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AM estéreo (TEL053)

Já tivemos várias tentativas em se estabelecer transmissões regulares de AM estéreo, mas a não existência de receptores apropriados e o próprio desinteresse em se fabricar tais aparelhos têm levado o sistema a um esquecimento. Muitas emissoras que chegaram a anunciar que possuíam o sistema e algumas até que já estavam operando nesta modalidade, deixaram da falar no assunto. Em que pé está o AM estéreo, como funciona e se vale à pena insistir nesta modalidade é o que vamos analisar neste artigo.

 

Este artigo é de 1995 quando se pensavam em implantar o sistema estéreo para as estações AM. Nos nossos dias essa idéia já não mais é válida, pois o AM está indo para o formato digital.

 

Com o advento do FM estéreo, praticamente toda a programação musical, que exige uma qualidade maior de transmissão e reprodução, passou a ser feita nesta faixa. Com uma resposta de frequência melhor, dada a largura da faixa que pode ser ocupada por cada estação, a maior imunidade a ruídos dada pelo tipo de modulação, além de outras vantagens que vêm da potência, propagação e polarização dos sinais, o FM passou a ser sinônimo de boa música durante muito tempo.

Outros tipos de programas, como esportes e notícias somente há pouco tempo tem sido adotado experimentalmente e até com alguma relutância por algumas emissoras desta faixa.

Mas, se em FM é possível transmitir sinais estéreo, ou seja, dois canais multiplicados por um único transmissor, o que impede de se fazer isso também no AM?

Analisando o AM e o FM verificamos que a enorme diferença entre as frequências e o próprio tipo de modulação representam algumas barreiras para a implantação do sistema que merecem ser analisadas e que para serem vencidas exigem um bom esforço técnico.

O primeiro e principal problema a ser contornado é a faixa estreita disponível para cada estação, apenas 10 kHz, o que já impede a utilização de um sinal piloto (como no FM) que caia fora do espectro audível e que, portanto "não atrapalhe". Além disso, a faixa estreita também limita os agudos, e consequentemente a qualidade de áudio, com uma faixa reprodutível muito menor do que a obtida no FM.

Por outro lado, um incentivo para que o sistema seja adotado no AM vem do fato de que a maioria das pessoas possui aparelhos de FM estéreo e toca-fitas com essa modalidade que incluem a faixa de AM. Em outras palavras, os aparelhos em questão já possuem dois canais de amplificação (estéreo) para o AM e toca-fitas de modo que seria um desperdício não aproveitar este recurso também na audição do AM.

Lembramos que, quando você ouve AM num aparelho estéreo (como do seu carro) os dois canais não reproduzem programas separados, mas sim o mesmo programa que é enviado "igualzinho" para os dois sistemas de amplificação.

Diversos sistemas de transmissão AM estéreo foram imaginados e o que chegou mais perto de uma adoção definitiva e que foi anunciado por algumas emissoras locais é o C-QUAM da Motorola.

Neste artigo vamos falar um pouco das soluções experimentadas para o AM estéreo e especular sobre sua adoção, deixando por conta dos leitores as conclusões sobre o que pode resultar tudo isso no futuro.

 

SISTEMAS DE AM ESTÉREO

Diversos laboratórios no mundo inteiro trabalharam para o desenvolvimento de sinais de áudio em estéreo na faixa de AM de ondas médias e curtas. Os 5 principais sistemas serão descritos a seguir:

 

a) BELAR

Este sistema foi originalmente desenvolvido pela RCA através dos laboratórios Belar e consiste num sistema matricial.

Neste sistema o sinal L+R (Esquerdo mais direito) modula em amplitude o transmissor exatamente como na transmissão monofônica convencional, enquanto que o sinal L-R passa por um circuito especial e modula o sinal do transmissor mas em frequência.

Isso significa que o sinal transmitido passa a ter faixas laterais que são moduladas ao mesmo tempo em amplitude e em frequência (AM e FM). As faixas laterais moduladas em frequência (FM) contém a informação sobre o conteúdo estéreo do programa enquanto que a faixa lateral modulada em amplitude (AM) contém a informação do canal L+R que pode ser reproduzido de maneira normal em qualquer radio monofônico, sem modificações.

Para separar os canais temos então um bloco especial no receptor que reconhece os sinais FM do canal L-R. Por um sistema matricial é então possível combinar os sinais L=R e L+R e assim separar as componentes L e R, enviando-as para os amplificadores correspondentes.

Na figura 1 temos um diagrama de blocos que mostra como funcionaria tal receptor, ou especificamente o setor decodificador.

 

Receptor FM-estéreo pelo sistema BELAR.
Receptor FM-estéreo pelo sistema BELAR.

 

 

b) COMM ASSOCIATES

Este é o sistema mais simples de todo. A denominação dada para o sistema é "Frequency Approach Apperture" e seu princípio de funcionamento é o seguinte:

O canal esquerdo modula uma portadora secundária que tem uma frequência levemente inferior à frequência da portadora principal, enquanto que o canal direito modula outra portadora cuja frequência está levemente acima da frequência da portadora principal.

O sinal combinado é levado a um filtro passa-faixas que separa as bandas inferiores e superiores de cada uma dessas portadoras. A saída do circuito é então amplificada e transmitida. Na figura 2 mostramos em blocos o que ocorre.

 

Transmissor AM-estéreo pelo sistema COMM Associates.
Transmissor AM-estéreo pelo sistema COMM Associates.

 

Para receber esses sinais e ter a reprodução estéreo, o processo mais simples consiste em se dispor de dois circuitos receptores comuns, um sintonizando a faixa superior e o outro a faixa inferior, conforme mostra a figura 3.

 

Modo de receber sinais AM-estéreo pelo sistema COMM com 2 receptores.
Modo de receber sinais AM-estéreo pelo sistema COMM com 2 receptores.

 

No entanto, uma maneira mais elaborada de se obter a recepção consiste em se ter um receptor único onde os sinais são separados depois de amplificação por diversas etapas, utilizando-se para isso filtros apropriados.

Deve ser observado que, como este sistema não é matricial, ele não possui excelentes características de fidelidade, como ocorre nas transmissões em SSB.

 

c) KAHN

Este sistema é bem mais complexo que o anterior tendo sido desenvolvido pela Kahn Communications. Neste sistema, a portadora é modulada em fase pelo sinal L-R e modulada em amplitude pelo sinal L+R. Esses sinais de áudio são levados então a um circuito que os transporta separadamente de modo a modularem as faixas laterais inferior e superior da portadora que vai ser usada na transmissão de AM.

Na figura 4 temos um diagrama de blocos que mostra como funciona o transmissor para este sistema.

 

Transmissor pelo sistema KAHN
Transmissor pelo sistema KAHN

 

O sinal transmitido por este sistema pode ser recebido de diversas formas. Um receptor comum de AM, por exemplo, receberá o sinal normalmente e só detectará a envolvente que corresponde justamente ao sinal L+R.

Para obter a recepção estéreo, um aparelho especial utiliza a detecção de fase que separa os sinais L+R e L-R. Outra possibilidade consiste em se usar dois receptores de AM comuns, cada qual sintonizado numa das faixas laterais. Basta então deslocar levemente a sintonia de um em relação ao outro para "separar" os canais.

Este sistema já foi usado em estações no México e Estados Unidos com resultados satisfatórios.

 

d) MAGNAVOX

Este sistema tem semelhanças com os sistemas Kahn e Belar. Nele o sinal L+R é modulado em amplitude e o sinal L-R é modulado em fase.

Um tom de 5 Hz modula a portadora de modo a fornecer uma referência para o PLL que gera um sinal modulado em fase. Este sinal será posteriormente modulado pelo sinal L+R antes de ocorrer a transmissão.

Na figura 5 temos o diagrama de blocos do transmissor que opera neste sistema.

 

Transmissor pelo sistema MAGNAVOX.
Transmissor pelo sistema MAGNAVOX.

 

No receptor temos uma configuração bastante semelhante a dos receptores AM comuns, com a diferença de que nas etapas de FI encontramos um sistema de separação dos sinais que de um lado vão para uma matriz e de outro para um circuito de processamento, conforme mostrado na figura 6.

 

Receptor AM-estéreo para o sistema MAGNAVOX.
Receptor AM-estéreo para o sistema MAGNAVOX.

 

Com base num PLL o sistema decodifica o sinal para aplicação na matriz que faz então a separação definitiva dos canais. Uma chave mono/estéreo e um indicador são previstos neste sistema.

 

C-QUAM

Este sistema tem semelhanças com o utilizado na transmissão de imagens de TV em cores, tendo sido desenvolvido pela Motorola e é o que teve mais sucesso nas tentativas de adoção, inclusive em nosso país (A rádio Bandeirantes de São Paulo fez experiências com este sistema).

Neste sistema temos duas portadoras operando na mesma frequência, mas separadas por uma quadratura de fase, conforme mostra a figura 7.

 

Representação vetorial dos sinais nos sistemas Motorola.
Representação vetorial dos sinais nos sistemas Motorola.

 

Conforme explica a Motorola, ao apresentar este sistema, uma das preocupações maiores é impedir que ocorram distorções quando o sinal é recebido por aparelhos monofônicos. Este tipo de distorção tem origem normalmente na interação dos circuitos de decodificação.

Na figura 8 temos o diagrama de blocos de um receptor para este sistema.

 

Receptor Motorola para o sistema C-QUAM.
Receptor Motorola para o sistema C-QUAM.

 

O sinal obtido nas etapas de FI toma dois caminhos diferentes. No primeiro percurso temos um detector de fase que opera na fase do próprio sinal, e no outro caminho um detector de quadratura.

Os sinais são então enviados a detectores síncronos de modo a haver a separação do áudio dos dois canais.

 

O MC13020P

De modo a facilitar a implementação do sistema em aparelhos que venham ser dotados do AM estéreo com o processo C-QUAM a Motorola desenvolveu um circuito decodificador integrado que recebeu a denominação MC13020P.

Este componente tem todos os recursos para a decodificação do sinal e não precisa de ajustes externos ou bobinas.

O MC13020P possui também um identificador para o sinal piloto de 25 Hz e diversos recursos importantes para a detecção e separação dos canais como PLL para detecção do sinal L-R, detecção de onda completa para sinal L+R, etc.

Na figura 9 temos um circuito de aplicação para este componente na detecção dos sinais AM estéreo.

 

Recodificador AM-estéreo usando o MC1320P (Motorola).
Recodificador AM-estéreo usando o MC1320P (Motorola).

 

O circuito integrado MC13020P da Motorola pode operar com tensões na faixa de 6 a 10 V e seu consumo típico é de 30 mA. A sensibilidade de entrada é de 110 mVrms para uma modulação de 50%.

A impedância de entrada típica é de 27 k ? e a impedância de saída de 100 ?.

 

CONCLUSÃO

Infelizmente o sistema existe mas não existem perspectivas de que ele venha a ser adotado de uma forma definitiva. A utilização do AM para divulgação de música numa escala cada vez menor, e o próprio desinteresse das estações e dos fabricantes de rádios em produzirem aparelhos de AM estéreo está fazendo com que o sistema estéreo caia no esquecimento.

Muitos alegam que a própria limitação de faixa que reduz a qualidade de áudio do AM faz com que não se tenha melhoria sensível da qualidade com a utilização do estéreo, achando que o melhor é deixar esta modalidade para o FM, onde ela "já pegou".

Outros acham que o AM está com os dias contados (o que não é verdade) e que qualquer aperfeiçoamento técnico que se tente fazer no sistema não compensa.

De qualquer forma, é importante para nossos leitores saber que é possível fazer a transmissão AM estéreo e que já existem métodos para isso. Se vão ser definitivamente adotados ou não é outro problema.

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