Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Принцип действия контура QUAD
в квадратурном детекторе ЧМ-АМ работает только 1 полупериод ПЧ т.к. второй полупериод движет напряжение в обратную сторону и мешает получить постоянную составляющую детектора которая образуется на RC -цепочке. Из-за принципиальной разницы в заряд-разрядной характеристике RC-цепочка "запоминает" уровень напряжения на время и не может быстро разрядиться в результате чего накапливает заряд и относительно медленно изменяет ток в R. Это низкая частота, звуковая. Недостаток представляет собой контур ПЧ QUAD который на одной и той же частоте сначала повышает напряжение а потом понижает, в симметричном быстродействующем устройстве это вызывало бы компенсацию изменений и на выходе устройства не было бы выходного напряжения. Но благодаря "памяти" RC-цепочки оно рабочим оказывается только один полупериод ПЧ а во второй полупериод RC-цепочка блокирует изменения. Ток в резисторе R изменяется короткими быстрыми импульсами подзаряда и медленным саморазрядом С.
Тогда можно увидеть что работа ЧМ-детектора осуществляет только в области выделенной желтым, в восходящей ветви амплитуды (или только в нисходящей) и это значит что основной принцип действия как был в 30-х годах прошлого века, преобразование ЧМ-АМ на наклонной ветви характеристики контура так и остался. За 100лет наука не предложила ничего существенно иного. Это можно охарактеризовать как застой или как провал науки. При этом линейность наклонной части амплитудной характеристики ухудшается к краям и с этим ничего нельзя сделать, но шунтируя контур подбирают такой уровень его возбуждения при котором наименьшие нелинейные искажения. При слишком высоком уровне сужается полоса работы, при слишком низком ухудшается КПД и падает отношение сигнал-шум. Квадратурный демодулятор состоит их двух частей, усилитель ограничитель и перемножитель Гильберта. Контур подсоединен к перемножителю и в таким виде его можно рассматривать как собсно ЧМ-АМ преобразователь то есть детектор. Но его собственное отношение сигнал шум не более 20дБ с учетом гашения амплитуды контура для линеариазции, но нам надо больше и это больше дает ограничитель, который также отдельно представляет собой пороговый шумоподавитель с эффективностью около 40дБ. И тогда 40дБ ограничителя+ 20дБ собственных от детектора мы получаем 60дБ подавления шума что уже хорошо, особенно в 70-х годах прошлого века было очень хорошо. В монофоническом приемнике можно было получить SNR 60дБ или около того и это было достижением, ради этого ушли с радиовещания АМ на вещание ЧМ т.к. требовалось повысить отношение сигнал-шум. Но при использовании стерео шумовая характеристика ухудшается примерно на 20дБ и чтобы не сильно проваливать SNR а также повысить эффективность модуляции на высших звуковых частотах ввели предискажения 75мкс. Итого в квадратурном детекторе на один период ПЧ используется только 1 импульс подзаряда С на выходе. А в цифровои детекторе элемент XOR формирует 2 импульса подзаряда на каждый период ПЧ и таким образом точность преобразования существенно улучшается. Также в цифровом детекторе не R, как в обычном детекторе на выходе цепочка RC а у цифрового R нет и постоянной составляющей тока нет, памяти саморазрядом С через R нет и есть только переменный ток в резисторе ФНЧ, ток напряжения демодуляции. Многие пробелы предыдущих теорий устранены. Но существовало немало попыток собирать импульсные детекторы ЧМ применяя традиционные технологии АМ-техники. В основом импульсы ПЧ дифференцировались, усиливались и поступали на обычный АМ-детектор где 1 импульс на каждый период ПЧ. Потом пришли ученые профессора и сказали не-еет, так не годится и надо использовать выпрямление двухполупериодное чтобы удвоить количество импульсов. Но выходная цепочка как и прежде RC с памятью на саморазряд. Но сказать легко а сделать труднее и они пошли другим путем как Ленин. Каждый импульс ПЧ задержали одновибратором и получили двойное количество, но в практических схемах количество импульсов в ходе выпрямления не удваивали. Появились теоретические схемы где количество удваивалось одновибратором, но импульсы не суммировали а направляли на перемножитель 2И-НЕ. Такой перемножитель формировал пилообразную характеристику выходного напряжения с максимумом на 1/2 периода, образовывалась узкая область относительно линейного преобразования, приблизительно в 2 раза более протяженная чем у контура. Это и было выигрышем импульсных детекторов. Но потом пошел разлад в теории и в мозгах, применили вместо 2И-НЕ XOR и ситуация резко изменилась настолько что даже графики перепутали и не предъявили истинную зависимость выходного напряжения. XOR уже сам удваивал количество импульсов на выходе, одновибратор упразднили. Но потребовалась линия задержки реального сигнала. Ее свойства также не были тщательно определены и считалось что она только лишь задерживает и других функций у нее нет. Но они есть. Как оказалось цифровая линия задержки на инверторах работает как поглотитель джиттера, любой сигнал пропускаемый через цепочку инверторов на выходе теряет часть своего входного джиттера. Это крайне важное обстоятельство. Этого не происходит в аналоговой линии задержки. Сигнал прошедший через цепочку инверторов размодулируется, у него снижается индекс модуляции и он становится больше похож на меандр, который вообще не содержит модуляции. Это оказывается "на руку" для элемента XOR который так реагирует на два сигнала, один из которых частично размодулирован что повышает коэффициент преобразования, на выходе амплитудное значение напряжения растет. Но не только среднее значение но и импульсное значение что уже можно рассматривать как "разжатие" ранее пожатого динамического диапазона звука. Но не бесплатно, за разжатие динамики придется заплатить ухудшением SNR но если оно было на высоте заранее то ничего плохого не случается. Происходит как бы обратный процесс который имеет место в обычном ограничителе, он повышает отношение сигнал шум за счет ужатия динамики, а я описал как можно восстановить динамику. Конечно кто-то не поверит, но это не мое дело. Не понятно можно ли нечто подобное проделать с квадратурным цифровым преобразованием или нет. Если окончание процесса происходит в амплитуде и фазе тогда нет. Определить мешает недостаток информации о схеме и фактических операциях в квадратурных тюнерах которых рас два и обчелся.Один такой Accaphase T-1200. Можно считать его инопланетным аппаратом т.к. увидеть, послушать, изучить не возможно. Не факт что он играет лучше того же Т-1000, который тоже надо полагать редкий. |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Было вот так:
https://disk.yandex.ru/d/7ClHSwygVqovdQ потом стало вот так https://disk.yandex.ru/d/1gNpGtyrpffvAQ потом была исправлена ошибка и стало вот так https://disk.yandex.ru/d/vPQ_d3ygoTD8TA На третьем звуке presens резко улучшился и середина. еще https://disk.yandex.ru/d/WK_UVQVvGk3Bag Радио Джаз 89,1 -70дБ SNR https://disk.yandex.ru/d/mRVpBFlbXcQNxg |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Сегодня внес небольшое изменение в схему компаратора с целью уменьшить предполагаемое переограничение. Добавил отрицательную ОС. Изменения в звуке малы, но они есть.
По шкале ожидаемых изменений это примерно 10%. звук https://disk.yandex.ru/d/_UK_YMhrHuJcaA |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Новая версия платы детектора содержит новый компаратор AD8611A и не содержит узла т.н. "цифрового усилителя импульса" это был укоротитель импульса и с выстродействующим компаратором он приводит к перепожатию. Видимо наступал тот случай когда сигнал ПЧ начинал приближаться к временным параметрам к меандру, когда время высокого уровня равно времени низкого уровня. При этом модуляция отсутствует или подавлена. Это нужно иметь ввиду разным мыслителям которые виртуально применяют меандр так где ему не место. Получается над ПЧ -сигналом можно так издеваться что загнать его по времени под меандр и тогда модуляция портится и звук тоже.
Но все равно остается не ясным зачем японцам понадобилось задерживать сигнал на 114 градусов, если задержка на 160градусов куда лучше работает. Интересный факт, обычный квадратурный фазовый детектор работает при разнице двух перемножаемых сигналов 90 градусов и если сдвинуть на 5 градусов тотчас начинаются искажения. Настройка контура QUAD часто бывает острой и от ее точности резко зависит работоспособность тюнера. Чуток расстроил и стерео уже не включается. То же самое с цифровым детектор работает не так, можно сделать задержку на 114градусов, можно на 160, можно на 240 градусов и во всех случаях детектор работает без искажений, но изменяется уровень выходного напряжения. Чем больше задержка тем больше напряжение НЧ на выходе детектора. Однако зона наилучшего подавления шума расположена в зоне задержек 130-160градусов, при 200-240 градусов шум подавляется хуже, но зато повышается динамика звука, происходит разжатие динамического диапазона звука. Такого фокуса вообще не происходит ни в одном приемнике. |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Т.к. цифровой детектор нормально работает с различными задержками а квадратурный не работает и просит строго 90 градусов тогда мы должны признать что принцип и технология цифрового детектора сильно отличается от фазового перемножителя (детектора).
И это значит что называть элемент "исключающее ИЛИ" фазовым компаратором (перемножителем) есть выдумка и чепуха. Но его так по прежнему называют в ряде случаев, что не верно конечно же. Правда если используется режим коррелятор, когда модулированный сигнал суммируется с прямоугольным меандром тогда это больше похоже на перемножение, а если происходит автокорреляция, суммирование с самим собой с задержкой тогда абсолютно не похоже. Если вместо опорного сигнала подать специальную последовательность тогда получается выделение функции связанной с этой последовательностью что также абсолютно отличается от продуктов перемножения. Если опорным сигналом управляет некий специальный компьютер по спец-пресетам тогда мы получаем разведовательный спецприемник для ловли инопланетян. Детектор может быть не один а несколько одновременно работающих, но все с разной функцией и когда их выходные НЧ напряжения сложить или вычесть мы получим еще дополнительные возможности. Складывать и вычитать можно доверить компьютеру со звуковой картой и программой как SDR-приемник. Обычные SDR даже крутые делаются без выделения спецфункций, просто АЦП преобразует входные сигналы в код. Почему увеличивается выходной уровень НЧ с увеличением задержки также выяснено, линия задержки на инверторах обладает способностью подавлять джиттер модуляции на некоторую величину зависимую от количества инверторов и их скорости. Ведь линию задержки можно применить разную, например аналоговую ультразвуковую или цифровую на счетчиках и тогда применить такую линию в детекторе уже не получится. Но предложений поменять "устаревшую" конструкцию линии на инверторах на спец-микросхему задержки встречалось и может легко встретиться, если пойти по этому пути тогда будет провал. |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Когда я копался в детекторе тюнера Accuphase T-106 то выяснил что количество инверторов в линии задержки примерно такое же как у моего детектора и частота ПЧ почти такая же 2,4МГц, но при этом японцы заявили что их задержка составляет 114градусов а у моей платы 160 и это не согласуется. Для получения меньшей задержки надо меньше число инверторов а если учесть что версия микросхем серии 40 менее быстродействующая чем 74HC тогда еще меньше надо инверторов а их столько же.
Как же так? Вопрос остается открытым. Либо их микросхема серии 40 работает ощутимо быстрее моей 74HC? Я так не думаю. |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Хочется чего-то добавить в детектор, есть одна мысль добавить второй обработчик сигнала и сделать дифференциальную обработку. Цель: еще сильнее подавить шум.
Последняя доработка заменой компаратора позволила на 20дБ увеличить подавление шума. А вот взять приемники на квадратурных каналах, не SDR а тюнеры. Их просто почти нет, а те что есть это диковинные динозавры по сложности конструкции просто запредельные а чего ради? Нужно прослушивание и сравнить с 1 бит детектором. Моя доработка детектора позволила увеличить SNR на 20дБ максимум и затраты на это минимальные а переделка схемы вышла с облегчением, минус 2 узла, источник питания -5в убран и т.н. цифровой усилитель импульса убран. Плата облегчилась. Чтобы на системе многобитной получить такое нужна радикальная переделка которая скорее всего не возможна. Если бы в СССР смогли произвести эту систему в микросхеме, там нет ничего сложного то сразу СССР стал бы законодателем моды на длительное время в тюнерах. Ну то есть Россия. Однако... у нас копировали только дешевку и только понятное тугодумам. Я впрочем не знаю может японцы запатентовали свою схему, но для СССР такой проблемы не было. А система демодулятора самого "лучшего" тюнера Ласпи-005 ЭТО просто ужас, кривой. И скопировано частично с шауб-лоренц 70-х годов только добавили своих косяков еще. |
||
Оценка
|
Специалист
Регистрация: 22.10.2019
Адрес: Москва
Сообщений: 1,385
Репутация: 205
|
Найдено и можно вернуться в 2018г обсуждение где опубликовали схему "прорыва", квадратурный демодулятор АМ ЧМ. Что бросается в глаза: отсутствие устройства "ограничитель" при обработке ЧМ сигнала. Блок-схема реально собирается на аналоговых узлах т.к. АЦП здесь не наблюдается. Обработка на частоте 100кГц ШП и УП сигналов ЧМ.
Напрашивается сразу аналогия, уже давно известна мс TDA7021 которая успешно справляется с обработкой ШП ЧМ сигнала, УП сигнал тоже может быть обработан, но сфера применения не указана. Стоит копейки и может быть собрана любым радиолюбителем за вечер. Выполняет ли она задачу в нужном качестве? Да! А если посмотреть на блок-схему предлагаемую ниже то в ней два квадратурных канала, фазовращатели, два перемножителя, сумматор и блок выделения суммы а также не понятный блок точка-тире-точка. Известной реализации скорее всего нет и можно придумывать, при этом сложность конструкции будет выше средней. Еще надо отметить что статья не устанавливает цель разработки этого квадратурного дмд, ну зачем он нужен? Ведь уже имеются готовые и давно применяемые дмд. |
||
Оценка
|
Обратная связь РадиоЛоцман Вверх |