Супергетеродин.
Супергетеродин, приемник с преобразованием частоты - это наиболее распостраненная схема. Она содержит в себе маломощный генератор колебаний промежуточной частоты - гетеродин.
Частота генерации гетеродина меняется одновременно с изменением настройки входной частоты. Для этого применяется двухсекционный конденсатор переменной емкости - одна секция использована в входном колебательном контуре, вторая - в контуре гетеродина.
Причем, гетеродин настроен так, что разница между собственной его частотой и частотой радиосигнала остается примерно неизменной на протяжении всего перестраевомого диапазона. Это и есть промежуточная частота, которая выделяется в смесителе - каскаде где обе частоты встречаются. Причем, полученная таким образом промежуточная частота оказывается промодулированой полезным сигналом.
Далее, происходит усиление промежуточной частоты каскадами усилителя промежуточной частоты. Такие каскады имеют повышенный коэффициент усиления только на этой частоте, что исключает самовозбуждение усилителя. После усиления промежуточной частоты, происходит детектирование и окончательное усиление полезного сигнала. Супергетеродин обеспечивает высокую селективность и достаточную чувствительность для работы во всех радиовещательных диапазонах.
Кроме того, появляется возможность приема и детектирования частотно - модулированных сигналов на частотах УКВ, что значительно улушает качество воспроизведения звука. Самая распостраненная схема частотного детектора - балансная, содержит в себе два контура, настроенных на несущую частоту с некоторым отклонением - слегка рассогласоваными. Частота первого из них настраивается несколько выше, а второго - несколько ниже промежуточной частоты.
Модулированная промежуточная частота отклоняясь от своего среднего значения наводит колебания (может быть - звуковые) полезного сигнала выделяемые на резисторах R1 и R2.
Приемник прямого преобразования.
Существует однако, еще один вид приемников, способных вести прием сигнала во всех диапазонах и любой модуляции - без детектора. Речь идет о приемниках прямого преобразования - гетеродинных или синхродинов, как их еще называют. Схема синхродина содержит в себе смеситель, гетеродин и усилитель звуковой частоты. Прием осуществляется следующим образом - полезный сигнал попадает из антенны на смеситель, куда постоянно подаются высокочастотные колебания от гетеродина (его частоту можно менять).
Как только частоты полезного сигнала и гетеродина совпадают - на выходе смесителя возникают биения с частотой модуляции, - т. е. низкочастотная информативная составляющая. Полученный сигнал можно возпроизвести, после достаточного усиления. Несмотря на свою простоту и эффективность, схема прямого преобразования получила лишь ограниченное распостранение - из-за недостаточно высокого качества передачи музыки и речи.
Radio Data System (англ. Radio Data System, RDS) — многоцелевой стандарт, предназначенный для передачи информационных сообщений по каналам ЧМ-радиовещания в диапазоне УКВ. Нашел наиболее широкое применение в автомобильных магнитолах/радиоприёмниках, для отображения на их дисплеях сопутствующей радиопередачам информации, передаваемой радиостанциями.
На рисунке представлен спектр комплексного стереосигнала, в состав которого входит стереофонический сигнал основной программы и сигнал дополнительной информации RDS, передаваемый с использованием поднесущей 57 кГц. Поднесущая частота модулирована по амплитуде предварительно профильтрованным бифазным кодированным сигналом данных. Поднесущая частота подавляется.
Основные параметры стандарта RDS:
Частота поднесущей - RDS 57 кГц
Частота пилот-тона (pilot-tone) - 19 кГц ± 2 кГц
Допустимое отклонение частоты поднесущей RDS - ± 6 Гц
Номинальная девиация несущей RDS- ± 1,2 кГц
Скорость передачи данных - 1187,5 ± 0,125 бит/с
В настоящее время большинство HI-FI приемников и автомагнитол оборудованы блоками для приема данных в системе RDS.
Большинство радиоприемных устройств поддерживают всего несколько, обычно не более пяти, из большого числа функцией RDS. Для полного мониторинга и детального анализа информации, передаваемой в сигнале RDS, одного такого приемного устройства недостаточно из-за ограниченного набора его функций. Расширить диапазон их возможностей, повысить наглядность и удобство работы можно с использованием программно реализуемого на ПК декодера с дополнительными функциями по обработке и анализу информации. В этом случае с помощью приемника происходит выбор станции, передающей RDS сигнал, и его демодуляция, декодирование же осуществляется в персональном компьютере.
Блок-схема RDS УКВ ЧМ радиопиемника
Через вещательные станции с использованием стандарта RDS передаются различные виды дополнительной информации:
вспомогательная информация для настройки приемных устройств;
сигналы автоматического управления радиоприемником;
радиотекст (RT) - информация в текстовой форме для представления на дисплее, например, название музыкального произведения, имя исполнителя, изменения в программе и т.п.;
сигналы времени (CT);
сигналы персонального радиовызова.
Это позволяет облегчить пользователю работу с приемником, так как он может видеть на экране дисплея информацию о принимаемой программе и радиостанции, например ее название. Кроме того, с использованием дополнительной информации можно реализовать различные режимы функционирования приемника. Например, приемник может просканировать весь диапазон, останавливаясь на заданное время только на тех станциях, которые передают в данный момент новостные программы.
В настоящее время в системе RDS предусмотрена возможность реализации большого количества функций, однако, как правило, в RDS-радиоприемниках используются только пять основных, так называемых базисных, функций:
1. Идентификация программ PI (Programme Identification) - отображение на табло приемника названия принимаемой программы (радиостанции) и номинал ее рабочей частоты;
2. Список альтернативных частот AF (Alternative Frequencies list) - возможность автоматизированной перестройки радиоприемника, например в случае ухудшения приема сигналов на данной частоте, на другие частоты, на которых также осуществляется передача сигналов данной программы;
3. Служебное название программы PS (Programme Service name) - информирует о названии программ, передаваемых радиостанцией;
4. Идентификация программ дорожных сообщений TP (Traffic Programme identification) - содержит информацию о порядке организации движения на трассе;
5. Сообщение о дорожном движении TA (Traffic announcement identification) - содержит срочную информацию об изменениях обстановки на дороге.
Кроме вышеперечисленных, используется и ряд других функций:
Идентификация типа программы PTY (Programme TYpe) - используется для автоматического управления приемником с целью выбора программ заданного типа, всего в стандарте предусмотрена идентификация 32 вариантов типов программ;
Переключатель “Музыка/Речь” MS (Music Speech switch) - используется для автоматического переключения уровня громкости или корректирующих частотных фильтров в соответствии с видом принимаемой программы;
Текущее время и дата CT (Clock Time and date) - непрерывно обновляемая информация о дате и точном местном времени, которая может использоваться для отображения или автоматической установки и подстройки часов;
Идентификация декодера и динамический PTY индикатор DI (Decoder Identification and dynamic PTY indicator) - обозначает тип передаваемого сигнала (моно, стерео, стерео с компрессией) и может использоваться для автоматического переключения режима работы декодера;
Взаимодействие с другими сетями EON (Enhanced Other Networks information) - обеспечивает переключение приемника на другой канал (возможно задание до 8 настроек), по которому передается служебная информация, например, о дорожной обстановке, не транслируемая принимаемой в данный момент радиостанцией;
Радиотекст RT (RadioText) - передача коротких, до 64 символов, текстовых сообщений, отображаемых на табло приемника;
Радиопейджинг RP (Radio Paging) - передача буквенно-цифровых пейджинговых сообщений;
Система аварийного оповещения EWS (Emergency Warning System) - предназначена для обеспечения кодирования предупреждающих сообщений. Эти сообщения передаются только в критических ситуациях и определяться только специальными приёмниками;
Бытовое применение IH (In House application) - относится к данным, которые нужно декодировать только оператором. Некоторые примеры представляют собой идентификацию источника передачи, с дистанционной коммутацией сетей и вызов персонала. Применение кодирования программ может решаться каждым оператором;
Открытые прикладные программы данных ODA (Open Data Applications) - позволяют программам данных, заранее не определенным стандартом, передаваться в числе названных групп при передаче сигнала RDS;
“Прозрачные” каналы данных TDC (Transparent Data Channels) - состоят из 32 каналов, которые могут использоваться для передачи любого типа данных;
Канал дорожных сообщений TMC (Traffic Message Channel) - предназначен для использования при передаче кодированной информации о дорожных сообщениях. Кодирование TMC отдельно определенно стандартом CEN ENV 12313-1.
Услуга дифференциальной коррекции GPS данных DGPS (Differential GPS correction data services) - передача в составе RDS-сигналов величин так называемых дифференциальных поправок для глобальной спутниковой навигационной системы GPS, позволяющих существенно повысить результирующую точность определения координат.
Структура устройства формирования RDS сигнала
Передача информации в системе RDS осуществляется группами. Группа является самым крупным элементом структуры и состоит из 104 бит. В каждой группе имеются четыре блока данных по 26 битов. В каждый блок входят информационные и контрольные слова, состоящие из 16 и 10 бит соответственно. Первый блок каждой группы всегда содержит код идентификации программ PI. Первые четыре бита второго блока каждой группы отводятся для четырехбитного кода, который обуславливает применение группы. Отнесение группы к какому-либо типу от 0 до 15 производится согласно двоичным весовым коэффициентам А3 =8, А2 =4, А1 = 2, А0 = 1. Для каждого типа могут быть определены два варианта кода от 0 до 15. Код типа программы PTY и код опознавания программы о движении ТР занимают фиксированные позиции в блоке 2 каждой группы. Для обнаружения и исправления ошибки используется контрольное слово КС.
Пилот-сигнал (он же Пилот-тон) — сигнал с заранее известными на приёмной стороне параметрами(например, определённой частоты). Пилот-сигналы могут передаваться как вместе с информационнымсигналом, так и в режиме временно́го, кодового, частотного разделения. Пилот-сигналы используются длясинхронизации, оценки параметров канала распространения, адаптации параметров приёма, обработкисигналов телекоммуникационной системой.