Propósito y descripción de esta etapa:
A principios de los 50, Leonard Kahn notó que la energía de la voz pasando a través de las redes de retardo necesarias para generar su eliminación de portadora (por rotación de fase) en sistemas de BLU, tenían el interesante atributo de mejor simetría con respecto al eje X, comparada con la señal original. A pesar que esto podría ser argumentado técnicamente como "distorsión", como una forma de onda compleja cambia en el proceso, cuando se usa en sistemas de comunicaciones no presenta un sacrificio importante. De hecho, puede tornarse un buen argumento para implementar. La mayoría de las voces humanas son naturalmente asimétricas, y bastante. Los operadores de AM experimentados saben esto muy bien, y selectan la fase de sus micrófonos para que los altos picos de audio modulen al transmisor hacia el lado positivo. Esto es comúnmente una buena práctica.
Kahn, (un brillante ingeniero, inventor del AM stereo a fines de los 50, y poseedor de varias patentes), aplicó esta tecnica y fabricó y vendió a los "broadcasters" su Symmetra-Peak device, el cual era la implementación de un filtro pasivo de 4 polos pasa-todo con transformadores balanceados a la entrada y a la salida, (todo sellado en un gran rack, montado en un ladrillo de epoxy!). Esto se usaba en linea antes de cualquier compresor de audio o limitador alimentando al transmisor, y tenia el efecto de requerir menos limitación para controlar los picos de modulación a un determinado nivel, reduciendo la distorsión y, a la vez, limitando el ancho de banda para los pops y respiración en el aire. La estaciones que transmitian mayormente programación hablada lo encontraron muy atractivo. Se vendieron miles.
El propósito de este circuito en nuestra aplicación debe ser considerado dentro del contexto de la cadena completa del proceso de audio. Tiene el mayor beneficio cuenado es usado en conjunción con limitadores agresivos o recortadores anteriores en la linea. El puede reducir la profundidad de recorte necesaria para alcanzar un nivel parejo de sonoridad en "el aire", reduciendo la distorsión percibida. Tambien tiene el efecto de bajar el pico al valor promedio de la voz aplicada a el.
Circuitos de este tipo se usan en casi todos los sistemas de proceso de audio en las emisoras de radio de los ultimos 20 años. Son implementados con la mas modernos y completos sistemas de audio digital DSP.
Siempre me he preguntado por que esta tecnica no es ampliamente usada en la radioafición. Es un modo económico y efectivo de reducir los picos sin agregar distorsión, especialmente en voces altamante asimetricas. Tiene una gran aplicación para BLU, FM y AM tambien.
El circuito mostrado, eliminador de rotación de fase asimetrica, es conocido tambien como un filtro pasa-todo, (APF), o ecualizador demorado. Un APF tiene la caracteristica de respuesta en frecuencia plana, pero respuesta de fase dependiente de la frecuencia. Los APFs pueden ser de adelanto o de atraso. Esto es, asumiendo un filtro de primer orden, en la frecuencia del polo del filtro la respuesta de fase o adelanta o atrasa a la entrada 90 grados. La cantidad de cambio puede ser incrementada agregando más polos, o secciones de filtros. Pueden ser hechos con componentes pasivos, (R, L y C's), o con filtros activos. Los filtros activos son más económicos y fáciles de construir y ajustar, y generalmente más estables. Los APF's se realizan combinando la salida de un filtro pasa-altos, pasa-bajos, (o por tpo segundo orden, pasa-banda), con su entrada. La frecuencia del polo es determinada por los componentes usados: en nuestro caso, el capacitor en paralelo y el resistor de la entrada no-inversora de cada etapa.
El filtro mostrado es del tipo de adelanto. En nuestra aplicación, esto no es muy importante, ya que es un ecualizador de demora. La frecuencia del polo está en aproximadamente 340Hz, elegida por su ubicación en el centro de la mayor energia del habla, (la misma Fc fue usada en el legendario Symmetra-Peak de Kahn). La respuesta de fase tiene más y más demora cuanto más alta es la frecuencia de entrada. Un resultado de esto es que la energia en torno al eje cero tiende a estar distribuida más simetricamente. Cuanto mayor es la demora, mayor es el efecto.
Traducido y adaptado por LU4EG.
Esquema
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Como se ve, el filtro es muy fácil de consrtruir usando amplificadores operacionales, en mi caso utilice TL072 simplemente porque los tenia en el "shack". Lo hice de 4 secciones (polos) aunque se obtienen buenos resultados con sólo 2 polos aunque para la voz humana se recomienda 4. No necesita ajuste de ningun tipo, solo conectar entre la salida del preamplificado de micrófono y la entrada al modulador del equipo de radio. Tiene ganancia unitaria y respuesta plana en frecuencia.
La simetria no solo se nota en el osciloscopio, sino ambien en los reportes de audio en donde se nota mayor cantidad de modulación.