Danas je nabavljen uređaj za mjerenje i podešavanje FDM sustava prijenosa audio kanala ANALYZER SOUNDY 190 RCF Sound Communication System, talijanskog proizvođača RCF iz 1990-tih godina. Tvrtka RCF (Radio Cine Forniture) osnovana je 1949. godine kada je započeta proizvodnja mikrofona i zvučnika, a do danas je izrasla u poznatog proizvođača visokokvalitetnih audio proizvoda uključujući pojačala snage, zvučnike, digitalne miksere, DSP procesore i slično.
Analyzer Soundy 190 je uređaj za mjerenje razine audio signala i noseće frekvencije na frekvencijski multipleksiranim sustavima prijenosa audio kanala (FDM – Frequency-DivisionMultiplex). O načinu rada audio FDM sistema pisali smo objavama Test set za FDM telefonske sisteme Marconi OA 2090B (TF 2091B, TF 2092B) i Test za FDM telefonske sisteme HP 3710A IF/BB TRANSMITTER pa ovdje nećemo sve ponavljati. U osnovi, riječ je o sistemu kojim se više audio kanala istodobno prijenosi po jednom prijenosnom mediju (žični vod ili radio kanal) metodom frekvencijske raspodjele kanala. U našem slučaju vrši se istovremeni prijenos šest kanala preko jednog žičanog voda (najvjerojatnije koaksijalnog).
FDM sistem nekad se široko koristio u telefoniji za analogni prijenos govornih telefonskih kanala. Svaki kanal imao je opseg širine 4 kHz, najniža modulacijska (noseća) frekvencija je bila 60 kHz, te se na taj način moglo multipreksirati i do nekoliko tisuća kanala koji bi tako zauzimali širinu pojasa i od nekoliko desetaka MHz (običnom telefonskom žičanom paricom moguće je prenijeti širinu frekvencijskog pojasa do 120 kHz koaksijalnim žičani vodom do 60 MHz, radio kanalom do 3 GHz, a optičkim vlaknom do 1000 GHz).
Osim za analognu telefoniju FDM sistemi su se koristili su se i za istovremeni višekanalni prijenos komercijalnih analognih radio i TV kanala, a jedna od primjena FDM-a bila je i interna distribucija audio kanala unutar raznih objekata, prometala i institucija. Tako bi npr. u objektima sa više zasebnih soba za smještaj ljudi (hoteli, bolnice, domovi) bilo vrlo skupo glede ulaganja i održavanja da se u svaku sobu instalira komercijalni radio ili TV prijemnik, a i sam gost ili posjetitelj bi mogao imati problema sa korištenjem takvog uređaja. Umjesto toga postoji jedan centralni prijemnik, putem kojeg se u svaku sobu preko jednog žičnog voda šalje istovremeno nekoliko prijemnih programa (stanica, kanala), a korisnik onda preko jednostavnog sučelja ima mogućnost selektirati jedan od ponuđenih programa za slušanje. Slično tome, unutar prometala za prijevoz putnika (avioni, autobusi, vlakovi, brodovi) svaki putnik na svojem sjedalu preko slušalica može odabrati i slušati jedan od više ponuđenih programa. Na konferencijama i sličnim višejezičnim sastancima preko FDM sustava mogu se istovremeno slati simultani prijevodi ili snimci na više jezika tako da svaki pojedinac može za sebe odabrati odgovarajući jezični kanal.
Naš uređaj Analyzer Soundy 190 namijenjen je za testiranje upravo ovakvih sistema, odnosno jednog specifičnog sistema takve vrste tvrtke RCF (Soundy) jer FDM sistemi drugih proizvođača ne moraju koristiti iste noseće frekvencije, isti broj kanala i iste druge specifikacije. Za Analyzer Soundy 190 nismo pronašli nikakve podatke, no svakako je riječ o demodulatoru sistema sa šest FDM audio kanala, koji ima mogućnost mjerenja razine noseće frekvencije i samog audio signala (modulacije) na svakom pojedinom kanalu.
Za razliku od telefonskih kanala koji su ograničeni na minimalnu širinu razumljivog govornog audio-frekvencijskog opsega 300-3400 Hz, u našem slučaju je potrebno prenijeti čitav audio opseg kako bi dobili punu kvalitetu zvuka također i za slušanje muzike, u najboljem slučaju 20-20000 Hz. Iako realno prijenos audia za Hi-Fi kvalitetu ne mora biti baš toliko širok (dovoljan je opseg od 20-15000 Hz) i dalje je to povećanje širine pojasa sa 3,1 kHz na 15 kHz. Stoga razmak između kanala koji je kod telefonije 4 kHz (mora se osigurati nešto širi kanal ne dođe do preslušavanja između kanala jer je teško praktično izvesti i podesiti oštre kanalne filtre), kod punog audia mora biti barem 20 kHz. Nadalje, minimalna frekvencija nosioca kod telefonije je 60 kHz, odnosno to je najniža frekvencija koja se može dobro modulirati audio signalom širine 3,1 kHz. U našem slučaju gdje je širina audio kanala pet puta veća, najnižu modulacijsku frekvenciju možemo očekivati na nekoliko stotina kHz.
Sad kad imamo neko okvirno polazište, za početak smo na signal generatoru namjestili skeniranje sinusnog vala nosioca u opsegu 100-500 kHz (500 mVpp) koji smo amplitudno modulirali audio frekvencijom na 1 kHz. U FDM sistemima se inače audio signal može modulirati bilo kojom vrstom modulacije no kod nas se sasvim sigurno koristi AM jer na pločici uočavamo integrirani krug TDA1048 koji sadrži MF pojačalo i AM demodulator. Također, testna noseća frekvencija ne treba biti velike amplitude jer može doći do proboja signala na susjedne filtre, a također je kod jakog signala teško pronaći maksimum (za točnu detekciju noseće frekvencije signal smo kasnije smanjili na 10 mVpp). Tijekom skeniranja na svakom kanalu bi se u jednom trenutku začuo kratkotrajni signal 1 kHz što je potvrda da se noseće frekvencije nalaze upravo na tom opsegu. Metodom sužavanja opsega skeniranja te smanjivanjem amplitude noseće frekvencije na kraju smo detektirali slijedeće kanalne noseće frekvencije:
- kanal 1 – 180 kHz
- kanal 2 – 212 kHz
- kanal 3 – 244 kHz
- kanal 4 – 276 kHz
- kanal 5 – 308 kHz
- kanal 6 – 340 kHz
Vidimo da je razmak kanala 32 kHz čime je uzeta pristojna rezerva da ne bi došlo do preslušavanja kanala širine 15 kHz. To si kod ovakvih malih sustava od nekoliko kanala možemo priuštiti jer nismo ograničeni zahtjevom da se u što manji frekvencijski opseg utrpa što više kanala. Ukupna širina frekvencijskog opsega koju zauzima tih šest frekvencijski miltipleksiranih kanala je 192 kHz što je moguće prenijeti i običnim žičanim vodom (ne mora biti koaksijalni).
Blok shema FDM sistema multipleksiranja i demultipleksiranja audio kanala testnim uređajem ANALYZER SOUNDY 190 RCF Sound Communication System.
Analyzer Soundy 190 sastoji se od tri tiskane pločice:
- pločica sa punjivom Ni-Cd baterijom 12V/600mAh i mrežnim punjačem (ujedno i mrežnim napajanjem)
- pločica sa otporničkim atenuatorom i sklopkom za selekciju kanala
- pločica sa FDM demodulatorom i mjernim krugovima
Pločica sa punjivom Ni-Cd baterijom 12V/600mAh i mrežnim punjačem (ujedno i mrežnim napajanjem)
Iako uređaj datira iz sredine 1990-tih godina Ni-Cd akumulatorska baterija se još uvijek može napuniti do kapaciteta dovoljnog za duži rad s uređajem.
Pločica sa otporničkim atenuatorom i sklopkom za selekciju kanala
Uočavaju se specijalne izvedbe višepolnih sklopki atenuatora i selektora kanala.
Pločica sa FDM demodulatorom i mjernim krugovima
Na FDM pločici nalazimo četiri vrste integriranih krugova:
- MC14066 – četverostruke elektroničke sklopke
- TDA1048 – AM demodulator
- TDA1904 – audio pojačalo 4W
- HA3 2515-5 – operacijska pojačala
Osim ovoga na FDM pločici se vrlo lijepo ističe šest pojasnih filtara (kombinacija visoko i nisko propusnog filtra) kojima se preko promjenjivih induktiviteta lako mogu podesiti obje granične frekvencije. Uključenje odgovarajućeg filtra, ovisno o odabranom kanalu, vrši se pomoću elektroničkih sklopki MC14066. Koliko vidimo prema vezama na pločici MF signal iz svakog filtra se pojačava zasebnim MF tranzistorskim pojačalom i za svaki taj signal se može podesiti izlazna amplituda. Odabrani izlazni signal elektroničke sklopke preklapaju na AM demodulator TDA 1048. Operacijska pojačala HA3 2515-5 vjerojatno imaju ulogu mjernih pojačanja za mjerni instrument, a audio pojačalo TDA1904 pojačava demodulirani signal za zvučnik.
Montaža elemenata na šasiji.
Na primjeru jednog ovakvog nesvakidašnjeg elektroničkog uređaja ponovno smo se prisjetili analognih višekanalnih sistema sa frekvencijskom raspodjelom kanala kakvi su bili nezaobilazni u prijenosu analognog zvuka i slike preko žice ili radija, od obične telefonske parice, koaksijalnih ili svjetlovodnih kablova preko relejnih radio sustava do satelitskih linkova. Danas se sve živo naravno digitalizira, no jedna od inačica FDM sistema naziva OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) široko se koristi i danas za višekanalni prijenos digitalnih podataka sistemom frekvencijske raspodjele kanala. OFDM se koristi u aplikacijama kao što su digitalna televizija i audio emitiranje, DSL pristup internetu, bežične mreže, 4G/5G mobilne komunikacije, komunikacija preko elektrodistribucijske mreže (PLC). Da ne bude zabune, i OFDM je prvi put predstavljen još 1966. godine (Bell Labs), tako da svaki put kad se želite pohvaliti kako koristite najmoderniju komunikacijsku tehnologiju, razmislite dvaput. Vjerojatno se samo radi o nešto modificiranoj i prilagođenoj tehnologiji ili protokolima za pouzdan prijenos na većim brzinama, no koji u osnovi i dalje rade na principima utemeljenima još u prošlom vijeku 🙂