Специальные радиосистемы
Логин  Пароль   Регистрация   
На главную
наш магазин радио
объявления
радиорейтинг
радиостанции
радиоприемники
диапазоны частот
таблица частот
аэродромы
статьи
файлы
форум
поиск
Радиостанция MegaJet MJ-555
FM-радиостанция - взгляд снаружи
Познавательная статья 1998 года
Начало » Различные статьи
Разместил: skychaser 5.2
Авторские права Михаил Сергеев, Издательство «625», 1998 год


Я, как обычный радиослушатель, включая приемник, хочу услышать хорошее звучание. От чего же оно зависит? Понятно, что сигнал прошел большой путь: студия, стереокодер, модулятор, усилитель передатчика, передающая антенна, эфир, приемная антенна и приемник. Приемник я могу выбрать по своему вкусу (и по карману), антенну несложно покрутить, но все остальные элементы тракта слушателю недоступны. За ними следит государство в лице Связьнадзора и других компетентных служб.

Однако звучание разных станций по качеству существенно различается, что позволяет предположить: те, кому положено, очевидно, плохо за этим следят. О всей России сказать не могу, но про Санкт-Петербург знаю точно - следят, и следят хорошо. Таким образом, напрашивается вывод: следят не за тем, то есть нормативные документы не вполне отвечают специфике радиовещания. Изменить специальные ГОСТы и ОСТы мне, рядовому слушателю, не под силу, но слушать хорошую музыку хочется, и я попытался разобраться, что же влияет на качество звучания.


Студия

Качество музыкального материала на CD от радиостанции и Связьнадзора не зависит. Студия, спроектированная профессионалами, как правило, не портит сигнал. Но вещают не всегда непосредственно с CD. Желание облегчить себе жизнь толкает студии к автоматизации вещания. В этом им помогает компьютер. На диск записываются фонограммы, а чтобы уместилось их туда побольше, используется компрессия данных. MPEG-2 вполне позволяет сохранить звучание, но в том случае, когда компрессия не слишком велика. Если работать на скорости 256 кбит/с при Fs=32 кГц, то потерь может и не услышать. Но только в том случае, когда кодер нормальный, а декодер сделан не в последний день квартала. По российским просторам бродит множество версий кодеров, очень сильно отличающихся по качеству.

Множество "контор" занимается контролем качества, но в случае цифровой компрессии звуковых данных все они оказались бессильны, так как пытаются отличить хороший аппарат от плохого просто на слух. Но слух к делу не подшить. Для оргвыводов нужны результаты испытаний. Для испытаний нужны методы, требования и нормы, а с этим пока есть сложности. Измерять MPEG можно (получим 20 Гц - 20 кГц, 90 дБ и 0,01%), а что делать с полученными цифрами дальше - абсолютно непонятно. Дело в том, что методология измерений звуковых трактов была тщательно разработана для систем с аналоговой обработкой сигналов. И требования к величине искажений были установлены, исходя из порогов заметности искажений в аналоговых системах. Например, для аналоговых трактов допускается коэффициент гармоник до 0,5% при максимальном уровне сигнала. При уменьшении уровня сигнала нелинейные искажения в таких системах, как правило, тоже уменьшаются. В цифровых же, наоборот, чем меньше уровень сигнала, тем больше нелинейность. Если при максимальном уровне имеем 0,5%, то при уровне минус 20 дБ от максимального искажения могут достичь в цифровой системе уже 5%. И характер искажений совершенно другой: кроме гармоник сигнала появляются еще и комбинационные составляющие - биения с частотой дискретизации. Говорилось и писалось об этом уже много раз, но до надежного определения порогов заметности специфических "цифровых" искажений в системах с обычной импульсно-кодовой модуляцией еще очень далеко.

Если используется еще и компрессия звуковых данных в цифровой форме, то пока мы видим только декларации: "отличное качество", "качество CD", "радиовещательное качество". Я, например, не знаю, что означают эти слова. Остается надеяться на слух работников радиостанций и на то, что в погоне за объемом фонотеки на жестком диске компьютера они не зайдут слишком далеко и качество звука в ЧМ вещании останется более высоким, чем в вещании проводном. Позволю себе в этой связи вспомнить старую байку: "можно из одной бараньей шкуры сшить и десять шапок, но где потом найти голову подходящего размера?". Поверьте, уважаемые вещатели, что даже на "сереньком" приемнике слышно, что фонограмма прошла MPEG со слишком сильной компрессией данных.


Процессор, стереокодер и модулятор

Требования к стереокодеру известны, но их выполнение еще не гарантирует хорошего звучания. Например, стереокодер может иметь на входе фильтр низких частот (ФНЧ), а может и не иметь. В нормативных документах об этом ни слова не сказано. Если такого фильтра в кодере нет, то высокочастотные составляющие спектра исходного сигнала могут попасть в полосу разностного сигнала от 16,25 до 46,25 кГц в системе с полярной модуляцией и от 19 до 53 кГц в системе с пилот-тоном.

Рис.1. Спектр КСС в стереокодере с ФНЧ на входе (верхние графики) и при отсутствии ФНЧ (нижние графики). Слева - в системе с полярной модуляцией, справа - в системе с пилот-тоном.



"Лишняя" составляющая с частотой около 19 кГц вызовет нарушение синхронизации декодера в системе с пилот-тоном. В системе с полярной модуляцией 19 кГц на входе кодера превратится в 12,25 кГц на выходе декодера приемника. Не смертельно, конечно, но неприятно. И это еще не все последствия отсутствия хорошего фильтра на входе стереокодера.

При отсутствии входного фильтра в стереокодере спектр сигнала на его выходе оказывается шире допустимого. Высшая частота комплексного стереосигнала (КСС) должна составлять 53 кГц в системе с пилот-тоном и 46,25 кГц в системе с полярной модуляцией. Если же спектр входного сигнала кодера простирается до 20 кГц, то при отсутствии фильтра спектр КСС окажется уже не 53, а 58 кГц. В этом случае расширится и спектр сигнала радиостанции в эфире, а это может привести к появлению помех в работе других радиостанций.

Вопрос взаимных помех сегодня оказался очень актуальным, так как эфир населен очень плотно, радиостанции работают на частотах, отстоящих друг от друга всего на 400 кГц. Часто приходится слышать жалобы радиослушателей и сотрудников радиостанций на помехи от "соседей". По доброте душевной я попытался помочь одной из питерских станций разобраться в этом вопросе. Оказалось, что даже значительное увеличение девиации (до +/-120 кГц) при разносе частот 400 кГц практически не создает помех приему, но только тогда, когда приемник обладает высокой селективностью. Если же используются китайские приемники, результат оказывается заметно хуже. При девиации 120 кГц "сосед" явно заметен. Можно, конечно, порекомендовать слушателям поменять приемники, но вряд ли они это сделают, скорее радиостанцию поменяют.

Надо наводить порядок с девиацией. А для этого необходим метод контроля. Известно, что максимальное значение девиации равно 75 кГц и превышения неизбежны. Но что считать при этом нарушением? Можно разрешить, например, одно превышение длительностью 10 мс в минуту или другой допуск оговорить, но аппаратуры для такого рода контроля в России пока нет. В результате, сегодня получается, что постоянная работа с девиацией 100 кГц или один выброс в час - одинаковые нарушения. В этом направлении надо что-то делать.

Можно попробовать европейский метод борьбы за чистоту эфира - "железный". Самое надежное решение - установить в возбудитель ограничитель амплитуды сигнала, подаваемого на частотный модулятор: 75 кГц - и не больше. Есть, правда, у данного решения недостаток. При ограничении КСС происходит ограничение пилот-тона и сигналов дополнительных поднесущих. Последствия печальные - будет нарушена работа стереодекодера в приемнике, а сигналы RDS могут быть потеряны совсем. Если же ограничить звуковые сигналы левого и правого каналов, то не удастся полностью исключить превышение допустимого значения модуляции. Например, разный фазовый сдвиг разных частотных составляющих приведет к изменению формы и амплитуды сигнала. Исключить такую фазовую дисперсию сигнала в тракте возбудителя после ограничителя довольно трудно, так что точность ограничения девиации оказывается недостаточной - возможны выбросы на 10-20% или до 90 кГц.

Кажется разумным, и практика это подтверждает, возложить задачу ограничения девиации (то есть амплитуды КСС) на специальный процессор - лимитер. Например, в процессоре Aphex 2020 сначала обрабатываются сигналы левого и правого каналов, потом формируется КСС. Все операции проводятся согласованно и результаты получаются замечательные: девиация ограничивается очень четко и без искажений, но есть одна маленькая неприятность - сертификация.

Существующие нормы позволяют сертифицировать передатчик с кодером, но в данном случае кодер "уходит" из передатчика и включается в состав процессора. Нужно сертифицировать стереокодер, это не особенно сложно. Но как сертифицировать передатчик без стереокодера, ведь в этом случае придется измерять АЧХ частотного модулятора в полосе 30 Гц - 53 кГц (или 46,25 для полярной модуляции) с точностью до сотых долей дБ и неравномерность группового времени задержки с точностью до 10 нс. Обеспечить такую точность очень трудно, но при желании можно. Например, можно сертифицировать передатчик с эталонным стереокодером, а работать потом с другим, который установлен в процессоре. Единственная потеря - не будет гарантии, что разделение каналов составляет 50 дБ на 1 кГц и 40 дБ в остальной полосе. На мой взгляд, потеря небольшая и реального ухудшения качества вещания при этом не произойдет, зато будут исключены превышения разрешенного предела девиации частоты несущей, что гораздо важнее.

Можно пойти и другим путем, используя дополнительный ограничитель КСС, например, Thunder (AEV). Всем хорош прибор, только огорчает некоторая противоестественность решения: в этом устройстве из КСС удаляется пилот-тон, оставшийся сигнал ограничивается, а потом пилот-тон снова добавляется. Но два преимущества такого решения следует назвать: обеспечивается ограничение девиации и не возникает проблем с сертификацией. Сегодня только так можно решить вопрос о дисциплине вещания в отношении девиации.

Есть и другие бреши в нормах и требованиях к аппаратуре для ЧМ стереовещания. Коэффициент гармоник измеряется на частотах до 7 кГц. Нелинейность стереокодера на более высоких частотах никак не учитывается, но она влияет на качество звучания. Гармоники сигнала, попавшие в надтональную область при декодировании, "возвращаются" в область звуковых частот. И возвращаются не в виде гармонических составляющих, а как биения с частотой поднесущей, что гораздо хуже, поскольку такие составляющие более заметны.

Нелинейности в стереокодере на высших частотах звукового диапазона приведут к появлению интермодуляционных составляющих. Если на входе сигналы с частотами 10 и 11 кГц, то на выходе появится составляющая с частотой 1 кГц. Такие искажения заметно ухудшают звучание.




Невысокой линейностью на высоких частотах отличаются кодеры с ключевым формирователем комплексного стереосигнала. Мне встречались экземпляры, уровень разностной составляющей на выходе которых достигал 3%. О качестве звучания в этом случае можно много не говорить. Но формально такая аппаратура вполне удовлетворяет существующим требованиям.

Видимо, нормы и требования к стереокодеру нужно уточнить. В первую очередь это касается входного фильтра и нелинейных искажений во всем рабочем диапазоне частот и ограничителя КСС. Ведь нормы и требования созданы для того, чтобы обеспечить доставку сигнала потребителю с минимальными допустимыми потерями.


Антенно-фидерная система

Лучше всего организован контроль за антенно-фидерным хозяйством. При оформлении документов на вещание определяется положение антенны (в том числе высота подвеса) и ее характеристики. Изменения в этом могут нарушить электромагнитную совместимость и связаны с согласованием и расчетами. Кроме того, стоимость такой реконструкции очень высока, поэтому радиостанция обычно сохраняет верность полученной однажды антенне.


Антенны бывают разные. Они различаются направленностью и высотой подвеса. В самом "тяжелом" случае антенна излучает сигналы во все стороны, в результате чего большая часть выходной мощности передатчика совершенно бесполезно греет атмосферу. Нормальная антенна концентрирует излучение вдоль поверхности Земли, и за счет направленности антенны площадь охвата гораздо больше.

Коэффициенты усиления антенн, которые мне встречались, составляли от 2 до 13 дБ, то есть разница превышала 10 дБ, а это эквивалентно разнице мощностей в 10 раз.

Антенна может располагаться на высоте 300 м, а может и на 100 м. Известно, что от высоты подвеса зависит дальность приема, но есть и другие последствия: чем выше расположена антенна, тем лучше прием и на средних расстояниях.





Дело в том, что в черте городской застройки прямая видимость низко подвешенной антенны - случай достаточно редкий, особенно при приеме в автомобиле. В поездке по Питеру с измерителем напряженности поля,удалось установить, что при высоте подвеса передающей антенны 100 м прямая видимость антенны в городе - большая удача. На большей части территории антенна заслоняется домами. В кирпиче волна затухает больше, чем в воздухе, но хуже всего дела обстоят с железобетоном - в тени напряженность поля оказывается ниже, чем на открытом пространстве на 20-30 дБ. Особенно сильно проявляется эффект экранирования при приеме в автомобиле, то есть около поверхности земли. А во всех расчетах и измерениях зоны обслуживания учитывается напряженность поля на высоте около 3 м над поверхностью. Видимо, в то время, когда разрабатывались нормы и требования, автомобильные приемники были распространены гораздо меньше. Теперь "обстоятельства переменились", и может быть стоит поднять вопрос о внесении некоторых уточнений в нормативные документы или ввести дополнения о измерениях поля с типовой автомобильной антенной. Доработки норм - дело непростое и недешевое, но под лежачий камень, как известно...

Комментарии к статье
Автор Комментарий
primus985
Участник
3.5
03 Июл 2013 23:56 · Поправил: 03 Июл 2013 23:59


а ещё мучает давно забытое понятие "тишина в студии"
которая практически не выполняется особено в новостных радиопередачах .
приходится применять зачистку звука типа DSP
отрубая грязь самой студии сверху и с низу ( 300 гц - 4 кгц )
при прослушивании новостей .
тогда становится комфортно почти как при совковом радиовещании
новостные передачи . тогда чётко соблюдалась "тишина в студии"
а сейчас везде отзвуки от соседних помещений с бацающим грохотом , и большой силы .
а при прослушивании музык передачь открывать на полный спектр .

сперва надо порядок в самих студиях наводить .
это хорошо когда применяется нами приёмная техника высшего уровня .
а если слушать с китайской мыльницы , у которой и понятия DSP
не было и не будет .
Pioneer
Участник
1.5
11 Ноя 2015 10:32


На сегодняшний день, основная проблема в отвратительном качестве музыки.

Проблемы и решения Leif Claesson Omniaudio.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
Файл создан: 13 Фев 2012 14:08, посл. исправление: 19 Фев 2012 12:19
© radioscanner.ru, miniBB® 2006 | загрузка: с.