立体声激励器从硬件到软件
在发射端影响调频广播质量的硬件设备是立体声激励器,它主要完成立体声编码任务。世界上有导频制和极化制两种调频立体声广播制式,我国采用的是导频制。在 FCC 和西方发达国家制定的调频广播规范中,立体声分离度指标要大于 30 分贝,对应主副信道的电平差是 0.3 分贝,相位差为 3 度。在过去的条件下,在模拟激励器中实现这些指标是相当困难的,只要某个滤波器在 15 千赫附近的相位特性稍有偏移,一旦产生 1.5 分贝的电平差或 20 度的相位差,听感上的立体声就会消失遗尽。因此,激励器的质量决定了电台的播出音质。
早期的电子管激励器是矩阵制式,和差信号之间的电平和相位平衡对整机性能影响很大,技术指标勉强达到广播级要求。之后的晶体管激励器都改进成了开关制式。开关制式中和差信号通道被隐含了,影响分离度的因素转移到了副载波和导频的相位上,如果用副载波频率作采样信号,立体声分离度可达到 35 分贝,已超过了 FCC 规范。人类具有追求完美的本性,继而用副载波频率的三次谐波作辅助采样,叠加到MPX 中可以抵消复合信号中副载波的 3 次谐波,分离度提高到 40 分贝。
1980 年麦克马丁公司发明的软开关技术使激励器的性能大幅度提高,14 级软开关编码器中,复合信号中 13 次以下的谐波分量为零,分离度提高到 60 分贝。各个厂家后来竞先提高软开关频率,38 级软开关,3.444MHz 采样频率的激励器分离度达到了 70 分贝。本世纪初,DSP 的处理速度已能够应付复杂的编码算法,一个 2048 级软开关,77.824MHz采样频率 DSP 编码器一下子把分离度提高到 90 分贝以上。现代的 DSP 立体声激励器是全制式的,包含模拟导频制和极化制,数字 DAB 和 HD Audio 制式,直接数字频率合成(DDS),使用非常方便,造价逐年下降。
1986 年,哥伦比亚广播公司(CBS)和美国广播工作者协会(NAB)的两名工程师,发明了 FMX,它增加了一个正交的差信号,用压扩编码的方式把调频台的立体声覆盖范围扩大了 3 倍,达到了与单声道相同的传输距离,并且使立体声分离度大幅度提高。这个制式的另一个优点是和普通 FM 制式是兼容的,普通 FM 接收机能接收 FMX 信号,只是解调不出正交差信号。FMX 接收机则在电波覆盖边缘地区也能稳定地接收立体声广播,不用切换到单声道。FMX 对电台和听众都具有吸引力,美国 FCC 没有强制推行 FMX制式,由地方电台自己选择实施。就象我国没有调幅立体声一样,我国也没有 FMX 电台。