DE2317338A1

DE2317338A1 - Dekodierersystem fuer ein vierkanalfm-signal

Info

Publication number: DE2317338A1
Application number: DE2317338A
Authority: DE
Inventors: Louis Dorren
Original assignee: Quadracast Systems Inc
Current assignee: Quadracast Systems Inc
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2179032A1; CA1014625A; JPS4948206A; US3798377A; NL178381B; JPS561820B2; NL178381C; IT983642B; GB1417884A; BE797716A; FR2179032B1; NL7304448A

Description

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 χ ς l ₁₉₇l

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4

Telefon: (0311) 76 0950 < 8311950 > Diplom-Chemiker Telegramme: PATOGHBM <?EW.IN q Q

Ά/2Ο757 GB/03/2068

Q U A D P. A C A S T SYSTEMS INC. 107 North Bavshore Boulevard, San "tateo, California 94401, USA

Dekodierersvstem für ein Vierkanal-FM-Signal

Die Erfindung betrifft einen Vierkanal-FM-Systemdekodierer,

Von der Anmelderin ist bereits ein Vierkanal- oder Quadraplex-FM-System vorgeschlagen worden, das mit der herkömmlichen FM-Mono- und Stereoausrtistung voll kompatibel ist. Nach einer Ausführungsform dieses Vorschlages vrarde ein Hauptkanal vorgesehen, der sich von 50 Hz bis 15 kHz erstreckt und die Summe aller vier Informationselemente und ein 19 kHz Pilotsignal enthält. Dieses Signal kann dadurch demoduliert werden, daß das 19 kHz Pilotsignal genommen und unter Ausbilden eines 38 kHz Pilotsignals verdoppelt wird, das dann benutzt wird, um eine Schaltung zwischen der linken und der rechten Information zu ergeben, und weiterhin unter Ausbilden eines 76 kHz Schaltsignals wiederum verdoppelt wird, das benutzt wird, um die vordere von der hinteren Information zu extrahieren. Dieser Demodulator konnte dort angewandt v/erden, wo das Hauptsignal ebenfalls einen ersten Unterkanal aufweist, der bei 38 kHz zentriert ist und enthält die zwei Träger in Quadratur, den Sinusträger, der

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(LV+LH-RV-RH) enthält, d.h. links'-vorne plus links-hinten minus rechts-vorne minus rechts-hinten, und den Cosinusträger, der (LV-LH-RV+RH) enthält/ sowie einen zweiten Unterkanal, der bei 76 kHz zentriert ist und die (LV-LH+RV-RH) Information enthält.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung bezüglich des zuvor beschriebenen Dekodierungssystems dahingehend dar, daß hierbei ein Phasensperrschlaufen-Kreis für das Erzeugen der Schaltsignale angewandt wird. Phasensoerrschlaufen-Kreise sind soweit entwickelt worden, daß der gesamte Kreis auf einen Einzelkristall aufgebracht werden kann, wodurch sich ein sehr einfacher und billiger Ersatz für die zuvor in.M- " wendung gebrachten Donpierkreise ergibt. Weiterhin sind die Ergebnisse einwandfrei, und es tritt kein Rauschen auf.

Erfindungsgemäß wird ein Dekodiersystem für ein FM-Signal geschaffen, bei dem ein Signalgemisch einen Hauptkanal besitzt mit darauf vorliegender erster, zweiter, dritter und vierter Information, sowie ein Pilotsignal, das nicht in dem Hauptkanal vorliegt, und dasselbe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Demodulator vorliegt, der einen Phasensperrschlaufen-Kreis aufweist, der eine freilaufende Frequenz besitzt, die ein gerades Mehrfaches wenigstens des Achtfachens derjenigen des Pilotsignals ist, und es sind binäre Teiler so geschaltet, daß das Ausgangssignal von dem Phasensperrkreis angewandt wird, um drei Ausgangssignale zu ergeben, die in entsprechender Weise einer Frequenz gleich dem zweifachen derjenigen des Pilotsignals,'einer Frequenz gleich dem vierfachen derjenigen des Pilotsignals und einer Frequenz gleich dem achtfachen derjenigen des Pilotsignals entsprechen, und es ist ein Dekodierer so geschaltet, daß derselbe die drei Ausgangssignale empfängt unter Ausbilden einer sich wiederholenden Reihe von vier Impulsen, sowie erste, zweite"; dritte und vierte Tore so geschaltet sind, daß dieselben die.Impulse empfangen und-aufgrund derselben das eintreffende Signalge-

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misch schalten, wodurch die vier eintreffenden Informationskanäle getrennt abgezweigt werden.

Vorzugsweise ist das System so angefaßt, daß ein FM-Signalgemisch empfangen wird, das darauf den Hauptkanal, das Pilotsignal, einen ersten Unterkanal mit einer Frequenz gleich dem zweifachen derjenigen des ^ilotsignals mit Trägern in Quadratur empfängt, und zwar einen Sinusträger, der die plus erste, -olus zweite, minus dritte, minus vierte Information enthält, sowie einen Cosinusträger, der die plus erste, minus zweite, minus dritte, plus vierte Information enthä.lt, und einen zweiten Unterkanal mit einer Frequenz gleich dem zweifachen derjenigen des ersten ünterkanals und die plus erste, minus zweite, olus dritte, minus vierte Information enthält.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Seichnungsblätter erläutert.

Fig. 1 ist eine Darstellung eines Vierkanal-FM-Systems mit dem erfindungsgemäßen Dekodiersystem.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das das System zeigt, durch das das Signal dekodiert wird.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines vollständigen erfindungsgemäßen Vierkanal-Dekodierers.

Fig. 4 ist ein Schaltanaloges des Dekodierungsverfahrens.

In der Fig. 1 ist ein durch den erfindungsgemäßen Dekodierer verarbeitetes Signalgemisch gezeigt. Die hier in Anwendung kommenden Ausdrücke "links und rechts" und "vorne und hinten'¹ werden angewandt zwecks Beschreiben der vier Signale, jedoch versteht es sich, daß die Signale nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge gesendet werden, und die Kanäle können auch ohne weiteres als 1,2, 3 und 4 bezeichnet werden. Die Bezeichnung der Signale vermittels der hier angegebenen Begriffe erfolgt lediglich zwecks vereinfachter Darstellung.

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Das Signal als solches besteht aus einem Hauntkanal mit einem Frequenzbereich von 50 Hz bis 15 kHz von der Trägerfrequenz, und dieser RauOtkanal trägt alle vier Signale, und ist der jenige , der normalerweise durch einen Monoernpfanger -empfangen'werden würde. Das übliche 19 kHz Pilotsignal ist vorgesehen, und oberhalb desselben liegt ein erster Unterkanal ^zentriert bei 3R kHz vor, der zwei Unterträger in Quadratur enthält, von denen der erste Unterträger ein Signal aufweist, das (LV+LH-RV-RH) darstellt, und der zweite Unterträger enthält ein Signal, das (LV-LH-RV+RH) darstellt. Bei normalen Ftereösystemen würde der Hauptkanal und der erste Unterkanal-Unterträger demoduliert werden unter Ausbilden der üblichen Stereoinformation. Sin zweiter bei 76 kHz zentrierter Unterkanal ist vorgesehen, der die (LV-LP+RV-RH) Information enthält, und in dem Fall eines Quadraplexempfängers ermöglicht dies zusammen m.it den zwei Unterträgern in dem ersten Unterkanal und der Hauptkanalinformation einen Empfang aller vier Kanäle.

In der Fig. 2 ist das Dekodierungssystem gezeigt, bei dem die Kurve 1 eine vollständige Phase des ersten Unterkanals wiedergibt, der eine Mittelfreguenz von 38 kHz besitzt. Die Kurve 2 aibt den zweiten Unterkanal wieder, der bei 76 kHz zentriert ist. Während der ersten Halbphase von 76 kHz würde der linke vordere Kanal gesendet werden. Während der zweiten Halbphase würde der linke hintere Kanal gesendet werden. Zu diesem Zeitpunkt beginnt nun die Frequenz von 38 kHz ihre zweite Halbphase. Der 76 kHz Unterträger beginnt nun seine zweite Phase, in der die erste Halbphase des rechten vorderen Kanals gesendet wird, und während der zweiten Halbphase wird der rechte hintere Kanal gesendet. Bs versteht sich, daß bei einem Vermischen der geeigneten Anteile des Hauptkanals, des ersten Unterträgers, des zweiten Unterträgers, des dritten Unterträgers die oben beschriebene Schaltfunktion erzielt wird.

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In der Fig. 3 ist das System gezeigt, vermittels dessen diese Information in der erfindungsgemäßen Weise extrahiert wird. Hier wird das von dem FM-Detektor 3 kommende Signalgemisch durch einen Emitterfolger 4 zwecks Impedanz-Transformation und Pufferung geführt. Das Signal wird sodann gespalten und ein Teil über die Leitung 5 einem Pilotphasen-Abstimmkreis 7 zugeführt, und ein Teil wird über eine Leitung 9 einem Quadraplextor 11, wie weiter unten erläutert, zugeführt.

Der Pilotphasen-Abstimmkreis stimmt das Pilotsignal so ab, daß eine einwandfreie Synchronisation für eine größtmögliche Trennung erhalten wird. Dies ergibt ein sauberes 19 kHz Pilotsignal. Das Signal wird einem Phasendetektor 13 zugeführt, der einen Teil einer Phasensoerrschlaufe bildet, die den Phasendetektor 13 darstellt, sowie einem Niederpassfilter 15, einem spannungsgesteuerten Oszillator 17 und einem Binärzähler 19 zugeführt, der die Frequenz durch die Zahl 16 teilt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 17 weist eine Freilauffrequenz von angenähert 304 kHz auf, und wenn eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators und dem Pilotsignal besteht, wird ein Fehlersignal ausgebildet. Das Fehlersignal wird über die Leitung 14 dem spannungsgesteuerten Oszillator erneut zugeführt, und somit werden alle Frequenzveränderungen des . eintreffenden Signals an dem Detektor festgestellt, sowie die Fehlerspannung unter Aufrechterhalten der Frequenz des VCO (spannungsgesteuerten Oszillators) erneut so eingestellt, daß dieselbe bei einem Mehrfachen des Pilotsignals festgelegt bleibt. Hierdurch wird die Schlaufe so festgelegt, oder gesperrt, daß die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators genau bei dem 16fachen derjenigen des Pilotsignals, d.h. bei 3O4 kHz, gehalten wird.

Der Binärteiler-Kreis 19 teilt durch 16 die 1,2 und 4 Ausgangssignale mit Frequenzen von 152, 76 und 38 kHz, während

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der 8 Ausgang durch 16 teilt, sodaß das Ausgangssignal die Pilotfrequenz ist» Die 1,2 und 4 Ausgangssignale werden einem von vier Dekodierern 23 zugeführt. Hierdurch wird das Zählerausgangssignal in eine Reihe Pulse umgewandelt , die verlaufen wie 1, 2, 3, 4, 1, 2 usw.. Diese Impulse werden den Quadraplextor 11 zusammen mit dem von der Leitung 9 kommenden Signalgeraisch zugeführt. Diese Impulse betätigen das Quadraplextor, wodurch die Tore in ihrer Reihenfolge angeschaltet werden, und es wird ein Impuls mit einer 38 kHz Wiederholungsrate ausgebildet. Unter erneuter Bezugnahme auf die Figur 2 würde somit der Impuls 1 jeder Serie das Signal bei 25 abtasten, um die linke hintere Information zu extrahieren, und der zweite Impuls würde an der Stelle 27 abtasten unter Extrahieren der linken vorderen Införma- -. tion, der dritte Impuls würde bei 29 die rechte hintere Information und der letzte Impuls bei 31 die rechte vordere Information extrahieren. Dies ergibt sich insbesondere anhand des Analogiediagramms nach'Fig. 4, wonach das Signalgemisch durch die einzelnen Tore geschaltet wird.

Nachdem das Signal bei vier aufeinanderfolgenden Intervallen abgetastet worden ist, können die vier Ausgangssignale von dem Tor 11 getrennt verstärkt und einzelnen Lautsprechern zugeführt werden. Vorzugsweise vrird in jeder Leitung ein 15 kHz Niederpassfilter eingebaut zwecks Entfernen jeglicher hochfrequenter Komponenten.

Wenn auch hier ein spezifischer Phasenverriegelungskreis gezeigt ist, bei dem der spannungsgesteuerte Oszillator mit einer Frequenz von 304 kHz arbeitet, versteht es sich, daß . dies lediglich erläuternde Bedeutung besitzt inwieweit der Schaltkreis arbeitet, und daß unterschiedliche Frequenzen für die Dekodierung verschiedener Signalarten,ausgewählt werden können. So ist es z.B. möglich, einen bei 38 kHz zentrierten einzigen Unterträgerkanal anzuwenden. Derselbe enthält alle vier Informationskanäle mit einer Wiederholungs-

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rate von 38 kHz und nicht von 76 kHz; des weiter oben beschriebenen Svstems. Für die Dekodierung eines Signals bei dieser Frequenz würde das Signal natürlich viermal während jeder Phase des 19 kHz Signals und nicht viermal während des 38 kHz Signals abgetastet werden.

Wenn auch das hier beschriebene Dekodiersystem sich dort als sehr zweckmäßig erweist, wo das empfangene Signal durch den Hauptkanal kodiert worden ist, dessen Anordnung dergestalt ist, daß die vier unterschiedlichen Informationsarten hierdurch getragen werden, z.B. die vier Signale eines guadraphonen Schallsystems, und zwar in getrennten 8ätzen von vier in Serie angeordneten Intervallen, wobei eine Schaltung von einer Infomationsart zu der nächsten nach Abschluß jedes Intervalls erfolgt, kann ebenfalls eine Anwendung desselben dort erfolgen, wo der Hauptkanal ein Signal (S) trägt, das die Gesamtsumme der vier Signale (LV+LH+RV+RH) enthält, sowie das zu kodierende Signal ebenfalls einen ersten Unterkanal aufweist, der zwei Unterträger in Quadratur darauf besitzt, die Differenzsignale (0_χ) gleich (LV+LH-RV-RH) und (D₉) gleich (LV-LH-RV+RH), sowie einen zweiten Unterkanal rtiit einem Differenz signal (D₃) gleich (LV-LH+RV-RH) enthält. Unter Anwenden des oben beschriebenen Dekodiersrs können die Impulse für das Schalten einer Matrix angewandt werden, wodurch bei jedem Intervall die vier Summen- und Differenz-.signale in unterschiedlichen Weisen kombiniert werden können unter Erhalten eines getrennten LV, LH, RV und RH Signals in jedem aufeinanderfolgenden Zeitintervall. Somit wird S+D +D„+D_ ergeben LV, und S+D -D„-D_ wird ergeben LV, und S-D +D -D wird ergeben RH und S-D₁-D^D₃ wird ergeben RV.

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Claims

Patentansprüche

Dekodiersystem mit einem Demodulator für ein FM-Signal, bei den ein Signalgemisch einen Hauptkanal besitzt mit darauf vorliegender erster, zweiter, dritter und vierter Information, sowie ein Pilotsignal, das, nicht in dem Kauptkanal· vorliegt, und dasselbe ist dadurch g e k e η η ζ e i c lin e t, daß ein Demodulator vorliegt, der einen Phasensperrschlaufen-Kreis (13, 14, 15, 17, 19 und 21) aufweist, der eine freilaufende Frequenz (bei 17). besitzt, die ein gerades Mehrfaches wenigstens des achtfachens derjenigen des Pilotsignals ist, und es sind binäre Teiler (19) so geschaltet, daß das Ausgangssignal von dem Phasensperrkreis angewandt wird, urn drei Ausgangs signale zu ergeben, die in entsprechender Weise einer Frequenz gleich dem zweifachen derjenigen des Pilotsignals, einer Frequenz gleich dem vierfachen derjenigen des Pilotsignals und einer Frequenz gleich dera achtfachen derjenigen des Pilotsignals entsprechen, und es ist' ein Dekodierer (23) so geschaltet, daß derselbe die drei Ausgangssignale empfängt unter Ausbilden einer sich wieder-, holenden Reihe von vier Impulsen, sowie erste, zweite, dritte und vierte Tore (11) so geschaltet sind, daß dieselben die Impulse erapfangen und aufgrund derselben das eintreffende Signalgerd sch schalten, wodurch die vier-eintreffenden Informationskanäle getrennt abgezweigt werden.
2. Dekodiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe auf den Empfang eines FM-Signaigemisches angepaßt ist, das den Hauptkanal, das Pilotsignal , einen ersten Unterkanal mit einer Frequenz gleich denv zweifachen derjenigen des Pilotsignals und darauf angeordnet zwei Träger in Quadratur aufweist,"und zwar einen Sinusträger^, der die plus erste, plus zweite, minus dritte, minus vierte Information enthält, und einen Cosinusträger, der die plus erste, minus zweite, minus dritte, plus vierte Information enthält, und einen zweiten Unterkanal mit einer' Frequenz gleich dem zweifachen derjenigen des ersten Unter-

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kanals und die plus erste, minus zv7eite, dIus dritte, minus vierte Information enthält.
3. Dekodiersysten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekannzeichnet, daß das Pilotsignal eine Frequenz von 19 kEs aufweist und die Phasensperrschlaufe angepaßt ist an ein Arbeiten rait einar Frequenz von 304 kHz.

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