Всякая всячина

Стартовая страница Блога - < тут >

Продолжение(содержание) Блога - << ТуТ >>

8. Приёмники прямого преобразования. SSB ППП.

В данной части блога представлены различные схемы SSB Приёмников Прямого Преобразования(везде далее - SSB ППП) и по сложности, и по сути. В ППП, как известно, частота ПЧ или нулевая-ПЧ расположена прямо у частоты ГПД - таков принцип ППП. Иными словами, при приёме, образуются две полосы приема - ВБП и НБП верхняя и нижняя соответственно, потому как спектр частот передающей станции в ППП как складывается с частотой ГПД так и вычитается из неё, образуя две полосы приема. Одна из них - вредная(или побочная).

В нерабочей (побочной) полосе НЧ спектр принимаемых станций как-бы инвертируется и они слышны как какая-то "какофония" звуков, совершенно неразборчивых для восприятия. Для приема именно сигналов SSB т.е. разделения или выделения полос ВБП/НБП применяется метод фазовой селекции. Суть его предельно проста и описана не только в русско- но и в англо-язычной литературе. В русско-язычной литературе этот метод основательно расписан и объяснён в нескольких книжках уважаемого В.Т. Полякова (RA3AAE). Поэтому объяснять это в 100-й раз не имеет смысла - проще это почитать в книгах Полякова.

Но если вкратце изложить суть фазового метода на словах, то буквально это выглядит так - Входной ВЧ сигнал расщепляется на два канала и подаётся на два разных смесителя. На каждый смеситель подается сигнал ГПД сдвинутый относительно другого на 90грд. Затем НЧ сигналы каналов 0/90грд. предварительно усиливаются, фильтруются ФНЧ с частотой среза 3 кГц и подаются на НЧ фазовращатель(НЧФВ) 0/90грд. Сигналы к примеру ВПБ после фазо-вращения в НЧФВ не получившие фазового сдвига т.е. 0 грд. на выходе НЧФВ складываются, т.к. приходят в фазе, а сигналы НБП получившие дополнительный сдвиг по НЧ ещё на 90грд., на выходе НЧФВ приходят в противофазе 0/180 и взаимно-компенсируются т.е. превращаются в 0 по напряжению. И таким образом одна из боковых полос удаляется - остаётся только одна боковая ВБП или НБП, всё зависит от чередования фаз на ВЧ фазовращателе и на НЧФВ. Если поменять сигналы фаз 0/90 местами(схемно), то будет выделяться другая боковая полоса.

В отличие от простых ППП, где есть только один канал приема и нет никаких "вращателей" фаз ни по НЧ, ни по ВЧ, приемники с фазовым подавлением боковых полос значительно сложны простых ППП, которые ещё называют приёмниками DSB, подчёркивая тот факт, что принимаются обе боковые полосы, одна из которых является чистым источником помех. Поэтому SSB ППП в несколько раз сложнее простых ППП. И это только потому, что нам хочется обеспечить именно SSB(однополосный) приём. Есть некоторые моменты, которые нужно понимать исследуя ниже-предоставленные схемы.

-- Сигнал с ГПД должен пройти через ВЧ фазовращатель(ВЧФВ), расщепившись на два сигнала с фазами 0 и 90грд. Далее эти сигналы подаются на два раздельных смесителя.

-- На выходе смесителей получаются два НЧ сигнала(спектры) сдвинутые относительно др. друга на 90грд. Далее эти два раздельных НЧ сигнала 0/90грд. подаются после предварительного усиления и фильтрации на второй фазовращатель НЧ - НЧФВ.

-- После сдвигов фаз в НЧФВ на выходе последнего получаем сигнал только одной боковой полосы, который затем ещё раз фильтруют ФНЧ и подают на оконечный УНЧ всего приемника.

-- ВЧФВ могут быть выполнены как на цифровых ИМС (триггерах или регистрах сдвига), так и на дискретных компонентах R,L,C. На цифровых ИМС ВЧФВ работают как правило на частотах в 2 или в 4-ре раза превышающей принимаемую частоту.

К примеру, принимаемая частота = 7МГц, ВЧФВ на "цифре" будет работать на частоте 14 или 28МГц. В схемах ниже есть и такой, и такой варианты. Если ВЧФВ выполнены на дискретных R, L, C компонентах, то частоты принимаемая и частота ВЧФВ - одинаковы ! Также следует учесть, что согласно структуре приемников SSB ППП, ВЧФВ может быть установлен как в цепи ГПД, так и в цепи входного сигнала - суть работы такого ППП не изменится, лишь изменится выделяемая боковая полоса. Понятное дело, что применить триггеры или регистры во входных цепях априори не получится, поэтому в таком случае ВЧФВ выполняется на дискретных компонентах R, L, C.

В схемах SSB ППП представленных ниже, реализованы различные варианты и смесителей, и ГПД и УРЧ, и полифайзеров, и ВЧФВ, и т.д. "Полифайзеры" и другие фазо-сдвигающие ВЧ и НЧ цепи будут подробнее рассмотрены в соответствующих разделах Блога.

Рис.8.1

Рис.8.2

Рис.8.3

Рис.8.4

Рис.8.5

Рис.8.6

Рис.8.7

Рис.8.8

Рис.8.9

Рис.8.10

Рис.8.11

Рис.8.12

Рис.8.13

Рис.8.14

Рис.8.15

Рис.8.16

Рис.8.17

Рис.8.18

Рис.8.19

Рис.8.20

Рис.8.21

Рис.8.22

Рис.8.23

Рис.8.24

Рис.8.25

Рис.8.26

Рис.8.27

\
Рис.8.28

\
Рис.8.29

Рис.8.30

Схема на Рис.8.30 заслуживает особого внимания, чтобы о ней немного рассказать. Как известно в SSB ППП/ТПП используется две разных "архитектуры" демодуляции SSB сигналов при помощи фазового метода. Это можно увидеть на блок-схемах ниже:

Рис.8.30.1

Рис.8.30.2

На блок-схемах выше показаны два способа формирования SSB-сигналов. Эти схемы "правомерны" и для демодуляции(приёма) SSB сигналов, если сигналы подавать на них справа-налево. Но нам важно другое! Обе схемы на Рис.8.30.1 и Рис.8.30.2 обеспечивают одно - демодуляцию SSB сигналов в ППП/ТПП. И их принципиальая разница заключается лишь в одном - В первой схеме ВЧ фазовращатель расположен в цепи ГПД, тогда как во второй схеме ВЧ фазовращатель расположен в цепи сигнала. На первый взгляд и это очевидно - первая схема имеет преимущество перед второй схемой - поскольку ВЧ фазовращатель стоит в цепи ГПД, то он никак не влияет на входные цепи ППП,ТПП. Другое дело во второй схеме - тут ВЧ фазовращатель стоит как раз в цепи сигнала и от его параметров(затухания) будет зависеть напрямую и чувствительность ППП/ТПП. Но есть, как говорится, и обратная сторона медали. Вспомним, что когда ВЧ фазовращатель(далее ВЧФВ) стоит в цепи ГПД, то мы для этих целей используем так называемые "цифровые" ВЧФВ, т.е. выполненные на основе триггеров или счётчиков цифровых ИМС. Это делается во-первых для того, что в любом случае, "цифровые" ВЧФВ имеют в разы лучшую погрешность сдвига фаз 0/90 градусов и во-вторых (это важно) такие ВЧФВ работают в широком диапазоне частот. Ведь триггеру или счётчику "всё равно" какая у него частота на входе - его дело разделить её на 2 или 4-ре для получения "квадратурных" ВЧ сигналов, т.е. сдвинутых отностительно друг друга на 90 градусов. Если использовать ИМС для ВЧФВ работающие на частотах до 120-150МГц или даже выше, то ВЧФВ для ППП,ТПП может быть всего один(!!!). При этом, в силу такой схемотехники, частота подаваемых сигналов ВЧ на формирователи сигналов 0/90 для смесителей должна быть в 2 или 4-ре раза выше принимаемой частоты. Для НЧ диапазонов 160-80 метров - это ещё как-то нам подходит, т.к. для диапазона 3.5 МГц "учетверённая частота" будет равна пока ещё 14 МГц, а для диапазона 7МГц - это уже будет 28МГц(!!!). Для диапазона 14 МГц - это уже будет аж 56МГц(!!!). Т.е. "тенденцию" мы уже видим и понимаем, что с ростом принимаемой частоты, частота подаваемая на формирователи квадратуры 0/90 для смесителей уже "забирается" в УКВ диапазон ! Вот тут 2на помощь" нам приходит вторая схема демодуляции SSB сигнала(см.выше), т.е. та, где ВЧФВ стоит в цепи сигнала. В этом случае частота сигнала ГПД равна частоте принимаемого сигнала, т.е. для диапазона 28 МГц частота сигнала с ГПД тоже = 28 МГц ! Т.е. никоим образом не повышается.

Но у такого способа демодуляции SSB-сигнала в ППП есть и недостаток, а вернее их несколько:

1. ВЧФВ может вносить потери во входной сигнал, смотря по какой схемо-технике ВЧФВ выполнен. RC, RLC- фазовращатели вносят потери в ВЧ сигнал, минимум 6 дБ. А LC- фазовращатели потерь НЕ вносят!

2. ВЧФВ никоим образом(!!!) НЕ широкополосен, если выполнен по простым схемам ВЧ фазовращателей. Т.е. иными словами, ВЧФВ нужен "свой" на каждый диапазон ППП/ТПП.

Тем не менее, ППП постороенный автором с SSB демодулятором выполненным по второй блок-схеме, т.е. когда ВЧФВ стоит в цепи сигнала, показал отличную работу. Потери в ВЧФВ оказались минимальными - не более 6 дБ(2 раза по напряжению) и благодаря использованию УРЧ, с лихвой скомпенсировались. Зато частоту ГПД не пришлось увеличивать, она была равной частоте сигнала - т.е. 14 МГц. ВЧФВ был выполнен на мостовом фазовращаетеле RC-типа. Схема ниже...

R и С были рассчитаны для частоты = 14МГц и сопротивлению R = 500 Ом.

При настройке "острота" настройки подстроечников ВЧФВ для подавления боковой была довольно высокой. Т.е. как мы говорим в таких случаях "был острый резонанс" ! 😊

РЕЗЮМЕ: На ВЧ диапазонах(14МГц и выше) в SSB ППП/ТПП желательно или даже лучше(!!!) использовать вторую блок-схему для демодуляции SSB-сигналов. Она проще в изготовлении и настройке, хотя имеет недостаток - полное отсутствие "широко-диапазонности" при использовании простых схемных решений - RC, RLC, LC ФЧФВ 1-2 порядков. При смене диапзона ВЧФВ также должен переключаться. Но для "монобендных" ППП/ТПП - это решение, по мнению автора - наилучшее !!!