Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles

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Comment utiliser des moyens simples pour améliorer la qualité des programmes de diffusion audio stéréophonique reçus intéresse de nombreux radioamateurs. L'auteur de l'article analyse la méthode de formation des caractéristiques de fréquence et de phase du trajet radio et détermine les liaisons dans lesquelles, à faible coût, il est possible d'introduire des éléments correctifs pour améliorer la sélection du signal en sortie du décodeur stéréo.

La qualité de la réception radio stéréo dépend non seulement du rapport signal/bruit réel à l'entrée de l'antenne du récepteur, mais également du fonctionnement du dispositif de décodage. Comme vous le savez, dans un décodeur stéréo (SD), un signal stéréo complexe (CSS) est converti en oscillations polaires modulées (PMO), puis en signaux basse fréquence de sortie des canaux gauche et droit. Les transformations qui se produisent dans ce cas déterminent notamment un paramètre aussi important que l'atténuation de transition entre les canaux. La meilleure séparation des canaux peut être obtenue par une méthode de décodage basée sur le temps qui élimine la récupération des sous-porteuses et les distorsions non linéaires et de phase associées. La plupart des LED intégrées modernes fonctionnent selon ce principe.

La qualité du décodage est également fortement influencée par le spectre du CSS d'entrée. La fréquence modulée supérieure requise pour transmettre une fréquence audio de 15 kHz dans un système de diffusion stéréo avec modulation polaire (PM) et une sous-porteuse de 31,25 kHz est de 46,25 kHz, et dans un système avec une tonalité pilote (PT) et une sous-porteuse de 38 kHz est 53 kHz. Une condition préalable à l'absence de distorsion et à une bonne séparation des canaux est une réponse en fréquence horizontale (sans blocage) et une réponse en phase linéaire dans la gamme de fréquences supra-tonales, jusqu'à celles indiquées.

Dans le même temps, le plus typique est le chemin de réception radio, qui présente une diminution de la réponse en fréquence aux fréquences supérieures du CSS.

Cette atténuation se produit en raison de la bande passante limitée du trajet des détecteurs IF et FM. Si la fréquence de coupure du SSC à un niveau de - 3 dB est désignée Fcp et que la fréquence de la sous-porteuse est Fsub, alors l'atténuation de transition entre les canaux peut être calculée à l'aide de la formule approximative p = 20 log (2 Fcp/Fsub).

Il est facile de calculer que pour obtenir une séparation des canaux stéréo de 30 dB, une bande passante des signaux provenant de PM est nécessaire jusqu'à 88 kHz et des signaux provenant de PT jusqu'à 107 kHz. Bien entendu, ces données sont approximatives et ne prennent pas en compte les particularités d'une méthode de décodage particulière. Pour corriger la réponse en fréquence du CSS, les modèles de décodeur utilisent l'un ou l'autre circuit de correction, généralement du type RC le plus simple.

D’un autre côté, une expansion excessive du spectre CSS entraîne une forte augmentation du bruit et des interférences dues à la conversion des signaux hors bande. Si la bande CSS n'est limitée d'aucune manière, la détérioration du rapport signal/bruit lors de la réception de stations distantes peut être de 20 dB ou plus par rapport au mode monophonique. Et au contraire : le rétrécissement de la bande CSS est une technique efficace de réduction du bruit.

Les exigences contradictoires du CSS sont mieux satisfaites par une réponse amplitude-fréquence aussi plate que possible jusqu'à une fréquence de 70...80 kHz, avec une baisse plus forte organisée par des filtres d'ordre élevé. Cette caractéristique vous permet de vous rapprocher des paramètres maximaux réalisables d'une LED particulière en termes d'atténuation du bruit et de la diaphonie entre les canaux.

Ces dispositions ont été pleinement confirmées lors des tests d'un décodeur stéréo double standard sur le microcircuit KR174XA51. Dans un circuit de commutation typique [1], un simple filtre passe-bas du premier ordre avec une fréquence de coupure d'environ 10 kHz est utilisé à son entrée. Une atténuation de 6 dB/oct au-dessus de 10 kHz offre des performances de bruit acceptables mais réduit l'atténuation entre canaux de 43 dB (typique sans filtre d'entrée) à 24 dB pour les signaux PM et 20 dB pour les signaux DC. De plus, le filtre coupe la partie supérieure du signal sonore dans la plage de 10...15 kHz, ce qui rend le son « terne ».

En général, malgré des solutions de conception progressives - une méthode temporaire de séparation des canaux avec double échantillonnage, suppression supplémentaire de la tonalité pilote, etc. - la SD mentionnée fonctionnait moins bien que le décodeur de la puce BA1320 obsolète. Un autre inconvénient du KR174XA51 réside dans les clics désagréables dans le chemin du son lorsque l'indicateur du mode stéréo est allumé. Le remplacement du microcircuit par une autre copie n'a apporté aucun changement fondamental.

Pour améliorer la qualité du travail, le décodeur proposé est complété par un filtre d'entrée KSS, qui forme le type de réponse en fréquence nécessaire avec possibilité de réglage manuel et automatique. Les avantages de la nouvelle LED incluent également une indication séparée du système de diffusion stéréo, qui fonctionne silencieusement.

Principales caractéristiques techniques

• Atténuation de la diaphonie entre les canaux, dB, pas pire ..... 34
• Rapport signal sur bruit en mode "Stéréo", dB ..... 50...70
• Niveau du signal d'entrée, mV ...... jusqu'à 150
• Rapport de transmission ...... 1,2
• Consommation de courant, mA......7

Fonctionnellement, l'appareil se compose de trois blocs (Fig. 1) : un filtre d'entrée KCC, un interrupteur sur la puce DD1 et le décodeur lui-même sur la puce DA1.

(cliquez pour agrandir)

Le filtre KSS représente une nouvelle modernisation de l'appareil [2]. Ses paramètres ont été améliorés par modélisation informatique - l'irrégularité de la réponse en fréquence dans la région tonale a été réduite et la pente de la coupe dans la région supra-tonale a été augmentée. Le filtre est constitué d'une liaison réglable R1, R2, C1, C2 et d'un filtre passe-bas du 3ème ordre C3, L1, C4 avec une fréquence de coupure commutable en fonction du système de diffusion stéréo. La réponse en fréquence du filtre est en mode réception avec DC (illustré sur la Fig. 2).

Link R1, R2, C1, C2 - régulateur haute fréquence en pont KSS. Dans celui-ci, à l'aide d'une résistance variable R2, vous pouvez augmenter ou diminuer le niveau des composants supra-tonaux (et partiellement tonals), ce qui conduit à une expansion ou un rétrécissement proportionnel de la base stéréo en raison de changements dans l'atténuation de transition entre les canaux [2 ]. En position médiane du régulateur R2, la réponse en fréquence du filtre est horizontale jusqu'à la fréquence de coupure (voir Fig. 2, courbe 1), dans les deux positions extrêmes son irrégularité dans la plage audio ne dépasse pas 2 dB. Le réglage ne couvre que la partie supérieure du spectre sonore - au-dessus de 10 kHz, ce qui permet, avec une réception sûre, de mettre en valeur les fréquences plus élevées et ainsi d'améliorer la qualité sonore.

Dans le même temps, le niveau de bruit change également : il est minime dans la position basse du curseur de la résistance R2, lorsque la partie supra-tonale du KSS est effectivement coupée et que le son est proche du monophonique. Ainsi, la section de filtre réglable permet d'obtenir une qualité adaptative du signal de sortie en fonction du signal d'entrée - du « Stéréo » étendu pour les signaux RF puissants au « Mono » - pour les signaux bruyants et déformés, notamment par réception multivoie.

Un filtre passe-bas en U du 3ème ordre est monté sur les éléments C3, L1, C4. Ce filtre est conçu pour supprimer efficacement le bruit et les interférences provenant de la conversion des signaux situés derrière la bande d'informations principale du CSS. Le filtre passe-bas a été synthétisé par l'application Design du programme MicroCap6.0. Ses paramètres : fréquence de coupure dans un système avec DC - 75 kHz, dans un système avec PM - 60 kHz, pente derrière la bande de transparence - 15...17 dB/oct, impédance caractéristique - 4,7 kOhm. La fréquence de coupure est structurellement modifiée en commutant le nombre de tours de la bobine L1 à l'aide d'un commutateur électronique DD1. Grâce à la modélisation informatique, le filtre a une réponse en fréquence douce (voir Fig. 2) et une réponse en phase assez linéaire (Fig. 3).

Le filtre KSS est connecté au décodeur stéréo (puce DA1) au lieu du circuit d'entrée distant R1C1 [1]. L'atténuation qu'il introduit (12 dB) est compensée par la grande marge de gain de la puce DA1 (jusqu'à 14 dB). Lors de la réception des signaux du PM, la broche 8 de la puce DA1 est réglée sur un niveau logique bas, proche de zéro. Aux entrées de commande 5 et 6 du commutateur DD1, il existe un niveau logique haut fourni depuis le point médian du diviseur R4, R5. Dans ce cas, l'interrupteur K2 est fermé au niveau des broches 4 et 3, la broche 3 de la bobine L1 est connectée au condensateur C4. Le filtre est réglé sur une fréquence de coupure de 60 kHz. Dans le même temps, la clé de court-circuit est ouverte et, via ses broches 8 et 9, la tension d'indication de la broche 7 du microcircuit DA1 est fournie à la LED HL1, indiquant le mode « PM ».

Lors de la reconnaissance des signaux du PT, le niveau de tension à la broche 8 de la puce DA1 devient élevé, en fait égal à la tension d'alimentation. Ce signal est fourni pour commander les entrées 12 et 13 des touches K1 et K4 du commutateur DD1. La clé K4, en ouverture, réduit la tension au milieu du diviseur R4R5 à un niveau bas. Dans le même temps, les interrupteurs K2 et KZ passent dans un état non passant, ce qui entraîne la déconnexion de la borne 3 de la bobine du condensateur C4 et la LED HL1 s'éteint. Au même moment, la clé K1 s'ouvre, qui relie la borne 2 de la bobine L1 au condensateur C4. L'inductance de la bobine diminue, ce qui entraîne une modification de la fréquence de coupure du filtre passe-bas à 75 kHz. De plus, la cathode de la LED HL2 s'avère être connectée au fil commun via l'interrupteur K11 ouvert aux broches 10 et 4, et à son anode il y a une tension provenant de la broche 7 de la puce DA1. Dans ce cas, la LED HL2 indique le mode « PT ». Le commutateur SA1 peut activer de force le mode « Mono ». Dans ce cas, les deux LED sont éteintes, puisqu'il n'y aura pas de tension sur la broche 7 de la puce DA1.

La tension d'alimentation admissible du microcircuit KR174XA51 est de 2,7...7 V. Il a été établi expérimentalement que les clics caractéristiques lorsque l'indicateur de mode stéréo est allumé ne se produisent que lorsque la tension d'alimentation est supérieure à 4 V. Dans ce cas, la tension à la broche 15 du microcircuit DA1 est limitée par la diode Zener VD1 au niveau 3,9, 1 V. Dans ce cas, les indicateurs HL2, HLXNUMX s'allument presque silencieusement, les paramètres du microcircuit restent élevés.

Le décodeur stéréo utilise des résistances fixes MLT-0,125, des condensateurs céramiques - type KM, des condensateurs électrolytiques - importés. Interrupteur SA1 - bouton P2K. Résistance variable R2 - toute résistance de petite taille, par exemple SPZ-4b, avec une caractéristique de type A. En raison de la tension d'alimentation réduite du microcircuit DA1, les émetteurs HL1, HL2 doivent avoir un rendement lumineux élevé à faible courant. Les LED KIPD05A satisfont à cette condition, mais vous pouvez en sélectionner d'autres avec une luminosité maximale, y compris celles importées. La bobine L1 est réalisée sur un anneau de ferrite K20x10x5 mm en ferrite de qualité 2000NM. L'enroulement 1 à 2 contient 110 tours, l'enroulement 2-3 à 30 tours de fil PEV 2-0,2. Le facteur de qualité de la bobine est élevé, de sorte que les paramètres du filtre passe-bas ne détériorent pratiquement pas la résistance du canal ouvert du microcircuit DD1 (environ 270 Ohms), connecté en série avec la bobine L1.

Les composants de l'appareil tels que le filtre KSS et le commutateur DD1 ne nécessitent aucune configuration. Dans le décodeur stéréo DA1, vous ne devez utiliser que la résistance d'ajustement R8 pour obtenir une reconnaissance stable du mode stéréo « PM » ou « PT » en allumant la LED correspondante HL1 ou HL2. Vérifiez ensuite le fonctionnement de la liaison filtre réglable en tournant la poignée de la résistance R2 : le son doit passer de « Stéréo » étendu à « Mono ». L'effet subjectif de cet ajustement est bien décrit dans [2]. Il est recommandé de marquer la position médiane du régulateur R2, qui correspond à la réponse en fréquence horizontale du KSS (voir Fig. 2] et au mode « Stéréo » normal.

L'efficacité du filtre passe-bas de 3ème ordre peut être facilement vérifiée en allumant temporairement le commutateur P2K (bouton fixe) pour le commuter. Lorsque vous appuyez sur le bouton, un groupe de contacts P2K doit court-circuiter les bornes 1 à 3 de la bobine L1 et l'autre doit déconnecter les bornes des condensateurs C3, C4 du fil commun. La désactivation du filtre en appuyant sur un bouton s'accompagne d'une forte augmentation du bruit et des interférences, même lors de la réception de signaux peu faibles. Recevoir des signaux lointains et faibles en mode stéréo devient impossible du tout. L'activation du filtre passe-bas, au contraire, élimine le signal du bruit, des sifflements d'interférence, etc., tandis que la séparation des canaux reste élevée.

En général, la qualité du travail du SD proposé s'est avérée nettement supérieure à celle de l'original [1]. Le filtre KCC peut bien entendu être utilisé dans d’autres décodeurs. En raison de l'impédance caractéristique relativement faible du filtre passe-bas, sa sortie correspond bien à l'entrée de presque toutes les LED. Pour les LED à standard unique, l'interrupteur DD1 n'est pas nécessaire et le circuit est considérablement simplifié (Fig. 4).

Le nombre de tours de la bobine L1 est choisi à 110 pour un système de diffusion stéréo avec PT ou 140 pour PM. Cependant, pour une SD spécifique, il est préférable de la clarifier expérimentalement. Dans ce cas, la bobine L1 est réalisée avec plusieurs prises (tous les 10 à 15 tours) et lors du réglage, elles sont commutées, obtenant ainsi un minimum de bruit et une bonne séparation des canaux stéréo. Ce travail est mieux effectué lorsque vous écoutez du son sur des téléphones stéréo.

littérature

1. Alenin S. Microcircuits de la série K174. Décodeur stéréo bistandard KR174XA51. - Radio, 1999, n°5, p. 43-45.
2. Filtre Pakhomov A. KSS - suppresseur de bruit. - Radio, 2002, n° 2, p. 13, 14.

Auteur : A.Pakhomov, Zernograd, région de Rostov.

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