Aa, Ab, 5a Und 5b sind Schaltbilder Wä ffeilen einiüs Senders der Anläge der Fig\ 2 und

Fig. 6, 7, 8 und 9 sind Schaltbilder von Teilen eines Empfängers, der einen Teil der Anlage nach Fig. 2 bildet.

Eine Rundfunkanlage» die in der Lage ist, einer- frequenzmpdulierte .Trägerschwingung mit vier diskreten stereofohisch in Beziehung stehenden Hörfrequenzsignalen auszusenden und zu empfangen, enthält einen Sender 20 und einen Empfänger 22 nach Fig. 2. Die vier Audiokahäle Werden von vier Mikrophonen 2A gespeist, welche den Tori von vier Stellen einer Fläche aufnehmen, auf der Musik oder andere Rundfunkdarbietungen gespielt werden. Die Eingangskanäle können auch mit Hilfe einer Anzahl an sich bekannter Wiedergabegeräte erzeugt werden» die in ufer Lage sind, vier Tonaufzeichnungen wiederzugeben. Die Tonkanäle von dfer' einen Seite der Fläche sind mit LF und LR bezeichnet. Sie liegen auf der linken Seite. Die anderen beiden Eingangssighale sind mit RF und RR bezeichnet. Sie liegen auf der rechten Seite* Die beiden linken Signale LF und LR könnendem linken Eingangssignal einer üblichen Zweikanal-Stereofon-Ubertragung entsprechen und die beiden rechten Eingangskanäle RF und RR können dem rechten Eingangssignal einer üblichen Zweikanal-Stereofon-Anlage entsprechen.

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Die Hauptträgerwelle ist in dem Sender 20 frequenzmoduliert und wird durch die- Sendeantenne 26 ausgestrahlt. Dieses Rundfunksignal erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen Teilen einer Empfangsantenne 28, die mit einem Empfänger 22 verbunden ist. Aus dem ankommenden Signal werden vier diskrete Signale zur Wiedergabe durch den Empfänger 22 erzeugt und vier Lautsprechern 30 zugeführt, die ähnlich' wie die Mikrophone 24 angeordnet sind, um die Sendung für einen, etwa in der Mitte befindlichen Hörer 32 hörbar zu machen.

Die Information , die notwendig ist, um die vier diskreten Hörfrequenzsignale zu erzeugen, ist· in dem Rundfunk signal in einer solchen Weise untergebracht, daß alle Frequenzen^ mit denen die Hauptträgerwelle moduliert ist, in ein Frequenzband minimaler Breite fallen, so daß außerhalb des Bandes liegende Störwellen möglichst unterdrückt werden. Fig. 1 zeigt schematisch die Ausnutzung des Frequenzbandes des zusammengesetzten Signales, mit dem die Hauptträger we lie moduliert ist. Die dem Hauptträger durch Frequenzmodulation aufgedrückte Information fällt in vier getrennte Kanäle, von denen jeder ein Matrixausgangssignal des Senders 20 enthält. Das erste Matrixausgangssignal liegt in dem Frequenzband 36, das sich von 50 PIz bis zu 15 000 Hz erstreckt und die Summe der vier Hörfrequenzeingangssignale LF, LR, RF und RR darstellt. Im Abstand von dem Frequenzband 36 des ersten Matrixausgangssignals befindet sich ein weiteres Frequenzband 38, das zwei Kanäle enthält. Der eine Kanal trägt das zweite Matrixausgangssignal, welches(LF + IJl) - (RF «- RR) entspricht, während das andere Frequenzband das dritte Matrixaus-, \. gangssignal enthält, welches (LF - LR) - (RF - RR) entspricht. Der Teil des Frequenzbandes 38, der von dem dritten Matrixausgangssignal eingenommen wird, ist in der Fläche 40 dreidimensional dargestellt. Die Frequenzbänder 38 und 40 erstrecken sich ·". von 23 KHz bis 53 KHz. Sie enthalten die Seitenbänder einer ersten¹ Ililfsträgerwelle von 35 KIIz und eines zweiten "Hilfsträgers der gleichen Frequenz, der eine 90-Grad-Phasenverschiebung gegen-

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über der ersten Hilfsträgerwelle hat. Ein weiteres Frequenzband 42 enthält das untere Seitenband eines ganz oder teilweise unterdrückten Hilfsträger^ von 76 KHz, das bis zu 61 KHz reicht sowie einen kleinen Teil des Seitenbandes. Dieser vierte Kanal enthält das vierte Matrjxausgangssignal (L- - L_R) ■+ (R„ -'R-).

Das vollständige Signal enthält ferner ein Pilotfrequenz von 19 KHz, die normalerweise 8 - 10 % der gesamten Modulation der Hauptträgerwelle ausmacht. Dieses Pilotsignal kann dazu benutzt werden, um die erste, zweite und dritte Hilfsträgerwelle in dem Empfänger 22 wieder herzustellen und liefert eine Anzeige darüber, daß mindestens zwei Kanäle vorhanden sind..

Der dritte Hilfsträger von 76 KHz kann ganz oder "bis zu einem solchen Grade unterdrückt sein, daß er 5 % der Gesamtmodulätion der Hilfsträgerwelle ausmacht, mit der der Häupttspäfger moduliert ist. Diese unterdrückte dritte Hilfsträgerwelle kann durch den Empfänger 22 aufgenommen werden, und als Steuersignal benutzt werden, um eine Anzeige darüber zu haben, daß vier Kanäle vorhanden sind.

Wenn der dritte Hilfsträger vollständig unterdrückt wird, dann kann die Modulation der Hauptträgerwelle in jedem Frequenzband 36, 38 - 40 und 42 90 % des maximalen möglichen Wertes beilege»., Die Werte für die Matrixausgänge sind so bemessen, daß die Summe der drei Modulationen keinesfalls 90% der maximalen möglichen Modulation übersteigen. Wenn der dritte Hilfsträger nicht vollständig unterdrückt ist, (um etwa 6 db in Fig. 1), sondern nur so weit unterdrückt ist, daß er 5% der maximal möglichen Modulation der Hauptträgerwelle ausmacht, dann können die Frequenzbänder 36, 38 - 40 und 42 je Q5% der maximal möglichen Modulation enthalten.

Ein weiterer Vorteil dor Matrixanordnung ist, daß sie voll kompatibel mit don monophcnen und stereofonen Zweikanal-Rundfunk-Übertragungen ist, die zur Zeit benutzt werden. Das Band 3b

ist der-einzige Teil des Signales> der Von einem hörmalen ühS. üblichen monophönen Empfänger äuf^ehööfflaöh wird und er Enthält die Summe von allen vier Audiöeihgangsöighaleni so daß siM vollständiges monophohes Signal ergibt* Wenn Eg, +" ί^ dem liiiken Kanal und Rp + R^ dem rechten KaMl einer Zweikänalüberträgung entspricht, dann liefert, der ,zweite Kanal 3S den Zweiten Kanal eines üblichen stereophonen !Systems nach dem Patent. Mr» _;;.._.. 3 122 6Ϊ0, d.h.., die beiden KaMIe liefern die Summen« und Differenzwerte der beiden üblichen Stereoföhkahäie \ihd köniieh mit Hilfe einer Matrix in der üblichen Weise vreiterverärbeitet werden. Das Pilotsignal von 19 KHz ist international für die Ausstrahlung von'Stereofonie-Rün'dfunlcüberträgungeh angenommen worden. Insofern ist also die Anlage der !Erfindung mit den übliehen Zweikanalübertragungen verträglich.

Ein Vorteil der Bandaüsnutzung des hier ahgegebeheh Systems : ist, daß es SCA (Subsidiary Cbrnmunicätions Authorization} Sehdüngen ermöglicht, die z.Zt. auf einem Hilfsträger von β? ΚΗέ äüsge- ■;'. strahlt werden und zv/ar zusätzlich zu den vier stereophonen Rundfunkkanälen mit einer relativ niedrigen Frequenz von 95 KHz,'.\ welches die fünfte Harmonische des Pilöttons 43 von 19 Kffe ist. .'-Wenn ein Frequenzhub von z.B. + oder - 5 KHz verwendet wird, dann.sollte ein genügender Abstand zwischen dem Frequenzband kZ welcher das vierte Matrixausgangssignäl trägt und der SCA-Information "auf .9^ KHz vorhanden sein.

Bei der Anlage ist"ein Sender 20 und mindestens ein'Empfänger 22 erforderlich, um^vdas in Fig. 1 angegebene zusammengesetzte Signal zu erzeugen und auszunutzen. Die Erzeugung des Signales am Sender 20 ist schematisch in Fig. 3A, 3B, 4A, 4b, 5A und 5B dargestellt. Die vier diskreten, stereofonisch in Beziehung stehenden Tonfrequenzkanäle von den Mikrofonen 24 werden einer Anzahl von Eingangsklemmen 45, 46, 48 und 50 (Fig. 3A) zugeführt. Der Eingang Lp wird der Klemme 45 zugeleitet und wird mit

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ORIGINAL INSPECTED

Hilfe von 3 variablen Widerständen 52, die in T-Form angeordnet sind, zwischen der Klemme 45 und einer Leitung 54, die mit Erde verbunden ist, auf den gewünschten Wert eingestellt. Diese
Widerstände bilden die Einstellschaltung 56. Die Eingangsgröße Lp wird einem üblichen Tiefpaßfilter 58 zugeführt, um Rauschen und Schwingungen zu unterdrücken, die oberhalb von 15 KHi liegen.
Die Eingangsgröße Lp wird dann einer üblichen 75 MikroSekunden
PreemphasisSchaltung 60 zugeführt und einem Transformator 62 zugeleitet, durch den die Schaltung 60 mit einer Wheatston*sehen
Brücke 64 verbunden ist. Auch die anderen Eingangsgrößen Rp,
Lp₁ und R_R werden eingestellt, ggfiltert und in ähnlicher Weise, wie die Eingangsgröße Lp einer Preemphasls" unterzogen und in den Kopplungstransformatoren 66, 68 und 70 zugeleitet. Die Eingangsgröße Rp des Kopplungstransformators 66 wird der Wheatston^%sehen Brücke 64 zugeführt, wo sie mit der Eingangsgröße Lp kombiniert wird. Lp und Lo werden daher auf der einen Seite der Brücke 64 addiert, um auf der Leitung 72 ein Signal Lp + L^
zu bilden und sie werden auf der anderen Seite der Brücke 64
subtrahiert, um ein Signal Lp - L^.auf der Leitung 74 zu erzeugen. Die Eingangsgrößen Rp und R_R werden von den Transformatoren 68
und 70 einer Wheatston*sehen Brücke 76 zugeführt, die in ähnlicher Weise wie die Brücke 64 ausgebildet ist, um die Größen R_p - R_R
auf der Leitung 78 und R_p + R_R auf der Leitung 80 zu erzeugen. Die Leitung 74 ist mit einem Verstärker 81 (Fig. 3B) verbunden, der drei Transistoren 82, 84 und 86 enthält. Die Leitung 72 ist mit einem ähnlichen Verstärker 87, der drei Transistoren 88, 90 und 92 aufweist, verbunden. Die Leitung 78 steht mit"einem Verstärker 93 in Verbindung, der drei Transistoren 94, 96 und 98
hat,und eine Leitung 80 ist an einen Verstärker 99 angeschlossen, der drei Transistoren 100, 102 und 104 enthält. Die Auegänge der drei Verstärker 81, 87, 93 und 99 Bind miteinander verbunden,
so daß sich vier Matrixausgangssignale ergeben, mit denen Üie
Hauptträgerschwingung moduliert wird. Das erste Matrixausgangssignal I^ + I^ + Rp + R_R wird über eine Leitung 106 einem Verstärker. 108 zugeführt. Das zweiteeMatrixausgangssignal (Lp +
- (Rp + R_R) wird über eine Leitung 110 einem Verstärker 112 zu-

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geleitet. Ein drittes Matrixausgangssignal (Lp wird über eine Leitung 114 einem Verstärker 116 zugeleitet und ein viertes Matrixausgahgssignal (Lp - R_R) + (Rp - R_R) gelangt Über eine Leitung 118 an den Verstärker 120. Die Wheatston*sehen Brücken 64 und 76 sowie die Verstärker 81; 87, 93 und 99 bilden zusammen eine Matrix 122, der die vier Eingangsgrößen Lp, L^, Fp und F_R zugeführt werden, um die vier Matrixausgangssignale zu erzeugen, von denen jedes mindestens eine Funktion eines der Tonsignale im vorliegenden Fall eine Funktion von 4 Tonsignalen ist.

Fig. 4A und 4B (deren Schaltung durch die Leitungen mit den Buchstaben A-G miteinander in Verbindung stehen,)zeigen die Schaltung zur Erzeugung der Hilfsträgerwellen des Pilotsignales und des Steuersignales, das mit den Ausgangsgrößen der Verstärker 108, 112, 116 und 120 kombiniert wird.

Ein Quarzoszilator 122 von 152.000 KHz ist mit einem Temperaturstabilisator zusammengebaut, dessen Heizung von einer Stromquelle mit 60 Hz 117 V gespeist wird und liegt in Schwingschaltung zwischen dem Kollektor und der Basis eines Oszillatorstransistors. Die Ausgangsgröße des Oszillators 122 wird zwei Flip-Flop-Schaltungen 124 und 126 (Motorola MC791P Dual J-K) zugeleitet und von dort aus fortschreitend in der Frequenz geteilt und in der Phase verschoben, vier Verstärkern 128, 130, 132 und 134 (Motorola MC1709C Operational) zugeführt. Diese integrierten Schaltungen sind kommerziell erhältlich und ihr; innerer Aufbau wird daher nicht näher angegeben. ,

Die Ausgangsgröße der Flip-Flops 124 und 126 enthält eine Anzahl von Rechteckschwingungen, die Teilungen der Schwingung von 152 KHz entsprechen, d.h. 76 KHz, 38 KHz und 90 KHz und zwar in."einer weiter unten angegebenen Phasenbeziehung. Die Verstärker 128, 130, 132 und 134 arbeiten als Integratoren, um die Rechteckschwihgungen in Sägezahnschwingungen umzuwandeln. Die Ausgangsgrößen der. Verstärker werden durch eine Anzahl von Feldeffekttransistoren

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146, 148, 150, und 152 in Sinusform umgewandelt. Die Ausgangßigrößen dieser Feldeffekttransistoren haben Frequenzen von 76 KHz, 38 KHz und 19 KHz. Die Ausgangsgröße des Feldeffekttransistors 150 von 38 KHz hat gegenüber der Ausgangsgröße des Feldeffektransistors 148 von 38 KHz eine 90° Phasennacheilung. An die Ausgangsgröße des Transistors 148 und die Ausgangsgröße des Transistors 146 sind beide harmonische Vervielfacher von 19 KHz, die durch die dreifache Halbierung der Oszillatorfre- , quenz von 152 KHz erhalten werden und die am Ausgang des Transistors 152 auftritt.

Der der Basis der ersten Transistorstufe des Verstärkers 154, 156 und 158 zugeführte Strom ist in jedem Fall mit Hilfe eines veränderlichen Kondensators 162, 164 und 166 so eingestellt, daß ein Phasenabgleich mit der Eingangsgröße des Verstärkers 160 besteht. Ein veränderlicher Kondensator braucht in Verbindung mit dem Verstärker 160'nicht vorgesehen zu werden, weill dieser einen Bezugspunkt darstellt, auf den die anderen Zweige eingestellt werden.

Die Ausgangsgrößen der in Fig. 3B und 4B dargestellten Schaltungen werden den Eingangsklemmen 168, 170, 172, 174, 176, 178, 180 und 182, der in Fig. 5A und 5B dargestellten Schaltungen zugeführt. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 160 wird ait Hilfe der Eingangsklemme 168 einem Pilotverstärker 184 zugeführt, um das Pilotsignal zu liefern.

Die Amplitude und die Phase dieses Pilotsignals werden mit Hilfe von einstellbaren Widerständen 185 und 186 eingestellt, so daß sie etwa 10% der maximalen Modulation der Hauptträgerwelle betragen. Die Ausgangsgröße des Pilotverstärkers 184 wird dem ersten Ma-. trixausgangssignal des Verstärkers 108 am Knotenpunkt 187 zugeleitet und einem Vorverstärker 188 zugeführt, der einen Transistor 189 und einen Anpassungswiderstand 190 enthält. Das kombinierte Pilot- und Matrixausgangssignal des Vorverstärkers

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wird einem Multistate-Tiefpaßfilter und einer Verzögerungsschaltung 191 zugeleitet. Die Ausgangsgröße des Filters und der Verzögerungsschaltung 191 wird einem Transistor 192 als das erste Eingangssignal einer Additionsschaltung 194 mit drei Eingängen zugeleitet, die von dem Transistor 192 und zwei anderen Transistoren I96 und 198 gebildet wird.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 156 von 38 KHz wird der Eingangsklemme 172 zugeführt und das zweite Matrixausgangssj.gnal des Verstärkers 112 wird der Eingangsklemme 174 zugeleitet. Diese Klemmen bilden den Eingang eines symmetrisehen Modulators- ' Demodulators 200 (Motorola MC1596G). Ein ähnlicher symmetrischer Modulator 202 wird über die .Eingangsklemmen 176 und 178 mit der Ausgangsgröße des Verstärkers 158 von 38 KHz und mit dem dritten Matrixausgangssignal des Verstärkers II6 gespeist. Die beiden symmetrischen Modulatoren 200 und 202 erzeugen je Ausgangsgrößen, die mit Hilfe von Additionsschaltungen 204 und 206 zu einer Ausgangsgröße vereinigt werden. Die Ausgangsgrößen der Additionsschaltung 204 und 206 werden einer weiteren Additionsschaltung 208 zugeleitet.

An den Ausgängen der Verstärker 156 und 158 sind zwei Hilfsträgerschwingungen von 38 KHz vorhanden, die 90° Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Die Schaltung zur Erzeugung dieser Hilfsträger enthält einen Quarzoszillator 122, die Flip-Flop-Teilerkette 124, 126, den Verstärker 14O, 142, die Feldeffekttransistoren 148, 150 und die Verstärker 156 und 158..Die symmetrischen Modulatoren 200 und 202 bilden eine Schaltung zur Modulierung der ersten und zweiten Hilfsträgerschwingung mit dem zweiten und dritten Ausgangssignal, das von dem Verstärkern 112. und 116 geliefert wird. Die erste Hilfsträgerschwingung, die von dem Verstärker 158 abgenommen und der Eingangsklemme 172 züge- ■·.'. führt wird, eilt um 90° der zweiten Hilfsträgerschwingung voraus,. die von dem Verstärker 156 geliefert und der Klemme 176 zugeführt, wird. Die symmetrischen Modulatoren 200 und 202 bilden auch eine Einrichtung zur Unterdrückung der ersten und zweiten Hilfsträger-,

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schwingung. Am Ausgang der Addierschaltung 208 sind die Seitenbänder der modulierten ersten und zweiten Hilfsträgerschwingung vorhanden. Diese werden einem Bandpaßfilter 210 von 23 - 53 ICHz zugeleitet und einer Verzögerungsschaltung 212.

Die Ausgangsgröße des Verstärkers 154 von 76 KHz, die den dritten Hilfsträger bildet, wird an die Eingangsklemme 180 angelegt und das vierte Matrixausgangssignal des Verstärkers 120 wird der Eingangsklemme 182 zugeleitet. Diese Klemmen sind mit einem symmetrischen Modulator 214 verbunden, der ebenso ausgeführt ist, wie die symmetrischen Modulatoren 200 und 202· Die beiden Ausgangsgrößen des symmetrischen Modulators 214 werden durch einen Differenzialverstärker vereinigt, der zwei Transistoren 218 und 220 enthält, die zusammen mit dem Transistor 222 einen Begrenzer 224 bilden, welcher die Modulation des dritten Trägers durch das vierte Matrixausgangssignal auf einen Maximalwert begrenzt, der unter dem sonst möglichen höchsten Pegel liegt. Diese Begrenzung wird durch den Transistor 222 erreicht, der entsprechend den Vorspannungen der veränderbaren Widerstände 225, die Amplitude'der maximalen Ausgangsgröße der Transistoren 216 und 220 bestimmt. Die Aufgabe des Begrenzers 224 ist es, zu verhindern, daß die Modulation des dritten Hilfsträgers von 76 KHz einen Pegel erreicht, bei dem eine außerhalb des Bandes liegende Störschwingung unzulässig hoch würde. Der Begrenzer kann auch als Kompressor ausgebildet sein, obwohl die Begrenzerschaltung 224 vorgezogen wird. Um den angegebenen Zweck möglichst günstig zu erreichen, sollte die maximale Modulation auf einen Wert von 30 - 9o % des höchsten erreichbaren Pegels begrenzt sein. Eine Begrenzung auf einen Maximalwert vein etwa 60% hat sich als für die meisten Zwecke am günstigsten ergeben. Es können auch andere Schaltungsanordnungen benutzt werden, um die Modulation des dritten Trägers zu begrenzen. Z.B. ist es möglich, das vierte Matrixausgangssignal zu begrenzen, bevor es dem symmetrischen Modulator 214 zugeführt wird.

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Die Begrenzung des dritten Hilfsträgers beeinflußt nicht die Qualität des durch die Anlage wiedergegebenen Tones im nennens-, werten Ausmaß, da infolge der Definition der Matrixausgangs-· signale eine Modulation des vierten Matrixausgangssignals nur selten den Maximalwert, auf den es begrenzt wird, überschreiten würde, und wenn die Begrenzung eintritt, ist sie im allgemeinen nur von kurzer Dauer. · ' . ·

Die Ausgangsgröße des Begrenzers 224 wird einem Bandpaßfilter -_t 228 von 46 KHz bis 76 KHz zugeführt. Das Filter 228 unterdrückt·;·, alle Schwingungen mit Ausnahme eines kleinen Teiles des oberen '.·"· Seitenbandes des unterdrückten dritten Hilfsträgers und dämpft den obersten Teil des unteren Seitenband.es. Um die in dem Diagramm des Frequenzbandes 42 in Fig. 1 dargestellte Energieverteilung zu erreichen, sei bemerkt, daß das Filter 228 wohl Frequenzen bis zu 46 KHz nach unten durchläßt, während das untere Seitenband nur bis 61 KHz reicht.

Der Sender 20 kann wahlweise eine Schaltung 238 zur 'Erzeugung eines Steuersignals von 76 KHz enthalten, welches die Anwesenheit von vier diskreten stereofonisch miteinander in Beziehung stehenden Hörfrequenzsignalen in dem zusammengesetzten Signal anzeigt. Diese Schaltung 238 zur Erzeugung des Steuersignals ist ähnlich wie der Pilotverstärker 184' aufgebaut. Hier wird über eine Leitung 240,die über einen Schalter 248 mit einer Leitung 242 in Verbindung steht, die ihrerseits die Klemme 180 mit dem symmetrischen Modulator 214 verbindet, eine Eingangsgröße von 76 KHz zugeführt. Die Ausgangsgröße des Steuersignalserzeugers 238 wird über eine Leitung 244 einem Knotenpunkt 246, am Ausgangsende der Zeitverzögerungssohaltung 232 zugeleitet« Der Schalter 248 dient „, dazu, die Schaltung 238 zur Erzeugung des Steuersignals abzutrennen.

Da in dem Rundfunksignal die vier Matrixausgangssignale, das 19 KHz und das Steuersignal vorhanden gind, ist die gegenseitige

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Phasenlage der Signale kritisch. Wenn die richtige Phäsenbeziehung nicht aufrechterhalten wird, kann ein Übersprechen zwischen den Kanälen eintreten. Die Zeitverzögerungsschaltungen 191 und 212 verlängern die Laufzeit durch den Generator für. das erste, zweite und dritte Matrixausgangsignal, damit sie gleich dem des vierten Matrixausgangssignals sind, welches infolge der Kompliziertheit der Schaltungen, über die es geleitet wird, die längste Laufzeit aufweist. Es ist daher vorteilhaft, eine Ausweichsschaltung 230 vorzusehen, welcher die Ausgangsgröße des Filters 228 zugeführt wird. Die Punktion dieser zeitlichen Aus- , gleichsschaltung 230 ist es, die Laufzeit von Signalen verschiedener Frequenz auszugleichen, die durch das Filter 228 und v: die Ausgleichsschaltung 230 passieren. Sie ist als Allpaßfilter .'_ ausgebildet. Eine zusätzliche Zeitverzögerungsschaltung 232 wird ' mit der Ausgangsgröße der Ausgleichschaltung 233 gespeist, um eine feinere Einstellung der Laufzeit zu ermöglichen.

Die Ausgangsgröße der zusätzlichen Verzögerungsschaltung 2J2 wird der Additionsschaltung 194 zugeführt, deren Aufgabe es ist, die vier Matrixausgangssignale zu kombinieren. Die Ausgangsgröße der Additionsschaltung 194 wird durch ein Transistor 250 verstärkt und einer üblichen Schaltung zugeführt, welche einen frequenzmodulierten Sender in ansich bekannter Weise moduliert.

Eine Empfangsschaltung 22, die zur Auswertung der frequenzmodulierten Trägerschwingung des Senders 22 dient, ist schematisch in Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellt. Der Empfänger 22 enthält eine übliche Antenne 28, einen Hochfrequenzverstärker 292, eine Mischstufe 294, einen Zwischenverstärker 296 und einen FM-Detektor 298 außer den im einzelnen dargestellten Schaltelementen. Sr soll die erste, zweite und dritte Hilfsträgerschwingung demodulieren, die vier Matrixausgangssignale wiedergewinnen und diese umwandeln, um die vier diskreten Tonfrequenzsignale zu erzeugen, welche über übliche Niederfrequenzverstärker den Lautsprechern 30 zugeleitet werden. Der Empfänger 22 ist zur Ausführung dieser Aufgaben gut geeignet, aber er kann, ebenso wie der Sender 20, in verschiedener

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Weise abgewandelt werden und trotzdem die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe lösen. Der Empfänger ist ein Teil der beschriebenen Anlage. Er muß jedoch in besonderer Weise ausgebildet sein, um das von dem Sender 20 ausgestrahlte zusammengesetzte Signal empfangen zu können·.

Der in den Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellte Teil des Empfängers ist aus integrierten Schaltelementen aufgebaut und erzeugt die vier Matrixausgangssignale nach dem Prinzip der Time Division. Die Einzelheiten des Empfängers 22 sind nicht absolut erforderlich und die vier Matrixausgangssignale könnten auch mit Hilfe von abgestimmten Kreisen gewonnen werden. Eine solche Anordnung hat jedoch nicht die vielen Vorteile einer induktivitätsfreien integrierten Schaltung, die sich nach dem Prinzip der Time-D.evision-Multiplextechnik durchführen läßt. ; ·

Das von dem FM-Detektor 298 gelieferte Signal wird einer Eingangsklemme 300 zugeleitet und durchläuft einen Verstärker (Fig. 6),der Transistoren 302, 304, 306 und 308 enthält, so daß'.·· zwei getrennte Signalkanäle zur Verfügung stehen. Hierdurch er- /^ hält man ein Signal, das sich durch die folgende integrierte Schaltung weiter verarbeiten läßt. Eine Gleichspannungskomponente wird an dem Transistor 306 über eine Leitung 310 abgenommen und eine Wechselspannungskomponente mit der Gleichspannungskomponente wird von dem Transistor 308 über eine Leitung 312 geliefert. Unerwünschte Wechselspannungskomponenten werden entfernt oder unterdrückt, bevor das Signal die Basis des Transistors 306 über den Kondensator 31A erreicht.

Eine Vorspannungsschaltung 320 (Fig. 6), die einen üblichen Aufbau hat, wird dazu verwendet, um die Spannungspegel zu erzeugen, die für die verschiedenen Teile der integrierten Schaltung erforderlich sind.

Die Leitung j>10 und 312 liefern das Signal an einen 90° Phasendetektor 326 (Fig..7), wo es der Basis von zwei Transistoren

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328 und 330 zugeleitet wird, die einen Differentialverstärker bilden. Dieser Verstärker ist verbunden mit den Emittern von zwei Transistorpaaren 332, 334 und 326, 338, die einen doppel-. poligen Schalter mit zwei Stellungen "bilden. Der Zustand dieses Schalters wird bestimmt durch einen Frequenzteiler 346. Der Detektor 326, ein stromgeregelter Osziallator 348, ein Gleichspannungsverstärker 350 und der Frequenzteiler 346 bilden eine "phase locked loop"-Schaltung.

Die Ausgangsgröße des Detektors 326 wird der Basis von Tran sistören 352 und 354 zugeführt, die einen Gleichspannungsdifferenzialverstärker 350 bilden. Die Ausgangsgröße dieses Verstärkers 350 wird aus einem Spannungssignal in ein Stromsignal mit Hilfe von zwei Transistoren 360 und 362 umgewandelt und dann dem stromgesteuerten Oszillator. 348 am Emitter des Transistors 363 zugeleitet.

Der Oszillator 348 ist ein emittergekoppelter astabiler Multivibrator, der so abgeändert ist, daß der Ladestrom über einen Kondensator 364, der sich außerhalb der integrierten Schaltung befindet, eine Funktion des Signalstroms ist, der über den Transistor 363 zugeführt wird. Dieser Strom fließt über eine Diode 368 und einen Parallelwiderstand 376, einen Transistor 378, den Kondensator 364, und einen Transistor 372. Der Strom kann auch wahlweise über eine Diode 374 und einen Parallelwiderstand 370, einen Transistor 371, einen Kondensator 364 und einen Transistor 380 fließen. Die Transistoren 372 und 380 bilden einen Differentialstromschalter, der auf eine Differentialspannung anspricht, die zwischen den Kollektoren der Transistoren 371 und 378 liegt. Transistoren 371 und 378 haben kreuzweise verbundene Kollektoren und Basen, um die positive Rückkopplung zu erzeugen,'.: die für einen astabilen Betrieb notwendig ist. Die Vorspannung für die Transistoren des stromgesteuerten Oszillators 348 wird von einer Leitung 386 geliefert, die mit der Vorspannungsschaltung 320 in Verbindung steht. Die freilaufende Frequenz des Oszillators

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348 (von etwa 76 KHz) wird durch den Kondensator 364 und den Kollektorstrom des Transistors 363 bestimmt.

Ausgangsgröße des Osziallators 348, die an der Basis der Transistoren 372 und 378 abgegriffen wird, ist eine Rechteckschwingung von 76 KHz, die zwei Klemmen 387 und 388 zugeleitet wird. Diese bilden den Eingang eines Frequenzteilers 346. Der Frequenzteiler 346 enthält' zwei modifizierte "master-slave-Flip-Flops." Der erste Master-Slave-Flip-Flop enthält zwei Transistoren 392, 394 und zwei Transistoren 408, 410 und wird von dem Oszillator 348 von 76 KHz gesteuert und erzeugt zwei Ausgangssignale von 38 KHz, die eine 90° Phasenbeziehung haben, so daß^;die erste und zweite Hilfsträgerwelle hergestellt werden. Die erste Hilfsträgerfreqüenz von 38 KHz wird an den Ausgangsleitungen 448 und.450 abgenommen. Die zweite Hilfsträgerfreqüenz von 38 KHz, welche gegenüber der ersten um 90° nacheilt, wird an den Ausgangsleitungen 458 und 456 abgegriffen.

Zwei Transistoren 412, 414 "bilden einen Schalter, welcher den Master-Flip-Flop 392, 394 schaltet, während zwei Transistoren 404, 406 einen Schalter bilden, welcher den Slave-Flip-Flop 408, 410 schaltet. Die Ausgangsgrößen des Master-Flip-Flops werden in ihrem Gleichspannungspegel durch die Transistorwiderstandsschaltung 396, 398, 400 und 397, 399» 401 verschoben, welche die Ausgangsleitung 358, 456 speisen.

Die Gleichspannungspegel der' Ausgangsgrößen des Slave-Flip-Flops werden durch die Transistorschaltungen 407, 411, 409 und 412, 413 und 415 verschoben, welche die Ausgangsleitungen 448, 450 speisen. Zwei Transistoren 389_} 390 bilden einen Taktschalter, der den Master-Flip-Flop von dem Oszillator 348 steuert.

Der zweite Master-Flip-Flop wird von dem zweiten 38 KHz-Signal des ersten Master-Slave-Flip-Flops gesteuert und erzeugt zv/ei 19 KHz-S⁴UTIaIe, die eine 90° Phasenverschiebung zueinander hnh'-m. DaH erste 19 KHz-Signal wird von zwei Auügangsleitxmgon

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BAD

438, 440 abgenommen. Das zweite 19 KHz-Signal, welches dem ersten um 90° in der Phase voreilt, wird an Ausgangsleitungen 434, 436 abgegriffen. Die Arbeitsweise des zweiten Master-Slave-Flip-Flops einschl. der Schalter, der Taktgeber und der Ein_T richtungen zur Verschiebung des Gleichspannungspegels sind ebenso ausgebildet, wie bei dem ersten Master-Slave-Flip-Flop. Die Ausgangsgröße von 19 KHz wird über Leitungen 434 und 436 den Transistoren 334 und 332 des Detektors 326 zugeführt, um die "Phase locked loop" zu vervollständigen. Zwei Leitungen 438 und 440 liefern die Ausgangsgröße des Flip-Flops 430, 432 an die Basis der Transistoren 542 und 544 und 540 und 546 des 19 KHz-Pilot-Detektors 328 in Fig. 8.

Fig. 8 zeigt auch die Schaltung 442 zur Gewinnung der vier Matrixausgangssignale. Die Ausgangsgröße des Oszillators 348 von 76 KHz wird an den Ausgangsklemmen 387 und 388 abgegriffen und zwei Eingangsklemmen 444 und 446 der Matrixschaltung 442 zugeführt. Eine erste Hilfsträgerwelle von 38 KHz, die von dem Flip-Flop 408, 410 erzeugt wird, wird von zwei Ausgangsklemmen 448, 450 des Frequenzteilers 346 abgegriffen und zwei Eingangsklemmeri 452 und 454 des Matrixausgangssignaldetektors 442 zugeführt. Die zweite Hilfsträgerwelle von 38 KHz, die von dem Flip-Flop 392, 394 erzeugt wird und die gegenüber der Ausgangsgröße des Flip-Flops 408, 410 um 90? nacheilt, wird an zwei Ausgangsklemmen 456 und 458 des Frequenzteilers 346 abgenommen und zwei Eingangsklemmen 460 und 462 der . Matrixausgangssignaldetektor schaltung 442 zugeführt. Der stromgesteuerte Osziallator 348 bildet daher eine Schaltung zur Wiedergewinnung und Wiedereinsetzung der dritten Hilfsträgerwelle _ von 76 KHz. Die Flip-Flops 392, 394 und 408, 410 des Frequenzteilers 346 bilden eine Schaltung zur Wiedergewinnung und Wiedereinsetzung der ersten und zweiten FIiIfsträgerwelle . * von 38 KHz,

BAD ORIGINAL

Das an den Eingangsklemmen 452 und 454 anstehende Signal von 38 KHz wird einem Gatter zugeführt, welches Transistoren 464 und 466 enthält, die als doppelpoliger Schalter 468 mit zwei Stellungen arbeiten, um das Zeitmultiplexverfahren für das zusammengesetzte Signal durchzuführen¹,, das an den Leitungen 322 und 324 abgegriffen wird und Basen von zwei Transistoren 470 und 472, welche einen Differentiälverstärker bilden, über die beiden Leitungen 469 und 470 zugeführt wird. In ähnlicher V/eise wird das nacheilende Signal von 38 KHz von den Eingangsklemmen 460 und 462 einem Gatter 474 zugeleitet, das als doppelpoliger Schalter 476 mit zwei Schaltstellungen arbeitet, um die dem Differentialverstärker 478 zugeführten Signale zu steuern. Ein Gatter 480 erhält eine Eingangsgröße von 76 KHz von den Klemmen 444 und 446 und arbeitet als doppelpoliger Schalter mit zwei Stellungen 482, .welcher die Steuerung über einen Differentialverstärker 484 bewirkt. Auf diese Weise wird das Signal in den entsprechenden Zeitpunkten abgetastet, um die vier Matrixausgangssignale an:,den Ausgängen der Schalter 468, 476 und 482 zu erzeugen. Die Ausgangsgrößen der Schalter werden der Schaltung 486 zugeleitet, die aus vier Transistoren 488 besteht, welche jede der Ausgangsgrößen des Schalters 468 in zwei Ausgangsgrößen aufteilt, wobei vier Transistoren 490 jede der beiden Ausgangsgrößenudes Transistors 466 in zwei Ausgangsgrößen teilen und vier Transistoren 492 je die Ausgangsgrößen des Schalters. 482 in zwei Ausgangsgrößen aufteilen.Die Ausgangsgrößen der Transistoren 488, 490 und 492 werden zusammengeführt, um die Matrixausgänge zu addieren und zu subtrahieren, so daß sich die ursprünglichen vier niederfrequenten Tonsignale L_p, L^, Rp und R_R an den vier Ausgangsklemmen 494, 496, 498 und 500 ergeben.

Der Empfänger 22 enthält ferner eine Schaltung 528 (Fig.8), welche die Anwesenheit des 19 KHz-Pilot-Signals 43 feststellt und vier Transistoren 540, 542, 544 und 546 aufweist, die einen doppelpoligen Schalter mit zwei Schaltstellungen bilden, um

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22A6041

das Signal abzutasten, das über die Leitungen 310 und 312,den Basen eines Differentialverstärkers 548, 550 zugeführt wird. Die Schalter arbeiten mit einer Frequenz von 19 KHz in Abhängigkeit von dem 19 KHz-Signal des Frequenzteilers 346 und auf diese Weise wird das 19 KHz-Pilotsignal in dem zusammengesetzten Signal festgestellt. Eine Gleichspannung, die proportional der Amplitude des 19 KHz-Pilot-Signals ist, wird an den Widerständen 552 und 554 und an einem veränderbaren Widerstand 556 erzeugt. Ein Koderisator 558 siebt das Wechselspannungssignal an diesen Widerständen aus. Die Widerstände 552, 554 und 556 sowie der Kondensator 558 liegen außerhalb der integrierten Schaltung des Empfängers 22.

Der Spannungsabfall an der Widerstandsanordnung 552, ''554. und und dem Kondensator 558 ist proportional der Amplitude des 19 KHz-Pilot-Signals 43. Dieser Spannungsabfall wird einem Differentialgleichspannungsverstärker 562 zugeführt und von da einem Differentialverstärker 564,der zwei Transistoren 566 und 568 aufweist. Der Transistor 568 hat einen festen Spannungspegel an seiner Basis, der über den Spannungsteiler 570, 572 zugeführt wird. Wenn daher der Pegel des Pilotsignals 43 innerhalb des zusammengesetzten Signals, das von dem Detektor 528 und dem Gleichspannungsverstärker 562 verstärkt wird, größer ist als der durch die Widerstände 570, 572 festgelegte Schwellwert ,spricht der Transistor 566 an;; der Transistor 568 wird durch die regenerative Wirkung eines Transistors 574 abgeschaltet, indem der Kollektor des Transistors 568 mit der Basis des Transistors über einen Widerstand 561 verbunden wird. Wenn der Transistor 568 abgeschaltet ist, beginnt der Spannungspegel an seinem Kollektor anzusteigen. Hierdurch erhöht sich der Spannuhgspegel an der Basis des Transistors 566 durch Rückkopplung, so daß dieser im Arbeitszustand gehalten wird. Dadurch, daß der Transistor 566 leitend wird, beginnt ein Strom zur Basis eines Transistors 576 zu fließen, der eine Spannung an einem Widerstand 578 erzeugt und einen Transistor 580 und einen weiteren

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"²⁵V 2248041

Transistor 582 entsprechend vorspannt. Der Transistor 522 speist eine Lampe 584, die zur Anzeige dient, daß ein 19 KHz Pilotton empfangen wird, der genügende Stärke hat, um zwei Stereofoniekanäle wiederzugeben. Der Strom, welcher den Transistor 576 vorspannt, wird auch einem Transistor 586 zugeführt und der Kollektorstrom dieses Transistors speist einen Transistor 388, welcher den zügehörigen Teil des Empfängers 22 (Flip-Flop 464, 466) abschaltet,- indem er nicht leitend wird, wenn der Signalpegel des Pilotträgers nicht genügend groß ist für den Empfang von zwei Kanälen.

Der Empfänger 22 kann wahlweise auch eine Schalteinrichtung (Fig. 9) enthalten, die auf die Anwesenheit eines Steuersignals 44 mit einer Frequenz von 76 KHz in dem zusammengesetzten Signal anspricht. Die Aufgabe der Schaltvorrichtung 600 ist es, eine-Anzeigelampe 602 zu speisen, welche die Anwesenheit vonvier Tonfrequenzkanälen anzeigt. Die Schalteinrichtung 600 ist so angeordnet, daß sie einen Teil des Empfängers 22 in dem Detektor 442 abschaltet, wenn das Anzeigesignal 44 nicht vorhanden ist. Dieser Teil des Empfängers 22 enthält den Verstärker 484, der von einem Gatter 480 gesteuert wird, welches das vierte Matrixausgangssignal gleichrichtet, und den Verstärker 478,der durch das Gatter 474 gesteuert wird, welches das dritte Matrixausgangssignal gleichrichtet,.Die Steuersignale an den Gattern 480 und 474 werden über eine Leitung 604 zugeführt, die an den Kollektor eines Transistors 606 angeschlossen ist. Die Schalteinrichtung 600 ähnelt dem 19 KHz-Pilot-Detektor 528 (Fig.8) und der Transistor 606 und die Lampe 602 werden in der gleichen Weise betrieben, wie der Transistor 586 und die Lampe 584. Die Lampe 602 leuchtet nur dann auf und der Transistor 606 wird nur dann eingeschaltet, wenn das Steuersignal von 76 KHz eine genügende Amplitude hat, um anzuzeigen, daß vier Tonkanäle aus dem zusammengesetzten Signal abgeleitet werden können. Ein Schalter 636 ist vorgesehen, um die Leitung 604 zu erden, wodurch die Verstärker 478 und 484 von hand abgeschaltet werden

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können.

Die Schalteinrichtung 600 ist nur dann von Nutzen, wenn der. dritte Hilfsträger von 76 KHz nicht vollständig unterdrückt ist, wenn ein Teil dieses Hilfsträgers übertragen wird, um das Steuersignal zu bilden.

Die beschriebene Rundfunkanlage gestattet die übertragung von Quadrofonie-Rundfunksignalen. Das Signal entspricht allen Anforderungen, die an eine stereofonische Zweikanalübertragung für den UKW-Rundfunk gestellt werden und ist mit den z.Zt. gebräuchlichen monophonen und stereofonen Übertragungen kompatibel,

Wenn bei der Beschreibung davon ausgegangen wurde, daß die Modulation am Sender mit einer Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger durchgeführt wird, so können Signale dieser Art auch auf andere Weise erzeugt werden, z.B. durch Kanalumschaltung, so daß dies praktisch auf die gleiche Technik hinausläuft.

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Übertragung von vier Kanälen, welche stereofonisch in Beziehung stehende Informationen enthalten, unter Verwendung einer Hauptträgerfrequenz, die mit ersten Signalen in einem Frequenzband moduliert wird, welches auf eine erste maximale Frequenz begrenzt ist, unter Verwendung einer ersten Hilfsträgerwelle mit unterdrücktem Träger, die mit einem zweiten Signal amplitudenmoduliert ist, um eine erste Gruppe von Seitenbändern zu erzeugen, die von einer Minimalfrequenz bis zu einer Maximalfrequenz innerhalb des Frequenzbereiches reichen, unter Verwendung einer zweiten Trägerschwingung, die synchron zu der ersten Trägerschwingung, aber mit einer •Phasenverschiebung von 90° verläuft, mit unterdrücktem Träger, die mit einem dritten Signal amplitudenmoduliert ist, so daß eine zweite Gruppe von Seitenbändern erzeugt wird, die von einer Minimalfrequenz bis zu einer Maximalfrequenz in dem Bereich des Frequenzspektrums reichen, wobei die Minimalfrequenzen der ersten und zweiten Gruppe von Seitenbändern höher sind als die Maximalfrequenz des ersten Signales, ferner unter Verwendung eines Pilotfrequenzerzeugers, dessen Frequenz sich in einem Bereich des Frequenzspektrums befindet, der durch die maximale· Frequenzgrenze des ersten Signales und die minimale Frequenzgrenze der ersten und zweiten Gruppe von Seitenbändern gegeben ist,

   dadu.rch gekennzeichnet, daß eine dritte Hilfsträgereelle ■ durch ein viertes Signal amplitudenmoduliert wird, in Verbindung mit Filtern, welche die Minimalfrequenz des Modulationsproduktes der dritten Hilfsträgerwelle auf einen Wert begrenzen, der oberhalb der Maximalfrequenz der ersten und zweiten Gruppe von Seitenbändern liegt, daß die vier Signale in vorbe-

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   stimmter Weise die Information von vier stereofonisch in Beziehung zueinander stehenden Signalkanälen enthalten,.°₅ wobei der Hauptträger zur übertragung der Pilotfrequenz · ' sowie der ersten und zweiten Gruppe von Seitenbändern und des amplitudenmodulierten Produktes der Hilfsträgerwelie - dient, und wobei die Energieverteilung in dem Modulationsprodukt der dritten Hilfsträger.welle , . „ überwiegend auf das untere Seitenband beschränkt 1st.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Energieverteilung des Modulationsproduktes der dritten Hilfsträger welle ... _J derart abgewandelt wird, daß die Energie bei der Frequenz der dritten Hilfsträgerwelle ; mit etwa der Hälfte der Amplitude der Seiten-, bandenergie übertragen wird im Vergleich mit derjenigen, die bei dem Modulationsprozeß entsteht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsgrad der dritten Hilfstpäger.welle innerhalb einer oberen Grenze von etwa 60 % gehalten wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Modulationsgrad der dritten Hilfsträgerwelle zwischen 30 und 90 % liegt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bezeichnung der vier Kanäle mit Lp, L^, Rp und R_R die Kombination in den vier Kanälen nach folgender Beziehung vorgenommen wird:

   Erstes Signal Lp + I^ + R_p + R_R Zweites Signal (Lp+Im) - (Rtt+Rd) Drittes Signal (Lp-Lp₁) -. (R_p-R_R)

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   ORIGINAL

   Viertes Signal (Lp-L₁₁) + (R_p-K_R)
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5>

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung der vier Signale vor Durchführung des Modulationsvorganges ausgeglichen wird*
7. 7. Verfahren riach Anspruch 1, ' · dadurch gekennzeichnet, ', '· daß der erste und zweite Hilfsträger eine Frequenz aufweist, die das Doppelte der Pilotfrequenz ist und ' daß der dritte Hilfsträger eine Frequenz hat, die . ^r... dem Vierfachen der Pilotfrequenz entspricht. · '.'.,..
8. 8. Sender zur Ausführung des Verfahrens, das in Anspruch 1- '.'.'. und einem oder mehreren der Unteransprüche gekennzeichnet·'· ist. . · · · - ·■·■.
9. 9. Empfänger zur Wiedergabe von Übertragungen nach dem ■ Verfahren des Anspruches 1 und bei dem mit Hilfe der Pilotfrequenz Signalschwingungen erzeugt werden, deren Frequenz und Phase der ersten, zweiten und dritten Hilfsträger we He entspricht, um die in den vier Kanälen enthaltene Information wiederzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Empfänger Schalteinrichtungen enthalten sind, die durch die Frequenz der dritten Hilfsträgerwelle gesteuert werden, um die Anwesenheit der vier Kanäle der quadrofonen Übertragung anzuzeigen.
10. 10. Empfänger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, • indem unter der Steuerung des Pilotsignals Schwingungen mit der Frequenz und Phase der ersten und zweiten Hilfsträgerwelle erzeugt werden und bei dem die örtlich erzeugte: Hilfsträgerfrequenz · . -'. und mindestens ein

    : 309813/0 899 ORiGiNAL INSPECTED

    Teil des Demodulationsproduktes der Demodulatoren des ersten und zweiten Hilfsträgers dazu dienen, die dem ersten und zweiten Hilfsträger aufgedrückte Information wiederzugewinnen,

    dadurch gekennzeichnet, daß einer der Demodulatoren des Hilfsträgers nur arbeitet, wenn Signale mit der Frequenz des dritten Hilfsträgers in dem Demodulationsprodukt. -gleichzeitig mit dem Pilotfrequenzsignal anwesend sind.
11. 11. Empfänger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Einrichtungen zur örtlichen Erzeugung von Schwingungen mit der Frequenz und Phase des ersten, zweiten und dritten Hilfsträgers unter Steuerung durch den Pilotträger, dadurch gekennzeichnet, daß die örtlich erzeugten erste, zweite und dritte Hilfsträgerwelle durch eine Schalteinrichtung mit mindestens den Teilen des Demodulationsproduktes in Verbindung gebracht werden, die die erste und zweite Gruppe von Seitenbändern und das Seitenband der dritten Hilfsträgerwelle enthalten, um die auf der Sendeseite dem ersten, zweiten und dritten Hilfsträger aufgeprägte Information wiederzugeben.
12. 12. Empfänger nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglichen vier Kanäle der stereofonisch miteinander in Beziehung stehenden Informationen durch Kombination der Ausgangsgrößen der Schaltkreise in vorbestimmter Amplituden- und additiver und subträdtiver Phasenbeziehung erhalten werden.

    Re/Pi.

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    Si

    Leerseite