Схемы микрофонных ВЧ компрессоров – ограничителей речевого сигнала
ВЧ компрессор, он же "RF Clipper", он же SSB (DSB) ограничитель речевого сигнала для трансиверов. Принцип работы и схемотехника
В радиолюбительских кругах существует устойчивое мнение, что наилучшее качество и натуральность звучания в передающей аппаратуре обеспечивают ВЧ ограничители
речевого сигнала. В этих устройствах сначала формируется высокочастотный SSB сигнал, который ограничивается и еще раз фильтруется SSB фильтром, а
затем сформированный и ограниченный SSB сигнал опять переносится в звуковой диапазон. Гармоники ограниченного сигнала в этом случае лежат далеко за
пределами полосы пропускания второго фильтра, поэтому выходной сигнал обладает приемлемым уровнем нелинейных искажений и высокой степенью разборчивости.
Тем не менее, второй фильтр должен иметь крутые скаты и полосу пропускания не шире 3 КГц, так как при передаче сложного звукового спектра возникают
комбинационные частоты, которые могут лежать довольно близко или даже попадать в рабочий диапазон.
Классический вариант такого ВЧ ограничителя звукового сигнала для КВ трансивера был описан Николаем Хлюпиным (RA4NAL) в журнале Радио № 3, 2012 г.
Вот, что пишет автор:
«Ограничитель разрабатывался для трансивера Yaesu FT-817ND. От существующих конструкций аналогичного назначения он отличается низким напряжением питания 5 В
и малым потребляемым током – всего 4 мА. Компрессия может достигать 20 дб.
Рис.1 Схема ограничителя речевого сигнала для SSB-трансивера от Н. П. Хлюпина (RA4NAL)
Принципиальная схема компрессора показана на Рис.1. Входной сигнал с микрофона через регулятор уровня R3, который определяет уровень компрессии,
подаётся на балансный модулятор, собранный на DA1 К174ПС1. На его второй вход подается опорное напряжение 500 КГц с генератора на транзисторе VT1.
Из DSB сигнала электромеханический фильтр Z1 выделяет одну боковую полосу. Полученный SSB сигнал усиливается и ограничивается каскадом на транзисторе
VT2 и диодах VD1, VD2, затем подается на второй ЭМФ Z2.
После фильтра SSB сигнал подается на балансный детектор DA2 типа К174ПС1, опорный сигнал 500 КГц для которого также подается с каскада на VT1. С выхода
DA2 сформированный и ограниченный НЧ сигнал поступает на регулятор уровня R9, с которого подается на микрофонный вход трансивера.
Рис.2 Микрофонный усилитель для ограничителя речевого сигнала
Подключение штатной гарнитуры MH-31 трансивера FT-817ND к ограничителю показано на рисунке. В гарнитуре использован динамический микрофон,
уровень сигнала которого недостаточен для обеспечения необходимой компрессии. Поэтому в схему добавлен микрофонный усилитель на VT2. Фильтр C7, C8, R9,
L1 защищает вход от ВЧ наводок на микрофонный кабель. Индуктивность L1 на входе микрофонного усилителя – это ферритовая трубочка, надетая на провод вблизи
разъёма для подключения микрофона.
На VT1 собран генератор звукового сигнала 1000 Гц, который предназначен для передачи сигнала несущей. Дело в том, что почти во всех фирменных трансиверах
в режиме SSB почему-то не предусматривается режим настройки, при котором на выход должен подаваться сигнал несущей полной амплитуды. Это необходимо для
настройки антенного тюнера или усилителя мощности, который может быть подключен к трансиверу. Приходится для настройки переводить трансивер в режим АМ или ЧМ,
а это очень неудобно.
Режим настройки включается переводом переключателя SA1 в нижнее по схеме положение. При этом напряжение питания снимается с микрофонного усилителя и подаётся
на генератор 1000 Гц. Вторая контактная группа SA1, подключённая параллельно кнопке PTT, переводит трансивер в режим передачи».
А на хрена козе баян – она и так весёлая?! Именно таким нехитрым вопросом задалась небольшая нидерландская компания Van Dijken Elektronica, после чего создала
простой ВЧ ограничитель, основанный на ограничении DSB-сигнала и селекции с одним фильтром –
(ссылка на страницу).
Рис.3 Радиочастотный речевой ограничитель
«Двухполосный сигнал после первого NE612A (выводы 4, 5) имеет слишком низкую амплитуду, чтобы его можно было ограничить двумя кремниевыми диодами или
диодами Шоттки. В ходе экспериментов возникла схема ограничителя на транзисторном усилительном каскаде (Т1) с одним диодом и переходом эмиттер-база транзистора
в качестве второго диода.
Резисторы 1k8 и 3k9 подобраны для наилучшего симметричного ограничения DSB-сигнала.
Усиленный и ограниченный сигнал с выхода транзисторного каскада (Т1) поступает на керамический фильтр CFW455H. Этот тип
фильтра на частоту 455 кГц должен быть нагружен по входу и выходу сопротивлением 2k0, что и было сделано сначала. Однако заметной разницы по сравнению
с более высокими значениями на диаграмме отмечено не было.
С правой стороны фильтр нагружен делителем напряжения (2к2, 1к0). Это сделано с целью предотвращения перегрузки второго смесителя.
Обратите внимание, что, в отличие от многих других конструкций, сигналы генератора и радиочастоты соответственно направляются на контакты 1 и 6
второго NE612A. Я сделал это для большего значения выходного НЧ сигнала на контакте 4.
Уровень компрессии определяется силой сигнала, поступающей с микрофона. Крайних ограничений следует избегать, чтобы поддерживать хорошую разборчивость.
Оптимальным уровнем является максимальна средняя выходная мощность передатчика, при которой слушатель ещё не замечает работы речевого процессора».
А не устранить ли к едрене фене этот керамический фильтр как класс? – продолжали задаваться вопросами всё те же любознательные голландские хлопцы.
И в результате родилось простое устройство микрофонного компрессора, основанное на ограничении DSB-сигнала, без каких-либо кварцевых или
керамических ВЧ-фильтров.
Рис.4 Радиочастотный речевой ограничитель без керамических фильтров
«Ограничение амплитуды посредством данного RF ограничителя позволяет избежать проблем с появлением гармоник, попадающих в звуковой диапазон.
Любые произведённые искажения будут гармониками используемой радиочастоты. Если ВЧ-компрессор использует частоту 6,4 МГц, то гармоники будут 12,8 МГц,
19,2 МГц и т. д., которые легко фильтруются с помощью простого узкополосного фильтра. Затем RF снова демодулируется обратно в звук. Это даёт более чистое звучание
сигнала при той же степени сжатия или ограничения, а также обеспечивает повышение на 6 дБ (одна единица S) средней выходной мощности RF SSB.
Этот РЧ-ограничитель преобразует звук, поступающий с микрофона, в DSB сигнал с частотой 6,4 МГц. Далее этот сигнал усиливается
и ограничивается в TBA120A и следом там же преобразуется обратно в звук для последующего ввода в передатчик или трансивер.
Схема легко настраивается без специального оборудования, поскольку не используются ВЧ-фильтры.
Входной транзисторный каскад позволяет производить регулировку выходного уровня микрофона. Уровень клипирования зависит от величины усиления этого каскада.
Данный DSB компрессор с двумя боковыми полосами был сконструирован и протестирован с целью его сравнения с SSB-Clipper. Экспериментальные данные показали, что
схема DSB-Limiting работала не хуже, чем ограничитель SSB-Clipping при условии, что уровень ограничения не был чрезмерным».
|
