Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili

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Nel nostro Paese si sta sempre più diffondendo la trasmissione stereofonica su impianto con tono pilota. L'apparecchiatura straniera utilizzata per ricevere le trasmissioni attraverso questo sistema dispone di decodificatori stereo (SD) di tipo chiave in un design a microcircuito. Sono tecnologicamente convenienti per la ripetizione di massa, ma, tuttavia, sono inferiori, secondo l'autore, ai decodificatori stereo di tipo a matrice. I radioamatori che desiderano migliorare le prestazioni dei loro ricevitori stereo sono incoraggiati a costruire un sistema di decodifica stereo con un tono pilota (PT) con separazione dello spettro, talvolta chiamato anche somma-differenza o matrice, usato abbastanza raramente in questo sistema di trasmissione stereo.

Nel nostro Paese, dove, come è noto, è stato adottato un sistema di diffusione stereo ad oscillazioni polari modulate (PMC) [1], sono largamente utilizzati i decodificatori a matrice stereo (SD). Ciò è spiegato dal fatto che la sottoportante soppressa durante la trasmissione di 14 dB può essere ripristinata relativamente facilmente nella SD. In questo caso, un segnale armonico con un rapporto "normale" tra la sottoportante e le sue bande laterali viene rilevato da un rivelatore a diodi a onda intera. Il segnale differenza rilevato viene sommato (sottratto) al segnale totale sulla matrice resistiva, dove i canali sono separati.

All'estero (e recentemente in Russia quando le stazioni radio operano nella gamma di 88 ... 108 MHz), è ampiamente utilizzato il cosiddetto sistema con un tono pilota (PT), pari alla metà del valore della frequenza della sottoportante, ad es. 19 kHz. La sottoportante in questo sistema è quasi completamente soppressa durante la trasmissione, lasciando solo le bande laterali del segnale supertono, che non possono essere rilevate senza distorsione dai rivelatori a diodi convenzionali. Per questo motivo, la stragrande maggioranza degli SD per un sistema con PT è classificata come chiave.

Nei primi modelli di tali LED basati su elementi discreti, per ottenere impulsi che controllano gli interruttori (solitamente quelli a diodi), si utilizzava il raddoppio della frequenza del FET [2]. Nei LED basati su microchip apparsi in seguito, gli impulsi di controllo si ottengono dividendo la frequenza di un oscillatore di riferimento controllato in tensione (VCO), coperto da un sistema PLL. Il FET viene confrontato in un sistema PLL con una frequenza VCO suddivisa fino a 19 kHz e fornisce la stabilizzazione della frequenza e della fase degli impulsi di controllo.

Recentemente, sul mercato interno sono apparsi anche LED chiave simili nella progettazione di microchip (microcircuiti A290, TA7342, TA7343, ecc.). Ciò consente ai radioamatori di realizzare dei semplici LED per la ricezione di trasmissioni stereo nella banda 88...108 MHz, le cui trasmissioni sono iniziate 5 - 6 anni fa e si stanno diffondendo sempre di più nel nostro Paese.

Tuttavia, con i ben noti vantaggi dei LED chiave, come la semplicità dell'implementazione del circuito (specialmente nella progettazione di un microcircuito), una buona separazione dei canali: questa classe di LED, secondo la profonda convinzione dell'autore, non può ancora fornire stereo di alta qualità ricezione. Il fatto è che l'informazione totale prevale in un segnale musicale reale - è indicato in [1] che il coefficiente di modulazione di una sottoportante raramente supera il 30% al massimo 80% possibile e, in prima approssimazione, il segnale che passa attraverso il LED può essere considerato monofonico. La costante commutazione del segnale che avviene nei LED dei tasti, infatti, fa sì che la componente a bassa frequenza sia campionata a frequenza molto bassa (38 o 31,25 kHz), mentre secondo [3], per eliminare l'influenza del frequenza di campionamento sul segnale a bassa frequenza, deve essere maggiore della frequenza più alta del segnale a bassa frequenza (15 kHz per un sistema con oscillazioni modulate polarmente) almeno 4 - 5 volte, cioè essere 60 ... 75 kHz. La conseguenza di tale "elaborazione" di un segnale a bassa frequenza è il deterioramento del suono alle frequenze più alte, mentre gli indicatori di qualità formale dei LED ottenuti su un segnale di prova sinusoidale possono essere molto elevati - il coefficiente di distorsione non lineare è 0,2 ... 0,3% o meno.

Nei LED a matrice il segnale somma non viene campionato, mentre il segnale differenza, il cui valore, come accennato in precedenza, è piccolo, con il rilevamento a onda intera risulta essere "campionato" con una frequenza doppia rispetto a quella della sottoportante, ovvero 76 o 62,5 kHz.

Ciò migliora la qualità del segnale differenziale ripristinato e, di conseguenza, i segnali all'uscita del LED.

Le considerazioni di cui sopra sono state verificate sperimentalmente dall'autore confrontando il suono dei LED della matrice [4] e del tasto [5].

Nonostante il circuito molto primitivo e la base elementare del LED a matrice, il suo suono, secondo l'autore, superava significativamente il suono del LED chiave, che si distingueva per le alte frequenze sfocate e sfocate. L'unico vantaggio del LED chiave era, forse, solo una qualità leggermente superiore della separazione dei canali.

L'anello debole dei LED a matrice noti è il rilevatore di sottoportante a diodi, che viene eseguito utilizzando un trasformatore ad alta frequenza con un numero elevato di spire dell'avvolgimento secondario, poiché per ottenere un livello accettabile di distorsione durante il rilevamento del diodo, la tensione di ingresso di il rilevatore deve essere di diversi volt [1]. Le capacità parassite del trasformatore ad alta frequenza risultano significative, il che provoca distorsioni di ampiezza e fase delle frequenze più alte e peggiora la separazione dei canali.

La distorsione del segnale differenziale può essere notevolmente ridotta utilizzando rivelatori sincroni, in particolare quelli basati su interruttori CMOS. Tali rivelatori consentono di rilevare (a differenza del diodo) segnali di ampiezza minima, compresi quelli con una portante completamente soppressa, che avviene in un sistema FET. Introducono distorsioni estremamente ridotte, che sono praticamente determinate dal rapporto tra la resistenza del canale aperto della chiave e la resistenza di ingresso dello stadio successivo, che è consigliabile eseguire sotto forma di inseguitore di emettitore (sorgente). Per la formazione di impulsi che controllano i tasti CMOS, è possibile utilizzare assolutamente le stesse soluzioni circuitali dei LED dei tasti "standard", ad es. VCO con PLL e divisore di frequenza.

Tenendo conto delle considerazioni di cui sopra, è stata sviluppata la SD proposta per un sistema con un FET, il cui diagramma schematico è riportato di seguito.

Principali caratteristiche tecniche di SD

• Tensione di ingresso KSS, mV......60...90
• Rapporto di trasmissione......3
• Separazione dei canali, dB, non meno......25

Il dispositivo è composto da quattro blocchi funzionali:

• amplificatore di segnale stereo complesso (CSS) con key detector e matrici resistive A1 (Fig. 1);
• modellatore di impulsi di controllo A2 (Fig. 2);
• filtro passa basso A3 (Fig. 3);
• blocco di indicazione stereo e automatiche stereo A4 (Fig. 4).

Il segnale di ingresso (direttamente dall'uscita del demodulatore FM del ricevitore o sintonizzatore), che, di norma, ha un valore di 60 ... 90 mV, viene inviato al blocco amplificatore A1, realizzato sui transistor VT1, VT2 (Fig. 1). Dall'uscita dell'amplificatore, il KSS va al circuito R11 C6, che corregge la pre-distorsione del segnale totale (t = 50 μs). La parte armonica del segnale (bande laterali della sottoportante più FET) attraverso il condensatore C5, che insieme ai resistori R12 e R14 forma un filtro passa-alto, che sopprime parzialmente il segnale totale, entra nella base del transistor VT5. I transistor VT5 e VT6 amplificano le bande laterali della sottoportante a 38 kHz modulate dal segnale differenza, che sono allocate su un circuito oscillatorio di bassa qualità (Q = 6), costituito dall'avvolgimento del trasformatore T1 e del condensatore C8, e alimentate al pieno rilevatore di chiavi d'onda sui tasti del microcircuito DD1.

(clicca per ingrandire)

Il segnale differenziale selezionato di polarità positiva e negativa dalle uscite dei follower di emettitore VT7, VT8 e VT9, VT10 attraverso i resistori trimmer R21 e R26 (regola la separazione dei canali) viene inviato alle matrici R24R25, R28R29. Qui, attraverso il resistore R11, viene fornito il segnale totale. I segnali dei canali A e B selezionati sulle matrici vengono inviati ad un filtro passa-basso attivo (LPF), realizzato secondo lo schema comune a tali dispositivi (Fig. 3), e quindi all'uscita del LED.

(clicca per ingrandire)

Il formatore di impulsi di controllo A2 (Fig. 2) è costituito da un VCO sui transistor VT1, VT2 (f = 76 kHz) con un PLL sul tasto DD1.1 e l'amplificatore operazionale DA1 [6] e un divisore di frequenza sui trigger del Microcircuito DD2, che genera impulsi "meander" con una frequenza di 38 kHz per controllare i tasti del rivelatore e un'onda quadra con una frequenza di 19 kHz per il sistema PLL. Si noti che il generatore RC applicato ha una stabilità termica molto elevata, determinata praticamente solo dal TKE del condensatore C9, tuttavia è molto sensibile all'instabilità della tensione di alimentazione, che dovrebbe essere la più bassa possibile.

Per forzare il LED a passare alla modalità "Mono" con l'interruttore SA2 (Fig. 5), ad esempio, in caso di ricezione incerta, è previsto un tasto a transistor VT4 (Fig. 1) che blocca l'ingresso del canale differenziale quando viene applicata una tensione positiva (apertura) alla sua base. Il secondo tasto sul transistor VT3 consente di "spegnere" il canale totale con l'interruttore SA1 installato direttamente sulla scheda dell'unità A1 (potrebbe essere necessario durante la regolazione del dispositivo). In questo caso, all'uscita del LED passa solo il segnale di differenza, che è comodo da controllare "a orecchio" durante l'impostazione del decoder o per il controllo soggettivo della qualità del segnale ricevuto, poiché condizioni di ricezione insoddisfacenti influiscono principalmente sulla differenza segnale.

L'unità di indicazione stereo e automatismi stereo A4 è assemblata secondo lo schema di fig. 4. Il principio di funzionamento del prototipo di questo dispositivo, che è un rivelatore FET sincrono con un elemento di soglia (comparatore), è descritto in dettaglio in [6]. Il dispositivo proposto differisce da quello originale per la presenza di un amplificatore di segnale in ingresso su un transistor VT1 e di un amplificatore inverter di segnale in uscita su un transistor VT2. Invece di un comparatore specializzato K521CA1, come ha dimostrato la pratica, è possibile utilizzare amplificatori operazionali generici con transistor bipolari all'ingresso (UCM = 5 ... 10 mV), corretti per il guadagno unitario.

Dettagli. I condensatori C6, C8 del blocco A1 e C9 del blocco A2 devono essere in mica, polistirene o smalto vetroso con tolleranza ± 5%. La resistenza R11 del blocco A1 deve avere la stessa tolleranza. Invece dei transistor applicati KTZ102V, puoi usarne altri della stessa serie, così come KT315B, KT342A con h21e> 200. I transistor KT209 possono essere con qualsiasi indice di lettere. Non è auspicabile sostituirli con transistor p-n-p ad alta frequenza. Se tali transistor (KT3107, KT361, ecc.) devono ancora essere utilizzati, è necessario installare condensatori con una capacità di 68 - 100 pF tra la base e il collettore.

Il trasformatore T1 del blocco A1 è avvolto su un telaio standard a quattro sezioni con un trimmer in ferrite 400NN da bobine eterodina di ricevitori radio MW e LW. Gli avvolgimenti sono avvolti contemporaneamente con tre fili: due PEV 0.1 e uno PELSHO 0,09. Il numero di spire è 410. L'avvolgimento del filo PELSHO 0,09 è l'avvolgimento primario, secondario (fili PEV 0,1) con una presa dal centro si ottiene collegando l'estremità di un avvolgimento all'inizio dell'altro.

Il design del dispositivo non è critico: durante la prototipazione, i blocchi sono stati collegati tra loro da conduttori non schermati lunghi fino a 20 cm senza effetti indesiderati nel funzionamento del LED. Quando installato nel ricevitore, il LED deve essere posizionato il più lontano possibile dai circuiti delle unità di uscita della frequenza audio o posizionato nello schermo per evitare interferenze ad alta frequenza dal VCO e dai divisori di frequenza.

Istituzione. Nel caso di utilizzo di parti riparabili per la fabbricazione del dispositivo, le modalità degli elementi per la corrente continua vengono impostate automaticamente. Se la tensione di alimentazione differisce da quella nominale (entro 12 ... 15 V), il valore del resistore R1 del blocco A2 viene selezionato in modo tale che la tensione nel punto di giunzione dei resistori R1 e R2 sia 3 ... 3.3 V. Selezionando il resistore R1 del blocco A4, la tensione viene impostata sul collettore del transistor VT1 pari alla metà della tensione di alimentazione.

Il trasformatore T1 del blocco A1 è sintonizzato su una frequenza di 38 kHz applicando una tensione di questa frequenza da un generatore esterno (15 ... 20 mV) all'ingresso del LED. La tensione è controllata sull'avvolgimento secondario del trasformatore T1. Il fattore di qualità richiesto (Q=6) è impostato dalla resistenza di regolazione R15.

Successivamente, il LED è collegato all'uscita del rivelatore del ricevitore con una gamma di 88 ... 108 MHz (ai circuiti di correzione, se presenti) e il ricevitore è sintonizzato su una stazione ricevuta con sicurezza. Il canale somma è spento dall'interruttore SA1 del blocco A1. L'unità di automazione stereo, ovviamente, dovrebbe essere disabilitata. Regolando il resistore R14 (e anche, se necessario, R13 - approssimativamente), i dispositivi del formatore di impulsi di controllo A2 ottengono l'aspetto di un segnale di differenza rilevato all'uscita dell'SD - questo è facile da fare "a orecchio".

Quindi controllare la stabilità della ricezione del segnale differenziale (ovvero la chiarezza del PLL) quando si cambia la portata.

La banda di cattura (e mantenimento) del PLL può essere regolata entro certi limiti modificando il valore del resistore R8. Successivamente, il canale somma viene attivato e, con l'aiuto dei resistori trimmer R21 e R26 del blocco A1, si ottiene la massima separazione dei canali. Il modo più semplice per eseguire questa operazione è quando si ricevono registrazioni di gruppi rock degli anni '60 e '70, quando si praticava la quasi completa separazione degli strumenti per canale. È possibile migliorare ulteriormente la separazione dei canali modificando entro certi limiti il ​​fattore di qualità del trasformatore T1 del blocco A1 selezionando la resistenza R15, che consente di compensare in una certa misura le distorsioni frequenza-fase introdotte da una specifica FM sentiero. Tuttavia, va notato che questa regolazione è interdipendente con la regolazione della separazione dei canali sopra descritta. È possibile determinare le uscite dei canali LED (sinistra-destra) utilizzando un ricevitore stereo "di riferimento" (radio).

Va notato che è difficile sintonizzare con precisione il trasformatore T1 in base al segnale ricevuto a una frequenza di 38 kHz, poiché, come già notato, la sottoportante nel sistema FET è completamente soppressa ed è assente nelle pause di trasmissione. Qui puoi usare il seguente trucco: con il ricevitore sintonizzato sulla stazione (c'è una modalità di cattura PLL), dissaldare temporaneamente il condensatore C5 dalla base del transistor VT5 del blocco A1. Quindi, alla base di questo transistor, attraverso un condensatore con una capacità di 10 ... 15 pF, applicare impulsi con una frequenza di 1 kHz dall'uscita 2 o 2 del microcircuito DD2 del blocco A38 e, controllando la tensione a T1 con un oscilloscopio regolare il trasformatore T1 al segnale massimo. In questo caso, il trasformatore T1 sarà finemente sintonizzato su una frequenza di 38 kHz.

Infine, viene regolata l'unità di indicazione stereo / automazione stereo A4 (se installata). Il resistore R8 di questo blocco regola la soglia del comparatore in modo che in presenza di un segnale stereo il LED HL1 si accenda chiaramente. In assenza di segnale e quando si modifica la gamma di illuminazione (e "lampeggiante"), il LED non dovrebbe essere.

Se la tensione all'ingresso del LED è diversa da quella consigliata (60 ... 90 mV), potrebbe essere necessario regolare il guadagno della cascata sul transistor VT1 selezionando il resistore R4 (in questo caso sarà necessario impostare nuovamente la modalità DC di questo transistor).

La qualità del suono di un ricevitore amatoriale con il LED descritto è stata confrontata con la qualità del suono della ricezione di percorsi stereo con LED sui microcircuiti TA7342 e TA7343. L'ascolto è stato effettuato utilizzando un amplificatore a valvole con una potenza di uscita di 2x15 W e sistemi acustici 25AC-033, oltre a telefoni stereo. È stata notata una maggiore trasparenza e un suono naturale del LED proposto. La separazione dei canali praticamente non differiva da quella dei LED "di riferimento".

Letteratura

1. Zhmurin P.M. Conservare i decoder. - M.: Comunicazione, 1980.
2. Godinard K. Trasmissione stereofonica. Per. dal ceco. - M.: Energia, 1974.
3. Lukyanov D. Elementi discreti-analogici nel percorso della frequenza audio. - Radio, 1984, n. 1, pag. 37-40.
4. Konovalov V. Decoder stereo. - Radio, 1974, n. 3, p. 36-38.
5. Bolotnikov N1. Decoder stereo. - Radio, 1982, n. 12, p. 41,42.
6. Kartsev E., Chulkov B. Decoder stereo con oscillatore a cristallo. - Radio, 1986, n. 2, pag. 38-42.

Autore: A.Kiselev, Mosca

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