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無線電子工学および電気工学の百科事典 VHF FM受信機用のシンプルなチューニングシステム。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
提案されたアナログ同調システムは、ほぼすべての VHF FM 受信機に組み込むことができます。 周波数シンセサイザーやマイクロプロセッサーが含まれていないため、シンプルで繰り返しが容易です。 「UP」または「DOWN」ボタンを押すと自動的に次の放送局を検索し、AFCシステムがオンになり、微調整をサポートします。 近年、VHF帯でのFMラジオ放送が急速に発展しています。 我が国では、65.8～73MHz（OIRT規格）と88～108MHz（CCIR規格）の50つの帯域で放送が行われています。 これらの範囲の最初の範囲は通常「VHF」と呼ばれ、75 番目の範囲は「FM」と呼ばれますが、これは完全に真実ではありません。両方の範囲は超短波領域にあり、どちらも周波数変調 (FM または FM - 周波数変調) を使用します。 これらの帯域での放送の主な違いは、ステレオ信号の送信方法です。 「当社」規格はポーラ変調方式を採用しており、「輸入」規格はパイロットトーン方式を採用しています。 さらに、最大キャリア周波数偏移はそれぞれ±XNUMX kHz と±XNUMX kHz と異なります。 極座標変調システムでは、31.25 kHz の副搬送波が振幅差信号 AB によって変調され、和信号 A+B に加算されます。 その結果、極性変調された信号が得られます。 送信機を変調する際、Q 値 14±100 のノッチ回路を使用して副搬送波が 5 dB 抑制されます。 受信機でこのような信号をデコードするには、副搬送波再生段と 14 つのダイオード検出器があれば十分であり、その出力で左 (A) チャネルと右 (B) チャネルの信号が取得されます。 したがって、このシステムは当初、単純なステレオ デコーダに焦点を当てていました。 ただし、高品質のステレオ デコーダを作成しようとすると、システムのいくつかの欠点が現れます。 まず第一に、これは副搬送波を正確に再構成する必要があることです (正確に 100 dB、Q 値が正確に XNUMX のループによる)。 これらのパラメータの偏差により、ステレオ チャンネルのセパレーションが悪化します。 さらに、このシステムは同期検波の使用に焦点を当てておらず、従来の振幅検波器では非線形歪みが増大していました。 振幅変調された副搬送波から同期検波器の基準周波数を選択することは困難です。 パイロット トーンを備えたシステム [1] は、当初、同期検出と和差 (マトリックス) ステレオ デコーダーの使用に焦点を当てていました。 このシステムでは、38 kHz のサブキャリアが振幅差信号 AB で変調されます。 マトリックス ステレオ デコーダーは、受信機の周波数検出器からの信号のトーン部分を和信号 A+B として使用します。 同期検波器の基準周波数を取得するために、特別な 19 kHz パイロット トーンが送信されます。 送信機が変調されると、パイロット トーンは 20 dB 抑制され、副搬送波は完全に抑制され、側波帯のみが残ります。 したがって、同期検波の使用により、非線形歪みが大幅に減少します。 さらに、高精度の副搬送波再生は必要ありません。 このシステムは一般に、サブキャリアのレベルの偏差や位相の偏差にも鈍感です。 極座標変調システムは、大量の古い無線機のおかげでのみ存在します。 時間の経過とともに、パイロット トーンを備えたシステムに置き換えられることが増えています。 ステレオ受信では、受信機出力の S/N 比がモノラル受信よりもはるかに悪い (20 dB 以上) ことが知られています。 差分信号ＡＢには主ノイズが含まれる。 したがって、最新のステレオ デコーダは、信号対雑音比を改善するために、受信状態が悪化すると自動的に帯域を狭め、マトリックス入力の AB 信号レベルを下げます。 この場合、ノイズ レベルが増加する代わりに、ステレオ チャンネルの分離が若干悪化しますが、主観的にはあまり目立たなくなります [2]。 この原理は、たとえばパイオニアのカーラジオの一部のモデルのチューナーに使用されています。 受信機の同調システムに戻りましょう。 周波数シンセサイザに基づくシステムとは異なり、提案された同調システムは任意の範囲で動作できます。 特定の受信周波数には直接関係しません。 このシステムにはマイクロプロセッサやスイッチングデジタル回路が含まれていないため、デジタル部分からの干渉はありません。 これにより、最高の信号対雑音比と最大の受信感度が保証されます。 この装置の欠点は、受信した局の番号が表示されないことです。 システムを受信機に組み込むための前提条件は、電子チューニングと AFC 信号の存在です。 電子チューニングは通常、バリキャップを使用して実行され、同調周波数に応じて 3 ～ 24 V の制御電圧が供給されます。 最近の高周波受信機ユニットの同調電圧範囲は、約 1 ～ 9 V と狭くなっていることがよくあります。提案されたシステムでは、任意の同調電圧範囲で動作することができ、オペアンプ U4 の電源電圧を適切に選択することで、必要な範囲が提供されます (図 1)。 AFC 信号は周波数検出器の DC 出力であり、ローパス フィルターを使用して取得できます。 この信号の極性が逆である可能性があります (つまり、周波数が下向きに離調すると、AFC 信号が増加します)。 必要な極性は 1 つのオペアンプを使用して得ることができ、その上にゲインが -XNUMX のアンプを組み立てる必要があります。
図上。 図１は、ＶＨＦ ＦＭ受信機の完全な図を示す。 入力ブロックは既製のVHF-I-1Cブロックを使用しました。 代わりに、外国製カーラジオの入力ブロックや自作の入力ブロックを使用することもできます。 ヘテロダイン回路と入力回路のコイルを交換することで、どの入力ブロックでも簡単に希望のレンジに変換できることに注意してください。 VHF ユニットの出力から、10.7 MHz の中間周波数信号が、トランジスタ VT1 ～ VT3 で組み立てられた非周期増幅器に供給されます。 信号はアンプの出力から圧電セラミックバンドパスフィルター F1 に供給され、受信機の帯域幅を形成します。 フィルター出力からの信号は、IF リミッティングアンプ、周波数検出器、オーディオ周波数プリアンプを含む特殊な U1 マイクロ回路に供給されます。 内蔵の周波数検出器はバランス変調器に基づいています。 動作に必要な、入力に対して位相をずらした信号は、L1C9 発振回路を使用して得られます。 この回路の品質係数は、変換の急峻さを決定します。 必要な品質係数は抵抗 R13 によって設定されます。 オーディオ周波数のプリアンプの出力 (ピン 8) から、信号は VT5 トランジスタの増幅段に送られ、その後ステレオ デコーダに送られます。 R19C14 チェーンは、高周波におけるパスの不均一な周波数応答を補償します。 プリディストーション補正回路はステレオ デコーダの一部である必要があります。 として
高い周波数のラジオ局を検索するときの同調システムの動作を考えてみましょう (図 2a)。 受信機が放送局に同調していない場合、AFC 電圧はある平均値 (この場合は約 3 V) になります。 +E 点でトリマ R51 を使用して、ほぼ同じ電圧を設定する必要があります。 検索プロセスを開始するには、「UP」ボタンを押します。 この場合、トリガ U5B がリセットされ、U5A がリセットされます。 アナログ マルチプレクサ U6 はアドレス = 1 を受け取ります。 マルチプレクサは、抵抗器 R31 を介して、+ E よりわずかに低い電圧を積分器 U4 の入力に接続します。 積分器の出力電圧、つまり同調電圧が増加し始めます。 それに伴い、受信機の同調周波数も増加します（図2aの矢印Rで示す領域）。 同調周波数が運用中の無線局の 28 つの搬送周波数よりも低くなり始めると、AFC 電圧が低下します。 トリマ R3 によって設定されたしきい値に達すると、コンパレータ U5 が切り替わり、フリップフロップ U5A と U0B の両方がリセットされます。 この場合、アドレス = 2 がマルチプレクサに供給され、マルチプレクサは AFC 電圧を積分器の入力に接続し、周波数を微調整します。 積分器の出力の電圧 (および受信機の同調周波数) は、AFC の電圧が電圧 +E と等しくなるまで変化します。 そして、これは微調整（図3aの矢印AFCで示される領域）に相当します。 このとき、コンパレータの出力は論理ハイ状態にあり、これはヒステリシスチェーン VD5 ～ VD25、R27 ～ R2 によって提供されます。 この回路は、コンパレータがトリガーされると、しきい値が +E 電圧をわずかに上回るように構築されています。 図上。 図２において、コンパレータの閾値電圧はＵｔｒｈで示されている。 周波数を下げてラジオ局を検索するには、「DOWN」ボタンを押します。 この場合、トリガ U5B がリセットされ、U5A がセットされます。 アナログ マルチプレクサ U6 はアドレス = 2 を受け取ります。 マルチプレクサは、抵抗 R34 を介して、+ E よりわずかに大きい電圧を積分器 U4 の入力に接続します。 その後、積分器の出力電圧が減少し始めます。 それに伴い同調周波数は低下します（図2bの矢印Rで示す領域）。 同調周波数がいずれかの無線局の搬送波周波数を超えて近づき始めると、AFC 電圧が最初に増加します。 コンパレータ U3 が以前にオンになっていた場合は、オフになります。 AFC 電圧は最大値に達した後、減少し始め、微調整時に +E に等しくなり、さらに低下します。 設定された閾値に達すると、コンパレータ U3 が切り替わり、両方のフリップフロップがリセットされます。 この場合、マルチプレクサはAFC電圧を積分器の入力に接続し、積分器は同調電圧を戻し、周波数の微調整を提供します（図2bの矢印AFCで示されるセクション）。 コンパレータにヒステリシス チェーンがなかった場合、微調整時にすでにリセットされており、下方に検索しようとすると同じステーションが再取得されることになります。 マルチプレクサ U6 の XNUMX 番目のチャネルは LED の駆動に使用されます。 上方向に検索すると「UP」LEDが点灯し、下方向に検索すると「DOWN」LEDが点灯します。 ステーションが検出され、AFC が動作すると、「LOCK」LED が点灯します。 検索中、受信機出力はミュートされます (サイレントチューニングが実装されています)。 これを行うために、U1 チップの出力電圧はトランジスタ VT4 によって分流されます。 このトランジスタは VT9 のカスケードによって制御され、「LOCK」LED が点灯すると VT4 をロックします。 R48C21VD9 チェーンは、AFC システムが周波数を捕捉するために必要な時間、信号ターンオン遅延を提供します。 チューニングシステムの調整は以下の手順で行います。 まず、希望の電圧値 +E を設定します。 これを行うには、VHF ユニットの電圧入力を接地し、AFC の電圧を測定します。 +Eのチューニング抵抗でも同じ値が設定されます。 受信機の IF パスが異なる方法で実装されている場合、+E 調整制限は下からでは十分ではない可能性があります。 この場合、追加のディバイダーを取り付けるか、U2 の代わりに別のタイプの適切なスタビライザーを使用する必要があります。 次に、トリミング抵抗 R28 を使用して、システムが確実にステーションを捕捉できるようにコンパレータのしきい値を設定する必要があります。 このしきい値が +E に近すぎる場合、チューニング システムは干渉によって停止します。 しきい値が +E から遠すぎる場合、システムはステーションをスキップします。 受信機が放送局に同調しており、AFC が動作している場合、最良の受信を得るために電圧調整 + E を微調整する必要があります (この調整により、周波数検出器が線形セクションの中央に移動します)。 同調システムは、+9 V と +30 V の 5 つの電圧で駆動されます。最初の電圧は +12 ～ +311 V の範囲内に収まり、554 番目の電圧は適用される入力ブロックの同調電圧範囲に依存し、広範囲にわたって変化する可能性があります。 LM3 の代わりに、KR393CA2903 または LM061 の半分 (LM544) を使用できます。 TL1 は KR140UD8、KR4013UD561 を置き換えることができます。 国内アナログ2-K176TM2またはK4052TM561、1-K144KP10。 DTC47E トランジスタの代わりに、2..XNUMX K の抵抗を持つ同一の抵抗からの分圧器をベース回路に追加することで、任意の低電力 npn トランジスタを使用できます。IF パスは、別のスキームに従って作成するか、準備することができます。 主なことは、AFC 電圧を提供することです。 ステレオデコーダは任意の方式に従って作成することができる。 極座標変調システムに適したステレオ デコーダについては、[XNUMX] で説明されています。
図 3. パイロット トーンを使用したステレオ デコーダ システムの概略図。 極座標変調システムには、専用のステレオ デコーダ チップも用意されています。 Angstrem JSC 製のデュアルシステム ステレオ デコーダ K174XA51 用のチップもあります。 パイロットトーンシステムには、多くの特殊な外国製マイクロ回路があります。 例として、図に示します。 図 3 は、松下の AN7421 チップに基づく単純なステレオ デコーダの図を示しています。 文学
著者: Ridiko Leonid Ivanovich、電子メール: wubblick@yahoo.com
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