KSS 入力フィルターを備えたステレオデコーダー。スキーム、説明

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KSS入力フィルターを備えたステレオデコーダー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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受信したステレオ音声放送プログラムの品質を向上させる簡単な手段を使用する方法は、多くのアマチュア無線家にとって興味深いものです。この記事の著者は、無線パスの周波数特性と位相特性を形成する方法を分析し、ステレオデコーダの出力における信号選択を改善するための修正要素を低コストで導入できるリンクを決定します。

ステレオラジオ受信の品質は、受信機のアンテナ入力における実際の信号対雑音比だけでなく、復号化デバイスの動作にも依存します。知られているように、ステレオデコーダ（SD）では、複素ステレオ信号（CSS）が極変調振動（PMO）に変換され、その後、左右のチャネルの出力低周波信号に変換されます。この場合に発生する変換は、特にチャネル間の遷移減衰などの重要なパラメータを決定します。最良のチャネル分離は、サブキャリアの回復とそれに伴う非線形歪みと位相歪みを排除する時間ベースの復号化方法によって実現できます。最新の統合型 LED のほとんどは、この原理に基づいて動作します。

デコードの品質は、入力 CSS のスペクトルにも大きく影響されます。ポーラ変調 (PM) と 15 kHz の副搬送波を使用するステレオ放送システムで 31,25 kHz の音声周波数を送信するために必要な上位変調周波数は 46,25 kHz であり、パイロットトーン (PT) と 38 の副搬送波を使用するシステムでは 53 kHz です。 kHzはXNUMXkHzです。歪みがなく、良好なチャネル分離を得るための前提条件は、示された周波数範囲までの超音性周波数範囲における水平 (妨害のない) 周波数応答と線形位相応答です。

同時に、最も一般的なのは無線受信パスであり、CSS の高周波数で周波数応答が低下します。

このロールオフは、IF および FM 検出器パスの帯域幅が制限されているために発生します。 -3 dB のレベルでの SSC のカットオフ周波数を Fcp、サブキャリア周波数を Fsub とすると、チャネル間の遷移減衰は近似式 p = 20 log (2 Fcp/Fsub) を使用して計算できます。

30 dB のステレオチャネルの分離を得るには、PM からの信号の帯域幅が最大 88 kHz、PT からの信号の帯域幅が最大 107 kHz 必要であることを計算するのは簡単です。もちろん、これらのデータは近似的なものであり、特定の復号化方法の特徴は考慮されていません。 CSS の周波数応答を補正するために、デコーダモデルは XNUMX つまたは別の補正回路 (通常は最も単純な RC タイプ) を使用します。

一方、CSS スペクトルが過度に拡大すると、帯域外信号の変換によるノイズと干渉が急激に増加します。 CSS 帯域がまったく制限されていない場合、遠隔局を受信する際の S/N 比の劣化は、モノフォニックモードと比較して 20 dB 以上になる可能性があります。逆に、CSS 帯域を狭めることは効果的なノイズ低減手法です。

CSS の相反する要件は、70 ～ 80 kHz の周波数まで可能な限り平坦で、高次フィルターによってさらに急激に低下する振幅周波数応答によって最もよく満たされます。この特性により、チャンネル間のノイズとクロストークの減衰に関して、特定の LED の達成可能な最大パラメータに近づけることができます。

これらの規定は、KR174XA51 マイクロ回路上のデュアルスタンダードステレオデコーダのテスト中に完全に確認されました。典型的なスイッチング回路 [1] では、カットオフ周波数が約 10 kHz の単純な 6 次ローパスフィルターが入力で使用されます。 10 kHz を超える 43 dB/oct のロールオフにより、許容可能なノイズ性能が得られますが、クロスチャネル減衰が 24 dB (入力フィルタなしの場合の標準値) から PM 信号の場合は 20 dB、DC 信号の場合は 10 dB に減少します。さらに、フィルターは 15 ～ XNUMX kHz の領域のトーン信号の上部をカットし、サウンドを「鈍く」します。

一般に、ダブルサンプリングによるチャネル分離の一時的な方法、パイロットトーンの追加抑制などの進歩的な設計ソリューションにもかかわらず、前述の SD は時代遅れの BA1320 チップ上のデコーダよりも動作が悪かった。 KR174XA51 のもう XNUMX つの欠点は、ステレオモードインジケーターがオンになっているときにサウンドパスで不快なクリック音が発生することです。マイクロ回路を別のコピーに置き換えても、根本的な変化は起こりませんでした。

作業の品質を向上させるために、提案されたデコーダには入力フィルタ KSS が追加されています。これは、手動および自動調整の可能性を備えた必要な種類の周波数応答を形成します。新しい LED の利点には、静かに動作するステレオ放送システムを個別に表示できることも含まれます。

主な技術的特徴

チャンネル間のクロストーク減衰、dB、悪くない.....34
「ステレオ」モードでの信号対雑音比、dB ..... 50...70
入力信号レベル、mV……150まで
伝達比……1,2
消費電流、mA ...... 7

機能的には、このデバイスは 1 つのブロック (図 1) で構成されています。入力フィルター KCC、DD1 チップ上のスイッチ、および DAXNUMX チップ上のデコーダー自体です。

（クリックして拡大）

KSS フィルターは、デバイスをさらに最新化したものです [2]。そのパラメータはコンピューターモデリングによって改善され、音域における周波数応答の不均一性が軽減され、音域外のカットの傾きが増加しました。このフィルタは、調整可能なリンク R1、R2、C1、C2 と、ステレオ放送システムに応じて切り替え可能なカットオフ周波数を持つ 3 次ローパスフィルタ C3、L1、C4 で構成されます。フィルタの周波数応答は、DC の受信モードにあります (図 2 を参照)。

KSS入力フィルター付きステレオデコーダー

リンク R1、R2、C1、C2 - ブリッジ高周波レギュレーター KSS。そこでは、可変抵抗器 R2 を使用して、超音性 (および部分的に音性) 成分のレベルを増減できます。これにより、チャンネル間の遷移減衰の変化により、ステレオベースが比例して拡大または縮小されます [2 ]。 R2 レギュレータの中間位置では、フィルタの周波数応答はカットオフ周波数まで水平であり (図 2 の曲線 1 を参照)、2 つの極端な位置では可聴範囲の不均一性は 10 dB を超えません。この調整は、音スペクトルの上部 (XNUMX kHz 以上) のみをカバーするため、確実に受信しながら高周波を強調し、音質を向上させることができます。

同時に、ノイズレベルも変化します。KSS の超音性部分が実際にカットされ、サウンドがモノラルに近づくと、抵抗 R2 スライダーの低い位置でノイズレベルが最小になります。したがって、調整可能なフィルターセクションを使用すると、強力な RF 信号用の拡張「ステレオ」から、特にマルチパス受信によるノイズや歪みのある信号用の「モノラル」まで、入力信号に応じて出力信号の適応品質を得ることができます。

3 次の U 字型ローパスフィルターが要素 C3、L1、C4 に組み込まれています。このフィルタは、CSS の主要な情報帯域の背後にある信号の変換によるノイズと干渉を効果的に抑制するように設計されています。ローパスフィルターは、MicroCap6.0 プログラムのデザインアプリケーションによって合成されました。そのパラメータ: DCのシステムでのカットオフ周波数 - 75 kHz、PMのシステムで - 60 kHz、透明帯域の後ろの傾き - 15...17 dB/oct、特性インピーダンス - 4,7 kOhm。電子スイッチDD1を用いてL1コイルの巻き数を切り替えることにより、カットオフ周波数が変化する構造になっています。コンピューターモデリングのおかげで、フィルターは滑らかな周波数応答 (図 2 を参照) とかなり線形な位相応答 (図 3) を備えています。

KSS入力フィルター付きステレオデコーダー

KSS フィルターはリモート入力回路 R1C1 [1] の代わりにステレオデコーダー (チップ DA1) に接続されます。これによって生じる減衰 (12 dB) は、DA1 チップの大きなゲインマージン (最大 14 dB) によって補償されます。 PM から信号を受信すると、DA8 チップのピン 1 はゼロに近い低論理レベルに設定されます。スイッチ DD5 の制御入力 6 および 1 には、分周器 R4、R5 の中点から供給される高論理レベルがあります。この場合、スイッチ K2 はピン 4 と 3 で閉じられ、コイル L3 のピン 1 はコンデンサ C4 に接続されます。フィルターのカットオフ周波数は 60 kHz に設定されています。同時に、短絡キーが開き、そのピン 8 と 9 を介して、DA7 マイクロ回路のピン 1 からの指示電圧が HL1 LED に供給され、「PM」モードを示します。

PT からの信号を認識すると、DA8 チップのピン 1 の電圧レベルが High に変化し、実際には電源電圧と等しくなります。この信号は、スイッチ DD12 のキー K13 および K1 の制御入力 4 および 1 に供給されます。キー K4 を開くと、分圧器 R4R5 の中点の電圧が低レベルに下がります。同時に、スイッチ K2 と KZ が非導通状態に切り替わり、その結果、コイルの端子 3 がコンデンサ C4 から切り離され、LED HL1 が消灯します。同時に、キー K1 が開き、コイル L2 の端子 1 がコンデンサ C4 に接続されます。コイルのインダクタンスが減少し、ローパスフィルターのカットオフ周波数が 75 kHz に変化します。さらに、HL2 LED のカソードは、ピン 11 と 10 で開いている K4 スイッチを介して共通ワイヤに接続されていることがわかり、そのアノードには DA7 チップのピン 1 から電圧が来ます。この場合、HL2 LED は「PT」モードを示します。スイッチ SA1 は、「モノラル」モードを強制的に有効にすることができます。この場合、DA7 チップのピン 1 には電圧がないため、両方の LED がオフになります。

KR174XA51 マイクロ回路の許容電源電圧は 2,7...7 V です。ステレオモードインジケーターがオンになったときの特有のクリック音は、電源電圧が 4 V を超えている場合にのみ発生することが実験的に確立されています。この場合、 DA15 マイクロ回路のピン 1 は、レベル 1、3,9 V のツェナーダイオード VD1 によって制限されます。この場合、HL2、HLXNUMX インジケータはほとんど静かにオンになり、マイクロ回路パラメータは高いままになります。

ステレオデコーダは、固定抵抗器 MLT-0,125、セラミックコンデンサ - タイプ KM、輸入された電解コンデンサを使用します。スイッチSA1 - ボタンP2K。可変抵抗器 R2 - タイプ A 特性を持つ小型のもの (SPZ-4b など) DA1 マイクロ回路の供給電圧が低下したため、エミッタ HL1、HL2 は低電流で高い光出力を持たなければなりません。 LED KIPD05A はこの条件を満たしていますが、輸入品を含め、最大輝度の他の LED を選択することもできます。コイル L1 は、フェライトグレード 20NM のフェライトリング K10x5x2000 mm 上に作られています。巻線 1 ～ 2 には 110 ターンが含まれており、PEV 2-3 ワイヤの 30 ～ 2 ～ 0,2 ターンが巻かれます。コイルの品質係数は高いため、ローパスフィルターのパラメーターは、L1 コイルと直列に接続された DD270 マイクロ回路のオープンチャネルの抵抗 (約 1 オーム) を実質的に劣化させません。

KSS フィルターや DD1 スイッチなどのデバイスコンポーネントは構成する必要がありません。ステレオデコーダ DA1 では、対応する LED HL8 または HL1 をオンにしてステレオモード「PM」または「PT」を安定して認識するには、トリミング抵抗 R2 のみを使用する必要があります。この後、抵抗ハンドル R2 を回転させて、調整可能なフィルターリンクの動作を確認します。サウンドが拡張された「ステレオ」から「モノラル」に変わるはずです。この調整の主観的な影響については、[2] で詳しく説明されています。 R2 レギュレータの中間位置にマークを付けることをお勧めします。これは、KSS の水平周波数応答 (図 2 を参照) および通常の「ステレオ」モードに対応します。

3次ローパスフィルターの効果は、P2Kスイッチ（固定ボタン）を一時的にオンにして切り替えることで簡単に確認できます。ボタンが押されると、P2K 接点の一方のグループが L1 コイルの端子 3 ～ 1 を短絡し、もう一方のグループがコンデンサ C3、C4 の端子を共通線から切断する必要があります。ボタンを押してフィルターを無効にすると、受信信号がそれほど弱くない場合でも、ノイズと干渉が急激に増加します。ステレオモードでは遠方の微弱な信号を受信することが全くできなくなります。逆に、ローパスフィルターをオンにすると、チャンネルセパレーションは高いままで、信号からノイズや妨害ホイッスルなどを除去できます。

一般に、提案された SD の作業の品質は、元の SD よりも大幅に高いことが判明しました [1]。もちろん、KCC フィルターは他のデコーダーでも使用できます。ローパスフィルターの特性インピーダンスが比較的低いため、その出力はほぼすべての LED の入力とよく一致します。単一標準 LED の場合、スイッチ DD1 は必要なく、回路は大幅に簡素化されます (図 4)。

KSS入力フィルター付きステレオデコーダー

コイル L1 の巻数は、PT を備えたステレオ放送システムの場合は 110、PM の場合は 140 に選択されます。ただし、特定の SD については、実験的に明らかにすることをお勧めします。この場合、L1 コイルは複数のタップ (10 ～ 15 回転ごと) で作成され、チューニング時にそれらが切り替わり、ノイズを最小限に抑え、ステレオチャンネルの良好な分離を実現します。この作業は、ステレオ電話でサウンドを聞いているときに行うのが最適です。

文学

Alenin S. K174 シリーズのマイクロ回路。バイスタンダードステレオデコーダーKR174XA51。 - ラジオ、1999 年、第 5 号、p. 43-45。
PakhomovA.KSSフィルター-ノイズサプレッサー。 -ラジオ、2002年、第2号、p。 13、14。

著者: A.Pakhomov、Zernograd、ロストフ地域。

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