Darllediad FM trwy ddarllediad radio i drosglwyddo signalau darlledu
I. Trosolwg
Y cysyniad o fodiwleiddio amledd (FM). FM yw'r brif ffordd i wireddu darlledu sain ffyddlondeb uchel a darlledu stereo yn y cyfnod modern. Mae'n trosglwyddo signalau sain mewn modd modiwleiddio amledd. Mae cludwr y don FM yn newid ar amledd canol y cludwr wrth i'r signal modiwleiddio sain newid (Mae amledd y ganolfan cyn ei fodiwleiddio) yn newid ar y ddwy ochr, ac mae'r amseroedd newid gwyriad amledd yr eiliad yn gyson ag amledd modiwleiddio'r signal sain. . Os yw amledd y signal sain yn 1kHz, mae amseroedd newid gwyriad amledd y cludwr hefyd yn 1k gwaith yr eiliad. Mae maint y gwyriad amledd yn dibynnu ar osgled y signal sain.
Mae'r cysyniad o stereo FM, stereo FM yn amgodio signalau dwy amledd sain yn gyntaf (sianeli chwith a dde) i gael set o signalau stereo cyfansawdd amledd isel, ac yna mae FM yn cael ei berfformio ar y cludwr amledd uchel. Rhennir Stereo FM yn dri math: system rhannu amledd (a system wahaniaeth), system rhannu amser, a system signal cyfeiriadol yn ôl gwahanol ddulliau prosesu ar gyfer stereo. Defnyddir y system gwahaniaeth symiau yn gyffredin nawr. Mae'r system swm a gwahaniaeth yn y modulator stereo, mae'r signalau sianel chwith (L) a dde (R) yn cael eu hamgodio gyntaf i ffurfio'r signal swm (L + R) a'r signal gwahaniaeth (LR), ac mae'r signal swm yn uniongyrchol anfonwyd at y modulator Mae'r cludwr yn cynnwys y signal prif sianel ar gyfer gwrando'n gydnaws â radio FM cyffredin; anfonir y signal gwahaniaeth i'r modulator cytbwys i atal modiwleiddio osgled cludwr ar yr is-gulwr, a defnyddir y don modiwleiddio osgled ataliol band ochr dwbl a gafwyd fel y signal ischannel, ac yna'i gyfuno â'r signal swm Cymysgu i fodiwleiddio'r prif gludwr. Ystod amledd y signal is-sianel yw 23 i 53kHz (38 ± 15kHz), sy'n perthyn i'r ystod sain uwch ac ni fydd yn ymyrryd â chwarae mono. Gan fod is-gludwr y don AC is-sianel yn cael ei atal, ni all y radio stereo ddadosod y signal sy'n mynd allan yn uniongyrchol. Felly, dylid cynhyrchu signal 38kHz gyda'r un amledd a chyfnod ag is-gludwr y system drosglwyddo yn y radio sydd i'w demodiwleiddio. Am y rheswm hwn, ar y pen trosglwyddo, ar yr egwyl rhwng y sbectrwm amledd prif ac is-sianel, trosglwyddir signal peilot 19kHz arall (amledd is-gul 1/2) (PilotTone) i "arwain" yr is-gulwr a adfywiwyd 38kHz yn y radio. Gelwir y dull modiwleiddio hwn yn amledd peilot, a hwn hefyd yw'r dull mwyaf cyffredin o rannu amledd mewn darlledu stereo.
Yn gyfatebol, er mwyn mesur signalau FM a signalau stereo FM, mae'r paramedrau canlynol fel arfer yn cael eu mesur yn y byd.
1.1, lled band wedi'i feddiannu
Yn ôl argymhellion ITU, mae mesur lled band signal fel arfer yn seiliedig ar y sbectrwm gan ddefnyddio dau ddull: "lled band wedi'i feddiannu β%" a "lled band x-dB". Dangosir y lled band β% wedi'i feddiannu yn Ffigur 1. Y dull mesur yw cyfrif cyfanswm y pŵer yn y lled band monitro yn gyntaf, ac yna cronni pŵer y llinellau sbectrol o'r ddwy ochr i'r canol ar y sbectrwm nes bod y pŵer a'r cyfanswm pŵer (β / 2)%, a ddiffinnir yn y drefn honno fel f1 a f2, mae'r lled band diffiniedig yn hafal i f2-f1; a dangosir y lled band x-dB yn Ffigur 2. Y dull mesur yw dod o hyd i'r brig neu'r pwynt uchaf ar y sbectrwm yn gyntaf, ac yna o'r pwynt uchaf i'r ddwy ochr Mae'r ddwy linell sbectrol yn gwneud yr holl linellau sbectrol y tu allan i'r ddwy hyn. llinellau sbectrol o leiaf xdB yn llai na'r pwynt uchaf, a'r gwahaniaeth amledd sy'n cyfateb i'r ddwy linell sbectrol yw'r lled band.
Yn yr argymhellion ITU a radio a theledu, mae β fel arfer yn cymryd 99, ac mae x fel arfer yn cymryd 26, sef y lled band pŵer 99% a lled band 26dB a ddywedir yn aml.
Ffigur 2. lled band x-dB
1.2 Gwyriad amledd
Amledd Mae gwyriad yn y signal FM yn cyfeirio at osgled swing amledd y don FM, sy'n newid gydag amrywiad y donffurf gwybodaeth (neu'r llais). Mae'r gwyriad amledd a fesurir fel arfer gan offeryn neu dderbynnydd mewn gwirionedd yn cyfeirio at y gwyriad amledd uchaf o fewn cyfnod o amser. Mae dosbarthiad a maint y gwyriad amledd uchaf yn pennu ansawdd sain a chyfaint y sain a glywir, sydd hefyd yn pennu allyriad radio FM. ansawdd.
Prif bwrpas yr erthygl hon yw astudio ansawdd trosglwyddo darlledu FM, felly yn ôl y disgrifiad uchod, dylid rhoi sylw i'r mynegai gwrthbwyso amledd.
Mae gan ITU-R ddisgrifiad manwl o fesur gwyriad amledd signal FM:
Y dull mesur gwyriad amledd yw cymryd cyfnod o amser (yr hyd a argymhellir yw 50ms) i fesur y gwyriad amledd mewn perthynas â'r cludwr ym mhob pwynt samplu, a'r gwerth uchaf yw'r gwyriad amledd uchaf. Ond er mwyn cael dealltwriaeth ddyfnach o'r gwrthbwyso amledd, gellir defnyddio histogram ystadegol wedi'i ddiweddaru dros amser i fynegi ei nodweddion signal. Mae'r dull cyfrifo histogram o wyriad amledd fel a ganlyn:
1). Mesurwch y gwyriadau amledd uchaf N gyda chyfnod o 50ms. Bydd hyd y cyfnod mesur yn effeithio'n sylweddol ar yr histogram, felly mae angen cyfnod mesur sefydlog i sicrhau bod y canlyniadau mesur yn ailadroddadwy. Ar yr un pryd, gall dewis 50ms fel y cyfnod mesur sicrhau y gellir mesur y gwyriad amledd uchaf yn effeithiol o hyd pan fo'r amledd modiwleiddio mor isel ag 20Hz.
2). Rhannwch yr ystod gwyriad amledd y mae angen ei gyfrif (0 ～ 150kHz yn yr erthygl hon), gan ddefnyddio 1kHz (cydraniad) fel yr uned, a'i rannu'n rannau cyfartal (yn yr erthygl hon, 150 rhan gyfartal).
3). Ym mhob aliquot, cyfrifwch nifer y pwyntiau ar y gwerth amledd cyfatebol, a dylai'r donffurf a geir fod yn fras fel y dangosir yn Ffigur 3 (hy, histogram dosbarthu gwrthbwyso amledd), lle mae'r echel X yn cynrychioli'r amledd, ac mae'r echel Y yn cynrychioli'r amledd uchaf. Nifer y pwyntiau sy'n disgyn ar y gwerth amledd cyfatebol.
Ffigur 3. Histogram o ddosbarthiad gwrthbwyso amledd
4). Cronni nifer y pwyntiau ym mhob aliquot, a normaleiddio N gyda chanran fel yr uned i gael y graff a ddangosir yn Ffigur 4 (hy histogram dosbarthiad cronnus y gwyriad amledd), lle mae'r echel X yn cynrychioli amledd, ac Y Yr echel yn cynrychioli'r tebygolrwydd bod y gwyriad amledd uchaf yn dod o fewn ystod amledd y gwerth amledd cyfatebol. Mae'r tebygolrwydd yn dechrau ar 100% ar y chwith eithaf ac yn gorffen ar 0% ar y dde eithaf
Ffigur 4. Histogram o ddosbarthiad cronnus gwrthbwyso amledd
Ar yr un pryd, mae ITU-R yn rhoi manyleb gyfeirio (SM1268) ar gyfer dosbarthiad cronnus y gwyriad amledd uchaf, fel y dangosir yn Ffigur 5.
Ffigur 5. Manyleb gyfeirio ar gyfer dosbarthiad cronnus y gwyriad amledd uchaf
Mae'r fanyleb yn nodi: nad yw'r ganran ystadegol o ddosbarthiad gwrthbwyso amledd sy'n fwy na 75kHz yn fwy na 22%, nid yw'r ganran ystadegol o ddosbarthiad gwrthbwyso amledd sy'n fwy na 80kHz yn fwy na 12%, ac nid yw'r ganran ystadegol o ddosbarthiad gwrthbwyso amledd sy'n fwy na 85kHz yn fwy yn fwy na 8%.
Yn seiliedig ar y theori uchod, gellir gwybod bod ansawdd trosglwyddo signalau FM yn gysylltiedig â maint gwyriad amledd cludwr FM ar ôl i'r signal sain gwreiddiol gael ei fodiwleiddio. Bydd mesur a gwella dosbarthiad cronnus y gwyriad amledd uchaf yn helpu i wella ansawdd trosglwyddo signalau FM.
2. Sylfaen caledwedd
Mae'r erthygl hon yn defnyddio derbynnydd monitro darlledu modiwlaidd sy'n defnyddio'r dechnoleg monitro radio ddatblygedig gyfredol ac yn cydymffurfio â manylebau ITU. Mae'r derbynnydd yn cynnwys modiwl derbyn radio digidol pen uchel a'r prosesydd gwreiddio diweddaraf. Mae'r bensaernïaeth radio a ddiffiniwyd gan feddalwedd a'r bws data cyflym yn sicrhau scalability a chyflymder prawf y derbynnydd. Mae'r derbynnydd yn demodiwleiddio ac yn mesur signalau FM yn unol â safonau a llawlyfrau monitro sbectrwm Sector Radiocommunication (ITU-R) yr Undeb Telathrebu Rhyngwladol, ac yn darparu swyddogaethau dadansoddi sain a band sylfaen yn benodol ar gyfer cymwysiadau monitro darlledu. Mae'r paramedrau nodweddiadol penodol fel a ganlyn:
Lled Band Meddianedig (OccupiedBandwidth
Gwrthbwyso Cludwyr (CarrierOffset)
Pwer mewn Band (PowerinBand)
Gwyriad Uchaf FM (FMMaximumDeviation)
Gwyriad amledd uchaf signal y brif sianel (Maximumfrequencydeviationofmainchannel (L + R))
Gwyriad amledd uchaf y signal peilot (Maximumfrequencydeviationofthepilottone)
Gwyriad amledd uchaf signal subchannel (Maximumfrequencydeviationofsubchannel (LR)) Dangosir strwythur a phrif ddiagram bloc yr offer derbyn monitro darlledu yn Ffigur 6. Mae'r modiwl derbyn radio digidol wedi'i osod mewn siasi gyda bws data cyflym ac ffrâm wedi'i hatgyfnerthu'n ddiwydiannol. Mae rheolwr gwreiddio’r derbynnydd hwn yn defnyddio prosesydd cyflym, sy’n gyfrifol am reoli’r modiwl derbyn a phrosesu’r data a gasglwyd.
Ffigur 6. Diagram bloc o strwythur y derbynnydd monitro darlledu
Mae'r modiwl derbyn radio digidol yn cynnwys dau is-fodiwl: modiwl is-drosi RF a modiwl caffael amledd canolraddol cyflym.
Mae'r modiwl is-drosi RF yn is-drosi'r band amledd RF o ddiddordeb i signal amledd canolradd, ac yna'n trosglwyddo'r signal amledd canolraddol i'r modiwl caffael amledd canolraddol cyflym.
Craidd y modiwl caffael IF cyflym yw ADC cyflym (trawsnewidydd analog-i-ddigidol) a sglodyn trosi digidol pwrpasol sy'n darparu swyddogaethau prosesu caledwedd. Mae prosesu is-drosi digidol yn tynnu signalau band eang mewn amser real ac yn eu trosi i fand sylfaen, sy'n addas ar gyfer dal signalau darlledu, signalau diwifr a signalau cyfathrebu eraill. Gall prosesu is-drosi digidol hefyd drosi'r tonffurf signal amledd canolradd a gasglwyd yn allbwn data signal cymhleth I / Q. Mae'r modiwl caffael amledd canolraddol cyflym yn defnyddio sglodyn pwrpasol cyflym patent ar gyfer trosglwyddo data, ac yn trosglwyddo data i'r rheolwr trwy DMA, gan leihau llwyth CPU y rheolydd, gan ganiatáu iddo ganolbwyntio ar gwblhau dadansoddiad a phrosesu uwch, arddangos graffigol, a cyfnewid data. . Fel y dangosir yn Ffigur 7:
Ffigur 7. Pensaernïaeth modiwl derbynnydd radio digidol
Mae'r modiwl is-drosi RF yn gwanhau'r signal yn gyntaf fel y nodwyd gan y defnyddiwr, yn pasio'r hidlydd tonnau acwstig arwyneb i hidlo amledd y ddelwedd ar ôl ei drawsnewid, ac yna'n perfformio is-drosi aml-gam, ac yn olaf yn allbwn signal amledd canolraddol. . Mae'r modiwl is-drosi RF yn defnyddio oscillator grisial tymheredd cyson manwl uchel a sefydlogrwydd uchel fel cloc cyfeirnod y system i ddarparu cywirdeb amledd uchel iawn.
Er mwyn hwyluso pecynnu cryno, mae'r modiwl yn defnyddio oscillator micro YIG perfformiad uchel i gynhyrchu'r signal oscillator lleol amledd uchel sy'n ofynnol ar gyfer y cam uwchraddio. Mae'r oscillator YIG yn fath o oscillator sy'n gallu cynhyrchu signalau amledd uchel pur iawn ac yn aml mae'n fawr iawn. Mae'r modiwl is-drosi RF yn yr offer yn defnyddio technoleg arloesol yn y maes hwn ac yn defnyddio oscillator YIG bach iawn yn y dyluniad. Gellir tiwnio oscillator YIG i fand amledd penodol, gan ganiatáu i ddefnyddwyr osod yr amledd sy'n ofynnol gan y modiwl dad-drosi RF. Mae cynllunio amledd cynhwysfawr a phensaernïaeth trosi amledd aml-gam y modiwl is-drosi RF yn sicrhau nodweddion rhagorol ymateb ysblennydd isel yr offeryn a'i ystod ddeinamig fawr. Fel y dangosir yn Ffigur 8:
\
Ffigur 8. Pensaernïaeth modiwl is-drosi RF
Mae'r erthygl hon yn dadansoddi'r berthynas rhwng ansawdd trosglwyddiad darlledu FM a dosbarthiad cronnus gwyriad amledd, gan ddechrau o addasu prosesydd sain y trosglwyddydd, gan ddefnyddio gorsaf A (gan gynnwys prosesydd sain A a throsglwyddydd A) a gorsaf B (gan gynnwys prosesydd sain B a pheiriant trosglwyddydd B) I gymharu samplau, mae'r arbrofion canlynol wedi'u cynllunio.
Mae'r arbrawf hwn yn gwella dosbarthiad cronnus gwyriad amledd y signal FM yn bennaf trwy addasu'r prosesydd sain i wirio ei berthynas ag ansawdd y darllediad darlledu FM.
3.2, prawf
Mae'r arbrawf yn defnyddio ffeil sain rhaglen ddarlledu benodol, yn ei phrosesu trwy broseswyr sain A a B, ac yn eu trosglwyddo i drosglwyddyddion A a B i'w trosglwyddo ar yr un pryd. Mae'r ddau drosglwyddydd yn defnyddio'r un gosodiadau. Defnyddiwyd y derbynnydd monitro radio i gofnodi'r signalau amledd radio o drosglwyddyddion A a B yn y drefn honno, a defnyddiwyd y signalau a gofnodwyd ar gyfer dadansoddiad ystadegol o wyriad amledd uchaf y signal FM yn unol â safon ITU-RSM.1268.1. Dangosir y disgrifiad o'r broses arbrawf dadansoddi yn Ffigur 9. Dangosir y canlyniad yn Ffigur 10
Ffigur 9. Proses y prawf
Ffigur 10. Diagram dosbarthu gwyriad amledd cronnus
O ddosbarthiad ystadegol y gwyriad amledd a gafwyd o'r arbrawf, ar gyfer yr un ffeil sain, mae gwyriad amledd signal gorsaf A yn cael ei ddosbarthu'n bennaf o 10kHz-95% i 35kHz-5% mewn cromlin hanner cloch, ac amledd y signal. gwyriad gorsaf B yn bennaf Mae'r dosbarthiad yn dangos cromlin hanner cloch o 10kHz-95% i 75KHz-95%. Mae signalau parth amser y ddwy orsaf yn dangos nodweddion dosbarthu tebygolrwydd gwahanol. Mewn cyferbyniad, mae gwrthbwyso amledd signal gorsaf B yn fwy.
O safbwynt gwrando, mae ansawdd sain gorsaf B yn well nag ansawdd gorsaf A, ac mae'r gyfrol yn uwch, hynny yw, mae'r ansawdd trosglwyddo yn well.
3.3, difa chwilod
Gan fod y ffeiliau sain a drosglwyddir i'r ddau brosesydd sain yr un peth, mae gosodiadau'r ddau drosglwyddydd yr un peth hefyd, ond mae dosbarthiad gwrthbwyso amledd signal gorsaf A a gorsaf B yn wahanol, gan nodi bod proseswyr sain y ddwy orsaf yn gwahanol. Mae osgled gwyriad amledd signal yr un ffeil sain a brosesir gan brosesydd sain A yn gymharol fach, sy'n dangos nad yw gosodiad prosesydd sain A wedi cyrraedd safon ITU-RSM1268.1. Felly, ar ôl addasu'r prosesydd sain A yn unol â'r safon a argymhellir, gellir cyflawni ansawdd trosglwyddo uwch yn ddamcaniaethol. Am y rheswm hwn, dyluniwyd yr arbrawf gwirio canlynol.
3.4, dilysu
Mae rhaglen ddarlledu yn cael ei phrosesu gan brosesydd sain A ac yna'n cael ei throsglwyddo i drosglwyddydd A i'w throsglwyddo. Mae'r peiriannydd yn addasu prosesydd sain A o dan amod trosglwyddo di-dor. Mae'r derbynnydd monitro radio yn derbyn signal amledd radio gorsaf A ac yn dilyn safon ITU-RSM.1268.1 i berfformio dadansoddiad ystadegol o wyriad amledd uchaf y signal FM, a chymharu'r data cyn ac ar ôl addasu'r prosesydd sain A. Y disgrifiad o dangosir yr arbrawf gwirio yn Ffigur 11.
Ffigur 11. Proses y prawf
Ffigur 12. Dosbarthiad gwyriad amledd cronnus
O'r dosbarthiad ystadegol o wyriad amledd, ar gyfer yr un ffynhonnell raglen, mae'r gwyriad amledd signal cyn addasiad yn cael ei ddosbarthu'n bennaf o 25kHz-95% i 45kHz-5% mewn cromlin hanner cloch, ac mae'r gwyriad amledd signal ar ôl ei addasu yn cael ei ddosbarthu'n bennaf o 45kHz-95%. Mae'n dangos cromlin hanner cloch i 55KHz-95%. Mewn cyferbyniad, mae'r gwerth gwrthbwyso amledd signal wedi'i addasu yn fwy, ac mae'r dosbarthiad yn fwy llawn. O safbwynt gwrando, mae ansawdd a chyfaint sain wedi'i addasu yn gwella'n sylweddol o'i gymharu ag o'r blaen.
Pedwar, casgliad yr arbrawf gwirio
Yn achos yr un ffynhonnell raglen, trwy addasu lefel allbwn cyfeiriol y prosesydd sain, gellir gwella'r dosbarthiad gwrthbwyso amledd i'w wneud yn llawnach ac mae'r gwerth gwrthbwyso amledd yn fwy.
Ar gyfer yr un ffynhonnell sain, gall y dosbarthiad gwyriad amledd uchaf ar ôl modiwleiddio FM effeithio ar gyfaint a dirlawnder y sain sydd wedi'i demodiwleiddio. Trwy addasu gosodiadau paramedr y prosesydd sain, mae'r signal FM yn fwy unol â'r fanyleb ITU-R, a all wneud y sain gwrando yn uwch ac yn llawnach. Felly, gall defnyddio offer monitro darlledu i ganfod paramedrau darlledu FM ac addasu'r offer yn y ddolen ddarlledu yn unol â safon ITU-R ar gyfer y paramedrau hyn sicrhau ansawdd trosglwyddo uwch.
Mae hyn hefyd yn dangos bod defnyddio offer monitro darllediadau i fonitro darllediad FM yn fodd effeithiol i sicrhau ansawdd y darllediad darlledu FM.
V. Rhagolwg
Mae'r derbynnydd monitro darlledu yn seiliedig ar y bensaernïaeth radio meddalwedd a ddefnyddir yn yr erthygl hon yn ddyfais gaffael un sianel gyda chymharol ychydig o baramedrau prawf, ac mae angen dadansoddi â llaw ar ôl ei gaffael, sy'n gymharol aneffeithlon. Gyda datblygiad a chynnydd gwyddoniaeth a thechnoleg, ynghyd â'r problemau a gafwyd yn yr arbrawf, cynigir rhai rhagolygon ar gyfer monitro a derbyn offer darlledu FM yn y dyfodol:
1. Recordiad amser real o signalau darlledu FM band llawn o 87MHz i 108MHz.
2. Yn meddu ar arae disg gallu mawr, sy'n gallu recordio o amgylch y cloc a gwireddu swyddogaethau uwch fel recordio amseru.
3. Gellir ei reoli o bell i wireddu swyddogaethau fel monitro heb oruchwyliaeth, dadansoddi awtomatig a chynhyrchu adroddiadau.
4. Cefnogwch y gronfa ddata, a all atgynhyrchu'r sbectrwm amledd ac amledd sain ar unrhyw adeg ac ar unrhyw amledd.
5. Gall cyfluniad system amrywiol ddiwallu anghenion gwahanol gwsmeriaid.
6. Mae dyluniad modiwlaidd meddalwedd a chaledwedd yn gyfleus ar gyfer ehangu system a datblygu eilaidd.
Mae ein cynnyrch eraill:
