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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un nuovo modo per generare un segnale SSB. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili Nelle apparecchiature di comunicazione radioamatoriale, sono ampiamente utilizzati due metodi per formare un segnale a banda laterale singola: filtro e fase [1]. Il terzo filtro di fase non ha ancora ricevuto la distribuzione. Tutti appartengono ai metodi "diretti", caratterizzati dal fatto che il segnale audio dopo una serie di trasformazioni di frequenza si trasforma in un'unica banda laterale. Un posto speciale è occupato dal metodo "sintetico" per formare un segnale SSB, proposto da M. Verzunov [2]. La sua essenza è la seguente. Un segnale SSB è formato dal segnale audio originale (con qualsiasi mezzo) a una frequenza ausiliaria relativamente bassa, dove è facile sopprimere la portante e la banda laterale non necessaria. Il segnale generato viene rilevato da due rilevatori: ampiezza e frequenza, all'uscita dei quali vengono allocate tensioni proporzionali all'ampiezza istantanea e alla frequenza istantanea del segnale SSB. L'oscillatore principale del trasmettitore, eccitato alla frequenza operativa, è modulato in frequenza dalla tensione proveniente dall'uscita del rilevatore di frequenza. Nello stadio di uscita del trasmettitore, anche il segnale emesso viene modulato in ampiezza dalla tensione proveniente dall'uscita del rilevatore di ampiezza. Con coefficienti di modulazione correttamente selezionati, si forma un normale segnale SSB che entra nell'antenna alla frequenza operativa. I vantaggi del metodo "sintetico" includono la possibilità di generare un segnale SSB ad una frequenza arbitrariamente alta e un basso contenuto di sottoprodotti (frequenze di combinazione) nel segnale di uscita. Inoltre, la maggior parte degli stadi trasmettitori RF può funzionare in modalità Classe C con alta efficienza. Gli svantaggi del metodo includono l'inammissibilità dello sfasamento relativo dei segnali di controllo nei canali di modulazione di frequenza e di ampiezza e la necessità di riprodurre accuratamente le ampiezze e le frequenze del segnale sintetizzato, che impone requisiti rigorosi sulla linearità dell'ampiezza- caratteristiche di frequenza di rivelatori e modulatori. L'ultimo svantaggio nel canale di frequenza viene parzialmente eliminato quando il PLL viene utilizzato per controllare la frequenza dell'oscillatore master. Relativamente di recente, sulla stampa sono apparse brevi notizie sullo sviluppo in Inghilterra di un nuovo schema per la generazione di un segnale SSB con un metodo "sintetico" utilizzando la tecnologia di controllo automatico [3], che ha permesso di eliminare in gran parte gli svantaggi descritti del metodo . Gli autori (V. Petrovic e W. Gosling) hanno chiamato il nuovo trasmettitore "Polar loop SSB transmitter", intendendo, molto probabilmente, la rappresentazione vettoriale del segnale SSB in coordinate polari. Lo schema a blocchi del trasmettitore è mostrato in fig. uno.
La sua parte ad alta frequenza è semplice: contiene un oscillatore principale G1 sintonizzato sulla frequenza operativa f e un amplificatore di potenza A1 collegato all'antenna W1. La parte a bassa frequenza del dispositivo è più complicata. Include un generatore di segnale SSB ausiliario U1, che converte il segnale audio dal microfono B1 in banda singola a una frequenza relativamente bassa, ad esempio 500 kHz. Shaper U1 può contenere amplificatore microfonico A5, modulatore bilanciato U8. oscillatore di riferimento G3 ad una frequenza di 500 kHz e filtro elettromeccanico Z2. Il segnale SSB a bassa frequenza generato Ui viene inviato al limitatore U2 e al rivelatore sincrono U3, all'uscita del quale viene generata una tensione. proporzionale all'ampiezza del segnale SSB a1. Pertanto, gli elementi U2 e U3 svolgono le funzioni di un rivelatore di ampiezza. Naturalmente, potrebbe essere utilizzato anche un rilevatore di inviluppo convenzionale, ma la sua linearità è peggiore e il limitatore è ancora necessario per ulteriori trasformazioni del segnale. Vediamo ora lo schema a blocchi del trasmettitore "dall'altra parte", dall'uscita. Parte del segnale RF in uscita attraverso l'attenuatore A4 viene inviato al convertitore di frequenza U7, il cui oscillatore locale è il sintetizzatore di frequenza G2 o qualche altro generatore altamente stabile. La sua frequenza f è impostata uguale alla differenza o somma della frequenza operativa f1 e della bassa frequenza ausiliaria f3. In questo caso, dopo la conversione, verrà selezionato un segnale con una frequenza uguale alla frequenza del segnale a bassa frequenza formato (nel nostro esempio, 500 kHz). Si supponga che la frequenza operativa f1 sia 28 kHz. quindi la frequenza del sintetizzatore G500 dovrebbe essere 2 o 28 kHz. Il segnale convertito viene applicato al limitatore U000 e al rivelatore sincrono U29. simile ai nodi U000 e U5. All'uscita del rivelatore sincrono U6 viene generata una tensione. proporzionale all'ampiezza del segnale emesso a2. Entrambe le tensioni, a3 e a6, sono applicate alla modalità differenziale dell'amplificatore di modulazione CC A2 e controllano l'ampiezza del segnale RF nell'amplificatore di potenza A1. Pertanto, si forma un anello chiuso per tracciare l'ampiezza del segnale emesso. Il funzionamento del circuito è poco influenzato dai coefficienti di trasmissione dei rivelatori sincroni e di altri collegamenti. Inoltre, maggiore è il guadagno nell'anello (determinato principalmente dall'amplificatore A3), più accuratamente viene tracciata l'ampiezza del segnale di uscita, a condizione che gli sfasamenti del segnale di controllo nell'anello siano piccoli (altrimenti l'anello potrebbe auto- eccitare). La potenza di picco richiesta del trasmettitore è impostata dall'attenuatore A4. Considera il funzionamento del canale di rilevamento della frequenza. Il segnale SSB ritagliato Da e il segnale di uscita convertito in frequenza e anche ritagliato U4 vengono inviati al rivelatore di fase U4, dove vengono confrontati tra loro in fase. La tensione di uscita del rivelatore di fase. proporzionale alla differenza di fase, tramite il filtro passa basso Z1 e l'amplificatore DC A2 agisce sul varicap compreso nel circuito dell'oscillatore master del trasmettitore G1. Nodi U4, Z1. A2 e il varicap sono così inclusi nel loop PLL, che stabilisce l'esatta uguaglianza delle frequenze del segnale SSB ausiliario con l'uscita convertita. È solo necessario che quando il trasmettitore è acceso, la frequenza dell'oscillatore principale cade nella diarrea di cattura del loop PLL (che può essere di decine e centinaia di kilohertz), l'ulteriore tracciamento avvenga automaticamente. Durante le pause del segnale vocale, il sistema si adegua alla frequenza della portante soppressa f3, il resto della quale è disponibile all'uscita del formatore di segnale SSB ausiliario U1. Lo stadio di uscita del trasmettitore è chiuso durante le pause a causa del funzionamento dell'anello di rilevamento dell'ampiezza. L'essenza del funzionamento dell'intero sistema, quindi, si riduce a quanto segue: si forma un segnale SSB ausiliario ad una frequenza f3 (dal nodo U1), il segnale emesso viene convertito alla stessa frequenza (elementi U7, G2), e due circuiti di tracciamento automatico per ampiezza e frequenza stabiliscono l'uguaglianza di ampiezze e fasi dei segnali SSB ausiliari e irradiati. Di conseguenza, viene emesso un segnale SSB che è esattamente lo stesso del segnale ausiliario, ma a una frequenza f1 molto più alta. Il funzionamento del sistema può essere spiegato anche da un diagramma vettoriale in coordinate polari r e φ, mostrato in Fig. 2.
Il vettore U1 rappresenta il segnale SSB ausiliario. La lunghezza a di questo vettore corrisponde all'ampiezza e l'angolo φ1 corrisponde alla fase. L'uscita in frequenza convertita del trasmettitore viene visualizzata come vettore U2. Il sistema di controllo dell'ampiezza cerca di stabilire l'uguaglianza delle lunghezze dei vettori U1 e U2 e il sistema PLL - l'uguaglianza delle loro fasi. Con un tracciamento perfetto, i vettori corrispondono e il segnale convertito corrisponde esattamente al segnale generato. C'è quasi sempre un errore di tracciamento, che diminuisce all'aumentare del guadagno nei circuiti di controllo. Quando si implementa la parte RF del trasmettitore, risulta essere estremamente semplice. Lo stadio di uscita può funzionare in modalità di classe C ad alta efficienza. Inoltre, non è richiesta un'elevata linearità dei modulatori di ampiezza e frequenza, poiché un feedback negativo profondo negli anelli di controllo linearizza il sistema e riduce significativamente le distorsioni non lineari. Inoltre, non ci sono requisiti speciali per la stabilità dell'oscillatore principale G1, poiché la sua frequenza è stabilizzata dal sistema PLL. Il trasmettitore è sintonizzato in frequenza dal sintetizzatore G2. Gli inventori del nuovo metodo "sintetico" riferiscono che la parte HF del trasmettitore è completamente insensibile alle increspature della tensione di alimentazione, ai cambiamenti nei valori nominali degli elementi, ecc. Il vantaggio principale del trasmettitore è l'altissima purezza dello spettro di uscita, che è particolarmente importante nelle moderne condizioni dell'aria. Il trasmettitore non emette frequenze laterali (ad eccezione delle armoniche). Quando è stato testato con un segnale a due toni, il livello delle componenti spurie è risultato essere inferiore a -50 dB. e nei trasmettitori SSB filtrati convenzionali raramente scende al di sotto di -30...-35dB. Il trasmettitore è stato testato ad una frequenza di 99.5 MHz con una potenza irradiata di 13...20 W. Sembra che un nuovo metodo per formare SSB interesserà i radioamatori con parametri di alta qualità. Si sta valutando anche la possibilità di "ricetrasmissione" del trasmettitore descritto. Ad esempio, gli elementi U7 e G2 (vedi Fig. 1) possono fungere da convertitore di frequenza per la parte ricevente del ricetrasmettitore. In ricezione, il consueto percorso di amplificazione IF e il rivelatore SSB sono collegati all'uscita del convertitore U7 e il segnale di riferimento per quest'ultimo può essere prelevato dall'unità ausiliaria di generazione del segnale SSB U1. È anche possibile convertire doppiamente la frequenza f1 ricevuta e la frequenza f3 utilizzando il primo quarzo e il secondo oscillatore locale sintonizzabile, come spesso avviene nei ricevitori e ricetrasmettitori radioamatori. L'intero sistema di generazione del segnale SSB funzionerà in questo caso sul secondo IF del ricevitore. Letteratura
Autore: V. Polyakov (RA3AAE), Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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