KSSフィルターはノイズサプレッサーです。スキーム、説明

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KSS フィルターはノイズサプレッサーです。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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低い信号レベルでの VHF FM 番組の受信品質を改善するのは簡単な作業ではありません。非常に多くの場合、受信機自体と同じくらい複雑なデバイスが問題を解決するために使用されます。この記事では、遠隔の無線局から信号を受信する際のノイズレベルを低減する簡単な方法を提案しています。

VHF ステレオ放送の採用システムでは、極変調 (PM) を使用する国内放送とパイロットトーン (PT) を使用する外国放送の両方で、複合ステレオ信号 (CSS) の周波数帯域が 3 つの周波数帯域よりもはるかに広いことが知られています。 -時間の帯域幅。その結果、CSS に付随する「倍音」ノイズがステレオ信号とともにデコードされ、オーディオスペクトルの可聴領域に現れるため、モノラル信号と比較して S/N 比が 10 ～ 18 dB 悪化します。モード。

許容可能な音質を維持するには、信号の受信中にステレオデコーダを強制的に「モノラル」モードに切り替える必要があります。このモードでは、モノラル受信の初期 S/N 比が 40 に低下します。 .48dB。利用可能な自動スイッチ「モノラル - ステレオ」は、実際の信号対雑音比ではなく、CSS のサブキャリアの存在にのみ反応するため、この問題は解決されません。

ステレオ送信のノイズを低減するために、アマチュア無線家は、受信信号を一定のレベルまで低減しながら、デコーダの左右の出力チャネルを並列接続する原理に基づいて動作するいくつかのデバイスを提案しています[1、2]。これは、チャンネル内のノイズ成分の位相がずれていることを利用しており、モノラルモードに変換すると相互に補償されます。残念ながら、ダイナミックレンジ全体におけるこのようなノイズサプレッサーの動作の品質は低く、むしろ、[1] で指摘されているように、一時停止中のノイズの可視性を低減する閾値デバイスと考えることができます。

私はこの問題を解決するための根本的に異なる方法を提案します。その回路ソリューションはエネルギー消費を必要とせず (ポータブル機器で使用できます)、追加の非線形歪みを導入しません。これは、20 ～ 50...70 kHz の超音速周波数帯域における CSS の周波数応答の非線形性に対する、ステレオチャネルのノイズレベルと分離度の依存性に基づいています。したがって、K6XA174マイクロ回路に基づくデコーダの最も単純なシングルリンクローパスフィルタを使用して得られる、この領域でのオクターブあたり51dBのカットオフは、ノイズレベルを大幅に低減しますが、同時に実際のチャネルセパレーションを悪化させます。 PM の場合は 34 ... 43 dB ～ 24 dB、PT の場合は 20 dB [3]。逆も同様です。指定された領域での周波数応答の上昇は、S/N 比の多少の低下は伴いますが、ステレオチャンネルの分離の向上に寄与します。さらに、FM 検波器の損失を補償するために KSS の周波数補正も必要です。最も複雑なカテゴリの受信機では、CSS の上部周波数での周波数応答の上昇を提供するために、その後に予備の超音波周波数を含めることさえ推奨されます [4]。

したがって、ステレオデコーダの前にある CSS の周波数応答を調整することにより、その出力で 3H 信号のさまざまな最終品質を得ることができます。チャンネル間のクロストーク減衰が最大の非常に良好なものから、強力な局向けのもの、満足のいくもの、ほぼ同等のものまで、さまざまな最終品質を得ることができます。「Mono」 - リモートのもの用。この原理は、調整可能なリンク R1R1R2C3 と無調整のローパスフィルター R1C4R2C5 で構成される、提案されたデバイス (図 3) の基礎となっています。

アジャスタブルリンクの動作は、可変抵抗器 R3 スライダーの位置によって決まります。スキーム（最大）による上部の位置では、R2C1 HPFの作用により、音程上に、そして部分的に音調領域に立ち上がりが形成されます（図2）。スライダーを下に下げると変曲周波数が増加し、指定領域の立ち上がりが減少し、さらに R1C1 ローパスフィルターが動作し始めます。抵抗器 R3 (min) のスライダーの最低位置では、ハイパスフィルターが除外され、現在のローパスフィルターが周波数応答の必要な低下を提供します。

KSSフィルター-ノイズサプレッサー

XNUMX 番目のローパスフィルターは、KSS の周波数スペクトル外のノイズと帯域外信号を抑制するように設計されています。 CSS の階調領域は影響を受けないため、ステレオチャネルの分離の実際の品質を損なうことなく、デコーダの出力での干渉やノイズを低減するのに役立ちます。

図のグラフからわかるように、図２に示すように、上の位置では、５～７０ｋＨｚのかなり広い周波数帯域で約５ｄＢの上昇が達成される。レギュレーターの中間位置では、周波数応答は 2 kHz までほぼ直線的ですが、CSS の境界を超えるとさらに低下します。そして最後に、低い位置では、5 kHz を超える周波数でロールオフが発生し、ステレオ信号の超音速部分が減衰します。

得られた特性は、PT および PM ステレオデコーダの両方で許容可能です。どちらの場合も、チャネル間のノイズとクロストークの減衰に関して、3H 出力信号のパラメータの必要な調整範囲が提供されます。

そのシンプルさにより、フィルタは、おそらく最小のものを除いて、ステレオまたはラジオ受信機などの既製のデバイスに簡単に適用できます。もちろん、XNUMX つの標準ステレオデコーダなどの新しい開発での使用が除外されるわけではありません。

著者のバージョンでは、次の部品が使用されました: TELPOD の可変抵抗器 (SPZ-4M に類似)、定数抵抗器 - MLT 0,125、コンデンサ - タイプ KM-4。

このデバイスの可変抵抗器 R3 (図 1 を参照) は、スムーズなスイッチ「モノラル - ステレオ」の機能を実行します。したがって、ステレオ受信機を改良する場合、既存の「モノラル - ステレオ」ステップスイッチが不要になります。取り外し可能ですが、それによって切り替えられる回路は「ステレオ」モードに対応する位置に固定されます。リモートスイッチの代わりに、適切なデザインのハンドルが付いた可変抵抗器 R3 を取り付ける必要があります。別のオプションも可能です - 既存の「モノラル - ステレオ」スイッチをそのままにして、その隣に R3 スムースコントロールを配置します。

KSSフィルター-ノイズサプレッサー

フィルタの組み込みは、ステレオデコーダの既存の入力回路 (遷移コンデンサを除く) を解体し、その場所に提案されたフィルタの要素を取り付けることになります。実装は任意ですが、唯一の要件は、回路の実装部分を可変抵抗器 R3 と干渉を避けるためにシールド線で接続することです。

周波数 1000 Hz でフィルタによって導入される減衰は、調整されたリンクでの損失 (5 dB) と、抵抗器 R4、R5 の合計抵抗と抵抗器の入力インピーダンスによって形成される分圧器による信号低減の合計です。ステレオデコーダーチップ。後者は異なる場合があり、全体の伝達係数に影響します。フィルターには特別な調整要素が含まれていないため (これらの調整要素を導入すると、減衰が許容できないレベルまで増加します)、特定のタイプのマイクロ回路とのマッチングには次の方法が推奨されます。

改造前は、標準回路のFM検波器直後の入力に周波数50Hz、1000mV（実効値）の正弦波電圧を印加し、補正後のステレオデコーダの任意のチャンネルの出力信号を測定します。 -パスフィルター。次に、前述のようにフィルタが組み込まれ、同じテスト信号を入力に加えて、同じ点で出力電圧が再度チェックされます。大きく変化した場合は、抵抗R4、R5の値が選択され、出力信号レベルが元の値に近づき、コンデンサC2、C3の静電容量が条件に応じて比例して変更されます。時定数τ = R4C2 = R5C3。時定数 50 ～ 70 μs を維持しながら、周波数プリディストーション補正用の出力ローパスフィルターを使用して同様の操作を実行できます。この技術により、フィルタの設定後に受信音量が変化しないことが保証されます。

このフィルタは、筆者が BA6363 チップ上のステレオデコーダを備えたラジオ「SHARP GF-1320」に適用しました。主観的には、彼の作品の品質は次のように評価できます。強力な放送局を受信し、スキームに従って R3 コントロールを上の位置に設定すると、R2C1 ハイパスフィルターがすでに 4 kHz の周波数から動作するため、ステレオ効果が大幅に改善され、サウンドスペクトルの高周波数が強調されます。つまり、トーンコントロールとしても機能します。同時に、音像が（レギュレーターの中間位置と比較して）より鮮明になり、楽器の定位がより明確になり、優れたステレオパノラマが作成されます。ノイズの増加は受信した番組の初期品質に依存し、最も強力な放送局（受信ポイントの「ロシアラジオ」）では、一時停止中であってもほとんど目立ちません。コントロールの中央の位置では、サウンドは通常の「ステレオ」モードに相当し、ノイズレベルがわずかに低減されます。この方式に従ってレギュレーターのスライダーが下の位置に近づくと、ステレオ効果が悪化し、高周波がミュートされますが、同時にノイズレベルが減少するため、このモードで遠くの局を受信できるようになります。極端な位置では、サウンドはほぼモノラルになり、信号が弱い場合、ステレオデコーダは自動的に「モノラル」モードに切り替わり、ステレオインジケーターの消灯で示されます。

以上のことから、提案された KSS フィルタは、ほぼすべての受信条件で適応的な信号品質を得ることができる、非常に便利で柔軟な調整要素であることは明らかです。このフィルターはダイナミックレンジ全体にわたってスムーズに動作するため、モノステレオステップスイッチやスレッショルドノイズサプレッサーとは有利に区別されます。さらなる自動化や、前述のデバイスとの共有も除外されません。

文学

ボグダノフV.ステレオ送信の一時停止中のノイズの低減。 -ラジオ、1985、3、p。 37。
Churin S. ステレオデコーダーのモノラルモードへの自動切り替え。 - ラジオ、1991 年、10、p. 72,73。 3. Alenin S. K174 シリーズの超小型回路。バイスタンダードステレオデコーダ KR174XA51.- Radio、1999、5、p. 43 - 45; 6、p. 47.
アマチュア無線設計者向けの参考書。（A.ボグダノフ、N.ボリソフなど）。 N. チスチャコフ編集。 - M.: ラジオと通信、1990 年。

著者: D.パコモフ

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