DE2338482B2 - Schaltungsanordnung zur Rauschreduzierung einer nach dem FCC-System ausgestrahlten Stereosendung auf der Empfängerseite, kombiniert mit einer Mono-Stereo-Anzeige - Google Patents

Description

1. Bei Sprachübertragungen

Die weitaus überwiegenden Teile de* Sprachinformatiouen innerhalb einer Stereosendung werden monaural ausgestrahlt, da verständlicherweise ein Sprachsignal nicht gleichzeitig links (L) und rechts (R) vorhanden sein kann. Der Empfänger bleibt jedoch durch den während der Stereosendting ausgestrahlten Pilotton auf Stereo geschaltet. Obwohl kein Differenzsignal .'. — R vorhanden ist, wird das Rauschen aus dem Frequenzbereich von 23 bis 53 kHz in den Hörbereich transportiert. Ais subjektiv besonders störend kommt noch hinzu, daß dieser Rauschanteil in beiden Demodulatorkanälen gegenphasig ist. Während das monophone Sprachsignal in einer Stereosendung von beiden Lautsprechern überwiegend gerichtet (und gleichphasig) abgestrahlt wird, erfolgt die Abstrahlung des überlagerten Rauschspektrums weitgehend diffus, d. h. mit starker Raumwirkung.

Ein weiterer Faktor ist die spezifische Amplituden- und Frequenzstatistik typischer Sprachinformationen. Der bei Musikdarbietungen meist vorhandene Verdeckungseffekt des Rauschens durch laute und/oder oberwellenreiche Passagen ist bei der akustischen Wiedergabe von Sprache nicht festzustellen.

2. Bei Musikübertragungen

Grundsätzlich bestehen die gleichen Probleme wie bei Sprachübertragungen. Bei der stereophonen Ausstrahlung von konzertanter oder rhythmischer Unterhaltungsmusik, gekennzeichnet durch einen relativ großen Senderhub mit breitem Oberwellenspektrum, wird das Rauschen überdeckt und tritt während der Wiedergabe kaum negativ in Erscheinung. T.ediglich bei Solo-Darbietungen und innerhalb kurzer Modulationspausen ist es mehr oder weniger deutlich feststellbar.

Kritisch wird jedoch das Rauschproblcm beirr Empfang und der Wiedergabe klassischer Musik Durch die hier gegenüber der Unterhaltungsmusil volle Ausnutzung des technisch möglichen Dynamikbereiches, tritt das Rauschen bei sehr leisen Passa gen, vorwiegend innerhalb eines Instrumentalsolos verstärk; hervor.

Eine weitere Störung bei Stereoempfang besteht ir unerwünschten Interferenzerscheinungen, die weitge hend unabhängig von der Empfangsfeldstärke al

störendes Zwitschern hervortreten. Sie bilden sich vorwiegend durch Überlagerungen von Subträgern der Pilot- und Trägerfrequenzen benachbarter Sender, die im 100- bzw. 200-kHz-Rasterabstand liegen und im ZF-Bereich des Empfängers nur ungenügend unterdrückt weiden können.

Um diese Störungen zu reduzieren, verwendet man in mouernen Stereo-Empfängern 114-kHz-Tiefpaßfilter innerhalb des Übertragungsweges für das Multiplexsignal sowie Matrix-Decodersysteme.

Diese erzielten Verbesserungen erscheinen jedoch noch nicht optimal, da diese Interferenzen mit dem Modulationsrhythmus ihre Frequenz ändern und innerhalb einer Pause als kontinuierliches Pfeifen erscheinen, wenn nicht der Modulationsrhythmus des Nachbarsenders erscheint, de* insgesamt noch stärkere Störungen hervorruft. Einzige Abhilfe bleibt hier nur das empfängerseitige Umschalten auf Monobetrieb.

Auf Grund der vorher genannten technischen Probleme wäre es wünschenswert, innerhalb einer Stereosendung die zeitlich langer anstehenden monauralen Programmgruppen wegen des störenden Rauschens ohne Pilotkennung auszustrahlen, so daß die Empfänger auf Mono umschalten. Dies ist jedoch aus sendetechnischen Gründen nicht immer möglich.

Erfahrungsgemäß haben die meisten Haushalte, die im Besitz eines Stereoempfängers sind — trotz allgemein guter Senderversorgung — aufgrund schlechter Antennenverhältnisse nur einen qualitativ schlechten Stereoempfang durch die vorher angeführten Gründe. Außerdem gehen viele Rundfunkanstalten, die Stereoprogramme ausstrahlen, dazu über, den Pilotton während der gesamten Sendezeit eingeschaltet zu lassen, unabhängig davon, daß oft über mehrere Stunden nur ein monophones Programm ausgestrahlt wird. In diesen Fällen hat die pilottongesteuerte Stereoanzeige innerhalb des Empfängers ihren ursprünglichen Sinn verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine getrennte oder auch zusammenhängende Schaltungsanordnung

1. auf der Empfängerseite in Abhängigkeit vom Anteil des Differenzsignals die Übersprechdämpfung dynamisch, d. h. nicht in geschalteten Stufen, sondern kontinuierlich zu verändern, so daß je nach Art der Programmquelle, ohne merkbare Verschlechterung der Basisbreite einer Stereo-Information, der subjektiv empfundene Signal-Rauschabstand wesentlich erhöht wird,

2. bei der Ausstrahlung eines monauralen Programmblocks innerhalb einer Stereosendung, bei übertragenem Pilotsignal, den Empfänger auf Mono umzublenden, um den Signal-Rauschabstand einer Monosendurog zu erreichen,

3. in den Fällen A und B, auch bei ausreichender Feldstärke des zu empfangenden Senders möyliehe Interferenzstörungen zu unterdrücken,

4. innerhalb einer Stereoübertragung durch Auswertung des Differenzsignals eine Sterco-Mono-Erkennung zu erhalten, die zusätzlich zur pilottonabhängigen Anzeige einer HF-Stercoscndung Verwendung findet,

5. durch Auswertung der DifTerenzantcilc extern angeschalteter NF-Tonträger auch für das rein NF-mäßig übertragene Programmaterial eine Stereo-Mono-Erkennung zu ermöglichen.

Ein dem jetzigen Stand der Technik entsprechender, Verfahren, niedergelegt in der deutschen Patentschrift 19 39 422, verwendet zur anteilmäßigen Regelung des Differenzsignals innerhalb des MPX-Signals eine aus dem ZF-Verstärker gewonnene Regelspannung, die einen HF-pegelabhängigen, kontinuierlichen Übergang von Stereo auf Mono bewirkt. Das heißt, daß mit Verringerung des anstehenden Antennensignals die Wiedergabe zunehmend von

ίο Stereo- auf Mono-Wiedergabe geschaltet wird. Dabei ergibt sich im Bereich geringer Feldstärke ein recht guter Signal-Rauschabstand, aber auf Kosten einer eingeengten Basisbreite, die gegenüber einer unveränderten stereophonen Darbietung einen hörbaren Qualitätsverlust darstellt.

Ein weiteres Verfahren, in der DT-OS 20 36 346 niedergelegt, reduziert—HF-Pegel-unabhängig—den Betrag des Differenzanteiles innerhalb des MPX-Signals um einen konstanten Faktor, der einen Kompromiß zwischen einer akustisch deutlichen Verbesserung des Signal-Rauschabstandes bei gerade noch vertretbarer Reduzierung der Übersprechdämpfung bewirkt.

Beide bereits bekannten, den Stand der Technik darstellenden Verfahren besitzen gegenüber dem erfindungsgemäßen System weiterhin folegnde Nachteile:

1. Bei einem monophonischen Anteil innerhalb eines gesendeten Stereoprogramms schalten beide nicht auf Mono und nutzen somit nicht den maximal erreichbaren Signal-Rauschabstand einer Monoscndung.

2. Innerhalb einer stereophonen Sendung reduzieren sie, such bei zur Rauschverdeckung ausreichend hohem Differenzsignalpegel, die Übersprechdämpfung.

3. Sie beinhalten nicht die Möglichkeit einer differenzsignalauswertenden Stereo-Mono-Erkennung mit nachfolgender Anzeigemöglichkeit.

Die entsprechend der Eifindung gestellte Aufgabe der dynamischen Rauschreduzierung beim Stereoempfang sowie eine pilottonunabhängige Stereoerkennung wird in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gelöst.

Ausführungsbeispiel nach Abb. 1: Hinter dem Stereodecoder 1 wird aus den Spannungen an den beiden NF-Ausgängen 1 α und 1 b mit Hilfe einer Antikoinzidenzstufe 2 durch Subtraktion der beiden Kanal-Spannungen L und R das Differenzsignal L — R wiedergewonnen. Einen möglichen U (r)-Verlauf dieses Differenzsignals zeigt die A b b. 5. Nach Gleichrichtung und Integration in Stufe 3 ergibt sich am

Ausgang 3 a ein Hüllkurvensignal, das in seinem momentanen Amplitudenwert der Differenzsignalintenshät direkt proportional ist (A b b. 6). Die mit diesem Signal angesteuerte Stufe 4 verändert die Obersprechdämpfung der beiden Stereokanäle in der Weise, daß mit steigendem Anteil des Differe.izsignals die Kanaltrcnnung mit dem Mittelwert des Hüllkurvensignals zunimmt und bei vorherrschendem Mitteneindruck (L-R-* Q) die beiden Stereokanäle fast vollständig zusammen geschaltet werden (Abb. 7).

Weiterhin wird die im integrator (Stufe 3) gewonnene Steuerspannung über den Ausgang 3 b in Stufe 5 geleitet und dort in ihrer Amplitude begrenzt

(Abb. 8) und über ein flC-Glied 6 hoher Zeitkonstante (A b b. 9) einem Trigger 7 zugeführt. An dessen Ausgang la ist ein Indikator angeschaltet, der nur beim tatsächlichen Vorhandensein einer Stereo-Information anspricht (A b b. 10).

Wird der manuell betätigbare Umschalter 8 in die Stellung I geschaltet, schaltet sich die dynamische Regelung in der Differenzsignal-Regelstufe 4 aus. Line automatische Stereo/Mono-Umschaltung erfolgt dann nur noch durch einen üblichen, in seiner Wirkung bekannten HF-pegelabhängigen Schwellwertschalter, l-.in derartiger Schwellwertschalter 9 könnte /. B. so eingestellt sein, daß er bei allen Antennensignalen s I Ομν den Stereodecoder auf Mono schaltet. Damit wäre dann die dynamische Stereo/MonoRegelung automatisch für alle unzureichenden Empfangsfeldstärken außer Betrieb.

In einer Modifikation der erfindungsgemäßen Schallungsanordnung läßt sich zusätzlich zwischen den Anschlußpunkten A 1-A 2 ein weiterer HF-pegelahhängigcr Schwellwertschalter 10 einfügen. Dieser hätte dann die Aufgabe, für alle Antennen-Signalspannungen, z. B. > 50 μν den Vorgang der dynamischen Stereo/Mono-Regelung über den Eingang4b abzuschalten, da angenommen werden kann, daß bei diesen relativ hohen Antennen-Signalspannungen der Signal-Rauschabstand so groß ist, daß die Wiedergabe bei maximaler Kanaltrennung akustisch stölunijsfrei erfolgen kann.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 2, anwendbar innerhalb eines Matrixdecoders 1, wird der Differenzsigrialweg über eine Regelstufe 4 aufgetrennt, die von α ncr am Seitenbandkreis 0 über einen Verstärker 11 und nachfolgenden Integrator3 abgenommenen Spannung gesteuert wird.

Im Ausführungsbeispiel nach A bb. 3 wird das zu migrierende Differenzsignal über einen auf das Seitenband 2} bis 53 kHz abgestimmten Filter 12 vor dem Sieuodeioder abgenommen. In Richtung StereoiLuoder 1 wird der Multiplexsignalweg über einen fur das Differenzsignal selektiven Abschwächer 13 aufgetrennt, der in seinem Dämpfungsfaktor iimge-V ehrt proportional der integrierten Amplitude des

gnals steuerbar ist.
Ausführungsbeispiel nach A b b. 4 unterscheidet sich gegenüber A b b. 3 darin, daß die dynamische Regelung der Obersprechdämpfung wie in Ausführungsbeispiel 1 zwischen den beiden NF-Kanälen vorgenommen wird. Begrenzer und Triggerschaltung zur Siereoanzeige entsprechen in allen genannten Schaltbeispielen dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1.

Der allen genannten Ausführungsbeispielen gemeinsame Differenzsignal-lntegrator 3 ist in seiner

ίο Zeitkonstante so zu dimensionieren, daß bei einer schnellen Änderung des Differenzsignals von Maximum auf Null, z. B. bei der stereophonen Wiedergabe eines Schlaginstrumentes, die dabei in den Modulationspausen kurzzeitig entstehende Überblendung auf Mono genügend rasch erfolgt, um ein wahrnehmbar ausklingendes Nachrauschen zu vermeiden.

Bezüglich der Wahl der Regeicharakteristik der Differenzsignal-Regelstufe 4 fozw. des Differenzsignalabschwächers 13 ist zu beachten, daß der statistische Mittelwert des integrierten Seitenbandsignals, vorzugsweise bei Unterhaltungsmusik, bei dem eine Rauschüberdeckung festzustellen ist, etwa im Bereich einer Übersprechdämpfung von 25 dB liegt und sich

mit vermindertem Differenzsignal die Kanaltrennung linear verringert.

Bei fehlendem Differenzsignal innerhalb einer Stereosendung mit schwachem HF-Träger ergibt sich durch Rauschintegration bereits eine.Richtspannung, die jedoch unterhalb der Ansprechswelle der Regelung liegen muß, um ein sicheres Umschalten auf monaurale Wiedergabe zu ermöglichen. Deshalb ist es erforderlich, den Frequenzgang der DifTerenzsignalverstärkerstufe ab 1 kHz zu beschneiden.

Die Zeitkonstante des in der Mono-Stereo-Schaltelektronik liegenden ,RC-Gliedes 6 ist so zu bemessen, daß bei kürzeren Pausen innerhalb eines Stereoprogrammes die Ladung erst nach etwa 2 bis 3 Sekunden so weit absinkt, daß die Triggerschwelle zur Umschaltung auf Mono unterschritten wird.

Die pilottonunabhängige Mono-Stereo-Erkennung kann bei Anwendung des Ausführungsbeispieles nach A b b. 1 auch für andere stereophone Programmquellen angewendet werden, z. B. Schallplatte oder Tonband.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Rauschreduzierung einer nach dem FCC-System ausgestrahlten Siereosendung sowie einer pilotunabhängigen MonoStereo-Umschaltung in Verbindung mit einer Mono-Stereo-Erkennung, dadurch gekennzeichnet, daß die im Stereosignal vorhandenen Differenzanteile herausgefiltert, integriert und zur dynamischen Veränderung der Übersprechdämpfung verwendet werden sowie das Differenzsignal weiterhin über eine Schwellwertschaltung einen Indikator zur Mono-Stereo Erkennung steuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzanteile zur Regelung der Übersprechdämpfung nach dem Stereodecoder über einen Differenzverstärker entnommen werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzanteile zur Regelung der Übersprechdämpfung vor dem Stereodecoder aus dem MPX-Signal über eine Filteranordnung entnommen werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzanteile zur Regelung der Übersprechdämpfung am 38-kHz-Seitenbandkreis eines Matrixdecoders entnommen werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Regelung der Übersprechdämpfung über eine Matrix zwischen den beiden Tonkanälen nach dem Stereodecoder vorgenommen wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Regelung der Übersprechdämpfung in einem das Differenzsignal führenden Zweig eines Matrixdecoders vorgenommen wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Regelung der Übersprechdämpfung über einen selektiven Abschwächer innerhalb des MPX-Signals vor dem Stereodecoder erfolgt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stereo-Differenzsignal über eine Schwellwertschaltung einem Indikator zugeführt wird, der ausschließlich oder in Verbindung mit einer pilotabhängigen Mono-Stereo-Anzeige Verwendung findet.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzanteile stereophoner Programmquellen, direkt von Tonträgern entnommen, über eine Schwellwertschaltung zur Mono-Stereo-Anzeige verwendet werden.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausschaltung der Differenzsignal-Regelstufe für konstante optimale Übersprechdämpfung vorgesehen ist, die vorteilhafterweise über eine Taste in Verbindung oder ausschließlich mit einer HF-pegelabhängigen Einrichtung vorgenommen wird, die an Stelle einer bereits hinreichend bekannten pegelabhängigen Schaltanordnung eingesetzt ist bzw. mit ihr bei unterschiedlicher Ansprechschwelle kombiniert wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum dynamischen Reduzieren des Rauschens beim Empfang von Rundfunk-Stereosendungen kombiniert mit einer pilottonunabhängigen Mono-Stereo-Erkennung.

Der Empfang von stereophon ausgestrahlten Programmen gegenüber monaurakn Sendungen beinhaltet einige Probleme. Sie bestehen in erster Linie aus dem systembedingten schlechteren Signal-Rauschab-

stand, der sich bei Stereoempfang gegenüber Monoempfang grundsätzlich um 23 dB verringert, und insbesonders bei schwachen Empfangssignalen die Wiedergabequalität nachteilig beeinflußt, oft sogar so stark, daß auf Monoempfang umgeschaltet werden muß. Dieses Empfangsrauschen resultiert aus der Umsetzung des für das Stereodifferenzsignal erforderlichen Frequenzbereiches von 23 bis 53 kHz in den hörbaren NF-Bereich, wobei naturgemäß auch das Rauschen dieses Bandes mit übertragen wird. Dieses Rauschen tritt unter folgenden Bedingungen besonders Siörend in Erscheinung: