(A + B)-(A-B)~iC~D) + (C + D) = 4ni, (A+B) + iA-B)-{C-D)-(C+D) = 4Mi, (A + B)-{A~B) + {C-D)-(C+D) = 4n.

10.3. Система с квадратурной модуляцией второй поднесущеи

В СССР разработана система квадрафонического радиовещания, совместимая со стереофоническим приемом по системе с полярной модуляцией. Соответственно первая поднесущая в этой системе равна 31 25, а вторая - 62.5 кГц.

Наиболее существенное отличие этой системы от рассмотренных в предыдущем параграфе состоит в том, что квадратурная модуляция осуществляется не иа первой, а на второй поднесущеи. Спектр КСС в этой системе выглядит, как показано на рис. 10.2. Такое построение системы было вызвано тем, что квадратурная модуляция на первой поднесущеи ие обеспечивает совместимости со стереоприемом при всех типах стереодекодеров. Действительно, в этой системе на первой поднесущеи передается сигнал u={A-B)smti>i-\-{C-В)со8ш<, огибающая которого равна

и = У(А~В) + {С-0)\ (10-2)

Если стереодекодер нечувствителен к фазе и выделяет огибающую, то на выходе неизбежно появление нелинейных искажений. Из уравнения (10.2), если привести его к виду

видно, что нелинейные искажения будут появляться каждый раз, когда разность сигналов передних каналов не будет равна разности задних каналов (или эти разности не будут равны нулю).

А+В (A-8)slnOi t I ll □

I И II 1.1 I

31,25 62,5 77,5 кГц

Рис. 10.2. Спектр ККС системы, л<.;.,/9,.

разработанной в СССР С SLn(ZCtint+l

Стереодекодеры на основе полярного детектора и суммарно-разностные декодеры не являются фазочувствительными к не пригодны для приема при квадратурной модуляции первой поднесущеи. При квадрафоническом вещании стереоприемники с такими декодерами будут создавать нелинейные искажения.

Перемножающие (и переключающие) декодеры чувствительны к фазе под-несущей, и, если они правильно отрегулированы, могут принимать только одну (синусоидальную) компоненту ККС на первой поднесущеи.

За рубежом при системе с пилот-тоном, как правило, применяются переключающие стереодекодеры и лишь в некоторых моделях и для контрольных стереодекодеров используются суммарно-разностные схемы. Поэтому в США допустимо использовать систему Доррена.

В Советском Союзе наряду с переключающими декодерами широко используются суммарно-разностные схемы, а иногда схемы с полярным детектором. Поэтому преимущество имеет система с квадратурной модуляцией на второй поднесущеи.

Уравнение ККС в такой системе имеет вид

1=(А-\-В)-\-(А -В) sm(ut-\-С sin(2(ut + (f) + D cos (2а t + (f), (10.3)

де ф - любое значение, которое, однако, должно быть стандартизировано, а )бозначения А, В, С я D - те же, что в предыдущем параграфе. На период кспериментального вещаиия принято (р=45°.

Прием ККС по формуле (10.3) не вызывает принципиальных затруднений. Тосле обычного стереодекодера образуются сигналы А я В. Продетектировав

ТАБЛИЦА \0.Ь

Основные параметры системы

Параметр

Значение

Полоса воспроизводимых звуковых частот, Гц

Первая поднесущая частоты, кГц

Степень подавления первой поднесущей

частоты, дБ

Добротность контура подавления первой поднесущей частоты Вторая поднесущая частоты, кГц Степень подавления второй поднесущей частоты, дБ

Метод восстановления полностью подавленной второй поднесущей частоты Максимальная девиация частоты передатчика, кГц

Девиация частоть! передатчика первой поднесущей частотой, кГц

Максимальная девиация частоты передатчика звуковой частью ККС, кГц Максимальная девиация частоты передатчика продуктами модуляции первой поднесущей частоты, кГц

Максимальная девиация частоты передатчика продуктами модуляции синусной компоненты второй поднесущей частоты, кГц Максимальная девиация частоты передатчика продуктами модуляции косинусной компоненты второй поднесущей частоты, кГц

Постоянная времени предыскажений модулирующего сигнала, мкс

30-15000 (по всем каналам) 31 ,25±0 ,002 14 + 0,2

100±5

62,5±0,004

Не менее 40 дБ

Выделение второй гармоники перво*

поднесущей

±50

±10

±40

±40

±20 ±20

квадратурную модуляцию второй поднесущей, можно выделить сигналы С я D. После этого легко разделить квадрафонические каналы по формулам: A-fC= = 2Л; В + В = 2Пи А-С=2Л2; В-£ = 22.

Основные параметры разработанной системы приведены в табл. Ю.1.

На рис. 10.3 показан рассчитанный вероятный спектр квадрафонической передачи. Там же для сравнения показаны спектры моно- и стереопередачи. Видно, что при переходе на квадрафоническое вещание спектр несколько расширяется. Вероятная ширина полосы передачи составляет около 145 кГц. Это означает, что при переходе от двухканального стерео- и квадраприему полоса расширяется в среднем на 15%. В связи с этим представляет интерес знать, как меняются- при переходе к квадраприему защитные отношения. Результаты расчета, выполненного на ЭВМ, показаны на рис. 10.4. Переход к квадрафоническому вещанию приводит к дополнительному увеличению необходимых защитных отношений, особенно при расстройках около 80 кГц. Однако видно, что при переходе Стерео-Квадро ухудшение защитных отношений гораздо меньше, чем при уже осуществленном переходе Моно-Стерео . Поэтому не следует ожидать, что зона квадраприема будет существенно отличаться от зоны двухканального стереоприема.

Подобное же положение складывается с ухудшением отношения сигнал/шум при квадраприеме. Расчеты показывают, что для системы с квадратурной модуляцией второй поднесущей это ухудшение по сравнению со стереорежимом составляет 6,5 дБ, что невелико по сравнению с ухудшением при переходе Моно-Стерео . Система с квадратурной модуляцией первой поднесущей дает по этому параметру несколько лучшие результаты (ухудшение на 5,9 дБ). Это понятно, если учесть, что спектр ее модулирующих частот расположен более компактно.

Практически, как и при стереоприеме, расчетное увеличение шумов действует лишь при самых слабых сигналах. Это подтверждается экспериментальны-

F(co)/f(co),

W 60 W 20 0 10 W 80 КГц

Рис. 10.3. Вероятные спектры моно-. стерео- и квадрапередачн

КваЗрв-

Стерео

Рнс. Ю 4. Ожидаемые защитные отношения при моно-, стерео- и квадра-приеме

то 10мкв

10.4. Передающая аппаратура

ми кривыми на рнс. 10.5. Видно, что по чти во всем диапазоне входных сигналов разница в уровне шу.мов стерео- и квадра режимов невелика, а при напряжениях выше 100 мкВ уровень шумов на выходе почти одинаков при всех видах приема.

Рис, 10.5. Отношение сигнал/шум при моно-, стерео- и квадраприеме

Структурная схема передающей части тракта квадрафонического адйовещания показана на рис. 10 6.

Четыре квадрафонических сигнала подаются на квадрамодулятор, в котором бразуется ККС, модулирующий передатчик, состоящий из возбудителя и уси-ителя мощности.

Требования к передатчику в общем те же, что при стереофоническом веща-ИИ, но возбудитель должен быть рассчитан на более широкий диапазон моду-

!С. 10,6. Структурная схема пере-ющего тракта квадрафонического 1Диовещания

/12-

1рующих частот (до 77,5 кГц), а тракт усилителя мощности должен пропу-ать полученное ЧМ колебание без заметных искажений, т. е иметь полосу (опускания около 300 кГц, Существующие стереофонические передатчики, как )авило, могут быть перестроены для квадрафонического вещания без заметной )тери выходной мощности.

Тринципиально новым узлом передающего тракта квадрафонического радио-щания является квадрамодулятор. Одна из возможных его структурных схем Казана на рис, 10.7. Четыре первичных сигнала путем суммарно-разностных еобразований переводятся в сигналы Л, В, С и D. Затем сигналы Л и В по-