[发明专利]在多径传播情况下具有改善兼容性的调频立体声系统

说明书

本发明涉及一种调频广播系统，具体地涉及一种改进的调频立体声广播系统。它比之现行的双声道业务扩大了覆盖面积，而且在多径传播情况下能与现行的单声道和双声道接收机相兼容，

第4485483号美国专利叙述了一种将差信号压扩的立体声广播系统，它能与现有的接收机兼容，並且通过信噪比的改善可明显扩大调频广播电台的覆盖面积。在该专利系统中，如图1所示，将立体声的声频信号源L和R进行矩阵变换，以得出立体声的和差信号M、S。在发射机中，差信号S对第一副载波信号进行调幅，同时，送到压缩器以压缩其动态范围，产生出压缩差信号S′。用压缩差信号S′对与第一副载波信号同频而相位正交的第二副载波信号进行调幅。这里，采用了抑制载波的双边带调幅，由于副载波信号的频率足够高，可保证已调幅波信号的下边带与M信号之间有一定的频率间隔。在此频率间隔内传送一个常规的低电平的基准相位导频信号，供接收机检测用。M信号、两个已调幅波信号和导频信号一起对一个高频载波进行频率调制，以便发送给一个或多个远方的接收机。接收机中包括一个解调器，用以解调出M信号、常规的差信号S和压缩的差信号S′;还包括一个扩展器，用以互补扩展所得到的压缩差信号。将扩展后的降噪型差信号与接收到的和信号M混合，得出原来的声频信号源L和R。除了能改善接收信号的质量外，该系统的广播覆盖面积也比现行的双声道业务的覆盖面积要大。

第4602380号美国专利叙述了上述系统中使用的压缩器和扩展器，并讲述了在接收机中将常规的立体声差信号S与压缩的立体声差信号S′相混合，并将得出的信号进行扩展以得到降噪型差信号，再用此差信号与和信号M进行矩阵变换。第4，602，381号美国专利叙述了把差信号S用作基准信号，以控制接收到的压缩差信号S′的扩展，使扩展后差信号的幅度等于非压缩差信号的电平，做到扩展器自适应于发射机中可能采用的任何压缩特性。

如果将常规的接收机适当地调整使得不检测附加的压缩差信号，则上述三个专利中所述的系统也与它们相兼容。然而，当接收机的调整不能保持导频信号与副载波之间适当的相位关系时，就会出现问题。在这种情况下压缩差信号将对非压缩差信号发生串扰，并视相位失调的方向，串扰可能加强也可能减弱常规的差信号。串扰大小受到压缩信号的压缩量（增益）和相位调整误差量两者的影响。如果相位误差是负的，则串扰将反相，它会使呈现的立体声声场宽度潜在地变窄。如果相位误差是正的，则串扰将同相，它会使立体声的声像变宽。实际上，由于大多数接收机的调整都能处在容限范围之内，所以上面两种效应几乎不会出现。

然而，在运行车辆内接收，多径传播现象会使这个问题更加严重;这时，接收天线既收到直射波信号，也能收到因地形因素或人工建筑造成的由多径来的延时的反射波信号。根据反射波的延时时间，多径传播会减小接收到的射频信号的电平，因而造成多噪声的接收或整个信号的丢失。在常规的立体声接收机中，上述效应的特点是随着车辆驶过多径空间时，噪声瞬间突发。除射频信号衰落外，接收机中多径信号之和还会使导频信号与立体声差信号之间的相位关系畸变。如果 发射信号中还包括附加的压缩差信号S′，则除了噪声外，这种瞬时相位误差还能导致串扰的瞬间突发。由于压缩差信号的电平一般高于非压缩差信号的电平，如果相位误差导致两个立体声差信号的串扰相加，则可听到声音的大声突发。如果正交声道中差信号的总压缩（增益）减小，则上述效应可以减轻，但这样做也将减低降噪功能的有效性。

业已发现，通常，最普通而有害的多径传播的特征是较短的延迟时间和有用信号与无用信号比值（D/U）低。这种接收条件在城市环境中由于钢结构建筑物成为射频信号有效反射体，在其附近会经常遇到。还发现，当压缩信号声道和非压缩信号声道中声频信号同相时，可闻的串扰更讨厌，而当这两个信号反相时，此效应减轻。这种现象可以用上述导频单音的相位误差来解释。