Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Гражданская радиосвязь

 Комментарии к статье

Как простыми средствами повысить качество принимаемых стереофонических программ звукового радиовещания, интересует многих радиолюбителей. Автор статьи анализирует способ формирования частотных и фазовых характеристик радиотракта и определяет звенья, в которых с небольшими затратами возможно введение корректирующих элементов, позволяющих улучшить выделение сигнала на выходе стереодекодера.

Качество стереофонического радиоприема зависит не только от реального соотношения сигнал/шум на антенном входе приемника, но и от работы декодирующего устройства. Как известно, в стереодекодере (СД) комплексный стереосигнал (КСС) преобразуется в полярно-модулированные колебания (ПМК), а затем в выходные низкочастотные сигналы левого и правого каналов. Происходящие при этом преобразования определяют, в частности, столь важный параметр, как переходное затухание между каналами. Наилучшего разделения каналов позволяет достичь временной способ декодирования, при котором исключается восстановление поднесущей и связанные с этим нелинейные и фазовые искажения. На этом принципе работают большинство современных интегральных СД.

На качество декодирования также существенное влияние оказывает спектр входного КСС. Верхняя модулированная частота, необходимая для передачи звуковой частоты в 15 кГц, при системе стереовещания с полярной модуляцией (ПМ) и поднесущей 31,25 кГц составляет 46,25 кГц, а при системе с пилот-тоном (ПТ) и поднесущей 38 кГц - 53 кГц. Обязательным условием отсутствия искажений и хорошего разделения каналов является горизонтальная (без завала) АЧХ и линейная ФЧХ в надтональной области частот, вплоть до указанных.

В то же время наиболее типичным является радиоприемный тракт, имеющий спад АЧХ на верхних частотах КСС.

Этот спад образуется из-за ограниченной полосы пропускания тракта ПЧ и ЧМ детектора. Если частоту среза КСС по уровню - 3 дБ обозначить Fcp, а частоту поднесущей - Fпод, то переходное затухание между каналами можно рассчитать по приближенной формуле р=20 log (2 Fcp/Fпод).

Нетрудно подсчитать, что для получения разделения стереоканалов в 30 дБ необходима полоса сигналов с ПМ до 88 кГц, а сигналов с ПТ - до 107 кГц. Разумеется, эти данные являются приблизительными и не учитывают особенностей того или иного способа декодирования. Для коррекции АЧХ КСС в моделях декодеров применяют те или иные корректирующие цепи, как правило, простейшего RC-типа.

С другой стороны, чрезмерное расширение спектра КСС приводит к резкому возрастанию шумов и помех от преобразования внеполосных сигналов. Если полоса КСС ничем не ограничена, то ухудшение соотношения сигнал/шум при приеме удаленных станций может составить 20 дБ и более по сравнению с монофоническим режимом. И напротив: сужение полосы КСС является эффективным шумопонижающим приемом.

Противоречивым требованиям к КСС в наилучшей степени удовлетворяет АЧХ максимально плоская до частоты 70...80 кГц с дальнейшим резким спадом, организуемым фильтрами высоких порядков. Такая характеристика позволяет приблизиться к предельно достижимым параметрам конкретного СД по шумам и переходному затуханию между каналами.

Указанные положения нашли полное подтверждение при испытаниях двустандарного стереодекодера на микросхеме КР174ХА51. В типовой схеме включения [1] на его входе применен простейший ФНЧ первого порядка с частотой среза около 10 кГц. Спад 6 дБ/окт на частотах выше 10 кГц обеспечивает приемлемые шумовые характеристики, но уменьшает переходное затухание между каналами с 43 дБ (типовое значение без входного фильтра) до 24 дБ для сигналов с ПМ и 20 дБ для сигналов с ПТ. Кроме того, фильтром срезается верхняя часть тонального сигнала в области 10...15 кГц, что делает звучание "глухим".

В целом, несмотря на прогрессивные конструкторские решения - временной способ разделения каналов с двойной дискретизацией, дополнительное подавление пилот-тона и т. д. -упомянутый СД работал хуже, чем декодер на устаревшей микросхеме ВА1320. Еще один недостаток КР174ХА51 - неприятные щелчки в звуковом тракте при включении индикатора стереорежима. Замена микросхемы на другой экземпляр принципиальных изменений не принесла.

Для улучшения качества работы предлагаемый декодер дополнен входным фильтром КСС, формирующим необходимый вид АЧХ с возможностями ручной и автоматической корректировки. К преимуществам нового СД относится также раздельная индикация системы стереовещания, работающая бесшумно.

Основные технические характеристики

• Переходное затухание между каналами, дБ, не хуже.....34
• Соотношение сигнал/шум в режиме "Стерео", дБ .....50...70
• Уровень входного сигнала, мВ......до 150
• Коэффициент передачи......1,2
• Потребляемый ток, мА......7

Функционально устройство состоит из трех блоков (рис. 1): входного фильтpa KCC, коммутатора на микросхеме DD1 и собственно декодера на микросхеме DA1.

(нажмите для увеличения)

Фильтр КСС представляет собой дальнейшую модернизацию устройства [2]. Его параметры улучшены компьютерным моделированием - уменьшена неравномерность АЧХ в тональной области и увеличена крутизна среза в надтональной. Фильтр состоит из регулируемого звена R1,R2,C1,C2 и ФНЧ 3-го порядка C3, L1, С4 с переключаемой в зависимости от системы стереовещания частотой среза. АЧХ фильтра - в режиме приема с ПТ (показаны на рис. 2).

Звено R1,R2, C1,C2 - мостовой регулятор верхних частот КСС. В нем с помощью переменного резистора R2 можно увеличивать или уменьшать уровень надтональных (и частично тональных) составляющих, что приводит к пропорциональному расширению или сужению стереобазы за счет изменения переходного затухания между каналами [2]. В среднем положении регулятора R2 АЧХ фильтра горизонтальна вплоть до частоты среза (см. рис.2, кривая 1), в двух крайних положениях - неравномерность ее в звуковом диапазоне не превышает 2 дБ. Регулировка захватывает лишь верхнюю часть звукового спектра - выше 10 кГц, что позволяет при уверенном приеме подчеркнуть высшие частоты и тем самым улучшить качество звучания.

Одновременно изменяется и уровень шума, он минимален в нижнем положении движка резистора R2, когда надтональная часть КСС фактически срезается и звучание близко к монофоническому. Таким образом, регулируемое звено фильтра позволяет получать адаптивное качество выходного сигнала в зависимости от входного - от расширенного "Стерео" для мощных сигналов РЧ до "Моно" - для зашумленных и искаженных, в частности, многолучевым приемом.

П-образный ФНЧ 3-го порядка собран на элементах C3, L1, С4. Этот фильтр предназначен для эффективного подавления шумов и помех от преобразования сигналов, лежащих за основной информационной полосой КСС. ФНЧ синтезирован приложением Design программы MicroCap6.0. Его параметры: частота среза в системе с ПТ - 75 кГц, в системе с ПМ - 60 кГц, крутизна спада за полосой прозрачности - 15...17 дБ/окт, характеристическое сопротивление - 4,7 кОм. Частота среза конструктивно изменяется переключением числа витков катушки L1 электронным коммутатором DD1. Благодаря компьютерному моделированию фильтр имеет гладкую АЧХ (см. рис.2) и достаточно линейную ФЧХ (рис. 3).

Фильтр КСС подключен к стереодекодеру (микросхема DA1) вместо удаленной входной цепи R1C1 [1]. Затухание, вносимое им (12 дБ), компенсируется большим запасом усиления микросхемы DA1 (до 14 дБ). При приеме сигналов с ПМ на выводе 8 микросхемы DA1 устанавливается низкий логический уровень, близкий к нулю. На управляющих входах 5 и 6 коммутатора DD1 имеется высокий логический уровень, подаваемый со средней точки делителя R4, R5. При этом ключ К2 по выводам 4 и 3 замкнут, вывод 3 катушки L1 соединен с конденсатором С4. Фильтр настроен на частоту среза 60 кГц. Одновременно открыт ключ КЗ и через его выводы 8 и 9 напряжение индикации с вывода 7 микросхемы DA1 подается на светодиод HL1, индицирующий режим "ПМ".

При распознавании сигналов с ПТ уровень напряжения на выводе 8 микросхемы DA1 изменяется на высокий, фактически равный напряжению питания. Этот сигнал поступает на управляющие входы 12 и 13 ключей К1 и К4 коммутатора DD1. Ключ К4, открываясь, уменьшает напряжение на средней точке делителя R4R5 до низкого уровня. Ключи К2 и КЗ при этом переключаются в непроводящее состояние, вследствие чего вывод 3 катушки отсоединяется от конденсатора С4, а светодиод HL1 гаснет. Одновременно открывается ключ К1, который соединяет вывод 2 катушки L1 с конденсатором С4. Индуктивность катушки уменьшается, что приводит к перестройке частоты среза ФНЧ до 75 кГц. Кроме того, катод светодиода HL2 оказывается соединенным с общим проводом через открытый по выводам 11 и 10 ключ К4, а на аноде его имеется напряжение, поступающее с вывода 7 микросхемы DA1. При этом светодиод HL2 индицирует режим "ПТ". Переключателем SA1 можно принудительно включить режим "Моно". В этом случае оба светодиода погашены, так как напряжение на выводе 7 микросхемы DA1 будет отсутствовать.

Допустимое напряжение питания микросхемы КР174ХА51 - 2,7...7 В. Экспериментально установлено, что характерные щелчки при включении индикатора стереорежима возникают только при напряжении питания свыше 4 В. В данном случае напряжение по выводу 15 микросхемы DA1 ограничено стабилитроном VD1 на уровне 3,9 В. При этом индикаторы HL1, HL2 включаются практически бесшумно, параметры микросхемы остаются высокими.

В стереодекодере использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, керамические конденсаторы - типа КМ, электролитические - импортные. Переключатель SA1 - кнопка П2К. Переменный резистор R2 - любой малогабаритный, например, СПЗ-4б, с характеристикой типа А. В связи с пониженным напряжением питания микросхемы DA1 излучатели HL1, HL2 должны иметь высокую светоотдачу при малом токе. Светодиоды КИПД05А удовлетворяют этому условию, но можно подобрать и другие с максимальной яркостью свечения, в том числе и импортные. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце К20х10х5 мм из феррита марки 2000НМ. Обмотка 1 - 2 содержит 110 витков, обмотка 2-3 - 30 витков провода ПЭВ 2-0,2. Добротность катушки велика, поэтому параметры ФНЧ практически не ухудшают сопротивления открытого канала микросхемы DD1 (около 270 Ом), включенного последовательно с катушкой L1.

Такие узлы устройства, как фильтр КСС и коммутатор DD1, настройки не требуют. В стереодекодере DA1 следует только подстроечным резистором R8 добиться устойчивого распознавания режима стерео "ПМ" или "ПТ" по включению соответствующего свето-диода HL1 или HL2. После этого проверяют работу регулируемого звена фильтра вращением рукоятки резистоpa R2: звучание должно изменяться oт расширенного "Стерео" до "Моно". Субъективный эффект этой регулировки хорошо описан в [2]. Рекомендуется отметить среднее положение регулятора R2, которому соответствует горизонтальная АЧХ КСС (см. рис.2] и обычный режим "Стерео".

Эффективность ФНЧ 3-го порядка легко проверить, временно включив переключатель П2К (фиксируемая кнопка) для его коммутации. При нажатии кнопки одна группа контактов П2К должна закорачивать выводы 1 - 3 катушки L1, а другая - отключать выводы конденсаторов C3, С4 от общего провода. Отключение фильтра нажатием кнопки сопровождается резким возрастанием шумов и помех даже при приеме не очень слабых сигналов. Прием удаленных и слабых сигналов в стереорежиме становится невозможным вообще. Включение ФНЧ, напротив, очищает сигнал от шумов, интерференционных свистов и т. п., при этом разделение каналов остается высоким.

В целом качество работы предлагаемого СД оказалось значительно выше, чем исходного [1]. Фильтр КСС, разумеется, может быть применен и в других декодерах. Благодаря относительно низкому характеристическому сопротивлению ФНЧ, его выход хорошо согласуется с входом практически любого СД. Для одностандартных СД коммутатор DD1 не нужен и схема значительно упрощается (рис. 4).

Число витков катушки L1 выбирают равным 110 - для системы стереовещания с ПТ или 140 - для ПМ. Однако для конкретного СД его лучше уточнить экспериментально. При этом катушку L1 выполняют с несколькими отводами (через 10-15 витков) и при настройке переключают их, добиваясь минимума шумов и хорошего разделения стероканалов. Эту работу лучше проводить при прослушивании звука стереотелефонами.

Литература

1. Аленин С. Микросхемы серии К174. Двустандартный стереодекодер КР174ХА51. - Радио, 1999, № 5, с. 43-45.
2. Пахомов А. Фильтр КСС - шумоподавитель. - Радио, 2002, № 2, с. 13, 14.

Автор: А.Пахомов, г.Зерноград Ростовской обл.

Смотрите другие статьи раздела Гражданская радиосвязь.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Американские военные в поисках инопланетян 07.08.2012 Национальный научный фонд финансирования развития технологий США выделил Рочестерскому технологическому институту (RIT) 1,2 млн долл. на разработку нового типа инфракрасных матриц с разрешением 4000х4000 пикселей. Данные матрицы необходимы для дальнейшего развития ИК-телескопов, которые наряду с фундаментальными исследованиями занимаются поиском экзопланет и внеземной жизни. Новое семейство ИК-детекторов будет использовать технологию выращивания на кремниевой подложке, которую для военных нужд разработала компания Raytheon. Таким образом, военные технологии помогут существенно расширить возможности современной астрономии. Сейчас инфракрасные сенсоры высокого разрешения настолько дороги, что их устанавливают только на огромные телескопы вроде Keck или VLT. Сегодня типичный сенсор с разрешением 2048х2048 пикселей стоит около 350-500 тыс. долл., что составляет значительную часть стоимости большинства современных телескопов. Новый тип сенсора, выращенного на кремниевой подложке, будет стоить намного дешевле и станет основой будущих наземных телескопов, обладающих оптимальными со многих точек зрения зеркалами диаметром 30 м. До сих пор для производства больших ИК-матриц используются различные дорогостоящие заменители кремния. Их применяют потому, что атомы в кристалле кремния расположены ближе друг к другу, чем в других материалах, чувствительных к ИК-диапазону. Из-за этого дефекты в кристаллической решетке кремния генерируют недопустимые для астрономического инструмента помехи. Компания Raytheon разработала технологию "идеального" нанесения светочувствительного материала на кремниевую подложку в вакууме. При этом выращивание будущего ИК-сенсора осуществляется с помощью широко применяемой технологии молекулярно-лучевой эпитаксии. В ближайшее время специалисты RIT и Raytheon с помощью новой технологии спроектируют и изготовят образцы ИК-сенсоров с разрешением 1024х1024 и 2048х2048 пикселей. Более того, новая технология позволяет изготавливать ИК-матрицы большой площади с разрешением до 14000х14000 пикселей. Новая технология считается настолько перспективной, что ей прочат широкое распространение в ближайшие 20 лет, и астрономы, наконец, смогут гораздо детальнее изучить далекие экзопланеты и, возможно, найти внеземную жизнь. Фонд также профинансировал разработку корпуса, изолирующего сенсор от постороннего света и теплового излучения. Для исключения их влияния на работу устройства корпус с двойными стенками должен охлаждаться до температуры 60 градусов Кельвина.

Другие интересные новости:

▪ Крошечный чип, управляющий несколькими лазерными лучами

▪ Устройство для зарядки смартфона и одновременного бэкапа данных

▪ Стоп-сигнал на затылке

▪ Важнейшие открытия 2022 года

▪ Пробуждение спящих энзимов для искусственного фотосинтеза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Эндокринология. Конспект лекций

▪ статья Что такое астма? Подробный ответ

▪ статья Работа в запанной акватории. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Регулировка полосы пропускания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Светодиодный вольтметр, 10,25-15 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024