Повышение качества приема УКВ ЧМ программ при малых уровнях сигнала задача непростая. Очень часто для ее решения применяются устройства не менее сложные, чем сами приемники. Предлагается простой способ снижения уровня шумов при приеме сигналов удаленной радиостанции.

Известно, что в принятых системах УКВ-стереовещания, как отечественной — с полярной модуляцией (ПМ), так и зарубежной — с пилот-тоном (ПТ), частотная полоса комплексного стереофонического сигнала (КСС) значительно шире полосы пропускания 3Ч. В результате сопутствующий КСС "надтональный" шум декодируется вместе со стереосигналом и оказывается в слышимой области звукового спектра, ухудшая тем самым соотношение сигнал/шум на 10... 18 дБ по сравнению с монофоническим режимом.

Чтобы сохранить приемлемое качество звучания, приходится принудительно переводить стереодекодер в режим "Моно" уже во время приема сигналов, при которых исходное соотношение сигнал/шум моноприема падает до 40... 48 дБ. Имеющийся автоматический переключатель "Моно - Стерео" этой задачи не решает, так как реагирует только на наличие поднесущих КСС, а не на реальное соотношение сигнал/шум.

Для снижения шумов стереопередач радиолюбителями предложено несколько устройств [1,2], работающих на принципе параллельного соединения левого и правого выходных каналов декодера при уменьшении принятого сигнала до некоторого уровня. При этом используется тот факт, что шумовые составляющие в каналах противофазны и при переводе в монофонический режим они взаимно компенсируются. К сожалению, качество работы подобных шумоподавителей во всем динамическом диапазоне невелико, их можно скорее рассматривать как пороговые устройства, уменьшающие заметность шумов в паузах, что и отмечено в [1].

Предлагаю принципиально иной способ решения проблемы, схемотехническое решение которого не требует энергозатрат (может быть использован в носимой аппаратуре) и не вносит дополнительных нелинейных искажений. Он основан на зависимости уровня шума и степени разделения стереоканалов от нелинейности АЧХ КСС в надтональной полосе частот — от 20 до 50...70 кГц. Так, завал в этой области 6 дБ на октаву, получаемый с помощью простейшего однозвенного ФНЧ в декодере на микросхеме К174ХА51, резко снижает уровень шума, но одновременно и ухудшает реальное разделение каналов с 34.. .43 дБ до 24 дБ для ПМ и 20 дБ для ПТ [3].

Верно и обратное — подъем АЧХ в указанной области способствует лучшему разделению стереоканалов при некотором ухудшении соотношения сигнал/шум. Кроме того, частотная коррекция КСС необходима также и для компенсации потерь в ЧМ детекторе. В приемниках высшей категории сложности даже рекомендуется вслед за ним включать предварительные УЗЧ, обеспечивающие подъем АЧХ на верхних частотах КСС [4].

Рис.1.

Таким образом, регулируя АЧХ КСС перед стереодекодером, можно получать различное конечное качество сигналов 3Ч на его выходах: от очень хорошего, с максимальным переходным затуханием между каналами — для мощных станций, до удовлетворительного, близкого к "Моно", — для удаленных. Этот принцип и лежит в основе предлагаемого устройства (рис.1), состоящего из регулируемого звена R1R2R3C1 и нерегулируемого ФНЧ R4C2R5C3.

Работа регулируемого звена зависит от положения движка переменного резистора R3. В верхнем по схеме его положении (max) образуется подъем в надтональной и, частично, в тональной областях за счет действия ФВЧ R2C1 (рис. 2). По мере перемещения движка вниз частота перегиба повышается, подъем в указанной области уменьшается и, кроме того, начинает действовать ФНЧ R1C1. В крайнем нижнем положении движка резистора R3 (min) ФВЧ исключен, а действующий ФНЧ обеспечивает необходимый спад АЧХ.

Второй ФНЧ предназначен для подавления шумов и внеполосных сигналов за границами частотного спектра КСС. Он способствует уменьшению интерференционных помех и шумов на выходе декодера, причем без ухудшения реального качества разделения стереоканалов, поскольку тональная область КСС не затрагивается.

Рис.2.

Как видно из графиков рис. 2, в верхнем положении достигается подъем примерно на 5 дБ в достаточно широкой полосе частот 5...70 кГц. В среднем положении регулятора АЧХ практически линейна вплоть до 60 кГц, с дальнейшим спадом за границами КСС. И, наконец, в нижнем положении появляется спад на частотах выше 19 кГц, ослабляющий надтональную часть стереосигнала.

Полученные характеристики оказываются приемлемыми для стереодекодеров как с ПТ, так и с ПМ. В обоих случаях обеспечивается необходимый диапазон регулирования параметров выходных сигналов 34 по шумам и переходному затуханию между каналами.

Вследствие простоты, фильтр может быть легко применен в любом готовом устройстве — стереомагнитоле или радиоприемнике, за исключением, пожалуй, самых миниатюрных. Разумеется, не исключается его применение и в новых разработках, например, двустандартных стереодекодерах. В авторском варианте использованы следующие детали: переменный резистор фирмы TELPOD (аналог СПЗ-4М), постоянные — МЛТ 0,125, конденсаторы — типа КМ-4.

Переменный резистор R3 (см. рис. 1) в данном устройстве выполняет функции плавного переключателя "Моно - Стерео". Поэтому при доработке стереофонического приемника имеющийся ступенчатый переключатель "Моно - Стерео" становится ненужным. Его можно удалить, коммутируемая им цепь, фиксируется в положении, соответствующем режиму "Стерео". На место удаленного переключателя следует установить переменный резистор R3 с подходящей по дизайну ручкой. Возможен и другой вариант — оставить имеющийся переключатель "Моно - Стерео", а плавный регулятор R3 расположить рядом с ним.

Встраивание фильтра сводится к демонтажу имеющейся входной цепи стереодекодера (кроме переходных конденсаторов) и установке на ее место элементов предлагаемого фильтра. Монтаж навесной, произвольный, единственное требование к нему — соединить навесную часть схемы с переменным резистором R3 экранированным проводом во избежание наводок.

Затухание, вносимое фильтром на частоте 1000 Гц, складывается из потерь в регулируемом звене (5 дБ) и уменьшения сигнала делителем, образованным суммарным сопротивлением резисторов R4, R5 и входным сопротивлением микросхемы стереодекодера. Последнее может быть различным, что влияет на общий коэффициент передачи. Поскольку специальных элементов подстройки фильтр не содержит (их введение увеличило бы затухание до недопустимого), рекомендуется следующая методика согласования с конкретным типом микросхемы.

До переделки подают на вход стандартной цепи сразу за ЧМ детектором синусоидальное напряжение 50 мВ (эффективное значение) с частотой 1000 Гц и измеряют, выходной сигнал любого канала стереодекодера после корректирующего

ФНЧ. Затем встраивают фильтр, как описано выше, и при подаче того же испытательного сигнала на его вход вновь проверяют выходное напряжение в той же точке. Если оно существенно изменилось, то подбирают номиналы резисторов R4, R5, приближая уровень выходного сигнала к первоначальному значению, а затем пропорционально изменяют емкости конденсаторов С2 и СЗ по условию неизменности постоянной времени t = R4C2 = R5C3. Подобную операцию можно произвести и с выходными ФНЧ коррекции частотных предыскажений, сохранив их постоянную времени 50...70 мкс. Методика гарантирует, что громкость приема после установки фильтра не изменится.

Автором фильтр применен в магнитоле "SHARP GF-6363" со стереодекодером на микросхеме ВА1320. Субъективно качество его работы можно оценить следующим образом. При приеме мощных станций и установке регулятора R3 в верхнее по схеме положение существенно улучшается стереоэффект, и подчеркиваются верхние частоты звукового спектра, так как ФВЧ R2C1 действует уже начиная с частоты 4 кГц, т. е. работает и как регулятор тембра. При этом звуковая картина как бы проясняется (по сравнению со средним положением регулятора), четче локализуются инструменты, создается отличная стереопанорама.

Возрастание шумов зависит от исходного качества принимаемой программы и для самых мощных станций (в месте приема — "русское радио") малозаметно, даже в паузах. В среднем положении регулятора звучание соответствует обычному режиму "Стерео" с несколько уменьшенным уровнем шумов. По мере приближения движка регулятора к нижнему по схеме положению стереоэффект ухудшается, приглушаются верхние частоты, но Одновременно и уменьшается уровень шумов, что позволяет принимать в таком режиме дальние станции. В крайнем положении звучание практически монофоническое, причем для слабых сигналов стереодекодер автоматически переключается в режим "Моно", о чем говорит погасание индикатора стереоприема.

Из изложенного ясно, что предлагаемый фильтр КСС представляет собой весьма удобный и гибкий орган регулировки, позволяющий получать адаптивное качество сигнала практически в любых условиях приема. Фильтр действует плавно и во всем динамическом диапазоне, что выгодно отличает его от ступенчатых переключателей "Моно - Стерео" и пороговых шумоподавителей. Не исключена его дальнейшая автоматизация, а также совместное использование с упомянутыми устройствами.

Д. Пахомов

Литература:

1. Богданов В. Снижение шумов в паузах стереопередач. — Радио, 1985, № 3, с. 37.

2. Чурин С. Автоматический переключатель стереодекодера в монофонический режим. — Радио, 1991, № 10, с. 72, 73.

3. Аленин С. Микросхемы серии К174. Двустандартный стереодекодер КР174ХА51.— Радио, 1999, № 5, с. 43 — 45; № 6, с. 47.

4. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. (А. Богданов, Н. Борисов и др.). Под редакцией Н. Чистякова. — М.: Радио и связь, 1990.

Материал подготовил Ю. Замятин (UA9XPJ).