老音響資料庫/蘇桑部落格

　　1950年代,美國聯邦通信委員會考慮制定FM立體聲廣播規章時,就有人建議一併制定AM立體聲廣播和電視的聲音部分的立體聲廣播規章,但是一直都還未實現。最近美國國家AM立體聲無線電委員會剛完成AM立體聲廣播的實地的試驗,使得AM立體聲廣播又達到一個高潮。

　　以前剛開始制定規章時只制定有關立體聲FM廣播的部分,1961年具有共容性(立體非立體均可)的立體聲FM廣播便開始了,當時覺得電視實在沒有必要使用立體聲,而AM電台的負責人也都限於財力而無法實現立體聲的廣播,只有FM電台的負責人面對著經濟上的困境,努力地完成這項盛舉。為了支持FM這項有意義的措施,所以就給了FM立體廣播電台許多好處,使得它們能較AM廣播更勝一籌。

　　到現在,FM廣播顯然已經克服經濟上的困境,而凌駕AM廣播之上。因此美國聯邦通信委員會,正在審查各項資料斟酌各種情形,準備替AM立體聲廣播制定一套規章協助AM廣播界脫離困境。

　　到目前為止至少有五家公司提供立體聲AM廣播的技術給聯邦通信委員會參考。這五家公司分別是Leonard Kahn(它的立體聲廣播AM系統已經成功地在墨西哥發射數年了),RCA, Magnavox, Motorola和山水公司。可是到最近幾個月,經過這幾家公司自己實地試驗以後,系統的數目已減至三個,剩下的是Magnavox, Motorola和Belar公司 (Belar公司的系統也就是原來RCA所建議的系統)。這三家公司的系統所使用的數學相當地複雜,現在就讓我們扼要地看看這三個系統是如何地工作,並且看看發射和接收設備要如何更改才能分別適合這三個系統。

Magnavox 系統

　　Magnavox立體聲AM廣播系統是AM/PM(PM即調相之意)系統,它將L+R的訊號送至調相聲道產生一個強度(約57度)的相位偏移。另外將5赫的低頻音調調頻至大約有100赫差別的載波上。此音調是用來做立體聲識別之用(類似立體聲FM廣播用來點亮接收機上的指示燈所使用的19千赫的指引載波)。

圖一是整個發射系統的方塊圖。此發射機和現有的單聲道AM發射機完全一樣,沒有加以更改。不用頻道振盪器而改用調相的訊號產生器和訊號音調的音源,訊號產生器的方式是直接依照頻率來操作,而省卻倍增或混音的階段。電台載波的產生是直接依照頻率並且以5赫的音調調制。然後將此訊號作為寬頻帶相鎖迴路的參考以產生真正依照頻率的調相訊號,然後將訊號放大並且以L+R的聲頻訊號調制。圖一的方塊圖中,左邊是將聲頻訊號矩陣化以後再加以限制和壓縮(如果需要的話)。經過這道手續以後就能保證收聽單聲道節目的聽眾在收到立體聲廣播時,L+R的響度能夠保持不變;而且對於收聽立體聲的聽眾來說,在L+R和L-R訊號之間能夠保接適當的響度。

　　圖二顯示Magnavox系統的接收機的方塊圖,這種接收機也是該系統的主要特點之一。它是採用單一個中週(IF)的系統,並且使用AM頻道的標準波封檢波器,因為所有節目內容的載波電平都保持一樣,所以自動增益控制系統在可以達到的RF電平的廣範圍內能夠將L+R的輸出幾乎保持一定。使得先前被矩陣化的L+R和L-R訊號得以還原。PM訊號還原是從IF訊號取樣,然後用相鎖迴路的電路將它加以限制和檢波而得。

　　將存在於主電壓控制振盪器和迴路濾波器之間的聲頻音調還原之後,就可使立體識別音調再生,然後將它送經第二個相鎖迴路的電路去點亮指示燈。左右聲道的訊號是從標準矩陣還原。另外,有一個自動選擇單聲道或立體聲的開關,它的動作是由有無立體訊號來控制,有立體聲訊號時開關就自動地開至立體聲的部位。

Motorola 系統

　　在基本上,Motorola系統是將兩個載波以相同的頻率分別調制,並且將它們安排成彼此之間的相位為正交(即相差90°),而用一個載波來發射兩個訊號。在彩色電視中也利用這種方法用一個副載波來發射兩個不同的彩色訊號。

　　現有的廣播載波的相位可以分成兩個不同的部分,彼此之間的角度相差90°,而且每一部份可以分別以一個聲頻訊號調制。此法可以利用現有的發射機和立體接收機很簡單地加以調制。這些發射機和立體接收機是利用簡單的乘積檢波器來獲得左、右聲頻訊號的,左、右聲道各使用一個檢波器。在Motorola系統中最簡單的一種形式中,當在左、右訊號的節目內容差別很大時,在單聲道的接收機會造成失真。這失真是因為單聲道組合中使用整流器或波封檢波器所造成的。

　　Motorola也建議稍微修改發射的正交訊號。結果使得平常在單聲道接收機中出現的失真轉移到那些被調整為用來恢復原始的(未經修改的)正交訊號的立體接收機。而正交訊號被一對乘積倍增器解碼,而直接得到左右聲頻訊號。

　　圖三是經過改進後能夠產生具有共容性的正交訊號的發射機的方塊圖。此發射機使用載頻振盪器以供應訊號至改進後的激發器。激發器將載波分成彼此間之相位為正交的兩個成分以L+R調制,而且部分的振盪器訊號旁路於平衡的調制器,以作為其餘L+R相位的載波。第三個成分以L-R調制以產生正交於第一個成分的壓制的載波訊號。這兩個訊號相加起來並且加以限制以產生輸出訊號,用這輸出訊號推動發射機的數個高功率級。這些高功率級被調相,它們被調相的相位關係和在兩個正交調制的訊號的合成訊號中所含有的相位關係相同。

　　將L+R供至發射機調制器,產生一個共容性的封訊號,以便用訊號電流或波封檢波器檢波。

　　圖四是Motorola系統的接收機的方塊圖。此接收機和用來接收正交的兩個訊號所使用的接收機相似,只是載波電平調制器將接收到的訊號恢復成它原來的正交載波的形式,可以直接從兩個乘積檢波器得到左邊和右邊的訊號。同相檢波器可以用來幫助控制增益。

　　Motorola列舉他們系統的數項優點:

　　1.由低聲頻訊號的天波(Sky-Wave)旁頻帶失真所造成的單聲道廣播損失最少。

　　2.發射機訊號的功率頻譜和單聲道接收機中最穩定的共容特性的單聲道十分相似。

　　3.左右訊號可以由解調器直接恢復,而毋需經由矩陣來加減訊號。

　　4.和使用波封檢波器或同步檢波器的單聲道接收機具有共容性。

Belar 系統

　　Belar系統其實就是原先RCA所建議的系統。目前RCA公司對AM立體聲廣播的研究已經不太積極了。

　　此系統利用預強過的L-R訊號將載波調頻。結果的訊號用單聲道的和訊號L+R加以調幅。

圖五是此AM/FM系統的發射機方塊圖。從事L-R調制時使用FM激發器,發射普通的單聲道AM訊號時則使用普通固定頻率的晶體激發器。

　　圖六顯示這種AM/FM系統所適用的接收機。將共用的IF放大器輸出至對振幅不敏感的FM檢波電路。圖上並有一個動態限制器,因為二極體是自給偏壓,所以輸出和中週(IF)訊號的平均值成正比,而無需追踪電路。

　　這個系統跟人家不同的地方在於FM調制訊號修改為(L-R)/(1+L+R),這也是RCA公司所發明的。在此系統中如果載波頻率在鑑別器的零點的話,平衡的鑑別器的輸出就和AM調制無關,而等於(L+R)。但是這個系統當接收機沒有調諧得很好時AM到FM的串音比較嚴重,因此就需要一些自動頻率控制電路,才能使它工作得比較好。

結　論

　　至於FCC何時將採用何種系統做為AM立體聲廣播的標準系統,目前尚無法知道。如果拿過去FM立體聲廣播來看: 1960年初完成實地的試驗,接著便將最後的報告建議到FCC。接著在1961年四月FCC就確定我們目前所使用的FM立體聲規章,就在這年夏天就有幾家電台開始發射FM立體聲廣播。

　　許多跡象顯示,FCC對AM立體聲會採取更快速的行動。譬如,所要分析選擇的系統就比較少(當年FM立體聲是從五種系統中挑選)。而且許多電台都會催FCC速作決定。一旦某一種系統被認定為標準系統以後,製造廠家馬上便會推出適合該系統的立體聲AM調諧器和接收機。

　　大家都知道,AM廣播和接收很難作為Hi-Fi的媒體,在美國有好幾家AM電台在誇耀說他們所廣播的聲頻訊號高達15,000赫,和FM差不多。但是大多數的AM接收機和調諧器在重現4或5千赫時就已經力不從心了,而且許多AM廣播電台使用標準的電話線將它們的訊號從播音室送到發射機時,這些線路就已經有和接收機相同的高頻響應限制了。

　　因此,除非你擁有一部寬頻帶AM接收機,而且規定AM立體聲電台要使用Hi-Fi線路,否則就是接收到了左、右聲道分別的訊號,也無法享受到高傳真的AM立體聲廣播。也就是,所收聽到的交響樂,各種樂器在舞台上的位置都能清楚地辨認,但是傳真度仍然和以前所聽到的廣播一樣低。如果這些問題都解決的話,AM立體聲廣播就可以和FM立體聲廣播一決雌雄了。

轉載音響技術第30期 JUNE. 1978 AM立體聲廣播系統/弘 發