Prinzip UKW Stereo

Hallo zusammen,
Aufgrund Dieters Problem mit dem ITT Stereodecoder kam mir die Idee das Prinzip UKW Stereo mal etwas näher zu beschreiben.

Bei der Einführung des Stereorundfunks galt es eine Monokompatibilität zu wahren, Mono Empfänger sollten ja weiterhin zufriedenstellend arbeiten. Es musste also so etwas wie ein Summensignal S = Links + Rechts auf dem ursprünglichen Übertragungskanal gelegt werden.
Um die Stereokanäle wieder trennen zu können muss zusätzlich ein Signal übertragen werden das Monoempfänger nicht stört.
Es wurde ein Differenzsignal D = L - R gewählt.

Daraus wird dann im Empfänger wieder
L + R + L - R = 2 L
Oder
L + R - L +R = 2 R

Das Ganze muss natürlich irgendwie übertragen werden.
Das Differenzsignal wird dazu auf einer Trägerfrequenz von 38 kHz mit unterdrücktem Träger Amplitudenmoduliert.
Zur Rückgewinnung des unterdrückten 38 kHz Trägers wird ein 19 kHz Pilotton phasenstarr zum 38 kHz Träger übertragen.
Summensignal, Amplitudenmoduliertes Differenzsignal und Pilotton werden dann addiert FM moduliert.

Ein zusammenfassende Übersicht:

1. Linker Kanal 1,9 kHz (Frequenz beliebig gewählt, passt halt in der Darstellung):



2. Rechter Kanal 3,8 kHz (Frequenz beliebig gewählt, passt halt in der Darstellung):



3. Summensignal L + R



4 .Differenzsignal L - R



5. Pilotton 19 k Hz und Träger 38 kHz



6. Differenzsignal (aus 4.) auf Träger 38 kHz moduliert, Träger unterdrückt.



7. Summierung der Kurven aus 3. + 6 + Pilotton 19 kHz.
Das ergibt das Stereo Multiplexsignal, das dann FM moduliert wird.



Die einzelnen Komponenten sind jeweils in der Frequenz, in der Amplitude und im Hub begrenzt (Phasenbeziehung und Korrelationsgrad der Stereokanäle kommen da auch noch hinzu), zur Vereinfachung lassen wir das aber mal unter den Tisch fallen.

Fortsetzung Empfängerseite folgt.

Gruß Ulrich

Kommen wir zur Empfängerseite.
Hinter dem FM Demodulator des jeweiligen Empfängers steht das Multiplexsignal aus 7. wieder an.
Monoempfänger (und das menschliche Gehör) begrenzen die Bandbreite oberhalb von 15 kHz, es bleibt nur das Summensignal übrig.
Stereoempfänger leiten das komplette Multiplexsignal zum Stereodecoder.

Die einfachste Möglichkeit eines Stereodecoders ist ein Decoder nach dem Hüllkurvenverfahren.



Hier wird das Signal einmal über einen Tiefpass und einen 19 kHz Sperrfilter einer Addierstufe zugeführt.
Zusätzlich wird, über ein 19 kHz Sieb aus dem Multiplexsignal gewonnen, der Pilotton in der Frequenz verdoppelt und das phasenrichtige 38 kHz Signal ebenfalls der Addierstufe zugeführt.
Am Ausgang der Addierstufe liegt folgendes Signal an:



Durch einfache gegensinnige Einweggleichrichtungen werden die L und die R Komponenten Gewonnen.

Die nächste Stufe ist ein Stereodecoder nach dem Matrixverfahren.



Beim Matrixverfahren wird der unterdrückte Träger dem Differenzsignals wieder zugeführt



und anschließend demoduliert. Das ursprüngliche Differenzsignal liegt wieder vor.
Die Stereokanäle werden über eine Widerstandsmatrix nach den Formeln

((L + R) + (L - R))/2 = L

((L + R) - (L - R))/2 = R

zurückgewonnen.

Schaltungsbeispiel:

http://saba-forum.dl2jas.com/bildupload/StereoMatrixDec-Philips.jpg

Decoder nach dem Zeitmultiplexverfahren



Hier steuert der aufbereitete 38 kHz Hilfsträger einen Diodenschalter (Synchron/Ringdemodulator).
An den Dioden liegt das Multiplexsignal an, abwechselnd werden hier die Dioden durchgeschaltet so das an den Ausgängen die Stereokanäle anliegen.

Platzhalter

Schalterdecoder



Der Schalterdecoder ist ebenfalls ein Decoder nach dem Zeitmultiplexverfahren.
Sein Vorteil liegt darin, das weitestgehend auf Induktivitäten verzichtet werden kann.
Die typischen Integrierten Schaltungen arbeiten nach diesem Prinzip, z.B. die Bausteine
CA1310, MA1310 und SN76115 die auch in einigen Saba Geräten eingesetzt wurden.
In der Praxis kommt noch ein wesentlicher Unterschied hinzu.
Der 38 kHz Hilfsträger wird nicht mehr direkt aus dem Pilotton gewonnenen, er wird mit einem Oszillator (VCO) erzeugt und vom Pilotton synchronisiert. Daher findet man für diese Decoder auch die Bezeichnungen PLL Decoder bzw. PLL Schalterdecoder.

Typische Innenbeschaltung eines integrierten Decoderbausteins




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