ESERCIZIO N.3

 

 TRASMISSIONE STEREOFONICA (Esami stato 2000 ITI sess. suppl.)

 

 Le figure 1 e 2 riportano in modo schematico rispettivamente il circuito di un trasmettitore e di un ricevitore FM stereo.

 

 

Figura 1


 

 

 

Figura 2

 

 

Noto il segnale audio modulante, il cui spettro occupa una banda B = 50 Hz ÷15KHz, la portante radiofrequenza fp = 100 MHz, la deviazione standard Df = 75 KHz e la portante utilizzata per operare la codifica del segnale stereo fs = 19 KHz, il candidato, analizzando i circuiti e formulate le ipotesi aggiuntive che ritiene opportune, produca quanto segue.

 

1.      Descriva il funzionamento dei circuiti;

2.      disegni lo spettro del segnale risultante all’ingresso del modulatore FM;

3.      determini la banda del segnale modulato FM;

4.      spieghi perché il sistema adottato rende compatibili stazioni stereofoniche con   

ricevitori monofonici e viceversa.

 

SOLUZIONE

1.      La stereofonia consiste in  un effetto spaziale del suono.

Due diversi microfoni, un sinistro ed un destro, distanti fra loro, registrano due segnali diversi che dovranno essere trasmessi, a grande distanza, via etere e riprodotti in ricezione, da due differenti altoparlanti sinistro e destro.

I microfoni sono dei trasduttori audio/elettrici in grado di trasformare un’informazione di tipo sonoro in un segnale elettrico che, però, necessita di adeguata amplificazione, essendo tipicamente dell’ordine del milliwatt la potenza da essi erogata, mentre è dell’ordine del Watt la potenza richiesta dallo stadio di modulazione successivo.

Ciò giustifica l’esigenza degli amplificatori in bassa frequenza posti in uscita ai due microfoni.

I circuiti di enfasi poi, vengono usati nelle trasmissioni in F.M. per mantenere alto il rapporto segnale/disturbo durante la trasmissione via etere, relativamente alle alte frequenze della banda base audio del segnale da trasmettere.

Lo spettro del segnale modulato in F.M. infatti, è costituito da molte righe, delle quali le più esterne rispetto alla portante, centralmente disposta, che rappresentano appunto le alte frequenze, sono sempre di ampiezza molto piccola e sono quindi suscettibili di essere confuse con il rumore e con ogni tipo di disturbi sempre presenti durante la trasmissione.

Si provvede quindi ad esaltare, (appunto enfatizzare) le alte frequenze con un particolare filtro detto di enfasi, prima della trasmissione via etere.

Durante la trasmissione del segnale, che è stato esaltato, il rumore presente non ha adesso alcun effetto, perché di livello molto inferiore al segnale.

In ricezione, opportuni filtri detti deenfasi, non indicati in figura, che svolgono la funzione inversa, riportano lo spettro esattamente alla forma originaria rispettando le caratteristiche dell’alta fedeltà per le quali il sistema stereofonico è stato concepito.

Lo stadio successivo è costituito da un dispositivo che effettua la somma e la differenza dei due segnali sinistro e destro, realizzato da un circuito a quattro resistenze ed un inverter.

Il segnale somma è detto segnale monofonico ed è destinato ad i ricevitori monofonici, quelli cioè con un solo canale audio e quindi un solo altoparlante.

In esso confluisce sia il suono proveniente dal microfono sinistro, che da quello destro.

Il segnale stereofonico invece è costituito dalla differenza tra il segnale sinistro e quello destro e segnala invece le diversità fra i due suoni ed è destinato soltanto ai ricevitori stereofonici.

Il segnale stereofonico viene traslato in frequenza da un modulatore bilanciato che effettua la modulazione DSB utilizzando una portante a 58 KHz, generata a sua volta da una sottoportante a 19 KHz seguita da un moltiplicatore di frequenza per due.

Il segnale stereofonico, il segnale monofonico e la sottoportante a 19 KHz attenuata, vengono immesse in un circuito sommatore che le immette poi nel trasmettitore F.M. indicato nello schema dato.

In ricezione tre filtri separano i tre segnali suindicati.

Il primo, un filtro passa basso, separa il segnale monofonico con spettro da 50 Hz a 15 KHz.

Il secondo, passa banda, separa la sottoportante a 19 KHz e la amplifica tramite un amplificatore selettivo indicato in figura.

Il terzo, passa alto, separa il segnale stereofonico, modulato in DSB con banda 23KHz – 53KHz.

Il modulatore bilanciato poi trasla il segnale stereofonico alla frequenza di partenza, cioè 50Hz – 15 KHz .

Segnale stereofonico e monofonico entrano poi nella stessa matrice formata da quattro resistenze ed un inverter, presente anche in trasmissione, che effettuando la somma e la sottrazione, ricostituisce finalmente il segnale del canale sinistro e del canale destro.

 

2.      

In realtà lo spettro parte da 50 Hz e non da 0, ma alla scala del disegno, in cui sono rappresentati i KHz, i 50 Hz non sono rappresentabili.

3.     In base alla formula di Carson si ha:

 

B = 2 (fm + Df) = 2 (15.000 + 75.000) = 180 KHz

 

4.     Il ricevitore monofonico necessita del solo segnale monofonico somma dei due canali sinistro e destro, pertanto è in grado di funzionare anche se il trasmettitore è stereofonico perché questo trasmette sia il segnale monofonico che quello stereofonico.

Il ricevitore stereofonico inoltre funziona anche solo in presenza di segnale monofonico, unico trasmesso dalla stazione monofonica, perché questo attraversa il filtro passabasso in ricezione avendo una banda di 50 Hz – 15 KHz.

Per quanto detto, le stazioni stereofoniche, sono compatibili con i ricevitori monofonici e viceversa.