Электромеханические фильтры на частоту 500 кГц дешевле высокочастотных кварцевых фильтров. Поэтому при формировании сигнала SSB с помощью электромеханического фильтра можно применить не один, а два фильтра, что позволяет значительно повысить эффективность работы телефоном. Это вызвано следующим.
При рассмотрении выше выходной мощности передающего устройства в режиме SSB отмечалось, что пиковое ее значение превосходит среднее. При передаче обычной речи средняя излучаемая мощность составляет 20...30% пиковой. При этом в плохих условиях приема (низком соотношении сигнал-помеха) слабые звуки теряются и разборчивость принимаемого сигнала может оказаться неудовлетворительной. В связи с этим необходимо уменьшить диапазон амплитуд передаваемого сигнала. Наиболее просто и эффективно это достигается ограничением амплитуды сигнала. Такое ограничение можно выполнить до формирования сигнала SSB или для уже сформированного сигнала, но качество принимаемого сигнала сохраняется хорошим при уровнях ограничения сигнала SSB, значительно превосходящих допустимый уровень при ограничении по ЗЧ. Чтобы объяснить такой эффект, рассмотрим результат ограничения по ЗЧ и сформированному сигналу SSB для передачи только одной синусоидальной составляющей, например тона с частотой 500 Гц. Если сигнал SSB сформирован на частоте 500 кГц, то в первом случае через ограничитель амплитуды будет проходить синусоидальный сигнал с частотой 500 Гц, а во втором — 500,5 кГц. Ограничение — нелинейная операция, в результате которой у чисто синусоидального сигнала появляются гармоники. Так как ширина спектра излучения в режиме SSB ограничена полосой 3 кГц, ограниченный сигнал пропускается через фильтр с такой полосой пропускания — ЗЧ сигнал — через фильтр с частотой среза 3 кГц, а сигнал SSB — через фильтр с полосой пропускания от 500 до 503 кГц. На выходе фильтра ЗЧ появятся в данном случае частоты 500, 1000, 1500, 2000, 2500 Гц, а на выходе фильтра сигнала SSB останется только одна исходная составляющая 500,5 кГц (ее гармоники — 1001, 1501,5 кГц и т. д. через фильтр, пропускающий только частоты, близкие к 500 кГц, конечно, не пройдут). При ограничении сложных многочастотных сигналов картина будет более сложной и в отфильтрованном спектре сигнала SSB тоже появятся дополнительные составляющие, но их уровень будет значительно меньше, чем у ограниченного и отфильтрованного сигнала ЗЧ.
Практика использования ограниченных по амплитуде и затем отфильтрованных с сохранением ширины спектра сигналов SSB показывает, что в этом случае допустимо сжатие динамического диапазона излучаемого сигнала до 20 дБ, с выигрышем в разборчивости сигнала (при приеме в условиях помех), эквивалентным увеличению мощности передатчика на 10 дБ (в 10 раз!). Структурная схема возбудителя, реализующего рассмотренный метод увеличения эффективности связи в режиме SSB приведена на рис. 2.32 (см. стр. 32.). Как и в устройстве рис. 2.26, сигнал SSB здесь формируется на опорной частоте балансным модулятором и фильтром, в данном случае —электромеханическим (ЭМФ). Сформированный сигнал усиливается и ограничивается. Второй ЭМФ обеспечивает сохранение ширины спектра ограниченного сигнала SSB.
Так как формирование SSB выполнено в возбудителе на сравнительно низкой частоте 500 кГц, его перенос на частоты всех любительских диапазонов должен производиться с двойным преобразованием частоты — при преобразовании частоты 500 кГц сразу в 14 000, 2! 000 и тем более 28 000 кГц добиться достаточной фильтрации зеркального канала и подавления частоты гетеродина невозможно. В рассматриваемой схеме первое преобразование частоты сделано с использованием ГПД в качестве гетеродина, так что на выходе 1-го смесителя приходится использовать перестраиваемый вместе с ГПД фильтр ПЧ. Зато второе преобразование частоты осуществляется с использованием гетеродина с фиксированной для каждого диапазона частотой, которая может быть стабилизирована кварцевым резонатором. Так как частоты ГПД для устройств по рис. 2.31 ниже выходных частот ГПД по рис. 2.26, использование первого позволит получить хорошую стабильность частоты возбудителя.
Устройство, выполненное по схеме рис. 2.31, отличается от устройства рис. 2.26 и способом получения сигнала CW. Применять мани-пулируемый кварцевый генератор на частоту, близкую к 500 кГц, нельзя, так как при такой частоте кварцевого резонатора за время передачи точки при скорости работы телеграфом уже в 50 зн/мин, амплитуда колебаний генератора не успевает установиться. Поэтому для схем с ЭМФ удобно применять манипулированный генератор звуковой частоты (ЗГ). Но при этом нужно обеспечить присутствие в выходном сигнале возбудителя только одной синусоидальной составляющей — присутствие остатка несущей частоты или гармоник манипулируемого ЗГ создаст эффект тональной модуляции телеграфного сигнала. Смотри в прикреплении: №1
Схема манипулируемого генератора звуковой частоты В рассматриваемой схеме последовательное включение двух ЭМФ обеспечивает очень хорошее (более 60 дБ) подавление несущей частоты, а частота, генерируемая ЗГ, выбрана близкой к 2 кГц, так что сигнал SSB уже от ее второй гармоники ЭМФ пропущен не будет. Схема ЗГ для рассматриваемого возбудителя приведена на рис. 2.33. Собственно генератор частоты 2000 Гц собран на транзисторе VT1 с четырехзвенным фазовращателем, обеспечивающим выполнение требований баланса фаз и амплитуд для простого генератора с биполярным транзистором. Формирование фронтов телеграфной посылки обеспечивается фильтром C5R8. Интегрирующая цепь R7, С6 улучшает чистоту синусоиды на входе эмиттерного повторителя, выполненного на VT2, и снижает амплитуду сигнала па выходе устройства до 0,5 В.
Схема устройства формирования сигнала SSB, в состав которой входят балансный модулятор, генератор частоты 500 кГц, первый ЭМФ, усилитель-ограничитель и второй ЭМФ, приведена на рис. 2.34. Балансный модулятор собран по той же кольцевой схеме, что и балансный модулятор для возбудителя (рис. 2.26), но в нем применены менее высокочастотные диоды и отсутствует регулировка баланса подстроечным конденсатором. Смотри в прикреплении №2
Схема устройства формирования SSB сигнала с ограничением и фильтрацией Генератор опорного напряжения собран на биполярном транзисторе VT1 и работает на балансный модулятор без буферного каскада.
Конденсаторы С2, С7, С13 и С14 обеспечивают настройку в резонанс на частоту 500 кГц обмоток преобразователей, входящих в состав ЭМФ.
Усиление и ограничение сигнала SSB, сформированного на выходе ZQ1, осуществляется каскадом на транзисторе VT2. Если отключить включенные в коллекторную цепь этого транзистора диоды VD5 и VD6, то на входе ZQ2 амплитуда сигнала SSB достигла бы 16 В. С помощью делителя напряжения R12, R16, R15 и R14 на VD5 и VD6 подается закрывающее эти диоды смещение (1 В). Поэтому при сигналах на коллекторе VT2 до 1,6 В диоды VD5 и VD6 отключены (кремниевые диоды открываются при положительном смещении около 0,6 В). При превышении сигналом на коллекторе VT2 уровня 1,6 В он ограничивается с двух сторон шунтирующим действием VD5 и VD6, так что вместо возможных 16 В амплитуда сигнала на входе ZQ2 будет 1,6 В, т. е. сжатие динамического диапазона осуществляется на 20 дБ (10 раз по напряжению). Учитывая нормальное ослабление сигнала в ЭМФ, напряжение на выходе устройства должно быть близким к 0,5 В. Смотри в прикреплении №3 Схема ГПД смесителя и перестраиваемого фильтра Схема ГПД, 1-го смесителя и перестраиваемого фильтра ПЧ приведена на рис. 2.35. Промежуточная полоса в этом устройстве перестраивается в пределах 5000...6000 кГц, ГПД — 4500...5500 кГц так, что изменение положения боковой полосы сигнала SSB при преобразовании частоты здесь не происходит.
Задающий генератор ГПД собран по трехточечной схеме на транзисторе VT1, который маленькой емкостью конденсатора С7 слабо связан с буферным усилителем на транзисторе VT2. В коллекторную цепь VT2 включен фильтр L2C5, имеющий достаточно линейную частотную характеристику в диапазоне 4500...5500 кГц и сильный завал этой характеристики на частоте 9000 кГц и более высоких частотах. Такой простейший фильтр обеспечивает близкую к синусоиде форму сигнала на базе VT3, так как 2-я и более высокие гармоники частоты ГПД фильтром L2C5 не пропускаются.
Эмиттерный повторитель на транзисторе VT3 обеспечивает получение напряжения ГПД около 3 В на низкоомной нагрузке, которую представляет собой гетеродинный вход смесителя, собранного по балансной схеме на полевых транзисторах VT4 и VT5.
Балансный смеситель применен в схеме рис. 2.35 из-за сравнительно высокого отношения частот сигнала на входе и выходе преобразователя частоты (от 500 до 6000 кГц). При таком соотношении частот обычный смеситель не обеспечивает достаточного подавления сигнала ГПД на выходе двухконтурного фильтра ПЧ, настраиваемого в рассматриваемой схеме двумя конденсаторами строенного блока переменного конденсатора С2, первый конденсатор которого управляет частотой ГПД.
В смесителе, выполненном по схеме рис. 2.35, подавление сигнала гетеродина на выходе смесителя обеспечивается точной балансировкой токов через VT4 и VT5 с помощью потенциометра R14. Двухконтурный фильтр ПЧ сопряжен с ГПД с помощью конденсаторов С13 и С21. Для обеспечения равномерности напряжения ПЧ при перестройке в диапазоне 5000... 6000 кГц применена внутренняя емкостная связь между контурами ПЧ (конденсатор связи образован тремя включенными параллельно конденсаторами С17 — С19). Связь на частоте 6000 кГц меньше критической, а на 5000 кГц близка к критической, так что увеличение коэффициента усиления по ПЧ, обусловленное увеличением эквивалентного сопротивления контуров ПЧ, с ростом частоты компенсируется снижением связи между контурами.
Данные катушек и трансформаторов для схемы рис. 2.35: L1 намотана на керамическом каркасе диаметром 18 мм, шаг намотки 1 мм (провод ПЭВ-2 0,44), число витков — 15; L2— стандартный дроссель типа Д-0,1 индуктивностью 10 мкГ; L3 и L4 — намотаны на магнитопроводах СБ-12а и содержат по 12 витков (провод ПЭШО 0,44).
Трансформаторы Т1 и Т2 одинаковые. Они намотаны на тороидальных ферритовых магнитопроводах марки 600 ВЧ 10X5X4 мм. Намотка производится тремя свитыми проводами ПЭШО 0,15. Входная обмотка Т2 настраивается в резонанс на частоту 500 кГц подбором емкости конденсатора С22. Таблица 1 смотри в прикреплении №5.
При изменении ПЧ в пределах 5000...6000 кГц частоты всех любительских KB диапазонов могут быть получены при втором преобразовании частоты с использованием частот гетеродина с кварцевой стабилизацией частоты в соответствии с табл. 2.8 (при желании перекрыть весь диапазон 10 м необходимо использовать частоту fKB - 24 000 кГц). Из табл. 2.8 видно, что после второго преобразования частоты на диапазонах 160, 80 и 40 м в возбудителе (рис. 2.32) с устройствами, выполненными по схемам 2.34 и 2.35, будет выделена нижняя боковая полоса сигнала SSB, а на диапазонах 20, 15 и 10 м — верхняя боковая полоса. (На диапазоне 30 м выделяется нижняя боковая полоса сигнала SSB, но это не имеет значения, так как на этом диапазоне разрешена работа только CW.) Смотри прикрепления №4.
Схема гетеродина с фазовой автоподстройкой частоты Гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты для возбудителя с электромеханическими фильтрами (рис. 2.32) при перестройке ПЧ в пределах 5000...6000 кГц для работы на всех любительских KB диапазонах должен вырабатывать пять частот: 7000, 9000, 13000, 16000 и 23000 кГц. Такой гетеродин можно собрать по схеме рис. 2.13, используя пять отдельных кварцевых резонаторов. Но можно обойтись и одним резонатором, применив схему генератора со стабилизацией частоты по опорному генератору методом фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), которая приведена на рис. 2.36. Основным устройством этой схемы является генератор опорной частоты, которая должна быть в целое число раз меньше всех частот на выходе генератора с ФАПЧ. Для рассматриваемого случая подходит частота опорного генератора 1000 кГц,. Такой генератор собран на полевом транзисторе VT1 с кварцевым резонатором ZQ1. На транзисторе VT2 и диоде VD1 собран формирователь прямоугольных импульсов с частотой 1000 кГц, сопряженный с интегральной микросхемой DD1 серии К155. Прямоугольные импульсы с очень крутыми фронтами с выхода DD1.2 дифференцирующей цепью С6, R7 и диодом VD2 превращаются в серию коротких импульсов положительной полярности. Инвертор на DD1.3 превращает эти импульсы в отрицательные, а инвертор на DD1.4—DD1.3 — опять в положительные. Противофазные импульсы с частотой 1000 кГц с выходов DD1.3 и DD1.4 подаются на фазовый детектор, собранный на диодах VD3 и VD4.
На этот же детектор приходит и сигнал от генератора с управлением частоты с помощью варикапа. Этот генератор собран на транзисторе VT6 и варикапе VD5. Частота, вырабатываемая генератором на VT6, при отсутствии управляющего напряжения на варикапе VD5 определялась бы только контурами, состоящими из последовательно включенных конденсаторов С19, С18, С21 и подключаемых с помощью переключателя диапазонов катушек L1, L2— L5 (к L3—L5 подключены дополнительные конденсаторы С22, С23, С24, а к L5 еще и снижающий амплитуду колебаний резистор R28). С фазовым детектором генератор на VT6 связан через два буферных каскада, собран на транзисторах VT4 и VT5. При некратности частоты сигнала, поступающего от VT4, частоте импульсов, поступающих от DD1, на выходе фазового детектора появляется напряжение ЗЧ (до десятков кГц), которое поступает на затвор усилителя, собранного на полевом транзисторе VT3. Этот усилитель (УПТ) пропускает частоты от 0 (постоянный ток) до 100 кГц (верхние частоты ограничены конденсаторами С10 и С16). Напряжение с выхода УПТ поступает на VD5 и изменяет частоту генератора на VT6 до ее совпадения с гармоникой опорного генератора с точностью до фазы. Смотри таблицу в прикреплениях №6.
Таблица данных Катушки генератора, стабилизируемого системой ФАПЧ, намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 6 мм и настраиваются подстроечниками от СБ-12а. Все эти катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,25 виток к витку. Необходимое число витков для катушек индуктивности:
В зависимости от установки положения переключения SA1 стабилизируются частоты tкв. указанные в табл. 2.8. Для нормальной работы системы ФАПЧ характеристика управления частотой генератора на VT6 с помощью VD5 должна быть достаточно линейной. Снятая характеристика зависимости этой частоты от напряжения VD5 на диапазоне 10 м для реальной схемы приведена в табл. 2.9. Смотри таблицу в прикреплениях №7
При такой характеристике управления частотой полоса захвата в возбудителе (рис. 2.26) для самой высокой частоты (23 000 кГц) получилась ±45 кГц, а для самой низкой (7000 кГц) ± 18 кГц.
Соответствующие полосы удержания частоты после ее захвата ±250 и ±60 кГц. Выходное напряжение стабилизированной частоты снимается на второй смеситель с возбудителя (рис. 2.26) через истоковый повторитель. Это напряжение находится в пределах 1,5...2 В.
Второй смеситель, фильтры частоты сигнала и выходной усилитель могут быть выполнены по рассмотренной выше схеме рис. 2.32.
