Стереофонічне мовлення
Стереофонічне мовлення - Конспект, розділ Філософія, Конспект лекцій з дисципліни приймання та оброблення сигналів Одним із Радикальних Методів Поліпшення Звучання РПУ є Перехід до Стерео.
Одним із радикальних методів покращення звучання РПУ є перехід до стереофонічного мовлення, що дає уявлення про просторове місцезнаходження джерела звуку та його переміщення. Достатньо хороший стереоефект отримують вже при двоканальній передачі звуку. Для цього у стереофонічному мовленні передаються два звукові сигнали: одні несе інформацію про звучання з лівого боку від джерела звуку, інший – з правого. Обидва звукові сигнали передаються через один РПДУ на одній несучій частоті.
Система стереофонічного мовлення сумісна зі стандартним монофонічним приймачем. Це дозволяє слухачеві приймати стереопрограму у звичайному приймачі як монофонічну. У стереофонічної системі сумісність зазвичай забезпечується тим, що передаються не сигнали лівого (Л) і правого (П) каналів, які сума чи різницю: Л+П чи Л–П. У стереофоническом приймачі відбувається зворотне перетворення сигнали Л і П. У монофоническом приймачі виділяється лише сигнал Л+П, який є добрим аналогом монофонічного сигналу. Існують різні системи стереофонічного мовлення. В Україні та більшості країн СНД, ряді країн Східної Європи для передачі програм стереофонічного радіомовлення використовують діапазони частот УКВ1 66. 74 МГц та УКВ2 100. 108 МГц. у Європі 88. 104МГц, Японії 76. 88 МГц, США 88. 108 МГц.
Міжнародним консультативним комітетом з радіомовлення (МККР) для організації стереофонічного радіомовлення в діапазоні МБ рекомендовано три системи: вітчизняна, робота якої заснована на принципі полярної модуляції (АМ-ЧМ);американська з пілот-тоном, розроблена фірмою «Зеніт-Дженерал-Електрик» (БM-ЧМ), та шведська (ЧМ-ЧМ), запропонована значно пізніше за перші два.
В Україні для передачі стереопрограм прийнята система з полярною модуляцією. Позитивні напівперіоди ВЧ коливання модульовані по амплітуді одним сигналом стереопари, а негативні напівперіоди – іншим. Тимчасова діаграма (Л) ПМК зображено на рис. 14.2.
Мал. 14.2 Стерео сигнал із полярною модуляцією
Огинальна позитивна напіввола ПМК несе інформацію лівого (Л) полярно-модульованого коливання, а огинаюча негативних напівхвиль - правого (П) каналу стереопрограми.
Мал. 14.3 Спектр ПМК
Огинаюча спектра (далі за текстом для простоти - спектр) ПМК зображено на рис.14.3. Спектр ПМК складається з двох складових (частин): низькочастотної, що представляє собою суму коливаньUЛ(t)+UП(t)і надтональної частини, яка є несучим коливанням , модульоване по амплітуді різницею сигналівUЛ(t)–UП(t).Внаслідок того, що спектр ПМК (рис.14.3, а) містить ЗЧ, цей сигнал неможливо безпосередньо випромінювати радіопередавальної станцією.
У вітчизняній системі стереофонічного радіомовлення несуча передавача модулюється за частотою так званим комплексним стереофонічним сигналом (КСС), спектр якого (рис.14.3 б) відрізняється від спектра ПМК (рис. 14.3 а) частковий придушенням рівня піднесе частоти.
Ширина діапазону КСС 30 Гц…46,25 кГц, тобто. приблизно втричі ширше за спектр звукових частот при монофонічній передачі.
Піднесуча пригнічується вп'ятеро (ε = 5), тобто. на 14 дБ. Характеристики цього ланцюга (рис. 14.3 б) строго нормовані з тією метою щоб її відновлення на приймальній стороні не викликало труднощів.Пригнічення піднесучоїfпн = 31,25 кГц на 14 дБ дозволяє зменшити девіацію частоти передавача, необхідну для її передачі, до 20 % від максимальної девіації несучої частота комплексним стереофонічним сигналом (10 кГц із загальних 50 кГц девіації коливання), отже, і смугу частот радіоканалу.
Для підвищення схибленості сигналів Л і П в області верхніх частот, де рівень спектральних складових істотно менше, ніж на середніх частотах, і враховуючи те, що шуми на виході ЧД збільшуються зі збільшенням девіації частоти. у передавачі введено RС-ланцюг частотних попереджень сигналів Л і П стереопари, її постійна часу нормалізована і становить τ = 50 мкс. В результаті, сигнали, що передаються, мають огинальні спектру КСС, представлені на рис.14.4.
Мал. 14.4 Передані сигнали КСС
На прийомі зворотної корекції вводять RС-цепи корекції предискажений (рис.14.5). Ширина спектру модульованого КСС високочастотного сигналу на виході передавача становить 190 кГц. Структура радіотракту стереофонічного та монофонічного приймачів ЧС сигналі практично однакова, проте смуга пропускання при стереофонічному прийомі приблизно на 60 кГц ширша (при монофонічному прийомі П ≈ 130 кГц). Більш широка смуга пропускання радіотракту приймача дозволяє відтворити КСС з малими нелінійними та амплітудно-частотними спотвореннями. Необхідність цього викликана тим, що в відмінний від монофонічної при стереопередачі на виході ЧД приймача повинні бути відтворені без спотворень не тільки амплітудні співвідношення в спектрі КСС, але і фази зрушення між окремими складовими спектру. Для збереження амплітудних та фазових співвідношень між складовими спектру КСС АЧХ (виміряна на виході ЧД) має бутигоризонтальною, а ФЧХ – лінійною у всьому діапазоні частот (до 46,25 кГц). Однак у реальних приймачах існує деякий спад АЧХ на верхніх частотах, що модулюють, для корекції якого на виході ЧД включають коригувальні RС-ланцюга.
Мал. 14.5 Структурна схема радіоприймача стереосигналу
У радіоприймачному тракті (рис. 14.5) після проходження високочастотного УКХ блоку, УПЧ та частотного детектора (ЧД) виділений КСС надходить стереодекодер ЦД.
У стереодекодері здійснюються: відновлення амплітуди частоти, що піднесе (ланцюг перетворення КСС в ПМК), детектування ПМК і корекція предискажений. На практиці застосовують три типи стереодекодерів: з полярним детектором, сумарно-різницевий (декодування з попереднім поділом спектрів Л+П та Л – П) та з тимчасовим поділом декодери з перемиканням).
Мал. 14.6 Спектр стереосигналу з пілот-тоном
У системі з пілот-тоном також формується КСС. Його спектр (рис.14.6) теж містить дві частини: низькочастотну, що становить суму Л + П сигналів стереопари, і надтональну - АМ коливання з повністю пригніченоюfпн. Піднесуча в даному випадку має частоту 38 кГц, модуляція її по амплітуді також здійснюється різницевим сигналом S = Л - П. Щоб мати можливість синхронно відновлювати частоту піднесе на приймальній стороні системи, спектр КСС додатково введений пілот-тон з частотоюfпт=19 кГц. Як і в системі з полярною модуляцією, сигнали Л і П піддаються частотним попередженням на стороні передачі за допомогою RC-ланцюга з постійної часу 50 (країни Європи) та 75 (країни Америки) мкс.
У системі з пілот-тоном девіація несе комплексним стереофонічним сигналом становить у західноєвропейських країнах та США ±75 кГц, в Україні та ряді країн СНДвідповідно ±50 кГц.
Мал. 14.7 Стерео сигнал системи ЧС-ЧМ
У системі ЧС-ЧМ спектр КСС (рис. 14.7) також містить тональну та надтональну частини. Відмінність від розглянутих систем полягає в наступному: піднесушуючий, частота якоїfпн=33,5 кГц. модулюється сигналом S = Л - П не за амплітудою, а за частотою. Сигнал S при цьому попередньо піддається компандуванню для підвищення його помехозащищенности (канал S стереомодулятора містить стискач (Сж). а стереодекодер – розширювач (D).Ця система знайшла застосування у скандинавських країнах та Японії.
Для сучасних радіомовних приймачів найбільш характерні такі особливості: покращення основних показників якості, відмова від механічних та електромеханічних вузлів та деталей, застосування цифрових систем керування, СЧ, МП, підвищення вимог до дизайну.
Поліпшення основних показників якості здійснюється з допомогою застосування сучасної елементної бази. Існує велика кількість транзисторів, які стійко працюють на високих частотах і мають великі коефіцієнти посилення, малі власні шуми, хорошу лінійність характеристик. Застосування синтетичних матеріалів виготовлення корпусів транзисторів дозволило різко скоротити їхню вартість і збільшити обсяг випуску, що дозволило застосовувати високоякісні прилади навіть у дешевій апаратурі. Широко використовуються ПТ, які мають коефіцієнт шуму на 2.5 дБ нижче, ніж БТ. Застосування ДЗПТШ (підсилювач на польовому транзисторі з двома затворами Шотки) дозволяє простими методами регулювати посилення каскадів та створювати високоякісні ПЧ. Розробка нових симетричних варикапних матриць із зустрічним включенням варикапів дозволила збільшити лінійність контурів, що перебудовуються. Поліпшення якіснихпоказників радіоприймачів досягається застосуванням у них (залежно від класу) всіляких пристроїв придушення перешкод: пристроїв безшумного налаштування, що пригнічують шуми та перешкоди при перебудові приймача з однієї станції на іншу або при припиненні роботи радіостанції, на яку приймач був налаштований; різних атенюаторів та фільтрів для придушення перешкод у преселекторі, систем придушення імпульсних та флуктуаційних перешкод тощо.