Giáo trình Kỹ thuật truyền thanh - Chương X: Kỹ thuật truyền âm thanh lập thể bằng sóng điều tần

Chương X
KỸ THUẬT TRUYỀN ÂM THANH LẬP THỂ BẰNG
SÓNG ĐIỀU TẦN
Với kỹ thuật truyền sóng đơn biên và sóng song biên ta có thể truyền âm thanh lập thể. Hiện nay ở một số nước đã có chương trình truyền âm thanh lập thể bằng sóng song biên độc lập, mỗi dải biên truyền một kênh .
Quá trình tìm hiểu và phát triển kỹ thuật truyền loại âm thanh này qua sóng FM, bắt đầu vào giữa năm 1959 có nhiều nhà sản xuất thiết bị truyền thanh tham gia, thí nghiệm, thảo luận, thí nghiệm tại hiện trường dưới sự chủ trì của cơ quan FCC (Federal Communication Commission -Hoa Kỳ). Cuối cùng một kỹ thuật được chấp nhận và đưa vào tiêu chuẩn kỹ thuật truyền âm thanh lập thể qua sóng FM. Sau đây là một số tiêu chuẩn đặt ra cho kỹ thuật này: 
- Hệ thống mới phải tương hợp với hệ thống truyền thanh FM cũ, tức là người có máy thu FM đơn thể cũ vẫn tiếp tục thu được sóng FM để có âm thanh đơn thể như cũ. Các đài phát FM cũ vẫn tiếp tục được sử dụng từ phần vào tín hiệu điều biến và chỉ cần thêm vào modul mã hóa âm thanh lập thể là có thể phát chương trình mới.
- Chất lượng âm thanh phải đồng đều, âm thanh đạt chất lượng trung thực cao, tần số từ 50Hz đến 15KHz.
- Các máy thu FM đơn thể cũ có thể được cải tiến dễ dàng và không tốn kém để thu âm thanh lập thể với chất lượng đạt yêu cầu.
I.Cấu hình máy phát:
Cấu hình máy phát giống máy phát FM âm thanh đơn thể trừ phần mã hóa âm thanh lập thể thành tín hiệu phức tạp. Do vậy bài này chủ yếu nói về cấu hình phần mã hóa âm thanh lập thể.
Tín hiệu âm thanh lập thể gồm hai kênh: kênh phải và kênh trái gọi là kênh R và kênh L. Phổ tần cả hai kênh từ 50Hz đến 15KHz. Hai tín hiệu R và L được đưa vào ma trận cộng và trừ để có (L + R) và (L – R) cũng có phổ tần từ 50Hz đến 15KHz. (L + R) được đưa thẳng đến máy phát FM, tuy nhiên để cho (L + R) không vào máy phát quá sớm, (L + R) được đưa qua mạch trễ.
Muốn cho tín hiệu (L – R) không ở cùng một dải tần với (L + R), (L – R) cần được đưa vào mạch điều biến đối xứng với sóng mang tần số fc = 38KHz để dịch phổ tần lên phía trên. (H.X-1)
Tín hiệu (L + R) được đưa trực tiếp vào máy phát để máy phát cải tiến vẫn phát chương trình đơn thể, máy thu đơn thể cũ vẫn thu được chương trình đơn thể bình thường.
Mạch tăng trước
 L + R
Mạch trễ
Cộng tuyến tính
+
+
 L + R
Mạch tăng trước
Điều biến đối xứng
 f x 2 
Mạch dao động 19KHz
+
-
fPC=19K
15K
23K
38K
53K
60K
74K
50
15K
67K
Kênh L
Kênh R
15K
15K
50
50
15K
15K
Trễ
L + R
L + R
L - R
L - R
23K
38K
53K
 R
L-R
 L
L+R
L-R
L-R
75K
.
.
Tín hiệu điều biến phức hợp
Vào máy phát FM
19KHz fPC
 fC = 38KHz
 fC = 19KHz
 Ma trận – và +
 Dải nhạc nền cho thuê bao (SCA)
0
50
H.X-1
Phổ tín hiệu phức hợp đưa vào máy phát FM
50
Tín hiệu (L – R) được điều biến với sóng mang fc = 38KHz để dịch phổ tần từ 50Hz đến 15KHz thành phổ từ 23KHz đến 53KHz, không nằm ở cùng ở một dải với tín hiệu (L + R). Sóng mang đồng bộ còn được gọi là sóng mang chủ đạo có tần số 19KHz thay vì 38KHz vì 19KHz ở giữa 15KHz và 23KHz, một khoảng cách tần số đến 8KHz, do vậy được lọc ra dễ dàng hơn. Khoảng cách tần số còn lại từ 53KHz đến 75KHz được các nước ngoài sử dụng để phát các chương trình nhạc nền cho khách sạn, nhà ga, sân bay, hiệu buôn... thuê bao có thêm dịch vụ gọi là SCA (Subsidiary Communication Authorization), truyền sóng song biên phổ rộng 14KHz, sóng mang 67KHz. Nhà thuê bao phải trả tiền dịch vụ và được trang bị máy thu thanh SCA đặc biệt để có dịch vụ này.
Tín hiệu ra phần giải mã âm thanh lập thể gọi là tín hiệu phức hợp (Composite Signal) gồm tín hiệu âm tần (L + R), sóng song biên phổ rộng 30KHz không sóng mang (DSBSC) mang tín hiệu (L – R), sóng mang chủ đạo và sóng song biên rộng 14KHz với sóng mang 67KHz (DSBFC). Tín hiệu phức hợp được đưa vào máy phát FM như tín hiệu điều biến cũ. Lưu ý là phải nới rộng dải tần làm việc của các tầng khuếch đại máy máy phát cũ.
II. Máy thu âm thanh lập thể:
Cấu hình máy thu cũng không có gì khác với máy thu đơn thể từ phần điều hợp anten đến phần tách sóng điều tần. Lưu ý nếu muốn cải tiến máy thu cũ thì phải loại mạch giảm sau có thời hằng 68ms ở ngõ ra mạch tách sóng.(H.X-2a, b). Sau mạch tách sóng là mạch giãi mã âm thanh lập thể. Có hai mạch: mạch ba đường và mạch hai đường. Mạch thứ nhì (H.X-2b) được xử dụng rộng rãi hơn vì đơn giản hơn.
Nguyên lý làm việc của mỗi mạch, chỉ tiêu các mạch lọc, chức năng các khối đã được chú thích đầy đủ. Để hiểu rõ nguyên lý cần tham khảo lại phổ tín hiệu phức hợp (H.X-3).
Khuếch đại cao tần
Trộn phi tuyến
Khuếch đaị trung tần
Tách sóng điều tần
Dao động hay tổng hợp tần số
fif = fa –f0 = 10,7MHz
 fa
f0 = fa -10,7MHz
 fa
Tín hiệu phức hợp vào mạch giải mã
 Cộng
+
-
 Trừ
+
-
Tách sóng điều biên
Tín hiệu phức hợp
Sóng song biên 
Sóng 38KHz tái nhập
Lọc qua thấp
Lọc qua dải
L + R
L - R
50Hz...15KHz
23KHz...53KHz
L - R
Ma trận + và -
Giảm sau
Khuếch đại âm tần
Giảm sau
Khuếch đại âm tần
68ms
68ms
f x 2
Lọc qua tần số 19KHz
19KHz
19KHz
H.X-2a
2L
2R
50Hz-15KHz
sóng mang chủ đạo
Tín hiệu phức hợp
Giảm sau
Khuếch đại âm tần
Giảm sau
Khuếch đại âm tần
68ms
68ms
 f x 2
Lọc qua tần số 19KHz
19KHz
19khz
Lọc qua thấp
Bộ chuyển mạch điện tử
fc = 38KHz điều khiển chuyển mạch
H.X-2b
hình bao R
hình bao L
R
L
Sóng DSBSC
SC
fPC
LSB
USB
L-R
SCA
SCA
L+R
L-R
0 50 15K 19K 23K 38K 53K 60K 68K 74K 78K
DSBFC
DSBSC
Âm tần
8K
30K
14K
7K
15K
H.X-3