Нов метод за откриване на FM сигнали
Радиолюбителите, които сглобяват приемници с честотна модулация, срещат трудности при настройването на честотен детектор.
Наскоро беше предложена нова схема на фазов детектор, подходяща за откриване на FM сигнали, която, с добра производителност, е доста проста за изпълнение и конфигуриране.
Многобройни тестове показват, че лампата 6L7 работи добре в описаната схема. Вярваме, че лампите 6A10 (6SA7) и 6A8 няма да работят по-зле.
Схемата е приложима както в суперхетеродини, така и в приемници с директно усилване, за които използването на конвенционален дискриминатор за откриване на FM сигнали е особено трудно.
Опростена версия на предложената схема е показана на фиг. 1. Тук напрежението на честотно модулирания сигнал се прилага към третата решетка на хептода. Бобината Lc и кондензаторът Cc образуват верига за натоварване за последния етап на усилвател с висока или средна честота.
Ако към решетките на екрана се приложи малко положително напрежение (30,50 V), тогава лампата ще има къса лява част от характеристиката (-1,5,3 V) и при високи нива на сигнала ще получим естествено ограничение на анодния ток.
Веригата LkKk се включва към първата решетка на хептода, като се настройва на средната честота на UHF (или UHF) лентата на пропускане, т.е. на честотата на сигнала без модулация.
Тази верига ще бъде наричана квадратура в това, което следва.
Не трябва да има паразитна връзка между контурите на първата и третата решетка. По-добре е те да са от различни страни на шасито. Възбуждането на трептения в квадратурната верига възниква поради влиянието върху първата решетка на електронния поток, управляван от третата (сигнална) решетка.
Помислете за принципа на работа на такава схема.
Както е известно, за анодния токсмесителна лампа, от лявата страна на характеристиката, първата и третата решетка влияят приблизително еднакво. Да приемем, че към двете мрежи се прилага напрежение с еднаква честота (синхронно възбуждане). Нека видим как ще се промени формата на трептенията и средната стойност на анодния ток с промяна на относителната фаза на напрежението на двете решетки. За простота на разсъжденията приемаме, че към решетките се прилага напрежение с правоъгълна форма и такава амплитуда, че при отрицателен полупериод на една от управляващите решетки, анодният ток на лампите е заключен, независимо от знака на напрежението на втората решетка.
Такъв режим в хептода от типа 6L7 е лесно постижим. Формата на импулсите на анодния ток (фиг. 2) ще зависи силно от относителното фазово отместване между напреженията върху решетките. Очевидно анодният ток може да премине само през тази част от периода, когато напрежението на двете управляващи решетки има положителен знак. Формата на импулсите на анодния ток ще бъде подобна на напрежението на възбуждане само когато и двете напрежения са в пълна фаза. При относително изместване на напрежението от 90 ° импулсите на анодния ток ще бъдат два пъти по-тесни, отколкото при напреженията в общ режим.
При фазово изместване на напрежението от 180 ° (антифазово възбуждане), анодният ток ще спре напълно. По този начин средната стойност на анодния ток за периода може да се контролира чрез относителното фазово изместване на напреженията върху решетките.
Подобна картина ще се получи, ако управляващите решетки на лампите се захранват с напрежение не с правоъгълна, а със синусоидална форма. Ако напреженията на решетките са недостатъчни за пълно спиране на анодния ток, тогава стойността му все още ще варира в определени граници.
Нека се върнем към схемата, показана на фиг. 1. Ако към третата мрежа се приложи променливо напрежение с честота, на която е конфигурираноквадратурна верига, тогава напрежението, индуцирано в тази верига, ще изостане от фазата на възбуждащото напрежение с 90 ° и ще се установи някаква средна стойност на анодния ток I0 (фиг. 3).
Ако увеличите честотата на възбуждане, тогава относителното фазово изместване също ще се увеличи, което ще доведе до намаляване на анодния ток. Когато честотата на възбуждане е под резонансната честота на квадратурната верига, относителното фазово изместване на напреженията ще бъде по-малко от 90 ° и анодният ток ще се увеличи. Очевидно, ако към третата решетка се приложат честотно модулирани колебания, тогава промените в средната стойност на анодния ток ще съответстват на модулиращия сигнал и ще можем да премахнем нискочестотните колебания от анодния товар на лампата.
Отговорът на този детектор е доста линеен в рамките на честотната лента на квадратурната верига. От това следва, че веригата трябва да има такова затихване, че когато се разстройва от стойността на отклонението, блокирането на резонансната характеристика е не повече от 0,7 от резонансната стойност.
Увеличаването на затихването на квадратурния контур води до намаляване на стръмността на характеристиката на детектора. На практика за приетото от нас честотно отклонение от 75 kHz е достатъчна честотна лента от около 300 kHz.
В приемник с директно усилване с честотна лента от 300 kHz е необходима верига с качествен фактор около двеста. Такава схема на VHF с директна връзка с лампата не може да бъде реализирана поради шунтиращия ефект на входното съпротивление на лампата. Въпреки това, дори и с леко излишна лента, наклонът на характеристиката ще бъде достатъчен.
В някои случаи, за да получите желаната честотна лента, трябва да шунтирате веригата със съпротивление от 20,25 kOhm.
За да се подобри работата на веригата, капацитетът, включен в квадратурната верига, трябва да бъде сведен до минимум.
Допустимият качествен фактор на веригата може да се изчисли по формулата:
където Q - качествен фактор, fn.sv. - носеща честота на аудиоканала в MHz.
Еквивалентното резонансно съпротивление на веригата (необходимо за избор на шунт) може да се изчисли по формула (2), ако капацитетът на веригата е известен, поне приблизително:
тук Roe е еквивалентното съпротивление на веригата в kΩ; fn.s. - в MHz, Sk - капацитет на веригата в pf, Q - качествен фактор.
На фиг. 4 показва практическа схема на описания детектор. Кондензатор Ca, шунтиращ анодния товар, в допълнение към съкращаването на високите честоти, създава потискане на горните честоти на модулацията, което е необходимо поради повишаването на честотната характеристика на модулатора на FM предавателя в тази област.
Стойността на аудио честотното напрежение, взето от анодния товар на детектора, зависи от режима на лампата и главно от напрежението на екрана, което от своя страна трябва да бъде избрано в зависимост от напрежението на възбуждане на приемната верига. Колкото по-високо е това напрежение, толкова по-високо е напрежението на екрана, ще получим ефекта на изрязване.
Не трябва да се забравя, че катодният, екранният и анодният ток съдържат както нискочестотни, така и високочестотни компоненти, поради което захранващите и автоматичните преднапрежения трябва да бъдат блокирани с големи капацитети, шунтирани с неиндуктивни кондензатори.
Установяването на фазов детектор е лесно за извършване чрез слушане на работата на предавателя. Ако има високочестотен генератор, тогава квадратурната верига може да се настрои с помощта на милиамперметър, включен в анодната верига на детектора. Сигналът от генератора с напрежение 2-3 V се подава към третата решетка на детектора. Променяйки настройката на квадратурната верига, ние се убеждаваме от показанията на анодния милиамперметър, че характеристика, подобна на фиг. 3(в този случай не се променя честотата на възбуждане, а резонансната честота на веригата) и задайте настройката, съответстваща на средното (между най-малкото и най-голямото) отклонение на милиамперметъра.
В описаната схема могат да се използват и високочестотни пентоди.
В този случай приемната верига е свързана към първата мрежа, а квадратурната верига е свързана към пентодната. За да се увеличи възбуждането на квадратурната верига между анода и натоварването на шунтирания капацитет, се включва съпротивление от 500-1000 ома. Квадратурната верига се възбужда чрез капацитета на решетката анод-пентод. Връзката може да се увеличи чрез свързване на 3-5 pF кондензатор между анода и пентодната мрежа.
Трябва да се има предвид, че в случай на използване на пентоди, допълнителното съпротивление в анода въвежда известно затихване в квадратурната верига и може да не е необходим шунт.