Streit ums Radio per UKW – Stand der Dinge

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Per FM wird bei UKW-Radio nur das Signal L+R übertragen (Kompatibilität mit Mono-Radios)

Per AM wird das Signal L-R übertragen.

In Stereo-Empfängern wird dann "Matriziert" (L+R) + (L-R) = 2L und (L+R) - (L-R) = 2R

Das AM-Signal ist störanfälliger. Deshalb bieten die meisten hochwertigeren Stereo-Empfänger eine "Mono"-Taste, um bei zu stark gestörtem Stereo-Empfang auf Mono umzustellen.

Autoradios und einfachere Receiver machen diese Umschaltung selbsttätig ...

FM-Stereo – Wikipedia

 

Danke, aber eines würde mich noch interessieren:

Ein UKW-Tuner ist an einen Verstärker angeschlossen. Der Empfang ist verrauscht. Stellt man den Tuner auf mono, verschwindet das Rauschen, klar. Lässt man nun stattdessen den Tuner auf stereo, aber stellt den Verstärker auf mono, verschwindet das Rauschen ebenfalls. Wie kommt das eigentlich?

 

Schau mal in den Beitrag von @MartinP genau über Dir:

Der stimmt zwar nicht ganz, wenn man es genau nimmt (in FM wird nicht nur L+R, also Mono, übertragen, sondern das gesamte "Multiplexsignal" bestehend aus L+R von 30 Hz - 15 kHz, dem 19-kHz-Pilotton und dem auf einen unterdrückten Träger bei 38 kHz in Amplitudenmodulation aufmoduliertem Seitensignal L-R zwischen 23 und 53 kHz sowie RDS um 58 kHz), aber man sieht, was passiert:

Für Rauschen bei schlechtem Empfang ist das amplitudenmodulierte Signal L-R, also die Kanaldifferenz, besonders anfällig. Sie wird beim Matrizieren im Stereodecoder zwei mal verwendet, um die Stereokanäle zu erhalten:

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

Beide Stereokanäle bestehen also aus dem Monosignal und einem mit unterschiedlichem Vorzeichen, also einmal "verpolt" dazugemischtem verrauschtem Seitensignal. Dieser Anteil hebt sich deshalb besonders störend hervor, er ist "100% stereo".

Wenn man auf Mono schaltet, summiert man ja wieder die Kanäle: M = 1/2 (L+R) Nun setze mal für L und R ein, was oben steht:

M = 1/2 (L+R) = 1/2 * 1/2 ((L+R) + (L-R)) + 1/2 * 1/2 ((L+R) + (L-R))
= 1/4 ((L+R) + (L-R) + (L+R) - (L-R))
= 1/4 * 2 (L+R)
= 1/2 (L+R)

Sieht mathematisch bissl blöd aus, da "im Kreis herum gerechnet", aber man sieht, dass sich der auf 38 kHz amplitudenmodulierte Anteil (der, der rauschanfällig ist) komplett weghebt. Was nicht mehr da ist, stört nicht mehr. Das funktioniert auch nachträglich im Verstärker.

 

Das ist es, was ich nicht so ganz verstehe, der Verstärker "weiß" ja gar nicht, ob das verrauschte Eingangssignal von einem Tuner oder etwa einem CD-Spieler kommt. Er matriziert natürlich auch nicht. Vom Tuner bekommt er den linken und rechten Kanal separat angeliefert, weder Summe noch Differenz.

Die Sache mit dem Summen- und Differenzsignal sowie dem Pilotton kannte ich übrigens, nur dass das Differenzsignal AM ist, war mir neu, erklärt aber sehr schlüssig, weshalb Monoempfang rauschfreier ist.

 

Aber der linke Kanal vom Tuner besteht aus dem rauscharmen Monosignal plus dem verrauschten Seitensignal (M+S) und der rechte Kanal besteht aus dem rauscharmen Monosignal minus dem verrauschten Seitensignal (M-S). Auch wenn natürlich M und S nicht als getrennte Komponenten vorliegen in den beiden Stereokanälen, so subtrahieren sich die beiden S-Anteile nebst den in ihnen vorhandenen Rauschanteilen zu (idealisirt) 100% weg bei Mono-Bildung im Verstärker: (M+S) + (M-S) = 2 M.

Eine andere Quelle (z.B. Tonband) hat in den innewohnenden Rauschanteilen nicht diese krasse Aufteilung, dass in einem Stereokanal die stark rauschende Signalkomponente invertiert zur identischen (!) stark rauschenden Signalkomponente des anderen Kanals ist. Ein Tonband rauscht durch die Fluktuationen der Magnetpartikel in beiden Stereokanälen unabhängig voneinander (unkorreliert), während beim UKW-Seitensignal-Anteil das Rauschen in beiden kanälen zu 100% korreliert ist: es ist bis aufs Vorzeichen identisch.

Auch ein Zusammenschalten der Kanäle eines Tonbandgerätes reduziert das Rauschen, aber nicht so radikal. Das Nutzsignal hat nun doppelte Spannung (linker und rechter Kopfspalt), das Rauschsignal beider Kanäle ist dekorreliert, also zufällig. Solche Signale verdoppeln sich nicht, sie addieren sich geometrisch zu Wurzel 2, also 1,41. Man hat also bei der Mono-Bildung am Tonband doppelte Signalspannung, aber nur Wurzel 2-fache Rauschspannung. Das Verhältnis 2/sqrt(2) ist ja wieder sqrt(2) und 20 log sqrt (2) = 3 dB. Man gewinnt hier nur 3 dB S/N.

Teilsweise hat man so etwas soweit mir bekannt in hochwertigen Phono-Vorverstärkern auch schaltungsseitig gemacht: die Ausgangsströme mehrerer Transistor-Paare summiert. Das Nutzsignal verdoppelte sich immer mit Verdoppelung der Stufen-Anzahl, das Rauschen (das Rauschen der Transistoren der Schaltung, nicht das Rauschen des Quellsignals!) im ging immer um 3 dB zurück.

 

Der Haken an der Sache ist aber dass das Rauschen nicht 100% identisch ist und sich damit eben nicht auslöscht. Es verstärkt sich somit sogar.

 

Bingo!

Jetzt habe ichs verstanden (freu).

 

Im Falle von UKW-Stereo eben gerade nicht ...

Aber ich würde mich eh wundern, wenn man für die Mono-Bildung wirklich nach der Matrizierung noch einmal summiert. Ich würde zumindest bei den bei schlechtem Empfang automatisch auf Mono schaltenden Tunern vermuten, dass schlichtweg das Differenzsignal schon vor der Matrizierung stumm geschaltet wird ... Das fällt durch die automatische Pilottonerkennung sozusagen "gratis" ab.

In einem Receiver mit integriertem Hifi-Verstärker mag das anders sein ...

 

Gerade mal geschaut: in meinem Pioneer F-656 wird High Blend hinter dem Stereodecoder geschaltet, Mono wird im Stereodecoder-IC PA5007 geschaltet. Innenschaltung des ICs finde ich nicht. Im dicken UKW/DAB-Tuner Sony ST-D777ES arbeitet ein Stereodecoder von Sanyo (LA3401), der hat die Mono-Stereo-Umschaltung auch integriert.