Выделение ОБП с помощью фильтров и повторной балансной модуляции

Основой метода повторной балансной модуляции является искусственное смещение боковых частот с помощью дополнительной модуляции на поднесущей частоте. Поднесущая частота F ₀ выбирается так, что отношение

F/F ₀

составляет единицы – десятки процентов, тогда как отношение

F/f ₀

в лучшем случае составляет тысячные доли процента, где F – частота модуляции; f ₀ – несущая частота.

При повторной балансной модуляции формирование ОБП начинается на частоте заметно ниже рабочей.

Структурная схема, иллюстрирующая рассматриваемый метод, представлена на рис.28.9.

В первом балансном модуляторе БМ1 напряжение низкой частоты F модулирует колебание первой поднесущей частоты F ₀₁. Так как отношение F/F ₀₁ составляет единицы – десятки процентов, то фильтрация нерабочей боковой полосы может быть достигнута с помощью полосового фильтра Ф1, представляющего в простейшем случае многозвенную полосовую структуру на L,C элементах.[10] Колебание несущей частоты подавляется балансным модулятором БМ1. Допустим (это отражено на рис.28.9), что фильтр Ф1 выделяет колебания верхней боковой полосы (F ₀₁ + F). Колебания с частотой (F ₀₁ + F) поступают как модулирующие на второй балансный модулятор БМ2, на который подаются также колебания второй поднесущей частоты F ₀₂ >> F ₀₁. Получающиеся на выходе БМ2 боковые полосы (F ₀₂ + F ₀₁ + F) и (F ₀₂ – F ₀₁ – F) оказываются значительно разнесёнными по частоте и отношение (F ₀₁ + F)/ F ₀₂ остаётся достаточно большим, что позволяет осуществить эффективную фильтрацию интересующей боковой полосы с помощью многозвенного полосового фильтра Ф2. Колебания выделенной боковой полосы с выхода фильтра Ф2 (на рис.28.9 отражено выделение верхней боковой полосы) поступают как модулирующие колебания на балансный модулятор БМ, на который поступают также колебания модулируемой частоты f_Г, которая, в общем случае, может перестраиваться в нужном интервале частот. С помощью фильтра Ф, в общем случае также перестраиваемого, выделяются колебания интересующей боковой полосы (на рис.28.9 отражено выделение верхней боковой полосы). Разнос между боковыми полосами на выходе балансного модулятора БМ

2(F ₀₂ + F ₀₁ + F)

получается достаточно большой. Соответственно отношение (F ₀₂ + F ₀₁ + F)/ f_Г оказывается велико и одна полоса может быть отделена от другой с помощью одиночного или нескольких перестраиваемых контуров. Генератор частоты f_Г и фильтр Ф перестраиваются по частоте синхронно. На выходе фильтра Ф получаем выходное рабочее колебание с результирующей частотой f_Г + F ₀₂ + F ₀₁ + F.

Очевидно, для выделения информационного сигнала на приёмной стороне должна быть восстановлена несущая частота, которая при рассматриваемом способе формирования однополосного сигнала оказывается равной f ₀ = f_Г + F ₀₂ + F ₀₁.

Все три частоты f_Г, F ₀₁, F ₀₂ должны иметь высокую стабильность, для чего применяется кварцевая стабилизация каждой из этих частот.

Рассмотренный способ формирования однополосного сигнала требует значительного количества балансных модуляторов и фильтров. Кроме того, первые два балансных модулятора с их фильтрами требуют весьма тщательной регулировки.

В современных передатчиках в качестве фильтров на выходе БМ1 применяют кварцевые и электромеханические (магнитострикционные) фильтры, обладающие довольно большой крутизной ската АЧХ, что способствует высокому подавлению нерабочей боковой полосы. Кварцевые и электромеханические фильтры позволяют достичь подавления ненужной боковой полосы порядка (50…60) дБ. При этом первая поднесущая частота F ₀₁ может быть выбрана до 200 – 500 кГц при использовании электромеханических фильтров и в интервале 100…500 кГц при использовании кварцевых фильтров. Чем выше значение F ₀₁, тем меньше потребуется промежуточных преобразований частотного спектра. Известны разработки кварцевых фильтров для частот 5…10 МГц и опытные разработки до 10…15 МГц. Однако до сих пор широко распространены кварцевые фильтры для частот 100…150 кГц, так как именно для этих частот возможно изготовление дешёвых кварцевых резонаторов с малым ТКЧ. Вторая поднесущая частота в современных передатчиках обычно выбирается в пределах (1…3) МГц. Соответственно фильтр Ф2 получается проще фильтра Ф1, а выходной фильтр Ф оказывается ещё проще. Фильтры различаются по рабочей частоте и уровню мощности проходящего сигнала. В тракте формирования однополосного сигнала предусматриваются усилители. Выходной балансный модулятор БМ является самым мощным и может быть выполнен на лампах. Первый балансный модулятор БМ₁ является самым маломощным и выполняется по кольцевой схеме БМ на диодах. Следует отметить, что электромеханические и кварцевые фильтры – это также маломощные устройства. У электромеханических фильтров достижима добротность до 5000 – 10000, у кварцевых фильтров добротность выше и меньше неравномерность АЧХ.

Рассмотренный метод выделения ОБП является основным методом, используемым в профессиональной аппаратуре связи, так как он позволяет выделить ОБП с очень большим подавлением второй боковой полосы, освобождая этим канал связи от побочных помех. Кроме того, этот метод удобен для формирования группового сигнала при многоканальной работе. Метод также обладает хорошей эксплуатационной устойчивостью.

Кроме рассмотренного метода выделения ОБП известны, в частности, фазоразностный, фазофильтровый, синтетический и др. В профессиональной аппаратуре связи эти методы практически не применяются, в основном из-за сложности схемотехнических решений, нестабильности во времени их основных характеристик и т.п. Тем не менее, отдельные из них в силу простоты и других достоинств находят применение в специальной аппаратуре или в аппаратуре радиолюбительской связи. Исследование этих методов и поиск технических решений их реализации продолжаются. Поэтому знание других методов формирования ОБП радиоспециалистом целесообразно.

Дата добавления: 2014-01-04