1. Петриченко, Г.С. Методика оценки А.А. Филиппов // Вестник связи. – 2010. – кабельные системы – Проектирование, финансового риска при проектировании и № 2. – С. 4-8. монтаж и эксплуатация / И.Г. Смирнов. – монтаже компьютерной сети предприятия / 4. Росляков, А.В. IP-телефония / А.В. Рос- М.: Экон-Информ, 2005. – 348 с.
Аннотация
Статья посвящена вопросам формирования и анализа сигналов стереофонического вещания с полярной модуля- цией. В ней на основе сведений о порядке реализации полярной модуляции предложен алгоритм восстановления модулирую- щих зависимостей, предназначенный для оценки качества работы устройств, формирующих сигналы с полярной модуляцией. В первой части статьи проанализированы требования государственного стандарта к сигналам с полярной модуляцией и ком- плексным стереофоническим сигналам, выявлены особенности использования генераторов сигналов специальной формы для формирования сигналов с полярной модуляцией и обоснованы требования к ним. Систематизированы способы анализа сигналов с полярной модуляцией с использованием средств измерений.
Текст статьи
ВВЕДЕНИЕ деляться степенью искажения переданных в обоих
Несмотря на широкое вовлечение интернет-техно- каналах звуковых сообщений. В настоящее время для
логий в повседневную деятельность и информацион- организации стереофонического вещания применя-
ное обеспечение, традиционные средства широкого ется двухуровневая модуляция, при которой вначале
вещания не стоит считать безнадежно устаревшими формируется сигнал с полярной модуляцией (СПМ),
и ненужными. К таковым следует отнести радиове- а затем при помощи него осуществляется частотная
щание, осуществляемое в традиционных средне- и модуляция. Такая схема позволяет реализовать до-
коротковолновом диапазонах. В городах Российской стижимые преимущества частотной модуляции при
Федерации наиболее популярным является веща- экономном использовании частотного ресурса [2] и
ние в FM-диапазоне (87,5–108 МГц), в то время при обеспечении обратной совместимости с моно-
как вещание на длинных и средних волнах является фоническими приемниками. Вместе с тем формиро-
наиболее востребованным в регионах с невысокой вание СПМ не может быть реализовано по классиче-
плотностью населения. На эту ситуацию еще долгое ским схемам амплитудной и частотной модуляций,
время не повлияет внедрение цифрового радиовеща- а также путем их объединения [3], а полноценный
ния стандартов DAB, DRM и DRM+, происходящее анализ таких сигналов с выделением модулирующих
в Российской Федерации очень медленно в силу как законов с применением обычных детекторов оказы-
длительной проработки частотных планов, так и при- вается невозможным.
верженности слушателей к традиционным техноло- Целью настоящей статьи является обобщение
гиям радиовещания. При этом в сфере аналогового способов формирования и анализа СПМ с ориен-
радиовещания наиболее приемлемым по качеству, тацией на широко распространенные и во многом
занимаемой полосе, необходимым мощностям пере- универсальные средства измерений. Формирование
датчиков, а также по помехозащищенности является и анализ сигналов с СПМ могут потребоваться при
формат двухканального стерео, передаваемого с ис- отладке узлов стереофонических приемников и пере-
пользованием частотной модуляции [1]. датчиков, а также при осуществлении их сервисного
Как и во всех других случаях использования элек- обслуживания. При этом одним из основных требо-
тросвязи, стереофоническому вещанию можно со- ваний к осуществлению анализа сигналов с СПМ
поставить понятие качества, которое будет опре- с целью выделения модулирующих зависимостей
41
ELSV.RU
является минимальное влияние используемых средств и методов на разование напрямую транслиру-
конечный результат. ется в полусуммарную (тональный
сигнал) и полуразностную (надто-
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ТРЕБОВАНИЯ СТАНДАРТОВ К СИГНАЛАМ нальный сигнал) составляющие в
СТЕРЕОФОНИЧЕСКОГО ВЕЩАНИЯ уравнении (1). Это преобразова-
Развитие звукового радиовещания в формате стерео было обуслов- ние осуществляется с коэффи-
лено тем, что субъективная оценка качества воспроизведения стере- циентом передачи 0,2061…0,9987
офонической программы существенно выше, чем монофонической. и фазовым сдвигом от 11025 до
Принципиально стереофонический радиоканал можно получить путем 2023 в полосе частот от 40 до
объединения двух монофонических, однако при этом не достигается 15000 Гц, что позволяет поднять
совместимость стереофонической системы радиовещания с наиболее уровень высоких звуковых частот
простыми и весьма популярными монофоническими приемниками. на 13,6 дБ в сравнении с нижни-
Кроме того, непосредственное объединение двух монофонических ми. СПМ, построенные на основе
каналов без каких-либо дополнительных мер сделало бы такие радио- предыскаженных сигналов l(t) и
каналы неэффективными в части использования частотного ресурса r(t), принято называть комплекс-
[4]. Ввиду этого в стереофонии используются более сложные схемы объ- ным стереофоническим сигналом
единения модулирующих сигналов, позволяющих сформировать СПМ. (КСС), и именно такой сигнал
Если обозначить модулирующие функции, соответствующие при используется для последующей
стереофоническом вещании сигналам с левого и правого микрофона, частотной модуляции. Стандарт
как l(t) иr(t), то СПМ будет описываться функцией предписывает подавление под-
несущего колебания на 80%, или
(cid:11) l(t)(cid:8)r(t) (cid:11) l(t)(cid:7)r(t)(cid:14) (cid:14)
U (t)(cid:2)U (cid:13)M (cid:8)(cid:13)1(cid:8)M (cid:16)cos(2"ft)(cid:16), (1) 14 дБ. Эта мера необходима для
ПМ m(cid:12) 2 (cid:12) 2 (cid:15) (cid:15) обеспечения девиации частоты
гдеU и ff– амплитуда и частота некоторого высокочастотного коле- несущей при частотной модуля-
m
бания;M – коэффициент модуляции, обычно считающийся одинако- ции КСС на уровне ±50 кГц, а
вым для обоих каналов. Такой сигнал будет обладать тем свойством, также для снижения требований
что при cos(2ffft)=1 имеем UUU (t)=U (1+Ml(t)), а если cos(2ffft)= –1, к фильтрам стереофонических
ПМ m
тоUUU (t)= –U (1–Мr(t)), т.е. огибающие, построенные по максиму- приемников и улучшения условий
ПМ m
мам и минимумам сигналов, будут соответствовать левому и правому электромагнитной совместимости
каналу стереофонического вещания с точностью до линейного пре- станций, работающих в смежных
образования. Важно отметить, что СПМ не могут использоваться не- каналах. Снижение амплитуды
посредственно для радиопередачи, так как содержат низкочастотную поднесущего колебания позволяет
звуковую составляющую. Расчетная осциллограмма СПМ для случая, уменьшить приходящуюся на неё
когда l(tt)= –0,5+103ttи r(tt)=0,3cos(2·104tt);U =1 В;MM = 0,8; fff =31,25 кГц, долю девиации частоты. Стандарт
m
представлена на рис. 1. Значения коэффициентов и формы зависимо- предусматривает ограничение
стей l(t) и r(t) выбраны исходя из представления о медленно и быстро максимальной глубины амплитуд-
изменяющихся модулирующих сигналах, которые демодулируются в ной модуляции на уровне 80%, ча-
приемных устройствах с разным качеством. стота поднесущей фиксирована и
Для обеспечения качественного стереофонического радиовещания равна 31,25 кГц. Описанная схема
(СР) и приема необходимо, чтобы характеристики и алгоритмы моду- модуляции применяется для СР в
ляции были одинаковыми для всех передающих и приемных устройств. Европе и Российской Федерации.
В Российской Федерации в этой части действует ГОСТ Р 51107-97 [5], Вторая схема СР строится по
устанавливающий две возможные схемы СР. В первом случае исполь- иному принципу. Стандарт уста-
зуется СПМ, сформированный на основе сигналов левого и правого навливает частоту поднесущей
каналов, предыскаженных с постоянной времени 50 мкс. Такое преоб- равной 38 кГц, однако в передаю-
щем устройстве она подавляется
не менее чем на 40 дБ, т.е. прак-
Рисунок 1 тически полностью. Вместо неё
Расчетная осциллограмма СПМ
в состав передаваемого сигнала
вводится пилот-тон на частоте
19 кГц. В приемнике СР эта ча-
стота удваивается, за счет чего
восстанавливается поднесущее
колебание. При таком способе
формирования КСС использу-
ются такие же предыскажения
42
ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ
сигналов l(t) и r(t), максималь- Рисунок 2
ный коэффициент амплитуд- Спектральные составляющие СПМ (а) и КСС (б)
ной модуляции составляет 90%,
а для сигнала СР номинальное
значение девиации частоты, вы-
званное КСС и в отдельности пи-
лот-тоном, составляет ±75 кГц и
±(6…7,5) кГц. Таким образом,
при данном способе формиро-
вания КСС необходимая для а)
СР полоса частот оказывается
несколько шире. Оба способа
формирования сигналов для мо-
дуляции примерно равноценны
по достижимым при равных ус-
ловиях характеристикам СР. В
дальнейшем будем рассматривать
только первый из описанных спо-
б)
собов формирования КСС.
Из содержания стандарта [5]
следует, что он устанавливает • составляющие, относящиеся к полуразностному сигналу
только те параметры сигналов СР (16,25…46,25 кГц).
и КСС, которые необходимы для Спектры суммарной и разностной составляющих не перекрыва-
соблюдения требований межси- ются по частоте за счет выбора минимально достаточного значения
стемной электромагнитной со- fff =31,25 кГц. Аналогичный состав с точностью до результатов предыска-
вместимости и для обеспечения жений имеет и КСС, как это показано на рис. 2. Здесь полусуммарная
СР как такового с учетом массо- и полуразностная составляющие выбраны имеющими равномерную
вого выпуска приемников и пере- спектральную плотность. При обработке в приемнике СР разностный
датчиков. Стандарт не наклады- сигнал выделяется и восстанавливается по амплитуде при помощи уз-
вает ограничения ни на схемы их кополосного резонансного фильтра, полусуммарный сигнал подверга-
построения, ни на минимальное ется должной фильтрации, и после снятия предыскажений выделяются
качество программ СР для конеч- сигналы левого и правого каналов.
ного потребителя, которое может Спектральные и временные свойства СМП и КСС позволяют сделать
быть определено для выбранного следующие выводы.
образца приемника стереофо- 1. Для формирования СПМ невозможно использовать классическую
нического вещания, например, амплитудную и частотную модуляцию либо их сочетание. Векторные
путем кольцевого тестирования, генераторы, в том числе те, которые поддерживают синтез сигналов на
когда используется эталонный основе расчетов в математических пакетах типа MATLAB, также мало-
модулятор с известным и весьма пригодны для формирования СПМ, поскольку обычно имеют нижнюю
высоким качеством выходного рабочую частоту на уровне 9 либо 100 кГц. Однако их можно использовать
радиочастотного сигнала и сопо- для непосредственного формирования сигналов СР с обоими уровнями
ставляются его входные (моду- модуляции, т.е. когда на несущую наложена частотная модуляция КСС. В
лирующие) сигналы и выходные условиях радиолабораторий для формирования СПМ целесообразно ис-
(демодулированные) сигналы пользовать прямой цифровой синтез, в частности, реализуемый в генера-
приемника. торах сигналов произвольной формы (ГСПФ). Тот факт, что спектральные
При СР диапазон передаваемых составляющие СПМ и КСС находятся на частотах ниже 50 кГц, позволяет
частот лежит в интервале от 40 Гц предъявлять невысокие требования к ГСПФ по быстродействию. Для этих
до 15 кГц. Из математической мо- целей с учетом требований по достаточно высокому качеству генерации
дели (1) следует, что спектр СПМ можно использовать ГСПФ с частой цифроаналогового преобразования
будет содержать: (ЦАП) от 1 МГц и с разрядностью 9…12 бит. Этим требованиям соответ-
• составляющие звуковых ствуют практически все ГСПФ среднего и высшего класса.
частот, относящиеся к по- Также следует учитывать, что динамический диапазон приемников
лусуммарному сигналу высшего класса составляет до 120 дБ по входному сигналу, но он не
(0,04…15 кГц); транслируется напрямую в громкость звука. Динамический диапа-
• поднесущую на частоте зон радиоприемника составляет порядка 50…60 дБ по звуку. Средство
31,25 кГц; формирования КСМ и СПМ должно обеспечивать перекрывающий
43
ELSV.RU
этот интервал динамический диа- Рисунок 3
пазон. Следовательно, отношение Детектирование СПМ: схема амплитудного детектора, использовавшаяся при
максимального уровня к мини- моделировании(а); результат моделирования при ff =1 кГц(б) и ff =10 кГц (в)
мальному для любой полярности
КСС или СПМ должно составлять
не менее 60 дБ. Это соответствует
10-разрядному ЦАП, и еще один
разряд должен быть заложен на по-
лярность [6]. Отсюда следует, что
для работы с высококачественны-
а)
ми приемниками целесообразно
применять 11-разрядные ГСПФ.
Важно подчеркнуть, что для ре-
ализации преимуществ высокой
разрядности необходимо, чтобы
размах СПМ охватывал практи-
чески полностью характеристику
преобразования цифроаналогово-
го преобразователя ГСПФ.
2. В современных приемниках б)
применяются разные способы
обработки сигналов СР для вы-
деления зависимостей l(t) и r(t),
кодирующих передаваемые звуко-
вые сообщения – от классических
методов узкополосной фильтра-
ции и двухполярного детектиро-
вания до цифровой фильтрации
высокого порядка и цифрового
детектирования после переноса в)
на промежуточную частоту. Од-
нако практически любой способ
извлечения функций l(t) и r(t) из лирования использовалась простейшая схема, показанная на рис. 3, а,
сигналов СР в целом и, в частно- в которой применялась экспоненциальная модель диода с нулевым
сти, из СПМ будет накладывать сопротивлением базовой области и обратным током, равным 0,1 мкА,
собственный отпечаток на резуль- и температурным потенциалом 0,025 В, при этом были выбраны зна-
тат их получения. чения R = R =800 Ом,СС =0,07 мкФ. Постоянные времени заряда и
1 2
Рассмотрим пример. Как от- разряда составляли 28 и 56 мкс.
мечалось выше, положитель- Известно [7], что оптимизировать детектирование в узкой полосе
ная и отрицательная полуволны частот с минимизацией пульсаций можно путем подбора постоянных
СПМ имеют огибающую, соот- времени заряда и разряда детектора. В случае же аналогового детекти-
ветствующую l(t) и r(t) с точно- рования огибающей для выделения звуковых частот эта оптимальность
стью до линейного преобразова- для всей полосы 40…15000 Гц достигнута быть не может. Колебания,
ния. Если бы в СР сигналы l(t) и повторяющиеся с частотой поднесущего колебания, не будут слышны
r(t) передавались без наложения при приеме на слух, однако такой импульсный процесс будет иметь не-
предыскажений, то этот способ прерывный в указанной полосе частот спектр и будет являться помехой
демодуляции СПМ был бы наи- приему передач СР, снижая пороговую чувствительность.
более простым. На рис. 3 показа- Ввиду изложенного для определения функций l(t) и r(t) следует ис-
ны результаты детектирования, пользовать методы, возможно, проигрывающие типовым способам
которые могут быть получены обработки СР по простоте и обеспечению реального времени извле-
при помощи диодного детектора чения информации, но обеспечивающие наименьшие привнесенные
огибающей с RCR-цепью для слу- искажения.
чая, когда детектируются поло-
жительные значения СПМ и при СПОСОБЫ АНАЛИЗА СИГНАЛОВ С ПОЛЯРНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
r(t)= –0,5+103t; l(t)=0,3cos(2ft), Из рассмотрения назначения, области применения и особенностей
где f =1 кГц или 10 кГц. Для моде- СПМ следует, что их анализ может проводится в следующих целях:
44
ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ
• для измерения параметров модуляции, что ное статистическое распределение. Ввиду этого для
необходимо, например, при массовом тести- весьма большого интервала t можно определить, что
и
ровании приемных и передающих устройств,
t
работающих с сигналами СР; U (cid:2) 2
(cid:25)и
U2 (t)dt. Такое интегрирование может быть
m ПМ
• для анализа качества сигналов в части пере- 0
дачи данных, что необходимо, например, при осуществлено средствами встроенной математиче-
тестировании узлов детектирования стереофо- ской обработки современных осциллографов либо
нических приемников. в рамках постобработки по сохраненным выборкам.
Способы анализа СПМ, применяемые для дости- Статистический подход может быть использован
жения этих целей, представлены на рис. 4 и в таком и для одновременного определения MM и U . Для
m
обобщении представлены впервые. СПМ имеют два этого необходимо на достаточно большом интерва-
основных параметра модуляции – глубину MM и ча- ле времени, на котором уже действуют упомянутые
стоту несущего колебания f, требования к которым выше законы статистики, определить минимальный
определены в стандарте [5]. Частоту f определяют и максимальный уровень огибающей для положи-
непосредственно по временной шкале осциллогра- тельных или отрицательных полуволн СПМ. Тогда
фа либо с использованием функции автоматических в соответствии с обозначениями на рис. 5 получим
измерений. Значение U , как это следует из урав- две системы уравнений:
m
нения (1), определяет мощность сигнала и может
(cid:19)8U (cid:2)U (1(cid:7)M); (cid:19)8U (cid:2)U (1(cid:7)M);
также рассматриваться в качестве характеристики (cid:20) п,min m (cid:20) o,min m (2)
СПМ. В типовом случае СПМ для таких измерений (cid:21)8U (cid:2)U (1(cid:8)M); (cid:21)8U (cid:2)U (1(cid:8)M).
п,max m o,max mm
формируются с использованием произвольных за-
висимостей l(t) и r(t), соответствующих передаче Значения в левой части этих уравнений положи-
некоторой звуковой информации в пределах частот тельны. Решение систем уравнений (2) может дать
от 40 до 15000 Гц. Для осуществления измерений па- несколько отличающиеся значения U иМММ, в этом
m
раметров модуляции могут быть использованы три случае за результат измерений следует принять их
типа приборов: осциллографы, собственно измери- средние значения. Если результаты измерений силь-
тели параметров модуляции и анализаторы спектра. но разнятся для положительных и отрицательных
Измерение значения U может быть осуществлено значений СПМ, то можно ожидать, что модуляция
m
следующим образом. В уравнении (1) на функции l(tt) сигналами левого и правого каналов осуществляется
и r(t) принято накладывать ограничения, согласно с разной глубиной.
которым область их значений составляет от –1 до При использовании анализатора спектра посред-
+1 В включительно. В окрестности относительно ством прямых измерений могут быть значенияU и
m
нулевого значения эти функции имеют симметрич- fff. Как следует из уравнения (1), для этого достаточно
Рисунок 4
Обобщение способов анализа сигналов с полярной модуляцией
45
ELSV.RU
Рисунок 5 меняться с учетом измерительных
Граничные характеристики амплитуды положительных и отрицательных полуволн возможностей прибора.
сигнала с полярной модуляцией
Существенно большие воз-
можности в части анализа НЛИ
открывает использование анали-
заторов спектра, охватывающих
диапазон звуковых частот, или
анализаторов сигнала с такой
функцией. В этом случае снима-
ются ограничения по частоте мо-
дулирующих зависимостей, свой-
ственные применению некоторых
при полосе разрешения не более 20 Гц и полосе обзора не более 500 Гц приборов типа С6. Анализаторы
измерить амплитудное значение и частоту спектрального пика, близко- спектра имеют существенно бо-
го к частоте 31,25 кГц или совпадающего с этой частотой. Важно иметь лее высокую чувствительность и
ввиду, что входные сопротивления анализатора спектра и осциллогра- более широкую рабочую полосу,
фа могут существенно отличаться, поэтому сопоставление результатов что позволяет измерять НЛИ для
измерений U , полученных с использованием названных приборов, слабых и зашумленных сигналов.
m
оказывается возможным только с учетом пересчета, учитывающего Для анализаторов сигналов суще-
внутреннее сопротивление источника СПМ. Еще одной проблемой ствуют специальные опции, реа-
является сохранение качества функционирования последнего при лизующие функции измерителя
подключении ко входу анализатора спектра с сопротивлением 50 Ом. нелинейных искажений. Кроме
Многие узлы детектирования приемников СР, как аналоговые, так и того, при помощи анализатора
цифровые, имеют существенно более высокое входное сопротивление, спектра могут быть обнаруже-
специально согласованное со свойствами предыдущих каскадов. Од- ны артефакты детектирования
ним из возможных решений является использование калиброванного с применением схем типа пока-
низкочастотного трансформатора сопротивлений, как это принято, занной на рис. 3, а, которые могут
например, для исследования радиопомех в диапазоне 0,009…30 МГц [7]. проявиться в повышении уровня
При использовании измерителя параметров модуляции значения f , шума в диапазоне звуковых частот
M иU определяются в соответствии с алгоритмами, реализуемыми в и наличии спектрального пика на
m
приемных устройствах, а также с использованием необходимой мате- поднесущей частоте и её гармони-
матической обработки. Анализ может выполняться как во временной, ках в случае их недостаточного по-
так и в частотной области. Как правило, для достижения статистиче- давления. К другим спектральным
ской достоверности измерения проводятся с накоплением в течение искажениям относятся:
некоторого времени. Многие измерители параметров модуляции реа- • широкополосные шумы ка-
лизуются на базе анализаторов спектра и сигналов и способны работать скадов, предшествующих
непосредственно с высокочастотными сигналами стереофонического сечению измерения СПМ
вещания, прошедшими оба уровня модуляции. или КСС;
Как показано на рис. 4, анализ качества СПМ в зависимости от его • узкополосные составляю-
целей может быть реализован для специальных и произвольных зави- щие, вызванные резонанс-
симостей l(t) и r(t) и обычно реализуется для модуляторов, в том числе ными явлениями в тех же
формирующих КСС, или при кольцевом тестировании передатчиков каскадах;
или приемников. Также могут быть протестированы и ГСПФ как сред- • помехи любого характера,
ства формирования СПМ. проникающие в измери-
В первом случае эти зависимости обычно являются синусоидальны- тельное сечение через цепи
ми, имеют обоснованно выбранную одинаковую частоту и разность питания либо из-за иных
фаз, а задача измерений сводится к оценке либо нелинейных искажений проблем внутриаппарат-
(НЛИ), либо искажений по спектру. Для её решения сигнал с СПМ ной электромагнитной со-
должен быть подвергнут демодуляции с минимальными возможными вместимости [8].
искажениями и с получением зависимостей l(t) и r(t). Если необхо- Средства, применяемые при
димо измерить НЛИ, то при достаточности уровня сигнала могут быть анализе качества СПМ с исполь-
использованы специальные измерители типа С6 с автоматическим из- зованием синусоидальных зави-
мерением коэффициента гармоник. Многие приборы С6 ориентирова- симостей l(t) и r(t), могут рабо-
ны именно на звуковой диапазон частот и не позволяют устанавливать тать во временной области, если
произвольную частоту измерений. Для получения подробных характе- речь идет об измерителе НЛИ, но
ристик модулятора в части НЛИ частота входного сигнала должна из- чаще всего необходимые измере-
46
ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ
ния проводятся в частотной области. Для этого также расчет АКФ, ВКФ и других характеристик, если на
могут использоваться современные осциллографы с осциллограф не возлагается функция демодуляции
функцией анализатора спектра, в некоторых из них СПМ (КСС). Также при помощи автоматических из-
имеются опции, позволяющие автоматически рас- мерений могут быть определены параметры, необхо-
считывать коэффициент гармоник. димые для масштабирования и смещения функций
Весьма часто в практике тестирования приемни- l(t) и r(t).
ков и передатчиков СР в качестве модулирующих ис- Практика анализа СПМ и КСС показала, что уни-
пользуются зависимости l(tt) и r(tt), соответствующие версальным решением является захват сигналов l(tt),
вполне реальной типовой программе радиовещания r(t), l(t) и r(t) с началом развертки по внешнему
– речи диктора, музыкальным композициям. Изме- тактирующему импульсу и с достаточной частотой
рения по таким СПМ могут проводиться путем: выборки. После этого вся обработка осуществляет-
– расчета взаимнокорреляционной функции ся в математических пакетах, например в Mathcad
(ВКФ) для пар сигналов l(t), l(t) и r(t), r(t) и ав- или MATLAB. В этом случае могут быть фактически
токорреляционной функции (АКФ) для l(t) и r(t) исключены погрешности, связанные с артефактами
и их попарного сопоставления для получения обоб- детектирования в схемах, сходных с изображённой
щенной оценки воспроизводимости модулирующих на рис. 3, а. Ниже это будет показано.
зависимостей после модуляции и демодуляции; На основе изложенного можно сделать следующие
– попарного сопоставления зависимостей l(t), выводы.
l(t) и r(t), r(t) для целей вычисления показателей 1. Анализ СПМ, проводимый для оценки их каче-
их расхождения, таких как среднее и среднее квадра- ства, осуществляется с использованием тех средств
тичное отклонение, средняя амплитуда остаточных измерений, которые могут измерять параметры мо-
пульсаций после демодуляции надтональной состав- дуляции. Ввиду этого наиболее универсальными
ляющей и т.д. средствами анализа СПМ являются современные
Оба вида измерений могут проводиться либо в цифровые осциллографы и анализаторы спектра и
интересах оценки качества функционирования мо- сигналов.
дуляторов, формирующих СПМ либо КСС, тогда за- 2. Анализ качества СПМ предполагает в ряде слу-
висимости l(t) и r(t) формируются непосредствен- чаев выделение зависимостей l(t) и r(t) иих сопо-
но их демодуляцией в измерительном тракте, либо ставление c исходными функциями l(t) и r(t). Для
для оценки качества детектирования в некотором этого следует использовать измерения во временной
устройстве, и тогда сигнааалы l(t) и r(t) снимаются области. Несмотря на то, что, например, некоторые
с его выходов, а зависимости l(t) и r(t) формируют- современные осциллографы реализуют расчет АКФ
ся в измерительном тракте в предположении о том, и ВКФ, демодуляция СПМ не является типовой опе-
что достигнутое в нём качество демодуляции будет рацией в математической обработке осциллограмм.
существенно выше. Упомянутое парное сопоставле- Ввиду этого целесообразно использовать осцилло-
ние сигналов для получения корректных результатов графы для захвата сигналов и формирования мас-
требует предварительного осуществления линейных сивов выборок, а дальше обрабатывать их матема-
преобразований зависимостей l(t) и r(t). Значение тически.
MM должно соответствовать стандарту [5] либо, по Во второй части статьи будет предложен алгоритм
крайней мере, быть достоверно известным. постобработки сигналов с полярной модуляцией
Поскольку в данном случае функции l(t) и r(t) по выборкам и обоснованы его характеристики.
произвольны, то измерения следует осуществлять во Будут представлены результаты моделирования,
временной области с использованием современных подтверждающие эффективность данного алго-
цифровых осциллографов. Наличие функции авто- ритма, а также даны оценки сопутствующих по-
матических измерений может позволить выполнить грешностей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ковалгин, Ю.А. Стереофоническое 3. Лемешко, Н.В. Формирование и ис- стотным спектром и электромагнитная
радиовещание и звукозапись / Ю.А. Ковал- следование сигналов с амплитудно-ча- совместимость радиосистем / А.Л. Бузов,
гин, Э.И. Володин, Л.Н. Канцельсон. – М.: стотной модуляцией с помощью приборов М.А. Быховский, Н.В. Васехо, Ю.В. Волко-
Горячая линия – Телеком, 2020. – 720 с. компании Rigol / Н.В. Лемешко, М.В. Го- ва. – М.: Экотрендз, 2006. – 376 с.
2. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи релкин // Электроника: наука, технология, 5. ГОСТ Р 51107-97. Системы стереофони-
и сигналы / С.И. Баскаков. – М.: Высшая бизнес. – 2024. – № 2(233). – С. 136-151. ческого радиовещания. Основные параме-
школа, 2003. – 462 с. 4. Бузов, А.Л. Управление радиоча- тры. Методы измерений.
47
ELSV.RU
6. Ратхор, Т.С. Цифровые измерения. под ред. И.А. Фастовского / В.С. Корякин, плат для цифровой быстродействующей
ЦАП/АЦП / Т.С. Ратхор: Пер. с англ. – Изд. Ю.В. Кравчук, О.В. Лебедев и др. – М.: аппаратуры / Л.Н. Кечиев. – М.: ИДТ,
2-е, доп. – М.: Техносфера, 2006. – 392 с. Связь, 1973. – 152 с. 2007. – 615 с.
7. Корякин, В.С.Измерители радиопомех; 8. Кечиев, Л.Н. Проектирование печатных Получено 27.12.24
Formation and analysis of stereophonic broadcasting signals with polar modulation using modern measuring instruments. Part I
N.V. Lemeshko, JSC Corporation Cometa, head of department, Dr.Sci.(Tech.); nlem83@mail.ru
S.S. Zaharova, High School of Economics, teacher, Ph.D.; ZaharovaSvetlana@yandex.ru
Abstract.The article is devoted to the issues of formation and analysis of polar modulation stereophonic broadcasting
signals. Based on the information on the procedure for implementing polar modulation, it proposes an algorithm for
restoring modulating dependencies, intended for estimation of the quality of operation of devices that generate polar
modulation signals. Part I of the article analyzes the requirements of the state standard for polar modulation signals
and complex stereophonic signals, identifies the features of using special-form signal generators to generate polar
modulation signals, and substantiates the requirements for them. The methods for analyzing polar modulation signals
using measuring instruments are systematized.
Keywords:polar modulation, subcarrier, complex stereo signal, mathematical model, postprocessing, demodulation, measurement
method, sampling.
Частотные характеристики синтезатора частот
с кольцом компенсации шумов
А.Э. Микенин, Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), аспирант; a.e.mikenin@mtuci.ru
А.В. Пестряков, МТУСИ, профессор, д.т.н.; a.v.pestriakov@mtuci.ru