Jump to content

СИНХРОННЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР ЧМ. Разработка и эксплуатация


Recommended Posts

  • 3 weeks later...

Да, это я разрабатывал, получилось хорошо, делаю и новую версию.

Основные вкусности таковы:  когерентность сигнала и минимальное остаточное усилие для управления интегратором. Система работает в балансе ПОС и ООС, либо + либо -  ОС в любой момент времени  могут преобладать или нет-тогда баланс. Для чего преобладать ПОС? Обычно все привыкли что используется ООС. ПОС нужна в фазо-когерентной системе для работы с линейным аналоговым сигналом а не мусором на выходе ограничителя.

Если на вход такой системы дать сигнал ограниченный (клиппированный) то на выходе вы его же и получите, система сохранит для вас форму. Но вам ведь не нужен клиппинг! Тогда вам понадобится такой демодулятор (схема) который исказит форму до  гладкой, синус-подобной формы похожей на модулирующий сигнал и сделано это будет за счет более-менее глубокой ООС. Чтобы не применять лишние и старомодные узлы и не использовать ограничитель (клиппирующий усилитель)  эта моя схема когерентная способна обслуживать линейный входной сигнал. Но т.к. полярность ПАМ на входе все время меняется от + до -, чтобы не было прямого проникновения АМ в усилитель, ОС должна соответственно меняться от - до + и система будет уравновешена. То есть в ней не будет усилия, остаточного усилия в точке управления и как писал профессор Шахгильдян, это значит фазовая ошибка будет снижена почти до нуля. У такого перемножителя нет выходного напряжения (ноль) зато есть переменный ток, который можно преобразовать в напряжение сигнала.

Суть тезиса профессора Шахгильдяна Ваган Ваганыча в том что величина фазоаой ошибки в системе 1 порядка астатизма прямо пропорциональна величине ООС то есть усилию для устранения этой самой ошибки. Система только лишь с ООС будет всегда иметь остаточную фазовую ошибку и даже не малую и ее устранять, но на самом деле только усугубляет. Системы первого порядка астатизма использовались в радиолюбительских поделках как приемники прямого преобразования УКВ ЧМ. У них есть фатальный изъян- при росте амплитуды искажается форма  характеристики ФАПЧ и при слишком сильном сигнале на входе возникает самовозбуд. Это прямое проникновение ПАМ в усилитель, система не может отработать и погасить это искажение и срывается.

Поэтому любительские приемники с ФАПЧ не находят коммерческого, потребительского успеха, они капризы и всегда остаются лабораторными поделками. Поэтому для решения задачи нужна система второго порядка астатизма где фазовая ошибка стремится к нулю. Это делается при помощи баланса ООС и ПОС в узле управления частотой.

Link to post
Share on other sites

Фазовая когерентность демодулятора позволяет отказаться от ограничителя в ПЧ  (клиппирующего усилителя) который жует и портит звучание. Появляется легкость в звучании, детальность и насколько возможно высокая динамика. Конечно на передатчике динамику сожмут но не так уж сильно, где-то в норме 30дБ динамики иметь для радио ДЖАЗ например. Но ограничители жмут сильнее до 20дБ и даже менее. Народ жалуется на пожатое звучание.

Это делают допотопные приемники на схемотехнике 60-х 70-х годов прошлого века, фактически с АМЛИТУДНЫМ ДЕТЕКТОРОМ вместо частотного.  Чтобы превратить АМ-детектор в ЧМ-детектор старая теория применяет ограничитель. Но если быть предельно точным то основная функция ограничителя это подавление шума, то есть повышение отношения сигнал-шум на входе детектора (ам). В старой теоретической схемотехнике нет нормального честного ЧМ-детектора и нет даже  честного определения что есть ЧМ-детектор. Фактически везде предлагается использовать ограничитель по умолчанию то есть ЧМ-детектор отсутствует, а ограничитель позволит превратить ваш обычный или не очень АМ-детектор в ЧМ-детектор.

Но ограничитель это пороговое устройство и он вырезает часть информации и детализация звучания ухудшается.

Link to post
Share on other sites
10 часов назад, mahagon2008 сказал:

Но ограничитель это пороговое устройство и он вырезает часть информации и детализация звучания ухудшается.

Автор,начните с этого:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Частотная_модуляция

https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=563716

https://ru.wikipedia.org/wiki/Частотная_модуляция

http://the-mostly.ru/misc/preimushchestva_veshchaniya_na_ukv_s_chastotnoy_modulyatsiyey.html

Основное:

При частотной модуляции, ПАМ - явление отрицательное и избавится от него можно "ограничением сигнала",что и присутствует в схемах приёмников.

Поскольку информация в сигнал заложена изменением частоты(девиацией),то ограничение по амплитуде(усиливаемого сигнала ) не вносит никакого изменения в заложенную информацию.

Самое главное:никакое "ограничение" не заменит "детектирование" сигнала - в принципе!

АМ детектор и ЧМ детектор - принципиально разные устройства потому,как выполняют разные функциональные задачи..

Последнее:динамический диапазон, при ЧМ вещании, зависит от девиации и\или индекса девиации...

P.S.Реклама своей работы - хорошо,а грамотное обоснование, оной - обязательно.

 

 

Link to post
Share on other sites
  • 2 months later...
21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

Основное:

При частотной модуляции, ПАМ - явление отрицательное и избавится от него можно "ограничением сигнала",что и присутствует в схемах приёмников.

В моих ФАПЧ демодуляторах 2-го порядка астатизма ПАМ явление обычное и даже положительное.

Раскрыв ПАМ на входном контуре  полностью устраняет  фазовую ошибку и фазовый детектор работает  с высокой когерентностью.

Насчет ПАМ много всего изучено. Мой демод PLL получая ПАМ на вход спокойно выдает 70дБ SNR. По исследованиям Полякова ВТ фапч при хорошей конструкции подавляет АМ на 50 и более дБ. Этим еще буржуи хвастали на выставках в 80-х годах.

ПАМ явление вредное только в том случае если у вас АМ-детектор в ЧМ приемнике. Например такой как квадратурный. Тут без ограничителя не обойтись, но ФАПЧ спокойно обходится повышая детальность звучания.

Вообще ПАМ не смотря на вредность очень широко используется в частотных детекторах, в таких как балансный на расстроенных контурах, дробный детектор в ламповых радиодиолах и вообще он сильно распространен и питается ПАМом.  Если перед дробный детектором установить ограничитель то ЧМ -детектор не сможет нормально работать.

В ламповых радиолах и тюнерах везде ПАМ имеет место, он конечно давится частично при отсечке тока анода, но потом снова растет. С этим ПАМ не знают что делать, например приемник Салют-001 - ограничителя внутри ЧМ тракта нет. Высший класс. Кстати на УКВ он звучит хорошо, если еще кондер в детекторе правильной полярностью впаять.

Сколько бы вы не давили ПАМ, вы его все равно будете получать на контуре детектора АМ, иначе он работать не будет. АМ детектор ОГИБАЮЩЕЙ работает только при наличии этой самой огибающей. Поэтому многие детекторы восстанавливают ПАМ перед самым детектированием.

Подавлять импульсные помехи на УКВ нет нужды, их там просто нет.

ПАМ проявляется в приемниках как рычание с частотой кратной сети и гармоникам, эти помехи формируются на рабочем месте приемника и их действительно можно устранить ограничителем. Но многие приемники с дробным детектором не нуждаются в ограничителе, это даже заботливо указано в книгах.

Я проводил эксперимент, проверка влияния диодного, простейшего ограничителя на германий диодах, тюнер был

SANSUI TU-9500, отключая ограничитель я получил более чистый и детальный звук и не только я это отметил.

Дело в том что ограничитель это импульсный шумоподавитель и он работая с огибающей амплитуды импульса ПЧ подрезает вершинку. В научной терминологии ограничитель имеет порог и его работа характеризуется захватом сигналом либо захватом шумом, в случае если шума много то происходит потеря адекватности его работы и он не работает. Приемник при этом шумит. Порог ограничителя ознгачает что он пропустит на выход громкие сигналы и подавит слабые, которые он не отличает от шума. Так он вырезает часть ЧАСТОТНОЙ информации из ПЧ и приемник звучит хуже.

Link to post
Share on other sites
21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

Поскольку информация в сигнал заложена изменением частоты(девиацией),то ограничение по амплитуде(усиливаемого сигнала ) не вносит никакого изменения в заложенную информацию.

Это ошибочный постулат, вносит ухудшение, делает звучание сжатым и сухим.

Дело в том что информация в ЧМ все равно передается в фазе а фаза это нарастание амплитуды во времени.

Например если ограничить сигнал до меандра то вся модуляция в нем будет потеряна. Поэтому традиционные аналоговые ограничители выдают на выходе сигнал-трапецию, у которой есть фронт нарастания и спад. То есть амплитудные характеристики у выходного сигнала ограничителя все же есть.

21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

АМ детектор и ЧМ детектор - принципиально разные устройства потому,как выполняют разные функциональные задачи..

На первый взгляд да, но квадратурный ЧМ-детектор построен на аналоговом перемножителе который является АМ-детектором и даже есть любители которые на микросхеме К174УР3 делали суррогатный синхродетектор на перемножителе, работает кстати погано.

Основное правило записанное в учебниках это при конструировании ЧМ-детектора часто производится операция преобразования ЧМ в АМ с последующим детектированием так что не такие уж они разные. Узкополосная ЧМ вообще по спектру не отличима от АМ. Только широкополосная ЧМ позволяет реализовать выигрыш от ЧМ который заключается в возможности существенно повысить отношение сигнал-шум за счет пороговости ограничителя. Отношение сигнал шум повышается ТОЛЬКО за счет разделения двух компонент- шума и сигнала, это делает ограничитель и часть сигнала которая слаба она вырезается вместе с шумом.

21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

Последнее:динамический диапазон, при ЧМ вещании, зависит от девиации и\или индекса девиации...

Вот это верно.

 

21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

грамотное обоснование, оной - обязательно.

Грамотно-это копирование не думая. Копировать язык не думая что говоришь.

Обосновывать надо разумно, это важнее. В книгах про фапч мало пишут про дружбу фапч и ПАМ, но есть.

Писали что ограничитель перед фапч ухудшает ее фильтровые способности. А вот еще картинка из книги "Искусство схемотехники", на графике видна волнистая линия со снижением-это ПАМ. При захвате прямая линия, ПАМ подавлена синхропроцессом. Если бы подавитель ПАМ стоял перед ФАПЧ то  амплитуда этой волнистой линии выросла бы до пилы! ФАПЧ копирует форму и динамику сигнала на выходе в выходной сигнал и если у вас клиппинг на входе то он появится и на выходе.

ПРОЦЕСС ЗАХВАТА1.jpg

Link to post
Share on other sites

Лучше всего работает цифровой ограничитель-компаратор, его выходной сигнал почти идеально крутые фронты, но тем не менее сигнал ПЧ не становится меандром при модуляции, а когда модуляции нет тогда может быть меандр.

При ЧМ главное не в том что информация в частоте, это очень поверхностное описание, информация в периоде заполнения который меняется от одного импульса к другому на время укорачивается или удлинняется и цифровой  детектор реагирует на изменения периода.

Квадратурный детектор аналоговый это фазовый перемножитель,  на один вход подается сигнал напрямую с ограничителя, на второй вход тот же сигнал но через фазовращатель. К этому входу подключается контур квадратурного детектора. Что происходит на контуре? Как и положено контуру он восстанавливает ПАМ  то есть колебания амплитуды и они тут же начинают искажать сигнал демодуляции. Чтобы это уменьшить контур шунтируют резистором, но все равно колебания какие-то остаются. Резистор сжирает амплитуду на контуре, общий Коэффициент преобразования падает и выходной сигнал демодулятора уменьшается, громкость падает.

Можете проверить сами при случае.  Резистор этот съедает динамику преобразования, продукт полученный в результате ограничения, но не ставить резистор нельзя, искажения сильные.

Link to post
Share on other sites

Ограничитель характеризуется загрузкой, а это аналоговая характеристика при которой подавляется шум и слабыепо амплитуде сигналы методом их присоединения(поглощения). Компаратор работает не так, он работает как A/D преобразователь от нуля и без гистерезиса, его скорость нарастания вых. напряжения сотни вольт на мкс.Компаратор способен формировать не меандровые прямоугольные импульсы, у которых время импульса не равно времени паузы, в то время как аналоговый ограничитель на это не способен в принципе, он же работает на дифференциальных парах а они уравнивают дифференциальные токи т.к. имеют прямые связи на кристалле микросхемы. Ограничители многокаскадные дифференциальные и то что не сделал первый каскад достается второму и так далее. Поэтому ограничитель всегда будет стремится уравнять время импульса и паузы, а его выходной сигнал будет трапецией с фронтами нарастания. Логически понятно что если бы он мог, ограничитель подавил бы всякую модуляцию и АМ и ЧМ полностью.

Необходимо задуматься почему ограничители выполняют на нескольких 3-6-8 каскадов? Потому что 1-2 каскада это оказывалось мало для надежного подавления шума, ведь выходной ступенью был амплитудный детектор а не схема проверки четности, которая сама неплохо вырезает шум.
Требовалось полнее поглотить, присоединить шум, при этом не способность ограничителя превратить выходные импульсы в меандр была спасением. После ограничителя все что содержалось в фронтах (фаза)  отправлялось на ступень восстановления амплитудной модуляции, контур детектора.
Связь этих двух ступеней, ограничитель и АМ-детектор доказывает что смысл применения ограничителя это прежде всего подавление шума а равномерная выходная амплитуда сигнала это бонус.
Изначально в теории ЧМ вещания указано что смысл в частотной модуляции достигается только в широкополосной ЧМ где возможно глубокое подавление шума.  Не следует думать будто на УКВ очень много шума который следует подавлять, нет. Подавление шума это операция над шумом усилителей приемника, над двумя уровнями, 1 выше порога и второй ниже порога, все что ниже пропадает, поглощается.

Полной и компетентной теории ограничителей я так и не нашел поэтому моя версия восполняет этот пробел.

ЭФФЕКТ ЗАХВАТА ЧМ_ВЫРЕЗАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.JPG

Link to post
Share on other sites
21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

Поскольку информация в сигнал заложена изменением частоты(девиацией),то ограничение по амплитуде(усиливаемого сигнала ) не вносит никакого изменения в заложенную информацию.

Только в том случае если ограничитель цифровой и схема детектора цифровая, тогда не вносит.

Но если ограничитель аналоговый и детектор АМПЛИТУДНЫЙ то вносит.

вот как звучит цифровой

https://yadi.sk/d/lLJUTLmuk9pQuw
https://yadi.sk/d/kJqWxz_hGmCmzQ
https://yadi.sk/d/adYjs6KhCXC8Yw

Интересно что  цифровой ограничитель- компаратор работая от нуля и без порога  преобразует в импульс полу-период амплитуды.

детектор  Карлова_2.JPG

Link to post
Share on other sites
  • 2 months later...
21.05.2020 в 11:06, Владимир Леонов сказал:

При частотной модуляции, ПАМ - явление отрицательное и избавится от него можно "ограничением сигнала",что и присутствует в схемах приёмников.

Например ни в одной ламповой радиоле нет ограничителей а в книге американца Джонса сказано что тракт ПЧ должен быть как можно более линейный.  Явление ПАМ можно подавлять, но потом вы его все равно восстановите т.к. ваш детектор дробный питается ПАМом, размахом амплитуды то есть, заряжает свою банку конденсатора и показывает уровень сигнала. Дробный детектор не нуждается в ограничителе до него в ПЧ.

Дробный детектор сам не является ограничителем, но  работает как быстрая АРУ.

Дробный детектор на слабых сигналах ведет себя как амплитудный и если ему ограничить сигнал сразу резко падает чуйка и детектор не работает. В некоторых радиолах Ригонда несознанцы пытались ввести ограничение в ПЧ для чего вывели из нормального режима работы лампы 6К4П. На экранную сетку подается не 90в положенных а только 45-50в, при этом усиление лампы падает и она начинает работать с отсечкой тока. Плата за такое убожество это низкая чувствительность радиолы. Для чего это сделали?

Нормальных аргументов нет, просто прочитали учебник а там написано что все чм приемники должны содержать ограничитель ну и решили "исправить" ошибку. В результате после них приходится исправлять, делать питание ламп нормальным и получать чуйку. Все что касается ПАМ, ограничителя покрыто тайнами и люди не знают в каком случае ПАМ мешает а когда нет, не знают что аналоговый ограничитель на транзисторах или диодах вырезает информацию и портит звучание. На лампах ограничители мало распространены и потому не часто встречаются-это и хорошо, СЕКРЕТ ЗВУЧАНИЯ ЛАМПОВЫХ РАДИОЛ ЭТО ОТСУТСТВИЕ ОГРАНИЧИТЕЛЯ. Проведите опыт, установите ограничитель на встречно- параллельных диодах и все сразу поймете то есть УСЛЫШИТЕ.

Ограничитель установленный близко к детектору не позволяет получить размах амплитуды в контуре детектора и диоды не получают достаточный ток в нужное время. Детектор дробный задыхается и не может работать. Ограничитель установленный до оконечного каскада усиления бесполезен т.к. катушки и последняя лампа все равно восстановят ПАМ.

 

Детекторы с ФАПЧ вообще не требуют ограничителя и даже нежелательно его использовать. Это в книгах написано. Но схемы ФАПЧ бывают разные и плохие схемы по качеству работы почти не отличаются от квадратурного детектора, этим нужен ограничитель.

Формально я определяю так, ограничитель ставят там где применены недотехнологии, слабая технология АМ-детекторов требует ограничителя.

Ограничитель это подавитель шумов, импульсный. Вот вы думаете почему на ЧМ при настройке на станцию происходит подавление шума? Да потому что канал захватывается сигналом и шум подавляется,  при этом повышается отношение сигнал-шум, неужели халява? вошло 25дБ вышло 40дБ- точно халява!

Но нет, за все надо платить и за повышение отношения СШ вы заплатите тем что ограничитель вырежет часть звуковой информации. Вот радиолюбитель Кетнерс предельно честно описывает вопрос, вырезается частотная информация то есть информация в частоте!

 

 

 

ОГРАНИЧИТЕЛЬ В ЗВУКЕ и радио.png

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



×
×
  • Create New...