Кроме того, в приемниках с неподавленной несущей и одной боковой полосой расширенная полоса пропускания цепи синхронизации приводит к фазовой модуляции гетеродина в соответствии с передаваемым сообщением. На выходе детектора появляются нелинейные искажения. В настоящее время разрабатываются схемы, в которых прн помощи дополнительного варикапа корректируется настройка резонансного контура так, что паразитная модуляция гетеродина, а следовательно, и нелинейные искажения на выходе приемника уменьшаются. Более оптимальное решение заключается в том, чтобы сохранить прн передаче ту часть второй боковой полосы, которая расположена ближе к несущей и в которой сосредоточена основная мощность модулирующего процесса. Такая передача осуществляется, например, в телевизионном вещании. Верхняя боковая полоса частот имеет ширину 6 МГц, нижняя - 1 МГц.

В однополосном приемнике с подавленной несущей сдвнг спектра продетектироваиного низкочастотного сигнала, вызванный нестабильностью частоты гетеродина, приводит к тому, что при передаче периодических колебаний сложной формы нарушается кратность частот на выходе приемника. В результате ухудшается качество воспроизведения музыкальных передач и снижается разборчивость речи. Поэтому необходимо, чтобы собственная частота гетеродина отклонялась от номинальной не более чем на 2-5 Гц в радиовещательных приемниках и на 50-100 Гц в любительской радиосвязи. Получить такую высокую стабильность частоты довольно трудно. Эффективным методом повышения стабильности является использование прецизионного внутреннего опорного генератора с фиксирз-ванной настройкой, равной разности частот между соседними каналами. Гетеродин приемника синхронизируется гармониками опорного генератора и перестраивается скачками. В качестве эталона частоты для опорного генератора можно взять, например, линию задержки на период строчной развертки, которая применяется в цветных телевизорах. Однако при этом требуется, чтобы все принимаемые радиовещательные станции работалина частотах, кратных частоте строчной развертки. В некоторых случаях для автоматической подстройки частоты гетеродина несущую при передаче подавляют не полностью. Рассматривается также способ подстройки связных приемников по основному тону передаваемой речи. Частота основного тона лежит в пределах ИО-330 Гц, и при точной настройке гетеродина ее гармоники на выходе приемника должны быть кратны. Система ФАПЧ сравнивает фазы гармоник и вырабатывает напряжение, управляющее ч.астотой гетеродина.

Некоторые трудности вызывает также осуществление автоматической регулировки усиления (АРУ). При перестройке на другую станцию происходит срыв синхронизации гетеродина, постоянное напряжение на выходе амплитудного детектора пропадает и коэффициент усиленпя УВЧ возрастает. Гетеродин снова синхронизируется сигналом, и на выходе амплитудного детектора появляется постоянная составляющая напряжения, которая уменьшает коэффициент усиления УВЧ. Синхронизация опять нарушается. Чтобы избежать этих периодических колебаний, для син.хроиизирующего сигнала приходится использовать отдельный УВЧ, не охваченный автоматической регулировкой усиления. Связь АРУ с синхронизацией, нестабильность постоянной составляющей выходного напряжения амплитудного детектора привели к необходимости разработки специальных схем АРУ. Для этого на выходе синхронного амплитудного детекто-46

ра при помощи высокочастотного фильтра выделяют сигнал с удвоенной частотой несущей. После усиления его детектируют по амплитуде для получения регулирующего напряжения, которое подводится к усилителю высокой частоты. Недостаток такой системы состоит в том, что она реагирует на гармоники сигнала синхронного гетеродина и на помехи, отличающиеся по частоте от сигнала.

В ряде схем применяется АРУ по огибающей низкочастотного сигнала. В приемниках однополосных сигналов с подавленной несущей этот способ является единственно возможным. В таком случае выходное напряжение низкой частоты подается на обычный амплитудный детектор, нагрузкой которого служит фильтр нижних частот с большой постоянной времени. Если постоянная времени ФНЧ измеряется секундами, при кратковременном перерыве в передаче, например в паузах между слова.мн и фразами, постоянное напряжение на выходе фильтра не успевает измениться и может быть использовано для регулирювки усиления. Однако такой способ ухудшает помехоустойчивость приемника к импульсным помехам.

Максимальная чувствительность синхронного детектора около 1 мВ. Уменьшение напряжения сигнала на входе фajoпoгo детектора приводит к срыву синхронизации из-за ухода собствепной частоты гетеродина под действием нестабильного управляющего напряження. Повышение общей чувствительности приемника возможно за счет усиления сигнала по высокой частоте. Так как в радиотракте бескоитурного приемника избирательные цепи отсутствуют, из-за нелинейности высокочастотного усилителя могут возникнуть комбинационные частоты или перекрестные искажения от мощной местной станции при приеме удаленной. Поэтому динамический диапазон входного сигнала у бесконтурного синхронного приемтгка небольшой. Для увеличения динамического диапазона необходимо использовать балансные усилители и вводить глубокую отрицательную обратную связь. При этом число каскадов усиления увеличивается.

В двухканальных приемниках требуется точный подбор элементов фазовращателя. Подавление паразитной боковой полосы частот выражается в децибелах и определяется по формуле

б.п = - 10 lg[(A*b4 + Д W + + 6. (36)

где Дфдц н Д+нч - абсолютные погрешности сдвига фазы в высокочастотном и низкочастотном фазовращателях; бК-относительная погрешность согласования каналов по коэффициенту усиления.

Необходимость точного подбора элементов широкополосного фазовращателя, их нестабильность во времени ограничивают использование двухканальных схем в промышленной аппаратуре. Однако фазокомпенсационный способ прие-ма и передачи однополосиых сигналов без синхронизации гетеродина пользуется популярностью у радиолюбителей, так как не требует дефицитных деталей.

Настройка синхронных приемников на радиостанцию отличается от обычной. Если для выделения несущей используется узкополосный колебательный контур, разность фаз между сигналом и выделенной несущей уже при небольшой расстройке достигает 90°. Поэтому при перестройке между соседними станциями приемник молчит, и создается впечатление его высокой избирательности. В синхронных приемниках с цепью ФАПЧ или синхронизацией гетеродина при перестройке происходит срыв синхронизации и на выходе прослушиваются биения с разностной частотой сигнала и гетеродина, что создает нежелательный субъективный эффект.

в силу сложности и перечисленных недостатков в настоищее время возможно практическое выполнение бескоитурных AM приемников лишь третьего и четвертого класса для диапазонов длинных и средних волн. При навесном монтаже применение синхронного амплитудного детектора нецелесообразно. Однако в связи с переходом на твердотельные интегральные компоненты рассмотренные усложнения структурной схемы иногда становятся оправданными, так как промышленности экономически целесообразнее изготовить интегральную схему любой сложности, чем наматывать и настраивать катушечные фильтры.

Недостатки синхронного детектирования почти не затрагивают телевизионные приемники. Так как телевизионный сигнал широкополосный, удовлетворительная избирательность цепи синхронизации получается при выделении несущей с помощью одиночного колебательного контура. Постоянная составляющая выходного напряжения синхронного детектора не влияет на систему АРУ, поскольку для получения регулирующего напряжения используются строчные синхронизирующие и.мпульсы. Синхронное детектирование в телевизоре дает возможность осуществить режекцию помех звукового сопровождения не в тракте УПЧИ, а в видеоусилителе. Поэтому после синхронного детектора сигнал звукового сопровождения еще не подавлен, и тракт звука может быть очень простым при сохранении высокой помехоустойчивости приемника. Если для прие.ма сигналов изображения использовать двухканальную схему, фазовращатель должен обеспечивать постоянный фазовый сдвиг только в диапазоче частот от 1 до 3-5 МГц.

Наибольшее распространение синхронный детектор получил в приемниках ЧМ сигналов как в бесконтурных, так и в высокочувствительных, имеющих пониженный порог помехоустойчивости. Система ФАПЧ одновременно выполняет функции усилителя, селекти.в-ного фильтра, ограничителя и частотного детектора, а автоматические подстройка частоты и регулировка усиленпя здесь не используются. Избирательность бесконтурного ЧМ приемника выражается в децибелах и находится по формуле (9):

=4m = -201gYs. (37)

Схема ФАПЧ с интегрирующим фильтром имеет нормированную характеристику коэффициента передачи двухкаскадного резонансного усилителя. Избирательность приемника получается несколько выше, чем с обычной двухконтурной цепью, так как полоса пропускания системы ФАПЧ может быть уже, чем ширина спектра ЧМ колебания. Сужение полосы ограничено нестабильностью частоты синхронного гетеродина и увеличением искажений на выходе демодулятора в результате роста модуляционной ошибки.

РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ С ПЕРЕКРЫВАЮЩИМИСЯ СПЕКТРАМИ ЧАСТОТ

В связи с загрузкой радиочастотного диапазона становится актуальной задача повышения избирательности систем радиосвязи по отношению к сигналам помехи, занимающим тот же участок частотного диапазона, что и полезный сигнал. Один из возможных способов разделения двух сигналов с перекрывающимися частотными спектрами - применение синхронного детектирования.

Рассмотрим случай, когда на вход приемника поступают ампли-туднЙодулиованный сигнал и амплитудно-модулированная помеха сГема выделения сигнала (рис. 38) содержит: смеситель и тетеродин, напряжение которого ортогонально сущей частоте поме хи фильтр нижних частот; сумматор; модулятор и гетеродин, синхронизированный разностной частотой сигнала и помехи.

Рис. 38. Структурная схема разделения AM сигнала и ЛЛ1 помехи.

В смесителе входные AM сигнал и AM помеха перемножаются с напряжением гетеродина

с.р=1/с.гСО5{0п<. (38)

На выходе смесителя после фильтра нижних частот остается только полезный сигнал промежуточ.чой частоты, равной разности несущих частот сигнала и по.мехи:

Uo=kmUcUc.t sin Qt sin (шс-о)п)<. (39)

Однако промежуточная частота выходного сигнала ниже высшей модулирующей частоты, поэтому обычный амплитудный детектор здесь использовать нельзя. Чгобы выделить огибающую сигнала промежуточной частоты, необходимо его разделить на сипугондаль-ное колебание с разностной частотой сигнала и помехи. Это осуществляется с помощью параметрической обратной связи, коэффицнент передачи которой с выхода на вход изменяется по закону:

B = So+Bi sin (wc-шс)/. (40)

Функцию параметрического элемента выполняет модулятор. Подставив формулу (40) в (7), заметим, что возле порога самовозбуждения системы, когда ВоКо--I, на выходе сумматора будет гродетектированный сигнал низкой частоты

Usb=kmUoUc.rSinQtlBiKo. (41)

Другой способ выделения сигнала заключается в ряде последовательных преобразований напряжения первой промежуточной частоты (39) с помощью нескольких синхронных гетеродинов, частоты которых в 2, 6, 18, 54 и т. д. раз больше, чем первая промежу-

точная. .Преобразование проводится до тех пор, пока частота выходного сигнала не станет больше высшей частоты модуляции.

Подавление AM помехи обратно пропорционально погрешности фазы гетеродина, напряжение которого ортогонально несущей частоте помехи. .В реальных приемниках синхронное детектирование осуществляется после усиления на высокой или промежуточной частоте. Избирательные цепи искажают амплитудно-частотную симметрию спектра AM сигналов и ухудшают подавление помехи. Поэтому настройка избирательных цепей радиоприемника проводится по-разному: при более мощной помехе - на частоту помехи, при более мощном сигнале-на частоту сигнала. В практических схемах прн совпадении спектров AM сигнала и помехи подавление последней почти достигало 20 дБ. Использование подобных избирательных устройств позволяет повысить надежность радиосвязи в условиях сильной загруженности частотных диапазонов, выделенных для радиолюбителей.

Рис. 39. Структурная схема разделения AM сигнала и ЧМ помехи.

На рис. 39 показана структурная схема выделения сигнала при подаче на входе приемника амплитудно-модулированного сигнала и частотно-модулированной поме.хи. Схема содержит: сумматор, синхронный амплитудный детектор и гетеродин, синхронизированный частотой помехи; фильтр нижних частот; модулятор. С помощью синхронного а.\гплитудного детектора из су.м.мы сигнала и помехи выделяется напряжение, пропорциональное амплитуде помехи. После фильтра нижних частот низкочастотное напряжение помехи поступает на модулятор. На выходе модулятора вновь восстанавливаются амплитуда и частота ЧМ помехи, которая затем в противофазе подается на сумматор. В результате помеха уменьшается пропорционально коэффициенту обратной связи замкнутой связи.

Такое устройство использовалось в системе Аполлон для улучшения качества приема цветной телевизионной передачи с поверхности Луны, когда на видеосигнал накладывался частотно-модулированный телеметрический сигнал. Особенность схемы, показанной на рис. 39, состоит в том, что она подавляет сигнал помехи, не изменяя частотного спектра полезного сигнала. Применение же обычного заграждающего фильтра привело бы к то.му, что значительная часть спектра сигнала изображения оказалась бы подавленной.

Глава вторая

РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ КОНСТРУКЦИИ СИНХРОННЫЙ ПРИЕМНИК ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ

Основы дальнего приема. Возможиость дальнего и сверхдальнего приема УКВ ЧМ и телевизионных сигналов представляет для радиолюбителей не меньший интерес, чем любительская радиосвязь. Один нз организаторов этого вида радиоспорта - радиолюбитель С. К. Сотников. В иностранной периодической печати также встречаются сведения о случаях дальнего према. Радиолюбители г. Бордо (Франция) принимают телевизпоипые передачи из СССР, Южной Америки, США, Африки, Великобритании. В Испании имеется ряд зон, где местные передачи искажаются сигналами из Италии и Центральной Европы. В Англии также наблюдаются помехи телевизионному приему от дальних передающих станций.

Дальний прием носит нерегулярный, эпизодический характер. В умеренной климатической зоне, к которой относится значительная часть территории СССР, причинами дальнего раснросг1)апения радиоволн являются:

1. Отражение от стоя ионосферы fj, происходян1Сс днем в равноденствие на частотах не выше 60 МГц. Оно особенно ингснспвно в годы максимальной солнечной активности, которая наблюдается периодически через П лет. В 1957-1958 гг. была отмечена самая высокая солнечная активность с начала надежных наблюдений (1749 г.). Дальность распространения радиоволн 3000-10 000 км.

2 Отражение от спорадического слоя ионосферы Ее. происходящее днем и вечером в летнее время года на частотах до 90 МГц. Дальность распространения радиоволн 600-2000 км.

3. Рассеяние в тропосфере, наиболее сильное в летнее время. Дальность распространения радиоволн до 400 км. Сигнал подвержен за.мираниям с частотой менее 10 Гц.

В прибрежных морских районах возможны и другие причины дальнего распространения радиоволн.

Для построения чувствительного приемника целесообразно определить частоты, па которых ожидается дальний прием. Для этого из табл. 8 следует исключить: каналы, на которых проводится местное телевизионное вещание и смежные с ними; каналы советского стандарта от 6 по 12, на которых в радиусе 300 км отсутствуют передачи центрального телевизионного вещания; полосы частот шириной 1-2 МГц, расположенные вблизи частот местного УКВ Ч.М радиовещания в диапазоне 64,5-73 МГц; частоты, на которых наблюдаются помехи от служб связи и воздушной наниг.щии в диапазонах 41-47, 68-87,5, 216-235 МГц.

В условиях города оказываются свободными для дальнего приема всего лишь нескОьЧько телевизионных каналов, чажс если полоса пропускания канала изображения 1-2 МГц.

При отсутствии радиопомех вероятность тальпсго приема зависит от чувствительности аппаратуры. На рис. 40 по:.азано напряжение радиопомех, приведенное ко входу рпднонрнсмного устройства с полосой пропускания ЮО кГц и входным сопротивлением 75 Ом. Здесь кривая I-тепловые п космические шумм ыалонаправленной йитенны, кривая 2 - шумы входного каскада, выполненного на лампе 6Н23П или 6Ж38П,кривая 5-промышленные помехи от объек-