Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation

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In unserem Land verbreitet sich die stereophone Rundfunkübertragung mit einem System mit Pilotton immer mehr. Die zum Empfang von Übertragungen über dieses System verwendeten Fremdgeräte verfügen über Schlüssel-Stereo-Decoder (SD) in Mikroschaltungsbauweise. Sie sind technologisch für die Massenwiederholung geeignet, sind jedoch nach Meinung des Autors den Matrix-Stereodecodern unterlegen. Funkamateuren, die die Leistung ihrer Stereoradioempfänger verbessern möchten, wird empfohlen, einen Stereodecoder eines Pilottonsystems (PT) mit Spektrumteilung zu bauen, manchmal auch Summendifferenz oder Matrix genannt, was bei diesem Stereorundfunk recht selten verwendet wird System.

In unserem Land, wo bekanntlich ein Stereo-Rundfunksystem mit polar modulierten Schwingungen (PMV) [1] eingeführt wurde, haben sich Matrix-Stereo-Decoder (SD) weit verbreitet. Dies erklärt sich dadurch, dass der bei der Übertragung um 14 dB unterdrückte Unterträger im SD relativ einfach wiederhergestellt werden kann. In diesem Fall wird ein Obertonsignal mit einem „normalen“ Verhältnis des Hilfsträgers zu seinen Seitenbändern von einem Vollwellen-Diodendetektor erfasst. Das erfasste Differenzsignal wird mit dem Gesamtsignal auf einer Widerstandsmatrix addiert (subtrahiert), wobei die Kanäle getrennt werden.

Im Ausland (und neuerdings auch in Russland, wo Radiosender im Bereich 88...108 MHz arbeiten) ist das sogenannte System mit einem Pilotton (PT) weit verbreitet, der dem halben Wert der Unterträgerfrequenz entspricht, d.h. 19 kHz. Bei diesem System wird der Hilfsträger während der Übertragung nahezu vollständig unterdrückt, sodass nur die Seitenbänder des Obertonsignals übrig bleiben, die von herkömmlichen Diodendetektoren nicht verzerrungsfrei erfasst werden können. Aus diesem Grund wird die überwiegende Anzahl der LEDs für ein System mit PT als entscheidend angesehen.

In den ersten Modellen solcher LEDs, die auf diskreten Elementen basierten, wurde die Verdoppelung der Gleichstromfrequenz verwendet, um Impulse zu erhalten, die Schalter (normalerweise Dioden) steuern [2]. In später erschienenen LEDs auf Mikroschaltungsbasis werden Steuerimpulse durch Teilen der Frequenz eines spannungsgesteuerten Referenzoszillators (VCO) erhalten, der von einem PLL-System abgedeckt wird. Der Gleichstrom wird im PLL-System mit der auf 19 kHz geteilten VCO-Frequenz verglichen und sorgt für eine Stabilisierung der Frequenz und Phase der Steuerimpulse.

Kürzlich sind auf dem heimischen Markt ähnliche Schlüssel-LEDs im Mikroschaltungsdesign (Chips A290, TA7342, TA7343 usw.) erschienen. Dies ermöglicht es Funkamateuren, einfache CDs für den Empfang von Stereosendungen im Bereich von 88 ... 108 MHz zu erstellen, deren Ausstrahlung vor 5 - 6 Jahren begann und sich in unserem Land immer weiter verbreitet.

Trotz der bekannten Vorteile von Schlüssel-LEDs, wie der Einfachheit der Schaltungsimplementierung (insbesondere im Mikroschaltungsdesign) und der guten Kanaltrennung, kann diese LED-Klasse nach tiefer Überzeugung des Autors immer noch keinen wirklich hochwertigen Stereoempfang bieten Sendungen. Tatsache ist, dass in einem echten Musiksignal die Gesamtinformation vorherrscht – in [1] wird darauf hingewiesen, dass der Modulationskoeffizient des Unterträgers selten 30 % überschreitet, maximal sind jedoch 80 % möglich, und in erster Näherung kann das Signal, das durch die CD läuft, dies tun als monophon gelten. Das ständige Umschalten des Signals, das in den Tasten-LEDs stattfindet, bewirkt tatsächlich die Abtastung der Niederfrequenzkomponente mit einer sehr niedrigen Frequenz (38 oder 31,25 kHz), während sie laut [3] eliminiert wird Einfluss der Abtastfrequenz auf das Niederfrequenzsignal, sie sollte mindestens 15 - 4 Mal größer sein als die höchste Frequenz des Niederfrequenzsignals (5 kHz für ein System mit polarmodulierten Schwingungen), d. h. 60...75 kHz betragen. Die Folge einer solchen „Verarbeitung“ eines Niederfrequenzsignals ist eine Verschlechterung des Klangs bei höheren Frequenzen, während die formalen Qualitätsindikatoren von SD, die mit einem sinusförmigen Testsignal erhalten werden, sehr hoch sein können – der Koeffizient der nichtlinearen Verzerrung beträgt 0,2... 0,3 % oder weniger.

Bei Matrix-LEDs wird nicht das Summensignal abgetastet, sondern das Differenzsignal, dessen Wert, wie oben erwähnt, klein ist, wird bei der Vollwellenerkennung mit einer Frequenz „abgetastet“, die doppelt so hoch ist wie die des Unterträgers, d. h. 76 oder 62,5 kHz.

Dadurch verbessert sich die Qualität des rekonstruierten Differenzsignals und damit auch der Signale am SD-Ausgang.

Die dargelegten Überlegungen wurden vom Autor beim Klangvergleich von Matrix [4] und Tonart [5] SD experimentell überprüft.

Trotz der sehr primitiven Schaltung und elementaren Basis der Matrix-LED war ihr Klang nach Meinung des Autors dem Klang der Tasten-LED, die sich durch Unbestimmtheit und Unschärfe hoher Frequenzen auszeichnete, deutlich überlegen. Der einzige Vorteil des Schlüssel-SD war vielleicht eine nur geringfügig höhere Qualität der Kanaltrennung.

Das schwache Glied der bekannten Matrix-LEDs ist der Hilfsträger-Diodendetektor, der unter Verwendung eines Hochfrequenztransformators mit einer großen Anzahl von Windungen der Sekundärwicklung ausgeführt wird, da die Eingangsspannung von Der Detektor muss mehrere Volt haben [1]. Als erheblich erweisen sich die parasitären Kapazitäten des Hochfrequenztransformators, die zu Amplituden- und Phasenverzerrungen höherer Frequenzen führen und die Kanaltrennung verschlechtern.

Durch den Einsatz synchroner Detektoren, insbesondere auf Basis von CMOS-Schaltern, kann die Verzerrung des Differenzsignals deutlich reduziert werden. Mit solchen Detektoren können (im Gegensatz zu Dioden) Signale mit minimaler Amplitude erfasst werden, auch solche mit vollständig unterdrücktem Träger, der in einem System mit Gleichstrom auftritt. Sie führen zu äußerst geringen Verzerrungen, die praktisch durch das Verhältnis des Widerstands des offenen Kanals des Schalters zum Eingangswiderstand der nächsten Stufe bestimmt werden. Es empfiehlt sich, diese in Form eines Emitterfolgers (Quellenfolgers) zu implementieren. Um Impulse zu erzeugen, die CMOS-Tasten steuern, können absolut die gleichen Schaltungslösungen wie bei „Standard“-Tasten-LEDs verwendet werden, d. h. VCO mit PLL und Frequenzteiler.

Unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen wurde der vorgeschlagene SD für ein System mit PT entwickelt, dessen schematisches Diagramm unten dargestellt ist.

Technische Hauptmerkmale von SD

• Eingangsspannung KSS, mV......60...90
• Übersetzungsverhältnis ...... 3
• Kanaltrennung, dB, nicht weniger......25

Das Gerät besteht aus vier Funktionsblöcken:

• komplexer Stereosignalverstärker (CSS) mit Schlüsseldetektor und Widerstandsmatrizen A1 (Abb. 1);
• Steuerimpulsformer A2 (Fig. 2);
• Tiefpassfilter A3 (Fig. 3);
• Block der Stereoanzeige und Stereoautomatik A4 (Abb. 4).

Das Eingangssignal (direkt vom Ausgang des FM-Demodulators des Empfängers oder Tuners), normalerweise mit einem Wert von 60...90 mV, wird dem Verstärker des Blocks A1 zugeführt, der aus den Transistoren VT1, VT2 besteht (Abb. 1). ). Vom Ausgang des Verstärkers geht das CSS zur Kette R11 C6, die die Vorverzerrung des Gesamtsignals korrigiert (t = 50 μs). Der Supratonanteil des Signals (Seitenbänder des Hilfsträgers plus PT) gelangt über den Kondensator C5, der zusammen mit den Widerständen R12 und R14 einen Hochpassfilter bildet, der das Gesamtsignal teilweise unterdrückt, in die Basis des Transistors VT5. Die Transistoren VT5 und VT6 verstärken die Seitenbänder des durch das Differenzsignal modulierten 38-kHz-Hilfsträgers, die einem Schwingkreis mit niedrigem Q (Q = 6), bestehend aus der Wicklung des Transformators T1 und dem Kondensator C8, zugeordnet und zugeführt werden der Vollwellen-Schlüsseldetektor auf den Tasten der DD1-Mikroschaltung.

(zum Vergrößern klicken)

Das ausgewählte Differenzsignal positiver und negativer Polarität von den Ausgängen der Emitterfolger VT7, VT8 und VT9, VT10 über die Trimmwiderstände R21 und R26 (Kanaltrennung einstellen) wird den Matrizen R24R25, R28R29 zugeführt. Das Gesamtsignal gelangt auch hier über den Widerstand R11. Die auf den Matrizen isolierten Signale der Kanäle A und B werden an einen aktiven Tiefpassfilter (LPF) gesendet, der nach einem für solche Geräte üblichen Schema erstellt wird (Abb. 3), und dann an den SD-Ausgang.

(zum Vergrößern klicken)

Der Steuerimpulsformer A2 (Abb. 2) besteht aus einem VCO an den Transistoren VT1, VT2 (f = 76 kHz) mit einer PLL am Schalter DD1.1 und Operationsverstärker DA1 [6] sowie einem Frequenzteiler an den Triggern von die DD2-Mikroschaltung, die Rechteckimpulse mit einer Frequenz von 38 kHz zur Steuerung der Detektortasten und eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 19 kHz für das PLL-System erzeugt. Es ist zu beachten, dass der verwendete RC-Generator eine sehr hohe thermische Stabilität aufweist, die praktisch nur durch die TKE des Kondensators C9 bestimmt wird, jedoch sehr empfindlich gegenüber Instabilität der Versorgungsspannung ist, die so niedrig wie möglich sein sollte.

Um die LED beispielsweise bei unsicherem Empfang durch den Schalter SA2 (Abb. 5) in den „Mono“-Modus zu zwingen, ist ein Transistorschalter VT4 (Abb. 1) vorgesehen, der den Eingang des Differenzkanals sperrt, wenn a An seiner Basis liegt eine positive (Öffnungs-)Spannung an. Mit dem zweiten Schalter am Transistor VT3 können Sie den Sammelkanal „ausschalten“, indem Sie den Schalter SA1 direkt auf der Platine von Block A1 installieren (dies kann bei der Regelung des Geräts erforderlich sein). In diesem Fall gelangt nur das Differenzsignal zum LED-Ausgang, was beim Einrichten des Decoders oder zur subjektiven Kontrolle der Qualität des Empfangssignals praktisch ist, um „nach Gehör“ zu kontrollieren, da unbefriedigende Empfangsbedingungen in erster Linie das Differenzsignal beeinträchtigen.

Die A4-Stereoanzeige und Stereoautomatisierungseinheit wird gemäß dem in Abb. gezeigten Diagramm zusammengebaut. 4. Das Funktionsprinzip des Prototyps dieses Geräts, bei dem es sich um einen synchronen PT-Detektor mit einem Schwellwertelement (Komparator) handelt, ist in [6] ausführlich beschrieben. Das vorgeschlagene Gerät unterscheidet sich vom Original durch das Vorhandensein eines Eingangssignalverstärkers am Transistor VT1 und eines Ausgangssignal-Inverterverstärkers am Transistor VT2. Anstelle eines speziellen Komparators K521CA1 ist es, wie die Praxis gezeigt hat, durchaus möglich, einen Allzweck-Operationsverstärker mit Bipolartransistoren am Eingang (UCM = 5...10 mV) zu verwenden, der auf die Verstärkung Eins eingestellt ist.

Детали. Die Kondensatoren C6, C8 von Block A1 und C9 von Block A2 müssen aus Glimmer, Polystyrol oder Glasemaille mit einer Toleranz von ±5 % bestehen. Der Widerstand R11 des Blocks A1 muss die gleiche Toleranz haben. Anstelle der verwendeten Transistoren KTZ102V können Sie auch andere der gleichen Serie verwenden, sowie KT315B, KT342A mit h21e>200. KT209-Transistoren können mit einem beliebigen Buchstabenindex versehen sein. Es ist nicht ratsam, sie durch Hochfrequenz-PNP-Transistoren zu ersetzen. Wenn dennoch solche Transistoren (KT3107, KT361 usw.) verwendet werden müssen, sollten zwischen Basis und Kollektor Kondensatoren mit einer Kapazität von 68 - 100 pF eingebaut werden.

Der Transformator T1 des Blocks A1 ist auf einen standardmäßigen vierteiligen Rahmen mit einem Trimmer aus 400NN-Ferrit aus Heterodynspulen von Funkempfängern der MV- und DV-Bereiche gewickelt. Die Wicklungen werden gleichzeitig mit drei Drähten gewickelt: zwei PEV 0.1 und einem PELSHO 0,09. Die Anzahl der Windungen beträgt 410. Die Wicklung besteht aus PELSHO 0,09-Draht – die Primärwicklung, die Sekundärwicklung (PEV 0,1-Drähte) mit einem Abgriff in der Mitte wird durch Verbinden des Endes einer Wicklung mit dem Anfang einer anderen erhalten.

Das Design des Geräts ist nicht kritisch – beim Prototyping wurden die Blöcke durch ungeschirmte Leiter von bis zu 20 cm Länge miteinander verbunden, ohne dass es zu unerwünschten Auswirkungen auf den Betrieb der LED kam. Beim Einbau in einen Receiver sollte die LED möglichst weit von den Schaltkreisen der Tonfrequenz-Ausgabeeinheiten entfernt oder in einer Abschirmung platziert werden, um hochfrequente Störungen durch VCO und Frequenzteiler zu vermeiden.

Einrichten. Wenn zur Herstellung des Geräts gebrauchsfähige Teile verwendet werden, werden die DC-Modi der Elemente automatisch eingestellt. Weicht die Versorgungsspannung vom Nennwert ab (innerhalb von 12...15 V), wird der Wert des Widerstands R1 des Blocks A2 so gewählt, dass die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 3...3.3 V beträgt. By Durch Auswahl des Widerstands R1 des Blocks A4 wird die Spannung am Kollektor des Transistors VT1 auf die Hälfte der Versorgungsspannung eingestellt.

Der Transformator T1 des Blocks A1 wird auf eine Frequenz von 38 kHz eingestellt, indem eine Spannung dieser Frequenz von einem externen Generator (15...20 mV) an den LED-Eingang angelegt wird. Die Spannung wird an der Sekundärwicklung des Transformators T1 geregelt. Der erforderliche Qualitätsfaktor (Q=6) wird durch den Trimmwiderstand R15 eingestellt.

Anschließend wird die LED an den Ausgang des Empfängerdetektors mit einem Bereich von 88...108 MHz angeschlossen (vor den Korrekturschaltungen, falls vorhanden) und der Empfänger wird auf einen zuverlässig empfangenen Sender abgestimmt. Der Zusammenfassungskanal wird durch den Schalter SA1 von Block A1 ausgeschaltet. Die Stereo-Automatisierungseinheit muss natürlich deaktiviert sein. Durch Einstellen des Widerstands R14 (und ggf. auch R13 – grob) erreicht der Steuerimpulsformer A2 das Erscheinen eines erkannten Differenzsignals am LED-Ausgang – dies ist einfach „nach Gehör“ zu bewerkstelligen.

Anschließend prüfen sie die Empfangsstabilität des Differenzsignals (d. h. die Klarheit des PLL-Systems) bei der Abstimmung über den gesamten Bereich.

Die Erfassungsbandbreite (und Haltebandbreite) des PLL-Systems kann innerhalb bestimmter Grenzen durch Ändern des Werts des Widerstands R8 angepasst werden. Danach wird der Sammelkanal eingeschaltet und mithilfe der Trimmwiderstände R21 und R26 des Blocks A1 wird eine maximale Kanaltrennung erreicht. Dieser Vorgang lässt sich am einfachsten durchführen, wenn man Aufnahmen von Rockbands der 60er und 70er Jahre empfängt, als eine fast vollständige Trennung der Instrumente nach Kanälen praktiziert wurde. Die Kanaltrennung kann weiter verbessert werden, indem innerhalb bestimmter Grenzen der Qualitätsfaktor des Transformators T1 des Blocks A1 durch Auswahl des Widerstands R15 geändert wird, was es bis zu einem gewissen Grad ermöglicht, die durch einen bestimmten FM-Pfad verursachten Frequenz-Phasen-Verzerrungen zu kompensieren . Es ist jedoch zu beachten, dass eine solche Einstellung von der oben beschriebenen Einstellung der Kanaltrennung abhängt. Die Ausgänge der SD-Kanäle (links-rechts) können Sie mit einem „Referenz“-Stereoempfänger (Radio-Tonbandgerät) ermitteln.

Es ist zu beachten, dass es schwierig ist, den Transformator T1 anhand des empfangenen Signals genau auf eine Frequenz von 38 kHz abzustimmen, da, wie bereits erwähnt, der Unterträger in einem System mit PT vollständig unterdrückt wird und in Übertragungspausen fehlt. Hier können Sie die folgende Technik anwenden: Wenn der Empfänger auf die Station abgestimmt ist (es gibt einen PLL-Systemerfassungsmodus), löten Sie den Kondensator C5 vorübergehend von der Basis des Transistors VT5 des Blocks A1. Legen Sie dann über einen Kondensator mit einer Kapazität von 10...15 pF von Pin 1 oder 2 der DD2-Mikroschaltung von Block A2 Impulse mit einer Frequenz von 38 kHz an die Basis dieses Transistors an und überwachen Sie die Spannung an T1 mit einem Oszilloskop , Trafo T1 auf maximales Signal einstellen. In diesem Fall wird der Transformator T1 genau auf eine Frequenz von 38 kHz abgestimmt.

Abschließend wird die Stereoanzeige/Stereoautomatik A4 (falls vorhanden) eingerichtet. Der Widerstand R8 dieses Blocks passt die Ansprechschwelle des Komparators so an, dass bei Vorhandensein eines Stereosignals die HL1-LED deutlich aufleuchtet. Bei fehlendem Signal und beim Einstellen des Beleuchtungsbereichs (und „Blinken“) sollte die LED nicht vorhanden sein.

Wenn die Spannung am LED-Eingang von der empfohlenen Spannung (60...90 mV) abweicht, kann es erforderlich sein, die Verstärkung der Kaskade am Transistor VT1 durch Auswahl des Widerstands R4 anzupassen (in diesem Fall müssen Sie sie erneut einstellen). der Konstantstrommodus dieses Transistors).

Die Klangqualität eines Amateurempfängers mit der beschriebenen LED wurde mit der Klangqualität von Stereo-Empfangskanälen mit LED auf den Mikroschaltungen TA7342 und TA7343 verglichen. Das Abhören erfolgte mit einem Röhrenverstärker mit einer Ausgangsleistung von 2x15 W und Lautsprechersystemen 25AC-033 sowie Stereo-Telefonen. Es wurden eine höhere Transparenz und ein natürlicherer Klang des vorgeschlagenen SD festgestellt. Die Kanalaufteilung unterschied sich praktisch nicht von der der „Referenz“-LEDs.

Literatur

1. Zhmurin P.M. Shop-Decoder. - M.: Kommunikation, 1980.
2. Godinard K. Stereophonischer Rundfunk. Pro. aus dem Tschechischen. - M.: Energie, 1974.
3. Lukyanov D. Diskret-analoge Elemente im Audiofrequenzpfad. – Radio, 1984, Nr. 1, S. 37-40.
4. Konovalov V. Stereo-Decoder. - Radio, 1974, Nr. 3, p. 36-38.
5. Bolotnikov N1. Stereo-Decoder. - Radio, 1982, Nr. 12, p. 41,42.
6. Kartsev E., Chulkov B. Stereo-Decoder mit Quarzoszillator. – Radio, 1986, Nr. 2, S. 38-42.

Autor: A. Kiselev, Moskau

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