08_10.pdf

Radio i TV

Radiofonia nie dała się zepchnąć do

drugiego rzędu przez telewizję,

jest żywa, wierzga i rozwija się

doskonale.

W świecie radiofonii dokonuje się

wiele nowych, pasjonujących

usprawnień. Mogłoby się wydawać,

że w dziedzinie mediów telewizja

zajmuje czołowe miejsce. Z ostatnio

wprowadzonym cyfrowym

systemem dźwięku

stereofonicznego NICAM, przy

stałym rozpowszechnianiu się

telewizji kablowej i satelitarnej oraz

rozwoju nowych standardów

telewizji wysokiej rozdzielczości,

może powstawać wrażenie, że

radiofonia została zepchnięta na

poślednie miejsce.

Jest to jednak dalekie od prawdy.

W ciągu wielu lat dokonano w radio

wielu ulepszeń, które dowodzą, że

dostosowuje się ono do

najnowszych technologii i że

dostarcza słuchaczom wszystkiego,

czego potrzebują.

Dokonajmy krótkiego przeglądu

technik stosowanych w radiofonii,

od najstarszych do współczesnych.

RADIOFONIA

w ciągłym rozwoju, część 1

Pierwsze audycje

Do pierwszych transmisji radiowych używa−

no modulacji amplitudy (AM). W latach dwu−

dziestych i trzydziestych pojawiła się znaczna

liczba radiostacji długo i średniofalowych, zwła−

szcza w USA. Także w Europie, również w Pols−

ce, powstała w tamtych latach sieć nadajników,

emitująca programy dla znacznej części kontynentu.

Rozwinęła się także oddająca bardzo użytecz−

ne usługi radiofonia krótkofalowa. Na przykład

powszechnie znana BBC World Service została

ustanowiona początkowo w celu utrzymywania

łączności wszystkich części Imperium Brytyjs−

kiego z Londynem, przynajmniej jedną audycją

na dobę. Obecnie jej usługi są cenione na całym

świecie. W razie konfliktów jej wiadomości i ko−

mentarze są uważane za najbardziej obiektywne

i bezstronne.

Transmisje AM

Transmisje z modulacją amplitudy są używa−

ne nadal na falach długich, średnich i krótkich.

Stosuje ją duża liczba radiostacji, zarówno pańs−

twowych jak i niezależnych, dowodząc, że modu−

lacja amplitudy jest nadal użyteczna.

Kształt fali radiowej z modulacją amplitudy,

polegającej na nakładaniu drgań dźwiękowych na

amplitudę sygnału wielkiej częstotliwości, jest

pokazany na rys. 1 . Nadajnik generuje sygnał

wielkiej częstotliwości (w.cz.), czyli nośnej. Syg−

nał ten jest wprowadzany do jednego z wejść

stopnia zwanego modulatorem. Do drugiego we−

jścia tego stopnia doprowadza się sygnał audio,

który moduluje falę nośną.

W trakcie procesu modulacji powstają nowe

częstotliwości, widoczne na rys. 2 , znane pod

nazwą wstęg bocznych. Jeżeli sygnałem modu−

lującym jest pojedynczy ton 1kHz, to z obu stron

częstotliwości nośnej, w odległości 1kHz, poja−

wią się dwa nowe sygnały.

Rys. 1. Przebieg sygnału z modulacją

amplitudy: a) przebieg modulujący; b)

zmodulowany sygnał.

Rys. 2. a) Widmo sygnału zmodulowa−

nego amplitudowo tonem 1kHz:

b) widmo typowego sygnału audio;

c) widmo typowego sygnału z modu−

lacją amplitudy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

RADIOFONIA

Radio i TV

Rys. 3. Zwyczajny detektor diodowy odtwarzający

sygnał audio.

Rys. 4. Schemat blokowy detektora synchronicznego,

stosowanego na falach krótkich do przeciwdziałania

zanikom.

Muzyka i mowa składają się z wielu częstotli−

wości, więc po obu stronach częstotliwości noś−

nej można zaobserwować dwa pasma wstęg

bocznych. Całkowita szerokość pasma nadawa−

nego sygnału jest równa podwojonej maksymal−

nej częstotliwości modulującej.

Obecne normy wymagają, aby sąsiednie ka−

nały na falach średnich dzieliła częstotliwość

9kHz. Oznacza to znaczne ograniczenie górnych

częstotliwości pasma nadawanego na falach dłu−

gich i średnich. Na falach krótkich, na których

odstępy pomiędzy kanałami wynoszą 5kHz, jest

jeszcze gorzej.

Pomimo wielu ograniczeń modulacja ampli−

tudy ma także sporo zalet. Jedną z podstawo−

wych jest prostota, dzięki której radioodbiorniki

AM dają się produkować bardzo tanio.

Detektory, czyli demodulatory, które prze−

twarzają sygnał pośredniej częstotliwości (p.cz.)

z powrotem na sygnał audio są bardzo proste.

Przeważnie do tego celu jest używany zwykły de−

tektor diodowy, pokazany na rys. 3 .

Prostuje on sygnał, zostawiając tylko jego

“jedną stronę”, która po odfiltrowaniu wielkiej

częstotliwości przez kondensator, przekształca

się w pierwotny sygnał audio.

Proste detektory diodowe są jednak bardzo

niedoskonałe. Na przykład wzrost głębokości

modulacji wywołuje w nich duże zniekształcenia.

W celu uniknięcia tych, jak również i innych

problemów, stosuje się czasem detektor zwany

detektorem synchronicznym. Spotyka się go

zwykle w odbiornikach krótkofalowych, charak−

teryzuje go bowiem odporność na dokuczliwy na

falach krótkich efekt selektywnych zaników (fa−

dingu).

W detektorze synchronicznym z odebranym

sygnałem musi zostać zmieszany dodatkowy

sygnał o częstotliwości równej odbieranej częs−

totliwości nośnej. Istnieje wiele sposobów gene−

racji tego sygnału. Jednym z nich jest użycie filt−

ru o bardzo wąskim pasmie do wydzielania jedy−

nie częstotliwości podstawowej. Sposób ten jed−

nak wymaga bardzo precyzyjnego dostrojenia

odbiornika. Innym sposobem jest zastosowanie

pętli synchronizacji fazowej (PLL).

Rozwiązaniem najbardziej uniwersalnym jest

doprowadzenie odebranego sygnału do wzmac−

niacza o bardzo dużym wzmocnieniu, pełniącego

rolę ogranicznika, jak pokazuje rys. 4 . Stopień

ten całkowicie usuwa modulację, i pozostawia

tylko falę nośną. Zaletą tego sposobu jest możli−

wość działania w szerokim pasmie częstotliwoś−

ci, nie jest więc wymagane, aby sygnał częstot−

liwości pośredniej mieścił się dokładnie pośrod−

ku charakterystyki filtru pasmowego. Pomimo

swych zalet detektory synchroniczne są stoso−

wane w znaczącym zakresie dopiero ostatnio.

Już od późnych lat trzydziestych i czterdzies−

tych w wyniku postępów w radiotechnice naras−

tała świadomość potrzeby podnoszenia jakości

radio. Transmisjom brakowało szerokości pas−

ma i były one podatne na szumy. Poszerzenie

pasma było możliwe, ale osiągnięcie poprawy

w zakresie szumów nie było już tak łatwe, ko−

nieczne więc było zastosowanie nowych metod.

Modulacja częstotliwości

Przez wiele lat poszukiwano metod poprawy

parametrów szumowych systemów radiowych.

Wydawało się wtedy, że modulacja częstot−

liwości (FM) może przynieść tę poprawę. Jednak

początkowo nie udawało się tego osiągnąć, po−

nieważ uważano że redukcja szumów wymaga

ograniczenia pasma. Dopiero błyskotliwy Ame−

rykanin, Edwin Armstrong, wpadł na właściwy

pomysł i zamiast redukować pasmo, poszerzył

je. Na zorganizowanym w roku 1935 pokazie wy−

kazał, że możliwa jest znaczna poprawa jakości

dźwięku.

Niedługo potem w USA uruchomiono pierw−

sze radiostacje FM na falach ultrakrótkich (VHF

czyli UKF). Okazało się, że rzeczywiście

osiągnięto znaczną poprawa jakości, a liczba

wniosków o radiofoniczne licencje nadawcze na

UKF zaczęła szybko wzrastać.

Druga wojna światowa zahamowała rozwój

radiofonii w Europie. Dopiero w latach pięćdzie−

siątych zaczęła rosnąć sieć nadajników UKF.

Inaczej niż modulacja AM, gdzie drgania

dźwiękowe są nakładane na sygnał wielkiej częs−

totliwości przez modyfikowanie jego amplitudy,

modulacja FM przetwarza drgania dźwiękowe na

zmiany częstotliwości. W ten sposób w takt

chwilowego napięcia przebiegu modulującego

częstotliwość nośna rośnie i maleje, czyli odchy−

la się od podstawowej, jak to przedstawia rys. 5 .

Zaletą tego systemu jest bardzo niski poziom

szumów, które modulują przede wszystkim am−

plitudę sygnału. Poza tym, bez pogorszenia szu−

mów, przenoszone pasmo może zostać posze−

rzone przez zwiększenie dewiacji (odchylania)

częstotliwości nośnej.

We współczesnych transmisjach UKF FM

stosuje się dewiację ± 75kHz, a szerokość za−

jmowanego pasma wynosi 200kHz. W tak po−

szerzonym pasmie można uzyskać bardzo niski

poziom szumów. Pasmo audio rozciąga się do

15kHz, co wystarcza do większości zastosowań

hi−fi.

Do demodulacji FM jest potrzebny układ

znacznie bardziej skomplikowany niż do AM. Ist−

nieje wiele układów do tego celu, przed laty były

rozpowszechnione takie jak Foster−Seeley’a i de−

tektor stosunkowy, pokazane na rys. 6 . W ukła−

dach tych do przetworzenia zmian częstotliwości

na zmiany napięcia są wykorzystywane różne fa−

zy w obwodzie transformatorowym.

Obecnie do demodulacji FM powszechnie

używa się pętli synchronizacji fazowej (PLL −

ang. Phase Locked Loop)) ze względu na ich

doskonałe właściwości. Takie demodulatory są

stosunkowo tanie, ponieważ nie wymagają kosz−

townych w produkcji, specjalnych cewek. Układ

PLL nadąża za częstotliwością odbieranego syg−

nału. Napięcie dostrajające oscylator odpowiada

sygnałowi audio, zostaje więc ono wyprowadzo−

ne i wzmocnione.

oprac. KP

Cd. w EDW 9/96

Rys. 5. Sygnał z modulacją częstotli−

wości: a) przebieg audio; b) sygnał

zmodulowany częstotliwościowo.

Rys. 6. Detektory FM: a) Foster−

Seeley’a i b) detektor stosunkowy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

oprac. KP

Radio i TV

Stereo

Gdy przyjęły się programy FM oczywistością

stała się potrzeba ich rozszerzenia do progra−

mów stereo. Obecnie stosowany system emisji

stereo pozwala nadal używać w dotychczasowy

sposób zwykłych odbiorników mono bez jakie−

gokolwiek pogorszenia jakości odbioru. Osiąga

się to drogą dołączenia dodatkowej informacji

stereo poza normalnym pasmem audio. Nadajnik

wysyła nadal sygnał mono w dotychczasowy

sposób.

Sygnał ten jest tworzony jako suma kanałów

lewego i prawego, czyli L + R. Jeżeli jest ponadto

nadawany sygnał odpowiadający różnicy kana−

łów lewego i prawego, czyli L − R, to z sumy obu

sygnałów można otrzymać kanał lewy, a z ich

różnicy kanał prawy.

Następnym problemem jest znalezienie spo−

sobu nadawania sygnału L − R. Jest to jednak

stosunkowo łatwe. Standardowe transmisje FM

mogą przenosić sygnały o pasmie znacznie szer−

szym niż potrzebne. Sygnał mono, czyli L + R,

jest nadawany w normalny sposób. Natomiast

sygnał L − R zostaje umieszczony powyżej nor−

malnego pasma audio przez zmodulowanie pod−

nośnej 38kHz. Sama podnośna zostaje następnie

stłumiona, pozostają więc jedynie wstęgi bocz−

ne. To tak, jakby umieścić transmisję AM tuż po−

wyżej pasma audio i usunąć nośną.

W celu ułatwienia odtworzenia sygnałów

w odbiorniku, do transmisji zostaje dodany ton

pilotujący, o częstotliwości 19kHz, dokładnie

dwukrotnie niższej od częstotliwości podnośnej

38kHz. Wszystkie te informacje, sygnał L + R,

ton pilotujący 19kHz i wstęgi boczne L − R, mo−

dulują częstotliwość podstawową FM (zob rys.

7 ).

mono L + R. Jeżeli jest to odbiornik stereo, to

zdemodulowany sygnał zostaje skierowany do

dekodera stereo. Obecnie wszystkie obwody do

tego potrzebne mogą mieścić się w jednym ukła−

dzie scalonym.

Dekoder poszukuje przede wszystkim tonu

pilotującego 19kHz. Jeżeli go nie ma, to znaczy

że transmisja jest mono i dekodowanie sygnału

stereo nie jest potrzebne. Jeżeli pilot został wy−

kryty, zostaje on skierowany do podwajacza, aby

odtworzyć podnośną 38kHz, albo posłużyć do

synchronizacji oscylatora 38kHz, jak przedstawia

rys. 8 .

Podnośna i wstęgi boczne zostają doprowa−

dzone do miksera, który wydziela sygnał L − R.

Mając już oba sygnały, odtworzenie kanałów

L i R jest tylko sprawą ich zdemultipleksowania

przez dodanie i odjęcie. Zostają one następnie

oddzielnie wzmocnione w normalnym wzmac−

niaczu stereo.

Radio Data System

Pomysł umieszczenia na podnośnej dodatko−

wych informacji może być realizowany na różne

sposoby. Jednym z nich jest wprowadzony

przed kilku laty RDS, czyli Radio Data System, za

pomocą którego przesyłane są dane wraz z syg−

nałem audio. Na pomieszczenie przesyłanych da−

nych jest dużo miejsca.

System ten powstał w wyniku trudności iden−

tyfikacji odbieranej radiostacji. Jest to problem

dobrze znany. Podczas przestrajania odbiornika

w pasmie UKF FM, napotyka się na wiele stacji,

ale jedynym sposobem ich identyfikacji jest słu−

chanie aż do odebrania pozwalających na roz−

poznanie nadawcy wiadomości. Podobne kłopo−

ty napotykają również słuchacze w samocho−

dach, przemieszczających się z obszaru odbioru

jednej stacji do następnej. Próby rozwiązania za−

równo tych, jak i innych, trudności doprowadziły

do powstania RDS.

Dane są przesyłane powyżej pasma słyszal−

nego, podobnie jak w przypadku sygnału stereo.

Sygnał odebrany przez odbiornik przechodzi

przez wszystkie jego stopnie i zostaje zdemodu−

lowany, odtwarzając sygnał audio wraz z wszyst−

kimi dodatkami. Jeżeli jest to odbiornik mono, to

po wzmocnieniu słyszalny będzie tylko sygnał

Rys. 7. Widmo przebiegu modulującego UKF FM (zawiera sygnał stereo i dane

Rys. 8. Schemat blokowy typowego dekodera stereo.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

Radio i TV

Tabela 1. Skróty RDS

niana jest faza sygnału. W trakcie zmiany fazy

zmienia się częstotliwość, po czym powraca do

normalnej wartości. Znajdując się powyżej zmul−

tipleksowanych segmentów audio i stereo nada−

wanego sygnału, składowa RDS zupełnie z nimi

nie koliduje. W ten sposób system ten zachowu−

je pełną kompatybilność z istniejącymi odbior−

nikami i transmisjami.

Do odtworzenia danych, w procesie demodu−

lacji w odbiorniku jest używany ton pilotujący

19kHz. W przypadku transmisji mono ton ten

musi być generowany w odbiorniku. Tolerancja

tej częstotliwości wynosi 6Hz, może więc on być

generowany bez większych trudności. Dane po

odebraniu muszą zostać przetworzone, do czego

zazwyczaj jest używany mikroprocesor, co jest

naturalne wobec liczby funkcji stosowanych

w większości współczesnych odbiorników.

Umożliwia on implementowanie większości

udostępnianych przez RDS udogodnień bez

dodatkowego wyposażenia.

RDS udostępnia wiele bardzo pożytecznych

funkcji. Odbiornik przechowuje w pamięci kod

identyfikacyjny radiostacji wraz z jej częstotli−

wością. Oprócz tego kodu odbiornik może zapa−

miętać informację, że dana radiostacja mieści się

na liście wybranych przez słuchacza nadajników,

wyświetlając jej nazwę, np. “BBC R4”. Nadajniki

także wysyłają odpowiednie kody częstotliwości.

Odbiornik jest wtedy wyposażony w listę

częstotliwości na danym obszarze, na którym

znajdują się te nadajniki. Odbiornik może porów−

nywać wszystkie częstotliwości z listy, może

więc wybrać nadajnik o najlepszym sygnale.

Wiadomości o warunkach

jazdy

Inną pożyteczną możliwością RDS jest ułat−

wianie odbioru komunikatów drogowych. Radio−

stacje regularnie nadające komunikaty o warun−

kach jazdy informują o tym w swoim kodzie, od−

biornik może więc informować, czy odbierana

radiostacja zawiera je w swoim programie. Kod

ten jest oprócz tego wysyłany w momencie na−

dawania komunikatu. Może to być wykorzysty−

wane do automatycznego zwiększania głośności,

jeżeli została ona ustawiona na niską, lub zatrzy−

mać odtwarzanie kasety, umożliwiając wysłucha−

nie komunikatu. Odbiorniki oznaczone EON (E−

nhanced Other Networks) mogą automatycznie

przestrajać się do właśnie nadającej komunikat

radiostacji. Obecnie tylko stacje BBC nadają kody

EON. Jest to bardzo użyteczne i BBC radzi każde−

mu kupującemu radio z RDS, aby upewnił się czy

jest ono wyposażone w system EON. Takie od−

biorniki są wyraźnie oznaczane logo EON.

Nadawanie w systemie EON wymaga dokład−

nej koordynacji pomiędzy poszczególnymi na−

dajnikami sieci. BBC używa do tego celu central−

nego komputera. Gdy któraś lokalna radiostacja

BBC zamierza nadać komunikat o warunkach jaz−

dy, sygnalizuje to centralnemu komputerowi.

Komputer z kolei wysyła polecenia do odpowied−

nich nadajników sieci, które sygnalizują

w swoich danych RDS, która stacja zamierza na−

dać komunikat. Umożliwia to odbiornikom prze−

strojenie się celem odebrania wiadomości. Po

zakończeniu nadawania sygnał sterujący znika

i odbiorniki mogą powrócić do przerwanego od−

bioru swoich stacji.

Dla odbiorników wyposażonych w RDS jest

przeznaczonych wiele skrótów, oznaczających

na poszczególne możliwości. Zostały one zesta−

wione w tabeli 1 .

System danych AM

Wszyscy, którzy narzekają na trudności iden−

tyfikacji radiostacji w pasmie UKF FM, mieliby

jeszcze większe kłopoty na falach krótkich. Trud−

no się więc dziwić, że podobny system iden−

tyfikacyjny został zaproponowany dla pasm krót−

kofalowych. Został on nazwany AMDS (A.M. Da−

ta System, system danych AM) i jest jeszcze

w fazie eksperymentalnej, chociaż niektóre

radiostacje, w tym BBC World Service, już włą−

czyły go do swoich programów w celu obserwo−

wania jego działania i skuteczności.

Wśród proponowanych udogodnień na pier−

wszych miejscach znajduje się wiele zawartych

w RDS. W szczególności użyteczne są zamienne

częstotliwości wraz z nazwami programów lub

radiostacji. Komunikaty o ruchu drogowym zo−

stały także włączone do tego systemu, jednak ra−

czej na falach średnich, będących z natury pas−

mem raczej lokalnym.

Inaczej niż w transmisjach UKF FM, w któ−

rych jest możliwe skorzystanie z umieszczonej

powyżej pasma audio podnośnej, w transmis−

jach AM trzeba było znaleźć inną metodę przesy−

łania dodatkowych informacji. Wykorzystano do

tego modułację fazową częstotliwości nośnej

z maksymalną szybkością przenoszenia 200 bi−

tów na sekundę. Detektor sygnału audio odbiera

tylko zmiany amplitudy, modulacja fazy nie po−

winna więc być słyszalna. W ten sposób można

równolegle przesyłać sygnały audio i danych.

C−QUAM

Radiofonia rozwija się głównie w zakresie

UKF FM. Dźwięk wysokiej jakości, stereo,

AAF Alternative Frequencies,

częstotliwości zamienne

Wykaz częstotliwości

radiostacji w pobliskim

obszarze. Umożliwia

odbiornikowi wybór

najlepszego sygnału.

CT Clock Time and Date, czas

i data

Dane zawierające czas i datę

do wyświetlania przez

odbiornik. Sygnał ten

umożliwia wyświetlanie

dokładnego czasu i daty, który

nie spieszy się ani nie spóźnia,

jak zegary niezależne.

Dostosowuje się on sam do

czasu letniego.

EON Enhanced Other Networks,

uwzględnianie innych stacji

Transmisja skorelowanych

z innymi radiostacjami

informacji, dotyczących ruchu

drogowego i innych.

MMS Music/Speech, muzyka/mowa

Umożliwia zmianę głośności

muzyki względem mowy

PPI Programme Identification,

identyfikacja programu

Jest to kod radiostacji,

stosowany wraz z danymi AF

do automatycznego

przestrajania do najlepszego

sygnału w wybranym

obszarze.

PIN Programme Identification

Number, numer identyfikacyj−

ny programu

Jest to kod określonego

programu, pozwalający na

przełączenie się radioodbiorni−

ka (i ewentualnie odtwarzacza)

do odbioru tego programu.

PTY Programme Type Selection,

wybór rodzaju programu

Kod pozwalający na wybieranie

odbioru jednego z 15 rodzajów

programów a nie radiostacji.

PPS Programme Service Name

nazwa radiostacji

Dane umożliwiające

wyświetlanie przez odbiornik

nazwy odbieranej radiostacji.

RT Radio Text, radio tekst

Umożliwia wyświetlanie przez

odbiornik informacji

o odbieranym programie.

W tym przypadku częstotliwość podnośna RDS

wynosi 57kHz, trzykrotnie więcej od częstotli−

wości tonu pilotującego 19kHz.

Do przesyłania danych jest używany system

modulacji fazowej. Pod wieloma względami jest

on bardzo podobny do systemu modulacji częs−

totliwości, tylko że zamiast częstotliwości zmie−

Rys. 9. Generacja sygnałów kwadraturowych AM.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

AAF

CCT

EON

MMS

PPI

PTY

PPS

RRT

Radio i TV

Rys. 10. Demodulacja sygnałów kwadraturowych AM.

Przyczyną tego zjawiska jest brak w procesie

demodulacji własnej częstotliwości nośnej syg−

nału L − R. Jest to przedstawione na rys. 11 .

Jeżeli nadawana jest sinusoida tylko w kanale

L + R, przybierze ona postać pokazaną na rys.

11a, i może zostać w normalny sposób bez znie−

kształceń zdemodulowana w każdym odbiorniku.

Jeżeli jednak ten sam sygnał jest nadawany tylko

w lewym lub tylko w prawym kanale, to obecny

jest tylko sygnał L − R, a jego przebieg wygląda

tak, jak na rys. 11b. Po jego zdemodulowaniu

w zwykłym odbiorniku, łatwo spostrzec, że znie−

kształcenia będą bardzo duże! Można więc sobie

wyobrazić, że w przypadkach pośrednich, gdy is−

tnieją oba sygnały, L + R i L − R, poziom znie−

kształceń będzie znaczny, zależnie od poziomu

sygnału L − R.

Poprawka

Niezakłócanie przez transmisje C−QUAM nor−

malnego odbioru w odbiornikach mono udało

się uzyskać w prosty sposób. Sygnał audio L +

R służy do zwyczajnej modulacji częstotliwości

nośnej. Informacja fazowa, która byłaby dodana

do tego sygnału przez sygnał L − R, zostaje wy−

dzielona i użyta do modulacji fazowej głównego

oscylatora nadajnika. Generuje on sygnał, który

jest bardzo zbliżony do kwadraturowego sygnału

AM, ale kompatybilny z istniejącymi odbiornika−

mi.

a ostatnio RDS, odciągają słuchaczy od tradycyj−

nych średniofalowych transmisji AM. Jest to

szczególnie ostro odczuwane w USA, gdzie wiele

rozgłośni ma koncesje tylko na fale średnie

i chciałoby przyciągnąć odbiorców z powrotem

z UKF. Jednym z pomysłów odmłodzenia AM

jest wprowadzenie stereo. Próbowano wielu me−

tod, ale tylko jedna zdobyła szersze uznanie. Jest

to system C−QUAM firmy Motorola. Nazwa wzię−

ła się ze skrótu Compatible QUadrature Amplitu−

de Modulation (kompatybilna kwadraturowa mo−

dulacja amplitudy). W systemie tym sygnał

mono L + R jest nadawany niemal w zwyczajny

sposób przez modulację amplitudy fali nośnej.

Informacja stereo jest natomiast nakładana na

falę nośną kwadraturowo, czyli z przesunięciem

fazy o 90° w stosunku do sygnału głównego.

Zwyczajne odbiorniki reagują tylko na sygnał

zmodulowany przez L + R, bez żadnych niepożą−

danych efektów. Odbiorniki stereo natomiast są

w stanie zdekodować całą informację i odtwor−

zyć bez trudności oba kanały.

Pierwszym stadium wytwarzania w nadajniku

sygnałów C−QUAM jest generacja zwykłego sys−

temu kwadraturowego AM. W tym celu na tej sa−

mej częstotliwości nośnej zostają umieszczone

dwa sygnały, ale dla jednego z nich nośna jest

przesunięta o 90°. Jeden ze sposobów osiągnię−

cia tego jest przedstawiony na rys. 9 .

Standardowy nadajnik AM emituje sygnał

mono L + R w zwykły sposób. Różnicowy sygnał

stereo L − R moduluje drugą częstotliwość noś−

ną, do czego służy układ zwany zrównoważonym

modulatorem. Dostarcza on samych wstęg bocz−

nych z usuniętą nośną. Oba sygnały zostają na−

stępnie zsumowane, wzmocnione i nadane. Uży−

ta jest ta sama częstotliwość nośna, więc wstęgi

boczne nakładają się w sensie częstotliwości,

w odbiorniku mogą jednak zostać od siebie od−

dzielone.

W odbiorniku ( rys. 10 ) częstotliwość nośna

jest użyta do generacji sygnału odniesienia, ste−

rującego dwoma potrzebnymi w procesie demo−

dulacji zrównoważonymi mikserami. Sygnał ten

dla jednego z nich zostaje przesunięty o 90°.

Zrównoważony demodulator jest czuły na fa−

zę, zatem jedna jego część może demodulować

tylko sygnał L + R, a druga L − R. Dwa te sygnały

są następnie demultipleksowane w taki sam spo−

sób jak przy transmisjach UKF FM, otrzymując

przez dodawanie i odejmowanie kanały L i R.

Ta podstawowa forma kwadraturowej modu−

lacji amplitudy nie jest niestety zadowalająca.

Rys. 11. Obwiednie sygnałów

kwadraturowych AM: a) modulacja

tylko L+R (czyli sygnał mono); b)

modulacja tylko L−R.

W celu uatrakcyjnienia systemu C−QUAM dla

producentów odbiorników i operatorów nadajni−

ków Motorola produkuje układ scalony demodu−

latora sygnałów C−QUAM.

Schemat blokowy stopnia, stosowanego

w odbiornikach do demodulacji sygnałów C−QU−

AM, jest przedstawiony na rys. 12 . Detektor ob−

wiedni odbiera sygnał L + R w zwyczajny spo−

sób. Sygnał ten jest doprowadzany do układu

sterowania poziomu, gdzie zostaje przetworzony

w kwadraturowy sygnał AM. Może on teraz zo−

stać zdemodulowany przez dwa detektory syn−

chroniczne czyli miksery i generator sterowany

napięciem, wydzielający sygnał L − R. Z sygna−

łów L + R i L − R przez dodanie i odjęcie mogą

zostać odtworzone kanały L i R.

Działa dobrze z użyciem poprawnego demodula−

tora, jednak nie jest w pełni kompatybilna

z większością będących w użytku detektorów

AM, które reagują tylko na amplitudę, w rezulta−

cie czego zniekształcenia są większe. Problem

nie istnieje, gdy poziom sygnału L − R jest zero−

wy, ponieważ odebrany sygnał jest taki sam, jak

z normalnego nadajnika. Jednakże przy więk−

szym sygnale L − R zniekształcenia są większe.

Rys. 12. Schemat

blokowy detektora C−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: