车载收音的降噪方法

  1. 列举了多径和临频等噪音的减小大概有下面几种方法
  2. 说明为什么在弱信号时将立体声转换成单声道能减噪
  3. 说明多径干扰(WAM)是如何产生的

多径和临频等噪音的减小大概有下面几种方法

(A) 一般传统的方法有 Stereo blend, High-cut 及 Soft mute 三个降噪策略。Stereo blend 是通过将立体声转换成单声道来减小噪音,High-cut 则是通过衰减高频来减少噪声,而 Soft mute 则是通过减小声音的输出来减小噪音。

1、Stereo Blend – 立体声 Stero 和单声道 Mono 之间的转换,当电场强度降低时逐渐降低立体声分离度直至 Mono,运用 Stereo Noise Control (SNC),把 subcarrier 的噪音去掉。35dBuV 以下 Mono 。

2、High-Cut (高频削减) -当信号强度降低或检测到噪声和失真时,逐渐地削减高音,可以达到削减音高频的噪音的目的。

High-Cut 功能是通过低通滤波器实现的,于此同时还会增加高通滤波器滤掉低频(如 200Hz 以下)噪声以改善指标。

3、Soft mute (软衰减) – 在电场强度降再降低至 10dBuV 以下,S/N 变得很差,逐渐地衰减音量和噪音, 运用 Soft Mute (SM)衰减。

(B) DSP 收音 IC 的特殊降噪方法

如:Channel Equilizer (TEF6644, TEF668X,Dirana 2,Dirana 3) MuSIca (TDA7706M)

以上方法是通过 DSP 的一些特殊算法,修复一些由于弱信号丢失的信号,以达到减小噪音的目的。该方法只能用在信号若得不是太厉害的情况下,当信号已经若得无法收到信号,该方法也是无效的。

(C) Scanning Antenna Diversity: 通过双天线扫描(单 Tuner)的算法,选择 multipath 噪声最小的天线。如:Dirana 2 和 Dirana 3。 注:当下面的 PD 功能打开时,Scanning Antenna Diversity 不能被打开,因为两个功能都用到了双天线,否则会造成冲突导致收音性能下降。

(D) Phase Diversity: 双天线(双 Tuner)自适应相位的算法 这是一种基于双 Tuner 双天线的一种特殊算法,把两支天线位置的信号合成为一最小 multipath 噪声的相位(并非简单加起来)来减小噪音的一种方式。

以上 4 种减噪方法,只有方法 A 是我们可以介入的,也就是通过选择合理的收音寄存器,以减少噪音,达到理想的收音效果。

为什么在弱信号时将立体声转换成单声道能减噪?

High-cut 和 Soft mute 的原理比较容易理解,但是立体声转单声道可以减噪很多人就不太明白了,下面就说说里面的道道。

1、什么是单声道,什么是立体声?要理解立体声为什么转换成单声道能减噪,首先要弄清楚什么是单声道,什么是立体声。

单声道:单声道是指把来自不同方位的音频信号混合后统一由录音器材把它记录下来,再由一只音箱进行重放。在单声道的音响器材中,你只能感受到声音、音乐的音色、音量的大小,而不能感受到声音的位置感和原来的空间感(特别是声群的空间分布感)。所重播时的效果相对于真实的自然声来说,是简单化的,是失真了的。

立体声:

立体声,顾名思义,就是指具有立体感的声音。

首先,它是一个几何概念,是指在三维空间中占有位置的事物。因为声源有确定的空间位置,声音有确定的方向来源,人们的听觉有辨别声源方位的能力。尤其是有多个声源同时发声时,人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况。从这个意义上讲,自然界所发出的一切声音都是立体声。如雷声、火车声、枪炮声等。

当我们直接听到这些立体空间中的声音时,除了能感受到声音的响度、音调和音色外,还能感受到它们的方位和层次。这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音,称为自然界中的立体声。

简单的说,立体声就是现实声音的再现。

2、立体声广播如何实现?调频立体声广播是这样式实现的,首先,将现场声信号用二只传声器分别拾音得到左(L)、右(R)声道信号,再将左、右声道信号进行编排成为一个复合信号,以后再对载波进行调频并发射出去。

信号的编排方式(即编码方式)可以有很多种。目前世界上只有两种方式在使用着:一种是大多数国家使用的导频制,别一种是前苏联等国家使用的极化调制制。我国使用导频制。

下面给大家介绍导频制立体声广播。

为了使单声道调频收音机能够收听到立体声广播电台发出的 L、R 的完整信号,广播电台发出的立体声复合信号中就必须包含左右声道的和信号,即 L+R 信号,称为主信道信号 M。另外,为了使立体声接收机能重现立体声,立体声复合信号中就必须包含另一个信号,即 L-R 信号,称为副信道信号 S。接收机通过如下变换即可分离出 L 和 R 信号。

(L+R)+(L-R)=2L(L+R)-(L-R)=2R

车载收音的降噪方法

主信道信号 M 频率为 30~15000Hz,副信道信号 S 频率也为 30~15000Hz。那么,如何将这两个信号混合在一起,接收机又能方便地将其分离呢?导频制采用 S 信号先对一个副载波(38KHz)进行调幅,然后再把副载波抑制掉,只剩下两个边带,即平衡调幅波 S′。最大频率范围为:38±15 KHz,即 23~53 KHz。但接收机要解调出 S 信号,需要一个与原来副载波完全同步的 38KHz 信号作为开关信号,此信号来自发射机的 19KHz 导频信号,解调器将它倍频后得到 38KHz 信号。这也就是导频制的由来。

综上所述,立体声复合信号应包含:主信道信号 M= L+R、副信道信号 S′(S= L-R 对 38KHz 的平衡调幅波)和导频信号(19KHz)。这三个信号混合在一起,再对主载波调频,就可以发射了。

复合信号频谱如下图: 车载收音的降噪方法

调频立体声接收机接收到信号后,首先要通过鉴频器解调出复合信号,再通过立体声解码电路从复合信号中分离出 L 和 R 信号,分送两个低放通道,再由左右两个扬声器还原成立体感强的声音。

3、信号弱时立体声广播为何比单声道噪声大?

从上面的图中我们可以看到,立体声信号所占的频带比单声道要宽,在收听微弱的立体声广播时,信噪比会很低,造成 L、R 分离不好,使收听效果不佳。这时立体声改为单声道接收状态,收音机会滤除副信道信号,只保留主信道信号 M= L+R。同时解码电路停止工作,压控振荡器停振,以避免调频噪频噪声。从而提高输出信号的信噪比,声音会比立体声模式更清晰,收听效果反而更好。

多径干扰(WAM)是如何产生的?

收音的众多干扰中,多径干扰(WAM)是一种很常见,也是非常难消除的一种干扰。了解多径干扰是如何产生的,对理解如何设置寄存器消除多径干扰是有必要的。

汽车在行驶过程中,通过反射到达的反射波和直接电波叠加后会令合成信号加强或减弱,从而令信号起伏变化很大,于是收音机产生失真,同时产生”的的”声噪音。

反射波会延迟到达,大约一公里路程延迟 3μs。

车载收音的降噪方法多径干扰产生示意图

注:双 Tuner 双天线是解决多径干扰最好的一种方法

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