Chương 16: QUÁ TRÌNH TRUYỀN ÂM THANH LẬP THỂ Hình 5-17 phổ tần số FM dải gốc bao gồm những kênh âm thanh từ 50Hz đến 15Khz, thêm vào đó là những kênh âm thanh FM stereo được đa hợp phân tần trống thành những tín hiệu dải gốc. Với sóng chủ có tần số 19Khz. Trong truyền âm thanh stereo có ba kênh âm thanh: - Kênh âm thanh (Audio channel): trái(L) + phải(R) gọi chung là kênh stereo L+R - Kênh Audio trái (L) _(R): gọi chung là kênh stereo L - R - Sóng mang phụ SCA được kết hợp với những biên dải của nó. Hình 5-17: Phổ tần số FM dải gốc. Kênh L+R chiếm dải thông từ 0Hz đến 15Khz. Biên độ kênh audio L-R được điều biến với sóng mang phụ 38Khz để tạo thành kênh L- R. Kênh L-R là dải biên kép đã được loại bỏ tín hiệu sóng mang và có dải thông từ 23Khz đến 53Khz, nó chỉ được sử dụng để truyền sóng FM stereo. Phổ tần số sóng mang phụ nằm trên dải thông từ 60Hhz đến 74Khz. Những tín hiệu thông tin chứa trong dải kênh stereo L+R và L-R thì đồng nhất với nhau ngoại trừ pha của chúng là khác nhau. Trong máy thu mono, có thể giải điều biến toàn bộ phổ tín hiệu dải gốc nhưng chỉ có kênh L+R tần số từ 50 đến 15Khz được khuếch đại và đưa ra loa. Vì vậy L - R LSB SCAL - R USB L + R Kênh stereo L+R Sóng chủ stereo Sóng mang phụ kênh SCA Sóng mang phụ kênh stereo L-R 50Hz 19khz 38khz 60khz 74khz 15khz 23khz 53khz 67khz f(Hz) trong mỗi loa sẽ tái tạo lại toàn bộ phổ âm thanh gốc. Đối với những máy thu stereo, chỉ giải điều biến những kênh stereo có tần số từ 23Khz đến 53Khz và tách rời những kênh phải và trái sau đó đưa chúng đến từng loa riêng biệt. Sóng mang phụ được giải điều biến trong tất cả các máy thu FM mặc dù chỉ có những thiết bò SCA thật tốt mới giải điều biến được sóng mang phụ để tạo thành mhững tần số âm thanh. Với phương pháp truyền stereo, độ di tần cực đại vẫn là 75Khz. Trong đó 7,5Khz (10%) được dành riêng để truyền sóng mang phụ và 7,5Khz (10%) khác được dành riêng cho sóng chủ 19Khz. Trong thực tế phải giảm độ di tần đến tần số 60Khz để máy thu stereo thu được những kênh stereo L-R và L+R. Tuy nhiên những kênh stereo L-R, L+R không cần thiết phải giới hạn độ di tần đến tần số 30Khz. 1. Phát thanh thanh lập thể FM: Hình 5-18: Máy phát FM stereo sử dụng mạch đa hợp phân tần. Ngõ vào kênh R Mạch ghép hợp tuyến tính Mạch điều biên cân bằng Mạch trễ (delay) Mạch cộng L+R Mạch tiền nhấn Mạch trừ L-R Mạch tiền nhấn Ngõ vào kênh L Mạch dao động 19 Khz Mạch nhân X2 Đến máy phát FM T/h dãy gốc toàn phần 60 - 74khz Sóng chủ 19Khz 38 Khz 23 - 53 Khz L+R L+R L - R L - R 50Hz - 15 Khz 50Hz - 15 Khz Kênh stereo L+R và L-R Kênh Audio L và R Kênh Audio L+R và L-R Hình 5-18 là sơ đồ khối của máy phát FM stereo, những kênh L, R được kết hợp với nhau trong một mạng ma trận để tạo thành những kênh stereo L-R, L+R. Kênh L-R điều biến với tần số sóng mang phụ 38Khz, để tạo ra kênh L-R có tần số từ 23Khz đến 53Khz. Vì thế thời gian trễ trong đường dẫn tín hiệu L-R nên nó được đưa vào mạch điều biên cân bằng sau đó mới ổn đònh tần số từ 23Khz đến 53Khz. Kênh L+R phải được làm lệch pha so với kênh L-R nhằm thuận trong quá trình giải điều biến. Sóng chủ 19Khz truyền tốt hơn sóng mang phụ 38Khz vì sóng mang phụ 38Khz rất khó tái tạo lại trong máy thu. Tín hiệu dải gốc toàn phần đưa vào máy phát FM, tại đây nó được điều biến với sóng mang chính.  Quá trình chèn kênh L -R, L+R : Hình 5-19 triển khai dạng sóng tín hiệu stereo toàn phần, những kênh L và R có biên độ tín hiệu bằng nhau. Kênh L-R không xuất hiện trong dạng sóng toàn phần, kênh L-R điều biến với sóng mang phụ 38Khz trên những dải biên stereo L-R, mà dải biên L-R là một phần của tín hiệu dải gốc toàn phần. Trong mạch điều tần FM, giả sử rằng10V biên độ tín hiệu dải gốc sẽ tạo ra độ di tần là 75Khz, đối với sóng mang chính thì sóng mang phụ và sóng chủ 19Khz có độ di tần cực đại. Kênh L,R được giới hạn với giá trò cực đại là 4V, 1V dành cho sóng mang phụ, 1V dành cho sóng chủ 19Khz, cho nên 8V còn lại dành cho những kênh stereo L-R và L+R, sóng mang phụ và sóng chủ 19Khz và dạng sóng stereo toàn phần. Từ hình vẽ ta thấy kênh L-R, L+R chèn vào không bao giờ tạo ra được biên độ tổng lớn hơn 8V. Vì vậy không bao giờ tạo ra độ di tần lớn hơn 60Khz. Tổng biên độ tín hiệu dải gốc toàn phần không bao giờ vượt quá 10V ứng với độ di tần 75Khz. +4V 0V - 4V +4V 0V - 4V +8V +4V 0V - 4V - 8V (a) (b) (c) Hình 5-19: Tín hiệu stereo toàn phần có biên độ của tín hiệu L, R bằng nhau. (a) Tín hiệu kênh L. (b) Tín hiệu kênh R. (c) Tín hiệu kênh L+R. (d) Tín hiệu kênh L-R. (e) Sóng mang chủ 19 Khz và sóng mang phụ SCA. (f) Dạng sóng tín hiệu toàn phần. +4 +1 0 +2 +2 +4 0 +1 +4 +3 +4 +2 0 +3 +4 (a) (b) (c) Hình 5-20 : Tín hiệu stereo toàn phần có biên độ của tín hiệu audio L, R không bằng nhau. (a) Tín hiệu kênh L. (b) Tín hiệu kênh R. (c) Tín hiệu kênh L+R. (d) Tín hiệu kênh L-R. (e) Sóng mang chủ19 Khz và sóng mang phụ SCA. (f) Dạng sóng tín hiệu toàn phần. Hình 5-20 là dạng sóng toàn phần mà những tín hiệu audio L,R có biên độ khác nhau. Từ hình vẽ ta thấy dạng sóng stereo toàn phần không bao giờ vượt quá 10V hay độ di tần 75khz, sự xuất hiện dạng sóng tổng của L+R, L-R đã được loại bỏ toàn phần. 2. Quá trình thu âm thanh lập thể: Những máy thu âm thanh lập thể FM cũng giống như máy thu FM chuẩn có cùng tầng tách sóng âm thanh tại ngõ ra. Hình (5-21) là sơ đồ khối máy thu FM có ngõ ra âm thanh là stereo và mono. Trong bộ xử lý của phần mono, tín hiệu L+R chứa tất cả tín hiệu thông tin gốc của kênh L,R những tín hiệu thông tin này được lọc, khuếch đại và sau đó đưa hai tín hiệu vào loa L và R. Trong bộ xử lý của phần stereo, tín hiệu thông tin dải gốc giới hạn được đưa đến mạch giải điều biến stereo, tại đây những kênh L,R được tách ra và sau đó đưa ra từng loa riêng của chúng. Hình 5-21 : Máy thu FM mono và stereo. Những kênh L-R, L+R và sóng chủ được lọc ra bằng mạch lọc dải thông có hệ số phẩm chất Q lớn, chúng được nhân đôi và khuếch đại rồi đưa vào mạch giải điều biến L-R. Kênh L+R được lọc bằng mạch lọc qua thấp với tần số cắt trên 15Khz. Tín hiệu dải biên kép L-R được tách ra bằng mạch lọc dải thông rộng điều hưởng được, sau đó trộn với sóng mang 38Khz đã được phục hồi trong mạch giải điều biến cân bằng để tạo ra tín hiệu thông tin L-R. Mạng ma trận L-R, L+R bằng nhiều cách để tách ra những tín hiệu thông tin L và R, những tín hiệu thông tin Lvà R được đưa qua mạch giải nhấn trước khi ra loa. Mạch giải nhấn Mạch nhận dạng tần số Mạch giải mã stereo LPF và mạch trễ Mạch lọc thông dải 23khz-53khz Mạch tách sóng cân bằng Mạch Kđ và mạch nhân X2 Mạch lọc thông dải 19khz Máy thu mono Máy thu Stereo L+R L+R L - R L - R Loa L+R Antena thu 38 khz 19khz L R Loa L Loa R Kênh stereo Kênh Audio Hình (5-22) là sơ đồ khối của mạch giải mã ma trận stereo, kênh L-R được cộng trực tiếp với kênh L+R để thu được tín hiệu 2L: (L+R) + (L-R) = 2L. Kênh L-R được bù trừ với kênh L+R tạo ra tín hiệu 2R. -(L-R) + (L+R) = 2R. Hình 5-22: Mạng giải mã ma trận stereo. Mạch khuếch đại âm thanh Mạch giải nhấn Mạch cộng Mạch cộng Mạch giải nhấn Mạch khuếch đại âm thanh L+R L - R 2L 2L 2R 2R Mạng ma trận Kênh Audio Kênh stereo Loa L Loa R . Chương 16: QUÁ TRÌNH TRUYỀN ÂM THANH LẬP THỂ Hình 5-17 phổ tần số FM dải gốc bao gồm. tần số âm thanh. Với phương pháp truyền stereo, độ di tần cực đại vẫn là 75Khz. Trong đó 7,5Khz (10%) được dành riêng để truyền sóng mang phụ và 7,5Khz