Стереофоническое вещание с полярной модуляцией (OIRT)

Стереофоническое вещание у нас в стране ведется по системе с так называемой полярной модуляцией. Идея полярной модуляции понятна из Рис.1а, на котором положительные полупериоды колебаний модулированы по амплитуде одним сигналом, а отрицательные полупериоды – другим. Поэтому верхняя и нижняя огибающие полярно-модулированного колебания (ПМК) несут два вида информации – от левого (А) и от правого (В) микрофонов.

Спектральный анализ ПМК показывает, что в его спектре содержатся звуковые частоты F_А, F_B (Рис.1б), вследствие чего такой сигнал не может непосредственно излучаться антенной передатчика. Поэтому полярно-модулированным сигналом модулируют по частоте несущую УКВ передатчика.

 

                                    (а)                                            (б)

 

Рис.1. Принцип полярной модуляции (а) и спектр ПМК (б) при модуляцией двумя частотами.

 

Сам же полярно-модулированный сигнал (ПМК) формируется следующим образом.

На первом этапе для повышения помехозащищенности звуковых сигналов А и В в области верхних частот, где уровень спектральных составляющих существенно меньше, чем на средних частотах, они подвергаются частотным предискажениям. Для этого используются RC-цепи с постоянной времени t = R·C = 50 мкс Рис.2а. Они позволяют поднять уровень верхних звуковых частот на 13,6 дБ, как показано на Рис.2б.

В приемнике необходимо будет выполнить обратную коррекцию RC-цепью, показанной на Рис.2в, т.е восстановить соотношения между составляющими спектра стереосигнала Рис.2г.

 

Рис. 2. RC-цепи вводимых предискажений (а) и её АЧХ (б),

RC-цепи обратной коррекции (в), и её АЧХ (г).

 

 Известно, что монофонический приемник может воспроизвести только звуковую часть спектра ПМК, поэтому, если в области звуковых частот передавать только сигнал А (или В), звучание будет неполноценным, поскольку содержит информацию только о левом (или правом) источнике сигналов. Чтобы удовлетворить требованию совместимости, в полосе звуковых частот передается сумма сигналов А+В – так называемый тональный сигнал, а разностным сигналом А–В в диапазоне ультразвуковых частот модулируют специальную поднесущую ƒ_П Рис.3а, образуя надтональный сигнал.

Поднесущую частоту ƒ_П выбирают из условия, чтобы она превышала максимальную частоту модуляции не менее чем в два раза. При верхней частоте модуляции равной F_В = 15000 Гц, поднесущая частота должна быть не менее 30 кГц. В отечественной системе стереофонического вещания поднесущая частота выбрана удвоенной строчной частоте в телевидении равной ƒ_П = 2·ƒ_СТР = 31,25 кГц.

                    

Рис.3а, Надтональный сигнал.     Тональный сигнал,

 

Это уменьшает взаимное влияние телевизионных и радиоприемных устройств друг на друга. Таким образом спектр надтональной части ПМК (полярно-модулированный сигнал) будет занимать участок частот от 31,25 – 15 = 16,25 до 31,25 + 15 = 46,25 кГц Рис.3б.

                                          Рис.3б. Спектр надтональной части ПМК.

Поэтому частоту 31,25 кГц называют поднесущей.

Из-за того, что амплитуда исходного колебания поднесущей частоты превышает сумму амплитуд всех остальных составляющих спектра комплексного стереосигнала, на его передачу будет тратиться основная часть девиации частоты передатчика. Это потребует уменьшения девиации от низкочастотной части спектра, в результате чего упадёт громкость стереофонической передачи на обычном приёмнике. Для борьбы с этим поднесущая частота подавляется на 14 дБ. В стереодекодере происходит восстановление поднесущей, детектирование разностного сигнала и разделение сигналов левого и правого каналов.

Недостатком этого способа является неполное разделение стереоканалов, поэтому большинство промышленных стереодекодеров использовали схему с суммарно-разностным преобразованием сигналов в резистивной матрице.

Для формирования такого сигнала используют суммарно-разностный метод. Действительно, нужное свойство будет реализовано, если скомбини­ровать колебания l(t) и r(t) следующим образом:

 

где U_п и ω_п — амплитуда и частота некоторого высокочастотного (поднесущего) коле­бания;

М — коэффициент амплитудной модуляции, для простоты считающийся оди­наковым в обоих каналах.

- сигнал звука левого канала

_{R ( t )} - сигнал звука правого канала

Полярномодулированный радиосигнал формируется следующим образом. В стереофонической системе сигналы звука правого _{R ( t )} и левого каналов преобра­зуются в суммарно-разностном преобразователе в суммарные  и разност­ные

колебания. Разностный сигнал  модулирует по амплитуде поднесущее колебание.

Сумма модулированной поднесущей и сигнала образует полярномодулированное колебание. Легко проверить, что если cosω_пt = 1, то u_пм(t) = U_п[1 + M L(t)], т. е. верхняя огибающая полярно-модулированного ко­лебания действительно отражает сигнал L(t) левого канала. Если же cosω_пt = −1, то напряжение u_пм(t) = U_п[1 − M R(t)]; значит, нижняя огибающая соответствует правому каналу R(t). В отсутствие перемодуляции огибающие имеют разные знаки и могут быть без труда разделены в приемнике.

Удобство работы с ПМС в том, что для его демодуляции пригоден простейший двуполярный детектор.

Подавать ПМС непосредственно на частотный модулятор передатчика невыгодно, поскольку большая часть разрешенной девиации частоты (±50 кГц) ушла бы на бесполезную модуляцию поднесущей.

Поэтому поднесущую при передаче искусственно уменьшают в 5 раз (на 14 дБ) по амплитуде с помощью режекторного контура со стандартизованной добротностью 100±5.

Одновременно контур ослабляет и нижние частоты боковых полос разностного сигнала (А–В Сформированный таким образом сигнал называется комплексным стереофоническим сигналом (КСС).

При подаче его на частотный модулятор передатчика девиация частоты сигналом поднесущей составляет всего ±10 кГц, а на полезные компоненты сигнала остается еще ±40 кГц.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: