Novi Dolazak

Čar FM radijskog emitiranja (1. dio)

1. Šezdeset godina FM emitiranja

▲ Edwin Armstrong

Početkom prošlog stoljeća u američkoj znanstvenoj zajednici vladala je izumiteljska groznica. Nakon što je Edison izumio električno svjetlo i fonograf, Forrest triodu, a Bell telefon, Armstrong se pridružio i velikim izumima. Izumio je negativnu povratnu spregu, regeneraciju, super-regenerativne i super-heterodinske krugove u jednom potezu, postavljajući temelje za moderne radio prijemnike. Godine 1933. izumio je širokopojasni FM i napravio privatni testni radio od 50 kilovata. U travnju 1935. odašiljao je FM i AM signale istovremeno s Empire State Buildinga u New Yorku i usporedio ih u vlastitom laboratoriju u Hattonfieldu, New Jersey. Rezultati pokazuju da je AM signal preplavljen šumom, dok je FM signal još uvijek vrlo čist. Sjedinjene Države pridaju veliku važnost FM tehnologiji. Na Novu godinu 1941. 25 FM postaja otvoreno je istovremeno diljem Sjedinjenih Država, stvarajući prvi FM radio na svijetu. Godine 1958. američki inženjer Leonard Kang razvio je sustav stereo odašiljanja, a 1960. radio postaja iz Montreala prva je upotrijebila sustav Leonarda Kanga za stereo FM odašiljanje. Sredinom 1960-ih, FM stereo se brzo razvijao. Počevši od kasnih 1970-ih, neke su zemlje počele proučavati emitiranje četverokanalnog panoramskog surround zvuka, ali zbog teških uvjeta prijema, to je bio kratkotrajni neuspjeh. FM emitiranje moje zemlje pokrenuto je u Pekingu na Novu godinu 1959., a frekvencijski pojas bio je 64.5-73MHz. FM stereo emitiranje u mojoj zemlji počelo je u Harbinu 1979. Sredinom 1980-ih, FM emitiranje postalo je popularno u cijeloj zemlji. Od tada su Kinezi uveli novu eru visokovjernog radijskog emitiranja koje ne ometa električni šum. Među analognim sustavima emitiranja kao što su AM dugovalni, srednjevalni, kratkovalni, kratkovalni jednopojasni i FM, FM je jedini medij koji može pružiti emitiranje visoke vjernosti. Sadržaj emitiranja je uglavnom glazba, koja je poznata kao happy FM. FM ne samo da donosi sreću u naše živote, već je i pun šarma u kulturi emitiranja, tehničkom istraživanju, procjeni kvalitete zvuka i prikupljanju opreme.

2. Kvaliteta zvuka je usporediva s CD-om

▲Desheng 1994

Dana 23. rujna 2007., na tiskovnoj konferenciji za uspostavu WECWRA-e održanoj na Sveučilištu Tongji, gosp. Liang iz Desheng General Electric Company donio je TECSUN-1994 komemorativni stolni radio. Kada je puštao program Shanghai 94.7MHz Classic Music Station, Shen Ying, reporter šangajske TV postaje, uzviknuo je: "Kako zvuk ovog radija može zvučati kao stereo!" To je čar FM radija. Zapravo, kvaliteta zvuka TECSUN-1994 samo je početna, može proizvesti ugodan pufnast zvuk, meke i slatke srednjetonce, ali mu nedostaju prekrasni visoki tonovi. Iako postoji nekoliko komponenti iznad 8000 Hz u vokalnom spektru, komponente iznad 20 kHz su još uvijek u izobilju u instrumentalnom spektru. Posebno gudači, kao što su violine i erhus, imaju više harmonike koji se protežu sve do ultrazvučnog frekvencijskog pojasa. Iako je razina ovih visokih tonova vrlo niska, oni samo odražavaju boju glazbe i igraju ulogu u glazuri na pragu. Međutim, u dizajnu običnih FM radija, zbog razmatranja selektivnosti, IF širina pojasa je dizajnirana da bude uska, a kako bi se smanjili troškovi, sklop je programiran, tako da je kvaliteta zvuka uvelike smanjena. Pilot sustav GE-Zenith jedinstveno je svjetsko FM emitiranje. U usporedbi s AM sustavom, pomak frekvencije od 75 kHz može poboljšati omjer signala i šuma za 17 dB; prednaglasak od 50 mikrosekundi može poboljšati omjer signala i šuma za 10.18 dB, a ukupni se može poboljšati za 27.18 dB. Ako se omjer AM signala i šuma izračuna na 50 decibela, omjer signala i šuma FM emitiranja može doseći 77.18 decibela. Oprema za FM emitiranje i analogno TV emitiranje nikada nije zaustavila digitalnu transformaciju, posebno na stereo pobudnicima koji su prošli matrično kodiranje, kodiranje s vremenskom razdjelnicom, višestruko. Kvaliteta opreme na kraju odašiljača znatno je poboljšana. Programski izvori postaje kreću se od analognih vrpci s otvorenim izdanjima, LP ploča i analognih kazeta do današnjih DAT-ova, CD-ova i tvrdih diskova. Izobličenje izvora smanjeno je s 3% na 0.001%, a dinamički raspon povećan je s 50dB na 90dB. Napredak hardvera i softvera na strani odašiljača otvorio je put za visoku vjernost. Što se tiče prijemnika, budući da je FM frekvencija u VHF pojasu, visokofrekventne karakteristike uređaja i distribucijski parametri kruga utjecat će na izvedbu cijelog stroja, a trošak dizajna i proizvodnje je relativno visok. Samo konvencionalna tehnologija i jeftini uređaji ne mogu napraviti faks visoke vjernosti. radija. Srećom, FM sustav ima ogroman potencijal za iskorištavanje. Ako se uštedi trošak, upotreba adaptivnih transverzalnih filtara, obrada varijabilnih parametara, digitalna frekvencijska diskriminacija, fazno zaključano dekodiranje vršnog uzorkovanja i druge tehnologije mogu dizajnirati prijemnike s visokim pokazateljima. Prije dvadeset godina, kad sam upalio tuner ST5555, nisam mogao vjerovati da je to strujna ploča za radio. Čak iu današnjoj visokorazvijenoj eri mikroelektronike, još uvijek nije moguće dizajnirati tuner CD kvalitete. FM tehnologija je zaista nedokučiva, usporedite li je s ljudskom kućom, vrhunski tuner je hotel s pet zvjezdica, a prijenosni FM poluvodič je brvnara. Sva gore navedena poboljšanja podigla su FM emitiranje s umjerene vjernosti prije trideset godina na današnju visoku vjernost. Reći da je FM radio usporediv s CD-om, mnogi se ne bi složili. Uistinu, nakon što je zvuk kodiran i moduliran na odašiljačkom kraju, prenesen zračnim putem, frekvencija odabrana na prijemnom kraju, pojačan i demoduliran, neizbježno će se pojaviti pogreške u obradi i miješani šumovi. Treba reći da je kvaliteta zvuka dobro dizajniranog FM prijemnika vrlo blizu CD-u.

3. Emitirajte audio izvore s vrpce na CD

Tehnologija snimanja se promijenila otkako je Edison izumio prvi fonograf na svijetu 15. kolovoza 1877. godine. Kvaliteta zvuka FM radija prati stope tehnologije snimanja. Monofoni FM radio izvor zvuka, koji je nastao 1940-ih, započeo je sa magnetofonom i grubim zapisom i ne postoji način da se provjeri kvaliteta FM radija u to vrijeme. Do kraja 1950-ih, LP ploče i magnetofoni s otvorenim kolutom mogli su u osnovi vjerno snimati i vratiti izvorni izgled zvuka, a ljudi su prepoznali i cijenili kvalitetu zvuka FM radija. Elektronička trioda s niskim šumom i visokom frekvencijom posebno dizajnirana za FM prijamnike, Sharp cut-off pentode i energetske cijevi visoke transkonduktivnosti počele su se masovno proizvoditi, postavljajući temelje za proizvodnju visokokvalitetnih prijamnika. Šezdesetih godina prošlog stoljeća stereo tehnologija je uvedena u FM emitiranje. Budući da je omjer signala i šuma slabih signala 21.7 decibela niži od onog kod mono signala, pokrivenost stereo signala je samo jedna trećina mono signala, a šištanje i šum će se stvarati u rubnim područjima pokrivenosti signala, koji se mora Prebacivanje na mono može samo eliminirati, tako da nije privukao pohvale ljudi. Niska buka magnetofona, glavne opreme za emitiranje radio postaje, pogoršava kvalitetu stereo emitiranja. Stereo dekoder korišten je kao dodatna komponenta u vrhunskim radijima. Godine 1965. Dolby je izumio Dolby A tehnologiju smanjenja buke, koja je smanjila buku na vrpci za 20 decibela odjednom, a FM stereo doživio je zoru visoke vjernosti. U 1970-ima, FM postaja je bila opremljena stereo pobudnicima visoke razlučivosti, zajedno s primjenom dekova za smanjenje buke i LP-a, kada su se uživo izvodile opere i simfonije, ljudi su se mogli osjećati impresivno ispred radija, lokalizacija izvora zvuka. Prednosti širokog zvučnog polja su naširoko priznate, a stereo se naziva imerzivnim zvukom. Pojava DAT digitalnog snimača i CD-a u 1980-ima revolucionirala je kvalitetu snimanja, a FM radio je uistinu ušao u eru visoke vjernosti. Tijekom tog razdoblja način emitiranja radijske postaje postupno je krenuo prema automatizaciji. Proizvodnja i emitiranje programa odvijale su se odvojeno, a način emitiranja uglavnom se temeljio na snimljenom programu. DAT je nekoć bio glavna oprema FM postaje. Nakon što je program montiran, snimljen je na DAT. Budući da i DAT i CD snimaju PCM signale, kvaliteta zvuka može biti zajamčena. Tu su i glasovni programi snimljeni na DAT, glazbeni programi se biraju direktno s CD-a prema programu, a automatskim manipulatorom mijenja se disk. Ova metoda može osigurati najbolju kvalitetu zvuka, posebno kada koristite SACD diskove formata 24bit/192KHz. U kasnim 1990-ima, s pojavom automatskih playera, svi su se programi najprije proizvodili i uređivali na računalu, a potom prenosili na tvrdi disk odjela za emitiranje putem Etherneta velike brzine. Kako bi se uštedio prostor, zvučni podaci su pohranjeni u kompresiji. Kvaliteta zvuka sljedećeg emitiranja bit će malo niža. Budući da su različite metode kompresije brzine prijenosa zvuka s velikim omjerima kompresije s gubitkom, uključujući MUSICAM i AAC koji se koriste u DAB i FM HD audio emitiranju. U svijetu audiofila, svi će se rugati na spomen komprimiranog zvuka.

4. Stereo pobudnik od hardvera do softvera

Hardverski uređaj koji utječe na kvalitetu FM emitiranja na kraju odašiljanja je stereo pobudnik, koji uglavnom dovršava zadatak stereo kodiranja. U svijetu postoje dva FM stereo sustava emitiranja, pilot sustav i polarizacijski sustav. moja zemlja usvaja pilot sustav. U specifikaciji FM emitiranja koju su formulirale FCC i zapadne razvijene zemlje, indeks stereo razdvajanja trebao bi biti veći od 30 decibela, razlika u razini koja odgovara glavnom i sekundarnom kanalu je 0.3 decibela, a fazna razlika je 3 stupnja. Postizanje ovih specifikacija u analognim pobudnicima bilo je prilično teško u prošlim uvjetima, sve dok je fazna karakteristika određenog filtera bila malo pomaknuta oko 15 kHz, nakon što je proizvedena razlika u razini od 1.5 dB ili 20 stupnjeva faze. Loše, stereo zvuk će nestati. Dakle, kvaliteta pobudnika određuje kvalitetu zvuka emitiranja. Rani cijevni pobudnici bili su matričnog formata, a ravnoteža razine i faze između zbroja i razlike signala imala je veliki utjecaj na performanse cijelog stroja, a tehnički indikatori jedva da su ispunjavali zahtjeve na razini emitiranja. Kasniji upravljački programi tranzistora poboljšani su za prebacivanje načina rada. U komutacijskom sustavu podrazumijeva se kanal razlike signala, a faktor koji utječe na razdvajanje prenosi se na fazu pod-nosioca i pilota. Ako se frekvencija podnosača koristi kao signal uzorkovanja, stereo odvajanje može doseći 35 dB, što je premašilo FCC specifikaciju. . Ljudska bića po prirodi teže savršenstvu, a zatim koriste treći harmonik frekvencije pod-nosača kao pomoćno uzorkovanje, superponiranjem u MPX može poništiti treći harmonik pod-nosača u kompozitnom signalu, a stupanj razdvajanja je porastao na 40 decibela. Tehnologija mekog preklapanja koju je izumio McMartin 1980. uvelike je poboljšala rad pobudnika. U koderu s mekim prebacivanjem s 14 razina, harmonijske komponente ispod 13. reda u kompozitnom signalu su nula, a razdvajanje je povećano na 60 decibela. Različiti proizvođači kasnije su se natjecali u povećanju frekvencije mekog prebacivanja, a stupanj razdvajanja pobuđivača frekvencije uzorkovanja od 38 MHz s mekim prebacivanjem od 3.444 razina dosegnuo je 70 decibela. Početkom ovog stoljeća, brzina obrade DSP-a bila je u stanju nositi se sa složenim algoritmima kodiranja. 2048-razina mekog prebacivanja, 77.824MHz frekvencija uzorkovanja DSP koder odjednom poboljšava rezoluciju na više od 90 decibela. Moderni DSP stereo drajveri su punog opsega, uključujući analogni pilot i polarizaciju, digitalni DAB i HD audio te izravnu digitalnu sintezu frekvencije (DDS). Godine 1986. dva inženjera iz CBS-a i Nacionalne udruge emitera (NAB) izumili su FMX, koji je dodao signal kvadraturne razlike i koristio kompandno kodiranje za pokrivanje stereo pokrivenosti FM postaje. Proširen je 3 puta, dostižući istu udaljenost prijenosa kao mono i uvelike poboljšavajući stereo razdvajanje. Još jedna prednost ovog sustava je da je kompatibilan s uobičajenim FM sustavom. Uobičajeni FM prijemnici mogu primati FMX signale, ali ne mogu demodulirati signale kvadraturne razlike. FMX prijemnici mogu pouzdano primati stereo emisije u područjima na rubu radio pokrivenosti bez prebacivanja na mono. FMX je privlačan i radijskim postajama i slušateljima. FCC u Sjedinjenim Američkim Državama ne provodi FMX sustav, a lokalne radijske postaje odlučuju ga implementirati.

5. Tuner – car među FM prijemnicima

▲Desheng TU-80 radio tuner Fotograf: Huang Xueming Točno značenje tunera je radio tuner, koji Kinezi zovu radio glava. To je vrhunski proizvod među prijemnicima za emitiranje. Općenito, uključuje samo dva pojasa, FM/AM. Najatraktivniji je naravno FM pojas. Proizvođač također koristi rješenje za cijelo tijelo kako bi FM pojas bio najbolji. Šezdesete i osamdesete godine prošlog stoljeća bile su najprosperitetnije razdoblje FM emitiranja. U tom razdoblju nije bilo interneta niti digitalnih audio izvora. Tipični kućni glazbeni centar bio je opremljen tunerom, pokretnim željeznim gramofonom i Dolby dekom za smanjenje buke. U ranim 1960-ima, FM emitiranje bilo je u prijelaznoj fazi s mono na stereo, a tuner je rođen u tom razdoblju. Strujni krug bio je sastavljen od diskretnih komponenti cijevi ili tranzistora, a kvaliteta zvuka bila je lošija od one kod vinila i vrpce. Do 1970-ih, sva FM emitiranja postigla su stereo, izvrsni stereo pobudnici uvelike su poboljšali kvalitetu emitiranja, tehnologija dizajna tunera također je postigla veliki napredak, a izvrsni integrirani sklopovi i čvrsti filtri (kristalni zvučnici i keramika) naširoko su korišteni . , tako da kvaliteta zvuka FM stereo nadilazi onu DolbyB kazeta i približna je vinilnim pločama. 1980-e bile su zlatno doba FM radija, a radio postaje općenito su koristile DAT i CD kao izvore zvuka. Mikroprocesori uvode tunere, a dizajn sklopova teži inovacijama. Izvrsni tuneri izlazili su jedan za drugim, sa 0.003% distorzije u mono i 0.01% u stereo. Kvaliteta zvuka nadilazi onu pokretnog željeznog gramofona i glatkija je od one Dolby C deka. Dolby C ne zvuči tako uglađeno kao FM zbog efekta piskanja. Tijekom tog razdoblja, divljenje radijskih entuzijasta u Japanu i Europi prema naprednim tunerima doseglo je ludnicu. Svi su s nestrpljenjem čekali najavu novog modela. Nakon što je novi model lansiran, požurili su ga kupiti, a potom usporedili performanse i komentirali. Također sretan. U istom razdoblju, časopisi poput “Radio Wave Science” i “Wireless and Experiments” objavili su mnoge članke u kojima su predstavili nove tehnologije tunera, koji su privlačili entuzijaste poput magneta koji privlače željezo. Ne budi razbijač. Popularizacijom digitalnih audio izvora 1990-ih, CD-i su zamijenili gotovo sve audio izvore, vinil i dekovi ubrzo su se povukli s pozornice povijesti, a FM tuneri su počeli gubiti naklonost. S početkom digitalnog emitiranja, originalni FM/AM tuner razvio se u trenutni DAB/FM tuner i HD Audio/FM tuner, a FM je postao pomoćni status u tuneru. Slavna povijest FM emitiranja u prošlom stoljeću ostavila je bogato nasljeđe kolekcionarima prijemnika. Šezdeset i pet elektroničkih tvrtki diljem svijeta proizvelo je više od 2,000 modela tunera, od kojih je 18 najpoznatijih. Pogledajte tablicu 1 za uređaj.

6. Riješite intermodulaciju i lažni odgovor visokofrekventne glave

U FM tuneru postoji visokofrekventni krug oklopljen željeznim limom koji se naziva tuner, a sadrži krugove za visoko pojačanje, miješanje frekvencija, oscilacije i krugove za ugađanje. Tuner je predvodnik u obradi signala, a njegova kvaliteta izravno određuje osjetljivost prijemnika, intermodulacijski lažni odziv i druge pokazatelje. U 1960-ima, budući da nije bilo mnogo FM postaja na nekom području, dizajn tunera bio je vrlo jednostavan, a dvostruko ugađanje moglo je biti dobro prihvaćeno. Tijekom 70-ih godina, FM postaje u velikim gradovima bile su prepune. Kako bi se poboljšala selektivnost, tuner je dizajniran za višestruko ugađanje, a maksimalan broj bio je čak 13. Nakon što se usvoji struktura s više veza, selektivnost je doista poboljšana, ali je pogreška praćenja također povećana, karakteristika grupnog kašnjenja je pogoršana, a kvaliteta zvuka je pogoršana. U to vrijeme, budući da nije bilo visokokvalitetnog izvora zvuka, ljudi nisu primijetili promjenu kvalitete zvuka. U 1980-ima, kada su tuneri ušli u redove opreme visoke vjernosti, kvaliteta zvuka postala je najvažniji pokazatelj. Ljudi su shvatili da se za poboljšanje kvalitete zvuka prvo mora eliminirati lažni odgovor uzrokovan intermodulacijom. Broj lažnih odgovora povezan je s brojem radio postaja. Ako je broj radio postaja n, broj lažnih odgovora je (n-1)n. Trenutačno veliki gradovi uz obalu i istočno od moje zemlje uglavnom mogu primiti više od 30 FM postaja, pa je broj lažnih odgovora čak 870, što pokazuje koliko je problem ozbiljan. Stoga, kada grad postavlja frekvenciju FM radijske postaje, pažljivo će izračunati broj lažnih odgovora koji spadaju u frekvencijski pojas prijama na minimum. Lažni odgovor prividno uzrokuje povećanje broja stanica koje se mogu primiti, ali kada se ugodi na frekvenciju lažnog odgovora prati ga šištanje, šištanje, šištanje i cvrkut, cvrkut i cvrkut. Budući da se miješanje frekvencija ostvaruje nelinearnim karakteristikama uređaja, a nelinearnost je izvor intermodulacije, u načelu se lažni odziv superheterodinskog prijemnika ne može potpuno eliminirati, tako da uređaj s izvrsnom linearnošću i velikim dinamičkim rasponom ima postati moćan alat za poboljšanje performansi tunera. Iz perspektive pokazatelja intermodulacije i krosmodulacije, bipolarni tranzistori su najlošiji, spojni tranzistori s efektom polja su nešto bolji, MOS tranzistori s efektom polja su bolji, a tranzistori s efektom polja od kalijevog arsenida najbolji. Budući da je monokristal kalijevog arsenida vrlo lako razbiti, težak je za proizvodnju i skup je. Silicijski MOS tranzistor s dvostrukim vratima u modu osiromašenja ekvivalentan je pojačalu serije cascode. Ima veliki dinamički raspon, mali Millerov kapacitet, dobru stabilnost, a njegova linearnost je bolja nego kod balansiranog analognog množitelja sa šest cijevi. idealan uređaj. Na koliko je spojen tuner? Samo sa stajališta selektivnosti, što je veći broj veza, to bolje; ali iz perspektive linearizacije karakteristika grupnog kašnjenja i poboljšanja kvalitete zvuka, što je manji broj veza, to bolje. Kako bi se uzela u obzir kvaliteta zvuka i selektivnost, bolje je odabrati 4 do 5 veza. Sljedeće pitanje su zračni promjenjivi kondenzatori ili varaktori za uređaje za ugađanje? Svi tuneri prije sredine 1970-ih koristili su zračne promjenjive kondenzatore. Otkako se prvi tuner za sintezu frekvencija ST-910 pojavio 1974. godine, razni proizvođači su ih imitirali jedan za drugim. Japan je zemlja koja proizvodi najveći broj tunera na svijetu. Godine 1983. Alps je ukinuo posljednji zračni multikonektor, što je označilo kraj tunera s promjenjivim kondenzatorom. U smislu unesenih gubitaka i karakteristika kapacitivnost-frekvencija, zračni promjenjivi kondenzatori znatno su bolji od varaktora. Kako bi se poboljšala Q vrijednost varaktorske diode, dva varaktora mogu se napraviti u obliku dvostruke cijevi jedna uz drugu, a performanse su bliske onima zračnog promjenjivog kondenzatora.

Kliknite ovdje za: Čar FM radijskog emitiranja (2. dio)

Povezivati ​​se Pošta