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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK RDS-Signalempfänger. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Die Dienstfunktionalität radioelektronischer Geräte erweitert sich mit der Einführung digitaler Methoden der Nachrichtenübertragung im Hörfunk. Bitten Sie den Empfänger, selbstständig einen lokalen Radiosender einzustellen, der Sportnachrichten sendet, über die Verkehrssituation vor Ort zu sprechen (dies ist eine äußerst wichtige Information für Autofahrer) und eine Frequenz auszuwählen, bei der der Empfang des gewünschten Programms weniger störanfällig ist , jederzeit die genaue Uhrzeit und Wetterberichte erfahren, Meteorologen – das sind heute keine Fantasien mehr. Das ist RDS! Seit kurzem sendet der Moskauer Radiosender „Silver Rain“ (100,1 MHz) gleichzeitig mit dem Sendeprogramm alphanumerische Informationen. Auf dem Display des entsprechend ausgestatteten Receivers sehen Sie die aktuelle Uhrzeit, Informationen zum heutigen Wetter, Wechselkurse, Nachrichten zu Sportereignissen, Namen von Musikwerken, die von diesem Radiosender ausgestrahlt werden, und andere nützliche Informationen. Dieses System heißt Radio Broadcast Data System – R(B)DS oder, wie in vielen Ländern üblich, einfacher – RDS. Die erste Erwähnung der Existenz eines solchen Systems im Ausland fand sich in dem 1 erschienenen Buch [1986]. Informationen über die Eigenschaften und Fähigkeiten von RDS wurden auch von der Zeitschrift Radio [2] veröffentlicht, wenig später neue Informationen Informationen zum System finden Sie in [3]. Heutzutage gibt es eine ganze Reihe literarischer Quellen, die Schaltkreise von RDS-Signalempfängern zeigen. Dabei handelt es sich zunächst einmal um eine mehrbändige Sammlung „AUDIO. Album mit Schaltplänen ausländischer Audiogeräte“. Die Ausgaben 2 - 6, 9 - 11 dieser Veröffentlichung enthalten Diagramme von Produkten von SONY, GRUNDIG, PIONEER, PANASONIC, die den Empfang solcher Signale ermöglichen. Leider sind diesen Diagrammen keine Beschreibungen beigefügt. Zweifellos gibt es noch weitere Informationsquellen zum RDS-System, diese sind jedoch, mit Ausnahme von [2], für die Mehrheit der Funkamateure kaum zugänglich. Wir werden versuchen, die bestehende Lücke zu schließen und ausführlicher über dieses neue Rundfunksystem zu sprechen. Funkdatenübertragungssysteme gleichzeitig mit Rundfunkinformationen wurden in den siebziger Jahren von führenden Unternehmen in verschiedenen Ländern entwickelt. Nach Tests wurde die in Schweden entwickelte RDS-Version als die beste anerkannt. Es wird heute in den meisten europäischen Ländern verwendet und gelangte, wie bereits erwähnt, nach Russland. Das RDS-System bietet die Möglichkeit, dem Radiohörer einen großen Strom verschiedener alphanumerischer Informationen zu übertragen, der nach den folgenden Hauptmerkmalen gruppiert ist:
Eine weitere Funktion ist vorhanden – AF (Alternative Freguence) – eine Liste der Reservefrequenzen des Radiosenders, die jedoch nicht in stationären Haushaltsradiogeräten wiedergegeben wird. Die Liste der RDS-Funktionen ist nicht darauf beschränkt. Das System ist auch in der Lage, Verkehrsinformationen zu übertragen:
Die modernsten Autoradio-Modelle empfangen Verkehrsinformationen auch nach dem Ausschalten und speichern die übertragenen Informationen bis zu 4 Minuten lang. RDS-Signale nutzen wir noch nicht für die Übertragung von Verkehrsmeldungen, aber diese Lücke wird zweifellos bald geschlossen. Es gibt eine erweiterte Version des Systems namens EON (Enhanced Other Networks). Es enthält eine Funktion, die das Funkgerät anweist, automatisch auf einen anderen Kanal umzuschalten, der eine dringende, wichtige Nachricht übermittelt. Darüber hinaus wird in dieser Version die Möglichkeit der TA-Funktion erweitert – eine zusätzliche PTY-Funktion wird eingeführt. Die erste ermöglicht (auf Wunsch) die automatische Umschaltung des Receivers auf einen anderen Kanal, wenn auf dem ausgewählten Hauptkanal Werbung oder Textnachrichten übertragen werden. Mit der zusätzlichen PTY-Funktion (Programmtyp) können Sie den gewünschten Informationstyp (Musik, Nachrichten, Sport) auswählen und automatisch die Kanäle wechseln, um nach Programmen des ausgewählten Typs zu suchen. Das sind die Fähigkeiten moderner Empfangsgeräte. Die Leistungsfähigkeit inländischer Rundfunksender bleibt weiterhin bescheiden. So sendete der Radiosender „Silver Rain“ 1998 nur PI-, RT- und CT-Signale. RDS-Signale werden nur im VHF-2-Bereich als Teil eines komplexen Stereosignals SAP übertragen, das bekanntermaßen ein L + R-Tonsignal, ein Pilotsignal mit einer Frequenz von 19 kHz und zwei Seitenbänder des LR-Signals umfasst mit unterdrücktem Hilfsträger von 38 kHz (Abb. 1). RDS-Signale in diesem Spektrum werden durch Phasenmodulation eines 57-kHz-Hilfsträgers übertragen. Das Modulationssignal ist eine Folge binärer Impulse mit einer Wiederholrate von 1187,5 Bit/s. Diese Sequenz wird je nach Bedarf unregelmäßig in Gruppen von 104 Bit übertragen. Die Gruppe überträgt die nächsten 8 Datenbytes, bei denen es sich um eine elektronische Anzeige von acht alphanumerischen Informationszeichen handelt, sowie 40 Bits, die einen Code enthalten, um sie vor Verzerrungen zu schützen.
Das Blockschaltbild eines Radioempfängers, der Rundfunk- und RDS-Signale empfängt, ist in Abb. dargestellt. 2. Es ist einfach. Der Empfangsteil selbst, bestehend aus Tuner, Verstärker und FM-Demodulator, ist diesen Signalen gemeinsam und nach herkömmlichen Schaltungen aufgebaut. Vom Ausgang des FM-Demodulators wird das SAP-Signal dem Stereodecoder zur Erzeugung der niederfrequenten Stereosignale L und R sowie dem RDS-Block zugeführt, der RDS-Signale demoduliert, durch Interferenzen verursachte Fehler in ihnen erkennt und korrigiert . Wie in Abb. 2 enthält zwei Geräte: einen Demodulator und einen Decoder.
Der Demodulator ist das erste Glied des RDS-Blocks. Darin werden RDS-Signale von SAP getrennt und in zwei parallele Folgen von Impulssignalen umgewandelt: RDA – mit Informationsdaten und RCL – mit Synchronisationssignalen. Das Vorhandensein dieser beiden Sequenzen ist für die RDA-Dekodierung erforderlich. Ein vereinfachtes Blockdiagramm des Demodulators ist in Abb. dargestellt. 3. Es verfügt über einen externen Quarzkristall Z mit einer Frequenz von 0,456 bzw. 4,332 MHz, der dann durch 8 bzw. 76 bzw. dann durch 48 geteilt wird. Dadurch entstehen Impulsfolgen mit Frequenzen von 57 bzw. 1,1875 kHz. Der erste stimmt mit der Unterträgerfrequenz der RDS-Signale überein, der zweite mit seiner Modulationsfrequenz.
Das vom FM-Demodulator des Empfangsteils empfangene SAP-Signal wird über einen Bandpassfilter mit einer Mittenfrequenz von 57 kHz dem RDS-Demodulator zugeführt. Dadurch werden unerwünschte Störungen vermieden. Anschließend wird es an einen RDS-Phasendemodulator übertragen, der einen speziell entwickelten Phasenregelkreis (PLL) verwendet. Dadurch wird das RDS-Signal zu einer Folge von RDA-Spannungsimpulsen, die Informationen übertragen. Die 1,1875-kHz-Impulse werden vom Demodulator als Folge von RCL-Taktimpulsen ausgegeben. Der RDS-Decoder ist ein Mikrocontroller mit spezieller Software, mit der Sie Fehler in RDA-Signalen erkennen und korrigieren sowie den Code der übertragenen Informationen bestimmen können. Es ist schwierig, ein durch eine Impulsfolge dargestelltes Signal zu überprüfen, geschweige denn zu korrigieren. Daher wird der RDA-Bitstrom im Decoder in Blöcke zu je 26 Bit aufgeteilt. Die Bits des Blocks werden in eine parallele Codeform umgewandelt und in dieser Form analysiert. Der Block setzt sich wie folgt zusammen: ein Datenwort mit 16 Bits (2 Bytes) und ein Steuerwort mit 10 Bits. Das Steuerwort enthält den Sicherheitscode. Der Typ des Sicherheitscodes ist in der verfügbaren Literatur nicht angegeben. Gemessen an der Länge des Steuerworts ist seine Fähigkeit, Fehler zu erkennen und zu korrigieren, jedoch recht groß. Laut [3] können RDS-Decoder bis zu 5 der 4 Bits, aus denen ein Datenwort besteht, erkennen und bis zu 16 korrigieren. Nach Abschluss der Verarbeitung des Blocks wird dieser erneut in die Form eines seriellen Codes umgewandelt, jedoch ohne das Steuerwort, da es seinen Zweck erfüllt hat und in Zukunft nicht mehr verwendet wird. Das Ergebnis des Betriebs des Decoders sind Impulsströme DATA, CLC, START und Tastensignale TA, TP, M/S usw., die an den Treiber übertragen werden – eine Mikroschaltung, die den Betrieb des Displays steuert. Der Treiber erhält vom Mikrocontroller auch Signale über den Status und die Betriebsarten anderer Empfängerblöcke. Sie werden alle über die Leitungen SEGM1 – SEGMn vom Fahrer an die Anzeigetafel übertragen. Ausländische Unternehmen führen RDS-Blöcke in eine Vielzahl von Radiogeräten ein: Radios, Stereoanlagen, Autoradios. Solche Geräte werden zusammen mit UKW-Rundfunkempfängern sogar in CD-Playern eingebaut. Ein Beispiel hierfür sind die RDS-Geräte SONY MDX-U1RDS und PIONEER DEH-605. Nur tragbare und günstige stationäre Geräte kommen ohne RDS-Geräte aus. Betrachten wir spezifische Optionen zum Aufbau von RDS-Blöcken. Ihre ganze Vielfalt lässt sich auf drei Hauptschemata zurückführen. Ein Beispiel für die Implementierung der in Abb. 2, ist die RDS-Einheit des Autoradios „SONY XR-U300 RDS“. Es verwendet ein Diagramm, das in vereinfachter Form in Abb. dargestellt ist. 4. Es ist vollständig in [4] wiedergegeben. Die Demodulatorfunktionen werden vom TDA7330BD-Chip und die Decoderfunktionen vom LC7071NM-Chip ausgeführt. Die von ihnen erzeugten DATA- und CLC-Signale (dieser Decoder erzeugt keine TA- und TP-Anzeigesignale) gelangen in den Mikrocontroller UPD755106GF-123389, der gleichzeitig über den digitalen Bus die übrigen Radioeinheiten steuert: Tuner, Kassettendeck, Equalizer und Ultraschallfrequenz. Der Mikrocontroller überträgt alle Signale von ihnen und vom RDS-Block zur Anzeige auf dem Display an den TC9240F-Treiber, der diesen Vorgang ausführt. Der Mikrocontroller verwendet einen nichtflüchtigen, umprogrammierbaren EEPROM-Speicherchip X24164SIC. Es ist komplex im Design, verfügt über fortschrittliche Software und eine große Anzahl von Anschlüssen für Ein- und Ausgangssignale; montiert in einem 80-Pin-Gehäuse.
Die RDS-Blöcke in den Autoradios SONY XR-5 RDS und SONY XR-5600 RDS haben einen einfacheren Schaltungsaufbau (Abb. 5601). Sie verwenden außerdem einen TDA7330BD-Demodulator und einen TC9240F-Treiber. Die Funktionen des RDS-Decoders sowie die Steuerung der Radiogeräte übernimmt jedoch der Mikrocontroller mPD17006GF mit entsprechender Software. In anderen SONY-Modellen, die diese Schaltung nutzen, sind ein SAF7579T-Demodulator und ein MN18824175NU1-Mikrocontroller verbaut.
Gemäß dem Diagramm in Abb. 5 wurde auch das Autoradio „PHILIPS CCR520“ hergestellt; eine kurze Beschreibung finden Sie in [3]. Es verwendet einen SAA65797-Demodulator, einen P83C528-Mikrocontroller mit einem PCF8582-Speicherchip und einen PCF8576-Treiber. Der RDS-Block des Autoradios „PANASONIC CQRD50“ wird nach einem ähnlichen Schema unter Verwendung des YEAMLA233OM-Demodulators, des YEAM17006518-Mikrocontrollers, des YEAMHD44780A-Treibers, des YEAM3517L15-Speichers und des YEXDCM1025-Displays zusammengebaut. Weitere Modelle dieser Firma sind die Mikrocontroller YEAM78014517 oder YEAM78014532 mit einer auf 64 reduzierten Anzahl von Pins sowie der Treiber YEAMPCF8576T. Schematische Darstellungen dieser Geräte finden Sie in [4]. Eine etwas andere Schaltung kommt im Tuner „TECHNICS ST-CH 530EG“ des TECHNICS Musikcenters zum Einsatz (Abb. 6). Seine Besonderheit besteht darin, dass der Tuner-Mikrocontroller gleichzeitig die Funktionen eines Anzeigetafeltreibers übernimmt. Das schematische Diagramm des RDS-Blocks dieses Tuners ist in Abb. dargestellt. 5 und 6 in [5].
Alle diese Mikroschaltungen haben keine inländischen Analoga. Am gebräuchlichsten sind TDA7330, LC7071 und LC7073 mit verschiedenen Indizes. Mit ihnen können Sie eine RDS-Einheit nach dem Schema zusammenbauen, das im bereits erwähnten Autoradio „SONY XR-U300 RDS“ verwendet wird. Der entsprechende Teil des Schaltplans dieses Geräts (er ist vollständig auf den Seiten 68, 69 in [4] dargestellt) ist in Abb. dargestellt. 7. Der Block besteht aus einem Demodulator auf dem TDA7330BD und einem Decoder auf dem LC7071NM-Chip (kann durch einen komplett analogen LC7073MTLM ersetzt werden).
Das SAP-Signal wird vom Ausgang des FM-Modulators des UKW-Funkempfängers an Pin 1 der DD1-Mikroschaltung geliefert. Beim Einschalten erzeugt der Transistor VT1 ein RESET-Signal, das den DD2-Chip in seinen ursprünglichen Zustand versetzt. Von den Pins 14-16 von DD2 werden die Ausgangssignale DATA, CLC, START abgenommen, die an den Empfänger-Mikrocontroller oder direkt an den Treiber übertragen werden. Anschlüsse DD1 und DD2, in Abb. nicht dargestellt. 7 bleiben frei. Die Schaltung ist eine Weiterentwicklung der in Abb. 4 und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Zusammenfassend können wir sagen, dass das RDS-System in unserem Land gerade erst anfängt, Lebenszeichen zu zeigen. Das Angebot an Komponenten auf dem Markt reicht noch nicht aus, so dass die Zeit, Amateurfunk-Designs für RDS-Geräte zu erstellen, offenbar noch nicht gekommen ist. Diese Situation kann sich in kürzester Zeit dramatisch ändern – in vielen europäischen Ländern sind die Leistungsfähigkeiten des RDS-Systems zu einem spürbaren Phänomen in der Rundfunkempfangstechnik geworden. Literatur
Autor: I. Meleshko, Reutov, Gebiet Moskau
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