В системе с пилот-тоном на самом деле много общего с системой с полярной модуляцией. В частности, для обеспечения совместимости с моноприемниками в этой системе в полосе частот 30-15 000 Гц также передается суммарный сигнал (L+ R), а для обеспечения стереоприема в полосе частот 23-53 кГц — разностный звуковой сигнал (L-R), полученный методом амплитудной балансной модуляции дополнительной поднесущей с частотой 38 кГц. Как известно, при балансной модуляции с целью уменьшения излучаемой передатчиком мощности сигнал несущей частоты полностью подавляется, и на выходе балансного модулятора остаются лишь две боковые полосы модулированного радиосигнала. Это заметно повышает эффективность использования мощности передатчика, которая истратится бесполезно на передачу поднесущей стереозвука. Хотя бы и подавленную в 5 раз (как в нашей системе). Но зато балансная модуляция порождает другую сложную проблему: для того, чтобы получить в приемнике первоначальный спектр исходного АМ-сигнала, приходится передавать дополнительный пилот-сигнал с частотой вдвое меньшей, чем поднесущая (то есть 19 кГц). Поэтому в стереодекодере приемника приходится восстанавливать подавленную при передаче поднесущую 38 кГц путем удвоения частоты пилот-сигнала.


Как видим, основное принципиальное отличие между советской системой с полярной модуляцией и американской с пилот-тоном заключается в способе АМ-модуляции разностного стереосигнала (L-R). Остальные же качественные показатели обеих систем практически одинаковые:
полоса передаваемых звуковых частот 30-15 000 Гц;
разделение стереоканалов — не менее 25 дБ (у современных моделей — 40 дБ и более);
ухудшение отношения сигнал/шум при моноприеме: 2 дБ (советская)/1 дБ (западная).
Ухудшение отношения сигнал/шум при моноприеме вызвано тем, что часть мощности радиопередатчика в обеих системах расходуется на передачу дополнительного сигнала (L-R). Благодаря более низкой частоте поднесущей разностного сигнала (31,25 кГц) советская система имеет более узкий спектр комплексного стереосигнала (165 кГц против 190 кГц у американской), что позволяет в принципе разместить в УКВ-диапазоне большее число станций и улучшить использование мощности передатчика. Однако есть одно важное «но»! В советской системе «зазор» между верхней граничной частотой тональной части спектра 15 кГц и границей нижней боковой полосы модулированной поднесущей 16,25 кГц (31,25 кГц-15 кГц) составляет всего лишь чуть больше 1 кГц, что предъявляет весьма жесткие требования к цепям фильтрации надтонального сигнала. В американской же системе с пилот-сигналом это различие составляет целых 8 кГц, что позволяет без особого труда отфильтровать тональный и надтональный сигналы. Поэтому вероятность возникновения перекрестных искажений в стереодекодерах системы с полярной модуляцией значительно выше. Что мы и наблюдаем на практике. В начале 60-х годов обе системы стереозвука постановлениями МККР и ОИРТ были рекомендованы как базовые для внедрения в других странах мира. Как уже отмечалось, в СССР регулярное стереовещание было начато с 1963 года, а в США — с 1961 года. В Европе стереопередачи начались значительно позднее — в 1966-1967 годах, так как европейцы тщательно изучали достоинства и недостатки обеих систем. В конце концов они после долгих раздумий с незначительными изменениями приняли американскую систему с пилот-тоном, которая в европейской версии стала называться системой CCIR. Различия между европейской и американской версиями системы стерео радиовещания с пилот-тоном невелики. Основное из них — разные постоянные времени цепей ВЧ-предискажений: в Европе она равна 50 мкс, а в США и Канаде — 75 мкс. Кроме того, в США предусматривается возможность передачи на поднесущей 67 кГц еще одного дополнительного узкополосного звукового сигнала SCA, который предполагалось использовать в качестве музыкального фона к основной стерео передаче. В Европе же от него сразу отказались. Зато в европейской системе CCIR можно передавать на поднесущей частоте 57 кГц (третья гармоника пилот-тона 19 кГц) вместо SCA цифровые данные по системе RDS (Radio Data System).
Отметим также, что обязательным элементом стереодекодера в системе с пилот-тоном является режекторный фильтр для пилот-тона на частоту 19 кГц (МРХ-фильтр). Его необходимость вызвана тем, что при записи стереопрограмм с приемника на кассетные деки оснащенные шумоподавителем системы Dolby, неподавленный пилот-тон будет восприниматься схемой шумоподавления магнитофона как полезный звуковой сигнал. Это с неизбежностью приведет к нарушению нормальной работы схемы шумоподавите-ля. Проблема настолько серьезна, что, несмотря на наличие такого же фильтра на выходе приемника, практически все кассетные деки с «шумодавами» Dolby до сих пор в обязательном порядке имеют еще и собственный МРХ-фильтр.

 

Система стереовещания с полярной модуляцией.

Суть советской системы стереозвукового вещания заключалась в том, что для обеспечения совместимости с монофоническими приемниками в ней применен суммарно-разностный метод формирования комплексного стереосигнала. Для этого на передающей стороне из исходного двухканального стереосигнала L и R при помощи матричной схемы формировались два вспомогательных сигнала: суммарный (L+R) и разностный (L-R). Суммарный сигнал передавался обычным способом с помощью частотной модуляции несущей частоты УКВ ЧМ-передатчика. Разностным же сигналом модулировалась амплитуда дополнительной поднесущей с частотой 31,25 кГц. Она численно равна частоте второй гармоники частоты строчной развертки телевизоров (15 625 Гц), так как предполагалось в дальнейшем использовать эту систему и для передачи стереозвука в телевидении. Так как на передачу дополнительного разностного стереосигнала требовалось потратить часть мощности УКВ-передатчика, для улучшения отношения сигнал/шум на передающей стороне уровень поднесущей стереозвука 31,25 кГц уменьшали в 5 раз (на 14 дБ). Полученный в результате этого сигнал со сложным спектром, содержащий в своем составе помимо низкочастотного (тонального) суммарного, еще и высокочастотный (надтональный) разностный сигнал на амплитудно-модулированной поднесущей с двумя боковыми полосами, принято называть комплексным стереосигналом. Параметры системы с полярной модуляцией были выбраны так, чтобы численные значения девиации частоты несущей передатчика были одинаковыми от воздействия на модулятор пиковых уровней суммарного и разностного стереосигналов. При этих условиях полученное на приемной стороне на выходе ЧМ-демодулятора полярно-модулированное колебание обладает замечательным свойством: верхняя огибающая колебаний поднесущей частоты оказывается промодулированной суммарным (L+R) стереосигналом, а нижняя огибающая — разностным (L-R). Этим обеспечивается полная совместимость с имеющимся у населения парком радиоприемников УКВ-диапазона, так как обычные приемники без труда воспроизводили суммарный сигнал (L+R), передаваемый в тональной полосе частот 30-15 000 Гц, что и обеспечивало их полноценное монозвучание. Новые же модели приемников, оснащенные специальными устройствами — стереодекодерами, могли с их помощью выделять из принятого комплексного стереосигнала дополнительную информацию о разностном сигнале (L-R), передаваемую на поднесущей 31,25 кГц. Ну, а затем этот разностный сигнал (L-R) вместе с суммарным стереосигналом (L+R) поступал на схему матричного сумматора, где путем простых суммарно-разностных преобразований из них можно легко получать сигналы двух исходных стереозвуковых каналов. В самом деле, путем суммирования (L+R) + (L-R) получается сигнал 2L левого канала, а путем вычитания (L+R) — (L-R) получается сигнал 2R правого канала. На практике преобразование (детектирование) полярно-модулированных колебаний в советской системе осуществляется следующими тремя принципиально различными способами.
1) Выделением поднесущей стереозвука с восстановлением ее первоначального уровня и AM-декодированием надтонального сигнала с последующими суммарно-разностными преобразованиями низкочастотного и надтонального сигналов.
2) Детектированием огибающей стереосигнала. Достоинство этого метода — простота схемной реализации, недостаток — большой коэффициент гармоник, вызванный нелинейностью диодов детектора, особенно на высших звуковых частотах.
3) Декодированием с временным разделением сигналов каналов А и В или временным стробированием полярно-модулированных колебаний. Этот алгоритм был реализован в отечественной микросхеме К174ХА14. Сегодня в России производится новая микросхема двухстандартного стереодекодера КР174ХА51, использование которой предполагается пока только в отечественных автомагнитолах.
В большинстве отечественных стереоприемников, в том числе первого поколения, использовался метод суммарно-разностных преобразований низкочастотного тонального и надтонального сигналов. Недостатком этого метода являлась необходимость восстановления первоначального уровня поднесущей в стереодекодере с высокой точностью для обеспечения нормальной работы амплитудного детектора, что заметно усложняло схему стереодекодера и требовало его точной настройки.


Теперь к практике.
Хорошие показатели мне выдала вот такая схема:
Простой стереокодер с пилот-тоном

Сигнал звуковой частоты поступает на стереокодер (если точнее, то на генератор комплексного стереосигнала), на балансный модулятор, собранный на микросхеме КР504НТ1А. С выхода генератора сформированный комплексный стереосигнал подается на ЧМ-генератор. Генератор КСС содержит тактовый генератор, собранный на микросхеме К561ЛА8. С тактового генератора сигнал прямоугольной формы и частотой 76 кГц поступает на делитель частоты на 2. Парафазные импульсы с выхода делителя частоты приходят на балансный модулятор (38 кГц) и одновременно положительный импульс с выхода делителя поступает на еще один делитель на 2. На выходе балансного модулятора сигнал, с частотой 19 кГц суммируется с сигналом, полученным балансным модулятором. Частота 19 кГц нужна для включения стереодекодера на радиоприемнике («синхронизация»). С помощью парафазных импульсов частотой 38 кГц происходит разделение левого и правого каналов. Конденсаторы в тактовом генераторе типа КМ или КСО(группы Б) для стабилизации частоты. Если схема собрана правильно и все детали исправны, то она начинает работать сразу после включения. Достаточно настроить генератор на частоту 76 кГц путем поворота движка подстроечного резистора. В случае неустойчивого сигнала синхроимпульса пилот-тона, следует уменьшить сопротивление резистора на сумматоре примерно до 1-1,5 мОм.

Leave a Reply