  |
Технические аспекты DRM радиоприема |
Этот раздел сайта написан для радиоинженеров. Для разработчиков и радиолюбителей-профессионалов, которых интересует дальнейшее развитие радиоприемной техники в радиовещании. И которые занимаются этим для души в свое свободное время. Это написано также для заинтересованных читателей журнала "РАДИО"
Современный бум FM вещания в 90-е годы в России был обусловлен наличием у населения некоторого начальноко количества западных радиоприемников с диапазоном 87,5-108 МГц, которые были привезены в СССР "выездными" соотечественниками в годы советского правления. Их было достаточно, чтобы население признало новое качество вещания, полюбило его, и захотело покупать FM радиоприемники. Дальнейшим формированием парка приемников у населения России (и, как это ни прискорбно констатировать, — определением технической политики в области использования частотных диапазонов для радиовещания в нашей стране) занялись компании Aiwa, Panasonic, Sony, Grundig и многие другие, наводнив рынок нашей страны доступной по ценам, конкурентоспособной и качаственной продукцией.
На сегодняшний день, развитие радиовещания подошло к переходу на полностью цифровые технологии. DRM и DAB могут в скором времени поднять качество радиовещания на уровень Hi-Fi звучания, но потребуют при этом сменить весь парк радиоприемников у населения. В первую очередь это коснется АМ радиоприемников, с коротковолновыми и средневолновыми диапазонами, где станции можно "ловить", но совершенно невозможно "слушать" по современным требованиям к качеству звучания радиопрограмм. Новую жизнь КВ диапазонам как раз и открывает DRM вещание.
В любом случае прогресс не остановить и это произойдет неизбежно. Но либо это сделаем мы сами, заработав на этом, и, подняв свою промышленность и прикладную науку, либо это сделают с нами, как бы мы этому ни сопротивлялись, и, разумеется, за наш же счет. Первый вариант мне кажется более привлекательным. Времени для его реализации осталось не много, но оно еще есть.
Главная проблема в вопросе перехода на цифровые технологии в вещании, — это высокая стоимость имеющихся западных разработок радиоприемников для приема цифрового радиовещания (серийный образец — в районе 200 долларов) и одновременно с этим крайне низкая покупательная способность населения нашей страны, обусловленная текущем уровнем развития экономики. На сегодняшний день предельная (а где-то и запредельная) проектная стоимость цифрового бытового (домашнего) приемника, чтобы он стал покупаемым для широких масс, не может превышать 1000 рублей (30 долларов). К тому же надо помнить, что цифровой радиоприемник не является предметом первой необходимости у подавляющего большинства населения нашей страны.
Выход из такой ситуации напрашивается сам. Нужен массовый, дешевый радиоприемник нашей отечественной разработки. Нужна нетривиальная идея, реализованная в экспериментальном образце. Состояние наших разрабатывающих НИИ и вопросы финансирования перспективных разработок оставляют желать лучшего и надеяться на них — это ждать, пока нас опять "поимеют" западные фирмы. Я их уважаю, но хочется, чтобы это стало взаимным!
Сам факт обращения к радиолюбителям считаю разумным, поскольку большинство радиолюбителей — высококлассные инженеры-разработчики, которые по-настоящему любят радиотехнику. И этот распределенный научно-технический потенциал нашей страны может творить чудеса! Журнал "РАДИО", в свою очередь, берется открыть на своих страницах раздел, посвященный приемникам цифрового радиовещания и публиковать в нем наиболее удачные схемные и конструктивные решения.
На сегодняшний день, приемников DRM вещания в нашей стране нет. А регулярное вещание, как уже сообщалось, началось 16 июня 2003 года в Германии, в Англии, в России и еще в некоторых странах. Ведется DRM вещание и на русском языке. Качество коротковолнового цифрового вещания эквивалентно сигналу в УКВ диапазоне.
Увы. Бума с DRM вещанием не получилось. Слушать нечем. Сам Бог велел опять, как и в двадцатые годы, радиолюбителям заняться этим делом и стать первыми.
Итак, структурная схема радиоприемника DRM сигнала имеет вид:
Начинается приемник с обычной антенны и совершенно обычного линейного радиотракта, предназначенного для приема АМ станций. Все, что имеется в аналоговом приемнике до детектора, нужно и здесь. А вот дальше начинаются отличия. Детектора нет. Впрочем, детектор АРУ, конечно, нужен. DRM сигнал переносится на свою промежуточную частоту 12 КГц и преобразуется в цифровой поток данных. Далее алгоритм декодирования собственно звукового сигнала имеет много общего с приемом потока MP3. Но перед тем, как этот поток будет получен надо еще переставить в нужном порядке пакеты принятого сигнала. Алгоритм кодирования достаточно сложен и его подробному описанию посвящена серия статей в журнале BROADCASTING №№ 7, 8 за 2002 г. и 1-3 за 2003 г. А тонкостям его приема — статья в немецком журнале FUNKAMATEUR № 12 за 2002 год.
В технологии передачи DRM сигнала используется мультиплексирование с частотным разделением каналов и разложением по ортогональным несущим (COFDM). Последующее сжатие передаваемых данных по алгоритму AAC Plus является дальнейшей модификацией хорошо известного и распространенного алгоритма сжатия музыки MP3. При этом качество звучания AAC Plus сопоставимо с воспроизведением компакт-диска (CD) уже при битрейте 48 Кбит/с.
Рассмотрение структурной схемы DRM приемника наводит на мысль, что прием цифрового вещания в лабораторных условиях может быть легко реализован с помощью обычного АМ приемника, дополнительного преобразователя частоты и компьютера с дуплексной звуковой картой.
Сигнал на дополнительный смеситель берется с выхода последнего каскада УПЧ имеющегося приемника, а цепи детектора и АРУ сохраняются. Если промежуточная частота приемника равна 465 КГц, то кварцевый резонатор в дополнительном гетеродине должен иметь номинал частоты 477 или 453 КГц.
Далее, с выхода смесителя DRM сигнал поступает на аналоговый вход звуковой карты. Фирмами — участницами DRM консорциума разработано программное обеспечение для приема цифрового вещания.
Требования к системе:
Windows 2000 or Windows XP or Windows 98;
AT-compatible PC;
500 MHz Intel Pentium processor (or equivalent). 800 MHz recommended;
64 MB RAM;
50 MB free disk space;
16-bit SoundBlaster (or compatible) soundcard that supports full duplex at 48 kHz sampling rate for input and output; the input must be without AGC (Automatic Gain Control); recommended: Creative SoundBlaster Live! or "USB One" USB Audio Interface;
LAN network driver or dial-up network installed;
Suitable front end with 12 kHz IF output, output level suitable for soundcard.
Задача состоит в том, чтобы все это уложить в 30 долларов и в корпус обычного настенного трехпрограммника. Всего-то!
Оптимизма добавляет лишь то, что при использовании контроллера или звукового процессора программировать его можно непосредственно в машинных кодах. А это позволяет делать небольшие по размеру быстро работающие программы, которые относительно не требовательны к системным ресурсам.
Думаю, в современной элементной базе существуют великолепные микроконтроллеры, позволяющие реализовать в них и раскодирование DRM сигнала и преобразование сжатого потока в аналоговый звук и выделение текстовых сообщений и отображение их на дисплее. Надо только подобрать оптимальные и написать под них программы. Вероятно, на первом этапе процессоров в приемнике будет несколько.
Могу также предположить, что выходной высокоточный ЦАП, для восстановления аналогового звукового сигнала, можно будет исключить из схемы, применив в ней усилитель звуковой частоты в режиме класса D, и сформировав с помощью микроконтоллера ШИМ последовательность непосредственно из цифровых отсчетов раскодированного DRM сигнала. Именно по этому на структурной схеме написано "Цифровой УЗЧ".
|
