Infotex Мир Хобби

Hard&Soft => Радиолюбителю => Цифровые виды радиосвязи => Тема начата: Алексей от 09 Февраля 2015, 16:23:06

Название: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 09 Февраля 2015, 16:23:06
Всё началось с того, как ко мне приехал подарок,  Аlinco DR435 от Алексея (Koshak), за что ему огромнейшее спасибо!!!  :happy:

 У этой радиостанции есть линейный выход и вход. Вот тут и родилась идея «вдуть» с компьютера в радиостанцию качественный звук, для трансляции в эфир автоинформатора. Собственно не только для информатора, но и для воспроизведения какого-нибудь поздравительного музыкального файла, а так же для качественной передачи голоса из различных программ (Zello, FRN, …) на компьютере в эфир.
 Из предыдущих экспериментов было выявлено, что информатор записанный в формате WAV звучит в эфире качественнее, чем в формате МР3. Почему так, до сих пор не разобрался и все мои попытки "запихать" МР3 файл в радиостанцию не увенчались успехом.

В качестве гальванической развязки использовал трансформатор «SM LP 5001» с полосой пропускания 200 – 4000Гц. Как я только не играл с пассивными RC фильтрами на входе и на выходе трансформатора, не получалось качественной трансляции музыкальных файлов. Настроишь на «шансон» - «попса» не идёт, добьёшься приемлемого качества у «попсы» - «шансон» брыкается.  Погуглив, нашёл интересную статью http://27kb.ru/zou.php?f=300&article=26 Связавшись с автором, узнал для себя очень много интересного. Вот тут наши обсуждения (с тринадцатого поста): http://27kb.ru/zou.php?f=901&message=20120
 
Если кратко, то смысл такой:
1) Срезать все частоты ниже 350 Гц. Наглухо срезать.
2) Срезать все частоты выше 7000 Гц.
3) Обеспечить подъём ВЧ компонент простой дифференцирующей RC цепочкой : конденсатор на 68нф и резистор в землю 47кОм.

Поиграв движками эквалайзера и смоделировав после фильтры на операционных усилителях, получил частоты среза ФВЧ = 380Гц (-3dB) и ФНЧ = 4200Гц (-3dB). Оба фильтра четвёртого порядка. Только с такими настройками музыка звучит приемлемо. Но зато информатор чистейшим голосом!!! (Не мой информатор, а профессиональный рекламный с женским голосом в формате МР3). Тестировал с согласующим трансформатором SM LP 5001 и без него, разницы не заметил.
Далее собрал эти фильтры в железе, отстроил уровни и получил очень даже неплохое качество при воспроизведении музыкальных файлов в формате МР3! :happy:

Схемка на черновике т.к. наверняка будет ещё коррекция номиналов. Отладочная плата собрана на DIP элементах, дабы проще было отстраивать.  В итоге планируется частично SMD, частично DIP монтаж и применение высококачественных операционников OPA2134.

 В прикреплённых файлах можно посмотреть график спектра белого шума прошедшего через плату фильтров и график спектра белого шума прошедшего через плату фильтров – передающая радиостанция – принимающая радиостанция.
Следующий этап, сборка АРУ на микросхеме SSM2166. Думаю с помощью этого «компрессора» ещё улучшить качество звука.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 09 Февраля 2015, 19:13:02
Шикарно  :happy: Обязательно повторю  :xexe: Всегда радуешь классными изделиями!
У меня горсть есть LM358 думаю с небольшим ухудшением пойдут?
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 09 Февраля 2015, 20:41:31
LM358 за глаза, не думаю что они "перешумят" эфир.  То что я хочу применить OPA2134 это "из пушки по воробьям", но решил делать так делать по максималке.  :D
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 09 Февраля 2015, 20:46:19
Тему закрепляю как важную  :$
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 09 Февраля 2015, 21:38:50
Кстати, для наглядности работы платы фильтров. Музыка в формате МР3 без обработки была пропущена через эту плату фильтров и подана на линейный вход Алинки. Приём шёл на Аргут. С выхода динамика Аргута через делитель звук был подан на микрофонный вход компьютера и записан. Файл записи прикрепляю. (формат WAV чего то не хочет прикрепляться, "завернул" в архив)
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 09 Февраля 2015, 21:44:18
Отлично! Модуляция не "размазывается"  на высоких частотах  :$
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 09 Февраля 2015, 21:50:55
Если честно, низкие не совсем нравятся, присутствует небольшое бубнение. И по уровню небольшой перегруз когда мужской голос вклинивается. Компрессор соберу, тогда уже окончательно все фильтры отстрою.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 09 Февраля 2015, 21:53:07
Да с компрессором интересно будет послушать, завтра на компе послушаю на хороших наушниках. 
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 14 Февраля 2015, 15:51:29
Лёшь слышно "цифровой" писк, это от чего ? Слушал на Sennheiser-HD280 Pro  :-)
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 14 Февраля 2015, 16:03:49
Я знаю. Это либо либо USBзвуковая карта пищит, либо блок питания, позже разберусь. На карточку всё равно отдельный блок питания планирую, если не поможет то воткну режектор на частоту этого писка.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 17 Февраля 2015, 19:17:17
Всё, приехали детальки! Собрал компрессор на SSM2166 и два индикатора уровня на LM3915. Кому интересно по индикаторам уровня, вот интересная статья: http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=943

Сразу скажу, что понять как работает компрессор на SSM2166 без приборов невозможно!!! Т.к. из приборов у меня только китайская цешка, то пришлось собрать два индикатора уровня. Один прицепляется на вход микросхемы, второй на выход. Подробности схемы опустим, т.к. ещё пока эксперименты, но за основу взята вот эта http://www.radioamator.ru/publ/skhemy_umzch/vsjo_o_uzch/dva_podkhoda_k_vyboru_skhem_nch_usilitelej_s_aru/84-1-0-788

Алгоритм настройки аж 6ти!!!! переменных резисторов в разработке и пока не отточен, НО!!! Если правильно всё выставить, то эта микра "душит" перегрузку (по даташнику)  аж в 15dB! Я столько не пробовал, но 9dB "задушила" легко.
Компрессор это вообще отдельная тема, он умудряется вытянуть почти "никакие" сигналы! Я настраивал на 3:1, но это более чем, с успехом вытянулись все слабые сигналы.

Подключил настроенный девайс к "плотноговорящему" каналу в Zello и обалдел! Там как обычно все идут с разными уровнями, кто с перегрузом в 9dB, кто с очень низким уровнем. Все перегрузы и недогрузы наблюдал на входном индикаторе, а вот на выходном картинка была стабильная. Подключил к выходу усилитель с наушниками, и особой разницы по уровню сигнала не наблюдалась. Нет, разница конечно присутствовала, но по сравнению с тем, если послушать эти разговоры без выравнивания уровня, то небо и земля.

В общем, я ОЧЕНЬ доволен! :happy: :happy: :happy: Остаётся разобраться как всё грамотно настроить и подключить к плате фильтров!
Фото плат индикаторов и компрессора прикрепил.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 17 Февраля 2015, 20:30:24
Класс  :$
Как работает компрессор знаю не по наслышке  ;)
Вверху коробка.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 18 Февраля 2015, 19:11:01
Да, я бы с таким сравнил свой девайс.
По настройкам микросхемы вроде разобрался, в ближайшее время напишу.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 19 Февраля 2015, 14:27:15
После тестов и экспериментов, печатные платы и схемы подверглись незначительной корректировки.

Индикатор уровня:
Индикатор уровня собран по даташнику, но добавлена возможность сделать опорное напряжение ниже 1,25В (поделить резисторами) и выше (переменный резистор). Эти функции не пригодились, так что резистивный делитель не собирал, а переменный резистор выкручиваем в ноль. Пока тестировал индикатор, сдохло две микросхемы!!! Напряжение не превышал, да и как там по входу привысишь, если по даташнику можно до 35В! После этого подавал напряжение на вход через резистор 20кОм, которого видать нет внутри микросхемы. После этот резистор вставил в плату.
Тестирование индикатора. (Vопорное=1,25В)
1й светодиод – 52 мВ
2й светодиод – 77 мВ
3й светодиод – 120 мВ
4й светодиод – 170 мВ
5й светодиод – 234 мВ
6й светодиод – 315 мВ
7й светодиод – 445 мВ
8й светодиод – 635 мВ
9й светодиод – 882 мВ
10й светодиод – 1230 мВ

Компрессор.
Описывать его смысла нет, в интернете полно подробных описаний.  Схему собрал универсальную, с возможностью подачи на вход как линейного уровня, так и подключения динамического или электретного микрофонов. Переключение с линейного входа на микрофонный производится джамперами. Также джампером можно включить и отключить предварительный усилитель, как при линейном входе так и при микрофонном. Усиление предварительного усилителя от 6 до 20 dB (значения не замерял, цифры из даташника). Подача фантомного питания при использовании  электретного микрофона производится DIP переключателем (один DIP переключатель не задействован).
Номиналы подстроечных резисторов выбрал под необходимые мне параметры. В даташнике есть графики по которым производится выбор.

Настройка при линейном входе:
Настроику производил с помощью созданного файла (синусоида, частото 1000Гц).

1. В аудиоплеере запускаем файл и подаём на вход. Резистором R4 «уровень входного сигнала» поднимаем сигнал до 7го светодиода на вХодном индикаторе уровня.
2. Резистором R15 «усиление выходного усилителя» поднимаем сигнал до 7го светодиода на вЫходном индикаторе уровня.
3. Резистором R4 «уровень входного сигнала» поднимаем сигнал до 10го светодиода на вХодном индикаторе уровня.
4. Резистором R12 «точка поворота» снижаем сигнал до 7го светодиода на вЫходном индикаторе уровня.
5. Резистором R4 «уровень входного сигнала» снижаем сигнал до 4го светодиода на вХодном индикаторе уровня.
6. Резистором R9 «компрессор» поднимаем сигнал до 6го светодиода на вЫодном индикаторе уровня.
7. Резистором R4 «уровень входного сигнала» поднимаем сигнал до 7го светодиода на вХодном индикаторе уровня. Если всё правильно, то и на вЫодном индикаторе уровня будет гореть 7й светодиод.
8. Резистор R10 «шумодав» достаточно выставить на середину, примерно 50 кОм.

В результате этой настройки, изменение сигнала на входе в компрессор плюс, минус 9dB не вызовут изменения сигнала на выходе. Настройка скажем так грубенькая, потом можно поиграть резисторами, но  R12 «точка поворота» лучше не трогать, т.к. он настроен на средний входной уровень в 7мь светодиодов.


При использовании динамического микрофона нужно включить предусилитель. При использовании электретного микрофона необходимо подать фантомное питание, предусилитель можно и не включать.

Настройка при микрофонном входе:
1. Джамперы ставим в положение линейного входа, предуселитель отключен.
2. В аудиоплеере запускаем файл и подаём на вход. Резистором R4 «уровень входного сигнала» поднимаем сигнал до 1го светодиода на вХодном индикаторе уровня.
3. Резистором R15 «усиление выходного усилителя» поднимаем сигнал до 7го светодиода на вЫходном индикаторе уровня, и если не хватит, то включаем предуселитель и резистором R5 «усиление предуселителя» доподнимаем.
4. Резистором R4 «уровень входного сигнала» поднимаем сигнал до 4го светодиода на вХодном индикаторе уровня.
5. Резистором R12 «точка поворота» снижаем сигнал до 7го светодиода на вЫходном индикаторе уровня.
5. Джамперы ставим в положение микрофонного входа и подключаем микрофон.
6. Резистор R9 «компрессор» выставить говоря в микрофон и слушая на выходе сигнал.
7. Резистор R10 «шумодав» достаточно выставить на середину, примерно 50 кОм.

Вообще конкретного алгоритма настройки при микрофонном входе я не нашёл. Под каждый микрофон надо индивидуально, при этом слушая что на выходе.
Схемы компрессора и индикатора, а так же печатные платы компрессора, индикатора и отладочной платы фильтров прикрепил.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 19 Февраля 2015, 17:15:54
Лёх тебе пора минизаводик открывать  :happy: Всё зачётно!
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 01 Марта 2015, 13:38:54
После многочисленных экспериментов, выловлено несколько нюансов:
1. Компрессор надо подключать посте фильтров.
2. Обязательно смотреть уровень сигнала поступающий на фильтры, т.к. после фильтра уровень ниже. (я так два дня не мого понять где перегруз, ведь на входе в компрессор всё вроде нормально)
3. Частоты среза фильтров подобраны нормально, смещал частоты ФНЧ и ФВЧ. ФВЧ можно подвинуть до частоты среза 330Гц, звук становится теплее, но начинается бубнение и забиваются высокие.
4. Файлы не сильно сжатые и где больше речи (шансон, рэп...) звучат чистенько, особенно женский голос.
5. Файлы до безумия сжатые шипят, качества нет. (разница амплитуд сигнала очень маленькая)
6. Файлы профессиональных информаторов, даже если сильно сжатые, идут чистенько. Наверное потому, что между слогами и словами есть провалы по амплитуде.
5. Переговоры в той же программе Zellо чистенько, но зависит от микрофона в который говорят.

 Как в последствии оказалось, я зря бился над "пережатыми" аудиофайлами, пытаясь добиться высокого качества звучания. Вот интересная статья, где тоже эта проблема затронута. Оказывается даже в вещательную станцию запихать их  не просто. http://www.masteringonline.ru/articles/chto-proishodit-s-fonogrammoy-na-radio/

Вот картинки для наглядности:
Верхний - шансон. Файл мало сжат, звучит идеально.
Средний - информатор. Дико сжат, но есть провалы по амплитуде. Звучит идеально.
Нижний - музыка с голосом. Сильно сжат, присутствует шипение.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 01 Марта 2015, 21:44:58
Блин цепочка то удлиняется
Активный ФНЧ+ФВЧ+компрессор+лимитер  :po:
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 01 Марта 2015, 22:04:34
Да пока не удлинилась, в SSM2166 компрессор и что то вроде лимитера. Там после превышения заданного входного уровня сигнала, идёт ослабление этого сигнала на выходе.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 15 Марта 2015, 18:52:54
Потихоньку собираю остальное. Фильтры в "гибридном" (SMD и DIP) исполнении. Мне так было проще, ибо номиналы кондёров подписаны. Переменными резисторами можно незначительно менять частоты среза. Печатная плата завёрнута в архив.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 15 Марта 2015, 19:01:55
  Т.к. компрессор поставлен после фильтров, а у него на выходе должна быть нагрузка более 5 кОм, то необходимо ставить буфер перед трансформатором.
  На второй половинке микросхемы организован усилитель сигнала идущий с радиостанции. Усиление 6дБ (в два раза по напряжению). С выхода динамика он не нужен, а вот линейный выход с радиостанции усилить можно. (это если в линейный вход компа вдувать звук).  Печатка в архиве.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 16 Марта 2015, 07:21:56
Лёшь а что за прямоугольное отверсие у тебя на всех платах  ??? Технологическое ?
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 16 Марта 2015, 13:15:07
Ага, для стойки, в которую вкручивается болт крепления крышки.
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 07 Апреля 2015, 22:13:06
Так, всё собрано, настроено и запущено в эфир. Все кто слышал, отметили хорошее качество модуляции в эфире и высокую разборчивость речи. Так же полностью отсутствовало бубнение. И это при использовании портативной радиостанции Аргут А-45, при вдувании ей звука в микрофонный вход!!! Про базовую Алинку даже говорить не буду, там всё мегосупер!  :happy: :happy: :happy:
Порядок стыковки блоков:
1. Фильтра.
2. Компрессор.
3. Трансформаторная развязка.

Вот как выглядет маленько недособранный линк:
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 07 Апреля 2015, 22:50:56
Лёх это мегасуперпупер зелло линк  :3:   :7
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Алексей от 07 Апреля 2015, 23:03:08
Скорее ЛЕГО-линк.  :D Там можно импровизировать! Замени МК802 на плашет (он сверху легко в корпус влезет) и вместо USB анализатора поставь VOX с прогой для активации РТТ. Вот тебе линк на планшете. Не хватает мощи портативки, выведи кабель на внешнюю базовую радиостанцию с мощным блоком питания. Блок согласования может считать любой уровень сигнала SQL (с Аргута +5В снял с микры, Алинка на землю прижимает). Плюс полная гальваническая развязка! Играй не хочу!!!  ;)
Название: Re: Качественный звук с ПК в радиостанцию
Отправлено: Koshak от 07 Апреля 2015, 23:12:03
Даа Красноярску повезло  :xexe: