Синхродин Synchrodyn CW, SSB, AM
или
Приемник прямого преобразования -
двухканальный фазокомпенсационный с разносом фаз между каналами в 180 градусов ?
Давно, в начале 1990-ых, пролистывая старинные радиолюбительские журналы я обнаружил в журнале "Радио", 1970, № 2, стр. 60, в рубрике "За рубежом" схему "Синхродина". Увидев данную схему, я не смог понять, как она работает. Старшие товарищи, к которым я тогда обратился за помощью, ничего вразумительного мне сказать тоже не смогли. Не понимая конечно как он работает захотел собрать эту схему, но потом времени не было и всё забылось.
Три месяца назад, просматривал старинные журналы "Радио", я "набрёл" на эту схему и вспомнил. Начал разбираться что и как. Но не всё так просто.
Оказалось, что "СИНХРОДИН" (SYNCHRODYN) - это разработка и конструкция некоего английского радиолюбителя, опубликованная в 1967 году в журнале (или бюллетене) "RSGB", 1967, № 3. Этот журнал мне не удалось найти.
В том же 1967 году схему английского "Синхродина" перепечатали в чехословацком журнале "Amaterske Radio", 1967, № 7, стр. 201 Synchrodyn pro 80 m CW and SSB.
В 1969 году схему немного доработали и опять напечатали в чехословацком журнале "Amaterske Radio", 1969, № 5, стр. 191-192. Автор D.G. Tuckera. SYNCHRODYN. Автор данной статьи D.G. Tuckera привёл формулы, описание работы приемника и т.д.
Затем в 1970 году данную доработанную схему перепечатали в журнале "Радио", 1970, № 2, стр. 60 в рубрике "За рубежом", Синхродин.
В 2017 году в белорусском журнале "Радиолюбитель", 2017, № 10, стр. 38 появилась статья "Двухканальный фазокомпенсационный приемник с разносом фаз 180 градусов". Давайте прочитаем данную статью, ниже.
Журнал "Радио" (СССР), 1970, № 2, стр. 60 Рубрика "За рубежом", Синхродин.
Журнал "Amaterske Radio" (Чехословакия), 1969, № 5, стр. 191-192. Автор D.G. Tuckera. SYNCHRODYN.
Журнал "Amaterske Radio" (Чехословакия), 1967, № 7, стр. 201 Synchrodyn pro 80 m CW and SSB.
Двухканальный фазокомпенсационный приемник с разносом фаз 180 градусов.
Автор: E.Trank (г. Таганрог).
Журнал "Радиолюбитель" (Белоруссия), 2017, № 10, стр. 38.
В радиолюбительской периодике встречаются публикации схем или конструкций описание которых не соответствует принципу действия, а только лишь похоже на отдельные видимые признаки устройства. Одной из таких схем является публикация под названием "Синхродин" в разделе "За рубежом" журнала "Радио", 1970 г. № 2, с. 60.
Название намекает на принцип синхронного приема, поскольку приведенная схема принимает не только однополосные сигналы, но и сигналы с амплитудной модуляцией (АМ). Особенностью приемника по этой схеме является отсутствие свиста, образующегося за счет разности частот несущей АМ сигнала и частоты гетеродина. На самом деле это приемник прямого преобразования двухканального типа с разносом фаз между каналами в 180 градусов.
Схема опубликованная в первоисточнике приведена на рис.1 (изображение выше в посте). Сигнал с отвода катушки индуктивности входного колебательного контура поступает одновременно на базы транзисторов Т1 и Т2. В эмиттерные цепи этих транзисторов поступают противофазные сигналы гетеродина с помощью трансформаторной связи. Транзисторы Т1 и Т2 выполняют функции преобразователей частоты или иначе смесителей (выполняот умножение входного сигнала и соответствующих сигналов гетеродина).
Резисторы R3 и R5 в коллекторных цепях этих транзисторов выполняют роль нагрузки и зашунтированы конденсаторами С3 и С4, которые позволяют избавиться от высокочастотных составляющих, полученных в результате перемножения и оставить в выходном сигнале только низкочастотные составляющие. Резистор R3 переменный, что позволяет выравнивать уровни низкочастотных сигналов в обоих каналах.
Далее, низкочастотные сигналы с выходов смесителей поступают на базы транзисторов Т3 и Т4, образующих вычитающее устройство. Транзистор Т3 включен по схеме с общим коллектором и неинвертирует входной сигнал. С эмиттера этого транзистора сигнал поступает на эмиттер транзистора Т4, включенного для этого сигнала по схеме с общей базой. Поэтому на нагрузке Т4 резисторе R12 выделяется неинвертированный сигнал нижнего канала. Сигнал верхнего канала поступает на базу Т4, включенного для него по схеме с общим эмиттером и поэтому на нагрузке Т4, резисторе R12, выделяется инвертированный сигнал. В результате чего и осуществляется вычитание. Поскольку один из сигналов в результате преобразования в смесителях оказывается отрицательным, то на выходе схемы оказывается сумма низкочастотных сигналов обоих каналов. В результате можно построить функциональную схему приемного устройства (рис.2).
Радиолюбители по своему менталитету не любят возиться с математическими формулами и иллюстрации принципов действия для них выполняют в виде векторных диаграмм, которые не всегда понятны. По этой причине для обоснования принципа действия рассматриваемой схемы нужно привлечь тригонометрические преобразования, хотя бы в упрощенной форме. Это необходимо сделать чтобы показать преобразования фаз и амплитуд сигналов (рис.3).
Любой желающий может выполнить эти преобразования в том виде, который ему удобен.
Таким образом, эта схема является первой схемой приемника прямого преобразования опубликованной в отечественных СМИ на русском языке. Через 2,5 года в журнале "Радио" была публикация двух статей Томсона и Линде о технике прямого преобразования. А затем эстафету подхватил В.Т. Поляков и некоторые другие авторы. Заслуги В.Т. Полякова в области техники прямого преобразования для радиолюбителей общеизвестны, но хотелось бы узнать почему он пропустил эту схему и этот метод приема.
С другой стороны, отсутствие подробного и точного описания принципов работы схемы приводит к тому, что схема не используется и ее преимущество, возможность приема АМ забыта. Тем самым этот случай иллюстрирует особенности менталитета радиолюбителей, которым нужны готовые схемы для повторения с подробным и точным описанием достигаемых результатов, принципов действия и построения.
Дело в том, что этот случай не единичный, имеются и другие случаи, подтверждающие закономерность. Поэтому в радиолюбительской прессе должны публиковаться доброкачественные материалы. А также необходимо иметь в виду, что авторы подобных публикаций преследуют какие-то иные цели. Хорошо если это обусловлено желанием предотвратить вмешательство других авторов в ход работ по теме.
-----------------------------
"Amaterske Radio", 1969, № 5, стр. 191-192. Автор D.G. Tuckera. SYNCHRODYN.
Автор данной статьи D.G. Tuckera привёл формулы, описание работы приемника и т.д.
Данную схему можно конечно переработать на современной элементной базе, например с современными полевыми транзисторами и т.д.
Не думаю конечно, но возможно что-то похожее - это схемное решение Владимира Тимофеевича Полякова RA3AAE "Синхронный АМ приемник", опубликованное в журнале, 1984, № 8, стр. 31-34. Сигналы на выходе ключевого детектора имеют сдвиг по фазе 0°, 90°, 180° и 270°.
К конструкции синхронного АМ приёмника я вернулся при изучении материалов "Радиоежегодника " за 1988 год, где В.Т. Поляков опубликовал статью "Гетеродинный приём". Часть статьи касалась синхронного приёма АМ сигналов. В частности, давалась структурная схема синхронного приёмника и описание его работы. Начало же статьи изменило раз и навсегда моё представление о работе детекторов и смесителей на диодах.
Дословно:
Увлечение сверхдлинными волнами [...] породило не только мощные электромашинные РЧ генераторы, но и гетеродинные приемники с синхронным механическим выпрямителем — колесом Гольдшмидта. В них детектор [...] заменен механическими контактами, замыкаемыми при вращении колеса с частотой, близкой к частоте сигнала. При этом, если моменты замыкания контактов попадают на положительные полуволны сигнала, на выходе приемника выделяется положительная постоянная составляющая напряжения, если же на отрицательные — то соответственно отрицательная.
Так происходит синхронное детектирование. Но строго синхронизировать частоты вращения вала генератора и колеса Гольдшмидта трудно, чаще всего они отличались, тогда в телефонах прослушивался тон биений, равный разности частот сигнала и коммутации контактов. Механический коммутатор был идеальным смесителем гетеродинного приемника, поскольку он вообще не детектировал сигнал, а лишь преобразовывал его по частоте.
Суть озарения: механические ключи-прерыватели в детекторах гетеродинных приёмников были в своё время заменены диодами. Диоды в современных схемах детекторов гетеродинных приёмников могут быть заменены электронными ключами, коммутируемыми с частотой принимаемого сигнала.
Третий раз к конструкции синхронного АМ приёмника вернулся при погружении в тему SDR. В классических SDR-приёмниках часто применяется решение квадратурного детектора (QSD) по схеме Tayloe.
Устройство служит для приёма однополосных сигналов с подавленной несущей (SSB). "Математика" работы этого решения описана в главе 3 "Фазовый принцип формирования и приёма SSB сигналов" книги В.Т. Полякова "Трансиверы прямого преобразования", выпущенной в 1984 году.
Tayloe делает акцент на ключевом детекторе, который управляется сигналом задающего генератора с частотой, в четыре раза превышающей частоту принимаемого сигнала. Сигналы на выходе ключевого детектора имеют сдвиг по фазе 0°, 90°, 180° и 270°. К выходам ключевого детектора подключены конденсаторы.
Подобное решение присутствует и в схеме балансного смесителя синхронного АМ приёмника В.Т. Полякова. Разница - в дальнейшей обработке сформированных сигналов.
Возвращаясь к схеме синхронного АМ приёмника В.Т. Полякова необходимо отметить, что Владимиру Тимофеевичу удалось в 1984 году сделать на очень несовершенной элементной базе элегантное аппаратное решение не менее элегантной математической модели. Подобные решения на более совершенных компонентах применяются во всём мире по сей день.
Но опять же, всё-таки вышеприведённая схема "Синхродина" (CW, SSB, AM) - это не "Синхродин Полякова", а совершенно другое схемное решение и идея.
------------------------------
Литература.
Журналы:
1. Журнал "RSGB" (Великобритания), 1967, № 3.
2. Журнал "Amaterske Radio" (Чехословакия), 1967, № 7, стр. 201 Synchrodyn pro 80 m CW and SSB.
3. Журнал "Amaterske Radio" (Чехословакия), 1969, № 5, стр. 191-192. Автор D.G. Tuckera. SYNCHRODYN.
4. Журнал "Радио" (СССР), 1970, № 2, стр. 60 Рубрика "За рубежом", Синхродин.
5. Журнал "Радио" (СССР), 1984, № 8, стр. 31-34 Поляков В.Т. Синхронный АМ приемник.
6. Журнал "Радио" (СССР), 1985, № 6, стр. 42-44 Абрамов А. Синхронный детектор в супергетеродинном АМ приемнике.
7. "Радиоежегодник" (СССР), 1988, В.Т. Поляков. Гетеродинный приём.
8. Журнал "Радиолюбитель" (Белоруссия), 2017, № 10, стр. 38 Автор: E. Trank (г. Таганрог). Двухканальный фазокомпенсационный приемник с разносом фаз 180 градусов.
Книги:
1. Поляков В.Т. Приемники прямого преобразования для любительской связи. Москва: Издательство ДОСААФ, 1981
2. Поляков В.Т. Трансиверы прямого преобразования. Москва: Издательство ДОСААФ, 1984
3. Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. Москва: Издательство «Патриот», 1990