что такое пилот тон

Пилот-сигнал

Пилот-сигнал (он же Пилот-тон) — сигнал с априорно известными на приёмной стороне параметрами (например, определённой частоты). Пилот-сигналы могут передаваться как вместе с информационным сигналом, так и в режиме временно́го, кодового, частотного разделения. Пилот-сигналы используются для синхронизации, оценки параметров канала распространения, адаптации параметров приёма, обработки сигналов телекоммуникационной системой.

Применение

В FM-радиовещании пилот-сигнал на частоте 19 кГц показывает, что на частоте 38 кГц (19×2, вторая гармоника) есть стереофоническая информация. Приёмник удваивает частоту пилот-тона и использует его как опорную фазу для демодуляции стерео-информации. [1]

Если пилот-сигнала на частоте 19 кГц нет, тогда приёмником будут игнорироваться сигналы в диапазоне 38-39 кГц. Вокруг пилот-сигнала делается защитная полоса (от 500 Гц до 4 кГц по обе стороны), для того, чтобы исключить помехи от основной и боковой полосы частот. Третья гармоника сигнальной полосы может использоваться для RDS.

В AM стерео ширина полосы пропускания слишком узка, чтобы вмещать поднесущие, поэтому пилот-сигнал выражается в модуляции самого сигнала и выглядит как инфразвуковой тон.

В цветном телевидении сигнал цветовой синхронизации, указывающий на цветовую поднесущую, может подаваться между кадров, или в области ниже уровня гашения. [2] Для более подробной информации, см. стандарты SECAM, NTSC, PAL.

В некоторых аналоговых видео-форматах пилот-сигнал вводится для того, чтобы исключить ошибки временной развёртки.

Иногда необходимо иметь несколько независимых пилот-частот. Большинство радиорелейных систем используют собственные пилот-сигналы, но передают также пилот-сигналы на частотах, принадлежащих несущей мультиплексной передачи.

Источник

Еще раз о радиовещании с полярной модуляцией

Еще раз о радиовещании с полярной модуляцией

С интересом прочитал я статью М.Петрова и Р.Котиковой «Пилот-тон или полярная модуляция?» (Broadcasting, №8(36), 2003 «.), в которой рассматриваются пути перехода на единый стандарт вещания в полосе частот 65,9. 74 МГц. Авторы понимают сложность задачи, и я искренне благодарен им за активную позицию. Но насколько предлагаемые ими пути решения отвечают поставленной цели? И какова же цель предприятия? На мой взгляд, целью должно стать улучшение использования потенциала диапазона 65,9. 74 МГц, поэтому давайте рассмотрим ситуацию под таким углом зрения

Приемники: качество и количество

Даже в профессиональном измерительном декодере СДИ-1 пришлось сохранить ручную подстройку фазы и переключать фильтры для измерения АЧХ и уровня шумов. Чего же ждать от массового продукта?

Небесполезна и еще одна справка: в конце 2003 года только в Санкт-Петербурге на одного жителя приходилось 1,3 приемника, то есть больше, чем отечественных и импортных аппаратов для системы ПМ, выпущенных за всю историю существования системы. Так что количество пострадавших от перехода на ПМ окажется ничтожным. Напомню, что массовые модели приемников имеют расширенный диапазон (65,9. 74 и 88. 108 МГц) и декодер ПТ. Точных данных от таможни мне получить не удалось, но поход по магазинам и беседы с крупными поставщиками бытовой техники позволяют понять, что речь идет о миллионах новых радиоприемников, владельцы которых только выиграют.

Как обстоят дела с радиопередающим оборудованием? И нужно ли проводить исследования «влияния на параметры стереосигналов действующих систем сложения нескольких передатчиков, работающих на одно антенно-фидерное устройство (АФУ)», как предлагают авторы статьи «Пилот-тон или полярная модуляция»?

Действительно, мосты сложения, АФУ, да и сами передатчики «Дождь» и «Мед» были изготовлены без оглядки на возможность работы с ПТ, и нельзя исключить вероятность того, что при переходе возникнут трудности или даже проблемы. Обратимся еще раз к сравнительной таблице параметров (табл. 2).

И что получается? Влияние на разделение каналов искажений АЧХ в тракте КСС можно оценить по уравнению:

Влияние полосы пропускания радиотракта на разделение каналов можно оценить по уравнению:

Не думаю, что такие потери можно считать критическими.

Если в исходном варианте разделение каналов, обеспечиваемое стереокодером, было равно, например, 50 дБ, то теория предсказывает вероятное ухудшение при переходе на ПТ до 43 дБ. Реальная жизнь сложнее: на разделение каналов влияет не только АЧХ тракта, но и его ФЧХ; следует помнить про качество кодера в передатчике и, что особенно важно, качество приемника. Если при работе с ПМ мы имели разделение каналов на выходе приемника меньше 30 дБ, а Кг=2%, то переход на ПТ дает нам 40 дБ и 0,3%.

Радиосигнал ПТ занимает чуть большую полосу частот в эфире: при девиации 50 кГц имеем 206,5 против 190 кГц, или 7% разницы. Неприятных последствий для ЭМС не предвидится, и рассуждения о недостаточной полосе пропускания АФУ и мостов сложения тоже кажутся немного надуманными. Трудности могут возникнуть при увеличении девиации до возможных 75 кГц, но давайте решать задачи по мере их поступления.

Увеличение девиации может привести к ухудшению ЭМС. Частотное планирование чем-то сродни лечению насморка: если лечить, то через неделю выздоровеешь, а если не лечить, то семь дней придется недужить. И дело тут не в квалификации врача (или специалиста по распространению радиоволн), а в природе явления: точность существующих моделей, которыми оперируют при расчетах ЭМС, высокой не назовешь.

Во-первых, очень трудно учесть рельеф и состояние земной поверхности, тем более что они меняются со временем. Сказывается и изменение параметров атмосферы. Так что в графе «итого» появляются числа с пометкой «50/50», то есть требуемая величина напряженности поля будет обеспечена не менее чем на 50% территории и 50% времени.

В результате точность расчетов оказывается весьма приблизительной, но тратить время и деньги на ее повышение едва ли нужно. Особенно остра ситуация в диапазоне метровых волн, когда размеры препятствий сопоставимы с длиной волны. Напомню, диапазон 65,9. 74 МГц дает нам волны длиной около 4 м, а диапазон 88. 108- около 3 м, так что проезжающий трамвай или даже мотоцикл способен изменить распределение волн.

И кому все-таки платить? На листе бумаги не отразить весь объем финансовых потоков, но основные направления показать можно.

Если речь идет о радиостанции, финансируемой из средств государственного бюджета, то формально она обязана хранить верность системе ПМ. Но сколько осталось чисто бюджетных станций? По моим наблюдениям в крупных городах таких нет. Если государство не обеспечивает финансирования, то вправе ли оно запрещать радиостанции повышать качество вещания?

Коммерческая станция, оплатив кусочек эфира, вправе использовать его по своему усмотрению. И не вижу причин, по которым участок частотного диапазона, предназначенный для радиовещания, не мог бы быть использован по другому назначению, например для связи или радиомикрофонов караоке. Если в этом случае выделенный диапазон частот приносит владельцу прибыль большую, чем радиовещание, то почему бы и нет? Плати налоги и спи спокойно.

Что же им делать в такой ситуации, куда приложить руки, как заработать на хлеб насущный, Интернет и прочие нужные вещи?

Как отмечалось в статье о пилот-тоне, «в полосе частот 65,9. 74 МГц был составлен частотный план, позволяющий повсеместно реализовать передачу четырех программ звукового вещания». В ситуации, когда государство платило за все, можно было из московских кабинетов определить количество радиостанций, необходимых и достаточных в каком-либо месте, будь то Ленинград или Когалым. Сегодня обнаружилось, что в одних регионах рынок активнее и вещание десятков станций оказывается рентабельным. Есть и другие регионы. Оставить их без вещания? Ошибка. Попробовать организовывать малобюджетные станции? Встает сугубо научный вопрос: к каким последствиям приведет выход в эфир сотен маломощных (10. 50 Вт) передатчиков вдоль трасс или в небольших населенных пунктах? Идет речь об использовании общественного ресурса, и оплачивать эти работы нужно из бюджета. Иначе результаты могут оказаться неожиданными.

Данные по радиоприемникам, положенные в основу расчетов ЭМС, сегодня несколько устарели, и полезно было бы уточнить эту информацию. Если государство берется защищать права потребителей (налогоплательщиков), то оно и должно финансировать такого рода работы.

Надо что-то исправить.

Старший научный сотрудник Университета телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича
Михаил Сергеев

Источник

Пилот тон

При использовании тонального шумоподавителя полезный сигнал в радиоканале может быть услышан только теми радио у которых на приёмнике стоит пилот-тон, идентичный тону передающей радиостанции. Таким образом можно организовать групповой и индивидуальный радиообмен различных пользователей на одной частоте, причём пользователи с различными пилот-тонами не будут слышать друг друга. Но это не означает возможности одновременного разговора радиоабонентов с различными пилот-тонами. При одновременном выходе в эфир таких пользователей произойдёт интерференция, делающая невозможным радиообмен. Для борьбы с такими коллизиями в радиостанциях предусмотрен ряд функций. Такие как «Запрет на передачу при занятом канале» (Busy channel lockout), «Предварительное прослушивание эфира стандартное и принудительное» (Monitor, Forced monitor).

Технически может быть использовано до 64 кодов в частотном диапазоне от 30 до 300 Гц:

В связи с такими различиями в трактовке кодов CTCSS производителями, при программировании радиостанций различных брендов необходимо обращать внимание именно на частоту пилот-тона в Герцах, а не на его номер или обозначение.

При использовании нескольких пилот-тонов на одном радиоканале нежелательно использование соседних частот, например 74,4 и 77 Гц, так как электронные компоненты приёмников, имея определённые допуски характеристик, или вследствие естественного старения, могут приводить к ошибочному декодированию и пропускать обрывки разговоров соседних групп.

Использование пилот-тонов привело к характерному щелчку по окончании разговора, т.к. декодеру CTCSS требовалось несколько миллисекунд на отключение и в динамик проходил «белый шум». Для борьбы с этим явлением применяется поворот фазы пилот-тона в конце передачи (Revers burst):

Пример последовательности с номером 114.

Скорость передачи выбрана таким образом, что её спектр находится ниже спектра обработки речи. Есть определённая проблема, вызванная перекрытием спектра DCS и сигнала генератора, управляемого напряжением синтезатора частоты (ГУН), что приводит к искажению формы сигнала DCS. По этой причине в систему включаются последовательности, имеющие сбалансированную структуру, т.е. количество нулей приблизительно равно количеству единиц, что позволяет минимизировать искажения сигнала.

Всего доступно 104 кода из которых 20 (ввиду возможных коллизий) использовать нежелательно (отмечено красным):

Использование кодов DCS значительно расширило возможности крупных конвенциональных систем, обеспечило более стабильную работу оборудования т.к. время декодирования уже не зависило от номера кода. Кроме того цифровые посылки не требовали систем поворота фазы в конце передачи, т.к. отпускание РТТ выдавало в конце кода посылку «закрыть шумоподавитель». Однако время декодирования последовательности DCS немного выше (примерно 180 мс) т.к. система коррекции ошибок подразумевает получение 23-битного слова для открытия шумоподавителя свободного от ошибок. Также это критично в зонах неуверенного приёма. Хотя в целом разница качестве работы систем СTCSS/DCS незначительна.

Использование кодированного шумоподавления требует более высокой квалификации как технического персонала, так и пользователей. Связано это со способностью пилот-тонов маскировать помехи в радиоканале. Именно маскировать, а не убирать! Прерывистая природа помех не позволяет пользователям определить их наличие, что приводит к ухудшению радиопокрытия и потере сообщений. Современное оборудование позволяет применять ряд программно-технических мер для борьбы с помехами и быстрой реакции на возникающие проблемы.

Существует достаточно большое количество контроллеров базовых станций, позволяющего значительно расширить возможности конвенциональных полудуплексных радиосетей:

Источник

Что такое пилот тон

Модуляция с пилот-тоном – это особый вид амплитудной модуляции, когда верхняя и нижняя огибающие модулированного колебания различны и изменяются в соответствии с передаваемыми сигналами. Эта модуляция принята западным стандартом УКВ трансляции и используется для стереофонического вещания в США и Западной Европе.

В диапазоне частот УКВ CCIR для организации стереорадиовещания применяется модуляция с пилот-тоном. Данная технология имеет много общего с системой с полярной модуляцией.

В этом виде модуляции используется сложный сигнал, называемый комплексным стереосигналом (КСС), низкочастотная часть которого (30—15000 Гц) содержит полусумму сигналов левого и правого каналов. Для обеспечения совместимости с монофоническими приемниками при модуляции с пилот-тоном в полосе частот 30-15000 Гц также передается суммарный сигнал (L+R), а для обеспечения стереоприема в полосе частот 23-53 кГц — разностный звуковой сигнал (L-R), полученный методом амплитудной балансной модуляции дополнительной поднесущей с частотой 38 кГц.

При балансной модуляции с целью уменьшения излучаемой передатчиком мощности сигнал несущей частоты полностью подавляется, и на выходе балансного модулятора остаются лишь две боковые полосы модулированного радиосигнала. Это заметно повышает эффективность использования мощности передатчика, которая не несет в себе информации. С другой стороны балансная модуляция порождает другую проблему: для того, чтобы получить в приемнике первоначальный спектр исходного АМ-сигнала, приходится передавать дополнительный пилот-сигнал с частотой вдвое меньшей, чем поднесущая (то есть 19 кГц). Стереодекодере приемника несущая частотой 38 кГц восстанавливается путем удвоения частоты пилот-сигнала.

Отметим также, что обязательным элементом стереодекодера в системе с пилот-тоном является режекторный фильтр-пробка для пилот-тона на частоту 19 кГц (МРХ-фильтр). Его необходимость вызвана тем, что при записи стереопрограмм с приемника на кассетные деки оснащенные шумоподавителем системы Dolby, неподавленный пилот-тон будет восприниматься схемой шумоподавления магнитофона как полезный звуковой сигнал. Это с неизбежностью приведет к нарушению нормальной работы схемы шумоподавителя. Проблема настолько серьезна, что, несмотря на наличие такого же фильтра на выходе приемника, практически все кассетные деки с «шумодавами» Dolby до сих пор в обязательном порядке имеют еще и собственный МРХ-фильтр.

Источник

Мы вещаем в FM-диапазоне

«Мы вещаем в FM-диапазоне. «

Большинство бывших социалистических стран, являвшихся членами ОИРТ, приняли систему стереофонического вещания с полярной модуляцией, исключение составили только ГДР и ЧССР. Для стереофонического вещания в СССР была выделена полоса частот 65,9-74,0 МГц. Постепенно в результате освоения полосы частот 87,5-108,0 МГц бывшие страны социалистического содружества отказывались от системы стереофонического вещания с полярной модуляцией и переходили на систему с пилот-тоном. В результате в настоящее время система с полярной модуляцией используется только в России, странах СНГ и Монголии, занимая полосу частот 65,9-74,0 МГц. В полосе частот 87,5-108,0 МГц в России идет активное внедрение системы стереофонического радиовещания с пилот-тоном (как правило, активно осваивают эту частотную полосу негосударственные радиостанции).

Два стереорежима: сходства и различия

Система стереовещания с пилот-тоном и система с полярной модуляцией имеют много общего. Комплексный стереосигнал (КСС) как той, так и другой системы содержит тональную часть, представляющую собой сумму сигналов А+В, и надтональную часть, несущую информацию А-В. Поднесущая частота модулируется разностью А-В по амплитуде (рис. 2 и рис. 3).

Различия этих двух систем заключаются в основном в методе подавления поднесущей частоты. Для системы с полярной модуляцией была выбрана поднесущая 31,25 кГц, то есть вторая гармоника частоты строк телевизионного изображения, которая давала возможность синхронизации с телевизионным изображением в случае введения стереофонического звучания в телевизионном приемнике. При проведении опытной эксплуатации было учтено, что передача самой поднесущеи отрицательно сказывается на величине полезной девиации частоты передатчика. Полная девиация частоты определяется напряжением:

В случае, когда коэффициенты модуляции тд=тв=т положительных и отрицательных полупериодов несущей частоты со равны, то в паузе девиация будет определяться величиной напряжения:

Из этой формулы видно, что даже при тмакс = 1 половина полезной девиации частоты будет отведена на передачу немодулированной поднесущеи, не содержащей, по существу, никакой информации. Поэтому в системе с полярной модуляцией было введено частичное подавление поднесущеи частоты с последующим восстановлением на приемном конце.

Крупнейшим оператором по эфирному распространению радиовещательных и телевизионных программ на территории Российской Федерации является ФГУП «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС), которое владеет более чем пятьюстами ОВЧ-, ЧМ- передатчиками серии «Дождь» мощностью от 2 до 4 кВт, работающими в монофоническом режиме и стереофоническом режиме с полярной модуляцией и транслирующими такие федеральные программы, как «Маяк», «Радио России», «Юность». В настоящее время большая часть этих передатчиков работает в монорежиме (- 70%). К сожалению, наша промышленность прекратила выпуск бытовых ОВЧ-, ЧМ- приемников, которые могут принимать стереопрограммы с полярной модуляцией, несколько лет назад. Но при этом существующее положение значительно упрощает переход из одной системы стереовещания в другую (в данном случае в систему с пилот-тоном), не затрагивая интересов радиослушателей, так как те радиослушатели, которые принимали стереопрограммы в режиме моно, так и будут их принимать в режиме моно независимо от режима стереовещания. Та часть радиослушателей, которые принимали программы в стерео-режиме с полярной модуляцией,в случае перехода на режим с пилот-тоном, будут принимать программы в монорежиме. Таким образом, для 70% радиослушателей при переходе на пилот-тон ничего не изменится. Но этот переход позволит нашей радиотехнической промышленности достаточно быстро наладить выпуск отечественных радиоприемников с расширенным диапазоном (65,9-74,0 МГц, 87,5-108,0 МГц), которые могут принимать радиовещательные программы в стереорежиме.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Одним из основных параметров, влияющих на ЭМС, является ширина полосы, занимаемая радиоэлектронным средством в эфире.

Правила вычисления необходимой полосы частот излучений для различных служб указаны в Регламенте радиосвязи, а примеры приведены в Приложении № 6 к данному Регламенту (см. также Рекомендации и отчеты МККР, 1986 год, том X, часть 1, отчет 1065).

В соответствии с этими документами необходимая полоса частот излучений с частотной модуляцией вычисляется с помощью правила Карсона:

В звуковом радиовещании с частотной модуляцией максимальная девиация D=15 кГц и f_max=53 кГц для монофонических и стереофонических излучений соответственно. Применяя правило Карсона для указанных данных и при К=1, величины необходимой полосы частот составят:

B_n=180 кГц, B_n=256 кГц соответственно.

для передатчиков с полярной модуляцией (с девиацией ±50 кГц), работающих в полосе 65,9-74,0 МГц в режиме:

для передатчиков с пилот-тоном (с девиацией ± 75кГц), работающих в полосе 87,5-108,0 МГц в режиме:

Измерения контрольной ширины полосы, проведенные в соответствии с методикой ГОСТ Р 51741-2001, не должны превышать нормируемые значения более чем на 20%.

В РТРС на ряде передатчиков, работающих в стереорежиме с пилот-тоном в полосе 87,5-108,0 МГц, были проведены измерения мгновенной ширины полосы частот на реальной программе, которую занимают эти передатчики в эфире. Численные значения ширины полосы, занимаемой передатчиками в эфире, следующие:

f₀ =101,8 МГц, ширина полосы 264 кГц;

f₀ =104,2 МГц, ширина полосы 258 кГц;

f₀ =106,8 МГц, ширина полосы 216 кГц;

f₀ =102,2 МГц, ширина полосы 288 кГц;

Результаты измерений приведены на рис. 6, 7. Полученные значения хорошо соотносятся со значениями контрольной ширины полосы частот для этой системы стереовещания.

Как известно, в некоторых странах, частности в Германии, система стереовещания с пилот-тоном работает с девиацией ±50 кГц, тогда значение контрольной ширины полосы для этой системы (в соответствии с правилом Карсона) будет равна:

B_n = 2f_max + 2DK = 2*53 + 2*50 = 206,0 кГц

Из этого следует, что если при переводе из системы стереовещания с полярной модуляцией в систему стереовещания с пилот-тоном принять девиацию, равную ±50 кГц, то контрольная ширина полосы в этом случае будет находиться в поле допуска, установленного ГОСТ Р 51741-2001, и один из основных параметров, влияющих на ЭМС, не будет превышен. Таким образом, нет необходимости пересматривать существующий частотный план в полосе частот 65,9-74,0 МГц. Тогда устраняется еще одно препятствие на пути перевода стереовещания из системы с полярной модуляцией в систему стереовещания с пилот-тоном.

Первый заместитель генерального директора ФГУП «РТРС»
Александр Елехин

Директор производственно-технического департамента ФГУП «РТРС»
Юрий Хмелюк

Начальник отдела ФГУП «РТРС»
Алексей Шушкевич

Источник