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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Eine neue Möglichkeit, ein SSB-Signal zu erzeugen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation In Amateurfunk-Kommunikationsgeräten werden häufig zwei Methoden zur Bildung eines Einseitenbandsignals verwendet - Filter und Phase [1]. Der dritte - Phasenfilter hat noch keine Verteilung erhalten. Sie alle gehören zu den „direkten“ Verfahren, die sich dadurch auszeichnen, dass das Audiosignal nach einer Reihe von Frequenztransformationen in ein Einseitenband übergeht. Einen besonderen Platz nimmt die von M. Verzunov [2] vorgeschlagene "synthetische" Methode zur Bildung eines SSB-Signals ein. Sein Wesen ist wie folgt. Ein SSB-Signal wird aus dem ursprünglichen Audiosignal (auf beliebige Weise) bei einer relativ niedrigen Hilfsfrequenz gebildet, wo es einfach ist, den Träger und unnötiges Seitenband zu unterdrücken. Das erzeugte Signal wird von zwei Detektoren erfasst - Amplitude und Frequenz, an deren Ausgang Spannungen zugeordnet werden, die proportional zur momentanen Amplitude und momentanen Frequenz des SSB-Signals sind. Der mit der Betriebsfrequenz erregte Hauptoszillator des Senders wird durch die Spannung vom Ausgang des Frequenzdetektors frequenzmoduliert. In der Ausgangsstufe des Senders wird das ausgesendete Signal zusätzlich durch die Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors amplitudenmoduliert. Bei korrekt gewählten Modulationskoeffizienten wird ein normales SSB-Signal gebildet und tritt mit der Betriebsfrequenz in die Antenne ein. Die Vorteile des „synthetischen“ Verfahrens liegen in der Möglichkeit, ein SSB-Signal mit beliebig hoher Frequenz und einem geringen Anteil an Nebenprodukten (Kombinationsfrequenzen) im Ausgangssignal zu erzeugen. Darüber hinaus können die meisten HF-Sendestufen mit hoher Effizienz im Klasse-C-Modus arbeiten. Zu den Nachteilen des Verfahrens gehören die Unzulässigkeit der relativen Phasenverschiebung der Steuersignale in den Frequenz- und Amplitudenmodulationskanälen und die Notwendigkeit, die Amplituden und Frequenzen des synthetisierten Signals genau zu reproduzieren, was hohe Anforderungen an die Linearität der Amplitude stellt. Frequenzeigenschaften von Detektoren und Modulatoren. Der letzte Nachteil im Frequenzkanal wird teilweise beseitigt, wenn die PLL zur Steuerung der Frequenz des Master-Oszillators verwendet wird. Vor relativ kurzer Zeit erschienen in der Presse kurze Berichte über die Entwicklung eines neuen Schemas zur Erzeugung eines SSB-Signals durch ein "synthetisches" Verfahren in automatischer Regelungstechnik in England [3], mit dem die beschriebenen Nachteile des Verfahrens weitgehend beseitigt werden konnten . Die Autoren (V. Petrovic und W. Gosling) nannten den neuen Sender "Polarloop SSB-Sender", was höchstwahrscheinlich eine Vektordarstellung des SSB-Signals in Polarkoordinaten bedeutet. Das Blockschaltbild des Senders ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Sein Hochfrequenzteil ist einfach - er enthält einen Hauptoszillator G1, der auf die Betriebsfrequenz f abgestimmt ist, und einen Leistungsverstärker A1, der mit der Antenne W1 verbunden ist. Der niederfrequente Teil des Geräts ist komplizierter. Es enthält einen Hilfs-SSB-Signalgenerator U1, der das Audiosignal vom Mikrofon B1 in ein Einzelband bei einer relativ niedrigen Frequenz, beispielsweise 500 kHz, umwandelt. Der Former U1 kann einen Mikrofonverstärker A5 und einen symmetrischen Modulator U8 enthalten. Referenzoszillator G3 mit einer Frequenz von 500 kHz und elektromechanisches Filter Z2. Das erzeugte niederfrequente SSB-Signal Ui wird dem Begrenzer U2 und dem Synchrondetektor U3 zugeführt, an dessen Ausgang eine Spannung erzeugt wird. proportional zur Amplitude des SSB-Signals a1. Somit führen die Elemente U2 und U3 die Funktionen eines Amplitudendetektors aus. Natürlich könnte auch ein herkömmlicher Hüllkurvendetektor verwendet werden, aber dessen Linearität ist schlechter und der Begrenzer wird für weitere Signaltransformationen noch benötigt. Betrachten wir nun das Blockschaltbild des Senders „von der anderen Seite“, vom Ausgang her. Ein Teil des HF-Ausgangssignals durch das Dämpfungsglied A4 wird dem Frequenzwandler U7 zugeführt, dessen lokaler Oszillator der Frequenzsynthesizer G2 oder ein anderer hochstabiler Generator ist. Seine Frequenz f wird gleich der Differenz oder Summe der Betriebsfrequenz f1 und der niedrigen Hilfsfrequenz f3 gesetzt. In diesem Fall wird nach der Umwandlung ein Signal mit einer Frequenz gleich der Frequenz des gebildeten Niederfrequenzsignals (in unserem Beispiel 500 kHz) ausgewählt. Angenommen, die Betriebsfrequenz f1 beträgt 28 kHz. dann sollte die G500-Synthesizer-Frequenz 2 oder 28 kHz betragen. Das umgewandelte Signal wird an den Begrenzer U000 und den Synchrondetektor U29 angelegt. ähnlich den Knoten U000 und U5. Am Ausgang des Synchrondetektors U6 wird eine Spannung erzeugt. proportional zur Amplitude des ausgesendeten Signals a2. Beide Spannungen a3 und a6 werden an den Gegentakt des DC-Modulationsverstärkers A2 angelegt und steuern die Amplitude des HF-Signals im Leistungsverstärker A1. Somit wird eine geschlossene Schleife zum Verfolgen der Amplitude des emittierten Signals gebildet. Der Betrieb der Schleife wird wenig durch die Übertragungskoeffizienten von Synchrondetektoren und anderen Verbindungen beeinflusst. Außerdem wird die Amplitude des Ausgangssignals umso genauer nachgeführt, je größer die Verstärkung in der Schleife ist (hauptsächlich durch den Verstärker A3 bestimmt), vorausgesetzt, dass die Phasenverschiebungen des Steuersignals in der Schleife klein sind (ansonsten kann die Schleife selbsttätig sein). begeistern). Die erforderliche Spitzenausgangsleistung des Senders wird durch das Dämpfungsglied A4 eingestellt. Betrachten Sie den Betrieb des Frequenzverfolgungskanals. Das beschnittene SSB-Signal From und das frequenzumgesetzte und ebenfalls beschnittene Ausgangssignal U4 wird dem Phasendetektor U4 zugeführt und dort phasengleich miteinander verglichen. Die Ausgangsspannung des Phasendetektors. proportional zur Phasendifferenz wirkt über das Tiefpassfilter Z1 und den DC-Verstärker A2 auf den Varicap, der in der Schaltung des Hauptoszillators des Senders G1 enthalten ist. Knoten U4, Z1. A2 und der Varicap sind somit in der PLL-Schleife enthalten, die die exakte Gleichheit der Frequenzen des SSB-Hilfssignals mit dem umgewandelten Ausgang herstellt. Es ist nur erforderlich, dass beim Einschalten des Senders die Frequenz des Hauptoszillators in den Erfassungsdurchfall der PLL-Schleife fällt (der mehrere zehn und hundert Kilohertz betragen kann). Die weitere Verfolgung erfolgt automatisch. Während Pausen im Sprachsignal stellt sich das System auf die Frequenz des unterdrückten Trägers f3 ein, dessen Rest am Ausgang des Hilfs-SSB-Signalformers U1 zur Verfügung steht. Die Ausgangsstufe des Senders ist während der Pausen aufgrund des Betriebs der Amplituden-Tracking-Schleife geschlossen. Das Wesentliche des Betriebs des gesamten Systems läuft daher auf Folgendes hinaus: Ein Hilfs-SSB-Signal wird bei einer Frequenz f3 (durch den Knoten U1) gebildet, das emittierte Signal wird auf dieselbe Frequenz umgewandelt (Elemente U7, G2). und zwei automatische Tracking-Schleifen für Amplitude und Frequenz stellen die Gleichheit von Amplituden und Phasen der Hilfs- und abgestrahlten SSB-Signale her. Als Ergebnis wird ein SSB-Signal ausgegeben, das genau das gleiche wie das Hilfssignal ist, jedoch mit einer viel höheren Frequenz f1. Die Funktionsweise des Systems kann auch durch ein Vektordiagramm in Polarkoordinaten r und φ erklärt werden, das in Abb. 2.
Der Vektor U1 repräsentiert das SSB-Hilfssignal. Die Länge a dieses Vektors entspricht der Amplitude und der Winkel φ1 entspricht der Phase. Der frequenzgewandelte Ausgang des Senders ist als Vektor U2 dargestellt. Das Amplitudensteuersystem versucht, die Gleichheit der Längen der Vektoren U1 und U2 und das PLL-System - die Gleichheit ihrer Phasen - herzustellen. Bei perfektem Tracking stimmen die Vektoren überein und das konvertierte Signal stimmt exakt mit dem generierten Signal überein. Es gibt fast immer einen Spurfehler, der abnimmt, wenn die Verstärkung in den Regelkreisen erhöht wird. Bei der Implementierung des HF-Teils des Senders erweist es sich als äußerst einfach. Die Ausgangsstufe kann im Klasse-C-Modus mit hoher Effizienz arbeiten. Eine hohe Linearität von Amplituden- und Frequenzmodulatoren ist ebenfalls nicht erforderlich, da eine tiefe Gegenkopplung in den Regelkreisen das System linearisiert und nichtlineare Verzerrungen erheblich reduziert. Auch an die Stabilität des Masteroszillators G1 bestehen keine besonderen Anforderungen, da dessen Frequenz durch das PLL-System stabilisiert wird. Die Frequenz des Senders wird durch den Synthesizer G2 abgestimmt. Die Erfinder des neuen "synthetischen" Verfahrens berichten, dass der HF-Teil des Senders völlig unempfindlich gegenüber Welligkeiten der Versorgungsspannung, Änderungen der Elementbewertungen usw. ist. Der Hauptvorteil des Senders ist die sehr hohe Reinheit des Ausgangsspektrums besonders wichtig bei modernen Klimaanlagen. Der Sender strahlt keine Nebenfrequenzen ab (außer Oberwellen). Beim Test mit einem Zweitonsignal wurde festgestellt, dass der Pegel von Störkomponenten unter -50 dB lag. und bei herkömmlichen gefilterten SSB-Sendern fällt er selten unter -30...-35dB. Der Sender wurde bei einer Frequenz von 99.5 MHz mit einer Strahlungsleistung von 13...20 W getestet. Es scheint, dass die neue Methode zur Bildung von SSB Funkamateure mit hohen Qualitätsparametern interessieren wird. Auch die Möglichkeit eines "Transceivers" des beschriebenen Senders wird in Betracht gezogen. Beispielsweise können die Elemente U7 und G2 (siehe Fig. 1) als Frequenzumsetzer für den Empfangsteil des Transceivers dienen. Beim Empfang sind der übliche ZF-Verstärkungspfad und der SSB-Detektor mit dem Ausgang des U7-Konverters verbunden, und das Referenzsignal für letzteren kann der Hilfs-SSB-Signalerzeugungseinheit U1 entnommen werden. Es ist auch möglich, die empfangene Frequenz f1 und die Frequenz f3 unter Verwendung des ersten Quarzes und des zweiten abstimmbaren lokalen Oszillators doppelt umzuwandeln, wie es oft in Amateurfunkempfängern und Sendeempfängern gemacht wird. Die gesamte SSB-Signalerzeugung arbeitet in diesem Fall auf der zweiten ZF des Empfängers. Literatur
Autor: V. Polyakov (RA3AAE), Moskau; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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