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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfaches Setup-System für einen VHF-FM-Empfänger. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Das vorgeschlagene analoge Abstimmsystem kann in nahezu jeden UKW-UKW-Empfänger eingebaut werden. Es enthält weder einen Frequenzsynthesizer noch einen Mikroprozessor, wodurch es einfach und leicht zu reproduzieren ist. Das System sucht automatisch nach dem nächsten Sender, wenn Sie die Taste „UP“ oder „DOWN“ drücken. Anschließend wird das AFC-System aktiviert, das die Feinabstimmung unterstützt. In letzter Zeit hat sich die UKW-Rundfunkausstrahlung im UKW-Band sehr rasant entwickelt. In unserem Land erfolgt der Rundfunk in zwei Bändern: 65.8 – 73 MHz (OIRT-Standard) und 88 – 108 MHz (CCIR-Standard). Der erste dieser Bereiche wird normalerweise als „VHF“ und der zweite als „FM“ bezeichnet, obwohl dies nicht ganz richtig ist: Beide Bereiche liegen im Ultrakurzwellenbereich und beide verwenden Frequenzmodulation (FM oder FM – Frequenz). Modulation). Der Hauptunterschied bei der Übertragung auf diesen Bändern besteht in der Art der Übertragung des Stereosignals. „Unser“ Standard verwendet ein System mit Polarmodulation und der „importierte“ Standard verwendet ein System mit Pilotton. Darüber hinaus ist die maximale Abweichung der Trägerfrequenz unterschiedlich: ±50 kHz bzw. ±75 kHz. Bei einem Polarmodulationssystem wird der 31.25-kHz-Hilfsträger durch das Amplitudendifferenzsignal AB moduliert und zum Summensignal A+B addiert. Das Ergebnis ist ein polarmoduliertes Signal. Bei der Modulation des Senders wird der Hilfsträger durch eine Notch-Schaltung mit einem Gütefaktor von 14 ± 100 um 5 dB unterdrückt. Um ein solches Signal im Empfänger zu dekodieren, reicht es aus, über eine Unterträger-Wiederherstellungsstufe und zwei Diodendetektoren zu verfügen, deren Ausgang die Signale des linken (A) und rechten (B) Kanals sind. Daher konzentrierte sich dieses System zunächst auf einen einfachen Stereo-Decoder. Beim Versuch, einen hochwertigen Stereo-Decoder zu erstellen, treten jedoch einige Mängel des Systems auf. Dies ist zunächst einmal die Notwendigkeit einer genauen Wiederherstellung des Unterträgers (genau 14 dB und eine Schaltung mit einem Qualitätsfaktor von genau 100). Eine Abweichung dieser Parameter verschlechtert die Stereotrennung. Darüber hinaus war das System nicht für die Verwendung einer synchronen Detektion ausgelegt und ein herkömmlicher Amplitudendetektor weist erhöhte nichtlineare Verzerrungen auf. Die Auswahl einer Referenzfrequenz für einen Synchrondetektor aus einem amplitudenmodulierten Unterträger ist schwierig. Das Pilottonsystem [1] konzentrierte sich ursprünglich auf die Verwendung von Synchrondetektions- und Summendifferenz-(Matrix-)Stereo-Decodern. In diesem System wird der 38-kHz-Hilfsträger durch ein Amplitudendifferenzsignal AB moduliert. Matrix-Stereo-Decoder verwenden den Tonanteil des Signals vom Frequenzdetektor des Empfängers als gesamtes A+B-Signal. Um die Referenzfrequenz des Synchrondetektors zu erhalten, wird ein spezieller Pilotton mit einer Frequenz von 19 kHz gesendet. Bei der Modulation des Senders wird der Pilotton um 20 dB unterdrückt und der Unterträger vollständig unterdrückt, sodass nur noch die Seitenbänder übrig bleiben. Dank der Verwendung der synchronen Erkennung werden nichtlineare Verzerrungen deutlich reduziert. Darüber hinaus ist keine hochpräzise Unterträgerrekonstruktion erforderlich. Das System ist im Allgemeinen unempfindlich gegenüber Abweichungen im Pegel und in der gleichmäßigen Phase des Unterträgers. Das Polarmodulationssystem existiert nur dank einer großen Flotte alter Radios. Im Laufe der Zeit wird es zunehmend durch ein Pilottonsystem ersetzt. Es ist bekannt, dass beim Stereoempfang das Signal-Rausch-Verhältnis am Empfängerausgang deutlich schlechter ist (20 dB oder mehr) als beim Monoempfang. Das Hauptrauschen ist im Differenzsignal AB enthalten. Daher verengen moderne Stereo-Decoder zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses automatisch das Band und reduzieren den AB-Signalpegel am Matrixeingang, wenn sich die Empfangsbedingungen verschlechtern. Anstatt den Rauschpegel zu erhöhen, verschlechtert sich in diesem Fall die Trennung der Stereokanäle etwas, was subjektiv weniger auffällig ist [2]. Dieses Prinzip kommt beispielsweise in den Tunern einiger Modelle von Pioneer-Autoradios zum Einsatz. Kehren wir zum Receiver-Tuning-System zurück. Im Gegensatz zu einem System, das auf einem Frequenzsynthesizer basiert, kann das vorgeschlagene Abstimmungssystem auf jedem Band betrieben werden. Es ist nicht direkt an eine bestimmte Empfangsfrequenz gebunden. Da das System keinen Mikroprozessor und keine digitalen Schaltkreise enthält, treten keine Störungen durch den digitalen Teil auf. Dies gewährleistet das beste Signal-Rausch-Verhältnis und maximale Empfängerempfindlichkeit. Ein Nachteil des Geräts ist die fehlende Anzeige der Nummer des empfangenen Senders. Voraussetzung für die Integration des Systems in den Receiver ist das Vorhandensein einer elektronischen Abstimmung und eines AFC-Signals. Die elektronische Abstimmung erfolgt üblicherweise über Varicaps, die je nach Abstimmfrequenz mit einer Steuerspannung von 3 – 24 V versorgt werden. Moderne Hochfrequenzempfängereinheiten haben oft einen engeren Abstimmspannungsbereich, etwa 1 - 9 V. Das vorgeschlagene System ermöglicht das Arbeiten mit jedem Abstimmspannungsbereich; der gewünschte Bereich wird durch die entsprechende Wahl der Versorgungsspannung des Operationsverstärkers U4 bereitgestellt ( Abb. 1). Das AFC-Signal ist ein konstanter Anteil des Ausgangssignals des Frequenzdetektors und kann über einen Tiefpassfilter gewonnen werden. Es ist möglich, dass dieses Signal eine umgekehrte Polarität hat (d. h. wenn die Frequenz nach unten verstimmt wird, erhöht sich das AFC-Signal). Die gewünschte Polarität kann mit einem einzigen Operationsverstärker erreicht werden, auf dem ein Verstärker mit einem Übertragungskoeffizienten von -1 montiert werden sollte.
In Abb. Abbildung 1 zeigt ein vollständiges Diagramm eines UKW-FM-Empfängers. Als Eingabeblock wurde ein fertiges VHF-I-2C-Gerät verwendet. Stattdessen kann erfolgreich eine Eingabeeinheit aus einem ausländischen Autoradio oder eine selbstgebaute Eingabeeinheit verwendet werden. Es ist zu beachten, dass jeder Eingangsblock durch Ersetzen der Spulen der Überlagerungs- und Eingangskreise leicht auf den gewünschten Bereich umgestellt werden kann. Vom Ausgang des UKW-Geräts wird ein Zwischenfrequenzsignal von 10.7 MHz einem aperiodischen Verstärker zugeführt, der auf den Transistoren VT1 - VT3 aufgebaut ist. Vom Ausgang des Verstärkers gelangt das Signal zum piezokeramischen Bandpassfilter F1, der den Durchlassbereich des Empfängers bildet. Das Signal vom Filterausgang wird einer speziellen Mikroschaltung U1 zugeführt, die einen ZF-Begrenzungsverstärker, einen Frequenzdetektor und einen Audiofrequenz-Vorverstärker enthält. Der eingebaute Frequenzdetektor basiert auf einem symmetrischen Modulator. Das für seinen Betrieb erforderliche, gegenüber dem Eingang phasenverschobene Signal wird mit dem Schwingkreis L1C9 gewonnen. Der Gütefaktor dieser Schaltung bestimmt die Steilheit der Transformation. Der erforderliche Qualitätsfaktor wird durch den Widerstand R13 eingestellt. Vom Ausgang des Audiofrequenz-Vorverstärkers (Pin 8) gelangt das Signal zur Verstärkerstufe am Transistor VT5 und dann zum Stereo-Decoder. Die R19C14-Kette gleicht den ungleichmäßigen Frequenzgang des Pfades bei hohen Frequenzen aus. Im Stereodecoder müssen Vorverzerrungskorrekturschaltungen enthalten sein. Als
Betrachten wir die Funktionsweise des Abstimmsystems bei der Suche nach einem Radiosender mit einer höheren Frequenz (Abb. 2a). Wenn der Empfänger nicht auf einen Sender eingestellt ist, hat die AFC-Spannung einen bestimmten Durchschnittswert (in diesem Fall etwa 3 V). Mit dem Trimmwiderstand R51 am Punkt +E sollte annähernd die gleiche Spannung eingestellt werden. Um den Suchvorgang zu starten, müssen Sie die Taste „UP“ drücken. In diesem Fall wird der Trigger U5B gesetzt und U5A zurückgesetzt. Der Analogmultiplexer U6 erhält Adresse=1. Der Multiplexer legt über den Widerstand R31 eine Spannung etwas unter +E an den Eingang des Integrators U4 an. Die Ausgangsspannung des Integrators, die Abstimmspannung, beginnt anzusteigen. Damit einhergehend erhöht sich die Abstimmfrequenz des Empfängers (der durch den Pfeil R in Abb. 2a gekennzeichnete Bereich). Wenn die Abstimmfrequenz beginnt, sich der Trägerfrequenz eines der in Betrieb befindlichen Radiosender zu nähern, sinkt die AFC-Spannung. Wenn der durch Trimmer R28 eingestellte Schwellenwert erreicht wird, schaltet der Komparator U3 um und setzt beide Flip-Flops U5A und U5B zurück. In diesem Fall erhält der Multiplexer die Adresse = 0, der Multiplexer schaltet die AFC-Spannung auf den Integratoreingang, der die Feineinstellung der Frequenz vornimmt. Die Spannung am Integratorausgang (und die Empfängerabstimmfrequenz) ändert sich, bis die AFC-Spannung gleich der +E-Spannung wird. Und dies entspricht der Feinabstimmung (der Bereich, der durch den AFC-Pfeil in Abb. 2a angezeigt wird). Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Komparatorausgang in einem Zustand mit hohem Logikpegel, was durch die Hysteresekette VD3-VD5, R25-R27 sichergestellt wird. Diese Kette ist so aufgebaut, dass beim Auslösen des Komparators die Schwelle leicht über die +E-Spannung ansteigt. In Abb. In 2 ist die Komparatorschwellenspannung mit Utrh bezeichnet. Um einen Radiosender abwärts in der Frequenz zu suchen, müssen Sie die Taste „AB“ drücken. In diesem Fall wird der Trigger U5B zurückgesetzt und U5A gesetzt. Der Analogmultiplexer U6 erhält Adresse=2. Der Multiplexer verbindet über den Widerstand R34 eine Spannung, die etwas größer als +E ist, mit dem Eingang des Integrators U4. Die Ausgangsspannung des Integrators beginnt zu sinken. Damit einhergehend nimmt die Abstimmfrequenz ab (der durch den Pfeil R in Abb. 2b gekennzeichnete Bereich). Wenn die Abstimmfrequenz beginnt, sich der Trägerfrequenz eines der Radiosender zu nähern, erhöht sich zunächst die AFC-Spannung. Wenn der Komparator U3 zuvor eingeschaltet war, wird er ausgeschaltet. Die AFC-Spannung erreicht ein Maximum, beginnt dann zu sinken, erreicht im Moment der Feinabstimmung den Wert +E und fällt dann weiter ab. Bei Erreichen der eingestellten Schwelle schaltet der Komparator U3 um und setzt beide Flip-Flops zurück. In diesem Fall verbindet der Multiplexer die AFC-Spannung mit dem Integratoreingang, der die Abstimmspannung zurückgibt und so eine präzise Frequenzeinstellung ermöglicht (der Abschnitt, der in Abb. 2b durch den AFC-Pfeil gekennzeichnet ist). Wenn der Komparator keine Hysteresekette hätte, würde er sich während der Feinabstimmung selbst zurücksetzen und ein Versuch, nach unten zu suchen, würde dazu führen, dass derselbe Sender erneut erfasst wird. Der zweite Kanal des Multiplexers U6 dient zur Ansteuerung der LEDs. Bei einer Aufwärtssuche leuchtet die LED „UP“ und bei einer Abwärtssuche leuchtet die LED „DOWN“. Wenn ein Sender gefunden wurde und die AFC funktioniert, leuchtet die LED „LOCK“. Während der Suche ist das Ausgangssignal des Empfängers ausgeschaltet (die Stummschaltung ist implementiert). Dazu wird die Ausgangsspannung der Mikroschaltung U1 durch den Transistor VT4 überbrückt. Dieser Transistor wird von einer Kaskade auf VT9 gesteuert, die VT4 sperrt, wenn die LED „LOCK“ aufleuchtet. Die R48C21VD9-Kette sorgt für eine Verzögerung beim Einschalten des Signals für die Zeit, die das AFC-System benötigt, um sich auf die Frequenz einzustellen. Das Tuning-System wird in der folgenden Reihenfolge eingestellt. Zunächst sollten Sie den gewünschten Spannungswert +E einstellen. Erden Sie dazu den Spannungseingang des UKW-Geräts und messen Sie die AFC-Spannung. Der gleiche Wert wird mit einem Trimmwiderstand für +E eingestellt. Wenn der ZF-Pfad des Empfängers anders implementiert ist, reichen die +E-Einstellgrenzen von unten möglicherweise nicht aus. In diesem Fall sollten Sie einen zusätzlichen Teiler einbauen oder anstelle von U2 einen passenden Stabilisator eines anderen Typs verwenden. Anschließend sollten Sie mithilfe des Trimmwiderstands R28 den Schwellenwert des Komparators so einstellen, dass das System sicher Sender erfasst. Wenn dieser Schwellenwert zu nahe an +E liegt, wird das Abstimmungssystem aufgrund von Störungen blockiert. Wenn der Schwellenwert zu weit von +E entfernt ist, überspringt das System Stationen. Wenn der Empfänger auf den Sender eingestellt ist und die AFC funktioniert, müssen Sie die Spannungseinstellung +E entsprechend dem besten Empfang anpassen (diese Einstellung bringt den Frequenzdetektor in die Mitte des linearen Abschnitts). Das Abstimmsystem wird mit zwei Spannungen versorgt: +9 V und +30 V. Die erste kann im Bereich von +5..+12 V liegen, die zweite hängt vom Abstimmspannungsbereich der verwendeten Eingabeeinheit ab und kann stark variieren . Anstelle von LM311 können Sie KR554CA3 oder die Hälfte von LM393 (LM2903) verwenden. TL061 kann durch KR544UD1, KR140UD8 ersetzt werden. Das inländische Analogon von 4013 ist K561TM2 oder K176TM2, 4052 - K561KP1. Anstelle der DTC144E-Transistoren können Sie beliebige NPN-Transistoren mit geringer Leistung verwenden, indem Sie der Basisschaltung einen Teiler aus identischen Widerständen mit einem Widerstandswert von 10..47 K hinzufügen. Der ZF-Pfad kann nach einer anderen Schaltung ausgeführt oder vorgefertigt sein. gemacht. Die Hauptsache ist, dass es den AFC mit Spannung versorgt. Der Stereo-Decoder kann nach einem beliebigen Schema hergestellt werden. Ein guter Stereo-Decoder für ein Polarmodulationssystem ist in [2] beschrieben.
Abbildung 3. Schematische Darstellung eines Stereo-Decodersystems mit Pilotton. Es werden auch spezielle Stereo-Decoder-Chips für Systeme mit Polarmodulation hergestellt. Es gibt sogar einen Dual-System-Stereo-Decoder-Chip K174XA51, der von Angstrem JSC hergestellt wird. Für ein System mit Pilotton gibt es viele spezialisierte importierte Mikroschaltungen. Als Beispiel in Abb. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm eines einfachen Stereo-Decoders basierend auf dem AN7421-Chip von Matsushita. Literatur
Autor: Ridiko Leonid Ivanovich, E-Mail: wubblick@yahoo.com
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