Квадратурная модуляция: практические шаги
04.04.2019 06:41| Уголок радиоконструктора |
Михаил Белов R2ATK
Владимир Поляков RA3AAE
Квадратурную модуляцию для радиовещания и связи можно осуществить, если
сложить два сигнала: DSB от балансного модулятора (БМ) и несущей, сдвинутой
на 90о, получаемой непосредственно от задающего генератора (ЗГ).
Самый простой БМ выполняется на полевом транзисторе без питания,
действующем как активное сопротивление, управляемое сигналом ЗГ.
Предлагаемая схема модулятора и ЗГ дана на рисунке:
ЗГ выполнен на биполярном транзисторе VT1 по схеме емкостной трехточки.
Контур L1С8C9 можно заменить кварцем, С5 тогда не нужен. Емкость С6 выбрана
больше, а С4 меньше для увеличения "раскачки" модулятора на VT2. Постоянное
напряжение на эмиттере VT1 служит и напряжением смещения для VT2, что
упрощает схему. Оно должно быть примерно равно напряжению отсечки VT2,
который вполне может работать и в ключевом режиме. Чтобы не подбирать
транзисторы, можно подать ВЧ на затвор VT2 через разделительный конденсатор
(100…200 пФ достаточно) и отдельно напряжение смещения через высокоомный
резистор (200 кОм и выше).
Смещение должно выводить рабочую точку на нижний
сгиб характеристики транзистора, чтобы одна полуволна ВЧ открывала его, другая
– закрывала. В этом случае можно использовать и другие полевые транзисторы.
НЧ сигнал подается от любого УНЧ через согласующий НЧ трансформатор Т1 (от
карманных приемников). Можно подать НЧ и через разделительный конденсатор
10…20 мкФ, включив параллельно С1 резистор порядка 1 кОм.
Несущая поступает на выход модулятора через подстроечный конденсатор С3.
Его может и не быть, если емкости исток-затвор VT2 окажется достаточно.
Емкостный ток сдвинут на 90о относительно напряжения, этим и создается
нужный фазовый сдвиг. Особая точность фазового сдвига тут не нужна. Но
модулятор надо нагружать низким сопротивлением. Выходная согласующая Г-
цепь L2C7 это и делает. Она настраивается на рабочую частоту, равную частоте
ЗГ, по максимуму сигнала с КАМ на выходе.
Эта схема модулятора в виде проекта была послана на суд общественности в
лице Михаила R2ATK и Андрея RK3DCB как раз накануне Нового Года. Дело в
том, что Михаил осенью повторил (разумеется, как истинный радиолюбитель, с
некоторыми усовершенствованиями) синхронный АМ приемник 35-летней
давности [1] и сообщал нам по телефону о замечательных результатах.
Усовершенствования состояли в следующем: вместо фиксированной он сделал
плавную настройку, разбив средние волны на два поддиапазона, и увеличив
усиление по РЧ, поскольку мощных местных радиостанций на СВ теперь уже нет.
Кроме того, был поставлен более мощный и качественный УНЧ.
Мы все не могли устоять перед приглашением Михаила и собрались у него в
Малаховке послушать приемник. Из люберецких, кроме Андрея, присутствовал в
качестве эксперта Александр UA3DTE. Дальнее прохождение еще не открылось, и
мы слушали две московские станции из Куркино (около Химок) 612 кГц 20 кВт и
738 кГц 5 кВт. Сравнивали с работой фабричных приемников: ламповой радиолы,
ВЭФ, Океан и т.д. На слабых сигналах (до Куркино 50 км) ясно проявились
преимущества синхронного приема: разбираемость возросла с 3-х до 5-ти баллов,
шума и помех меньше, голоса церковного хора звучали ясно и раздельно, а не в
общей каше, как в обычных АМ приемниках. Андрей слушал, не мог оторваться…
К следующей встрече Михаил собрал КАМ модулятор, примерно по приведенной
схеме. Заработал он сразу, и после некоторой подстройки выходного контура
показал отличные результаты. Встреча состоялась у RA3AAE на даче, по случаю
его Дня рождения. Экспертом выступил старый друг и однокашник Николай (ex
UA3AHT), а всю аппаратуру Михаил принес в авоське.
Эксперимент провели так: обычный портативный приемник настраивался на УКВ
ЧМ станции. НЧ сигнал с его линейного выхода подавался на КАМ модулятор.
Антенна – провод метра полтора, подключенный прямо к выходу модулятора.
Приемник – тот же синхронный, где Михаил добавил тумблер АМ-КАМ,
переключающий вход УНЧ с синфазного на квадратурный каналы [2]. Так мы
передавали сигнал с КАМ из одного угла помещения в другой на частоте
диапазона СВ около 1 МГц. Ухудшения качества УКВ ЧМ наши «экспертные» уши
не заметили. Это был прекрасный подарок!
Спасибо, друзья.
Литература:
1. Поляков В. Синхронный АМ приемник. — Радио, 1984, No 8, с. 31 - 34;
Радио, 1999, No 8, с. 16, 17. Электронный ресурс:
http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199908/p16_18.html
2. QAM, экспериментаторы! CQ-QRP # 52, осень 2015.