Порог чувствительности приемника с прямым АЦП высокочастотных сигналов
В этой статье мы экспериментально разработали и исследовали характеристики коротковолнового радиоприемника с использованием прямого аналого-цифрового преобразования на 16-битном АЦП LTC 2208. Достигнута хорошая производительность. Но возникли и трудности.
экспериментально показано, что использование передискретизации 1, 3 обеспечивает аналого-цифровое преобразование слабых сигналов с амплитудой намного меньше минимального диапазона квантования АЦП (34,3 мкВ для LTC 2208) в смеси с более мощным выходом. -частотные колебания. При частоте дискретизации 130 МГц истинная чувствительность приемника обеспечивается в полосе сигнала 3,1 кГц (прием сигналов с одной боковой полосой) UC = 2,2 мкВ (при отношении сигнал / шум на выходе 10 дБ, среднеквадратичное значение отклонение шума АЦП 0,7 мкВ). На рисунке 1 показан результат преобразования слабого сигнала. На рисунках 1-3 показаны снимки экрана приложения Spectrum Analyzer на демонстрационной плате АЦП LTC 2208.
Рис. 1. Результат преобразования гармонического сигнала: f = 29 МГц; UC = 2,2 мкВ. Превышение уровня сигнала над шумом — 15 дБ (в полосе частот 991 Гц)
Коэффициент шума приемника в описанных условиях составляет 28,9 дБ (при сопротивлении источника 50 Ом). Существенным недостатком этого метода проектирования приемника является высокий коэффициент шума.
Второй недостаток — наличие дополнительных шумов, вызванных несовершенством АЦП. Коэффициент шума можно уменьшить, включив согласующий трансформатор на вход АЦП. Экспериментально подтверждено, что коэффициент трансформации 1: 2 обеспечивает снижение коэффициента шума на 6 дБ.
Для АЦП LTC2208 можно использовать режим дизеринга. Добавляет шум, создаваемый специальным цифровым генератором шума, к аналоговому входному сигналу. На выходе АЦП из принятого кода вычитается цифровой шум. Этот режим позволяет уменьшить паразитные составляющие на 20 дБ и более.
Однако использование трансформатора на входе нарушает алгоритм компенсации дизеринга. Следовательно, коэффициент шума АЦП не уменьшается из-за трансформатора. На рисунках 2-3 показано действие трансформатора.
Рис. 2. Результат преобразования гармонического сигнала: f = 15,1 МГц; U = 1 мВ. Включен режим дизеринга
Рис. 3. Результат преобразования гармонического сигнала: f = 15,1 МГц; U = 1 мВ. Режим дизеринга отключен
Динамика в мастеринге
Динамический диапазон определяет объем обработки сигнала (сжатие и ограничение) во время мастеринга.
Широкий динамический диапазон: меньше сжатия, меньше громкости.
Малый динамический диапазон: больше сжатия, больше объема.
Звуковая волна состоит из пиков и впадин — пиков и впадин. Расстояние между пиками и впадинами напрямую зависит от динамики сигнала: чем динамичнее звук, тем больше расстояние между пиками и впадинами. Такое поведение напрямую влияет на подход к мастерингу, а значит, и на звучание самой музыки.
Тихий и динамичный мастеринг
Сильная динамика и большое расстояние между пиками и наклонами приводят к более выраженному звучанию переходных процессов — начальных импульсов сигнала (кстати, здесь мы поговорим о переходных процессах более подробно).
Широкий динамический диапазон сигнала
Такие моменты сильно выделяются на общем фоне — переходные процессы слышны в мельчайших деталях и имеют больше деталей. То же самое верно и для других переходных звуковых состояний: затухания и очереди сигналов, моменты тишины и пауз, крещендо и декрещендо (диминуэндо).
Из-за сильной динамики переходных процессов и переходных звуков слишком сильное сжатие и ограничение приведет к искажению, клиппированию и пикам при каждом появлении переходных процессов. По этой причине миксы с высоким динамическим диапазоном отличаются более низким уровнем громкости и небольшой степенью компрессии — дорожка делается тише, чтобы оставить достаточно места для более активных элементов.
Тихие динамичные мастер-треки чаще всего встречаются в живом и импровизационном стилях (джаз, блюз, фанк и фьюжн), а также в классической и академической музыке.
Громкий и компрессированный мастеринг
Громкость часто является основным элементом, привлекающим внимание слушателя. Сразу обращает на себя внимание громкая музыка, особенно популярная в рок и металле, различных стержнях и некоторых стилях электронной музыки.
Малый динамический диапазон сигнала
Чтобы добиться максимально возможной громкости и некоторой агрессии в звуке, мастеринг-инженеры сокращают динамический диапазон трека. Благодаря этому микс звучит более плотно и монолитно, а его громкость может быть почти очень близкой к предпиковым значениям.
Динамический диапазон уменьшается за счет использования компрессоров и лимитеров. Здесь важную роль играет баланс громкости и естественности: чем громче звук, тем искусственнее он звучит после сжатия.
Самая большая проблема в мастеринге — получить максимально возможную громкость без полного разрушения микса. Чрезмерная громкость приводит к искажению сигнала, артефактам, клиппированию и другим недостаткам.
Конечный уровень громкости напрямую зависит от модели распределения треков — у каждой платформы и носителя есть свои рекомендации по общей громкости музыки (да, те же YouTube и SoundCloud сжимают музыку по-разному). Нет необходимости выводить громкость около пиковых уровней — сервисы и медиа могут уменьшить или увеличить динамический диапазон, что просто разрушит микс.
ВОЙНА ШУМА
Разница в требованиях стала одной из причин «Войны за громкость», которая проявилась в безрассудном увеличении объемов публикаций 2000-х. Лейблы и издатели за кулисами соревновались в специальной дисциплине «Кто сделает самое громкое издание.? », вне зависимости от того, как страдает сама музыка.
Они даже запустили базу данных в Интернете, которая предоставляет данные об объеме и динамическом диапазоне десятков тысяч версий, выпущенных в 2000-х годах.
Итоговая динамика
Динамический диапазон звучит как тонкость для эстетов в мире музыкального производства, но внешний вид может быть обманчивым. Характеристика — один из важных факторов качества звука вашей музыки — информация о диапазоне указывает возможности оборудования и говорит о том, как музыка будет звучать после мастеринга.
Избирательность (селективность) приемника
Радиоселективность — это способность радиостанции подавлять нежелательные сигналы. Любой радиосигнал имеет спектр излучения той или иной ширины. Также при передаче сигнала образуются так называемые гармоники — двойники основного сигнала на соседних частотах, кратные основной.
Радиоприемник с абсолютной избирательностью будет принимать радиосигнал определенной частоты в определенной полосе частот. Все ближайшие сигналы, какими бы сильными они ни были, будут подавлены.
Однако поскольку радиоприемника с абсолютной избирательностью не существует (а это вряд ли возможно, как и все, что является абсолютным), то под избирательностью радиоприемника понимается степень ослабления внеполосных сигналов. Селективность обычно оценивается как относительное ослабление сигнала при определенной расстройке приемника.
Избирательность радио определяется входными полосовыми фильтрами и фильтрами ПЧ. Чем выше частотная характеристика фильтра ПЧ, тем выше избирательность.
Чаще всего в характеристиках радиоприемников указывается избирательность по соседнему каналу (подавление сигнала помехи на частоте выше или ниже 10 кГц от основного сигнала) и зеркальному каналу (симметричному) (подавление частоты, симметричный ЧЭ) . Избирательность зеркального канала распространяется только на супергетеродинный приемник.
Избирательность соседнего канала в основном обеспечивается трактом ПЧ. Однако сильные помехи от соседнего канала приведут к снижению чувствительности и интермодуляции (кросс-модуляции), поскольку входные РЧ цепи радиоприемника и смесителя плохо защищены от помех. Для решения этой проблемы на входе радиоприемника используются полосовые фильтры или сознательно снижается чувствительность входной цепи, например, с помощью аттенюатора.
В последнее время все большую популярность приобретает DSP (цифровая обработка сигналов), процессоры становятся меньше и мощнее. Эта технология не требует фильтров, избирательность обеспечивает процессор DSP.
Что такое динамический диапазон
Динамический диапазон означает разные вещи в зависимости от контекста использования:
- При создании музыки динамический диапазон описывает разницу в уровне громкости между самыми громкими и самыми тихими звуками в аудиофайле. Характеристика измеряется в децибелах (дБ).
- Для аудиофайлов и отдельных треков в DAW динамический диапазон описывает разницу в децибелах между самыми громкими и самыми тихими моментами в аудиофайле на треке.
- В готовых миксах и опубликованных треках измеритель сообщает расстояние, пройденное сигналом от точки полной тишины до конечного уровня громкости.
- Для устройств воспроизведения и записи диапазон определяет пределы возможностей оборудования. Индикатор показывает, как эти устройства могут правильно записывать и воспроизводить низкие и высокие сигналы.
Динамический диапазон можно рассматривать как промежуток между малейшим фоновым шумом (фоновым шумом) и точкой отсечения, в которой происходит отсечение.
Аудиоустройства не могут записывать или воспроизводить сигнал вне фонового шума. Мы не сможем услышать такой звук: для слуха он будет неотличим от окружающего шума.
Когда сигнал пересекает точку останова, резко срезаются пики звуковой волны — в звуке появляется неприятная резкость и искажения.