Системы с пилот – тоном

Системы с пилот–тоном применяются в США, Канаде, Японии и европейских странах, включая СНГ. В этой системе КСС (см. рис.1) также содержит тональную часть, представляющую собой сумму сигналов U _л и U_п , и надтональную часть, являющуюся результатом амплитудной модуляции поднесущей частоты f_пн = 38кГц разностью сигналов U_л-U_п. Однако поднесущая здесь подавлена полностью. Для синхронного и синфазного ее восстановления в приемнике в спектр КСС введен специальный пилот – тон, частота которого f_пг = f_пн / 2. В спектре КСС пилот – тон располагается между тональной и над тональной частями.

Рис.1

КСС в этой системе U_КСС = U_м + U_пт ×sinw_пгt + U_s ×sinw_пнt,

где U_пт, w_пг – амплитуда напряжения и частота пилот – тона, w_пн = 2w_пг – частота поднесущей

U_м = (U_л + U_п), U_s = (U_л - U_п).

В системе с пилот – тоном нормируются следующие показатели: частота f_пт = (19кГц ± 2кГц), девиация частоты передатчика пилот – тоном (8…9% максимальной девиации). Поднесущая 38кГц находится в фазе с пилот – тоном. Это означает, что в моменты, когда напряжение ПТ пересекает ось времени (т.е. проходит через нуль) напряжение поднесущей пересекает эту же ось снизу вверх. Поднесущая частота после модуляции сигналом U_s подавляется (на 40 дБ) так, чтобы она модулировала f_нес передатчика не более чем на 1% max. девиации несущей.

Суммарная девиация несущей частоты передатчика сигналами U_s, U_м не превышает 90% от max. девиации.

На следующем рисунке (Рис.2) показана структурная схема приемо–передающего тракта СФ радиовещания с ПТ.

Рис.2

М1 – суммирующая – вычитающая матрица создает сигналы U_s, U_м.;

БМ – балансный модулятор, модулируется w_п.н. частотой сигнала U_s;

БЗ – блок задержки, компенсирует задержку сигнала U_s в БМ;

å - сумматор.

КСС модулируется МВ – ЧМ передатчик.

В приемном устройстве КСС снимается с выхода частотного детектора. Фильтр (Ф) выделяет пилот–тон, из которого путем удвоения восстанавливается поднесущая, совпадающая по фазе с подавленной поднесущей в пердатчике. В балансном детекторе (БД) выделяется разностный сигнал, который поступает на суммирующе–вычитающую матрицу М2, формирующую из U _s и U_м сигналы U_л и U_п. ФНЧ служит для подавления надтональной части КСС. Постоянная времени цепей предыскажений в каналах Л и П в системе с ПГ равна 75мкс. (на рис.2 не указаны цепи предыскажений). Здесь изображен вариант с суммарно – разностным методом формирования и декодирования КСС. Однако, в принципе возможно применение любого из методов, рассмотренных нами ранее при декодировании КСС (при ПМК методе).

Преимущественное применение получил ключевой метод декодирования КСС, как обеспечивающий лучшие качественные показатели и поддающийся интеграции. Ключевой СД системы с ПТ имеет много общего с ключевым СД системы с ПМ.

Основное отличие - в способе формирования последовательности коммутирующих импульсов. В схеме на рис. 3 для этой цели используется ФАПЧ.

f_гун выбирают равной удвоенному значению частоты поднесущей (76кГц) или кратной этому значению. U_фд = 0, при сдвиге фаз U’ _пт и U_пт равном 90⁰.

Такой выбор позволяет с помощью деления частоты на два легко формировать последовательность коммутирующих импульсов в виде меандра с высокой степенью точности. Одновременно, путем использования противофазного выхода ДЧ и последующего дополнительного деления на 2 частоты следования импульсов, удается изящно решить задачу обеспечения необходимости фазового сдвига на 90для сигнала сравнения подаваемого на ФД. При этом последовательность коммутирующих импульсов, поступающих на ЭК, имеет нужную начальную фазу. На выходах ЭК выделяются сигналы стереопары U_л и U_п, а также надзвуковые частоты. Последние заметно ослабляются при компенсации предыскажений (1/U_t (j)) (75мкс.) и при необходимости дополнительного отфильтровываются с помощью ФНЧ.

Рис.3

На входе стереодекодера часто подключается широкополосный ФНЧ (0…53кГц) срезающий составляющие спектра за пределами КСС. Наличие такого фильтра позволяет улучшить помехозащищенность стереодекодера в некоторых случаях на величину до 30дБ.

В системе с ПТ очень важно при восстановлении поднесущей получить нужную фазу. При неточном фазировании нелинейные искажения на выходе ЭК резко возрастают и уменьшается переходное затухание между каналами.

Так, при ошибке поднесущей по фазе j переходное затухание оказывается равным:

b = 20lg(ctgj / 2).

При j = 20b уменьшается до 20дБ.

Еще более точной должна быть фаза пилот–тона т.к. при удвоении его частоты ошибка по фазе также удваивается. Например, при сдвиге фазы пилот – тона на 45j = 90, b = 0 т.е. передача становится монофонической.

Особенностью системы с пилот–тоном является также опасность появления искажений из-за попадания в область частот пилот–тона гармоники сигнала U_м.

Так это вторая гармоника частоты 9,5 кГц или третья гармоника частоты 5,33кГц. И когда эти составляющие значительны по амплитуде, происходит “срыв синхронизации”, создающий искажения. В системе с ПМК ПТ отсутствует и восстановление поднесущей осуществляется по ней же (частично подавленной), которая равна 31,25 кГц и лежит далеко за спектром ЗС.

Передача по системе с ПМК занимает на 15% меньшую полосу частот, чем система с ПТ, (ПТ - f_в – 46,25МГц) и обладает лучшей помехоустойчивостью. По качеству воспроизведения программы они примерно одинаковы.

К преимуществам системы с ПТ следует отнести то, что восстановление поднесущей в ней происходит в отдельном тракте, через который не проходит КСС. Это облегчает реализацию стереодекодеров с переключением и перемножением сигналов. Однако с развитием интегральной схемотехники и появления ряда новых технических решений эта задача решается и для ПМК.

ИМС 174 ХА14 и 174 ХА35.