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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um sistema de configuração simples para um receptor VHF FM. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / recepção de rádio O sistema de sintonia analógico proposto pode ser integrado em quase qualquer receptor VHF FM. Não contém sintetizador de frequência ou microprocessador, o que o torna simples e fácil de replicar. O sistema procura automaticamente a próxima estação quando você pressiona o botão "UP" ou "DOWN", então o sistema AFC é ativado, suportando a sintonia fina. Recentemente, a transmissão de rádio FM na banda VHF tem se desenvolvido em ritmo muito rápido. Em nosso país a transmissão é realizada em duas faixas: 65.8 - 73 MHz (padrão OIRT) e 88 - 108 MHz (padrão CCIR). A primeira dessas faixas é geralmente chamada de "VHF" e a segunda - "FM", embora isso não seja totalmente correto: ambas as faixas estão na região de ondas ultracurtas e ambas usam modulação de frequência (FM, ou FM - Frequência Modulação). A principal diferença na transmissão nessas bandas é o método de transmissão do sinal estéreo. O “nosso” padrão utiliza um sistema com modulação polar, e o padrão “importado” utiliza um sistema com tom piloto. Além disso, o desvio máximo da frequência portadora é diferente: ±50 kHz e ±75 kHz, respectivamente. Em um sistema de modulação polar, a subportadora de 31.25 kHz é modulada pelo sinal de diferença de amplitude AB e adicionada ao sinal de soma A+B. O resultado é um sinal modulado polar. Ao modular o transmissor, a subportadora é suprimida em 14 dB usando um circuito notch com fator de qualidade de 100 ± 5. Para decodificar tal sinal no receptor, basta ter um estágio de recuperação de subportadora e dois detectores de diodo, cuja saída são os sinais dos canais esquerdo (A) e direito (B). Assim, este sistema foi inicialmente focado em um simples decodificador estéreo. No entanto, ao tentar criar um decodificador estéreo de alta qualidade, aparecem algumas deficiências no sistema. Em primeiro lugar, é a necessidade de uma restauração precisa da subportadora (exatamente 14 dB e um circuito com fator de qualidade de exatamente 100). O desvio destes parâmetros piora a separação estéreo. Além disso, o sistema não foi projetado para o uso de detecção síncrona, e um detector de amplitude convencional aumentou as distorções não lineares. Selecionar uma frequência de referência para um detector síncrono de uma subportadora modulada em amplitude é difícil. O sistema de tom piloto [1] foi inicialmente focado no uso de decodificadores estéreo de detecção síncrona e soma-diferença (matriz). Neste sistema, a subportadora de 38 kHz é modulada por um sinal de diferença de amplitude AB. Os decodificadores estéreo matriciais usam a parte tonal do sinal do detector de frequência do receptor como o sinal A+B total. Para obter a frequência de referência do detector síncrono, é transmitido um tom piloto especial com frequência de 19 kHz. Ao modular o transmissor, o tom piloto é suprimido em 20 dB, e a subportadora é suprimida completamente, deixando apenas as bandas laterais. Assim, graças ao uso da detecção síncrona, as distorções não lineares são drasticamente reduzidas. Além disso, não é necessária a reconstrução de subportadora de alta precisão. O sistema é geralmente insensível a desvios no nível e até na fase da subportadora. O sistema de modulação polar só existe graças a uma grande frota de rádios antigos. Com o tempo, ele está sendo cada vez mais substituído por um sistema de tom piloto. Sabe-se que na recepção estéreo a relação sinal-ruído na saída do receptor é muito pior (20 dB ou mais) do que na recepção mono. O ruído principal está contido no sinal de diferença AB. Portanto, os decodificadores estéreo modernos, para melhorar a relação sinal-ruído, estreitam automaticamente a banda e reduzem o nível do sinal AB na entrada da matriz quando as condições de recepção se deterioram. Neste caso, em vez de aumentar o nível de ruído, a separação dos canais estéreo deteriora-se um pouco, o que é subjetivamente menos perceptível [2]. Este princípio é utilizado, por exemplo, nos sintonizadores de alguns modelos de auto-rádios Pioneer. Voltemos ao sistema de sintonia do receptor. Ao contrário de um sistema baseado em um sintetizador de frequência, o sistema de sintonia proposto pode operar em qualquer banda. Não está diretamente vinculado a nenhuma frequência de recepção específica. Devido ao fato do sistema não conter microprocessador e circuitos digitais de comutação, não há interferência da parte digital. Isso garante a melhor relação sinal-ruído e a máxima sensibilidade do receptor. Alguma desvantagem do aparelho é a falta de indicação do número da estação recebida. Um pré-requisito para a integração do sistema no receptor é a presença de sintonia eletrônica e sinal AFC. A sintonia eletrônica geralmente é realizada por meio de varicaps, que são alimentados com uma tensão de controle de 3 a 24 V dependendo da frequência de sintonia. Unidades receptoras modernas de alta frequência geralmente têm uma faixa de tensão de sintonia mais estreita, aproximadamente 1 - 9 V. O sistema proposto permite trabalhar com qualquer faixa de tensão de sintonia; a faixa desejada é fornecida pela escolha apropriada da tensão de alimentação do amplificador operacional U4 ( Figura 1). O sinal AFC é um componente constante do sinal de saída do detector de frequência e pode ser obtido usando um filtro passa-baixa. É possível que este sinal tenha polaridade reversa (ou seja, quando a frequência é dessintonizada para baixo, o sinal AFC aumenta). A polaridade desejada pode ser obtida usando um único amplificador operacional, no qual deve ser montado um amplificador com coeficiente de transferência de -1.
Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama completo de um receptor VHF FM. Uma unidade VHF-I-2C pronta foi usada como bloco de entrada. Em vez disso, uma unidade de entrada de um rádio de carro fabricado no exterior ou uma unidade de entrada caseira pode ser usada com sucesso. Deve-se notar que qualquer bloco de entrada pode ser facilmente convertido para a faixa desejada substituindo as bobinas dos circuitos heteródino e de entrada. Da saída da unidade VHF, um sinal de frequência intermediária de 10.7 MHz é alimentado a um amplificador aperiódico montado nos transistores VT1 - VT3. Da saída do amplificador, o sinal vai para o filtro passa-banda piezocerâmico F1, que forma a banda passante do receptor. O sinal da saída do filtro é alimentado a um microcircuito especializado U1, que contém um amplificador limitador de FI, um detector de frequência e um pré-amplificador de frequência de áudio. O detector de frequência integrado é baseado em um modulador balanceado. O sinal necessário ao seu funcionamento, defasado em relação à entrada, é obtido através do circuito oscilante L1C9. O fator de qualidade deste circuito determina a inclinação da transformação. O fator de qualidade exigido é definido pelo resistor R13. Da saída do pré-amplificador de audiofrequência (pino 8), o sinal vai para o estágio amplificador no transistor VT5 e depois para o decodificador estéreo. A cadeia R19C14 compensa a resposta de frequência irregular do caminho em altas frequências. Circuitos de correção de pré-distorção devem ser incluídos no decodificador estéreo. Como
Consideremos o funcionamento do sistema de sintonia ao procurar uma estação de rádio com frequência superior (Fig. 2a). Quando o receptor não está sintonizado em uma estação, a tensão AFC apresenta um determinado valor médio (neste caso, cerca de 3 V). Aproximadamente a mesma tensão deve ser ajustada usando o resistor de ajuste R51 no ponto +E. Para iniciar o processo de pesquisa, você deve pressionar o botão “UP”. Neste caso, o gatilho U5B é acionado e U5A é reinicializado. O multiplexador analógico U6 recebe endereço=1. O multiplexador, através do resistor R31, conecta uma tensão um pouco menor que +E à entrada do integrador U4. A tensão de saída do integrador, que é a tensão de sintonia, começa a aumentar. Junto com isso, a frequência de sintonia do receptor aumenta (a área indicada pela seta R na Fig. 2a). Quando a frequência de sintonia começa a se aproximar abaixo da frequência portadora de uma das estações de rádio em operação, a tensão AFC diminui. Quando atinge o limite definido pelo trimmer R28, o comparador U3 comuta e reinicializa ambos os flip-flops U5A e U5B. Neste caso, o multiplexador recebe o endereço = 0, o multiplexador conecta a tensão AFC à entrada do integrador, que realiza o ajuste fino da frequência. A tensão na saída do integrador (e a frequência de sintonia do receptor) muda até que a tensão AFC se torne igual à tensão +E. E isso corresponde ao ajuste fino (a área indicada pela seta AFC na Fig. 2a). Neste momento, a saída do comparador está em estado de alto nível lógico, o que é garantido pela cadeia de histerese VD3-VD5, R25-R27. Esta cadeia é construída de tal forma que quando o comparador é acionado, o limite sobe ligeiramente acima da tensão +E. Na Fig. 2, a tensão limite do comparador é designada Utrh. Para procurar uma estação de rádio com frequência inferior, você deve pressionar o botão "PARA BAIXO". Neste caso, o gatilho U5B é redefinido e U5A é ativado. O multiplexador analógico U6 recebe o endereço=2. O multiplexador, através do resistor R34, conecta uma tensão ligeiramente superior a +E à entrada do integrador U4. A tensão de saída do integrador começa a diminuir. Junto com isso, a frequência de sintonia diminui (área indicada pela seta R na Fig. 2b). Quando a frequência de sintonia começa a se aproximar da frequência portadora de uma das estações de rádio, a tensão AFC aumenta primeiro. Se o comparador U3 estiver ligado anteriormente, ele será desligado. A tensão AFC atinge um máximo, depois começa a diminuir, torna-se igual a +E no momento do ajuste fino e depois cai ainda mais. Quando atinge o limite definido, o comparador U3 comuta e reinicializa ambos os flip-flops. Neste caso, o multiplexador conecta a tensão AFC à entrada do integrador, que retorna a tensão de sintonia, proporcionando ajuste preciso de frequência (a seção indicada pela seta AFC na Fig. 2b). Se o comparador não tivesse uma cadeia de histerese, ele se reinicializaria durante o ajuste fino e uma tentativa de busca resultaria na readquirição da mesma estação. O segundo canal do multiplexador U6 é utilizado para controlar os LEDs. Durante uma busca ascendente, o LED “UP” acende e durante uma busca descendente, o LED “DOWN” acende. Quando uma estação é encontrada e o AFC está funcionando, o LED “LOCK” acende. Durante a busca, o sinal de saída do receptor é desligado (a configuração silenciosa é implementada). Para fazer isso, a tensão de saída do microcircuito U1 é desviada pelo transistor VT4. Este transistor é controlado por uma cascata no VT9, que bloqueia o VT4 quando o LED “LOCK” acende. A cadeia R48C21VD9 fornece um atraso na ativação do sinal pelo tempo necessário para o sistema AFC travar a frequência. O sistema de ajuste é ajustado na seguinte sequência. Primeiro você deve definir o valor de tensão desejado +E. Para fazer isso, aterre a entrada de tensão da unidade VHF e meça a tensão AFC. O mesmo valor é definido com um resistor de ajuste para +E. Se o caminho IF do receptor for implementado de forma diferente, então os limites de ajuste +E podem ser insuficientes a partir de baixo. Neste caso, você deve instalar uma divisória adicional ou usar um estabilizador adequado de um tipo diferente em vez de U2. Então, usando o resistor de corte R28, você deve definir o limite do comparador para que o sistema capture as estações com segurança. Se este limite estiver muito próximo de +E, o sistema de sintonia irá parar devido à interferência. Se o limite estiver muito distante de +E, o sistema pulará estações. Quando o receptor estiver sintonizado na estação e o AFC estiver funcionando, é necessário ajustar o ajuste de tensão +E de acordo com a melhor recepção (este ajuste leva o detector de frequência para o meio da seção linear). O sistema de sintonia é alimentado por duas tensões: +9 V e +30 V. A primeira pode estar na faixa de +5 a +12 V, a segunda depende da faixa de tensão de sintonia da unidade de entrada aplicada e pode variar amplamente. . Em vez do LM311, você pode usar o KR554CA3 ou metade do LM393 (LM2903). TL061 pode ser substituído por KR544UD1, KR140UD8. O análogo doméstico de 4013 é K561TM2 ou K176TM2, 4052 - K561KP1. Em vez dos transistores DTC144E, você pode usar qualquer transistor npn de baixa potência adicionando ao circuito base um divisor de resistores idênticos com uma resistência de 10..47 K. O caminho IF pode ser feito de acordo com um circuito diferente ou pronto- feito. O principal é que ele fornece tensão ao AFC. O decodificador estéreo pode ser feito de acordo com qualquer esquema. Um bom decodificador estéreo para um sistema de modulação polar é descrito em [2].
Figura 3. Diagrama esquemático de um sistema decodificador estéreo com tom piloto. Também são produzidos chips decodificadores estéreo especializados para sistemas com modulação polar. Existe até um chip decodificador estéreo de sistema duplo K174XA51 fabricado pela Angstrem JSC. Para um sistema com tom piloto, existem muitos microcircuitos importados especializados. Como exemplo na Fig. A Figura 3 mostra um diagrama de um decodificador estéreo simples baseado no chip AN7421 da Matsushita. Literatura
Autor: Ridiko Leonid Ivanovich, e-mail: wubblick@yahoo.com
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