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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Uma nova maneira de gerar um sinal SSB. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Em equipamentos de comunicação de rádio amador, dois métodos de formação de um sinal de banda lateral única são amplamente utilizados - filtro e fase [1]. O terceiro filtro de fase ainda não recebeu distribuição. Todos eles pertencem aos métodos "diretos", caracterizados pelo fato de que o sinal de áudio após uma série de transformações de frequência se transforma em uma banda lateral única. Um lugar especial é ocupado pelo método "sintético" de formar um sinal SSB, proposto por M. Verzunov [2]. Sua essência é a seguinte. Um sinal SSB é formado a partir do sinal de áudio original (por qualquer meio) em uma frequência auxiliar relativamente baixa, onde é fácil suprimir a portadora e a banda lateral desnecessária. O sinal gerado é detectado por dois detectores - amplitude e frequência, na saída dos quais são alocadas tensões proporcionais à amplitude instantânea e à frequência instantânea do sinal SSB. O oscilador mestre do transmissor, excitado na frequência de operação, é modulado em frequência pela tensão da saída do detector de frequência. No estágio de saída do transmissor, o sinal emitido também é modulado em amplitude pela tensão da saída do detector de amplitude. Com os coeficientes de modulação selecionados corretamente, um sinal SSB normal é formado e entra na antena na frequência de operação. As vantagens do método "sintético" incluem a possibilidade de gerar um sinal SSB em uma frequência arbitrariamente alta e um baixo teor de subprodutos (frequências de combinação) no sinal de saída. Além disso, a maioria dos estágios do transmissor de RF pode operar no modo Classe C com alta eficiência. As desvantagens do método incluem a inadmissibilidade da mudança de fase relativa dos sinais de controle nos canais de modulação de frequência e amplitude e a necessidade de reproduzir com precisão as amplitudes e frequências do sinal sintetizado, o que impõe requisitos rigorosos na linearidade da amplitude- características de frequência de detectores e moduladores. A última desvantagem no canal de frequência é parcialmente eliminada quando o sistema PLL é usado para controlar a frequência do oscilador mestre. Relativamente recentemente, surgiram na imprensa breves reportagens sobre o desenvolvimento na Inglaterra de um novo esquema para gerar um sinal SSB por um método "sintético" usando tecnologia de controle automático [3], o que permitiu eliminar em grande parte as desvantagens descritas do método . Os autores (V. Petrovic e W. Gosling) chamaram o novo transmissor de "transmissor Polar loop SSB", significando, muito provavelmente, uma representação vetorial do sinal SSB em coordenadas polares. O diagrama de blocos do transmissor é mostrado na fig. 1.
Sua parte de alta frequência é simples - contém um oscilador mestre G1 sintonizado na frequência de operação f e um amplificador de potência A1 conectado à antena W1. A parte de baixa frequência do dispositivo é mais complicada. Ele inclui um gerador de sinal SSB auxiliar U1, que converte o sinal de áudio do microfone B1 em banda única em alguma frequência relativamente baixa, por exemplo 500 kHz. Shaper U1 pode conter amplificador de microfone A5, modulador balanceado U8. oscilador de referência G3 na frequência de 500 kHz e filtro eletromecânico Z2. O sinal SSB de baixa frequência gerado Ui é alimentado ao limitador U2 e ao detector síncrono U3, na saída do qual uma tensão é gerada. proporcional à amplitude do sinal SSB a1. Assim, os elementos U2 e U3 desempenham as funções de um detector de amplitude. É claro que um detector de envelope convencional também pode ser usado, mas sua linearidade é pior e o limitador ainda é necessário para outras transformações de sinal. Agora vamos ver o diagrama de blocos do transmissor "do outro lado", da saída. Parte do sinal de RF de saída através do atenuador A4 é alimentado ao conversor de frequência U7, cujo oscilador local é o sintetizador de frequência G2 ou algum outro gerador altamente estável. Sua frequência f é igual à diferença ou soma da frequência de operação f1 e a baixa frequência auxiliar f3. Neste caso, após a conversão, será selecionado um sinal com frequência igual à frequência do sinal de baixa frequência gerado (no nosso exemplo, 500 kHz). Suponha que a frequência de operação f1 seja 28 kHz. então a frequência do sintetizador G500 deve ser 2 ou 28 kHz. O sinal convertido é aplicado ao limitador U000 e ao detector síncrono U29. semelhante aos nós U000 e U5. Uma tensão é gerada na saída do detector síncrono U6. proporcional à amplitude do sinal emitido a2. Ambas as tensões, a3 e a6, são aplicadas ao modo diferencial do amplificador de modulação DC A2 e controlam a amplitude do sinal de RF no amplificador de potência A1. Assim, é formado um circuito fechado para rastrear a amplitude do sinal emitido. A operação do loop é pouco afetada pelos coeficientes de transmissão dos detectores síncronos e outros links. Além disso, quanto maior o ganho na malha (determinado principalmente pelo amplificador A3), mais precisamente a amplitude do sinal de saída é rastreada, desde que os deslocamentos de fase do sinal de controle na malha sejam pequenos (caso contrário, a malha pode se auto-regular). excitar). A potência de saída de pico necessária do transmissor é definida pelo atenuador A4. Considere a operação do canal de rastreamento de frequência. O sinal SSB cortado De e o sinal de saída U4 convertido em frequência e também cortado é alimentado ao detector de fase U4, onde são comparados entre si em fase. A tensão de saída do detector de fase. proporcional à diferença de fase, através do filtro passa-baixa Z1 e o amplificador DC A2 atua no varicap incluído no circuito do oscilador mestre do transmissor G1. Nós U4, Z1. A2 e o varicap são assim incluídos no loop PLL, que estabelece a exata igualdade das frequências do sinal SSB auxiliar com a saída convertida. Só é necessário que quando o transmissor for ligado, a frequência do oscilador mestre caia no circuito de captura de PLL da diarreia (que pode ser dezenas e centenas de kilohertz), mais rastreamento ocorre automaticamente. Durante as pausas no sinal de voz, o sistema ajusta-se à frequência da portadora suprimida f3, o restante da qual está disponível na saída do modelador de sinal SSB auxiliar U1. O estágio de saída do transmissor é fechado durante as pausas devido à operação do circuito de rastreamento de amplitude. A essência da operação de todo o sistema, portanto, se resume ao seguinte: um sinal SSB auxiliar é formado em uma frequência f3 (pelo nó U1), o sinal emitido é convertido na mesma frequência (elementos U7, G2), e dois loops de rastreamento automático para amplitude e frequência estabelecem a igualdade de amplitudes e fases dos sinais SSB auxiliares e irradiados. Como resultado, é emitido um sinal SSB que é exatamente o mesmo que o sinal auxiliar, mas com uma frequência muito maior f1. O funcionamento do sistema também pode ser explicado por um diagrama vetorial em coordenadas polares r e φ, mostrado na Fig. 2.
O vetor U1 representa o sinal SSB auxiliar. O comprimento a deste vetor corresponde à amplitude e o ângulo φ1 corresponde à fase. A saída convertida em frequência do transmissor é mostrada como o vetor U2. O sistema de controle de amplitude busca estabelecer a igualdade dos comprimentos dos vetores U1 e U2, e o sistema PLL - a igualdade de suas fases. Com rastreamento perfeito, os vetores combinam e o sinal convertido corresponde exatamente ao sinal gerado. Quase sempre há algum erro de rastreamento, que diminui à medida que o ganho nas malhas de controle aumenta. Ao implementar a parte de RF do transmissor, acaba sendo extremamente simples. O estágio de saída pode operar no modo classe C com alta eficiência. A alta linearidade dos moduladores de amplitude e frequência também não é necessária, uma vez que o feedback negativo profundo nas malhas de controle lineariza o sistema e reduz significativamente as distorções não lineares. Também não há requisitos especiais para a estabilidade do oscilador mestre G1, pois sua frequência é estabilizada pelo sistema PLL. O transmissor é sintonizado em frequência pelo sintetizador G2. Os inventores do novo método "sintético" relatam que a parte HF do transmissor é completamente insensível a oscilações de tensão de alimentação, mudanças nas classificações dos elementos, etc. A principal vantagem do transmissor é a pureza muito alta do espectro de saída, que é especialmente importante em condições de ar modernas. O transmissor não emite frequências laterais (exceto harmônicos). Quando testado com um sinal de dois tons, o nível de componentes espúrios foi encontrado abaixo de -50 dB. e em transmissores SSB filtrados convencionais raramente cai abaixo de -30...-35dB. O transmissor foi testado em uma frequência de 99.5 MHz com potência irradiada de 13...20 W. Parece que o novo método de formação de SSB interessará aos radioamadores com parâmetros de alta qualidade. A possibilidade de "transceptor" do transmissor descrito também está sendo considerada. Por exemplo, os elementos U7 e G2 (ver Fig. 1) podem servir como conversor de frequência para a parte receptora do transceptor. Ao receber, o caminho de amplificação IF usual e o detector SSB são conectados à saída do conversor U7, e o sinal de referência para este último pode ser obtido da unidade de geração de sinal SSB auxiliar U1. Também é possível converter duas vezes a frequência recebida f1 e a frequência f3 usando o primeiro quartzo e o segundo osciladores locais sintonizáveis, como geralmente é feito em receptores e transceptores de rádio amador. Todo o sistema de geração de sinal SSB funcionará neste caso no segundo FI do receptor. Literatura
Autor: V. Polyakov (RA3AAE) Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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