„Stereodecoder“ – Versionsunterschied

Als '''Stereodecoder''' wird eine [[elektronik|elektronische]] Baugruppe bezeichnet, die das von einem [[Stereofonie|stereofonen]] UKW-[[Frequenzmodulation|FM]]-[[Sendeanlage|Sender]] ausgestrahlte [[Audiosignal|Tonsignal]] [[Dekodierer|decodiert]] und als linker und rechter [[Kanal (Informationstheorie)|Kanal]] dem [[Audioverstärker]] zur Verfügung stellt.

== Technischer Hintergrund ==

Das Verfahren der analogen Codierung eines Stereosignales (siehe auch [[FM-Stereo]]) auf einen frequenzmodulierten UKW-Sender im Rahmen des zur Verfügung stehenden [[Frequenzmodulation|Frequenzhubes]] muss sicherstellen, dass ein einfacher ([[Monophonie (Elektroakustik)|monophoner]]) UKW-Empfänger das Summensignal aus linkem und rechten Stereokanal (L + R) wiedergeben kann ([[Kompatibilität (Technik)#Abwärtskompatibilität|Abwärtskompatibilität]]).

Man erreicht das, indem zusätzlich zum Summensignal durch [[Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger]] auf einen [[Träger (Nachrichtentechnik)|Hilfsträger]] von 38 kHz das aus linkem und rechten Stereokanal gebildete Differenzsignal (L - R) übertragen wird. Die zur Übermittlung benötigte [[Bandbreite]] reicht nun bis ca. 53 kHz – dem Ende des oberen [[Seitenband]]es des Differenzsignales und passt damit noch in das verfügbare UKW-[[Kanalraster]] von 75 kHz. Das untere Seitenband beginnt ab ca. 23 kHz, also außerhalb der menschlichen [[Hörfläche]] (Hörbereich). Zur Rückgewinnung des unterdrückten Hilfsträgers im Empfänger wird mit halber Frequenz von 19 kHz ein [[Phasenverschiebung|phasengleicher]], abgeschwächter [[Pilotton]] übertragen.

== Funktion des Stereodecoders ==

[[Datei:TDA7040.png|miniatur|Stereodecoder Blockschaltbild TDA7040 (PHILIPS NXP Semiconductors, 1986)]]

Der Stereodecoder im Empfänger erhält das Signal eines FM-Demodulators, wie er auch in einem Monoempfänger enthalten ist. Dieses Signal besteht aus dem Summensignal von linkem und rechten Kanal (L + R), dem 19-kHz-Pilotton sowie den Seitenbändern des auf den unterdrückten Hilfsträger von 38 kHz modulierten Differenzsignales (L - R).

Der Stereodecoder muss nun folgende Aufgaben erfüllen:

*Frequenz- und phasenrichtige Rückgewinnung der Hilfsträgerfrequenz von 38 kHz aus dem Pilotton

*Gewinnung des Differenzsignales (L - R) durch Demodulation der Seitenbänder mit Hilfe des wiederhergestellten 38-kHz-Hilfsträgers

*Bildung der Summe von (L + R) + (L - R) = 2 L (linker Kanal)

*Bildung der Differenz aus (L + R) - (L - R) = 2 R (rechter Kanal)

*Aktivierung der Anzeige „Stereo-Empfang“ auf dem Display/der Skala

Diese Aufgaben werden heute mittels [[Synchrondemodulation|kohärenter Demodulation]] des Differenzsignals D und je nach Kanal einer Addition bzw. Subtraktion des Summen- und Differenzsignales erreicht. Da hierbei die Phasenlage des synthetisierten Trägers stabil und exakt sein muss, wird eine [[phase-locked loop|PLL]]-Regelung eingesetzt, die die mit einem [[VCO]] erzeugte Trägerfrequenz teilt und ständig auf richtige Frequenz und Phasenlage zum Pilotton ausregelt. Die Demodulation kann dann zum Beispiel mit einem [[Ringmodulator|Ringmischer]] erfolgen, der aus Träger und Seitenbändern das Differenzsignal erzeugt. Nachfolgend muss dieses mit dem richtigen Pegel und jeweils unterschiedlichem [[Vorzeichen (Zahl)|Vorzeichen]] zum Summensignal addiert werden, um mit geringem [[Übersprechen]] die beiden Stereokanäle zu gewinnen.

Bei voll [[Digitale Signalverarbeitung|digitaler Signalverarbeitung]] der heute üblichen UKW-Empfänger werden jedoch Schalt-Demodulatoren angewendet: Der Decoder erzeugt aus dem synthetisierten Träger ein 38-kHz-Schaltsignal, das das komplette Summen- und Differenzsignal über Analogschalter im Takt der synthetisierten Trägerfrequenz auf zwei getrennte digitale [[tiefpass|Tiefpässe]] mit je 15 kHz Grenzfrequenz leitet. Am Ausgang der beiden Tiefpässe erhält man dann jeweils direkt den linken bzw. rechten Audiokanal. Das Summen- und Differenzsignal wird vorher durch ein 19-kHz-[[Bandsperre|Notchfilter]] geführt, um den Pilotton zu entfernen.

Diese Schalter-Stereodecoder kommen ohne Additions- bzw. Subtraktionsstufen und Mischstufen zur Gewinnung des Differenzsignals in Basisbandlage sowie ohne Kondensatoren und Induktivitäten aus und können daher vollständig als [[integrierter Schaltkreis]] beziehungsweise als [[Signalprozessor (Hardware)|Signalprozessor]] realisiert werden.

== Geschichte und technische Umsetzung ==

[[Datei:Stereodecoder Germanium-Tr Std4.jpg|miniatur|Früher volltransistorisierter Stereodecoder der Fa. PGH TonfunkErmsleben/Harz, etwa 1968]]

[[Datei:Rohde & Schwarz MSDC.jpg|miniatur|Professioneller Stereodecoder von R&S, Ende der 1970er]]

Erste Stereodecoder arbeiteten mit diskreten Bauteilen wie [[Induktivität|Spulen]], [[Schwingkreis]]en und [[Transistor]]en – es gab sogar kurze Zeit [[Elektronenröhre|röhrenbestückte]] Stereodecoder.

In den ersten Stereodecodern wurde der Pilotton herausgefiltert, frequenzverdoppelt und hiermit wurde das Differenzsignal demoduliert.

Modernere Stereodecoder synthetisieren den 38-kHz-Träger mit einer [[Phase-locked loop|PLL]]-Regelschleife (PLL-Decoder), wodurch sich niederfrequentes Rauschen wesentlich verringert.

Das demodulierte Differenzsignal wird nun in je einer Matrixschaltung pro Kanal zum Summensignal ohne Invertierung bzw. mit Invertierung addiert (Subtraktion).

Der Stereodecoder muss den Pilotton aus den beiden NF-Kanälen entfernen, da dieser knapp unterhalb der Hörgrenze liegt. Weiterhin muss er abhängig von der Empfangsqualität die Stereodecodierung zu- bzw. abschalten, um bei schlechten Empfangsbedingungen ein übermäßiges Rauschen der Stereosignale zu vermeiden. Stereodecoder haben meist einen Schaltausgang, an dem eine Signallampe angeschlossen werden kann, die anzeigt, ob ein Stereosender empfangen wird.

In [[West-Deutschland]] wurden ab ca. 1964 bei hochwertigen FM-Empfängern bereits volltransistorisierte Stereodecoder eingesetzt und konnten bei älteren, schon dafür vorgesehenen Geräten nachgerüstet werden − erste Stereo-Sendungen strahlte die [[ARD]] ab 1963 aus. In der ehemaligen [[DDR]] wurde der erste volltransistorisierte Stereodecoder für Rundfunkempfänger im Jahre 1965 bei der [[Produktionsgenossenschaft des Handwerks|PGH]] Tonfunk Ermsleben/Harz produziert. Er wurde in Zusammenarbeit mit dem [[volkseigener Betrieb|VEB]] Zentrallaboratorium für Rundfunk und Fernsehempfangstechnik (ZRF) Dresden entwickelt und bis 1969 hergestellt.

Heute kommen Stereodecoder ohne jegliche Spulen aus und sind in speziellen [[Integrierte Schaltung|integrierten Schaltkreisen]] (z. B. die Typen LM1310, MC1310, SN76114, TDA7040, TCA4500 und A290) zusammengefasst. Es sind nur wenige externe Widerstände und Kondensatoren erforderlich.

== Literatur ==

* Karl Dirk Kammeyer, ''Nachrichtenübertragung'', Teubner 1996, ISBN 3-519-16142-7

== Weblinks ==

* [http://www.ferromel.de/tronic_3005.htm Beschaltung des bekannten LM/MC1310]

* [http://www.elektronik-magazin.de/page/ein-richtig-guter-ukw-superhet-121 Selbstbau eines UKW-Empfängers mit Stereodecoder]

* [http://electronicfox.pytalhost.com/UKW-KW-Superhet.html UKW-Empfänger mit AN7410N als Stereo-Decoder]

* [http://www.jogis-roehrenbude.de/UKW-Projekt/Dekoder/Dekoder.htm Stereo-Decoder mit Spulen und Transistoren]