Радиоприемник в автомобиль

kolyanych190 ›
Блог ›
Моя свобода – это радиоприёмник: эволюция автомобильного радио

Редкая автомобильная технология с годами не эволюционировала в сравнении с изначальным вариантом до полной неузнаваемости. Однако есть и такие давно привычные вещи, которые практически не претерпели изменений. Например, радиоприемник в автомобиле. Впрочем, если изменений нет у нас с вами, это не значит, что их нет в остальном мире. Давайте узнаем, что такое DAB-радио, HD-радио, Sirius XM, и как это работает.

Эволюция радио

Считается, что первый автомобильный радиоприемник появился в 1930 году. Им стал Motorola 5T71 американской компании Galvin Manufacturing Corporation, будущей Motorola. Сегодня на дворе 2018-й, а значит, аналоговое радио звучит в наших автомобилях практически в неизменном виде уже… 88 лет! Редкостный пример долгожительства и консерватизма, надо заметить.

Да, радио в машине с годами приобрело информативный дисплей, автоматическую настройку и память, в его сигнал «вплетена» полезная информация в формате RDS, но в целом оно фактически осталось таким же, как и на заре автомобилизации – принимающим старый добрый аналоговый сигнал. Впрочем, аналоговое радио постепенно уступает позиции цифровому: все больше стран планируют отказ от вещания в «аналоге» и переходят на «цифру».

Главное преимущество цифровых стандартов – гораздо большая плотность станций. Сейчас в «аналоге» сетка частот такова, что промежутки между станциями FM-диапазона 87,5 — 108 МГц составляют не менее 400 килогерц. С такой сеткой в диапазоне помещается около полусотни станций, и пустых участков нет потому, что любой редкий случай выставления высвободившейся частоты на конкурс, скажем, в московском регионе, вызывает нешуточный ажиотаж среди медиакомпаний. Если вещание перевести на цифровой стандарт, количество свободных частот увеличится раз в двадцать. А значит, получить место для вещания будет легче. Может, даже вырастет количество интересных узкоформатных станций, среди которых каждый найдет что-то по душе.

Как это работает?

В Европе в качестве цифрового стандарта принят DAB — Digital Audio Broadcasting. Сегодня он уже существует в версии DAB+, но мы для простоты будем называть его просто DAB.

Исторически сложилось, что DAB-вещание обосновалось в диапазоне частот 175-239 МГц. Этот участок разбит на фиксированные каналы, в каждом из которых может работать полтора-два десятка станций, не мешая друг другу. Для того чтобы «ловить» цифровое радио, нужен соответствующий приемник, в котором имеется DAB-тюнер. Сегодня в ассортименте большинства известных брендов есть автомобильные головные устройства, имеющие в своем составе как аналоговый тюнер для участка 87,5 — 108 МГц, так и цифровой, для участка 175 — 239 МГц.

Антенна для DAB может представлять собой небольшую коробочку, наклеиваемую в угол лобового стекла автомобиля.
Если головное устройство в машине не умеет принимать DAB, а менять его не предполагается, можно приобрести отдельный DAB-приемник, выполненный в виде штекера в прикуриватель. Он тоже потребует выведения отдельной приемной антенны, а с автомобильной аудиосистемой соединяется либо через ее линейный вход, либо через вход AUX, либо через встроенный в DAB-приемник налоговый FM-трансмиттер.
Количество и качество

Главный плюс DAB – расширение частотного ресурса и появление большого количества узкосегментированных радиостанций. Скажем, радио для любителей собак, разговоров исключительно о политике, любителей рыбной ловли или фанатов «Локомотива».

Главных минусов – два. Во-первых, это, конечно же, необходимость покупать новую автомагнитолу. А во-вторых, как ни парадоксально – отсутствие сколь-либо заметных улучшений в качестве звучания. Реальность такова, что цифровое радио DAB на одной и той же акустической системе звучит ничуть не лучше аналогового…
Гаджеты

Мультимедиа из СССР: автомобильная «музыка» прошлого века

Долгие годы музыкальное сопровождение в автомобиле могло обеспечить только радио, впервые зазвучавшее для человека за рулем в 1920-е годы. Ни грампластинки, ни бобины с магнитной пленкой, которые крутились в домашних…

И увеличение радиуса вещания «цифра» тоже не дает. Скорее, наоборот: при выходе из зоны устойчивого вещания, когда вы, к примеру, выезжаете за город, аналоговая станция достаточно долго продолжает звучать, потом появляются легкий шум и помехи, затем они нарастают и, наконец, музыка или голос полностью тонут в шумах. А DAB-станция уже на границе легких помех пропадает разом… Особенно неприятен этот эффект в плотной высотной городской застройке, где встречаются «пробелы» DAB-покрытия. Там, где «аналог» просто временно ухудшает качество, «цифра» начинает «проглатывать» куски. Иногда не спасает даже буферизация цифрового потока в приемнике, рассчитанная как раз на такие случаи.

DAB-вещание в мире и в России

Цифровое радиовещание появилось более двух десятков лет назад, но единого стандарта цифрового радиовещания в мировом масштабе нет. В США местный цифровой формат под названием HD-radio не совместим с европейским DAB: там применено гибридное вещание одновременно «цифры» и «аналога» на традиционных «аналоговых» частотах. Китайский CDR (China DigitalRadio) с европейским цифровым радио тоже несовместим.

Но и внутри самой Европы нет единства. Правда, не в стандартах, а в подходе к концепции. Единственной страной, целиком перешедшей на DAB и полностью прекратившей вещание в аналоговом формате, в конце 2017 года стала Норвегия. Близка к тому и Великобритания. Наряду с аналоговыми, DAB-радиостанции работают в Италии, Германии, Франции, Австрии, Бельгии, Греции, Швеции, Нидерландах и еще ряде стран, и до полного вытеснения «аналога» там весьма далеко. В то же время около половины европейских стран находятся в положении глубоко раздумывающих о введении DAB. К примеру, буквально в прошлом году «цифра» появилась в эфире Чехии, но зато Латвия, два года тестировавшая цифровое радиовещание, от DAB отказалась, сочтя его нецелесообразным.

В России DAB-вещание не ведется. У Минкомсвязи есть к нему интерес, и не раз анонсировалось введение «цифры» в будущем, но пока никаких реальных подвижек нет.

Вернее, почти нет. Несколько лет назад в Москве проводилось пробное тестовое вещание с размещением передатчиков на Останкинской башне, к тому же существует отечественный собственный стандарт РАВИС. Правда, тоже несовместимый с DAB.

Почему внедрение «цифры» в нашей стране идёт, мягко выражаясь, вяло? Во-первых, из-за опасений невостребованности DAB среди вещателей. Все радиостанции живут за счет рекламы, а общего бюджета всего рекламного рынка России просто не хватит на возросшее в несколько раз количество станций. Ну и, как минимум, нужно дождаться ухода в «цифру» телевидения, потому что сейчас DAB-диапазон у нас занят аналоговым телевещанием: на этих частотах сидят каналы НТВ, Россия-1 и Матч.

Радио через спутник

Статьи / История

Музыка в машине ХХ века: от грампластинок до СD

Фактически очень серьезная часть усилий при создании машины тратится на хороший звук в салоне. Да и стоимость и сложность некоторых систем способны вызвать священный трепет. А с чего все…

Говоря об эволюции радио, нельзя не упомянуть это отдельное и особое направление радиовещания, также ориентированное в основном на автомобилистов. Принципиальным и важнейшим его отличием от наземного радиовещания (что аналогового, что цифрового) является огромный радиус охвата. Если наземное радио работает в радиусе 50-80 километров от передающей антенны, то спутниковое работает везде. Неудивительно, что появилось оно именно в США с их развитой автоиндустрией, массовыми дальними грузоперевозками и популярным среди населения автомобильным туризмом. Можно ехать десятки и сотни километров от города к городу, пересекать границы штатов – и везде любимая радиостанция будет с тобой!

Спутниковое радио до сих пор остается фирменной американской фишкой. В начале 90-х годов появились две компании спутникового вещания — Sirius и XMRadio, а в 2008 году они объединились под общим названием SiriusXM. Вещание ведется на частотах 2332,5 — 2345,0 МГц с четырех спутников и через сети дополнительных земных ретрансляторов на территории США, Канады и в 300-километровой морской зоне вдоль побережья. На других континентах и в иных странах SiriusXM не ловится. Однако известны случаи приема даже в России, когда подержанные грузовики из США, в которых был установлен приемник и чудом сохранилась оплаченная подписка, попадали в районы Чукотки и Камчатки, где захватывали край зоны вещания. Впрочем, это исключение, а не правило.

Работает SiriusXM по платным тарифам. Обычно при покупке нового автомобиля или приемника предоставляется тестовый период в 2-3 месяца, а затем требуется оплата от $11 в месяц за базовый пакет из 80 станций и дороже.

Как принимать?

Автомобили, производимые в США и для США, зачастую уже обладают встроенными тюнерами SiriusXM. В них для перехода в режим приема со спутника служит кнопочка «satellite radio». В этом случае спутниковое радио изначально интегрировано в аудиосистему и установлена антенна.

Для тех авто, где штатного тюнера с SiriusXM нет, доступны «комплекты дооснащения» по цене $50-70 – небольшие приемнички с выносной антенной и дисплеем, выглядящие как GPS-навигаторы. Такие гаджеты устанавливаются на торпедо или центральную консоль, а со штатной аудиосистемой соединяются проводом через вход AUX.
Что звучит?

Сегодня в сетке вещания SiriusXM работает 150 станций. Среди них есть каналы, которые ведут «тамошние» медийные знаменитости – Опра Уинфри, Говард Стерн, известные стендап-комики. На радиостанциях SiriusXM многие музыканты и группы дают живые концерты, которые впоследствии выходят отдельными дисками. Целый сегмент специализированных станций посвящен популярным спортивным состязаниям и околоспортивной жизни в своей сфере. Это гонки NASCAR, игры NBA и NHL, гольф-турниры серии PGA Tour и тому подобное. В спортивном вещании как нигде важна непрерывность звучания вне зависимости от маршрута и его продолжительности, поэтому трансляции спортивных событий по SiriusXM – любимое развлечение американских дальнобойщиков, коммивояжеров и прочей публики, проводящей дни и ночи за баранкой.

А вот в нашей космической стране спутниковое радиовещание – еще большая фантастика, чем цифровое DAB… Если с последним что-то рано или поздно решится, то инвестировать в спутники в расчете на сбор абонентской платы со слушателей никто никогда не рискнет. Ну а про какую-то госпрограмму в этой области говорить и вовсе не приходится…

Технология беспроводной передачи сигнала позволяет передавать информацию одно­временно большому количеству людей. То же самое касается приема радиосигнала в автомо­биле во время движения. В настоящее время важность методов передачи цифрового сиг­нала возрастает. Беспроводные сегменты сети передачи сигнала также используют аналого­вые методы передачи сигнала, поэтому разница между двумя технологиями несущественна. Вот о том, как осуществляется прием радио и телесигнала в автомобиле, мы и поговорим в этой статье.

Беспроводная передача

Радио и телевизионная трансляция в автомобиле

Беспроводная трансляция радио и телевизи­онного сигнала используется, главным обра­зом, для передачи к наземным приемникам. В случае передачи аналогового радиосигнала, высокочастотный сигнал модулируется ау­диосигналом. Приемник конвертирует при­нятый высокочастотный сигнал в базовую частоту, а затем демодулирует его. Получае­мый после этого конечный сигнал является информационным сигналом.

В сфере телекоммуникаций распростра­нение электромагнитных волн используется для передачи информации, при которой амплитуда, фаза или частота их колебаний изменяется в зависимости от того, какая ин­формация передается. Обычно используется диапазон частот от нескольких килогерц до 100 ГГц. Некоторые из наиболее часто ис­пользуемых полос частот указаны в табл. «Обзор некоторых полос частот, используемых для радио и телевизионной трансляции». Использование полос частот регулируется законодательством (Закон о телекоммуни­кациях в Германии; 2004). План распреде­ления частот между странами основывается на международных соглашениях, указанных в Статье S5 Нормативных актов по исполь­зованию радиочастот ITU (Международный союз по телекоммуникациям).

Передача информации при помощи высокочастотных волн

Варьирование высокочастотного сигнала, ис­пользуемое для передачи полезного сигнала от передатчика к приемнику, называется мо­дуляцией. Промодулированный высокочастот­ный сигнал передается через антенну на точно определенной в узких пределах полосе частот. Приемник точно настраивается на эту полосу ча­стот, выбранную из широкого диапазона частот, которые может принимать антенна. Таким обра­зом, передача колебаний от передатчика к при­емнику образует связь в цепи передачи сигнала.

Например, если речь идет о передаче ау­диосигнала, полезный сигнал, в отличие от высокочастотного несущего сигнала, состоит из сигналов в широком диапазоне частот до максимальной величины 20 кГц. Высокоча­стотный несущий сигнал модулируется этим низкочастотным сигналом. Антенна передат­чика излучает несущую волну.

Максимальное расстояние, на котором мо­жет приниматься сигнал, а также качество приема зависят, помимо прочих факторов, от частоты. Коротковолновые и длинно­волновые передачи имеют очень большую дальность приема, в некоторых случаях межконтинентальную, в то время как передача в диапазоне СВЧ, как правило, ограничивается дальностью прямой видимости.

Принимающая станция демодулирует сигнал. Получившиеся в результате этого низкочастотные колебания преобразуются в акустические колебания при помощи гром­коговорителя.

Амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция (AM) — это изменение амплитуды Ан высокочастотных колебаний с частотой fн синхронно с низкочастотными ко­лебаниями (Ан:fн) (рис. «Амплитудная модуляция» ).

Амплитудная модуляция используется, на­пример, при коротковолновой, средневолно­вой и длинноволновой передаче.

Частотная модуляция

Частотная модуляция (FM) — это измене­ние частоты fн высокочастотных колебаний синхронно с низкочастотными колебаниями (рис. «Частотная модуляция» ).

Частотная модуляция используется, на­пример, в FM-радио и для звуковых кана­лов аналоговой телевизионной трансляции. Частотно-модулированный сигнал под­вержен помехам, вызванным амплитудно-модулированными сигналами (например, вызванными системами искрового зажи­гания двигателей), в меньшей степени, чем амплитудно-модулированный сигнал.

Процессы цифровой модуляции

В случае цифровой модуляции, амплитуда или частота носителя изменяется дискретно. Таким образом, можно придать значение одного или более битов информации каж­дому из этих состояний несущей частоты, чтобы передавать цифровую информацию.

Проблемы с приемом сигнала

СВЧ-сигналы распространяются практиче­ски, по прямой. В результате этого радио­приемник в автомобиле может потерять сигнал от СВЧ-передатчика, находящегося на расстоянии всего 30 км, если между автомо­билем и передатчиком находится возвышен­ность. С другой стороны, прием может быть идеальным и на большем расстоянии, если есть «линия прямой видимости» между авто­мобилем и передатчиком. Наличие «теневых радиозон» часто компенсируется установкой дополнительных передатчиков.

Сигнал может отражаться от склонов хол­мов или от высотных зданий. Отраженный сигнал принимается антенной приемника и накладывается на сигнал, полученный прямо от передатчика. В результате получается так называемый «многоканальный прием», вы­зывающий помехи и приводящий к ухудше­нию качества звука, принимаемого по радио.

Распространение электромагнитных волн ухудшается из-за проводников, располо­женных в зоне излучения передатчика (например, стальных мачт или ЛЭП), и даже близлежащих лесов, зданий или глубоких долин. Характеристики распространения волн имеют значение для эффективного по­давления помех теле- или радиоприемника, установленного в автомобиле. Идеальный прием невозможен, если мощность сигнала от передатчика слишком мала. Например, прием сигнала, который до этого приходил без помех, прервется, если автомобиль за­езжает в тоннель. Это можно объяснить экра­нированием сигнала железобетонными стен­ками туннеля, вследствие чего уменьшается полезная мощность сигнала передатчика, на который настроен приемник. Мощность пара­зитного сигнала при этом остается прежней. При некоторых условиях дальнейший прием сигнала радиостанции может оказаться не­возможным. Сходные явления могут наблю­даться при передвижении в горной местно­сти.

Радиопомехи

Радиопомехи являются следствием приема на антенну ненужных высокочастотных коле­баний вместе с полезным сигналом. Радиопомехи могут быть вызваны включениями или перерывами подачи электрического тока. Это вызывает образование высокочастотных помех, например, от работы зажигания дви­гателя, включения или выключения пере­ключателя или работы коммутатора электро­двигателя. Такие быстрые переключения тока генерируют высокочастотные волны, кото­рые вызывают помехи радиоприема в при­емниках, расположенных поблизости. Среди прочих факторов эффект помех зависит от крутизны графика импульса сигнала помех и его амплитуды.

Радиопомехи, вызванные резко возрас­тающими по амплитуде импульсами, могут быть сведены к минимуму или полностью устранены применением мер ЕМС (электро­магнитной совместимости).

Помехи могут достигать приемника раз­личными путями: непосредственно по про­водам, соединяющим источник помех и приемник, беспроводным путем через элек­тромагнитное излучение или через емкост­ную или индуктивную связь. Строго говоря, последние три из перечисленных вариантов нельзя отделить друг от друга

Отношение сигнал-шум

Качество приема зависит от мощности элек­тромагнитного поля, генерируемого передат­чиком. Оно должно иметь существенно боль­шую мощность, чем мощность поля помех, т.е. соотношение между мощностью сигнала передатчика и мощностью поля помех, со­отношение сигнал-шум, должно быть, как можно большим.

Приемник, расположенный близко к ис­точнику помех, получает не только полезный сигнал от соответствующего передатчика, но и нежелательный сигнал помех, если он передается на той же частоте. Тем не менее, качественный прием все-таки возможен, если мощность полезного сигнала от пере­датчика в точке приема достаточно велика по сравнению с мощностью электромагнит­ного поля, генерируемого источником помех. Мощность поля полезного сигнала от пере­датчика зависит от мощности передатчика, частоты передатчика, расстояния от передат­чика до приемника и свойств распростране­ния электромагнитных волн. Для средних и длинных волн мощность поля передатчика может ослабляться из-за топологических факторов до такой степени, что сигналы даже от мощных передатчиков могут иметь недо­статочную силу в некоторых местах приема. При некоторых условиях СВЧ-сигналы могут существенно ослабляться. Приемники, уста­новленные на транспортных средствах, могут иметь недостаточную мощность приема из-за короткой антенны. Соответственно, возмож­ности улучшения отношения сигнал-шум на приемнике могут быть сильно ограничены.

Эффективность приема можно повысить регулировкой положения антенны, увеличив, таким образом, соотношение сигнал-шум, которое является решающим фактором для качества приема. Однако, зачастую, имеет место компромисс между техническими тре­бованиями и конструкторскими соображе­ниями. Еще один способ улучшения соотно­шения сигнал-шум — уменьшение мощности излучаемых помех.

Конструкция приемника также имеет зна­чение для качества приема. Кроме металли­ческого экранирования, предотвращающего прямой доступ помех, и фильтров на источ­нике питания, некоторые приемники обору­дованы системами автоматического подавле­ния помех (см. раздел «Улучшение приема»).

Радиоприемники в автомобиле

Радиоприемники, устанавливаемые на авто­мобилях, обычно называются «авторадио» или «автомобильные звуковые системы». Однако, это название относится не только к радиоприемникам, но и к различным устрой­ствам, обеспечивающим применение в сфере информационного обеспечения и развлече­ний. Сюда входят анализ дополнительной ин­формации (например, новости о ситуации на дорогах), проигрыватели медиа-файлов (на­пример, компакт-диски и SD-карты), а также встроенные коммуникационные интерфейсы, сотовые телефоны и другие устройства.

За последние несколько лет в рамках традиционных аналоговых технологий пере­дачи сигнала были разработаны некоторые новые системы. По этой причине современ­ные автомобильные радиоприемники могут принимать сигналы от самых разных систем трансляции во всем мире. Кроме традици­онных систем радиовещания, среди прочих, сюда входят системы DAB (цифровое ау­диовещание), DRM (цифровая радиосистема «Mondiale») и SDARS (спутниковая цифровая аудиослужба).

Традиционный радиоприемник рассчи­тан на прием аналогового сигнала FM и AM-модуляции, и канал передачи сигнала от антенны к аудиосистеме также является аналоговым. С другой стороны, современ­ные автомобильные приемники с высокой мощностью приема обрабатывают сигнал в цифровой форме. Сигнал IF (промежуточной частоты) на выходе приемника переводится в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе, а затем подвергается об­работке. При цифровой модуляции обычно меняется только демодуляция в цифровой части этой схемы.

Традиционные приемники

Обработка сигналов

Антенна, обычно имеющая форму штыря или рамки, улавливает электромагнитный сигнал от передатчика. Сигнал передается по нескольким каналам по фиксированным, отделенным друг от друга частотам. Высоко­частотные колебания переменного тока, гене­рируемые на выходе антенны, передаются на приемник и обрабатываются в нем.

Традиционный приемник для аналого­вого радиоприема обычно состоит из двух каналов прохождения сигнала: один для обработки амплитудно-модулированного сигнала и другой для обработки частотно-модулированного сигнала. Они обычно разделены на блоки, описанные ниже (рис. «Блок-схема радиоприемника» ).

Система приема АМ-сигнала

Полосовой фильтр выделяет полосу амплитудно-модулированного сигнала (по­лоса ДВ, СВ или КВ), и получающийся сигнал усиливается на следующей ступени с низким уровнем шума.

Ступень входа FM-сигнала

Частотно-модулированный СВЧ-сигнал принимается отдельным модулем. Вход­ной фильтр настраивается либо на частоту приема, либо на всю полосу. Полученный сигнал затем регулируется по мощности до нужного уровня автоматическим усилителем для передачи к следующему модулю.

Генератор, управляемый напряжением

Генератор VCO (генератор, управляемый на­пряжением), частота которого регулируется системой фазовой автоподстройки частоты (PLL), генерирует высокочастотные коле­бания, которые делятся. При помощи этого сигнала входной сигнал преобразуется в постоянную промежуточную частоту (IF) в каскаде смесителя. Сигнал с кварцевой ста­билизацией используется в качестве опорной частоты.

Каскад преобразователя частоты

Каскад преобразователя частоты преобра­зует входной сигнал в постоянную проме­жуточную частоту. Обычно для приема FM- и AM-сигналов используются разные каскады преобразователя частоты. Однако, принцип преобразования частоты у них один и тот же.

Фильтр и усилитель IF

Сигнал IF, получаемый таким образом, за­тем подается на фильтр IF и регулируемый усилитель.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует аналоговый сигнал IF в цифро­вой сигнал.

Демодулятор

Демодулятор генерирует цифровой аудио­сигнал из цифрового сигнала IF.

Декодер

Дополнительная информация, такая как данные от системы RDS (система передачи данных по радио), декодируется декодером и передается к процессору для обработки.

Обработка аудиосигнала

После демодуляции аудиосигнал можно на­строить, например, в соответствии с усло­виями в салоне автомобиля или предпочтениями слушателей. Это делается при помощи соответствующих регуляторов настройки тембра и громкости, а также настройки ба­ланса между передними и задними и/или правыми и левыми динамиками.

Цифровые приемники

Цифровой приемник — это приемник со многими встроенными модулями, входной сигнал от которого может быть аналоговым или цифровым сигналом промежуточной частоты. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой, а цифровой сигнал обрабаты­вается в цифровом модуле. Такая технология позволяет обрабатывать сигнал способом, который неприменим для аналоговых тех­нологий. В ней используются, например, фильтры сигнала IF, обеспечивающие очень хороший уровень нелинейных искажений, имеющие изменяемую полосу пропускания и регулируемые, в зависимости от условий приема сигнала. Кроме того, имеется ряд других средств обработки принимаемого сиг­нала, которые могут свести к минимуму по­мехи аудиосигнала (см. SHARX, DDA и DDS).

Цифровой эквалайзер

Цифровой эквалайзер (DEQ) состоит из мно­гополосного параметрического эквалайзера, обеспечивающего возможность отдельной регулировки средних частот и усиление/ ослабление сигнала на различных фильтрах. Таким образом, можно свести к нулю неже­лательный резонанс, который может возник­нуть в салоне автомобиля, и оптимизировать качество звучания. Также можно выровнять звучание динамиков на различных частотах.

Некоторые эквалайзеры имеют готовые настройки фильтров. Эти настройки можно применить в соответствии с жанром музыки или типом транспортного средства (например, джаз или поп-музыка, фургон или седан).

Цифровая настройка звука

«Цифровая настройка звука» (DSA) — это система, которая автоматически анализирует и исправляет частотные характеристики ав­томобильных звуковых систем. Для приема и анализа звучания тестового сигнала гром­коговорителей используется микрофон и цифровой обработчик сигнала (DSP). Затем на эквалайзере выставляются оптимальные параметры звука для салона автомобиля.

Динамическое шумоподавление

Во время движения автомобиля функция «Динамическое шумоподавление» (DIMS) ис­пользует микрофон для постоянного выявле­ния и анализа спектра шумов от автомобиля, заглушающих аудиосигнал и ухудшающих восприятие звука. Данная функция исполь­зует выборочное усиление или динамическое подавление (уменьшение выходного сигнала между минимальной и максимальной вели­чинами) частот звуковых помех для того, чтобы поддержать оптимальное качество звучания вне зависимости от шумов, произ­водимых при движении.

Качество приема сигнала

Аналоговые радиопередачи обычно предна­значены для приема наземными радиоприем­никами. Условия приема не всегда идеальны, что приводит к ухудшению качества приема, в зависимости от положения приемника и передатчика, и условий окружающей среды. В случае с приемом СВЧ-сигнала, большое значение имеет расположение приемника и передатчика в связи с факторами, описан­ными ниже.

Понижение уровня сигнала

Понижение уровня сигнала вызывается из­менениями уровня принимаемого сигнала из-за препятствий на пути распространения сигнала, таких как туннели, высотные здания или горы.

Прием сигнала с нескольких направлений

Прием сигнала с нескольких направлений вызывается отражением сигнала от зданий, деревьев или водных поверхностей. Такое отражение может привести к существенному падению уровня приема и даже полной по­тере сигнала. Различия в силе принимаемого сигнала могут наблюдаться в точках, отстоя­щих всего на несколько сантиметров друг от друга. Такие флуктуации могут оказывать значительное влияние на качество приема, например, автомобильных приемников.

Помехи от смежных каналов

Помехи от смежных каналов могут возникать, если на смежном канале работает мощный передатчик.

Помехи от сигналов большой мощности

Помехи от сигналов большой мощности мо­гут возникать, если поблизости находится передатчик большой мощности. Система защиты входного каскада приемника умень­шает мощность приема. Это приводит к ослаблению более слабого сигнала от передатчика, т.е. сигнал становится тише.

Перемодуляция

На некоторых передатчиках применяется повышение уровня модуляции, чтобы уве­личить дальность приема или усилить громкость звука. Недостаток этого приема в том, что увеличиваются искажения и вероятность помех от эха.

Помехи от системы зажигания

Источники высокочастотных помех (такие, как система искрового зажигания, работа переключателей или коммутаторов электро­двигателей) вызывают помехи приема.

Улучшение качества приема сигнала

В современных автомобильных приемниках применяется большое количество функций улучшения приема. Ниже приведен обзор наиболее важных из этих функций.

Система передачи данных по радио

Система передачи данных по радио (RDS) — это цифровая система передачи данных по радио FM-диапазона. Данный формат стандартизован в европейских странах. Он обеспечивает приемник дополнительной информацией относительно принимаемого аудиосигнала в отношении дополнитель­ных частот, имеющих такую же модуляцию. Это позволяет приемнику переключаться на частоту, на которой помехи минимальны. В табл. «Коды международного стандарта радиоданных (МСРД)» приведено описание такой инфор­мации.

Направленная цифровая антенна

Система «Направленная цифровая антенна» (DDA), разработанная фирмой Bosch, ис­пользует сигналы от двух антенн для расчета антенны с синтезированной апертурой с новыми характеристиками направленности. Это позволяет подавлять помехи, вызванные приемом сигнала с нескольких направлений, как показано на рис. «Оптимизация сигнала антенны».

Система цифровой диверсификации

Характеристики приема сигнала FM-радио в значительной мере зависят от места приема. Система цифровой диверсификации (DDS) использует несколько антенн, между кото­рыми она может переключаться для того, чтобы улучшить прием. Система цифровой диверсификации, встроенная в цифровой приемник, использует один и тот же сигнал для формирования стратегии переключения, и этот сигнал после демодуляции выдается в виде аудиосигнала.

Срез высоких частот

Помехи, вызываемые такими явлениями, как понижение уровня сигнала и прием с не­скольких направлений, оказывают большее влияние на более высокие частоты аудиосиг­нала. Поэтому современные автомобильные приемники умеют обнаруживать такие по­мехи и уменьшать уровень аудиосигнала на высоких частотах, когда такие помехи имеют место.

Система SHARX

Система SHARX — это функция, которая ав­томатически регулирует полосу пропускания фильтра промежуточной частоты в зависи­мости от условий приема. Если различные станции вещают на близких частотах, эта функция значительно повышает качество разделения приема между ними, сужая по­лосу пропускания и обеспечивая прием без помех. Если близкие по частоте каналы от­сутствуют, полосу пропускания можно рас­ширить, уменьшив таким образом гармони­ческие искажения.

Автоматическое подавление помех

Еще одно средство улучшения качества при­ема — это автоматическое подавление помех и от собственного автомобиля, и от других транспортных средств. Для этого демодулированный сигнал, содержащий импульсные помехи вместе с полезным сигналом, заглу­шается на период действия помех, и эта пауза заполняется полезным сигналом.

В следующей статье я расскажу о системах помощи при парковке автомобилей.

Радиоприёмник

Детекторный приёмник, 1914 г.Радиослушатель в 1922 г.Радиовещательный приёмник 1931 года, оформленный в «кафедральном» стиле Автомобильный приёмник 1940-х гг.Авиационный связной приёмник времён Второй мировой войныМорской пеленгационный приёмник времен Второй мировой войныНастольный приёмник, 1961 г. Устройство типичного карманного приёмника 1960-х гг. Карманный всеволновый радиоприёмник, 1990-е гг. Современный связной приёмник Приёмник системы радиоуправления (внизу) с аккумуляторной батареей и исполнительным механизмом — рулевой машинкой. Радиомикрофон со специальным радиоприёмником

Радиоприёмник (сокр. приёмник, разг. радио) — устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма, то есть для выделения сигналов из радиоизлучения.

Под радиоприёмным устройством понимают радиоприёмник, снабженный антенной, а также средствами обработки принимаемой информации и воспроизведения её в требуемой форме (визуальной, звуковой, в виде печатного текста и т. п.). Во многих случаях антенна и средства воспроизведения конструктивно входят в состав радиоприёмника. Радиоприёмное устройство выполняет пространственную и поляризационную селекцию радиоволн и их преобразование в электрические радиосигналы (напряжение, ток) с помощью антенны, преобразование по частоте, выделение полезного радиосигнала из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе приёмной антенны и не совпадающих по частоте с полезным сигналом, усиление, преобразование полезного радиосигнала к виду, позволяющему использовать содержащуюся в нём информацию. Формально радиоприёмные устройства относят к радиостанциям, хотя такая классификация редко встречается на практике.

Классификация радиоприёмников

Радиоприёмные устройства делятся по следующим признакам:

• по основному назначению: радиовещательные, телевизионные, связные, пеленгационные, радиолокационные, для систем радиоуправления, измерительные и др.;
• по роду работы: радиотелеграфные, радиотелефонные, фототелеграфные и т. д.;
• по виду модуляции, применяемой в канале связи: амплитудная, частотная, фазовая, однополосная (разные виды), импульсная (разные виды);
• по диапазону принимаемых волн, согласно рекомендациям МККР:
  • мириаметровые волны — 100-10 км, (3 кГц-30 кГц), СДВ
  • километровые волны — 10-1 км, (30 кГц-300 кГц), ДВ
  • гектометровые волны — 1000—100 м, (300 кГц-3 МГц), СВ
  • декаметровые волны — 100-10 м, (3 МГц-30 МГц), КВ
  • метровые волны — 10-1 м, (30 МГц-300 МГц), УКВ
  • дециметровые волны — 100-10 см, (300 МГц-3 ГГц), ДМВ
  • сантиметровые волны — 10-1 см, (3 ГГц-30 ГГц), СМВ
  • миллиметровые волны — 10-1 мм, (30 ГГц-300 ГГц), ММВ
  • приёмник, включающий все широковещательные диапазоны (ДВ, СВ, КВ, УКВ) называют всеволновым.
• по принципу построения приёмного тракта: детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, регенеративные, сверхрегенераторы, супергетеродинные с однократным, двукратным или многократным преобразованием частоты;
• по способу обработки сигнала: аналоговые и цифровые;
• по применённой элементной базе: на кристаллическом детекторе, ламповые, транзисторные, на микросхемах;
• по исполнению: автономные и встроенные (в состав др. устройства);
• по месту установки: стационарные, бортовые, носимые;
• по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.

Основные характеристики

• чувствительность
• избирательность (селективность)
• уровень собственных шумов
• динамический диапазон
• помехоустойчивость
• стабильность

Принцип работы

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

В самом общем виде принцип работы радиоприёмника выглядит так:

• колебания электромагнитного поля (смесь полезного радиосигнала и помех разного происхождения) наводят в антенне переменный электрический ток;
• полученные таким образом электрические колебания фильтруются для отделения требуемого сигнала от нежелательных (помех);
• из сигнала выделяется (детектируется) заключенная в нём полезная информация;
• полученный в результате сигнал преобразуется в вид, пригодный для использования: звук, изображение на экране телевизора, поток цифровых данных, непрерывный или дискретный сигнал для управления исполнительным устройством (например, телетайпом или рулевой машиной) и т. д.

В зависимости от конструкции приёмника сигнал в его тракте может проходить, кроме детектирования, многоэтапную обработку: фильтрацию по частоте и амплитуде, усиление, преобразование частоты (сдвиг спектра), оцифровку с последующей программной обработкой и преобразованием в аналоговый вид.

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц построил искровой передатчик радиоволн (радиопередатчик) с катушкой Румкорфа и полуволновой дипольной передающей антенной (первый в мире радиопередатчик радиоволн) и искровой приёмник радиоволн (первый в мире радиоприёмник), осуществил первую в мире радиопередачу и радиоприём радиоволн, доказал существование радиоволн, предсказанное Максвеллом и Фарадеем и изучил некоторые основные свойства радиоволн (прохождение, поглощение, отражение, преломление, интерференция, стоячая волна и др.).

В 1894 г., 14 августа, Лодж и Александр Мирхед на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в Оксфордском университете произвели первую успешную демонстрацию радиотелеграфии. В ходе демонстрации радиосигнал азбуки Морзе был отправлен из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе и принят аппаратом на расстоянии 40 м — в театре Музея естественной истории, где проходила лекция. Изобретённый Лоджем радиоприёмник — «Прибор для регистрации приёма электромагнитных волн» — содержал кондуктор — (когерер), источник тока, реле и гальванометр. Когерер представлял собой стеклянную трубку, набитую металлическими опилками («трубка Бранли»), которые для восстановления чувствительности к «волнам Герца» следовало периодически встряхивать; для этой цели использовался электрический звонок или механизм с молоточком-зацепом (собственно, этой комбинации трубки с «прерывателем»-трамблёром Лодж и дал название «когерер»).

В СССР датой рождения радио считалось 7 мая 1895 года, когда А. С. Попов продемонстрировал радиоприёмник (грозоотметчик) на заседании Русского физико-химического общества. Первая публикация сообщения о «разрядоотметчике Попова» сделана Д. А. Лачиновым во втором издании его учебника «Метеорология и климатология» (июль 1895).

В 1899 построена первая линия связи, протяжённостью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период Первой мировой войны начинают применяться электронные лампы и получает развитие приёмник прямого усиления.

В 1917—1918 г. во Франции (Л. Леви), в Германии (В. Шоттки) и в США (Э. Армстронг) был предложен принцип супергетеродинного приёма. Из-за несовершенства тогдашних электронных ламп супергетеродин не мог быть качественно реализован.

В 1929-30 гг. с появлением радиоламп с экранной сеткой (тетродов и пентодов) супергетеродинный приёмник становится основным типом.

В 1950—1960-х годах распространяются транзисторные радиоприёмники. В 1952—1953 годах немецкий физик Герберт Матаре выпустил в Германии, при поддержке промышленника Якоба Михаэля, опытную партию «транзистронов» (точечный транзистор) и представил публике первый радиоприёмник на четырёх транзисторах. Первый в мире коммерческий полностью транзисторный приёмник Regency TR-1 поступил в продажу в США через год, в ноябре 1954 г.

С середины 1970-х гг. начинается широкое применение в приёмниках интегральных микросхем.

В настоящее время радиоприёмники развиваются методом большой интеграции узлов структурной схемы и широкого применения цифровой обработки сигналов, принятых на фоне помех.

См. также

• Радио
• Антенна
• Радиопередатчик
• Телевизор
• Трансивер
• Радиола
• Магнитола
• Программно-определяемая радиосистема
• Digital Radio Mondiale
• Цифровая шкала
• Цифровое радио
• Радиолюбительство

Литература

• Палшков В. В. Радиоприёмные устройства. М.: Радио и связь, 1984.
• Буга Н.Н. и др. Радиоприёмные устройства / Н.Н. Буга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков; Под ред. Н.И. Чистякова. — М.: Радио и связь, 1986. — 320 с. — 30 000 экз.
• Радиоприёмные устройства. Учебник для вузов. Коллектив авторов: Н. Н. Фомин, А. И. Фалько, О. В. Головин, А. И. Тяжев, Н. Н. Бугой, В. С. Плаксиенко, В. А. Левин, А. А. Кубицкий М.: Горячая линия-Телеком, 2007.
• Н. Ф. Воллернер Радиоприёмные устройства: Учебное пособие. — К.: Вища шк., 1993. — 391 с. — Рос.
• Айсберг Е. Д. Радио?.. Это очень просто! Перевод с французского М. В. Комаровой и Ю. Л. Смирнова под общей редакцией А. Я. Брейтбарта. 2-е издание, переработанное и дополненное — М.-Л., Энергия, 1967 — (МРБ : Массовая радиобиблиотека; Вып. 622)
• Борисов В. Г. Юный радиолюбитель / В. Г. Борисов. — 8-е изд., перераб. и доп. — М. : Радио и связь, 1992. — 409, с. — (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1160). ISBN 5-256-00487-5
• Поляков В. Т. Техника радиоприёма: простые приёмники АМ сигналов. — М.:ДМК Пресс, 2001, ISBN 5-94074-056-1

Примечания

1. Устройство — совокупность элементов, то есть составных частей, представляющая единую конструкцию. ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
2. 1 2 ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.
3. Н. И. Чистяков, В.М, Сидоров. Радиоприёмные устройства. М.: «Связь», 1974.
4. 1 2 Радиоприёмные устройства / Под ред. А. П. Жуковского. М.: Высшая школа, 1989. С. 7.
5. Radar technology encyclopedia. D.K Barton, S.A. Leonov, ed. -London: Artech House, 1997. ISBN 0-89006-893-3.
6. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
7. Избирательность радиоприёмника — свойство радиоприёмника, позволяющее отличать полезный радиосигнал от радиопомехи по определённым признакам, свойственным радиосигналу. ГОСТ 24375-80.
8. Избирательность супергетеродинных приёмников нормируется как по соседнему, так и по зеркальному каналу.
9. Бакут П. А., Большаков И. А., Герасимов Б. М. Вопросы статистической теории радиолокации. Т. 1. — М., Советское радио, 1963. — C. 62-131
10. В 1990 г. книга переведена на английский язык Архивная копия от 16 марта 2012 на Wayback Machine.

Ссылки

• Отечественная радиотехника XX века. Радиоприёмники и радиолы на радиолампах
• Отечественная радиотехника XX века. Радиоприёмники и радиолы на полупроводниковых приборах