Устройство предназначено для повышения эффективности работы передатчика в режиме SSB, однако с успехом может применяться и при работе FM. Для изготовления НЧ-ограничителя не требуется каких-либо специальных знаний или навыков достаточно правильно выполнить монтаж и подключить устройство к трансиверу. НЧ-ограничитель является модернизированным вариантом НЧ speech-процессора, схема которого была опубликована ранее [1].
В трансивере не рекомендуется применять отдельный микрофонный усилитель (МУ), т.к. данное устройство его полностью заменяет. В сущности, предлагаемая схема—это высококачественный микрофонный усилитель, в схеме которого, выполненной на дискретных элементах, каждый из каскадов имеет оптимальные параметры, что потенциально предполагает высокую повторяемость конструкции и формирование качественного сигнала.
Одна из "изюминок" конструкции — это схема АРУ уровня входного сигнала. При разработке схемы НЧ-ограничителя было использовано решение, опубликованное в [2, 3]. Отказавшись от применения дефицитных импортных транзисторов и напряжения питания +24В, мы применили в конструкции операционный усилитель К140УД7, питающийся напряжением +12 В. Это не повлияло на качество работы схемы. Хорошие результаты, полученные в процессе отработки схемы, позволяют рекомендовать вводить подобную схему АРУ уровня входного сигнала в состав любых микрофонных усилителей как их неотъемлемую часть.
Для чего необходима АРУ уровня входного сигнала? Известно, что при произнесении перед микрофоном на расстоянии 10...15 см раскатистого "а-а-а-а", милливольтметр, подключенный к микрофону, зарегистрирует напряжение звуковой частоты около 1 ...2 мВ. Однако в нашей речи присутствует много шипящих звуков и глухих согласных, мгновенно развивающих гораздо большую амплитуду, которая зависит от типа микрофона и достигает 0,5... 1 В. И это без каких-либо усилительных каскадов!
Сказанное выше справедливо для всех типов микрофонов, с той лишь разницей, что, в отличие от динамических, электретные, кристаллические и керамические микрофоны имеют гораздо большие пиковые выбросы. Это легко проверить — достаточно посвистеть перед микрофоном или сказать фразу, содержащую большее количество шипящих звуков.
При подключении микрофона к трансиверу выясняется, что первый каскад МУ на пиках "перекачивается" входным сигналом, т.к. на шипящих звуках на него поступает сигнал с амплитудой гораздо выше среднего уровня. Даже если трансивер имеет эффективную систему ALC, искажения, обусловленные "перекачкой" в НЧ-тракте, сильно сказываются на окраске излучаемого сигнала.
 Рис.1.
Схема НЧ-ограничителя показана на рисунке 1.
Она включает следующие основные элементы:
- DA1, VD1, VD2 — АРУ уровня входного сигнала;
- DA2, VT1 — микрофонный усилитель с подъемом АЧХ;
- DA3 активный фильтр (300...3000 Гц);
- DA4, VT2, VD3 — усилитель-ограничитель;
- DA5 — активный фильтр (300...3000 Гц);
- VT3 — эмиттерный повторитель.
 Рис.2. Вид со стороны деталей.
Входной сигнал с микрофона с уровнем приблизительно 1 мВ (среднее значение) поступает на каскад, собранный на DA1 (АРУ входного сигнала), который полностью устраняет проблему "перекачки" микрофонного усилителя. НЧ-сигнал усиливается до уровня около 80 мВ, а затем ослабляется с помощью диодов VD1 и VD2 до уровня входного сигнала, т.е. ограничения сигнала в этом каскаде не происходит. Форма сигнала в контрольной точке КТ1 будет синусоидальной, а напряжение практически равно входному, т.е. сигналу, развиваемому микрофоном, но при этом мгновенные пиковые выбросы отсутствуют. Если напряжение в точке КТ1 немного выше входного (пиковые выбросы при этом также будут отсутствовать), его уменьшают до уровня входного с помощью подстроечного резистора R10.
Далее сигнал усиливается с помощью малошумящего усилителя на транзисторе VT1. В этом каскаде формируются качественные показатели НЧ-ограничителя, в частности, отношение сигнал-шум. Позже, при настройке, следует установить указанные на схеме напряжения на выводах транзистора VT1.
Следующий усилительный каскад (на DA2) — это усилитель с подъемом АЧХ в области высоких частот. Разброс сопротивлений всех резисторов, установленных в этом каскаде (за исключением тех, что применяются в фильтрах по цепи питания), не должен превышать ±5%. Конденсаторы С14 и С15 желательно применять пленочные, с разбросом по емкости также не более 5%. Выходное напряжение с этого каскада подается на следующий через потенциометр R23.
Очень важна тщательная фильтрация НЧ-сигнала перед тем как он подвергнется ограничению. Эту операцию выполняет активный фильтр, имеющий полосу пропускания 300...3000 Гц. Фильтр изготовлен на операционном усилителе DA3. Конденсаторы С20, С21, С23 желательно применять пленочные с разбросом по емкости 5%. Кроме того, такой же разброс по сопротивлениям должны иметь резисторы, установленные в этом каскаде.
Регулируемый усилитель-ограничитель изготовлен на операционном усилителе DA4. Потенциометр R30 "Уровень ограничения" установлен на передней панели устройства. Желательно, чтобы он имел логарифмическую зависимость сопротивления от угла поворота. Соединение потенциометра с платой НЧ-ограничителя производится экранированным проводом, причем оплетка заземляется с обеих сторон.
Следует отметить, что все остальные подстроенные резисторы конструкции расположены на печатной (монтажной) плате и на переднюю, панель не выводятся. Если отсутствует потенциометр с логарифмической зависимостью, а демонстрационные изменения уровня ограничения при работе в эфире не планируются, можно применить потенциометр R30 с любой зависимостью сопротивления от угла поворота.
Ограничение сигнала происходит на выходе DA4. Одна полуволна напряжения ограничивается р-n переходом диода VD3, другая — переходом база-эмиттер транзистора VT2. Как ни странно, окраска сигнала и его "объемность" немного зависят от типа диода VD3. В авторском варианте использовался диод Д311 (Д311А), который в последующем был заменен импортным 1 N4148, который не является дефицитным. Светодиод VD4, установленный в цепи коллектора VT2 — индикатор уровня ограничения. Чем больше уровень ограничения, тем выше интенсивность свечения светодиода.
После узла ограничения установлен активный фильтр на DA5, имеющий полосу пропускания 300...3000 Гц. Конденсаторы С26, С27, С29 желательно применять пленочные, с разбросом по емкости 5%. Кроме того, такой же разброс по сопротивлениям должны иметь резисторы, установленные в этом каскаде. Эмиттерный повторитель собран на транзисторе VT3. Конденсаторы С31 и С34 — неполярные, желательно, пленочные.
Общим требованием при изготовлении подобных устройств является применение заведомо исправных электролитических конденсаторов, а также изготовление качественного стабилизированного источника питания с минимальными пульсациями выходного напряжения.
 Рис.3а. Вид со стороны проводников.
Настройка НЧ-ограничителя сводится к подбору напряжений на выводах транзистора VT1 в указанной ниже последовательности:
- подбирая сопротивление резистора R11, устанавливают на коллекторе напряжение +1,5В;
- подбирая сопротивление резистора R13, устанавливают на эмиттере напряжение +0,3В;
- подбирая сопротивление резистора R12, устанавливают на базе напряжение +0,8 В.
 Рис.3б. Вид со стороны проводников.
После окончания указанной процедуры следует повторно проверить напряжения на выводах транзистора, т.к. изменение напряжения на одном из выводов приводит к небольшому изменению на другом.
Затем на вход схемы НЧ-ограничителя подается низкочастотный сигнал частотой 1000 Гц с амплитудой 1 мВ. С помощью осциллографа убеждаются, что на выводе движка потенциометра R23 ("Выход МУ") сигнал имеет синусоидальную форму. Затем подвижный контакт потенциометра R30 ("Уровень ограничения") перемещают до упора против часовой стрелки, что соответствует минимуму ограничения, а щуп осциллографа подключается к базе транзистора VT2.
Движок потенциометра R23 устанавливается в такое положение, чтобы сигнал на базе VT2 не имел ограничения, т.е. в этой точке должен присутствовать сигнал синусоидальной формы. Затем устанавливают движок потенциометра R30 в положение 80% от полного угла поворота. Это положение будет рабочим и соответствует уровню ограничения 16 дБ. Идентичность ограничения обеих полуволн проверяется с помощью осциллографа.
При полностью выведенном по часовой стрелке движке потенциометра R30 уровень ограничения составит 20 дБ. Такой режим может быть использован при работе в Pile up (Pile up—"Свалка" на частоте).
При отсутствии НЧ-генератора, но имея осциллограф, достаточно подключить микрофон ко входу устройства и произнести раскатистое "а-а-а-а" на расстоянии 10...15 см от микрофона. Контролируя синусоидальный сигнал на базе VT2, устанавливают необходимый уровень напряжения на движке потенциометра R23. При этом движок потенциометра R30 ("Уровень ограничения") должен находиться в
положении минимума уровня ограничения. Затем, продолжая произносить перед микрофоном раскатистое "а-а-а-а" и увеличивая уровень ограничения, контролируют с помощью осциллографа форму ограниченного сигнала. На этом процесс настройки завершается.
Если радиолюбитель собирается применить НЧ-ограничитель в составе радиостанции Р-143, рекомендуется изменить емкость некоторых конденсаторов: С9 — 0,68 мкФ; С12 — 0,068 мкФ; С17 — 0,22 мкФ; С34 — 0,1 мкФ.
"Стошестидесятникам" (т.е. владельцам связного приемника Р-160П, переделанною для работы в трансиверном режиме), планирующим использовать описанный НЧ-ограничитель в составе заводского формирователя телефонных видов работ Б4-24 от возбудителя "Лазурь", рекомендуется установить следующие конденсаторы: С9 — 0,047 мкФ, С12 — 0,068 мкФ, С17 — 0,15 мкФ, С34 — 0,1 мкФ. Желательно применять пленочные конденсаторы. Уровень выходною сигнала, подаваемого на балансный модулятор, устанавливают с помощью потенциометра R39 ("Уровень выхода"). Сданным устройством желательно использовать микрофоны МД80 или МД380А, применяемые в служебной радиосвязи.
Не стоит отчаиваться, если отсутствуют резисторы и пленочные конденсаторы, имеющие разброс параметров не более 5%, но имеется желание изготовить НЧ-ограничитель. Вполне допустимо при изготовлении устройства применять комплектующие, имеющиеся под рукой. Как правило, ограничитель в любом случае работает хорошо, т.е. разница между "хорошей" и "отличной" работой устройства обычно не заметна на слух, а может быть отмечена только при проверке с помощью измерительных приборов.
Облегчить повторение и настройку помогут рисунки 2 и 3 печатной платы [4]. На печатной плате показаны два реле типа РЭС 49, отсутствующие на исходной схеме. Реле обеспечивают ступенчатое регулирование уровня ограничения (4 положения) и управляются двумя кнопками.
Такое решение позволяет оперативно изменять уровень ограничения, не выводя сигнальные цепи к потенциометру "Уровень ограничения", установленные на передней панели, что полностью исключает различного рода наводки.
Разумеется, при повторении данного устройства реле можно не устанавливать и применить регулировку уровня ограничения с помощью переменного резистора тогда ни каких изменений на плате делать не требуется.
И.Подгорный (EW1MM), В.Сергейчук (EW1CA)
Литература:
1. НЧ speech-процессор. — Радиолюбитель. KB и УКВ, 1995, сентябрь.
2. Radio-Electronics, 1972, March.
3. Радио, 1974, N4, С.57.
4. Конструкция EU7AW
|
