Radiotechnika

Charakterystyka i dane techniczne

Cechy użytkowe kompresora KD-1:

• Dwie kompresje: lokalna LOK (dla bliskich łączności) i dx-owa DX (dla dalekich).
• Precyzyjnie wyskalowany w dB diodowy wskaźnik poziomu wejściowego (z mikrofonu).
• Niezależna regulacja poziomu wejściowego (z mikrofonu) i wyjściowego (do nadajnika).
• Sygnał zakończenia nadawania Roger Beep. KD-1 powstał w czasach dość sporej liczby stacjonarnych stacji CB, więc uwzględniłem również tą wówczas dużą grupę nadawców.
• Metalowa obudowa znakomicie ekranująca przed silnym polem w.cz.

Dane techniczne:

• Zasilanie: stabilizowane napięcie stałe +13.8 V, ±10%, 280–380 mA.
• Zalecany mikrofon: dynamiczny Z = 500 Ω lub elektretowy.
• Użyteczne pasmo przenoszenia: 180 Hz – 5 kHz (−3 dB).
• Rezystancja wejściowa: 7.5 kΩ.
• Rezystancja wyjsciowa: < 1 kΩ.
• Roger Beep: 2 kHz / 130 ms.
• Wymiary (szer × wys × głęb): 236 × 55 × 152 mm.

Istota działania KD-1 skupia się na jego wzmacniaczu o wzmocnieniu kontrolowanym napięciem VCA (ang. Voltage Controlled Amplifier) zrealizowanym w technice C-przełączane, dzięki czemu osiągnięto:

1. Dużą dynamikę zmian wzmocnienia k bloku VCA co najmniej 75 dB, przez co jest on odporny na różne poziomy głośności mowy.
2. Małe zniekształcenia do 1% w stanie ustalonego wzmocnienia k niezależnie od wielkości tego wzmocnienia. Niestety dla wielu prostych rozwiązań pojęcie kompresji nieodłącznie wiąże się z dużymi zniekształceniami.
3. Logarytmiczną charakterystykę VCA zależności wzmocnienia od napięcia k(U), innymi słowy stałość współczynnika wzmocnienia w dB/V. W konsekwencji daje to stałość współczynnika w dB/s zmian czułości całego kompresora w funkcji czasu, co skutkuje małymi zniekształceniami samego procesu kompresji (większą naturaność brzmienia) oraz uniezależnia raz nastawione dynamiczne parametry kompresora (szybkość) od poziomu głośności mowy. Jednak zniekształcenia kompresji zależą też w dużej mierze od bloków współpracujących z VCA (detektor, pętla ARW).
4. Małe przenikanie na wyjście napięcia regulacji VCA. W prostych rozwiązaniach takie przenikanie powoduje dodatkowy nalot "charczenia" w brzmieniu tym większy, im szybsza jest reakcja kompresora. Efekt ten dominuje w najprostszych jednotranzystorowych VCA, gdzie napięcie regulacji przekładając się na punkt pracy tranzystora wprost dodaje się do sygnału wyjściowego. Sposobem na zmniejszenie jego słyszalności w tych prostych układach jest spowolnienie kompresora tak, by częstotliwość zmian napięcia regulacji leżała dużo poniżej akustycznego pasma przenoszenia kompresora.

Ciężko jest pogodzić jednocześnie wszystkie powyższe 4 cechy. Na podstawie własnych doświadczeń zauważam, że:

• Najprostsze jednotranzystorowe VCA mają problem ze spełnieniem jakiegokolwiek z powyższych warunków. Jednak w bardzo ograniczonym zakresie dynamiki spełniają swe zadanie.
• Dedykowane analogowe układy scalone mają przeważnie problem z przenikaniem na wyjście napięcia regulacji (miewają regulację zrównoważenia tego przenikania), a większość z nich ma nieprzyjazną charakterystykę k(U) bloku VCA.
• Ciekawym rozwiązaniem jest praca fotorezystora jako VCA – ma on niezłą dynamikę przy praktycznie braku zniekształceń w stanie ustalonym i zerowym przenikaniu napięcia regulacji. Niestety nie ma on logarytmicznej charakterystyki k(U) oraz z natury jest za wolny. To ostatnie można poprawić stosując dwa i więcej kaskadowo połączonych VCA, z których każdy pracuje w węższym, a więc szybciej realizowalnym obszarze dynamiki. Ze względu na dość miękką interwencję, spróbowanie fotorezystora polecam miłośnikom stosowania lamp audio w ESSB.

Kompresor KD-1 zapewnia bardzo małe całkowite zniekształcenia sygnału przy równocześnie dużej szybkości reakcji na zdarzenia dźwiękowe (szybki powrót dużego wzmocnienia VCA po zaniku sygnału, ang. release). Zbliża go to znacznie do ideału jakim jest kompresor DSP. Bardzo niskie zniekształcenia reprezentowały niegdyś układy ARW w tanich magnetofonach przenośnych (przy funkcji nagrywania), jednak były również bardzo wolne (nie były projektowane jako kompresor). Zbyt wolne działanie release objawia się w postaci "ściemniania" barwy zmniejszając ogólne wrażenie kompresji – pogłębianie kompresji poziomem w tym przypadku niewiele daje, zwiększa natomiast zakłócenia otoczenia. Skrajnie dużą szybkość mają natomiast proste ograniczniki np. diodowe lub tzw. "wzmocnionka" pracujące w stanie przesterowania – niestety układy te zniekształcają poważnie sygnał. W prostych rozwiązaniach kompresorów obszar małych zniekształceń jest rozłączny z obszarem dużej szybkości (krótkim czasem release). W przypadku KD-1 obszary te nachodzą na siebie (patrz wspólny prawy dolny obszar na rys. 2).

Na końcu artykułu zamieściłem próbki audio kompresora KD-1.

Dodatkowo w kompresorze KD-1 występuje odmienność procesów dla kompresji lokalnej LOK i dx-owej DX – nie jest to zwykłe zwiększenie wzmocnienia przy przejściu z LOK na DX, ale wraz z przejściem z kompresji bezprogowej na progową. Osiągnięto w ten sposób redukcję zakłoceń otoczenia w porównaniu do sytuacji jedynie prostego zwiększenia wzmocnienia.