НОВЫЙ МЕТОД ПРИЁМА ТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ

Радио, 1947, №7

Наиболее распространённый метод приёма телеграфных сигналов требует применения отдельного гетеродина, настроенного на частоту, отличающуюся на 1000 Гц от промежуточной частоты приёмника. Колебания гетеродина, взаимодействуя во втором детекторе с колебаниями промежуточной частоты, дают биения звуковой частоты. Метод этот имеет много недостатков. Основные из них следующие:

1. Шумы, имеющиеся в усилителе промежуточной частоты, также создают биения с частотой гетеродина и таким образом общий уровень шумов на выходе приёмника при включении гетеродина резко повышается.

2. Каждый сигнал имеет два пика с частотой 1000 Гц до и после нулевых биений. Один из этих пиков является лишним, создавая помехи приёму соседних станций. Снизить эти помехи можно только путём применения специальной подстройки кварцевого фильтра.

3. Частота биений зависит от многих факторов, например, от стабильности принимаемого сигнала, устойчивости колебаний первого гетеродина приёмника, от работы отдельного гетеродина и т. д. Это препятствует применению для телеграфного приёма высокоизбирательных низкочастотных фильтров, дающих значительное ослабление шумов.

4. Относительно чистый тон биений, как показали эксперименты, утомляет оператора при продолжительной работе. Тон, содержащий гармоники, легче принимается на слух.

Недавно был предложен новый метод приёма телеграфных сигналов - модулированное детектирование (сокращённо - МД). Этот метод имеет следующие преимущества:

1. Отношение сигнала к шумам возрастает до 200:1 при чувствительности приёмника в 1 μV по сравнению с отношением 8:1, максимально достижимым при такой же чувствительности приёмника и обычном методе приёма с отдельным гетеродином.

2. На всех сигналах получается постоянный наиболее приятный для слуха низкий тон, что позволяет применить узкополосный низкочастотный фильтр.

3. При данном методе ограничиваются как большие пики импульсных помех, так и сам сигнал и полностью устраняются шумы, имеющие маленькую амплитуду. В результате ограничение напряжения на выходе приёмника остаётся постоянным при изменении входного сигнала в 100000 раз. Это действие аналогично действию АРГ при приёме телефонных сигналов.

4. Модулятор работает совершенно одинаково при слабых и при сильных сигналах, тогда как с отдельным гетеродином приходится регулировать усиление по в. ч. при приёме сигналов различной силы.

5. Приём носит чисто односигнальный характер, без каких-либо дополнительных пиков, что позволяет обойтись без фазового контроля у кварцевого фильтра.

Принцип действия модулированного детектора

На рис. 1 показана обычная схема диодного детектора. Теория работы этой схемы хорошо известна и заключается в следующем. Диод выпрямляет положительный полупериод напряжения промежуточной частоты и в результате через сопротивление нагрузки R течёт ток.

Обычная схема диодного детектора на электронной лампе

Рис. 1.

Если мы теперь включим параллельно этому диоду ещё один диод, действующий в противоположном направлении, как это показано на рис. 2, то он будет выпрямлять отрицательный полупериод и создавать ток в нагрузке R в противоположном направления. Эти токи, будучи равными по величине, взаимно уничтожатся и на сопротивлении R никакого напряжения не возникнет.

Два встречно-параллельно включённых диода

Рис. 2.

Допустим теперь, что в цепь второго диода включена батарея Е1 (рис. 3). Эта батарея создаёт задерживающее напряжение на втором диоде, так что он не будет выпрямлять отрицательный полупериод промежуточной частоты до тех пор, пока амплитуда сигнала не превысит напряжения батареи E1. Следовательно, при слабых сигналах первый диод будет работать совершенно нормально, как будто второго диода не существует, и на сопротивлении R будет возникать напряжение пока ещё не модулированное. Для получения модуляции мы должны изменять или модулировать напряжение задержки на втором диоде, чтобы последний отпирал и запирал в такт со звуковой частотой ток через сопротивление R, создаваемый первым диодом.

Введение задерживающего напряжения на второй диод

Рис. 3.

Так мы получаем наиболее простую схему модулированного детектора, изображённую на рис. 4. В результате её работы мы не только имеем модуляцию сигнала промежуточной частоты низкой частотой, но также некоторый «верхний уровень», ограничивающий любой сигнал или шум, амплитуда которого превышает этот предел.

Принципиальная схема модулированного детектора

Рис. 4.

Это ограничение амплитуды сигнала промежуточной частоты создаёт большие преимущества. Во-первых, срезаются все шумовые пики, превышающие заданный уровень, и, во-вторых, громкие сигналы, значительно превышающие «верхний уровень», звучат в телефоне с такой же силой, как и слабые, едва достигающие его. Это свойство модулированного детектирования улучшает отношение сигнала к шумам и полностью устраняет фединг в пределах изменения амплитуды сигнала больше чем в 100000 раз. С другой стороны, приёмник полностью запирается каждый положительный полупериод модулирующей частоты, что наполовину снижает общий уровень шумов. В обычном же приёмнике эти шумы, когда включается второй гетеродин, усиливаются по амплитуде.

Следующей ступенью является введение задерживающего смещения также и на детектирующий диод. Такая задержка позволит нам устранить собственные шумы приёмника, которые хотя и не велики по амплитуде, однако очень неприятно звучат в телефоне, когда приёмник работает при максимальном усилении. Такое смещение может быть введено, как показано на рис. 5. В этой схеме слабые сигналы и шумы не модулируются, поскольку их амплитуда меньше, чем напряжение смещения. Таким образом приёмник будет совершенно «мёртв» до тех пор, пока не появится сигнал или шум с напряжением, превышающим напряжение задержки Е2.

Схема введения задерживающего смещения на детектирующий диод

Рис. 5.

Так как тон низкой частоты, которой модулируется детектор, сохраняется постоянным, то модулированное детектирование очень удобно для применения вместе с узкополосным низкочастотным фильтром. Применение низкочастотного фильтра, однако, не устраняет необходимости в кварцевом фильтре, так как избирательность приёмника с модулированным детектированием по отношению к соседним сигналам зависит целиком от избирательности усилителя промежуточной частоты.

СХЕМА ПРИСТАВКИ ДЛЯ МОДУЛИРОВАННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

На рис. 6 изображена блок-схема приставки для приёма по методу модулированного детектирования, а на рис. 7 - её принципиальная схема. Эта приставка может быть присоединена к любому супергетеродинному приёмнику, имеющему диодный детектор. Первая лампа Л1 является генератором модулирующей частоты и работает по так называемой «фазовращательной» схеме. Частота колебаний н. ч. определяется величиной конденсаторов С3, С4, С5 и сопротивлений R5, R6, R7.

Блок-схема приставки для приёма по методу модулированного детектирования

Рис. 6.

Для изменения частоты колебаний в пределах от 350 до 1100 Гц сопротивления R5 и R6 сделаны переменными и управляются одной ручкой.

Трансформатор T1 - обычный межламповый трансформатор н. ч. с отношением числа витков 1 к 1,5. Напряжение модулирующей частоты на его вторичной обмотке составляет около 40 V.

Принципиальная схема приставки для приёма по методу модулированного детектирования

Рис. 7.

Генератор модулирующей частоты даёт чисто синусоидальные колебания, однако для более выгодной работы модулированного детектора необходимо, чтобы эти колебания имели почти прямоугольную форму, с не очень крутым фронтом. Для превращения синусоидальных колебаний в прямоугольные используется ограничительная лампа Л3. Лампа Л3 работает при нулевом смещении на сетке, и, когда на сетку не подаётся никаких колебаний, анодный ток лампы составляет 16 мА. При положительном полупериоде колебаний м. ч., поступающих на сетку лампы от вторичной обмотки трансформатора T1, возникает сеточный ток, который создаёт смещение на сопротивлении утечки сетки R17. Это смещение действует в противофазе с напряжением м. ч. и в результате напряжение на сетке лампы в течение всего положительного полупериода остаётся равным нулю. При отрицательном полупериоде лампа быстро запирается (примерно при - 9 V) и анодный ток падает до нуля. В результате на сопротивлении R15, включённом в анодную цепь лампы, возникают колебания напряжения необходимой формы.

Чтобы получить максимальное отношение сигнала к шумам при модулированном детектировании, необходимо применение селективного низкочастотного фильтра. Этот фильтр должен давать ослабление в 40 дБ на частотах 1/2 fо и 2 fo (где fo - резонансная частота) и вблизи резонансной частоты пропускать полосу около 50 Гц при ослаблении не больше 3 дБ. Кроме того, фильтр не должен вносить потерь на резонансной частоте, а ещё лучше давать небольшое усиление. Лампа Л2 и работает в качестве такого селективного фильтра, настроенного на частоту 500 Гц.

Добротность Q сеточной катушки L1 и выходного трансформатора Т2 имеет большое значение для правильной работы фильтра. Если добротность слишком высока, полоса получится излишне узкой, что приведёт к сливанию точек и тире при нормальной ручной скорости передачи. Q катушки L1 должна составлять 12-14 и Q первичной обмотки трансформатора Т2 при нагрузке вторичной обмотки телефонами или громкоговорителем с сопротивлением 5000 Ом должна быть 6-8 (на частоте 500 Гц). Четвёртая лампа Л4 работает в качестве выпрямителя и пятая Л5 - неонового стабилизатора напряжения. Стабилизируется напряжение модулирующей частоты Ем (благодаря питанию анода лампы Л3 от стабилизатора) и напряжение задержки на модулированном детекторе Е1 и Е2. Все три напряжения должны оставаться строго постоянными на том уровне, как они были подобраны, так как работа модулированного детектора сильно зависит от взаимного соотношения этих напряжений.

Сопротивление R20 включено таким образом, что с него может сниматься как отрицательное, так и положительное напряжение (+-7 V). Положительное напряжение необходимо в тех случаях, когда в приёмнике в качестве детекторной лампы работает двойной диод-триод, например, 6Г7 с автоматическим смещением в цепи катода. Тогда напряжение задержки Е2 будет разностью двух напряжений: напряжения, снимаемого с сопротивления R20, и напряжения смещения лампы.

Модулированный детектор Л6 (рис. 8) помещается в самом приёмнике вблизи второго детектора и соединяется с приставкой пятижильным экранированным кабелем. Конденсаторы С15 и С16 монтируются непосредственно на ламповой панельке лампы Л6. Один из анодов лампы Л6 (точка «Х») соединяется со вторичной обмоткой трансформатора промежуточной частоты приёмника.

Схема модулированного детектора

Рис. 8.

Делается это следующим образом. Лампа второго детектора приёмника включается в приёмник через специальную переходную колодку, состоящую из ламповой панельки и цоколя от лампы. Все соответствующие ножки цоколя и панельки соединяются между собой проводниками за исключением ножки, которой подходит провод от трансформатора п. ч. Вывод от ножки цоколя делается гибким проводником и подводится к точке «X» модулированного детектора. Такое подключение вносит конечно, добавочную ёмкость во вторичную обмотку трансформатора п. ч. и последняя должна быть несколько перестроена после включения модулированного детектора.

Таким образом при переходе на приём с модулированным детектором необходимо произвести следующие операции: 1) вынуть лампу второго детектора из приёмника, 2) вставить переходную колодку вместо этой лампы, 3) вставить детекторную лампу в переходную колодку, соединить вывод из переходной колодки с точкой «X» модулированного детектора.

РЕГУЛИРОВКА РАБОТЫ СХЕМЫ

Если задерживающее напряжение E1 не применяется, сопротивление R22 ставится в нулевое положение. Это бывает в тех случаях, когда уровень шумов вообще очень низок или принимается очень слабая станция. При работе с задержкой сопротивление R22 ставится в положение соответствующее +1 V. Так как это напряжение подаётся на катод диода, то на аноде с катодом будет -1 V Напряжение Е2, определяющее «верхним уровень», некритично по величине и обычно составляет -3..-4 V. Регулируется оно сопротивлением R20. Напряжение модулирующей частоты Ем во всех случаях подстраивается при помощи сопротивления R15 так, чтобы в телефоне не было слышно колебаний звуковой частоты при отсутствии сигнала на входе приёмника. Если напряжение Ем слишком высоко, диод будет выпрямлять положительный полупериод колебаний м. ч. и в телефоне будет слышен звук вне зависимости от того, существует или нет высокочастотный сигнал.

Нужно помнить, что напряжение Ем тесно связано с напряжением Е2. Если напряжение Е2 повышается, необходимо в такой же степени увеличить и напряжение Ем, иначе сигнал не будет полностью промодулирован. Понижение E2 требует снижения Ем во избежание появления фона модулирующей частоты. Напряжение Ем в некоторой степени также связано и с напряжением задержки Е1. Если напряжение Е1 изменяется с некоторого отрицательного значения до нуля, то необходимо при этом также несколько увеличить Ем для поддержания полной модуляции сигнала.

После того как сопротивления R15, R20 и R22 будут отрегулированы, может быть включён низкочастотный фильтр. Частота генератора, модулирующего напряжения, подстраивается при помощи сопротивления R5-R6 на резонансную частоту фильтра.

При приёме телефонных станций или телеграфных по обычному методу - со вторым гетеродином - модулированный детектор выключается переключателем П3.

Б. Н. Хитров

BACK

Рейтинг@Mail.ru