6 – Fundamentos de la transmisión en F.M. (GENERADOR ESTÉREO – 1)

Ventajas de la modulación en frecuencia (FM), frente a la modulación de amplitud (AM). El pre-énfasis y el de-énfasis. El generador estéreo: características y modo de funcionamiento.

En la recepción de una señal de frecuencia modulada,  el circuito demodulador produce ruido, y éste no es lineal a lo largo de la banda de paso. Para entenderlo sin entrar en desarrollos matemáticos, sólo tenemos que fijarnos en la pantalla de un analizador de espectros, y comprobar que el índice de modulación (número de bandas laterales) varía cuando modificamos la frecuencia del tono modulador.

Espectro en FM
Espectro en FM

Si partimos de que la excursión máxima de frecuencia en FM está limitada (±75 KHz), transmitiremos más información de un tono (las bandas laterales), cuanto más baja sea su frecuencia.  Si modulamos la portadora con un tono de 5 KHz, transmitiremos 75/5 = 15 bandas laterales a cada lado de la portadora; pero si el tono es de 15 KHz, sólo enviaremos 5 (75/15). Si analizamos la gráfica anterior, se nos hará más fácil comprender que la relación señal/ruido del demodulador FM varíe, y dependa de la frecuencia del tono modulador. Observar que el índice de modulación depende de la frecuencia y amplitud del tono modulador.

Si queremos que el nivel de ruido en un receptor de radio FM sea constante dentro de la zona de frecuencias audibles, tendremos que ‘manipular’ el audio en el origen, antes de que llegue al paso modulador. Para no desvirtuar el sonido original, tendremos que generar un proceso en el transmisor, y su proceso complementario en el receptor. Lo que se hace es incrementar el nivel del tono modulador en el origen = Preénfasis en el transmisor, a medida que sube la frecuencia y siguiendo una constante; y reducirlo con el mismo patrón en el destino = Deénfasis en el receptor.

Preénfasis en FM
Preénfasis en FM

La modulación en frecuencia (FM) permite transmitir toda  la gama de frecuencias que es capaz de percibir el oído humano. Debido a esta cualidad, es considerada como una modulación de alta calidad, ya que nos puede transportar el sonido de un concierto a nuestra casa. Sin embargo, el oído humano tiene dos receptores (oídos) y es capaz de localizar un sonido en el espacio. Para que una señal de radio pueda  compararse al sonido real, deberá transportar dos señales: la que oiríamos por el lado derecho y la que oiríamos por el izquierdo. Para la elección de un sistema de transmisión de dos canales, se  deberían tener en cuenta los siguientes puntos:

· Una transmisión FM estéreo podrá recibirse con un receptor monofónico.

· Un receptor FM estéreo podrá diferenciar el tipo de transmisión (Mono/Estéreo) para cambiar de modo automáticamente.

· El sistema de transmisión no debe sobrepasar el ancho de banda del canal  y debe restar el mínimo de energía al programa radiado.

· El sistema estéreo elegido debe aportar una calidad similar al monofónico y ser fácil de realizar en recepción (receptor barato).

El sistema que cumple estos requisitos, es el denominado sistema de frecuencia piloto, definido en la recomendación 450 del CCIR. Y este es el sistema adoptado por un gran número de países, entre los que se encuentra España.

Si el sistema de transmisión estéreo debe ser compatible con los receptores monofónicos, la información de ambos canales (L+R) debe ser transportada en la banda de 0-15 KHz. De esta manera, un receptor monofónico no perderá ningún sonido, ya provenga del canal izquierdo o del derecho. Así a la banda de 0-15 Khz. de la señal MPX se la conoce también como canal principal o canal ‘M’.

Generador estéreo
Generador estéreo

Para que un receptor estéreo pueda separar la información del canal derecho de la del izquierdo, necesitamos transmitir una información complementaria a la del canal ‘M’. Esta información contiene la diferencia de los canales izquierdo y derecho, de manera que un receptor pueda obtener el canal ‘L’ y el canal ‘R’ mediante el uso de una matriz suma/diferencia. Así, además de transmitir la señal ‘M’ que contiene la suma de los dos canales (L+R), transmitimos la señal ‘S’ que contiene la diferencia existente entre los canales izquierdo y derecho (L-R).

El canal ‘S’ debe transmitirse por encima de la frecuencia más alta del canal ‘M’ (15 KHz.), pues no debe interferir a la señal monofónica. La información del canal ‘S’ se transmite modulando una subportadora de 38 KHz en amplitud (AM) con doble banda lateral, pero con la portadora suprimida (DSBSC). De esta forma, la información contenida en ‘S’ se transmite en las bandas de 23-38 KHz. y 38-53 KHz. Con la supresión de la subportadora (38 KHz) se consigue ahorrar energía en la transmisión y además se evita que dicha subportadora provoque distorsión en los receptores, al demodular los sonidos más próximos a ella (30-50 Hz).

Expectro de la señal MPX
Expectro de la señal MPX

Para que la transmisión estéreo cumpla con todos sus objetivos, se añade a la señal MPX un tono de 19 KHz. con una amplitud fija, que corresponde al 10% de la desviación  total  transmisor. Este tono se le conoce como señal ‘Piloto’ y contiene la fase de referencia que utilizó el modulador de 38 KHz. para crear las dos bandas laterales del canal ‘S’.