Пропонована аналогова система налаштування може бути вбудована практично в будь-якій УКХ ЧМ приймач. Вона не містить синтезатора частот і мікропроцесора, що робить її простій і доступній для повторення. Система забезпечує автоматичний пошук наступної станції при натисканні на кнопку "UP" або "DOWN", потім включається система АПЧ, підтримуюча точне налаштування.

Останнім часом дуже бурхливими темпами розвивається ЧС-радіомовлення в діапазоні УКВ. У нашій країні мовлення ведеться стазу аж у двох діапазонах: 65.8 – 73 МГц (стандарт OIRT) і 88 – 108 МГц (стандарт CCIR). Перший з цих діапазонів зазвичай називають «УКХ», а другий – «FM», хоча це не зовсім вірно: обидва діапазону лежать в області ультракоротких хвиль, і обидва вони використовують частотну модуляцію (ЧС, чи FM – Frequency Modulation). Основна відмінність у мовленні на цих діапазонах полягає у способі передачі стереозвуку. «Наш» стандарт використовує систему з полярною модуляцією, а «імпортний» стандарт – систему з пілот-тоном. Крім того, відрізняється максимальна девіація несучої частоти: ± 50 кГц і ± 75 кГц відповідно.

У системі з полярною модуляцією піднесучої з частотою 31.25 кГц модулюється амплітудно різницевим сигналом AB і складається з сумарним сигналом A + B. У результаті виходить полярно-модульований сигнал. При модуляції передавача піднесучої пригнічується на 14 дБ за допомогою режекторного контуру з добротністю 100 ± 5. Для декодування такого сигналу в приймачі достатньо мати каскад відновлення піднесучої і два діодних детектора, на виході яких виходять сигнали лівого (A) і правого (B) каналів. Таким чином, ця система споконвічно була орієнтована на просте стереодекодер. Проте, при спробах створити високоякісний стереодекодер виявляються деякі недоліки системи. Перш за все, це необхідність точного відновлення піднесучої (точно на 14 дБ і контуром з добротністю точно 100). Відхилення цих параметрів погіршує поділ стереоканалів. Крім того, система не була орієнтована на застосування синхронного детектування, а звичайний амплітудний детектор має підвищені нелінійні спотворення. Виділення ж опорної частоти для синхронного детектора з амплітудно-модульованої піднесучої утруднене.

Система з пілот-тоном [1] від початку була орієнтована на застосування синхронного детектування і сумарно-різницевих (матричних) стереодекодеров. У цій системі піднесучої 38 кГц модулюється амплітудно різницевим сигналом AB. Як сумарного сигналу A + B у матричних стереодекодерах використовується тональна частина сигналу з частотного детектора приймача. Для отримання опорної частоти синхронного детектора передається спеціальний пілот-тон частотою 19 кГц. При модуляції передавача пілот-тон пригнічується на 20 дБ, а піднесучої пригнічується повністю, залишаються лише бічні смуги. Таким чином, завдяки застосуванню синхронного детектування, різко знижені нелінійні спотворення. Крім того, не потрібно відновлення піднесучої з високою точністю. Система взагалі малочутлива до відхилення рівня і навіть фази піднесучої.

Система з полярною модуляцією існує лише завдяки численному парку старих радіоприймачів. З плином часу вона все більше витісняється системою з пілот-тоном.

Відомо, що при прийомі стерео відношення сигнал / шум на виході приймача набагато гірше (на 20 дБ і більше), ніж при монофонічному прийомі. Основний шум міститься в різницевої сигналі AB. Тому сучасні стереодекодери для поліпшення відношення сигнал / шум автоматично звужують смугу і знижують рівень сигналу AB на вході матриці при погіршенні умов прийому. При цьому замість підвищення рівня шумів трохи погіршується поділ стереоканалів, що суб'єктивно менш помітно [2]. Цей принцип використовується, наприклад, в тюнерах деяких моделей автомобільних магнітол фірми «Pioneer».

Повернемося до системи налаштування приймача. На відміну від системи на основі синтезатора частот, пропонована система налаштування може працювати на будь-якому діапазоні. Вона безпосередньо не прив'язана до якої-небудь конкретної частоті прийому. Завдяки тому, що система не містить мікропроцесора і перемикаються цифрових схем, відсутні перешкоди з боку цифрової частини. При цьому забезпечується найкраще ставлення сигнал / шум і максимальна чутливість приймача. Деяким недоліком пристрою є відсутність індикації номера приймається станції.

Необхідною умовою для вбудовування системи в приймач є наявність електронної налаштування і сигналу АПЧ. Електронна настройка правило, здійснюється з допомогою варикапів, на які подають керуюче напруга 3 – 24 В в залежності від частоти настроювання. Сучасні високочастотні блоки приймачів часто мають більш вузький діапазон напруги настройки, приблизно 1 – 9 В. Пропонована система дозволяє працювати з будь-яким діапазоном напруги настройки, потрібний діапазон забезпечується відповідним вибором напруги живлення ОП U4 (рис. 1). Сигнал АПЧ представляє собою постійну складову вихідного сигналу частотного детектора і може бути отриманий за допомогою ФНЧ. Можливий випадок, коли цей сигнал має зворотну полярність (тобто при розладу за частотою вниз сигнал АПЧ збільшується). Потрібна полярність може бути отримана за допомогою одного ОУ, на якому слід зібрати підсилювач з коефіцієнтом передачі -1.

Малюнок 1. Принципова схема УКХ ЧМ приймача

На рис. 1 показана повна схема УКХ ЧМ приймача. В якості вхідного блоку використаний готовий блок УКХ-I-2С. Замість нього з успіхом може бути застосований вхідний блок від автомагнітоли закордонного виробництва або саморобний вхідний блок. Потрібно відзначити, що будь-який вхідний блок може бути легко перероблений на потрібний діапазон шляхом заміни котушок гетеродина і вхідного контурів.

З виходу УКХ-блоку сигнал проміжної частоти 10.7 МГц надходить на аперіодіческій підсилювач, зібраний на транзисторах VT1 – VT3. З виходу підсилювача сигнал надходить на п'езокераміческій смуговий фільтр F1, який формує смугу пропускання приймача. Сигнал з виходу фільтра надходить на спеціалізовану мікросхему U1, яка містить підсилювач-обмежувач ПЧ, частотний детектор і попередній підсилювач звукової частоти. Вбудований частотний детектор виконаний на основі балансного модулятора. Необхідний для його роботи сигнал, зрушений по фазі щодо вхідного, виходить за допомогою коливального контуру L1C9. Добротність цього контуру визначає крутизну перетворення. Необхідна добротність задана резистором R13. З виходу попереднього підсилювача звукової частоти (Висновок 8) сигнал надходить на підсилювальний каскад на транзисторі VT5, далі – на стереодекодер. Ланцюжок R19C14 компенсує нерівномірність АЧХ тракту на високих частотах. Ланцюги корекції предіскаженій повинні входити до складу стереодекодера. В якості напруги АПЧ використовується вихідна напруга частотного детектора (висновок 10), відфільтроване за допомогою ФНЧ R23C19.

Процес пошуку станції вгору по частоті (a) і вниз по частоті (b)

Рисунок 2. Процес пошуку станції вгору по частоті (a) і вниз по частоті (b)

Розглянемо роботу системи настройки при пошуку радіостанції вгору по частоті (рис. 2a). Коли приймач не налаштований на станцію, напруга АПЧ має деякий середнє значення (у даному випадку біля 3 В). Приблизно таке ж напруга повинна бути встановлено за допомогою підлаштування резистора R51 в точці + E. Для запуску процесу пошуку необхідно натиснути кнопку «UP». При цьому тригер U5B усанавлівается, а U5A – скидається. На аналоговий мультиплексор U6 надходить адреса = 1. Мультиплексор через резистор R31 підключає напруга, трохи менше, ніж + E, на вхід інтегратора U4. Вихідна напруга інтегратора, а воно є напругою настройки, починає збільшуватися. Разом з ним збільшується частота настройки приймача (ділянка, позначений стрілкою R на рис. 2a). Коли частота настройки почне наближатися знизу до частоті несучої однієї з працюючих радіостанцій, напруга АПЧ зменшується. Коли воно досягає порогу, встановленого підлаштування резистором R28, компаратор U3 переключається і скидає обидва тригера U5A і U5B. При цьому на мультиплексор надходить адреса = 0, мультиплексор підключає на вхід інтегратора напруга АПЧ, яке здійснює точну підстроювання частоти. Напруга на виході інтегратора (і частота настройки приймача) змінюються до тих пір, поки напруга АПЧ не стане рівним напрузі + E. А це відповідає точного настроювання (Ділянка, позначений стрілкою AFC на рис. 2a). У цей час вихід компаратора перебуває в стані високого логічного рівня, що забезпечується ланцюжком гістерезису VD3-VD5, R25-R27. Ця ланцюжок побудована таким чином, що при спрацьовуванні компаратора поріг піднімається трохи вище напруги + E. На рис. 2 напруга порога компаратора позначено Utrh.

Для пошуку радіостанції вниз по частоті необхідно натиснути кнопку «DOWN». При цьому тригер U5B скидається, а U5A – встановлюється. На аналоговий мультиплексор U6 надходить адреса = 2. Мультиплексор через резистор R34 підключає напруга, трохи більше, ніж + E, на вхід інтегратора U4. Вихідна напруга інтегратора при цьому починає зменшуватися. Разом з ним зменшується частота налаштування (ділянка, позначений стрілкою R на рис. 2b). Коли частота настройки почне наближатися зверху до частоті несучої однієї з радіостанцій, напруга АПЧ спочатку збільшується. Якщо компаратор U3 був до цього включений, то він вимикається. Напруга АПЧ досягає максимуму, потім починає зменшуватися, стає рівним + E в момент точної настройки, потім падає далі. Коли воно досягає встановленого порогу, компаратор U3 переключається і скидає обидва тригера. При цьому мультиплексор підключає на вхід інтегратора напруга АПЧ, яке повертає напруга настройки назад, забезпечуючи точну підстроювання частоти (ділянка, позначений стрілкою AFC на рис. 2b). Якщо б у компаратора була відсутня ланцюжок гістерезису, то він скинув би вже при точного настроювання, і спроба здійснити пошук вниз призвела б до повторного захоплення тієї ж станції.

Другий канал мультиплексора U6 використовується для управління світлодіодами. Під час пошуку вгору включається світлодіод «UP», при пошуку вниз – світлодіод «DOWN». Коли станція знайдена і працює АПЧ, горить світлодіод «LOCK».

Під час пошуку вихідний сигнал приймача відключається (реалізується безшумна настроювання). Для цього вихідна напруга мікросхеми U1 шунтується транзистором VT4. Управляє цим транзистором каскад на VT9, який замикає VT4, коли запалюється світлодіод «LOCK». Ланцюжок R48C21VD9 забезпечує затримку включення сигналу на час, необхідний системі АПЧ для захоплення частоти.

Регулювання системи настройки виробляють в наступній послідовності. Спочатку слід встановити потрібне значення напруги + E. Для цього заземлюють вхід напруги настройки УКХ-блоку і вимірюють напруга АПЧ. Таке ж значення встановлюють підлаштування резистором і для + E. Якщо тракт ПЧ приймача реалізований по-іншому, то межі регулювання + E можуть виявитися недостатніми знизу. У такому випадку слід встановити додатковий дільник, або замість U2 застосувати відповідний стабілізатор іншого типу. Потім підлаштування резистором R28 слід встановити поріг компаратора так, щоб система впевнено захоплювала станції. Якщо цей поріг надто близький до + E, то система налаштування буде зупинятися від впливу перешкод. Якщо поріг дуже далекий від + E, то система буде пропускати станції. Коли приймач налаштований на станцію і працює АПЧ, потрібно уточнити регулювання напруги + E по найкращому прийому (цієї регулюванням виводять частотний детектор на середину лінійної дільниці).

Харчується система настройки двома напругами: +9 В і +30 В. Перше може лежати в межах +5 .. +12 В, друге залежить від діапазону напруги настройки застосованого вхідного блоку і може варіюватися в широких межах. Замість LM311 можна застосувати КР554СА3 або одну половинку LM393 (LM2903). TL061 можна замінити КР544УД1, КР140УД8. Вітчизняний аналог 4013 – К561ТМ2 або К176ТМ2, 4052 – К561КП1. Замість транзисторів DTC144E можна застосувати будь-які малопотужні npn транзистори, додавши в базову ланцюг дільник з однакових резисторів опором 10 .. 47 К. Тракт ПЧ можна виконати за іншою схемою або взяти готовий. Головне, щоб він забезпечував напруга АПЧ. Стереодекодер можна виконати за будь-якою схемою. Хороший стереодекодер для системи з полярною модуляцією описаний в [2].

Принципова схема стереодекодера системи з пілот-тоном

Малюнок 3. Принципова схема стереодекодера системи з пілот-тоном

Випускаються також спеціалізовані мікросхеми стереодекодеров для системи з полярною модуляцією. Є навіть мікросхема двосистемних стереодекодера К174ХА51 виробництва АТ "Ангстрем". Для системи з пілот-тоном існує безліч спеціалізованих мікросхем імпортного виробництва. У якості прикладу на рис. 3 наведена схема простого стереодекодера на основі мікросхеми AN7421 фірми «Matsushita».

Література:

1. В. Поляков. Стереофонічна система радіомовлення з пілот-тоном. Радіо, № 4, 1992 р.
2. К. Філатов. Стереодекодер з адаптивно регульованою смугою пропускання. Радіо, № 11, 1986 р.

Рідіко Леонід Іванович