VEF 214 и прием однополосной модуляции

Тема эта оказалась настолько интересной, что я решил вынести ее в отдельную статью.
Напомню: на сорока двух метрах можно услышать радиолюбителей, работающих с однополосной модуляцией. Бытовые приемники ее обрабатывать не научены, поэтому из динамика будет раздаваться хрюканье и бульканье. Как более-менее неплохо принимать любителей с помощью двух приемников, один из которых — «ВЭФ 214» — я расскажу ниже.

Для начала вспомним, что такое спектр сигнала — это его представление в частотной областиМожно сказать — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), хотя это понятие больше относится к радиотехническим цепям.
Спектр
На картинке временное представление сигнала — справа, в красном прямоугольнике, а частотное — в синем. Любой сложный сигнал можно представить совокупностью элементарных синусоид, у каждой из которых есть своя амплитуда и частота. Откладывая значения амплитуд этих синусоид по вертикали, а частот — по горизонтали, мы получим спектр сигнала. Во временной же области по вертикали откладывается амплитуда сигнала, а по горизонтали — время.
Нам, людям, удобнее говорить об изменениях сигнала во времени, но есть случаи, когда для рассмотрения более предпочтительна частотная область. Например, когда мы описываем работу радиопередатчика, то совсем неважно, какие конкретно сигналы он будет передавать — песни группы «Brainstorm» или рассуждения радиохулигана Ш. Веллера о полезности канифольного дыма — важнее полоса частот, занимаемая им.
11
Условимся, что f — частота, U — амплитуда сигнала. Тогда на зеленой трапеции fн — нижняя частота в спектре низкочастотного звукового сигнала, fв — верхняя. Предположим, что Ш. Веллер передает свой голос, взяв за «крайние точки» 100 Гц и 3,1 кГц (условно — это цифры, соответствующие началу и концу верхней стороны трапеции; частотами от 0 до 100 Гц и от 3,1 кГц и выше пренебрегаем). Полоса частот, занимаемая его голосом «внутри передатчика» — 3000 Гц. Микрофон-то без проблем переводит колебания воздуха в электрический сигнал, но чтобы передать его по радио, сначала надо провести модуляцию — перенести весь спектр из низкочастотной области в высокочастотную, иначе голос Ш. Веллера никуда не полетит. Работает он, как и многие радиохулиганы, в режиме амплитудной модуляции (АМ) где-то на «сотке», то есть — около 3 МГц. И в эфир выходит на частоте f0 с синей фигуры — например, 3,1 МГц (3100 кГц). Эта частота называется несущей и нужна для работы детектора — именно на нее и настраивается приемный контур «Ишима», «Селги», «Океана», самодельного детекторного приемника — у кого что есть. Тогда f0-fв=3100-3=3097 кГц (т. н. нижняя боковая полоса АМ-сигнала), f0+fв=3100+3=3103 кГц (верхняя боковая). Результирующая полоса частот, занимаемая Ш. Веллером в эфире — 6 кГц (от 3097 кГц до 3103 кГц; чтобы его услышать, приемник надо настроить на 3100 кГц). Аналогичным образом работают и вещательные станции, но их полоса — 5 кГц в КВ-диапазонах и 9 кГц — в ДВ и СВ.
12
А здесь красная кривая — это АЧХ фильтра приемника, его полоса пропускания. В идеале имеет прямоугольную форму, но на практике близка к колоколообразной. fср1 и fср2 — частоты среза фильтра, низшая и высшая соответственно. Сигналы, находящиеся за их пределами, фильтр не пропускает.
13
Если представить, что слева и справа от спектра АМ-сигнала располагаются другие станции с такими же спектрами, то, перестраивая радиоприемник, мы двигаем АЧХ его входного фильтра по оси частот.
Так работает самый простой детекторный радиоприемник, состоящий из конденсатора переменной емкости (КПЕ), одной или нескольких катушек индуктивности (образуют параллельный колебательный контур, выполняющий роль перестраиваемого по частоте фильтра), диодного детектора и головных телефонов. Не считая антенны и заземления. Однако его недостатки — малая чувствительность и выходная мощность, обязательные громоздкая антенна и хорошее заземление — заставили искать более совершенные схемы. Одним из них стал приемник прямого усиления — тот же детекторный, но с усилителями высокой и низкой частоты. И если УНЧ никаких особых проблем не доставлял, то УВЧ, ввиду того, что на ранних этапах невозможно было совместить большой коэффициент усиления с работой в широкой полосе частот (например, СВ — 520 — 1600 кГц), необходимо было вручную перестраивать, чтобы приемник одинаково хорошо работал в начале и конце диапазона. Были и другие проблемы, которые решил принципиально новый тип радиоприемника — супергетеродинный. Несмотря на то, что он обладает определенными недостатками, которых лишен приемник прямого усиления, именно «гетеродин» стал основным типом приемника на долгие годы. Подавляющее большинство выпущенных промышленностью аппаратов сделаны именно по этой схеме.
В таком приемнике есть свой маломощный генератор синусоидальных колебаний — гетеродин. Он способен перестраиваться вверх и вниз по частоте, в то время как усилители высокой частоты в перестройке не нуждаются, что позволяет задать им большой коэффициент усиления на жестко заданной частоте. Входной контур перестраивается так же, как и у «предков», выделяя из всего эфира нужный сигнал, который потом преобразовывается в сигнал промежуточной частоты (fпч). Она всегда одинакова, вне зависимости от того, что принимается. Этот сигнал усиливается, подается на детектор, выделяющий информационную составляющую, попадает на УНЧ и воспроизводящее устройство.
Гетеродин настраивается на fпч выше принимаемого сигнала — для этого он перестраивается синхронно со входным фильтром (именно поэтому КПЕ «ВЭФ 214», если снять с него пластиковую крышку, счетверенный — две секции для АМ и две для ЧМ, емкости входного контура и гетеродина соответственно). В большинстве советских приемников fпч для АМ равна 465 кГц, для УКВ — 10,7 МГц.
14
На графике гармоника гетеродина изображена правее от АЧХ фильтра красным столбиком — будем пока считать, что она находится только внутри приемника и в эфир не выходит.
Так вот, если в специальном устройстве — смесителе — перемножить сигнал, выделенный входным фильтром (несущую), и сигнал с гетеродина, то на выходе образуются два сигнала промежуточной частоты: один с частотой fг-f0, другой — fг+f0. Первый подается на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), второй отфильтровывается как ненужный.
Например, все тот же Ш. Веллер вещает на все тех же своих 3100 кГц. Слушать его будем «Ишимом», потому что «ВЭФ 214» до «сотки» не дотягивается. Входной контур настраивается на 3100 кГц, а гетеродин — на 3565 кГц. Смешиваясь, эти два сигнала дадут нам 465 кГц, которые идут на каскады УПЧ, жестко настроенные на эту частоту, и далее по схеме.
15
Однако супергетеродин породил проблему зеркального канала приема. Так, fпч=465 кГц в примере могла быть получена иначе — через fпч=f*-fг, где f* — другая мощная станция, работающая на 465 кГц выше частоты гетеродина (и, чего уж там, на 2*ПЧ, на 930 кГц выше станции, на которую произведена настройка). Если представить, что входной фильтр приемника не очень хороший и пропускает f* в смеситель (обладает малой избирательностью по зеркальному каналу), то треп Ш. Веллера не будет слышен из-за шума и помех. Несущие 3100 кГц и 4030 кГц, взаимодействуя друг с другом и сигналом гетеродина в смесителе, порождают вой и свист.
Но иногда зеркальный канал бывает полезным. Не верите? А я летом довольно качественно принимал на «Ишим» местную станцию из FM-диапазона. 90,6 -2*10,7=69,4 МГц. А с «ВЭФ 216» проделывал другой трюк — обычным FM-трансмиттером крутил музыку на 92 МГц, а «ВЭФ» настраивал на 4,25 метра (70,6 МГц). Качество звучания при этом не отличалось от настоящих УКВ-станций.
Пора бы и закругляться с теорией. Если что-то осталось непонятным, то рекомендую прочесть книгу «Посвящение в радиоэлектронику» В. Т. Полякова.
А теперь — то, к чему мы так долго шли. Как же все-таки принимать любителей на «сороковке» двумя приемниками? Сложность заключается в том, что любители используют однополосную модуляцию с частично или полностью подавленной несущей. Ведь сама по себе, как бы это смешно ни звучало, несущая ничего не несет — информация заключена в боковых полосах (кроме того, они абсолютно одинаковы). В итоге — КПД амплитудной модуляции не более 5% (по Полякову; в других источниках — до 33%. В любом случае, это не так уж и много). Поэтому в любительской связи используются более рациональные LSB и USB.
16
Слева для сравнения — традиционная АМ. LSB, НБП (Lower Side Band, нижняя боковая полоса) — оранжевый спектр. USB, ВБП (Upper Side Band, верхняя боковая полоса) — зеленый. Несущая или не излучается совсем, или не в полную силу (поэтому нанесена пунктиром). А раз ее нет, то детектор бытового приемника работает неправильно, у него нет «опоры». Можно собрать маленький генератор на 465 кГц, который будет постоянно давать несущую, а можно вручную «подсвечивать» частоту — хоть это и сложнее, но для меня все же проще, чем найти «кварц» или пьезофильтр на 465 кГц.
Первые эксперименты я ставил на «216-м» и «Ишиме». «ВЭФ», работающий в связке приемником, настраивался на самый громкий сигнал от любителей (их может быть довольно много, потому что LSB/USB уже, чем АМ, и станций помещается больше. Кроме того, на одной частоте могут работать передатчики с разной модуляцией, не мешая друг другу — нет перекрытия спектров). Любители в ответ хрюкали и булькали. «Ишим» настраивался на 465 кГц  ниже принимаемой станции (здесь как раз самое время выпустить гармонику гетеродина из корпуса в эфир. В советское время даже ходили легенды о том, что по городу ездили автомобили, способные поймать излучение гетеродина приемника, настроенного на запрещенную волну типа «Голоса Америки». Легенды небезосновательны — правда, автомобиль должен был бы подъехать почти вплотную). Надо ли говорить, что гетеродин «Ишима» в таком случае «светит» как раз на место отсутствующей несущей?
17
Чтобы добиться более-менее приемлемого качества, надо правильно выставить «подсветку». Допустим, «216-й» настроен на громко принимаемую LSB (синяя кривая фильтра; причем стараться ставить ее надо так, чтобы LSB попадала на нижний скат, где и должна быть — в противном случае спектр голоса будет инвертирован), а «Ишим» аккуратно подводится снизу (красная кривая фильтра и гармоника гетеродина). Тогда наводка от гетеродина, заходя в фильтр «216-го», будет вызывать свист — сначала высокой тональности, затем, по мере продвижения к максимуму резонансной характеристики — все ниже и ниже. Если его проскочить, то свист снова пойдет в сторону увеличения частоты. Искусство как раз и состоит в том, чтобы правильно выставить приемный контур рабочего приемника и оптимально «подсветить» частоту гетеродином вспомогательного, так, чтобы в рабочем свист звучал как можно ниже. Тогда голоса не будут ни «булькать», ни «чирикать».
Точно так же обрабатывается модуляция USB, только входной контур настраивается верхней половиной на верхнюю боковую полосу. Гетеродин подводится тем же образом — до самой низкой частоты свиста.
Сигнал от любителей должен быть довольно мощным, иначе ничего не получится, и будет слышен только вой несущей. Иногда у приемника может срабатывать АРУ — тогда «гетеродин» надо отставить чуть дальше от него. А еще для начала можно потренироваться на «морзянке» или обычных вещательных станциях — в первом случае очень хорошо слышно, как меняется частота звука в зависимости от настройки гетеродина вспомогательного приемника, а во втором — насколько низким должен быть свист.
Конечно, наконец-то услышать любителей — это было здорово, но у «216-го» полоса пропускания не регулируется (на «Ишиме» ее хотя бы можно сузить до 4 кГц, чтобы не так сильно лезли сигналы из соседних частот); кроме того, «Ишим» просто удобнее в управлении и настройке. Но ни один из моих приемников не мог настроиться на частоты 6500-6700 кГц (44-46 метров) — они просто лежали вне диапазонов. И вот — чудесный «214-й», словно бы созданный быть «саппортом» для прослушивания радиолюбителей на другом приемнике, более профессиональном, чем он сам! Работает это с точностью до наоборот — «Ишим» настраивается на любителей, а «214-й» «подсвечивает». Правда, если раньше из-за люфта в верньере «216-го» было нелегко настроиться на передающего любителя, то теперь из-за того же люфта нелегко точно попасть гетеродином в начало спектра. Поэтому в идеале «Ишимов» должно быть два, чтобы при хорошей антенне принимать еще и «восьмидесятку», диапазон 3500 — 3800 кГц.
З Зависть
Ну да ладно, шутки и науку — в сторону. Запаситесь хлебом, потому что начинаются зрелища!


Конечно, кто-то справедливо заметит, что слушать любителей «Ишимом» сможет любой, у кого он есть. А если нет?


«ВЭФ 202» тоже подойдет.


Можно слушать и на второй «214-й», хотя это пижонство и нерациональное использование «почетного гетеродина ВЭФ 214».


«Спидола 232» тоже в теме. Именно на ней я когда-то впервые услышал любителей, но разобрать, о чем они говорят, не получилось. С «214-м» эти проблемы уже не так остры.

Запись опубликована в рубрике Радиоприемники с метками , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

4 отзыва на “VEF 214 и прием однополосной модуляции

  1. Anton:

    Когда-то еще когда учился в школе услышал радио-хулиганов на средних волнах. Дело было ночью, два немолодых мужика общались за жизнь подбадривая воспоминания выпивкой, в конце концов одного стала ругать жена что уже мол поздно, чтоб выключался. И тогда один из них выдал фразу которую я помню до сих пор — «Я не алкаш, я радиолюбитель».

    • huxfluxdeluxe:

      Ну, такое вот вредное для здоровья увлечение. А что — вона, контакты спиртом протирать надо. То-о-онким слоем…
      Зимой хорошо хулиганы на «сотне» проходили, после полуночи сам заслушивался. Как-то у них интереснее, чем в «сороковке». Позывные эти «самодельные». Мат на мате. Дух свободы какой-то.
      Хотя и сорок метров тоже бывает интересно слушать. Меня больше всего география радует — это же надо, где-то под Воронежем мужичок вещает, а мне его слышно! Причем обычный такой мужичок, никак не связанный с «Радио Китая» и другими официальными вещалками с сотнями киловатт в антенне.

  2. Школьник:

    Можно ли организовать такую же процедуру с 214-м VEF и с Океаном -203 ? Ибо не имею «Ишим»

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s