Dinamikakompresszor

A dinamikakompresszió alapjai

Az egyoldalsávos jelek esetén a kisugárzott jel amplitúdója változik. A jel pillanatnyi értéke arányos a modulálójel pillanatnyi értékével. A modulálójel nagysága széles határok között változik. A változás jellemzésére vezették be a csúcstényezőt és a dinamikatartományt. A csúcstényező nem más, mint a beszédjelben előforduló legnagyobb amplitúdó aránya az átlagértékhez. A valószínüségszámítási szerint a legerősebb jelek annál ritkábban fordulnak elő, minél erősebbek. A telefontechnikából ismeretes, hogy a csúcstényező beszéd esetén 3.3. ( vagyis 10-11 dB a teljesítményre vonantoztatva). A beszéd dinamikatartománya körülbelül 40 dB, vagyis legerősebb hangok és a leghalkabbak viszonya 100. A rádióamatőrök gyakran figyelik az anódáram, vagy kollektoráram mérő műszert, és megtanulnak úgy artikulálni, hogy a műszer lehetőleg minél nagyobb értéket mutasson, mert ilyenkor az átlagos kimenőteljesítmény nagyobb. Igy a beszéd dinamikatartománya jelentősen csökken, de így is nagy. A kisugárzott átlagteljesítmény és a csúcsteljesítmény között a "p" csúcstényező ( píkfaktor) határozza meg az összefüggést:

[math] \bar{P} = \frac {2\cdot\hat{P}} {p^2}[/math]

ahol [math]\bar {P}[/math] a közepes teljesítmény, [math]\bar{P}[/math] a csúcsteljesítmény. Ha az egyoldalsávos jel átlagteljesítményét egy olyan M tényezőn keresztül akarjuk kifejezni mely 0 és 1 közötti értéket vehet fel amikor a teljesítmény nulla és maximális teljesítmény között változik, akkor ez az M tényező p=3.3 csúcstényező esetén:

[math] M=\frac{\sqrt{2}}{p}=0.43[/math]

A közepes teljesítmény így már kiszámolható M segítségével:

[math]\bar{P_{0}}=\bar{M} \cdot \hat{P_{0}}[/math]

ahol [math]\bar{P_{0}}[/math] a bevezetett átlagteljesítmény, [math]\hat{P_{0}}[/math] a maximális bevezetett teljesítmény, és [math] \bar{M}[/math] a közepes átlagteljesítmény az adás alatt.

Az M segítségével a hatásfok is kiszámolható:

[math]\bar{\eta}=\bar{M} \cdot \hat{\eta}[/math]

Ha például egy lineárba 1 kW teljesítményt vezetünk be, és a hatásfok 70 %, akkor távíróban 700W kimenőt kapunk, a csőben marad 300W. Ha ssb-ben p=3.3, akkor [math]\bar{M}[/math] 0.43, és így a bemenő teljesítmény: 0.43x1000=430W. Ennél jobban nem szabad hajtani a végfokot, mert a beszédcsúcsoknál a teljesítmény pillanatnyi értéke már eléri az 1 kW-ot. Ha ebben a végfokban a maximális teljesítményhez például 1 A maximális áram tartozik, akkor az anódárammérő 0.43 A-t fog mutatni. ( ha elég nagy az időállandója)

Ebből egy nagyon fontos következtetést levonhatunk. Mivel az átlagáram 0.43 A, a tápegységet elegendő kb 500W-ra méretezni a tartós üzemhez. Mert csak a csúcsokban veszünk ki belőle 1 kW-ot. A lineárunk átlagos ( vagy valóságos) hatásfoka:

[math]\bar{\eta}=\bar{M} \cdot \hat{\eta} = 0.43 \cdot 70% = 30%[/math]

Ez azt jelenti, hogy a terhelésre átlag 430x0.3= 130W jut. Ez a csúcsteljesítménynek alig heted része. A bevezetett átlagteljesítmény nem változott, a csövön tehát 430-130=300W marad. Az idő jelentős részében tehát, a nagy csúcstényező miatt a cső kihasználása sem jó. Ha a csúcstényezőt ennek a lineárnak a meghajtójelében 2-re váltanánk, akkor ez a 130W megnőne 350W-ra, ami majdnem háromszoros teljesítmény. Látható tehát, hogy a csúcstényezőt érdemes csökkenteni. Erre két lehetőség van. Lehet csökkenteni a moduláló jel dinamikatartományát, és lehet az ssb jel csúcstényezőjét csökkenteni. Az első módszer a dinamikakompresszorokban valósul meg, a második az úgynevezett nagyfrekvenciás vágókban.

A dinamikakompresszorokban nem megengedhető a hangfrekvenciás jel eltorzulása, mert az itt keletkező idegen spektrális komponensek bennmaradnak a kisugárzott jelben. A megformált ssb jel amplitudója határolható, mert ennek harmonikusait az ezt követő keverők és szűrők eredményesen elnyomják.

A dinamikakompresszió hatása a beszédhangokra.

A nagy dinamikájú hang általában kellemes érzetet kelt a hallgatóban. A hangtechnikából dinamika expander megoldások is ismeretesek. A rádióamatőr fóniaösszeköttetésekben a nagy dinamika a korábban megismert műszaki megfontolások miatt nem célszerű. A nagyobb átlagteljesítménnyel sugárzó adóállomás erősebb jeleket kelt a távoli vevő antennájában. A levett beszédet a vevő mellett űlő operátor agya értelmezi. Meg kell értenie a szöveget. Versenyeken ezt akár hosszú időn keresztül kell folytatnia. Ha a hang kellemes fiziológiai hatással van rá, mert kellemes és könnyen érthető, akkor nem fárad el. Ekkor nem kell az agynak szakadatlanul szeparálni a hasznos és zavaró információkat. Lehet törekedeni a maximális érthetőségre. Ekkor hangfrekvenciás kompresszort kell alkalmazni, hogy a hangerő mindíg elég nagy legyen például környezeti zajokhoz képest. Emellett ki lehet emelni a hang azon spektrális összetevőit, melyek döntően meghatározzák az érthetőséget. Az ilyen hang kellemetlen benyomást kelt a hallgatóban, és gyorsan elfárad tőle, de arra kiválóan alkalmas, hogy ne kelljen megismételni a közleményt. A komprimálás nélküli hang kellemesebb, ezért a kedvtelésből rádiózó amatőrök szívesebben alkalmazzák. Az amatőr berendezésekben ezért általában kikapcsolható, vagy folyamatosan állítható a komprimálás mértéke.

Milyen a jó kompresszor?

Sokféle kompresszor megoldás létezik. A legáltalánosabban használt kompresszorok egybeépülnek az adókészülék mikrofon erősítőjével. A mikrofon jelét felerősítés után egyenirányítva a hangerővel arányos szabályzófeszültség állítható elő. Ezzel a mikrofon erősítő erősítése befolyásolható: halk hangoknál az erősítés megnő, hangos beszédnél lecsökken. Halk hangok például a háttérzajok, a beszédszünetekben, vagy az operátor légzése. Időben késleltetett szabályzással lecsökkenthető a felesleges, és érthetőséget megnehezítő háttérzajok indokolatlan megjelenése a mikrofonerősítő kimenetén a beszédszünetekben. A kompresszíó mértéke tovább növelhető, ha kombináljuk speciális, a háttérzajokra érzéketlen mikrofonok alkalmazásával. Ezekben a 3-4 cm-nél távolabbról érkező hanghullám nem kelt kimenőjelet. Mobil üzemmódnál, repülőgépeken, harckocsikban ilyet használnak. A beszédszünetek kezelésére olyan megoldások is léteznek, amikben az erősítés bizonyos hangerő alatt drasztikusan lecsökken. Ezek beállítása nehézkes, és adott személy hangjára lehet optimalizálni. A beszéd komprimálását tanulással és gyakorlással is meg lehet oldani. A végfokozat árammérője, mely az átlagteljesítményről informál, jelzi az operátornak, hogy ez mennyire sikerült neki. Törekednie kell arra, hogy érthetően, tagoltan ejtse a szavakat, és eközben az árammérő lehetőleg folyamatosan nagy értékeket mutasson. A hangokat lehet tüdőből és szájból is formázni. Ez utóbbi módszer az érthetőséget növeli, a magasabb spektrális összetevők kiemelkedése miatt, de arrogánsnak tűnik. A tüdőből formált hangok motyogásra emlékeztetnek, ami ugyan barátságosabb, de nehezebben érthető. A jó kompresszor tehát nemcsak áramköröktől, hanem az operátor hangjának, mikrofonjának tulajdonságaitól függ. Egyéb szempontok is lehetnek a dinamikakompresszorok használatánál: például egy lineáris végfok 2db GU50-el méretezhető 400W csúcsértékű bemenőteljesítményre, és kompresszor nélkül az anóddisszipáció átlagértéke nem lépi túl a két anódra megengedett 80 W-ot. Nyugodt beszédhangnál gyönyörű dinamikus hangja lehet. De ha egy ilyen végfok meghajtásakor bekapcsolják a dinamika kompresszort, vagy másként artikuláló operátor veszi kézbe a mikrofont, az percek alatt csőcseréhez vezethet.