نظرة حول إرسال FM STEREO (هدية)

[osama matar]

بسم الله

ما دعاني لنقل الموضوع هنا التشابه بين عملية تشفير اللون وتشفير الصوت
فمن وجهة نظري أن التطرق لنظام الصوت المجسم stereo هو أفضل مقدمة عملية لطرح موضوع تشفير لببون وخاصة أنه ومع مزيد من الصبر يمكن بناء النظام والتعرف عليه من قرب (موجود في الصفحات المرفقة)

الإرسال والاستقبال المجسم STEREO

مقدمة:
بدأ الارسال والاستقبال بنظام STEREO في مطلع الستينات من القرن الماضي.
تبتعد قنوات ال FM 200KHz عن بعضها البعض ويبلغ عرض الحزمة الترددية 2(التردد الصوتي + Deviation الانحراف)
وهي مجهزة لإرسال واستقبال الترددات الصوتية من 20Hz وحتى 15KHz وهذه الخواص المطاطة جعلت بالإمكان استخدام المدى(الطيف) الترددي Spectrum لأكبر عدد ممكن من الغرف الفردية أو الزوجية أو المعلومات المصاحبة للقنوات وهي بذلك تختلف عن الإرسال AM والذي يحدد المسافة بين القناة والأخرى ب 9to 10KHz والسبب في ذلك أنها ليست بعيدة المدى ويمكن تنظيمها داخل القطر الواحد بدون اتفاقيات إقليمية.
يستخدم إرسال FM عرض حزمة متغير ليتمكن من استيعاب قناة اليمين وقناة اليسار وفي نفس الوقت يستقبل الإشارة العادية MONO
وعملية الجمع Multiple بين عدة إشارات على مركبة أصلية واحدة بحيث يمكن للمستقبل إعادة تشكيلها تسمي الإشارة المتنوعة Multiplexing .

لاحظ من خلال الشكل أن الترددات الصوتية امتدت حتى53KHz

ويجب أن تتوافق إشارة الإرسال المتنوعة Stereo Multiplexed signal ( MPX) مع المستقبلات العادية Mono .والتي تستوعب فقط الترددات الصوتية حتى تردد أقصاه 15KHz وعليه سوف يجمع جهاز الاستقبال العادي إشارتي Stereo MPX ويقوم بإنتاج صوت عادي .
أما الجهاز المجسم Stereo فسوف يقوم باستقبال قناة L ويقوم بإيصالها مباشرة إلى مكبر اليسار Left Amplifier
ولكي يستقبل Right Channel فإن عليه أن يحول إشارة L إلى –L (الإشارة التي استقبلها مباشرة يقوم بقلب وجهها) ثم يقوم بجمع إشارة R مع الإشارة التي قلبها -L فيتم استخلاص إشارة R (the original Right channel) ومن السهل تصميم دوائر الجمع والطرح عن طريق المكبرات التفاضلية Difference Amps (أحد استخدامات مكبر العمليات OP-AMP)
ومن أجل انجاز فصل القناتين فإننا نحتاج إلى إشارة حاملة فرعية AM Subcarrier مصاحبة للحاملة الأساسية لتردد FM وتقوم الإشارة الفرعية AM فقط بتضمين وتوليد موجة جانبية يخزن بها معلومات L-R لتسير بمصاحبة الحاملة الأساسية
ويجب على هذه الحاملة الفرعية إن تعدل على كلى جانبي التردد ( Such an AM signal is called a Double Side Band Suppressed Carrier DSBSC Signal )

وعلى المستقبل إعادة توليد حاملة AM وبنفس قيمة ووجه التردد الأصلي وبهذا يمكن استخراج معلومات التردد الفرعي
وإنجاز تردد في المستقبل بهذه المواصفات (نفس التردد ونفس الوجه) يعتبر مستحيلاً بدون وجود إشارة تضبط العمل
وأيضاً نحن بحاجة إلى تردد (إشارة) يفهمها المستقبل فيتعرف على إشارة التجسيم Stereo
وهذه الإشارة التي سوف تضبط تردد ووجه AM ويتعرف الجهاز المستقبل من خلالها أن هنالك إرسال Stereo تسمى النغمة القائدة (Pilot tone) وهي على تردد 19KHz
ومن نفس التردد 19KHz ينتج المستقبل تردداً ضعفه أي 38KHz باستخدام مضاعف تردد بسيط ويكون هذا التردد بنفس وجه التردد 19KHz (Pilot tone) وسوف ينتج المستقبل مباشرة التردد المفقود أي تردد حاملة AM الفرعية
سبق أن افترضنا أن أجهزة استقبال FM تستجيب حتى التردد 15KHz فبجمع وطرح التردد الصوتي هذا مع الحاملة التي أنتجت للتو في المستقبل (38KHz ) فإنه سينتج عندنا الحزمة الصوتية الممتدة من 23 KHz to 53 KHz وهذا التردد لن يكون به أية تداخلات مع النغمة القائدة (Pilot tone) ولا مع إشارة L/R .
مما سبق يمكننا اكتشاف موجبات الإرسال المجسم FM Stereo.
1- علينا إضافة إشارة يمين ويسار Left and Right لكي نحصل على إشارة R/L.
2- توليد نغمة قيادة Pilot Tone of 19 KHz
3- إنتاج واستخدام موجة حاملة فرعية بتعديل AM وتردد 38KHz وتكون بنفس وجه نغمة القيادة 19 KHz
4- التخلص من الحاملة الفرعية
5- إضافة ما ورد في (1) و (2) و (3) و(4) معاً لنحصل على إشارة منوعة كاملة complete MPX Signal نقوم بتضمينها Modulate على موجة حاملةCarrier في مدى تردد استقبال FM (88-108 MHz band )

اضغط هنا لعرض دائرة معالجة الإشارة

تصرف المستقبل العادي مع الإشارة أنه لن يتعرف على أي إشارات تزيد عن ال 15KHz وسوف يتعامل فقط مع الحاملة الأساسية خالطاً كلا الإشارتين R/L معاً
المستقبل Stereo سوف يتعرف على إشارة Pilot Tone ويفتح دوائر فك التشفير
ثم يستخلص Extract إشارة R/L من MPX signal
ثم سوف يولد التردد 38KHz عن طريق مضاعفة نردد نغمة القيادة Pilot Tone 19 KHz وبنفس الوجه
سوف يقوم بفك تشفير الإشارة بين المدى الترددي 23 KHz to 53 KHz لاسترجاع القناتين R/L
وسوف يقوم بجمع L+R مع L-R للحصول على الإشارة الأصلية original L and R signals

عملية الإرسال

إذا كان هنالك لاقط واحد أو مدخل متعدد أردنا الإرسال FM Stereo نقوم بالتحويل أو الفصل بين المسارات الصوتية

شاهد الصورة عبر الرابط

بعد أن نكون قد حصلنا على إشارة L و إشارة R نقوم بعملية تعديل بسيطة للمدى الترددي الصوتي تسمىPre-emphasis وهي تكبير الترددات الأدنى تردداً أكثر من تكبير الترددات الأعلى

ثم يقوم المستقبل بعمل De-emphasis وهي عملية معاكسة تماماً لما تم في الإرسال وذلك بهدف منع أو تقليل التداخلات
ونضبط عرض الحزمة الصوتية من 20Hz وحتى 15KHz

ثم نقوم بجمع الإشارة الصوتية L+R معاً وترسل مباشرة لحاملة الصوت للبث الإذاعي
ثم نقوم بطرح إشارة R من L (L-R) ونقوم بمعالجتها على النحو التالي:
n من مذبذب محلي نحصل على التردد 19KHz(Pilot tone) سالف الذكر وأيضاً نرسل إشارته للبث الإذاعي كما هو
n نقوم بمضاعفة تردد (Pilot tone) إلى 38KHz ويصبح هو الموجة الحاملة الفرعية
n نحمل الإشارة (L-R) على هذه الحاملة وبتعديل اتساع AM مع الحفاظ على كلا وجهي الإشارة
n تصبح الحاملة الفرعية 38KHz مسبوقة ب 15KHz وملحوقة ب 15KHz للإشارة (L-R) وهذا العرض الذي أصبح ضعف عرض التردد الأصلي والممتد 23 KHz to 53 KHz هو عملية طبيعية للتعديل ونرسل هذه الإشارة أيضاً
n نرسل هذه الإشارة ذات العرض الكلي للحزمة الصوتية ممتدة من تردد الصفر (20Hz) وحتى التردد 53KHz والتي سبق تفصيلها

الاستقبال:
بعد معالجة الإشارة إرسال واستقبال وكشفها سوف تظهر لنا الإشارات التالية
n إشارة الصوت من 20 إلى 15 كيلو ذ/ث وتدخل عن طريق مرشح حزمة وهي مجموع كلا القناتين L/R (L+R) وتدخل في مصفوفة MATRIX (توزع) يمين ويسار بدون الستيريو
n اشارة الاستيريو من 23 KHz to 53 KHz وتدخل عن طريق مرشح خاص وتسلم هذه الإشارة لمازج داخل محلل التشفير
n نغمة القيادة التردد 19KHz أيضاً عن طريق مرشح ضيق

ندخل التردد Pilot Tone 19 KHz على مضاعف تردد حتى نحصل على التردد الحامل المساعد 38KHz وبنفس الوجه ويدخل هذا التردد على نفس المازج الذي أدخلنا عليه إشارة التجسيم 23 KHz to 53 KHz فنحصل منه ال (MIXER) على الإشارة (L-R) تدخل هذه الإشارة إلى المصفوفةMATRIX الذي دخلتها الإشارة المباشرة (L+R)
تجمع الإشارتين في الماتريكس فنحصل على إشارة L (L-R+L+R=2L)
تطرح الإشارتين فنحصل على R (-L+R+L+R=2R)
وهكذا نحصل على كلا الإشارتين L / R

صورة إحدى دوائر التشفير Stereo FM
صفحات يمكن العودة لها
http://transmitters.tripod.com/stereo.htm
الرابط السفلي به الصورتين السابقتين ودائرة تشفير الإشارة مع لوحة إظهار
http://www.solorb.com/elect/fmst-e/
http://www.verigy.com/content/dav/verigy/Internet/Test%20Technology%20Resource%20Center/Technical%20Notes/FM-Stereo-RDS_gosemi.pdf
http://www.radio-electronics.com/info/broadcast/vhffm/vhf_fm.php
http://blog.21ic.com/user1/2190/archives/2006/22648.html
http://ludens.cl/Electron/fmtx/fmtx.html

الموضوع هنا

[sanouber]

معلومات مفيدة وعلوم نافعة
جزيل الشكر على اكرامنا بها

[osama matar]

بسم الله

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة sanouber

معلومات مفيدة وعلوم نافعة
جزيل الشكر على اكرامنا بها

مشكور أخي صنوبر على المرور والإطراء

[sultano91]

الموضوع اكثر من رائع و معلومات رائعة ومفيدة
:
شرح بسيط و خفيف

أشكرك من كل قلبي على هذا المجهود الكبير

[geniusse01]

السلام عليكم

جزاك الله كل خير يا مشرفنا الغالي وبارك لك في علمك..

[osama matar]

بسم الله
مشكورين الأخوة
sultano91
geniusse01
وبارك الله فيكما

[زاهرعبدو]

شكراً لجهودك ياأخي وجزاك الله كل خير.

[عبدالرازق محمود]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة osama matar

بسم الله

ما دعاني لنقل الموضوع هنا التشابه بين عملية تشفير اللون وتشفير الصوت
فمن وجهة نظري أن التطرق لنظام الصوت المجسم stereo هو أفضل مقدمة عملية لطرح موضوع تشفير لببون وخاصة أنه ومع مزيد من الصبر يمكن بناء النظام والتعرف عليه من قرب (موجود في الصفحات المرفقة)

الإرسال والاستقبال المجسم STEREO

مقدمة:
بدأ الارسال والاستقبال بنظام STEREO في مطلع الستينات من القرن الماضي.
تبتعد قنوات ال FM 200KHz عن بعضها البعض ويبلغ عرض الحزمة الترددية 2(التردد الصوتي + Deviation الانحراف)
وهي مجهزة لإرسال واستقبال الترددات الصوتية من 20Hz وحتى 15KHz وهذه الخواص المطاطة جعلت بالإمكان استخدام المدى(الطيف) الترددي Spectrum لأكبر عدد ممكن من الغرف الفردية أو الزوجية أو المعلومات المصاحبة للقنوات وهي بذلك تختلف عن الإرسال AM والذي يحدد المسافة بين القناة والأخرى ب 9to 10KHz والسبب في ذلك أنها ليست بعيدة المدى ويمكن تنظيمها داخل القطر الواحد بدون اتفاقيات إقليمية.
يستخدم إرسال FM عرض حزمة متغير ليتمكن من استيعاب قناة اليمين وقناة اليسار وفي نفس الوقت يستقبل الإشارة العادية MONO
وعملية الجمع Multiple بين عدة إشارات على مركبة أصلية واحدة بحيث يمكن للمستقبل إعادة تشكيلها تسمي الإشارة المتنوعة Multiplexing .

لاحظ من خلال الشكل أن الترددات الصوتية امتدت حتى53KHz

ويجب أن تتوافق إشارة الإرسال المتنوعة Stereo Multiplexed signal ( MPX) مع المستقبلات العادية Mono .والتي تستوعب فقط الترددات الصوتية حتى تردد أقصاه 15KHz وعليه سوف يجمع جهاز الاستقبال العادي إشارتي Stereo MPX ويقوم بإنتاج صوت عادي .
أما الجهاز المجسم Stereo فسوف يقوم باستقبال قناة L ويقوم بإيصالها مباشرة إلى مكبر اليسار Left Amplifier
ولكي يستقبل Right Channel فإن عليه أن يحول إشارة L إلى –L (الإشارة التي استقبلها مباشرة يقوم بقلب وجهها) ثم يقوم بجمع إشارة R مع الإشارة التي قلبها -L فيتم استخلاص إشارة R (the original Right channel) ومن السهل تصميم دوائر الجمع والطرح عن طريق المكبرات التفاضلية Difference Amps (أحد استخدامات مكبر العمليات OP-AMP)
ومن أجل انجاز فصل القناتين فإننا نحتاج إلى إشارة حاملة فرعية AM Subcarrier مصاحبة للحاملة الأساسية لتردد FM وتقوم الإشارة الفرعية AM فقط بتضمين وتوليد موجة جانبية يخزن بها معلومات L-R لتسير بمصاحبة الحاملة الأساسية
ويجب على هذه الحاملة الفرعية إن تعدل على كلى جانبي التردد ( Such an AM signal is called a Double Side Band Suppressed Carrier DSBSC Signal )

وعلى المستقبل إعادة توليد حاملة AM وبنفس قيمة ووجه التردد الأصلي وبهذا يمكن استخراج معلومات التردد الفرعي
وإنجاز تردد في المستقبل بهذه المواصفات (نفس التردد ونفس الوجه) يعتبر مستحيلاً بدون وجود إشارة تضبط العمل
وأيضاً نحن بحاجة إلى تردد (إشارة) يفهمها المستقبل فيتعرف على إشارة التجسيم Stereo
وهذه الإشارة التي سوف تضبط تردد ووجه AM ويتعرف الجهاز المستقبل من خلالها أن هنالك إرسال Stereo تسمى النغمة القائدة (Pilot tone) وهي على تردد 19KHz
ومن نفس التردد 19KHz ينتج المستقبل تردداً ضعفه أي 38KHz باستخدام مضاعف تردد بسيط ويكون هذا التردد بنفس وجه التردد 19KHz (Pilot tone) وسوف ينتج المستقبل مباشرة التردد المفقود أي تردد حاملة AM الفرعية
سبق أن افترضنا أن أجهزة استقبال FM تستجيب حتى التردد 15KHz فبجمع وطرح التردد الصوتي هذا مع الحاملة التي أنتجت للتو في المستقبل (38KHz ) فإنه سينتج عندنا الحزمة الصوتية الممتدة من 23 KHz to 53 KHz وهذا التردد لن يكون به أية تداخلات مع النغمة القائدة (Pilot tone) ولا مع إشارة L/R .
مما سبق يمكننا اكتشاف موجبات الإرسال المجسم FM Stereo.
1- علينا إضافة إشارة يمين ويسار Left and Right لكي نحصل على إشارة R/L.
2- توليد نغمة قيادة Pilot Tone of 19 KHz
3- إنتاج واستخدام موجة حاملة فرعية بتعديل AM وتردد 38KHz وتكون بنفس وجه نغمة القيادة 19 KHz
4- التخلص من الحاملة الفرعية
5- إضافة ما ورد في (1) و (2) و (3) و(4) معاً لنحصل على إشارة منوعة كاملة complete MPX Signal نقوم بتضمينها Modulate على موجة حاملةCarrier في مدى تردد استقبال FM (88-108 MHz band )

اضغط هنا لعرض دائرة معالجة الإشارة

تصرف المستقبل العادي مع الإشارة أنه لن يتعرف على أي إشارات تزيد عن ال 15KHz وسوف يتعامل فقط مع الحاملة الأساسية خالطاً كلا الإشارتين R/L معاً
المستقبل Stereo سوف يتعرف على إشارة Pilot Tone ويفتح دوائر فك التشفير
ثم يستخلص Extract إشارة R/L من MPX signal
ثم سوف يولد التردد 38KHz عن طريق مضاعفة نردد نغمة القيادة Pilot Tone 19 KHz وبنفس الوجه
سوف يقوم بفك تشفير الإشارة بين المدى الترددي 23 KHz to 53 KHz لاسترجاع القناتين R/L
وسوف يقوم بجمع L+R مع L-R للحصول على الإشارة الأصلية original L and R signals

عملية الإرسال

إذا كان هنالك لاقط واحد أو مدخل متعدد أردنا الإرسال FM Stereo نقوم بالتحويل أو الفصل بين المسارات الصوتية

شاهد الصورة عبر الرابط

بعد أن نكون قد حصلنا على إشارة L و إشارة R نقوم بعملية تعديل بسيطة للمدى الترددي الصوتي تسمىPre-emphasis وهي تكبير الترددات الأدنى تردداً أكثر من تكبير الترددات الأعلى

ثم يقوم المستقبل بعمل De-emphasis وهي عملية معاكسة تماماً لما تم في الإرسال وذلك بهدف منع أو تقليل التداخلات
ونضبط عرض الحزمة الصوتية من 20Hz وحتى 15KHz

ثم نقوم بجمع الإشارة الصوتية L+R معاً وترسل مباشرة لحاملة الصوت للبث الإذاعي
ثم نقوم بطرح إشارة R من L (L-R) ونقوم بمعالجتها على النحو التالي:
n من مذبذب محلي نحصل على التردد 19KHz(Pilot tone) سالف الذكر وأيضاً نرسل إشارته للبث الإذاعي كما هو
n نقوم بمضاعفة تردد (Pilot tone) إلى 38KHz ويصبح هو الموجة الحاملة الفرعية
n نحمل الإشارة (L-R) على هذه الحاملة وبتعديل اتساع AM مع الحفاظ على كلا وجهي الإشارة
n تصبح الحاملة الفرعية 38KHz مسبوقة ب 15KHz وملحوقة ب 15KHz للإشارة (L-R) وهذا العرض الذي أصبح ضعف عرض التردد الأصلي والممتد 23 KHz to 53 KHz هو عملية طبيعية للتعديل ونرسل هذه الإشارة أيضاً
n نرسل هذه الإشارة ذات العرض الكلي للحزمة الصوتية ممتدة من تردد الصفر (20Hz) وحتى التردد 53KHz والتي سبق تفصيلها

الاستقبال:
بعد معالجة الإشارة إرسال واستقبال وكشفها سوف تظهر لنا الإشارات التالية
n إشارة الصوت من 20 إلى 15 كيلو ذ/ث وتدخل عن طريق مرشح حزمة وهي مجموع كلا القناتين L/R (L+R) وتدخل في مصفوفة MATRIX (توزع) يمين ويسار بدون الستيريو
n اشارة الاستيريو من 23 KHz to 53 KHz وتدخل عن طريق مرشح خاص وتسلم هذه الإشارة لمازج داخل محلل التشفير
n نغمة القيادة التردد 19KHz أيضاً عن طريق مرشح ضيق

ندخل التردد Pilot Tone 19 KHz على مضاعف تردد حتى نحصل على التردد الحامل المساعد 38KHz وبنفس الوجه ويدخل هذا التردد على نفس المازج الذي أدخلنا عليه إشارة التجسيم 23 KHz to 53 KHz فنحصل منه ال (MIXER) على الإشارة (L-R) تدخل هذه الإشارة إلى المصفوفةMATRIX الذي دخلتها الإشارة المباشرة (L+R)
تجمع الإشارتين في الماتريكس فنحصل على إشارة L (L-R+L+R=2L)
تطرح الإشارتين فنحصل على R (-L+R+L+R=2R)
وهكذا نحصل على كلا الإشارتين L / R

صورة إحدى دوائر التشفير Stereo FM
صفحات يمكن العودة لها
http://transmitters.tripod.com/stereo.htm
الرابط السفلي به الصورتين السابقتين ودائرة تشفير الإشارة مع لوحة إظهار
http://www.solorb.com/elect/fmst-e/
http://www.verigy.com/content/dav/verigy/Internet/Test%20Technology%20Resource%20Center/Technical%20Notes/FM-Stereo-RDS_gosemi.pdf
http://www.radio-electronics.com/info/broadcast/vhffm/vhf_fm.php
http://blog.21ic.com/user1/2190/archives/2006/22648.html
http://ludens.cl/Electron/fmtx/fmtx.html

الموضوع هنا

والله العظيم ماقصرت
بارك الله فيك علي هذه المعلومات القيمه
مشكووور كتير