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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Receptor de sinal RDS. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / recepção de rádio A funcionalidade de serviço de dispositivos radioeletrônicos com a introdução de métodos digitais de transmissão de mensagens está se expandindo na transmissão de áudio. Peça ao receptor para sintonizar de forma independente qualquer estação de rádio local transmitindo notícias esportivas, falar sobre a situação do trânsito local (esta é uma informação extremamente importante para os motoristas de automóveis), selecionar uma frequência na qual a recepção do programa de interesse seja menos suscetível a interferências , descubra a hora exata e os boletins meteorológicos a qualquer momento, meteorologistas - hoje isso não é mais fantasia. Isso é RDS! Recentemente, a estação de rádio de Moscou "Silver Rain" (100,1 MHz) transmite informações alfanuméricas simultaneamente com o programa de transmissão. No display do receptor, que possui o equipamento adequado, você pode ver a hora atual, informações sobre o clima do dia, taxas de câmbio, notícias de eventos esportivos, nomes de obras musicais veiculadas por esta rádio e outras informações úteis. Este sistema é denominado Radio Broadcast Data System - R(B)DS ou, como é habitual em muitos países, mais simplesmente - RDS. A primeira menção à existência de tal sistema no exterior estava contida no livro [1], publicado em 1986. Informações sobre as propriedades e capacidades do RDS também foram publicadas pela revista Radio [2], e um pouco mais tarde novas informações sobre o sistema foi fornecido em [3]. Hoje existem muitas fontes literárias que mostram circuitos de receptores de sinal RDS. Esta é, antes de tudo, uma coleção de vários volumes "ÁUDIO. Álbum de diagramas de circuitos de equipamentos de áudio estrangeiros". As edições 2 a 6, 9 a 11 desta publicação contêm diagramas de produtos da SONY, GRUNDIG, PIONEER, PANASONIC que permitem receber tais sinais. Infelizmente, esses diagramas não são acompanhados de descrições. Sem dúvida, existem outras fontes de informação sobre o sistema RDS, mas elas, com exceção de [2], são pouco acessíveis à maioria dos rádios amadores. Tentaremos preencher a lacuna existente e falar mais detalhadamente sobre este novo sistema de radiodifusão. Os sistemas de transmissão de dados por rádio simultaneamente com informações transmitidas foram desenvolvidos na década de setenta por empresas líderes em diversos países. Após testes, a versão RDS desenvolvida na Suécia foi reconhecida como a melhor. Agora é usado na maioria dos países europeus e, como já mencionado, chegou à Rússia. O sistema RDS oferece a capacidade de transmitir ao ouvinte de rádio um grande fluxo de diversas informações alfanuméricas, que são agrupadas de acordo com as seguintes características principais:
Outra função é fornecida - AF (Alternative Freguence) - uma lista de frequências de reserva da estação de rádio, mas não é reproduzida em equipamentos de rádio domésticos estacionários. A lista de recursos RDS não se limita a isso. O sistema também é capaz de transmitir mensagens de informações de trânsito:
Os modelos mais avançados de equipamentos de rádio automotivo recebem sinais de informações de trânsito mesmo depois de desligados e lembram as informações transmitidas por até 4 minutos. Ainda não utilizamos sinais RDS para a transmissão de mensagens de trânsito, mas esta lacuna será sem dúvida colmatada em breve. Existe uma versão estendida do sistema chamada EON (Enhanced Other Networks). Inclui uma função que comanda o rádio para mudar automaticamente para outro canal que transmita uma mensagem urgente e importante. Além disso, nesta versão a possibilidade da função TA é ampliada - é introduzida uma função PTY adicional. O primeiro permite (para quem desejar) a mudança automática do receptor para outro canal caso sejam transmitidas publicidade ou mensagens de texto no canal principal selecionado. A função adicional PTY (Tipo de Programa) permite selecionar o tipo de informação desejado (música, notícias, esportes) e muda automaticamente de canal para procurar programas do tipo selecionado. Estas são as capacidades dos equipamentos receptores modernos. As capacidades das estações de rádio de transmissão doméstica ainda permanecem modestas. Assim, a estação de rádio “Silver Rain” em 1998 transmitia apenas sinais PI, RT, CT. Os sinais RDS são transmitidos apenas na faixa VHF-2 como parte de um sinal estéreo complexo SAP, que, como se sabe, inclui um sinal de tom L + R, um sinal piloto com frequência de 19 kHz, duas bandas laterais do sinal LR com subportadora suprimida de 38 kHz (Fig. 1). Os sinais RDS neste espectro são transmitidos por modulação de fase de uma subportadora de 57 kHz. O sinal modulante é uma sequência de pulsos binários com taxa de repetição de 1187,5 bit/s. Esta sequência é transmitida irregularmente, conforme necessário, em grupos de 104 bits. O grupo transmite os próximos 8 bytes de dados, que são um display eletrônico de oito caracteres alfanuméricos de informação, e 40 bits contendo um código para protegê-los de distorções.
O diagrama de blocos de um receptor de rádio que recebe sinais de transmissão e RDS é mostrado na Fig. 2. É simples. A própria parte receptora, composta por sintonizador, amplificador e demodulador FM, é comum a esses sinais e é construída de acordo com circuitos convencionais. Da saída do demodulador FM, o sinal SAP é alimentado ao decodificador estéreo para gerar sinais estéreo de baixa frequência L e R, bem como ao bloco RDS, que demodula sinais RDS, detecta e corrige erros neles causados por interferência . Como mostrado na Fig. 2, inclui dois dispositivos: um demodulador e um decodificador.
O demodulador é o primeiro link do bloco RDS. Nele, os sinais RDS são separados do SAP e convertidos em duas sequências paralelas de sinais de pulso: RDA – com informações de dados e RCL – com sinais de sincronização. A presença destas duas sequências é necessária para a descodificação RDA. Um diagrama de blocos simplificado do demodulador é mostrado na Fig. 3. Possui um cristal de quartzo externo Z com frequência de 0,456 ou 4,332 MHz, que é então dividido por 8 ou 76, e depois por 48. Como resultado, são formados trens de pulsos com frequências de 57 e 1,1875 kHz. A primeira coincide com a frequência da subportadora dos sinais RDS, a segunda - com a sua frequência de modulação.
O sinal SAP recebido do demodulador FM da parte receptora é alimentado ao demodulador RDS através de um filtro passa-banda com frequência central de 57 kHz. Isso elimina interferências indesejadas. Em seguida, é transmitido para um demodulador de fase RDS, que usa um loop de bloqueio de fase (PLL) especialmente projetado. Como resultado, o sinal RDS se transforma em uma sequência de pulsos de tensão RDA que transportam informações. Os pulsos de 1,1875 kHz são emitidos pelo demodulador como um trem de pulsos de clock RCL. O decodificador RDS é um microcontrolador com software especializado que permite detectar erros nos sinais RDA e corrigi-los, além de determinar o código da informação transmitida. É difícil verificar, e muito menos corrigir, um sinal representado por uma sequência de pulsos. Portanto, no decodificador, o fluxo de bits RDA é dividido em blocos de 26 bits cada. Os bits do bloco são convertidos em forma de código paralelo e nesta forma são analisados. A composição do bloco é a seguinte: uma palavra de dados de 16 bits (2 bytes) e uma palavra de controle de 10 bits. A palavra de controle contém o código de segurança. Quanto ao código de segurança, seu tipo não é relatado na literatura disponível. Mas, a julgar pelo comprimento da palavra de controle, sua capacidade de detectar e corrigir erros é bastante grande. De acordo com [3], os decodificadores RDS podem detectar até 5 e corrigir até 4 bits dos 16 que compõem uma palavra de dados. Após a conclusão do processamento do bloco, ele é novamente convertido para a forma de código serial, mas sem a palavra de controle, pois cumpriu sua finalidade e não será mais utilizado no futuro. O resultado da operação do decodificador são fluxos de pulso DATA, CLC, START e sinais principais TA, TP, M/S, etc., transmitidos ao driver - um microcircuito que controla a operação do display. O driver também recebe sinais do microcontrolador sobre o status e modos de operação de outras unidades receptoras. Todos eles são transmitidos do motorista para o placar através das linhas SEGM1 - SEGMn. Empresas estrangeiras introduzem blocos RDS em uma ampla variedade de dispositivos de rádio: rádios, aparelhos de som, rádios automotivos. Essas unidades, juntamente com receptores de rádio VHF, são instaladas até em CD players. Um exemplo disso são os dispositivos RDS SONY MDX-U1RDS e PIONEER DEH-605. Somente equipamentos estacionários portáteis e baratos podem funcionar sem dispositivos RDS. Consideremos opções específicas para a construção de blocos RDS. Toda a sua diversidade se resume a três esquemas principais. Um exemplo de implementação da estrutura mostrada na Fig. 2, é a unidade RDS do rádio automotivo "SONY XR-U300 RDS". Ele usa um diagrama apresentado de forma simplificada na Fig. 4. É fornecido na íntegra em [4]. As funções do demodulador são executadas pelo chip TDA7330BD e as funções do decodificador pelo chip LC7071NM. Os sinais DATA e CLC gerados por eles (este decodificador não gera sinais de indicação TA e TP) entram no microcontrolador UPD755106GF-123389, que controla simultaneamente as demais unidades de rádio através do barramento digital: sintonizador, deck de fita, equalizador e frequência ultrassônica. O microcontrolador transmite todos os sinais deles e do bloco RDS a serem exibidos no display para o driver TC9240F, que implementa esta operação. O microcontrolador usa um chip de memória EEPROM reprogramável não volátil X24164SIC. Possui design complexo, possui software avançado e um grande número de portas para sinais de entrada e saída; montado em um pacote de 80 pinos.
Os blocos RDS nos rádios automotivos SONY XR-5 RDS e SONY XR-5600 RDS têm um design de circuito mais simples (Fig. 5601). Eles também usam um demodulador TDA7330BD e um driver TC9240F. Mas as funções do decodificador RDS, juntamente com o controle das unidades de rádio, são executadas pelo microcontrolador mPD17006GF com o software apropriado. Nos demais modelos SONY que utilizam este circuito, estão instalados um demodulador SAF7579T e um microcontrolador MN18824175NU1.
De acordo com o diagrama da Fig. 5 também foi fabricado o auto-rádio "PHILIPS CCR520", uma breve descrição pode ser encontrada em [3]. Ele usa um demodulador SAA65797, um microcontrolador P83C528 com chip de memória PCF8582 e um driver PCF8576. O bloco RDS do rádio automotivo "PANASONIC CQRD50" é montado usando um esquema semelhante usando o demodulador YEAMLA233OM, microcontrolador YEAM17006518, driver YEAMHD44780A, memória YEAM3517L15 e display YEXDCM1025. Outros modelos desta empresa incluem microcontroladores YEAM78014517 ou YEAM78014532 com número reduzido de pinos para 64, bem como o driver YEAMPCF8576T. Diagramas esquemáticos desses dispositivos são fornecidos em [4]. Um circuito ligeiramente diferente é usado no sintonizador “TECHNICS ST-CH 530EG” do centro de música TECHNICS (Fig. 6). Sua peculiaridade é que o microcontrolador sintonizador desempenha simultaneamente as funções de driver de placar. O diagrama esquemático do bloco RDS deste sintonizador é mostrado na Fig. 5 e 6 em [5].
Todos esses microcircuitos não possuem análogos domésticos. Os mais comuns são TDA7330, LC7071 e LC7073 com vários índices. Com eles, você pode montar uma unidade RDS de acordo com o esquema usado no já mencionado auto-rádio “SONY XR-U300 RDS”. A parte correspondente do diagrama de circuito deste dispositivo (é mostrada na íntegra nas páginas 68, 69 em [4]) é mostrada na Fig. 7. O bloco consiste em um demodulador no TDA7330BD e um decodificador no chip LC7071NM (pode ser substituído por um analógico completo LC7073MTLM).
O sinal SAP é fornecido ao pino 1 do microcircuito DD1 a partir da saída do modulador FM do receptor de rádio VHF. Quando a energia é ligada, o transistor VT1 gera um sinal RESET, que coloca o chip DD2 em seu estado original. Dos pinos 14-16 do DD2 são retirados os sinais de saída DATA, CLC, START, que são transmitidos ao microcontrolador receptor ou diretamente ao driver. Terminais DD1 e DD2, não mostrados na Fig. 7 permanecem livres. O circuito é um desenvolvimento daquele mostrado na Fig. 4, e não requer explicação adicional. Resumindo, podemos dizer que o sistema RDS em nosso país está apenas começando a dar sinais de vida. A gama de componentes oferecidos no mercado ainda é insuficiente, então aparentemente ainda não chegou o momento de criar projetos de rádio amador para dispositivos RDS. Esta situação pode mudar drasticamente num espaço de tempo muito curto - em muitos países europeus, as capacidades de serviço do sistema RDS tornaram-se um fenómeno notável na tecnologia de recepção de radiodifusão. Literatura
Autor: I.Meleshko, Reutov, região de Moscou
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