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调频立体声的调制原理

发表日期:2007年4月25日   【编辑录入:飞奔
    现在我们在收听无线广播时都喜欢收听FM立体声广播,原因是FM广播音色纯正,频带宽,信噪比高,抗干扰能力强,现在好的FM广播台所发出来的信号可与CD机相比美了。那么FM的立体声信号是如何产生和解码的呢?下面我们来讨论一下此问题。
  一、立体声信号的产生流程
  1、将L(左声道)和R信号(右声道)进行叠加(即L+R)我们称这种和信号为M信号;将L信号与R信号相减即L-R,我们称这种信号为S信号(如图1)。


图1

  2、将S信号调制于38KHZ的副载波(调幅制AM),调制后再将38KHZ的已调波通过一个称为平行器的将38KHZ副载波抑制掉,仅留下38KHZ已调波的上下边带分量。将S信号进行这样的处理目的是使S信号变成±S(如图2)。


图2

  抑制副载波的目的是因为调幅波在能量的角度上看载频占有最大的能量,而边频幅度(上下边带)不超过载频幅度的1/2,也就是说,边频能量最多只有载波的50%,当调制度达到100%时边频的能量一共只占1/3,如果调制度再少一些,比例还将更少。但是,信息是靠边带来传送的,所以幅度恒定的副载波是无用的,将它抑制掉这对提高信噪比和节约发射机的发射功率都有好处。然而,在接收端就必须要将抑制了的38KHZ载波信号进行恢复才能正确解调出S信号,而且恢复的38KHZ载波信号必须要和发射端的38KHZ在相位上保持一致。那末如何解决这个问题呢?可行的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立38KHZ的副载波。
  3、将L+R信号和上下边带信号与19KHZ导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号。
  4、将立体声复合信号与主载波(88~108MHZ)以FM方式进行调制后发射出去。
  二、FM立体声信号的解码
  立体声信号的主要部分是差信号±S,在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除了,在立体声解码中就必须依靠S信号,将S信号和M信号相加减来获得L、R信号。M+S=(L+R)+(L-R)=2L、M-S=(L+R)-(L-R)=2R。
  立体声解码电路是通过一个环形检波器来实现以上的功能的这里重点介绍一下19KHZ倍频电路和环形检波器电路。
  1、19KHZ倍频电路
  这部分电路实际上是恢复38KHZ副载波电路。19KHZ的导频信号从B1取出送到D1和D2进行全波整流,输出38KHZ的半波脉冲信号,BG2将信号放大,由于其波形是脉冲波所以它包含有丰富的谐波成分,而我们需要的是其基波(即一次谐波)所以BG2的负载是一个LC并联选频电路,它谐振于38KHZ,所以38KHZ的基波将得到最大的输出,经B2耦合将信号送至环形检波器从而达到恢复 38KHZ副载波。这里由于38KHZ的副载波是由发送端的19KHZ导频信号所产生的,所以它与发送端的38KHZ副载波是同步的。
  2、环形检波器
  此电路如图5。从输入端进来的是去掉了19KHZ导频信号的立体声复合信号,它加到B2次级线圈的中点并被38KHZ的副载波所调制(AM),用两个一般的包络检波器就能将所需的2L和2R信号检出来。环形检波器就能实现此功能,再生的38KHZ的副载波在环形检波器内充当了开关信号,它使D3、D4、D5、D6轮流导通,其中正向波形由D5、D6检波输出M+S=2L信号,其负载电阻是R14;负向波形由D3、D6检波输出M-S=2R信号,其负载电阻是R15,C10和C11的作用是将38KHZ副载波旁路掉,这样在输出端就得到了2R和2L的立体声音频信号了。

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