УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЬШ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Имени проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

С.В. Козодой

ЭЛЕКТРОАКУСТИКА И ЗВУКОВОЕ ВЕЩАНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

210405

Санкт-Петербург

2006

УДК 534.86(076) + 621.396.(076)

ББК 387я73 + 3884.8я73

К 59

Козодой С.В.

К 59 Электроакустика и звуковое вещание: методические указания к контрольной работе (спец. 210405) / СПбГУТ. СПб, 2006.

Рекомендованы к печати редакционно-издательским советом университета (2006. п. 56)

Содержит программу, варианты контрольных работ по основным темам дисциплины, рекомендуемую литературу, требования к оформлению и указания к выполнению.

университет телекоммуникаций

имени проф. М. А. Бонч-Бруевича», 2006

ВВЕДЕНИЕ.. 4

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ... 4

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ... 5

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 6

ЗАДАЧИ.. 8

ЛИТЕРАТУРА.. 15

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 16

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 16

ВВЕДЕНИЕ

Электроакустика и звуковое вещание (ЭА и ЗВ) - одна из специальных дисциплин учебного плана подготовки инженеров профиля 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение».

Основной целью дисциплины является изучение системы звукопередачи: ее структуры, параметров качества и отдельных звеньев.

В план изучаемых разделов входят:

- устройства обработки сигналов во временной и частотной областях;

- авторегуляторы: устройства сжатия и расширения динамического диапазона сигналов, системы шумопонижения;

- аналоговые и цифровые системы записи сигналов: аналоговой магнитной записи сигналов, цифровой оптической и магнитооптической записи сигналов;

- системы передачи сигналов: трехпрограммного проводного, стереофонического радиовещания и звукового сопровождения телевидения.

После изучения дисциплины «Физические основы приема, передачи и излучения звуковых колебаний», в которой студенты познакомились со свойствами сигналов звукового вещания, они знают требования, предъявляемые к характеристикам электроакустических преобразователей и электрических каналов связи и вещания.

В дисциплине ЭА и ЗВ студенты изучают тракт звукопередачи с подробным изучением каждого элемента этого тракта на уровне структурных, а в некоторых случаях и принципиальных схем. Изучение этой дисциплины необходимо для успешного усвоения вопросов передачи сигналов звукового вещания, когда сигналы предварительно обрабатываются на стороне передачи с последующим восстановлением их параметров на стороне приема (слушателя). Дисциплина ЭА и ЗВ является основой для изучения радиопередающих и радиоприемных устройств, радиовещания, систем подвижной связи и радиорелейных линий.

Дисциплина изучается самостоятельно, но университет проводит обзорные лекции по наиболее важным и сложным темам программы, групповые и индивидуальные консультации.

На лабораторных занятиях студенты исследуют:

- авторегуляторы, в том числе системы шумопонижения, ограничители максимальных уровней (лимитеры) и защитные устройства мощных усилителей проводного вещания;

- свойства линий проводного вещания и методы их коррекции;

- передатчики и приемники трехпрограммного проводного вещания;

- формирователи комплексного стереофонического сигнала.

Изучение дисциплины сопровождается выполнением контрольной работы и завершается сдачей зачета по лабораторным работам. К экзамену по дисциплине ЭА и ЗВ допускаются студенты, имеющие зачет по лабораторным работам.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

1. Структура системы звукового вещания. Тракты формирования и распределения программ. Основные параметры качества. Методы контроля.

2. Радиодом: состав оборудования и его возможности по обработке сигналов во временной и частотной областях.

3. Автоматические регуляторы уровня (АРУр): назначение, классификация. Обобщенная структурная схема АРУр. Статические и динамические характеристики.

4. Системы шумопонижения: требования, статические и динамические характеристики.

5. Аналоговая и цифровая звукозапись: параметры, достоинства и недостатки. Аналоговая магнитная запись. Системы цифровой записи: магнитная, оптическая и магнитооптическая.

6. Системы стереофонического радиовещания (ССРВ), параметры качества. Кодеры и декодеры ССРВ.

7. Системы звукового сопровождения телевидения.

8. Система 3-программного проводного вещания (СТПВ). Принципы построения. Параметры линий, частотные свойства линий. Передатчики и абонентские устройства СТПВ.

В первом разделе рассматривается структура системы звукового вешания, включающая в себя три тракта. Первый - тракт формирования программ, а второй и третий - тракты распределения программ. Здесь же рассмотрены требования к параметрам качества этих трактов и методы их контроля. Рассмотрение этой темы позволяет взглянуть на систему звукового вещания в целом, комплексно. Поэтому эта тема является переходной ступенькой к частным системам и устройствам.

Второй раздел посвящен рассмотрению элементов тракта формирования программ, их возможностям в обработке сигналов звукового вещания.

В третьем разделе дисциплины рассматривается большой класс устройств - автоматические регуляторы уровня (АРУр): сжиматели, расширители и ограничители максимальных и минимальных уровней. Назначение этих устройств, их обобщенная структурная схема, статические и динамические характеристики.

В четвертом разделе курса ЭА и ЗВ рассмотрен особый класс авторегуляторов - системы шумопонижения, их статические и динамические характеристики.

Пятый раздел посвящен методам записи звуковых сигналов. Рассматриваются аналоговая магнитная запись и цифровые системы записи: магнитная, оптическая и магнитооптическая. Приводятся их параметры, а также достоинства и недостатки.

В шестом разделе дисциплины рассматриваются системы стереофонического радиовещания: с полярной модуляцией, пилот-тоном и FMX. Сравниваются параметры качества этих систем. Рассматриваются структурные схемы кодеров и декодеров этих систем.

Седьмой раздел посвящен изучению систем звукового сопровождения телевидения: с двумя несущими, ЧМ-ЧМ, ЧМ-АМ BTSC и NICAM. Рассматриваются параметры и структурные схемы этих систем.

В восьмом разделе рассматривается система трехпрограммного проводного вещания (СТПВ): формулируются требования, параметры и принципы ее построения. Рассматриваются параметры линий проводного вещания, их частотные свойства, методы коррекции, а также передатчики и абонентские устройства СТПВ.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Изучение дисциплины ЭА и ЗВ сопровождается выполнением контрольной работы. Задание содержит задачу и два вопроса. Студент выбирает номера задач и вопросов по двум последним цифрам номера зачетной книжки (см. таблицу). Например, если номер зачетной книжки 003163, то надо выбрать вопросы 8, 30 и задачу 6.

Ход решения задачи следует кратко обосновать. Необходимо делать ссылки на источники, откуда заимствованы расчетные формулы или числовые данные, указывая наименование и страницы. При расчетах нужно пользоваться правилами приближенных вычислений. Получаемые величины округляйте с учетом количества значащих цифр, содержащихся в исходных данных.

В тексте, таблицах и графиках обязательно указывайте единицы измерения и размерности величин. Масштаб оси частот следует делать логарифмическим. Страницы работы и рисунки должны быть пронумерованы. Список литературы оформите аналогично имеющемуся в конце настоящих методических указаний. Неаккуратное выполнение задания и нарушение правил оформления может повлечь за собой возвращение работы студенту на исправление.

Получив проверенную работу, студент обязан исправить ее по замечаниям преподавателя (если они имеются). Проверенная и допущенная к зачету работа должна быть защищена, причем во время защиты нужно уточнить некоторые моменты в решении задачи контрольной работы и более подробно ответить на вопросы.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Последние две цифры № студ. бил.	Вопрос	Задача	Последние две цифры № сгуд. бил.	Вопрос	Задача	Последние две цифры № студ. бил.	Вопрос	Задача
01	1,50	1	35	21,41	35	69	20,51	29
02	3,11	2	36	2,43	36	70	25,46	30
03	4,32	3	37	5,53	37	71	31,2	31
04	8,36	4	38	16,48	38	72	35,4	32
05	6,22	5	39	4,52	39	73	26,49	33
06	2,15	6	40	25,55	40	74	10,50	34
07	7.19	7	41	26,48	41	75	37,52	35
08	10,33	8	42	3,44	42	76	33,44	36
09	9,56	9	43	8,45	43	77	15,43	37
10	5,52	10	44	17,41	44	78	34,57	38
11	14,45	11	45	14,60	45	79	26,42	39
12	16,29	12	46	7,58	46	80	31,54	40
13	17,51	13	47	6,38	47	81	37,62	51
14	18,56	14	48	20,60	48	82	39,21	52
15	12,28	15	49	21,43	49	83	9,47	53
16	34,56	16	50	22,50	50	84	32,37	54
17	35,45	17	51	13,61	51	85	35,49	55
18	30,47	18	52	12,34	52	86	24,45	56
19	38,52	19	53	33,61	53	87	38,43	57
20	31,55	20	54	30,62	54	88	30,40	58
21	37,28	21	55	24,40	55	89	41,49	59
22	39,54	22	56	27,45	56	90	45,62	60
23	20,55	23	57	3,32	57	91	12,52	28
24	4,57	24	58	23,38	58	92	32,56	27
25	2,62	25	59	10,35	59	93	25,53	26
26	24,27	26	60	3,36	60	94	51,62	25
27	49,30	27	61	2,57	8	95	58,30	24
28	38,42	28	62	11,62	7	96	26,41	23
29	23,59	29	63	8,30	6	97	16,46	22
30	62,9	30	64	13,36	5	98	30,55	21
31	37,57	31	65	29,53	4	99	27,50	20
32	17,56	32	66	28,41	3	00	2,36	19
33	19,40	33	67	42,60	2
34	8,38	34	68	46,56	1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Опишите методику статистической обработки сигнала для выяснения плотности распределения его мгновенных значений. Что такое интервал однородности, стационарности, эргодичности? Каким условиям должны удовлетворять отрывки сигнала, отобранные в качестве реализаций случайного процесса?

2. Что такое уровень сигнала, каковы стандартные значения абсолютных нулевых уровней электрических и акустических сигналов? Какова методика обработки уровнеграммы для нахождения функции распределения уровней?

3. Как определяют динамический диапазон музыкальных и речевых сигналов? Что такое уровень относительной средней мощности? Каковы уровни долговременной и среднеминутной мощности в каналах республиканского и внешнего вещания?

4. Поясните понятие «пик-фактор». Как определить его для музыки и речи? Каковы средние значения пик-фактора основных видов вещательных сигналов?

5. Что такое пауза, речевой импульс? Какими потоками событий определяется их длительность, каковы законы распределения длительности импульсов речи и пауз?

6. Определите понятия «огибающая» и «мгновенная частота» звукового сигнала. Каковы основные свойства этих функций, что можно сказать о нестационарных фазах сигнала по его сглаженной огибающей?

7. В чем заключаются операции регулирования и преобразования сигналов ЗВ. Каковы цели этих операций?

8. Какие органы регулирования, управления и контроля содержатся в пульте звукорежиссера? Изобразите структуру пульта с жестким и свободным назначениями трактов. Почему микрофонные (входные) усилители пультов должны обладать малым уровнем собственных помех (шумов) и большим отношением сигнал/помеха?

9. В чем различия понятий: корректирование АЧХ, регулирование тембра (спектра), частотные предыскажения? Каковы цели этих преобразований сигнала?

10. Почему инерционные автоматические регуляторы уровня не создают заметных нелинейных искажений? Что называют амплитудной и регулировочной характеристиками?

11. Назовите функции: сжимателей и расширителей динамического диапазона ограничителей максимальных и минимальных уровней, устройств нивелирования среднего уровня. Изобразите их амплитудные характеристики.

12. Какие свойства слуха определяют временные (динамические) параметры автоматических регуляторов уровня?

13. Почему в ограничителе максимальных уровней и сжимателе применяют как прямое, так и обратное регулирование, а в расширителе только прямое?

14. Перечислите статические и динамические способы шумоподавления в каналах звукового вещания. Каковы достоинства и недостатки этих способов.

15. Почему эффективность подавления помех автоматическими регуляторами уровня увеличивается при разделении спектра сигнала по частоте на несколько полос?

16. Изобразите структурные схемы измерителей квазипиковых и средних значений уровня, объясните назначение и принципы действия их звеньев.

17. Сравните принципы действия, достоинства и недостатки различных устройств искусственной реверберации.

18. Как изменяются статистические параметры сигналов звукового вещания, тембр, громкость, разборчивость, отношение сигнал/помеха, относительная средняя мощность при преобразовании сигналов ручными и автоматическими устройствами? Каковы положительные и отрицательные стороны этих изменений?

19. Изобразите структурную схему аналогового магнитофона и поясните назначение его элементов.

20. Изобразите структурную схему тракта записи аналогового магнитофона. Поясните процесс магнитной записи. Перечислите потери, возникающие при записи.

21. Изобразите структурную схему тракта воспроизведения аналогового магнитофона. Поясните процесс воспроизведения магнитной записи. Перечислите потери, возникающие при воспроизведении.

22. Поясните процесс стирания аналоговой магнитной записи.

23. Перечислите системы цифровой магнитной и оптической записи звуковых сигналов. Поясните преимущества и недостатки цифровой записи перед аналоговой.

24. Поясните принцип магнитооптической записи звука. В чем заключается процедура стирания при магнитооптической записи.

25. Опишите способы защиты от ошибок при цифровой записи. Для чего выполняется и в чем заключается процедура перемежения.

26. Перечислите коды, используемые при цифровой записи звука для обнаружения и исправления кодовых ошибок.

27. Какие аппаратные и линейные сооружения образуют тракты первичного распределения сигналов звукового вещания? Изобразите структурную схему тракта.

28. Что используется в качестве соединительных линий, как они реализуются? Какими параметрами они характеризуются?

29. Чем различаются АЧХ корректирующих контуров с двух- и трехзвенными ветвями? Почему выход корректирующего контура включенного перед соединительной линией шунтируется сопротивлением или последовательно соединенными сопротивлением и индуктивностью?

30. Каковы проблемы возникают при передаче стереофонических сигналов по аналоговым междугородным каналам звукового вещания? Как их решают?

31. Почему для организации трактов первичного распределения сигналов звукового вещания в нашей стране используют спутниковые системы с двумя орбитами: эллиптической и круговой (геостационарной).

32. Что называют зоной обслуживания передатчика. Какой вид имеет эта зона при учете работы одного мешающего передатчика? Будет ли зависеть площадь зоны обслуживания от режима работы мешающего передатчика (совмещенный, синхронный, работа в разных частотных каналах). Что называют защитным отношением по радиочастоте?

33. В чем преимущество синхронного радиовещания? Поясните принципы построения сети синхронного радиовещания.

34. Изобразите на графике, как меняется напряженность поля между двумя передатчиками, работающими в синхронном режиме. Как изменяется напряжение на выходе детектора приемника, если перемещаться с приемником от одного передатчика к другому?

35. Почему при синхронной работе двух передатчиков возникает зона искажений? Поясните, какую структуру имеет эта зона, и выделите участки наибольших искажений.

36. Охарактеризуйте прием в зоне искажений при синхронном радиовещании в случаях частотной и фазовой синхронизации. Как осуществляется синхронизация несущих частот в системе синхронного радиовещания? Охарактеризуйте эту систему при пропадании синхронизации.

37. Почему для организации стереофонического радиовещания выбран метровый диапазон волн?

38. Что называется комплексным стереофоническим сигналом (КСС)? Как выглядит спектр КСС для стандартизованных систем стереофонического радиовещания? Как обеспечивается совместимость при стереопередаче?

39. Что такое полярно-модулированное колебание (ПМК)? Для чего ПМК преобразуется в комплексный стереофонический сигнал (КСС) и наоборот?

40. Нарисуйте структурную схему модулятора системы стереофонического радиовещания. Каково назначение цепи предыскажений? С какой целью поднесущая частота в спектре КСС подавляется частично или полностью?

41. Поясните суммарно-разностный и ключевой методы формирования комплексного стереофонического сигнала (КСС). Изобразите структурные схемы формирователей КСС. В чем их достоинства и недостатки?

42. Сопоставьте структурные схемы стереодекодеров для систем с полярной модуляцией и пилот-тоном.

43. Каковы преимущества цифровых методов формирования и декодирования комплексного стереофонического сигнала? Приведите структурные схемы таких устройств.

44. Как организуются звуковые тракты в стандартных системах вещательного телевидения?

45. Изобразите возможные варианты построения передающего и приемного трактов системы звукового сопровождения телевидения с двумя несущими. Каковы достоинства и недостатки этой системы?

46. Поясните особенности системы NICAM. Каковы се основные параметры качества и возможности? Поясните структуру кадра и принцип модуляции, используемые в этой системе.

47. Изобразите структурные схемы формирователя КСС и стереодекодера системы ЧМ-АМ BTSC. Поясните назначение применяемой здесь компандерной системы шумопонижения.

48. Сравните технико-экономические показатели систем радио- и проводного вещания. Сопоставьте структурные схемы централизованной и децентрализованной систем проводного вещания.

49. Изобразите схему измерений нелинейных искажений. Почему нелинейность тракта передачи сигналов звукового вещания недостаточно измерять методом коэффициента гармоник?

50. В каких случаях применяется одно-, двух- и трехзвенная распределительная сеть проводного вещания? Изобразите структурные схемы систем проводного вещания с собственной и телефонной распределительными сетями.

51. Из каких соображений выбраны несущие частоты в системах трехпрограммного проводного вещания? Составьте структурную схему оборудования узла трехпрограммного проводного вещания. Поясните назначение устройств подключения передатчиков и обходных устройств.

52. Можно ли по сетям трехпрограммного проводного вещания передавать сигналы стереофонического вещания? Какие при этом возникают трудности?

53. Начертите диаграммы уровней для сигналов второй и третьей программ, начиная от центральной станции проводного вещания и заканчивая абонентским устройством. Чем объясняется различие в затухании для сигналов первой и высокочастотных программ?

54. Изобразите схему измерений неравномерности АЧХ тракта. Почему этот параметр рекомендуется измерять при подаче на его вход гармонического сигнала с уровнем на (6-10) дБ ниже номинального?

55. Изобразите структурные схемы однопрограммного и трехпрограммного абонентских устройств.

56. Как рассчитывается затухание и входное сопротивление линий проводного вещания? В каких случаях применяется метод расчета линий по частям, в каких - метод эквивалентных параметров? Почему необходимо знание этих двух параметров?

57. Начертите структурную схему передатчика трехпрограммного проводного вещания. Для чего применяется автоматическое регулирование уровня несущей? Как это реализуется? Почему этот процесс носит инерционный характер?

58. Почему возникают переходные помехи в сетях трехпрограммного проводного вещания? Как уменьшить их величину? Каковы особенности построения оконечных усилителей проводного вещания?

59. Каковы основные тенденции в развитии систем проводного вещания (ПВ)? Поясните назначение и принцип действия защитного устройства усилителя ПВ.

60. Перечислите методы коррекции частотных характеристик распределительных сетей ПВ? Сопоставьте их по области применения и эффективности.

61. Изобразите схему измерений уровня собственных шумов. Чем обусловлен выбор формы АЧХ взвешивающего (псофометрического) фильтра?

62. Перечислите и опишите методику проведения испытаний основных параметров качества, нормируемых ГОСТ 11515.

ЗАДАЧИ

1. Определить стандартный уровень осевой чувствительности микрофона, если при воздействии на него эффективного звукового давления р = 0,5 Па он создает на сопротивлении нагрузки 250 Ом напряжение 2 мВ. Внутреннее сопротивление микрофона 600 Ом [1,2, 4].

2. Стандартный уровень осевой чувствительности микрофона дБ при согласованной нагрузке 250 Ом. Определить уровень акустического сигнала, воздействующего на микрофон, если электрический уровень на сопротивлении нагрузки микрофона, равном 600 Ом, составляет -70 дБ [1, 2, 4].

3. Электродинамический катушечный микрофон обладает стандартным уровнем осевой чувствительности дБ при согласованном сопротивлении нагрузки 250 Ом. Определить напряжение на выходе микрофона, если на него воздействует звуковое давление 0,5 Па, а сопротивление нагрузки микрофона 600 Ом [1, 2, 4].

4. Напряжение собственных электрических шумов микрофона, при согласованной нагрузке 250 Ом, составляет 0,2 мкВ. Это соответствует уровню собственных шумов микрофона, приведенных к акустическому входу, равному 20 дБ. Определить осевую чувствительность микрофона при сопротивлении нагрузки 600 Ом [1, 2, 4].

5. Осевая чувствительность микрофона в режиме холостого хода равна 2 мВ/Па, звуковое давление, действующее на микрофон, 0,5 Па. Рассчитать напряжение на зажимах микрофона при условии, что отношение сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению микрофона равно 1,5, 10 [1,2,4].

6. Радиус основания диффузора конусного электродинамического громкоговорителя 10 см, масса подвижной системы г, длина провода звуковой катушки м, магнитная индукция в зазоре магнитной цепи В = 1,2 Тл, частота механического резонанса 80 Гц. Определить составляющие вносимого сопротивления: R', С' и L' (потерями на трение пренебречь) [1, 2. 4] и прил. 1.

7. Значения элементов, определяющих вносимое сопротивление конусного электродинамического громкоговорителя: мГн, С' = 100 мкФ, R':= 100 Ом. Масса подвижной системы г, присоединенная (соколеблющаяся) масса воздуха г, индуктивность звуковой катушки мГн. Определить частоты механического и электромеханического резонансов громкоговорителя и активную составляющую его сопротивления излучения (потерями на трение пренебречь) [2, 5], прил. 1.

8. Определить полное электрическое входное сопротивление электродинамического громкоговорителя на частотах механического резонанса Гц и электромеханического резонанса , а также на частоте 2000 Гц. Диаметр диффузора - 10 см, масса подвижной системы г, индукция в зазоре магнитной цепи В = 1 Тл, длина провода катушки м, сопротивление звуковой катушки постоянному току Ом, индуктивность мГн. Потерями на трение пренебречь. [2, 5], прил. 1.

9-11. Для исследования спектров сигналов применяют анализаторы спектра. Параллельный анализатор спектра содержит набор полосовых фильтров и измерители пиковых значений уровня. Определить количество октавных (задача 9), полуоктавных (задача 10) или третьоктавных (задача 11) фильтров, необходимых для анализа частотного распределения уровней сигнала вещательной передачи в пределах полосы частот (40-15000) Гц. Указать нижнюю и верхнюю граничные частоты первого и последнего фильтров, изобразить структурную схему устройства [1,4], прил. 2.

12-20. Рассчитать и построить зависимость ЭДС на выходе головки воспроизведения, нормированной относительно частоты 1 кГц, в дБ, в полосе частот от до , считая, что остаточная намагниченность ленты (АЧХ канала записи) - стандартная. При расчетах принять стандартную для кассетного магнитофона скорость движения ленты. Величину неконтакта принять равной 10% от толщины рабочего слоя. Ширину рабочего зазора головки δ, толщину рабочего слоя d и значение постоянной времени τ, необходимые для расчета АЧХ остаточной намагниченности, взять из табл. 1. Определить частоту первого минимума коэффициента щелевых потерь [1,2].

Таблица 1

Параметр	Задача
Параметр	12	13	14	15	16	17	18	19	20
, Гц	40	60	80	100	80	60	50	40	30
, кГц	15	16	12	10	12	14	16	18	20
δ, мкм	1,5	1,2	1,8	2,0	1,8	1,5	1,3	1,2	1,0
d, мкм	3	4	6	6	4	4	3	4	3
τ, мкс	70	120	120	120	70	70	120	120	70

21-30. Рассчитать и построить диаграммы уровней тракта звукового вещания (рис. 1) для трех случаев:

1) на микрофон воздействует минимальное звуковое давление сигнала, величина которого 0,02 Па, стандартный уровень осевой чувствительности микрофона указан в табл. 2. В этом случае затухание индивидуального регулятора (ИР) уровня А = 0 дБ, а уровень на выходе взять из табл. 2;

2) на микрофон воздействует максимальное звуковое давление сигнала, величина которого равна 20 Па. В этом случае необходимо увеличить затухание А индивидуального регулятора таким образом, чтобы уровень сигнала на выходе тракта не превысил значения , указанного в табл. 2;

3) в обоих предыдущих случаях в студии присутствуют акустические шумы, уровень которых равен 30 дБ. Построить диаграммы уровней шумов при двух ранее определенных значениях затухания индивидуального регулятора и вычислить в дБ отношение сигнал/помеха (С/П) на выходе тракта звукопередачи для обоих случаев звукового давления в студии.

Рис. 1. Структурная схема тракта звукового вещания

Считать, что микрофон нагружен на согласованное сопротивление, а его выходное сопротивление равно 600 Ом; коэффициенты усиления микрофонного усилителя (МУ), и линейного усилителя (ЛУ) взять из табл. 2.

Таблица 2

Параметр, дБ	Залача
Параметр, дБ	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
	-40	-46	-50	-52	-54	-48	-44	-42	-58	-56
	6	0	0	-3	-3	0	3	6	-6	-6
	20	22	26	26	20	23	26	20	30	30
	20	24	24	26	28	24	24	20	30	26

Определить уровни , затухание А индивидуального регулятора и усиление промежуточного усилителя (ПУ) [1,2].

31-40. Для компандерной системы передачи звуковых сигналов (рис. 2), включающей в себя сжиматель и расширитель, определить максимальные и минимальные уровни во всех ее точках: , а также коэффициенты передачи линейного и входного усилителей. По рассчитанным значениям построить диаграммы уровней для двух значений входных напряжений. Максимальное .напряжение на входе сжимателя В, а минимальное - определяется динамическим диапазоном входного сигнала (табл. 3).

Рис. 2. Структурная схема компандерной системы передачи звуковых сигналов

Максимальный уровень сигнала подаваемого в канал передачи, и затухание А напряжения в канале передачи указаны в табл. 3.

Расширитель восстанавливает динамический диапазон, уменьшенный сжимателем, причем уровни на входе расширителя равны уровням на выходе сжимателя.

Зависимости выходного напряжения сжимателя от входного

(1)

а расширителя

(2)

где С - степень сжатия, значение которой дано в табл. 3.

Таблица 3

Параметр	Задача
Параметр	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
, ДБ	30	35	40	45	50	55	50	40	35	60
А, ДБ	15	6	12	10	10	6	6	10	10	3
С	1,3	1,4	1,3	1,4	1,5	1,7	1,6	1,5	1,5	1,8
, ДБ	15	12	10	8	6	6	10	8	15	3
, ДБ	-30	-35	-45	-45	-45	-40	-40	-35	-30	-40

В канале передачи возникают шумы. Значение их абсолютного уровня на выходе канала передачи указано в табл. 3. Рассчитать минимальное значение отношения сигнал/помеха (С/П) в дБ на выходе тракта звукопередачи [1,2].

Рекомендация. Расчеты уровней и коэффициентов выполнять непосредственно в дБ, преобразуя формулы (1) и (2) в соответствующие зависимости уровней.

41-50. Для компандерной системы звукопередачи (рис. 2) рассчитать и построить амплитудную и регулировочную характеристики сжимателя и расширителя с прямым регулированием. Сжиматель уменьшает динамический диапазон сигнала в С раз, а расширитель увеличивает диапазон сигнала, прошедшего через сжиматель так, что уровень его выходного сигнала равен уровню сигнала на входе сжимателя. Динамический диапазон входного сигнала сжимателя , дБ (табл. 4).

Зависимость выходного напряжения как сжимателя, так и расширителя, описываемая через регулировочную характеристику, имеет вид:

(3),

где - регулировочная характеристика.

Регулировочную характеристику сжимателя можно получить из совместного решения уравнений (1) и (3), а расширителя - уравнений (2) и (3). При расчетах принять, что максимальное входное напряжение равно 1 В, а дБ.

Таблица 4

Параметр	Задача
Параметр	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
, дБ	30	35	40	45	50	55	60	60	55	50
С	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,8	2,0	1,6	1,8

Рекомендация. Расчеты уровней и коэффициентов выполнять непосредственно в децибелах, преобразовав формулы (1) и (2) в соответствующие зависимости уровней.

51-60. Рассчитать затухание А, входное сопротивление и коэффициент частотных искажений М абонентской линии длиной L. Линия равномерно нагружена на N абонентских устройств. Расчет вести на частотах 100 Гц, 1 кГц и 6 кГц. Построить графики зависимости затухания А и входного сопротивления от частоты. На частоте 100 Гц определить мощность, потребляемую линией, и мощность, приходящуюся на одно абонентское устройство [1, 2]. Вариант задания выбирается из табл. 5.

Таблица 5

Параметр	Задача
Параметр	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
Длина линии L, км	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
Количество абонентских устройств N	40	40	50	50	60	80	70	70	60	60
Конструкция линии	Сталь, провод d = 3мм					Кабель ПРВПМ-1,2

Параметры линии взять из табл. 6, где для отрезка длиной 1 км приведены на трех частотах значения модуля и величины фазового сдвига следующих параметров линии: полное сопротивление , полная проводимость , коэффициент распространения γ и волновое сопротивление .

Таблица 6

Частота, F, кГц	, Ом/км ;		, См/км		, кОм		, 1/км
Частота, F, кГц	модуль	угол	модуль	угол	модуль	угол	модуль	угол
Материал линии: сталь, диаметр провода d = Змм, расстояние между проводами D = 30 см
0,1	40,7	12,5	3,49	81,3	3,42	-34,4	11,9	46,9
1,0	92,3	44,3	34,3	88,7	1,64	-22,2	56,5	66,5
6,0	256	56,3	209	89,5	1,10	-16,5	230	72,9
Материал линии: кабель ПРВПМ-1,2
0,1	32,8	0,85	78,6	83,2	635	-41,2	50,0	42,0
1,0	33,2	8,75	685	84,4	2194	-37,8	150	46,6
6,0	44,5	42,5	4000	84,5	1020	-21,0	410	63,5

Сведения о значении входного сопротивления абонентского устройства в виде модуля и фазового сдвига приведены в табл. 7.

Таблица 7

Частота, кГц	0,1	1,0	6,0
, кОм	4,35	4,72	10,1
, град	29	14	23

ЛИТЕРАТУРА

1. Радиовещание и электроакустика: учебное пособие для вузов / Под. Ред. Ю.А. Ковалгина. М.: Радио и связь, 1999.

2. Радиовещание и электроакустика: учебник для вузов / Под. Ред. М.В. Гитлица. М.: Радио и связь, 1989.

3. Гензель Г.С., Палферова Г.С. Методы расчета линий проводного вещания: учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию / ЛЭИС. Л.,1967.

4. Акустика: справочник / Под. Ред. М.А. Сапожкова. М.: Радио и связь, 1989.

5. Козодой С.В. Расчет акустического оформления головки громкоговорителя и исследование его влияния на входное сопротивление: учебное пособие / СПбГУТ. СПб, 2000.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Электрическая эквивалентная схема входного сопротивления головки громкоговорителя приведена на рис. П. 1, где и – соответственно сопротивление и индуктивность катушки головки громкоговорителя; R', L', и С' - параметры, внесенные из механической системы в электрическую и пересчитанные в электрическую эквивалентную схему входного сопротивления, значения которых определяются по формулам:

(П.1.1)

где - коэффициент электромеханической связи; В - индукция в зазоре магнитной цепи головки громкоговорителя; - длина провода катушки, находящейся в зазоре магнитной цепи; - активная составляющая механического сопротивления; - сопротивление излучения; - сопротивление потерь; — масса подвижной системы головки громкоговорителя; - масса воздуха, соколеблющегося с диффузором, - гибкость подвеса подвижной системы.

Сопротивление излучения и соколеблющуюся с диффузором массу воздуха можно определить по формулам:

(П. 1.2)

где ρ = 1,23 кг/м³ - плотность воздуха, с = 340 м/с - скорость распространения звуковой волны, S - площадь диффузора, k = ω/с - волновое число, а- радиус излучателя (диффузора).

Частота механического (основного) резонанса определяется механическими параметрами головки громкоговорителя:

(П.1.3)

Частота электромеханического резонанса находится из уравнения

(П. 1.4)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Музыкальный интервал октава соответствует изменению частоты вдвое. Для соседних полосовых фильтров отношение центральных частот настройки определяется выражением