Введение
Метод вещания стерео AM радио C QUAM (Compatible QUadrature Amplitude Modulation) — это метод AM стереовещания, используемый в Канаде, Соединенных Штатах и большинстве других стран. Он был изобретен в 1977 году Норманом Паркером, Фрэнсисом Гильбертом и Йосио Сакаи и опубликован в журнале IEEE. Используя схемы, разработанные компанией Motorola, C QUAM использует квадратурную амплитудную модуляцию (QAM) для кодирования сигнала стереоразделения. Этот дополнительный сигнал затем обрабатывается таким образом, чтобы быть совместимым с огибающим детектором старых приемников, отсюда и название C QUAM – «Совместимый». Пилотный тон частотой 25 Гц добавляется для включения стереоприемников; в отличие от аналогичного сигнала в FM-радио, этот несущий сигнал не требуется для восстановления исходных аудиосигналов.
C QUAM (Compatible QUadrature Amplitude Modulation) is the method of AM stereo broadcasting used in Canada, the United States and most other countries. It was invented in 1977 by Norman Parker, Francis Hilbert, and Yoshio Sakaie, and published in an IEEE journal. Using circuitry developed by Motorola, C QUAM uses quadrature amplitude modulation (QAM) to encode the stereo separation signal. This extra signal is then stripped down in such a way that it is compatible with the envelope detector of older receivers, hence the name C QUAM for Compatible. A 25 Hz pilot tone is added to trigger receivers; unlike its counterpart in FM radio, this carrier is not necessary for the reconstruction of the original audio sources.
Описание
Сигнал C QUAM состоит из двух отдельных стадий модуляции: стандартной AM-модуляции и совместимой квадратурной PM-модуляции. Стадия 1 предоставляет передатчику суммированный монофонический аудиовход L+R. Этот вход идентичен используемым в традиционных методах AM-монопередачи и обеспечивает 100% совместимость с обычными приемниками, работающими по принципу "детектирования огибающей". Стадия 2 предоставляет стереомультиплексированный (смешанный) аудиовход и заменяет стандартную схему с кварцевым генератором в обычных AM-монопередатчиках. Чтобы избежать помех для приемников, работающих по принципу "детектирования огибающей", сигнал стадии 2 принимает мультиплексированные (смешанные) аудиосигналы и фазомодулирует их оба, используя делитель частоты на 4 (счетчик Джонсона) и два балансных модулятора, работающих с фазовым сдвигом 90 градусов друг относительно друга. Стадия 2 не амплитудно модулирована, она фазомодулирована и состоит из входов L+R и L-R. Для восстановления "стерео" аудиосигналов синхронный детектор извлекает аудиосигнал L-R из квадратурной фазомодулированной части сигнала, созданного на стадии 2. Аудиосигнал L+R может быть извлечен либо из AM-компонента (стадия 1), либо из PM-компонента (стадия 2) модуляции. Затем аудиосигнал может быть легко демультиплексирован (демуксирован) обратно в "стерео", то есть в левый и правый каналы. Дополнительная информация представлена в приложенном PDF-файле: "Введение в стереосистему Motorola C QUAM AM".
Известные проблемы
C QUAM не идеален, во многом из-за того, что до внедрения AMAX он демонстрировал колебания платформы, при этом "центр" звука покачивался из стороны в сторону, как будто менялась регулировка баланса. Этот эффект потенциально может вызывать дискомфорт, особенно в движущемся транспортном средстве, где принимаемый сигнал быстро изменяется, и пассажиры (особенно водитель) более восприимчивы к нему (это проявлялось главным образом в сигналах, распространяющихся через небесную волну. Наземные волны или местное покрытие обычно не страдали от этой проблемы). В последующих модификациях эта проблема была смягчена. Кроме того, поскольку часть стереоинформации содержится в боковых полосах, помехи от соседних каналов могут создавать трудности. Наконец, когда ослабляется лишь часть боковой полосы (что часто происходит с сигналами небесной волны, отражающимися от ионосферы), возникает эффект, известный как селективное затухание, приводящий к весьма неприятным последствиям. Поэтому система C QUAM редко или вовсе не используется для коротковолнового вещания, а также радиостанциями, подверженными сильным помехам от небесных волн.
Конкуренция со стороны IBOC Hybrid Digital Systems
Хотя C QUAM является общепринятым международным стандартом для AM-радиовещания, он несовместим с IBOC (In band on channel) "HD" (Hybrid Digital) радиосистемой, поэтому вещатель должен выбрать, какую систему использовать. Система IBOC позволяет передавать диапазон звуковых частот до примерно 15 кГц, 2-канальное стерео в AM-диапазоне, но с заметными цифровыми искажениями и алиасингом из-за существенной неадекватности кодека. Кроме того, патенты на C QUAM истекли. iBiquity по-прежнему контролирует интеллектуальную собственность IBOC посредством патентов и лицензионных сборов как за использование технологии, так и за любые модификации, даже если вещатель приобрел оборудование и внес дорогостоящие изменения в передающую аппаратуру для его внедрения. Очень немногие AM-радиостанции, вещающие в формате IBOC HD Radio днем, переключаются на C QUAM AM Stereo ночью, чтобы уменьшить цифровые помехи боковой полосы (в виде "шума") и обеспечить стереоприем на больших расстояниях. Некоторые HD-радиоприемники обладают ограниченной способностью декодировать стереосигналы C QUAM (обычно с меньшей полосой пропускания), что приводит к снижению качества звука по сравнению с тем, что можно ожидать от специально разработанного приемника AMAX/C QUAM. Стереопередачи C QUAM AM имеют тот же радиус действия, что и AM-вещание в монорежиме, что является важным преимуществом. В то время как многие станции в конце 2000-х годов перешли с C QUAM на HD Radio, в 2010-х годах эта тенденция изменилась, и многие HD Radio-станции отключили свое цифровое оборудование. Однако лишь немногие из этих станций вернулись к вещанию в формате C QUAM. В последние годы наблюдается тенденция к возвращению C QUAM из-за низкого качества звука цифрового аудиокодирования при низких битрейтах. AM-стереоприемники используют двойную полосу пропускания промежуточной частоты для расширенного частотного диапазона по сравнению с моноприемниками. Обеспечить полноценное и насыщенное стереозвучание цифровым аудиокодированием невозможно. Недостатком аналогового вещания является уровень нежелательного шума.