Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

1)на двух несущих частотах с амплитудной модуляцией (АМ);

2)на боковых полосах с раздельной АМ одной несущей;

3)с квадратурной модуляцией, т.е. с раздельной модуляцией стереосигналами одной несущей частоты, колебания которой сдвинуты на 90°;

4)посредством АМ–ЧМ одной несущей;

5)посредством импульсной модуляции, при которой импульсы модулированы по амплитуде поочередно сигналами А и В. При времен-

ной селекции отдельно детектируются последовательности четных

инечетных импульсов;

6)по принципу полярной модуляции (Россия);

7)с помощью пилот-сигнала (США).

Выбор системы стереофонического радиовещания определяется теми техническими требованиями, которым она должна удовлетворять. В частности, необходимо обеспечить прямую и обратную -со вместимости и минимальное по сравнению с моноприемом уменьшение зоны уверенного стереоприема.

Прямая совместимость заключается в предоставлении радиослушателю возможности принимать стереофоническую передачу на обычный монофонический радиоприемник (естественно, в моноварианте), а обратная – в приеме на стереофонический приемник обычной передачи без потерь качества, но, конечно, без стереофонического эффекта.

Кроме того, система должна допускать возможность использования для стереофонического вещания уже установленных МВ ЧМ передатчиков путем добавления к ним необходимой модулирующей аппаратуры. Это требование обусловлено экономическими соображениями, так как в настоящее время в стране используется большое число МВ ЧМ передатчиков.

Анализ работы описанных выше способов передачи стереосигналов показывает, что способ 1 принципиально неприменим, поскольку не отвечает требованиям совместимости и, кроме того, занимает два радиоканала. Способы 2 и 3, пригодные, в принципе, для диапазона средних волн, не нашли практического применения из-за сложности приемных устройств и плохой прямой совместимости. По этим же причинам не нашел применения и способ4. Способ 5, отвечающий основным требованиям к системе стереовещания, отличается широким спектром частот излучаемых колебаний, что является существенным недостатком. Наилучшим образом отвечают технико-экономичес- ким требованиям способы 6 и 7.

Стереофоническое вещание у нас в стране ведется по системе с так называемой полярной модуляцией. Идея полярной модуляции понятна из рис. 6.5, а, на котором положительные полупериоды(полюсы) колебаний модулированы по амплитуде одним сигналом, а от-

Рис. 6.8. Спектр частот американской системы с пилот-тоном (а) и шведской системы ЧМ-ЧМ (б)

точно восстанавливать частоту поднесущей на приемной стороне системы, в спектре КСС дополнительно введен пилот-сигнал частотой 19 кГц, передаваемый уровнем в 10 раз ниже номинального.

Уменьшение громкости при приеме на монофонический приемник в системе с пилот-тоном составляет всего 1 дБ. Однако в системе с пилот-тоном устройства разделения стереофонических сигналов более сложные из-за наличия системы синхронизации поднесущей частоты.

Кроме отечественной и американской систем Международным союзом электросвязи (МСЭ) рекомендована система ЧМ–ЧМ, предложенная (значительно позже первых двух) Швецией. Отличие ее от рассмотренных систем заключается в том, что поднесущая частота модулируется не по амплитуде, а по частоте (см. рис. 6.8, б). Кроме того, сигнал А–В для повышения его помехозащищенности подвергается компандированию (канал А–В стереомодулятора содержит компрессор, а стереодекодер – соответственно экспандер).

Декодирование стереосигналов. При реализации стереодекоде-

ров применяют следующие методы детектирования ПМК: по огибающей с помощью полярного детектора; с предварительным разделением спектра на низкочастотную и надтональную части; с временным разделением каналов (рис. 6.9).

Влюбом амплитудном детекторе максимум переходного затухания

иминимум нелинейных искажений достигаются, если частота модулирующего сигнала намного меньше несущей частоты. В полярном детекторе (см. рис. 6.9, а) верхняя модулирующая частота и поднесущая соизмеримы (15 и 31,25 кГц). Поэтому даже при наличии различного рода цепей коррекции его параметры не являются достаточно высокими: коэффициент гармоник на частоте1000 Гц равен 0,8– 1,2 %, переходное затухание 34 дБ. С повышением частоты оба па-

Рис. 6.9. Методы декодирования стереосигналов

раметра ухудшаются: на верхних частотах коэффициент гармоник возрастает до 2,2 %, переходное затухание падает до 20 дБ.

Метод детектирования КСС сразделением спектра реализуется устройством, показанным на рис. 6.9, б. Фильтром нижних частот (ФНЧ) выделяется низкочастотная часть спектра КСС, представляющая собой сигнал А + В. Кроме ФНЧ, комплексный стереофонический сигнал поступает в цепь восстановления поднесущей ВП и далее полосовым фильтром ПФ с граничными частотами16,25 и 46,25 кГц из ПМК выделяется его надтональная часть,представляющая собой колебание, модулированное по амплитуде сигналомА – В. Это АМколебание детектируется обычным детектором (Д).

Полученный в результате детектирования разностный сигнал А – В подается на один из входов суммарно-разностного преобразователя (СРП), на второй вход которого поступает сигнал А + В с выхода ФНЧ. С выходов СРП восстановленные сигналы стереопарыА и В посту-

пают на цепи компенсации предыскажений t. К параметрам фильтров предъявляются довольно жесткие требования. Так, чтобы переходное затухание между каналами стереопары было не менее40 дБ, АЧХ

любого из трактов (суммарного или разностного) на 10 % сопровождается уменьшением переходного затухания до26 дБ. Несмотря на столь жесткие требования, метод детектирования КСС с разделением спектра широко используется в серийных моделях стереоаппаратуры.

Наилучшими параметрами обладают ключевые стереодекодеры (см. рис. 6.9, в), работающие по принципу временного разделения каналов стереопары. Если ПМК подать на два электронных коммутатора ЭК1 и ЭК2 и управлять их работой посредством коротких импульсов разной полярности, то сигнал на выходе ЭК1 будет иметь огибающую сигнала левого канала, а на выходе ЭК2 – правого. Сложность декодирования ПМК этим методом заключается в ,томчто коммутирующие импульсы должны иметь длительность не больше 5–10 мкс. Только в этом случае амплитуда выходного напряжения ключей в момент его замыкания будет оставаться постоянной, что обеспечит получение высокого значения по переходному затуханию. Однако коэффициент передачи такой цепи оказывается очень низким. Для устранения этого недостатка дополнительно вводят цепи удлинения импульсов. С ее помощью напряжение на выходе ЭК поддерживается постоянным и равным мгновенному значению сигнала в момент его коммутации до прихода следующего управляющего импульса, после чего выходное напряжение принимает новое значение. Заметим, что метод временного разделения каналов стереопары не требует обязательного преобразования КСС в ПМК, что является его несомненным достоинством.

6.3.Системы стереофонического звукового сопровождения телевизионных передач (СЗС ТВ)

Еще на заре внедрения стереофонии возникла идея организации стереофонического звукового сопровождения телевизионных передач. Но тогда никто всерьез не рассматривал такую перспективу, считая, что при малых размерах телевизионного экрана стереоэффект не будет проявляться. Однако проведенные экспертные исследования показали, что телезритель быстро адаптируется к стереозвуку даже при малых размерах экрана телевизора. При этом более 80 %

Рис. 6.10. Спектр КСС в система ЧМ-ЧМ

экспертов предпочитали стереозвуковое сопровождение монофоническому.

В настоящее время во всех развитых странах телезрители имеют возможность смотреть ТВ со стереозвуком. Рассмотрим основные способы организации СЗС ТВ.

Система ЧМ–ЧМ. Система представляет собой модификацию шведской системы стереофонического радиовещания. В Японии эта система применяется с 1970 г., хотя официально она принята к регулярному вещанию лишь в1978 г. К 1980 г. ТВ вещанием со стереозвуковым сопровождением было охвачено уже более70 % населения страны.

В этой системе (рис. 6.10) передача сигнала US осуществляется путем ЧМ поднесущей. Частота поднесущей принята равной удвоенной частоте строчной развертки, что применительно к стандарту Японии составляет 31,5 кГц. Для улучшения шумовых характеристик и помехозащищенности сигнала US применена компандерная система шумоподавления. Коэффициент компрессии принят равным5/4, время срабатывания – 1 мс, время восстановления – 150 мс. Девиация поднесущей частоты компрессированным сигналомUS составляет ±10 кГц. Чтобы избежать проникновения боковых компонент ЧМ поднесущей в полосу частот основного канала, спектр надзвуковой части КСС резко ограничивают в пределах±15 кГц от поднесущей. Диапазон модулирующих частот в каналеS ограничен частотой 12 кГц. Де-

виация несущей сигналом модулированной поднесущей в режиме СЗС составляет ±20 кГц. Девиация несущей сигналом UM составляет

±25 кГц.

Для осуществления идентификации вида передачи и автоматической коммутации приемных устройств передается дополнительноAM пилот-сигнал на частоте fпс = 3,5fстр = 55,125 кГц. Коэффициент AM пилот-сигнала составляет 50–70 %, частота модуляции – 982,5 Гц, девиация несущей пилот-сигналом составляет ±2 кГц.

Система с двумя несущими звукового сопровождения. В отли-

чие от описанной выше системы ЧМ–ЧМ в ФРГ и ряде других стран используется система с двумя независимыми несущими частотами для передачи сигналов звукового сопровождения.

Рис. 6.11. Спектр сигнала в системе СЗС с двумя несущими звука

Для исключения влияния второго канала и биений между двумя звуковыми несущими на изображение уровень второй несущей -вы бран –20 дБ по отношению к несущей изображения, а уровень первой (основной) несущей звукового сопровождения (ЗС) уменьшен с обычных –10 до –13 дБ.

Сэтой же целью вторая несущая установлена выше основной на 242 кГц (рис. 6.11). При этом фаза сигнала биений изменяется на 180° от строки к строке и заметность его на изображении существенно снижается. Большой разнос несущих ЗС обеспечивает большое переходное затухание между каналами звука. Звуковой сигнал модулирует несущие по частоте. Девиация каждой несущей сигналом ЗС составляет ±50 кГц. Перед осуществлением модуляции в каждый из сигналов ЗС вводят частотные предыскажения. Постоянная времени цепей предыскажений составляет 50 мкс.

Сцелью обеспечения совместимости с обычным телевизионным

вещанием основная несущая звука модулируется сигналомUМ = = 0,5(U Л + UП ) . Вторая несущая звука служит для передачи сигнала UП (или сигнала второго языка), а также сигнала управления. Для управления режимом работы приемного устройства введен модулированный пилот-тон с частотой 3,5fстр = 54,7 кГц, подмешиваемый к сигналу второго канала. Частота модуляции пилот-тона в режиме СЗС равна 117,5 Гц, модуляция – амплитудная, коэффициент модуляции – 50 %. В режиме «моно» модуляция пилот-тона отсутствует. Девиация несущей пилот-тоном установлена равной ±2,5 кГц.

С целью уменьшения помех от сигнала изображения на звуковое сопровождение авторы системы отказались от передачи на второй несущей звука сигнала US . Это объясняется тем, что помехи от изображения в обоих звуковых каналах оказываются сильно коррелированными и при передаче на второй несущей звука сигналаUS восстановление сигналов U Л = UM + US и UП = UM - US сопровождается удвоением уровня коррелированной помехи в канале Л и самокомпенсацией ее в канале П. Чтобы выровнять уровни помехи в каналах