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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 KSS 필터 - 노이즈 억제기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
낮은 신호 레벨에서 VHF FM 프로그램의 수신 품질을 향상시키는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 이 문제를 해결하기 위해 수신기 자체만큼 복잡한 장치가 사용되는 경우가 많습니다. 이 기사에서는 원격 라디오 방송국에서 신호를 수신할 때 소음 수준을 줄이는 간단한 방법을 제안합니다. 국내에서는 극 변조(PM)를 사용하고 외국에서는 파일럿 톤(PT)을 사용하여 채택된 VHF 스테레오 방송 시스템에서 복합 스테레오 신호(CSS)의 주파수 대역이 3H 통과 대역보다 훨씬 넓은 것으로 알려져 있습니다. . 결과적으로 CSS에 수반되는 "초음조" 잡음은 스테레오 신호와 함께 디코딩되어 오디오 스펙트럼의 가청 영역에 도달하게 되어 신호 대 잡음비가 비교 시 10~18dB 악화됩니다. 모노포닉 모드로 전환됩니다. 허용 가능한 음질을 유지하려면 모노 수신의 원래 신호 대 잡음 비율이 40...48dB로 떨어지는 신호를 수신하는 동안 스테레오 디코더를 "모노" 모드로 전환해야 합니다. 기존 자동 스위치 "모노 - 스테레오"는 실제 신호 대 잡음비가 아니라 CSS의 하위 반송파 존재에만 반응하기 때문에 이 문제를 해결하지 못합니다. 스테레오 전송의 잡음을 줄이기 위해 라디오 아마추어는 수신 신호를 특정 수준으로 줄이면서 디코더의 왼쪽 및 오른쪽 출력 채널을 병렬 연결하는 원리로 작동하는 여러 장치[1, 2]를 제안했습니다. 이는 채널의 잡음 구성요소가 역위상이며 모노포닉 모드로 전환되면 상호 보상된다는 사실을 사용합니다. 불행하게도 전체 동적 범위에 대한 이러한 잡음 억제기의 작동 품질은 낮으며 [1]에서 설명한 것처럼 일시 중지 시 잡음의 눈에 띄는 정도를 줄이는 임계값 장치로 간주될 수 있습니다. 나는 문제를 해결하기 위해 근본적으로 다른 방법을 제안합니다. 이 회로 솔루션은 에너지 소비가 필요하지 않고(웨어러블 장비에 사용 가능) 추가적인 비선형 왜곡을 발생시키지 않습니다. 이는 20~50...70kHz의 초음조 주파수 대역에서 CSS의 주파수 응답의 비선형성에 대한 스테레오 채널 분리 정도와 소음 수준의 의존성을 기반으로 합니다. 따라서 K6XA174 칩의 디코더에서 가장 간단한 단일 스테이지 저역 통과 필터를 사용하여 얻은 옥타브당 51dB 영역의 롤오버는 소음 수준을 급격히 감소시키지만 동시에 34에서 실제 채널 분리를 악화시킵니다. ...PM의 경우 43dB ~ 24dB, PT의 경우 20dB [3]. 그 반대도 마찬가지입니다. 지정된 영역에서 주파수 응답이 증가하면 신호 대 잡음비가 약간 저하되면서 스테레오 채널이 더 잘 분리되는 데 기여합니다. 또한 FM 검출기의 손실을 보상하기 위해 CSS의 주파수 보정도 필요합니다. 복잡성이 가장 높은 수신기의 경우 예비 초음파 주파수를 따르는 것이 권장됩니다. 이를 통해 SSS의 상위 주파수에서 주파수 응답이 증가합니다[4]. 따라서 스테레오 디코더 앞의 CSS의 주파수 응답을 조정하면 출력에서 3H 신호의 다양한 최종 품질을 얻을 수 있습니다. 채널 간 최대 전환 감쇠가 있는 매우 좋은 것부터 강력한 방송국의 경우 만족스러운 것까지, "Mono"에 가깝습니다. - 원격의 경우. 이 원리는 조정 가능한 링크 R1R1R2C3과 조정되지 않은 저역 통과 필터 R1C4R2C5으로 구성된 제안된 장치(그림 3)의 기초가 됩니다. 조정 가능한 링크의 작동은 가변 저항 R3의 위치에 따라 달라집니다. 다이어그램의 상단 위치 (최대)에서는 R2C1 고역 통과 필터의 작용으로 인해 음조 상 및 부분적으로 음조 영역에 상승이 형성됩니다 (그림 2). 슬라이더가 아래쪽으로 이동함에 따라 변곡 주파수가 증가하고 표시된 영역의 상승이 감소하며 또한 저역 통과 필터 R1C1이 작동하기 시작합니다. 저항 R3 슬라이더의 가장 낮은 위치(최소)에서는 고역 통과 필터가 제외되고 현재 저역 통과 필터는 주파수 응답에 필요한 감소를 제공합니다.
두 번째 저역 통과 필터는 CSS의 주파수 스펙트럼 경계 외부에 있는 잡음 및 대역 외 신호를 억제하도록 설계되었습니다. CSS의 톤 영역이 영향을 받지 않기 때문에 스테레오 채널 분리의 실제 품질을 저하시키지 않으면서 디코더 출력에서 간섭 간섭과 잡음을 줄이는 데 도움이 됩니다. 그림의 그래프에서 알 수 있듯이. 도 2에서 볼 수 있듯이, 위쪽 위치에서는 5~5kHz의 상당히 넓은 주파수 대역에서 약 70dB의 상승이 달성됩니다. 조정기의 중간 위치에서 주파수 응답은 최대 60kHz까지 거의 선형이며 CSS 경계를 넘어서면 더욱 감소합니다. 마지막으로, 낮은 위치에서는 19kHz 이상의 주파수에서 롤오프가 발생하여 스테레오 신호의 음조 부분이 약화됩니다. 획득된 특성은 PT와 PM을 모두 갖춘 스테레오 디코더에 허용 가능한 것으로 나타났습니다. 두 경우 모두 채널 간 노이즈 및 전환 감쇠 측면에서 3H 출력 신호의 매개변수 조정에 필요한 범위가 제공됩니다. 단순성으로 인해 필터는 아마도 가장 작은 장치를 제외하고 스테레오 또는 라디오와 같은 기성 장치에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 물론 XNUMX표준 스테레오 디코더와 같은 새로운 개발에서의 사용도 배제되지 않습니다. 저자 버전은 TELPOD의 가변 저항기(SPZ-4M과 유사), 상수 저항기 - MLT 0,125, 커패시터 - KM-4 유형의 부품을 사용합니다. 이 장치의 가변 저항 R3(그림 1 참조)은 원활한 "모노-스테레오" 스위치 역할을 합니다. 따라서 스테레오 수신기를 수정할 때 기존의 "Mono - Stereo" 단계 스위치가 필요하지 않게 됩니다. 제거할 수 있으며 전환하는 회로는 "스테레오" 모드에 해당하는 위치에 고정되어 있습니다. 원격 스위치 대신에 적합한 디자인의 핸들이 있는 가변 저항 R3을 설치해야 합니다. 또 다른 옵션도 가능합니다. 기존의 "모노 - 스테레오" 스위치를 그대로 두고 그 옆에 부드러운 컨트롤 R3을 배치합니다.
필터를 내장하려면 스테레오 디코더의 기존 입력 회로(천이 커패시터 제외)를 해체하고 해당 위치에 제안된 필터 요소를 설치해야 합니다. 장착은 임의로 힌지되며, 유일한 요구 사항은 간섭을 피하기 위해 차폐 와이어를 사용하여 회로의 힌지 부분을 가변 저항 R3에 연결하는 것입니다. 1000Hz 주파수에서 필터에 의해 발생하는 감쇠는 조정된 링크의 손실(5dB)과 저항 R4, R5의 총 저항과 스테레오 디코더의 입력 저항으로 형성된 분배기에 의한 신호 감소로 구성됩니다. 미세 회로. 후자는 다를 수 있으며 이는 전체 전송 계수에 영향을 미칩니다. 필터에는 특수 조정 요소가 포함되어 있지 않으므로(이 요소를 도입하면 감쇠가 허용할 수 없는 수준으로 증가함) 특정 유형의 미세 회로와 다음과 같은 매칭 기술을 사용하는 것이 좋습니다. 수정 전 FM 검출기 직후 표준 회로의 입력에 주파수 50Hz의 정현파 전압 1000mV(실효값)를 인가하고 수정 후 스테레오 디코더의 모든 채널의 출력 신호를 측정합니다. 저역 통과 필터. 그런 다음 위와 같이 필터를 설치하고 동일한 테스트 신호가 입력에 인가되면 동일한 지점에서 출력 전압을 다시 확인합니다. 크게 변경된 경우 저항 R4, R5의 값을 선택하여 출력 신호 레벨을 원래 값에 더 가깝게 한 다음 일정한 시상수 τ의 조건에 따라 커패시터 C2 및 C3의 커패시턴스를 비례적으로 변경합니다. = R4C2 = R5C3. 주파수 전치 왜곡 보정을 위한 출력 저역 통과 필터를 사용하여 유사한 작업을 수행할 수 있으며 시간 상수는 50~70μs로 유지됩니다. 이 기술은 필터를 설치한 후에도 수신 볼륨이 변하지 않도록 보장합니다. 저자는 BA6363 칩에 스테레오 디코더가 있는 "SHARP GF-1320" 라디오 테이프 레코더에 필터를 사용했습니다. 주관적으로 그의 작품의 질은 다음과 같이 평가할 수 있다. 강력한 방송국을 수신하고 R3 레귤레이터를 다이어그램의 위쪽 위치로 설정하면 고역 통과 필터 R2C1이 4kHz의 주파수에서 시작하여 작동하므로 스테레오 효과가 크게 향상되고 사운드 스펙트럼의 상위 주파수가 강조됩니다. 즉, 톤 컨트롤로도 작동합니다. 동시에 사운드 영상이 더 선명해지고(컨트롤의 중간 위치에 비해) 악기의 위치가 더욱 명확해지며 뛰어난 스테레오 파노라마가 생성됩니다. 소음 증가는 수신된 프로그램의 초기 품질에 따라 달라지며 가장 강력한 방송국(수신 위치 - "Russian Radio")의 경우 일시 정지 중에도 거의 눈에 띄지 않습니다. 컨트롤의 중간 위치에서 사운드는 소음 수준이 약간 감소된 일반 "스테레오" 모드에 해당합니다. 다이어그램에 따라 컨트롤 슬라이더가 낮은 위치에 접근하면 스테레오 효과가 악화되고 상위 주파수가 약해지며 동시에 소음 수준이 감소하여 이 모드에서 먼 방송국을 수신할 수 있습니다. 극단적인 위치에서는 사운드가 거의 단음에 가깝고 신호가 약한 경우 스테레오 디코더가 자동으로 "모노" 모드로 전환되며 이는 스테레오 수신 표시기가 꺼지는 것으로 나타납니다. 이상으로부터 제안된 KSS 필터는 거의 모든 수신 조건에서 적응형 신호 품질을 얻을 수 있는 매우 편리하고 유연한 제어 장치라는 것이 분명합니다. 필터는 전체 동적 범위에 걸쳐 원활하게 작동하며 이는 "모노-스테레오" 단계 스위치 및 임계값 노이즈 억제기와 구별됩니다. 언급된 장치와의 공유뿐만 아니라 추가 자동화도 제외되지 않습니다. 문학
저자: D.Pakhomov
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