FM Stereo Spectrum vraag

[marcus22]

Voor mijn stage opdracht ben ik het spectrum van een FM signaal aan het bekijken. Dat begint met een FM gemoduleerd L+R signaal (voor de mono recievers), dan een AM gemoduleerd DSB signaal voor L-R en dan nog een BPSK signaal voor de RDS en TMC en zo.

Nu is mijn vraag, waarom is het L-R signaal AM gemoduleerd? Kan dat niet ook FM gemoduleerd worden? (FM heeft een betere signaal - ruis verhouding)

Zo nee, is dat een technische overweging? Ik heb al op diverse pagina's en in boeken gekeken, maar er staat alleen dat het zo is, niet waarom.

[Verwijderd]

Het AM spectrum is veel smaller (lees 1 freq. component) dan het FM spectrum, indien men L-R ook frequentie modulatie gaat toepassen kan men op de FM band +/- de helft minder zenders kwijt. Tevens is voor dit systeem gekozen om compatibiliteit te handehaven met de oude mono radios (die doen niets met L-R).

Dus volgens mij is de belangrijkste reden de beperking van de benodigde bandbreedte. Bovendien kan bij teveel ruis nog altijd voor mono gekozen worden zodat L-R niet gebruikt wordt.

Ik vond het wel een redelijk intelligent systeem. Bovendien is de bandbreedte van het L+R signaal een compromis tussen kanaalscheiding en geluidskwaliteit.

Zoek daarbij eens naar Bessel functies waarmee het verband tussen bandbreedte en vervorming van de toon kan worden berekend bij frequentie modulatie met 1 toon.

[ Voor 12% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 10:42 ]

[marcus22]

Zie plaatje. Is het AM spectrum van het L-R signaal smaller dan dat van het FM signaal? Het is toch allebei 15 kHz? Of begrijp ik je nu niet goed? Het AM L-R signaal is toch nu net zo breed als het FM L+R signaal.

Dat de kwaliteit van een signaal beter wordt als je de stereo uit zet dat klopt wel (eigen ervaring )

[Verwijderd]

Het schema wat je aangeeft is correct. Mijn argument van de beperking van de bandbreedte was dus niet waar (te kort door de bocht). Tijdens mijn zoektocht op het internet is de enige reden die gegeven is de compatibiliteit met de oude mono radios, op het moment dat je het L-R signaal ook gaat frequentie moduleren kan dit betekenen dat deze radios niet meer gaan functioneren.

Ik zou me echter kunnen voorstellen dat er ook een andere reden meespeelt.
Vanwege het feit dat het spectrum v/h FM-signaal (verplicht) is begrensd op 15KHz zal er bij de modulatie zowel een fase-verschuiving als een kleine verandering van de amplitude plaatsvinden (=vervorming). AM heeft hier, volgens mij, geen last van. Misschien is het tijdens het decoderen daarom wel beter om het L-R signaal in AM te hebben zodat de vervorming niet "dubbel" gaat werken, dus zowel op het totale als het verschilsignaal. Ik geloof dat stereo ontvangers de piloottoon gebruiken om uit te vinden of er sprake is van een stereo signaal.
Dit is echter mijn theorie en ik weet dus niet of dit waar is.

In elk geval geldt de "compatibiliteitsreden" wel. Bij het TV signaal wordt op de eerste band ook een Z/W signaal gegeven en daarna in een extra band de kleur.

Analogie:

Goed ontvangst -> TV=kleur, FM-Radio=stereo
Slect ontvangst -> TV=zwart/wit, FM-radio=mono

By the way

Wat waren jouw ideeen hierover

[ Voor 12% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 12:19 ]

[marcus22]

Mijn ideeen? Eigenlijk geen. Ik had gewoon ook een FM signaal rond die 38 kHz pilot verwacht. Ik kan me nog steeds geen reden bedenken waarom dat niet zou zijn. Oudere mono ontvangers filteren dat signaal boven de 15 kHz toch wel af denk ik (weet ik niet zeker). Dus die hebben daar geen last van denk ik.

Je theorie is in ieder geval een technische reden, ik weet alleen niet of het waar is het lijkt me een beetje ver gezocht. Maar ja, je moet wat.

Theorie net bedacht: een AM signaal verbruikt veel minder vermogen dan een FM signaal. Er is een wettelijke limiet aan wat je aan vermogen de lucht in mag sturen. Dan is het dus voor je bereik gunstig om een AM signaal erbij te pakken, anders halveer je je bereik (straal) zo'n beetje als je stereo uit gaat zenden; want je mag niet sterker gaan zenden. Lijkt je dat wat?

[Verwijderd]

Dat lijkt me wel wat, je krijgt morgen van mij wel een wat intelligenter antwoord als ik bij m'n telecom boeken kan komen en de docent gevraagd heb (ben nl. wel nieuwsgierig)

Until 1961, all commercial FM broadcast-band transmissions were monophonic. The FCC authorized stereophonic transmission for the commercial FM broadcast band.

The L + R stereo channel occupies the 0 - 15 kHz passband. The L - R audio channel amplitude modulates a 38 kHz subcarrier and produces the L - R stereo channel, which is a double-sideband suppressed carrier that occupies the 23 - 53 kHz passband, used only for FM stereo transmission. SCA transmission occupy the 60 - 74 kHz frequency spectrum. Mono receivers can demodulate the total baseband spectrum but onl;y the 50 - 15 kHz L + R channel is amplified and fed to all speakers.

Wat ook de compatibileitsreden ondersteund, link
http://murray.newcastle.e...clement/FmTech/FMtech.htm

[ Voor 71% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 12:49 ]

[marcus22]

In mijn telecomboek (Digital and analog cummunications systems, Couch) staat het niet. Ik zal mijn docent ook eens mailen.

Ik wacht morgen af!

[Verwijderd]

Ik denk dat je het wat simpeler moet zien.

Het is een envelope van een carrier op 19 Khz. Als je de carrier zou willen moduleren op frekwentie, zou er een apart kanaal moeten zijn, want die carrier zou dan het hele spectrum van 0 tot 38 KHz voorzichzelf opeisen. Hij moet beperkt blijven tot boven de 20 KHz waardoor het dus een Am modulatie moet zijn.

Fase modulatie is ook geen alternatief omdat het teveel harmonische storing op de audio bandbreedte zou opleveren.

Als je de totale modulatie bandbreedte zou verhogen kun je theoretisch dit wel doen, maar dan zit je met een station dat bijvoorbeeld 10 Mhz breed is, dus dat is ook al uitgesloten.

(hooi= ex Pe1HON )

[ Voor 5% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 14:13 ]

[Verwijderd]

The system adopted for FM stereo functions as follows. The combination of L + R signal modulates the main carrier so that monaural listeners hear a combination of both L and R channels. A subcarrier located at 38 Khz carries the L - R signal that, in stereo receivers, is used to effect channel separation. Monaural receivers can not respond to the 38 Khz L - R signal as it is way above the audio spectrum. A special type of AM modulation called Double Sideband Suppressed Carrier (DSSC) is used for the 38 Khz subcarrier. This is the same as ordinary amplitude modulation except that the carrier is suppressed. Only the sidebands are transmitted. In other words, the 38 Khz subcarrier is not transmitted, only the AM sidebands on both sides of the 38 Khz are transmitted. To demodulate a DSSC signal, the carrier must be reinserted to restore the normal AM waveform. For Hi-Fi demodulation, the frequency and phase of the locally generated carrier (which is reinserted) must exactly match that of the original. To meet this requirement, a Pilot Carrier at 19 Khz (half of 38 Khz) is transmitted along with the other program material. This pilot carrier is used to guide the phase of the 38 Khz oscillator at the receiver. Audio frequencies from 50 to 15,000 Hz are used to modulate the 38 Khz subcarrier. Therefore the sidebands associated with the subcarrier range from 23 to 53 Khz.

De pilootttoon op 19KHz wordt dus gebruikt voor de detectie of er sprake is van een stereo signaal en voor de modulatie van het AM signaal dat het "stereo deel" bevat. Deze constructie is in FM niet mogelijk.

Bron:
http://www.geocities.com/Area51/Nebula/3736/radio_theory.txt

[ Voor 94% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 15:36 ]

[Verwijderd]

Da.

Afgezien daarvan, ik probeer mij voor te stellen hoe ze een halve eeuw geleden, met germanium transistoren en buizen, een frekwentie gemoduleerde oscillator op 19/38 Khz hadden kunnen bouwen. Tot nog toe schiet mijn verbeelding eigenlijk te kort..

Mhh..

Vco dan, maar da was nie stabiel genoeg.
Terugdelen analoog vanaf 1.9 Mhz zou kunnen, maar dat is weer vreselijk gevoelig voor electrischre storing. Vonkjes e.d...
mghhgh...

[ Voor 28% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 15:43 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 10 March 2003 @ 15:39:
Afgezien daarvan, ik probeer mij voor te stellen hoe ze een halve eeuw geleden, met germanium transistoren en buizen, een frekwentie gemoduleerde oscillator op 19/38 Khz hadden kunnen bouwen. Tot nog toe schiet mijn verbeelding eigenlijk te kort..

Je gooit het dus ook op de stand van zaken van de techniek op dat moment?

De buizen en germanium transistoren, tot welke frequenties kunnen die dan?

[ Voor 9% gewijzigd door Verwijderd op 10-03-2003 15:47 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 10 March 2003 @ 15:45:
[...]


Je gooit het dus ook op de stand van zaken van de techniek op dat moment?

De buizen en germanium transistoren, tot welke frequenties kunnen die dan?

Daar gaat het mij niet om eigenlijk. Waar ik aan denk is :

1) De bandbreedte zou veel te hoog worden. Stereo FM met de stereo info gemoduleerd als FM is eigenlijk nog erger als twee stations voor links en rechts.

Zoals het nu is gaat de modulatie niet verder dan ca. 76 Khz. -> Bandbreedte ca. 0,5 tot 1Mhz.

Als de stereo info ook mee moet als FM gemoduleerd, zou je tot ongeveer 10x die 75 Khz moeten moduleren met een apart 200 Khz tot 500 Khz signaal die zelf een banbreedte van 1 Mhz zou hebben, wat tot een totaal onpraktische bandeedte voor het station van 10 Mhz zou voeren.

Zoals al gezegd, aparte stations voor links en rechts nemen mider ruimte in op de afstemschaal van de radio..

2) Technisch zou het in die tijd moeiliker zijn geweest dan nu.
Geen digitale techniek :
geen PLL circuits,
geen digitale frekwenrie deler circuits.
Geen DA/AD circuits.

Hadden ze toen wel van die makkelijke dingen als varicap diodes.....??
.. enzovoorts...

[Verwijderd]

Op school gaven ze aan dat waarschijnlijk de relatieve eenvoud van de oplossing en het goed functioneren van deze oplossing de doorslag gaf

[Verwijderd]

Uhh?? Wel een beetje een al te simpel antwoord van die school.

Wat voor school is het, ik bedoel, het lijkt niet echt een antwoord van een MTS of HTS.....
(Of hoe heet dat tegenwoordig, een school voor Electronica tussen MTS en HTS in..)


Overigens waren de eerste echte 'Broadcast Quality' stereo coders voor officiele radio stations als b.v. de BBC, ARD en de NOS nu niet echt een voorbeeld van simpel en 'relatief eenvoudig'. De gemiddelde PC van nu is kleiner en heeft minder onderdelen.

[ Voor 39% gewijzigd door Verwijderd op 11-03-2003 15:58 ]

[Verwijderd]

woeps knopje teveel gedrukt.

[ Voor 97% gewijzigd door Verwijderd op 11-03-2003 15:57 ]

[marcus22]

Dat het makkelijker is om het L-R signaal AM te moduleren dan dat je dat met FM zou doen zou wel kunnen. Tegenwoordig zou het denk ik geen probleem meer zijn maar toen misschien wel. Maar ik vind het van je school maar een beetje een matig antwoord. Ik zal mijn telecom docent eens mailen.

Alvast bedankt voor alle reacties, er zitten wel een aantal interessante overwegingen tussen.

[Verwijderd]

Raar hoor , ik lees het antwoord hierboven een paar keer maar lijkt gewoon negeerd te worden en word de leraar weer geemaild
Het signaal wordt AM gemoduleerd omdat dan de bandbreedte beperkt blijft zodat ook het uitgestraalde vermogen niet wordt beinvloed.
En dit gemoduleerde signaal wordt eigenlijk niet direct gebruikt maar is meer op later met een matrix schakeling een optel en aftrek som te maken om het juiste links recht signaal terug te winnen.

[Verwijderd]

Ik wil toch even reageren op je antwoord dat het aan de bandbreedte ligt.
In het plaatje is te zien dat het mono signaal FM gemoduleerd is en een bandbreedte heeft van 15 kHZ (L+R).

Mijns inziens is kan het stereo signaal (L-R) toch ook FM gemoduleerd worden met ook een bandbreedte van 15 kHz. Bijvoorbeeld van 23 kHz tot 38 kHz.

Je zult dan wel meer vermogen moeten uitzenden, dat is wel zo, maar de bandbreedte wordt dan toch zelfs kleiner?

Of is het plaatje fout?

[Verwijderd]

Nee want het 38 khz signaal word AM gemoduleerd met het het verschil signaal.
Al zou je het met frequentiemodulatie doen dan krijg je door het 38 Khz signaal juist een hele grote bandbreedte en met AM kan deze onderdrukt worden.
Al zou je het tussen bijvoorbeeld van 23 kHz tot 38 kHz doen moet je hier dus een draaggolf voor hebben want hoe kan je anders technisch onderscheid maken van het mono signaal.
Dus dan zou je een draaggolf van 20,5 Khz moeten hebben en die weer moeten moduleren met het l-r signaal wat dan weer kan oplopen tot 20,5 +/- l-r waardoor je weer breedbandig gaat moduleren.
Wat een verhaal

[ Voor 47% gewijzigd door Verwijderd op 12-03-2003 20:18 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 11 maart 2003 @ 15:48:
Uhh?? Wel een beetje een al te simpel antwoord van die school.

Inderdaad een simpel antwoord, het is wel een HTS electronica. Echter een hele kleine school (nog +/- 15 ET studenten). Daardoor weinig specialisatie bij de docenten.

Ik kan echter niet eisen van een docent analoge electronica dat die alle ins en outs weet van een standaard die zo'n 40 jaar geleden is geintroduceerd. Hij gaf daarbij ook aan het antwoord niet te weten maar zei er wel bij dat rekening gehouden diende te worden dat deze standaard zo'n 40 jaar geleden was opgesteld.

Ik hoop dat het je een beetje duidelijk is

Verwijderd schreef op 12 maart 2003 @ 19:55:
Nee want het 38 khz signaal word AM gemoduleerd met het het verschil signaal.
Al zou je het met frequentiemodulatie doen dan krijg je door het 38 Khz signaal juist een hele grote bandbreedte en met AM kan deze onderdrukt worden.
Al zou je het tussen bijvoorbeeld van 23 kHz tot 38 kHz doen moet je hier dus een draaggolf voor hebben want hoe kan je anders technisch onderscheid maken van het mono signaal.
Dus dan zou je een draaggolf van 20,5 Khz moeten hebben en die weer moeten moduleren met het l-r signaal wat dan weer kan oplopen tot 20,5 +/- l-r waardoor je weer breedbandig gaat moduleren.
Wat een verhaal

Zo had ik het niet bekeken. Ik had geen rekening gehouden met het feit dat het 38kHz signaal AM gemoduleerd wordt met het verschil, dan krijg je inderdaad bij FM een hele grote bandbreedte. Ik was "voor het gemak" dat signaal vergeten

Bedankt, dit stuk ga ik zeker nog ff wat beter bestuderen. In de case telecom I werd namelijk wel alle AM-modulatie methoden, FM en PM uitgelegd maar niet precies hoe FM-stereo werkte.

[ Voor 59% gewijzigd door Verwijderd op 17-03-2003 10:09 ]