Частоты ниже 300 Гц хорошо ослабляются в УНЧ при соответствующем выборе емкостей переходных конденсаторов. Результирующая полоса пропускания ФНЧ и УНЧ соответствует общепринятой в любительской практике полосе низкочастотного телефонного канала 0,3...3 кГц. Кривая селективности приемника при таком выборе полосы ФНЧ и УНЧ показана на рис 2, а. Будут приниматься сигналы с расстройками ±0,3...3 кГц относительно частоты гетеродина. Наличие двух боковых полос приема является существенным недостатком приемной части простого трансивера прямого преобразования. При вращении ручки настройки, т. е. при изменении частоты гетеродина, например вверх, тон сигналов станций, расположенных в верхней боковой полосе приема (ВБП) будет понижаться, а в нижней (НБП) - повышаться. При некотором навыке это позволяет распознать, в какой боковой полосе приема расположен сигнал нужной станции.

Рис. 2. Кривая селективности:

a - соответствующая общепринятой полосе низкочастотного телефонного ка-ала; б - приемника с узкополосным фильтром

Селективность приемника для телеграфных сигналов можно повысить, установив между каскадами УНЧ (лучше всего между первым и вторым) узкополосный НЧ фильтр с центральной частотой 700...1000 Гц. При приеме телефонных сигналов фильтр должен отключаться. Кривая селективности приемника с узкополосным фильтром приобретает вид двух узких пиков, как показано на рис. 2, б. В этом случае заметно облегчается процесс выделения сигнала нужной станции в «густонаселенных» диапазонах. Вероятность же попадания частоты мешающей станции на частоту соседнего, нерабочего пика кривой селективности сравнительно невелика. При использовании узкополосного фильтра значительно возрастают требования к стабильности частоты гетеродина и к плавности хода механизма настройки, иначе поиск желаемых станций будет затруднен.

В простом трансивере (рис. 1) принимаемый сигнал усиливается только в УНЧ, поэтому его коэффициент усиления должен быть довольно большим, от 104 до 106. Стабильное усиление такого порядка при использовании современных транзисторов и микросхем, а также при рациональном монтаже и расположении деталей получить несложно. Чувствительность приемной части трансивера даже без УВЧ можно довести до долей микровольта. При этом смеситель и первый каскад УНЧ необходимо выполнить на малошумящих элементах (диодах и транзисторах). Тракт сигнала от антенны до первого усилительного каскада должен вносить минимальные потери, что достигается сквозным согласованием сопротивлений входного фильтра, смесителя, ФНЧ и УНЧ. Подробнее об особенностях конструирования приемников прямого преобразования можно прочитать в литературе [1].

Гетеродин трансивера остается включенным постоянно как при передаче, так и при приеме. Собственно же передающая часть получается очень простой - это усилитель мощности высокочастотных колебаний, выполненный по какой-либо стандартной схеме. Содержит он обычно от одного до трех каскадов усиления, связанных между собой резонансными контурами низкой добротности или широкополосными трансформаторами. В случае если гетеродин трансивера работает на половинной частоте сигнала, первым каскадом в усилителе мощности должен быть удвоитель частоты. Все каскады усилителя включаются только при нажатии телеграфного ключа.

Описанный трансивер, отличаясь предельной простотой, имеет и ряд других важных достоинств. Во-первых, благодаря общему гетеродину и приемник и передатчик перестраиваются по частоте синхронно, обеспечивая так называемую «одноручечную» настройку. Услышав сигнал корреспондента, достаточно нажать ключ, чтобы позвать его, не делая никаких дополнительных регулировок или подстроек. Во-вторых, при отжатии ключа трансивер автоматически переходит на прием, т. е. получается полудуплексный режим работы. Сигналы корреспондента при этом можно слушать даже в паузах между собственными посылками. Имеются, однако, и недостатки. Чтобы нормально принимать. сигнал корреспондента, гетеродин трансивера надо настроить на 0,5...! кГц выше или ниже его частоты. Следовательно, и передача будет вестись на частоте, несколько отличающейся от частоты корреспондента. Этот недостаток не имеет большого значения при связи с использованием двух однотипных трансиверов, выполненных по схеме рис. 1, просто один из трансиверов будет настроен несколько ниже, а другой несколько выше по частоте. Проблемы возникают при ответе корреспондента точно на частоте ва-. шего вызова - не перестроив трансивер, этот ответ принять нельзя, поскольку ответный сигнал попадает на частоту «нулевых биений». Вопрос полностью решается при установке

в трансивер цепи независимой подстройки приемника, позволяющей изменять частоту гетеродина в небольших пределах (±5...15 кГц) только при приеме. Другой недостаток простого трансивера связан с наличием двух боковых полос приема (рис. 2). Одну из них можно подавить методами фазовой селекции, которые мы рассмотрим в третьем разделе этой главы. Эти методы применяются при передаче и приеме однополосных (SSB) сигналов в трансиверах прямого преобразования. Поэтому рассмотрим сначала особенности телефонной связи с использованием модулированных сигналов.

Немодулированный ВЧ сигнал (несущая) сам по себе не несет никакой информации. Для передачи телеграфного сообщения ВЧ сигнал манипулируют в соответствии с кодом Морзе. Для передачи же телефонного сообщения несущую необходимо модулировать, т. е. изменять в такт со звуковым напряжением параметры ВЧ сигнала - амплитуду, частоту или фазу. Чисто угловая модуляция, частотная или фазовая, на КБ в настоящее время не используется, поскольку ширина спектра сигнала, т. е. полоса частот, занимаемая радиостанцией в эфире, получается излишне широкой. Поэтому рассмотрим амплитудную модуляцию (AM) сигнала.

Пусть звуковое напряжение, поступающее от микрофонного усилителя, описывается функцией s (t), причем будем полагать, что - l<s(t)<1 Выражение для напряжения AM сигнала выглядит следующим образом:

IWt) = [1 +ms(t)]Ao cos (wo+фо),(1)

где т - коэффициент модуляции, 0<m<1; A0 - амплитуда высокочастотной несущей;

w0 = 2iifo - угловая частота несущей; Фо - начальная фаза несущей.

При s(t) = 0 или m = 0 модуляция отсутствует, и передатчик излучает смодулированную несущую:

Uo(t)=AoCOS (Wot+фо).(2)

График AM сигнала при модуляции синусоидальным звуковым напряжением

s(t)=cosQt(3)

показан на рис. 3. Как видно из рисунка, а также из формулы (1), при AM непрерывно передается несущая, которая информации не несет и нужна только для нормальной работы амплитудного детектора в приемнике. На передачу несущей тратится, даже при очень глубокой модуляции (m-> 1), более половины излучаемой мощности. Спектр AM сигнала при синусоидальной модуляции легко найти, подставив (3) в (1) и проведя тригонометрические преобразования:

2. МОДУЛЯЦИЯ И ПРИЕМ МОДУЛИРОВАННЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ

Рис. 3. AM сигнал

Спектр содержит три частоты: несущую f0, верхнюю боковую fo+F и нижнюю боковую fo - F, как показано на рис. 4, а. (Напомним, что w0 = 2п, и Q = 2aF.) Если несущая промодулирована не чистым тоном, а звуковым сигналом, занимающим некоторый спектр, то обе боковые полосы симметрично отображают этот спектр, как

показано на рис. 4, б условными треугольниками. Легко видеть, что полоса частот, занимаемая в эфире AM станцией, вдвое шире необходимой, соответствующей ширине спектра звукового сигнала.

Рис. 4. Спектр AM сигнала:

а - синусоидальная модуляция; б - модуляция звуковым сигналом

Вся информация о звуковом сигнале содержится в каждой из боковых полос. Поэтому для передачи телефонного сообщения достаточно излучать спектр частот, соответствующий одной из боковых полос, верхней или нижней. При этом получается четырехкратный выигрыш по мощности сигнала по сравнению с AM при т = 1, поскольку половина мощности при AM тратится на передачу несущей, а оставшаяся половина делится поровну между двумя боковыми полосами. Дополнительный двукратный выигрыш получается в приемнике, так как мощность шумов и помех в полосе SSB (3 кГц) вдвое меньше, чем в полосе AM (6 кГц). Таким образом, переход к однополосной модуляции (SSB) дает восьмикратный выигрыш по мощности сигнала. В условиях селективных замираний, характерных для KB диапазонов, выигрыш получается еще больше и оценивается примерно в 16 раз (12 дБ).

Если из AM сигнала исключить несущую, получается двухполосный сигнал с подавленной несущей (DSB сигнал). Выполнить это технически довольно просто - достаточно установить в передатчике балансный модулятор. Математически он выполняет операцию перемножения напряжений звукового сигнала и несущей:

Форма DSB сигнала при модуляции синусоидальным колебанием (3) показана на рис. 5. Дважды за период модуляции амплитуда DSB сигнала падает до нуля, и в эти моменты фаза высокочастотного заполнения меняется на обратную. Спектр DSB сигнала легко получить из (4), подставив выражение для синусоидального модулирующего сигнала (3) (для простоты положим фо=0):

udsb СО = 2 1«* («ь + Я) * + cos {щй - Q)t}.

Как и следовало ожидать, он содержит лишь две спектральные составляющие на частотах coo±fi, как показано на рис. 6, а. При модуляции спектром звуковых частот образуются две боковые полосы, такие же, как у AM сигнала, но без несущей (рис. 6,6). Оценим выигрыш по мощности при переходе от AM к DSB. Устранение несущей дает двукратный выигрыш. В детекторе приемника амплитуды боковых полос складываются, что увеличивает мощность НЧ сигнала по сравнению с мощностью одной боковой в 4 раза, тогда как независимые шумы двух боковых полос складываются по мощности. Это дает еще двукратный выигрыш над AM и общий выигрыш получается в 4 раза.

S(t) * О

Рис. Б. DSB сигнал

fo-F fo

Рис. 6. Спектр DSB сигнала: а сигналом

синусоидальная модуляция; б - модуляция звуковым