Требования, предъявляемые к однополосным смесителям передатчика и приемника, значительно различаются. В приемнике важны малые потери сигнала, для передатчика это требование несущественно. В то же время смеситель передатчика должен работать при значительных уровнях модулирующего и высокочастотного сигналов, таких, которых в приемнике заведомо не бывает. Коэффициент шума смесителя передающего тракта особого значения не имеет, поскольку смешиваемые сигналы намного превосходят уровень шумов, а для приемного тракта - чрезвычайно важен. Столь различным требованиям непросто удовлетворить одним и тем же устройством. В этой связи однополосные смесители передатчика и приемника могут выполняться на совершенно различных элементах. Например, для приемника хорошо подойдет диодный смеситель с LC или LCR фазовращателями, а для передатчика - смеситель на варикапах с RC фазовращателями. Сформированный в тракте передачи однополосный сигнал (см. рис. 11) подается на усилитель мощности A3 и через антенный переключатель S1 в антенну.

Рассмотрим теперь структурную схему однополосного трансивера с обратимым модулятором-демодулятором (рис, 13). Она чрезвычайно проста. При работе на прием-переключатель S1 установлен в положение, показанное на схеме. Сигнал из антенны поступает в УВЧ приемника А1 и далее на однополосный обратимый модулятор-демодулятор LJ1, который целесообразно выполнить по схеме рис. 10. Здесь смешиваются колебания сигнала и местного гетеродина G1, настроенного на частоту подавленной несущей. Выделенное звуковое напряжение, пройдя через фильтр НЧ Z1, определяющий селективность трансивера при приеме, подается через переключатель SL3 на УНЧ приемника А2. Здесь происходит основное усиление сигнала. Затем НЧ сигнал воспроизводится громкоговорителем или телефонами В1. При работе на передачу звуковой сигнал от микрофона В2 усиливается микрофонным усилителем А4 и через переключатель S1.3 и ФНЧ Z1 подается на тот же однополосный модулятор-демодулятор U1: Сформированный однополосный сигнал поступает на усилитель мощности A3 и с выхода последнего в антенну.

Как видно из рис. 13t данная схема однополосного трансивера содержит лишь самый минимум узлов, абсолютно необходимых для передачи и приема однополосного сигнала. Схему можно еще более упростить, применив вместо раздельных усилителей НЧ А2 и А4 один УНЧ, вход и выход которого переключаются при переходе с приема на передачу. Микрофоном в этом случае с успехом может служить громкоговоритель В1. Однако такое упрощение оправдано, вероятно, лишь в самых простейших портативных трансиверах. В ряде случаев, особенно на низкочастотных диапазонах, можно отказаться и от УВЧ приемника AL

5. ФАЗОФИЛЬТРОВЫЙ ТРАНСИВЕР ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

В описанных трансиверах используется фазовый метод формирования и приема однополосного сигнала. К его недостаткам относится сравнительно невысокое подавление нежелательной боковой полосы (обычно не более 40 дБ), обусловленное неточностью регулировок и сложностью построения широкополосного НЧ фазовращателя. Кроме того, фазовый метод не избавляет от необходимости применения фильтров в каналах передачи и приема - об этом уже говорилось при разборе структурных схем рис. 11 и 12. Правда, эти ФНЧ достаточно просты, и на практике хорошие результаты дают уже однозвенные П-образные ФНЧ, содержащие по одной катушке и по два конденсатора. К достоинствам же фазового метода относятся исключительная простота схемы, хорошее качество однополосного сигнала (что объясняется компенсацией в фазовых смесителях некоторых побочных продуктов преобразования) и возможность формирования однополосного сигнала непосредственно на рабочей частоте. Попытки улучшить подавление боковой полосы при сохранении достоинств фазового метода привели к разработке Д. Уивером фа-зофильтрового метода формирования однополосного сигнала.

щ а ин-

Рис. 14. Фазофильтровый SSB передатчик

Структурная схема фазофильтрового передатчика показана на рис. 14. Звуковой сигнал от микрофонного усилителя А1 подается на два балансных модулятора UJ и U2. На другие входы модуляторов подается сигнал вспомогательной частоты fi от генератора G1. Этот сигнал предварительно проходит через фазовращатель U3, создающий 90-градусный фазовый сдвиг между напряжениями, подаваемыми на модуляторы. Фазовращатель работает на фиксированной частоте и поэтому может быть узкополосным. Выходные сигналы модуляторов пропускаются через фильтры Z1 и Z2, выделяющие одну боковую полосу частот. В результате получаются два однополосных сигнала с подавленной несущей fi и относительным фазовым сдвигом 90°. Эти сигналы поступают на два высокочастотных балансных модулятора U4 и U5, к которым подводятся колебания гетеродина G2, работающего на частоте, близкой к излучаемой. Колебания гетеродина также предварительно проходят через ВЧ фазовращатель U6, создающий 90-градусный фазовый сдвиг. Эта часть устройства работает как обычный фазовый однополосный формирователь и создает на выходе SSB сигнал с частотой подавленной несущей f3 - fi или f3+fi Он через усилитель мощности А2 поступает в антенну.

4 <i

9ftfffftf

Рнс 15< Спектры сигналов лри первой преобразование частоты: я - ясюдаый; 6 - преобразованные

Рис. 16. Спектры сигналов при втором преобразовании частоты: а - в первом канале; б - во втором канале; в - на выходе

Из сравнения схем фильтрового (см. рис. 8) и фазофильтрового (см. рис. 14) SSB передатчиков видно, что последняя почти вдвое сложнее. Но благодаря фазовой селекции одной боковой полосы вспомогательную частоту f1 можно выбрать очень низкой, а это значительно упрощает и удешевляет однополосные фильтры Z1 и Z2, Более того, строгий анализ показывает, что частота f1 может лежать даже в середине звукового диапазона. Например, при передаче речевого диапазона частот 400... 2800 Гц частоту f целесообразно выбрать равной 1600 Гц. Этот интересный случай заслуживает более подробного рассмотрения.

На рис. 15, а показан исходный спектр звукового сигнала и вспомогательная несущая с частотой f1. После преобразования в балансном модуляторе VI образуются суммарные и разностные частоты. Последние образуют как бы сложенный пополам звуковой спектр, показанный в левой части рис. 15, б и занимающий полосу частот 0...1200 Гц. Суммарные частоты повторяют исходный спектр звуковых частот, но сдвинуты вверх в диапазон 1600+(400...2800) = 2000...4400 Гц. Однополосные фильтры Z1 и Z2 в данном случае должны быть ФНЧ с частотой среза 1200 Гц. Они пропускают только левую часть спектра (рис. 15, б), содержащую и ВЧ и НЧ звуковые компоненты. Когда такой «сложенный» спектр частот подается на балансный модулятор U4, образуются два наложенных друг на друга однополосных сигнала, причем спектр одного из них инвертирован. На рис. 16, а слева показан спектр входного сигнала модулятора U4, а справа - выходного. Разумеется, излучать в эфир и принимать такой сигнал невозможно. Но мы не рассмотрели еще действие второго канала передатчика с модуляторами U2 и U5. Если в первом канале относительные фазовые сдвиги гетеродинных напряжений приняты за нулевые, то и сформированные спектры (прямой и инвертированный) однополосного сигнала будут иметь нулевой фазовый сдвиг, как показано на рис. 16, а. Во втором канале напряжение гетеродина сдвинуто на +90°, поэтому НЧ компоненты «сложенного» спектра на выходе модулятора U2 будут иметь фазу +90°, а ВЧ компоненты - 90°, как показано на рис. 16, б слева (напомним, что при преобразовании частоты вычитаются и складываются как частоты, так и фазы).

Легко убедиться, что в балансном модуляторе U5 прямой однополосный спектр приобретает фазу 0°, а инвертированный спектр 180°, как показано на рис. 16, б справа. При сложении однополосных сигналов, поступающих с выходов модуляторов U4 и U5, сигналы, имеющие прямой спектр, складываются, а инвертированный - взаимно компенсируют друг друга. В результате на усилитель мощности А2 (рис. 14) поступает сигнал верхней боковой полосы с частотой подавленной несущей fз - л, показанный на рис. 16, в. Если на модулятор U5 подать ВЧ сигнал от гетеродина G2 с фазой -90°, то будет выделяться инвертированный спектр, соответствующий нижней боковой полосе с частотой подавленной несущей fs+fi. Тот же результат получится и при переключении выводов одного из фазовращателей.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы и принципа действия, фазофильтровый формирователь SSB сигнала имеет ряд важных достоинств. НЧ фазовращатель U3, работающий на фиксированной частоте (1600 Гц в нашем примере), может быть очень простым, обеспечивая в то же время высокую точность установки фазы. ВЧ фазовращатель, как и в обычном фазовом формирователе, работает в узких любительских диапазонах и поэтому также несложен. Внеполосные излучения фазофильтровый передатчик создает при недостаточном подавлении суммарных частот (см. рис. 15, б) фильтрами Z1 и Z2. Даже с простыми двухзвенными ФНЧ подавление вне-полосных излучений превосходит 50 дБ, т. е. получается не хуже, чем у фильтровых передатчиков. Глубина подавления несущей зависит от точности балансировки модуляторов U1 и U2. На низких частотах легко получается подавление 50 дБ и более. Дополнительно еще на 15...20 дБ «несущая» с частотой 1600 Гц подавляется фильтрами Z1 и Z2. Неточность балансировки модуляторов U4 и U5 приводит к появлению синусоидального сигнала в середине излучаемого спектра. Он прослушивается при приеме как свист с частотой 1,6 кГц. Поэтому подавление этого сигнала должно быть не менее 45...50 дБ. Неточность установки фазовых сдвигов фазовращателей, а также неидентичнрсть амплитудных и фазовых характеристик каналов приводит к неполному подавлению инвертированного спектра, наложенного на полезный (см. рис. 16, б и в). Любопытно отметить, что все продукты неточной балансировки у фазофильтрового передатчика занимают тот же диапазон частот, что и полезный сигнал. Спектр излучения плохо налаженного фазо-фильтрового передатчика не расширяется, а ухудшается лишь качество сигнала. Экспериментально установлено, что при подавлении инвертированного сигнала всего на 20 дБ разборчивость речи еще не ухудшается. Помеха возникает одновременно с сигналом и пропадает в паузах передачи. При столь невысоких требованиях к подавлению нежелательной боковой (инвертированного спектра) изготовление фильтров, фазовращателей и настройка всего передатчика значительно упрощаются.

Фазофильтровый формирователь SSB сигнала (схема рис. 14, за исключением усилителей А1 и А2) полностью обратим, разумеется, если в балансных модуляторах используются только пассивные элементы, например диоды, ключи на полевых транзисторах. Это значит, что при подаче на модуляторы 1)4 и U5 SSB сигнала в точке соединения модуляторов VI и U2 выделится демодулиро-ванный звуковой сигнал. Такое свойство фазофильтрового преобразователя позволяет использовать его в тран-сиверах и для передачи и для приема SSB сигнала. В принципе фазофильтровый трансивер можно построить по схеме рис. 13, заменив фазовый модулятор-демодулятор VI фазофильтровым. Однако на практике возникает несколько проблем, требующих решения. Одна из них состоит в недостаточном подавлении вспомогательного сигнала с частотой 1600 Гц модуляторами U1 и U2, что сказывается при приеме. Пусть это подавление составит 50...60 дБ. Тогда при напряжении гетеродина G1 около 1 В подавленный остаток этого напряжения составит 1... 3 мВ, а это намного превосходит уровень слабого полезного сигнала, который в однополосном демодуляторе составляет