Фазовый ограничитель речевого сигнала

Для повышения эффективности связи, практически во всех радиостанциях применяются методы сжатия динамического диапазона речевого сигнала. Но работа этих устройств на станциях промышленного производства не всех устраивает. Особенно это относится к автомобильным станциям СВ диапазона, при работе в режиме ЧМ. В основном эти станции имеют простые ограничители, без должной предварительной и последующей обработки сигнала. Для уменьшения большого уровня искажений сигнал рано фильтруется, ниже 2.5 кГц.
Все это приводит к потере значительной части частотной информации сигнала, а значит к ухудшению его разборчивости.

Практика показывает, что в большинстве случаев, для этих станций, уровень мощности несущей должен превосходить уровень помехи на 1.5-2 балла, иначе разбирать информацию сложно. А это 10-15 раз по мощности. Правильно выполненный и налаженный микрофонный тракт, позволяет без нарушения норм по девиации и полосе частот, обеспечить разборчивость почти с уровнем помехи. Это в свою очередь, позволяет обойтись без усилителей и эффективно использовать разрешенную мощность. В связи с этим большинство радиолюбителей дорабатывают свои станции.

Предлагаю один из схемных вариантов (рис. 1) который отличается простотой и реализует принципы, подробно изложенные в литературе [1],[2]. Все функциональные узлы выполнены на одной микросхеме К561ЛН2, состоящей из шести логических элементов.

Рис.1

Недостатком любого ограничителя является то, что более сильные частотные компоненты подавляют слабые. С вязи с этим особое внимание следует уделять формированию амплитудно- частотной характеристики (АЧХ) микрофонного тракта. Схема имеет большую гибкость в формировании АЧХ и позволяет с учетом характеристик микрофона построить ее так, что все частотные компоненты входят в зону ограничения равномерно и речевой сигнал выглядит натуральным, громким и разборчивым.

Микрофонный усилитель выполнен на трех элементах DD1.1-DD1.3, с непосредственной связью. Каскады усилителя охвачены основной цепью отрицательной обратной связи (ООС) R4,R5 и двумя дополнительными R3,С5. АЧХ формируется всеми элементами усилителя. Усиленный и скорректированный сигнал, с регулятора уровня ограничения R7, поступает на первый ограничитель DD1.4. Ограниченный сигнал прямоугольной формы, фазовращателем DD1.5, R12,C8 преобразуется в сигнал треугольной формы, путем вычитания нечетных гармоник. С делителя R13,R14 сигнал поступает на следующий ограничитель VD2,VD3, где вершины треугольника срезаются, и сигнал по форме приближается к синусоидальному. Далее сигнал проходит через активный фильтр с частотой среза 3 кГц, собранный на DD1.6, с прилегающими элементами.

Печатная плата выполнена из одностороннего стеклотекстолита, имеет малые габариты 3х3 см. и свободно размещается внутри любой станции. Расположение деталей показано на рис. 2.

Рис.2. Расположение элементов

Печатная плата

Подключается устройство довольно просто. От регулятора девиации отключается внутренний тракт, путем выпаивания переходной емкости в этой цепи и подключают туда выход 3. Микрофон с разъема тангенты подключают к входу 1. Провод идущий внутрь станции удаляют. Если станция имеет и другие виды модуляции, то не трогают, а сигнал подают на вход 1 через резистор 2.2 Ком. В точку 2 подают питание с той точки, где оно появляется в режиме передачи ЧМ.

Регулировку начинают с подключения к входу звукового генератора и осциллографа к выходу 3. Устанавливают частоту генератора около 2 кГц, увеличивая уровень выхода генератора, доводят схему до ограничения, затем, изменяя частоту, проверяют настройку фильтра. АЧХ должна быть ровной до 3 кГц, с не большим подъемом в конце, после чего наблюдается спад. При несоответствии, подбором R19 устанавливают частоту, а С11 определяет величину подъема в конце характеристики. Амплитуда выходного напряжения составляет около 0.8 в. В большинстве станций, при сопротивлении регулятора девиации 3 ком и более и указанном значении R18, нормальный уровень девиации устанавливается вблизи среднего положения. Отрегулируйте девиацию по приборам или по контрольной станции, установив, предварительно R7 в такое положение, чтобы тракт доходил до ограничения при разговоре перед микрофоном. Установите оптимальную чувствительность от микрофона резистором R7.

После этого можно приступить к оценке качества сигнала. С указанными номиналами АЧХ адаптирована для работы с электретным микрофоном и окраской звучания ближе к натуральной. Можно на свое усмотрение получить иную окраску. Понизив частоту среза ФНЧ до 2.7 кГц и сбалансировав компоненты в более узкой полосе, получим более громкое звучание связного характера. Достаточно увеличить С5 до 6.8n, подобрать R6,С3. Можно использовать и динамический микрофон, применяемый в станциях. При недостаточном усилении увеличить R8. Схема с таким же успехом может использоваться и для работы SSB, но в таком случае потребуется гораздо меньший подьем АЧХ, для чего R 6 нужно существенно увеличить или полностью исключить.

Литература:

1. В. Поляков. Фазовые ограничители речевых сигналов. Радио № 3 1980 г.
2. В. Поляков. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. 1990 г.