5 MHz SSB generator med dubbla kristallfilter

För att få rimligt bra ljudkvalitet och samtidigt kunna uppfylla extremt höga krav på undertryckning av splatter och oönskade signaler i grannkanalen +/- 3 kHz krävs att alla stegen i en sändare arbetar linjärt och att alla oscillatorer har lågt fasbrus.

Funktionsprototyp

Baserat på vad som fanns i skrotlådan byggdes en 5 MHz generator med dubbla kristallfilter. Konstruktionen är enkel så tillvida att endast ett fåtal komponenter används. Dock har stor möda lagts ned på att optimera impedansanpassningen mellan de olika stegen och avskärmning av kristallfiltrena. De olika enheterna är inbyggda i skärmade plåtboxar och anpassade för 50 ohm. Modulerna är försedda med snap-on SMB-kontakter som medger att de kan mätas in och verifieras var för sig. En annan fördel är att modulerna kan återanvändas till andra experiment och det är lätt att prova olika kombinationer etc.

Signalväg


Extern linjenivå (LF signal från tongenerator eller annan ljudkälla) ansluts till en balanserad transformator med elektrostatisk avskärming, typ Line Input Transformer Lundahl LL 1540. Signalen går vidare till IF-ingången på en balanserad + 10 dBm blandare typ Mini Circuits SCM-1. Bärvågsoscillatorn är kristallstyrd på 5.0 MHz och kan justeras -150...+50 Hz. 5 MHz signalen förstärks i en BFW16A till +13 dBm. Ett lågpassfilter dämpar övertonerna 60 dB eller mer. Signalen går via en 3 dB dämpsats till blandarens LO ingång. 

DSB-signalen tas ut på blandarens RF ingång och går vidare till två kaskadkopplade kristallfilter typ NDK YF5000P. Varje filter är monterat på ett eget PCB med impedansanpassningskretsar och försedda med 3 dB resistiva dämpsatser på in- och utgångarna. Mellan de båda kristallfilterna finns möjlighet att ansluta en 20 dB förstärkare med 0 till 10 dB reglerbar HF-klippning av signalen.

Uppmätta data för funktionsprototypen
Mätningarna är gjorda med nätverksanalysator HP8753D och Spektrumanalysator Advantest R3272.

Bärvågsundertryckning > -90 dB vid 4999.9 kHz bärvågsoscillatorfrekvens
Passband vid -3 dB 2120 Hz
Passband vid -6 dB 2417 Hz
Bandbredd vid -90 dB 3000 Hz
Bandbredd vid -102 dB 3531 Hz
Sidbandsundertryckning > -90 dB

Detta motsvarar:
Lägsta moduleringsfrekvens vid -3 dB 480 Hz
Lägsta moduleringsfrekvens vid -6 dB 225 Hz
Högsta moduleringsfrekvens vid -3 dB 2600 Hz
Högsta moduleringsfrekvens vid -6 dB 2642 Hz

5mhz

Bild 4. 
5 MHz SSB generator fullt utmodulerad med musik och tal från en FM-radio under c:a 10 minuter. Splatterprodukterna -4...5 kHz ligger > -70 dB ner. Beroende på att SSB generatorn lämnade låg effekt så var mätgränsen eller grundbruset -75 dB under PEP. Jmf med filterdata 102 dB som mättes upp i nätverksanalysatorn enl tabell ovan. Bandpasskurvan för LSB är något smalare i verkligheten beroende på att 200 Hz filtret i spektrumanalysatorn inte är tillräckligt smalt för exakta mätningar. 

Anm. Insättningspunkten för bärvågsoscillatorn är vald till 4999.90 kHz för att få en ökad betoning på de lägre tonfrekvenserna. Om endast ett kristallfilter används ger bärvågsfrekvensen 4999.95 kHz ungefär samma ljudbild. För normal kommunikationskvalitet och DX-trafik vid svaga signaler passar 5000.0 kHz bäst.

Lyssningsförsök


Den hembyggda 5 MHz SSB-generatorn kopplades via en variabel dämpsats till några olika mottagare, Standard Radio CR91 och FT1000MP MKV. Som ljudkälla användes en FM-radio med linjeutgång. Detta gav en stor variation med olika röster, manliga och kvinnliga och olika sorters musik, vilket underlättade bedömningen av ljudkvalitet och splatter. Mottagarens frekvensinställningen är känslig och blir mer och mer känslig ju lägre tonfrekvenser som tillåts passera. För tal kan man acceptera en maximal frekvensavvikelse på 10-20 Hz innan det låter alltför dåligt. Motsvarande siffra för musik är maximalt +/- 1...5 Hz beroende på hur bra musiköra man har och vilken typ av musik som spelas.

Som väntat lät referenssändaren betydligt renare än sändaren i FT1000MP MKV och några splatterprodukter kunde heller inte konstateras. Det var en fantastisk upplevelse att "lyssna ut" genom filterflanken och höra hur pitchen ökade och ökade i frekvens för att slutligen försvinna i intet. Kanalerna 3 kHz upp och ned var fullständigt tysta även när signalnivån in till mottagaren var extremt hög. Total avsaknad av de annars så karaktäristiska korta spikarna, taltransienterna och splatter. Begränsningen var mottagarnas fasbrus och en lätt överstyrning av HF-steget som hördes som ett svagt pumpande av bakgrundsbruset i takt med modulationen. 

Hur stor bandbredd behövs för SSB?


Den klassiska kompromissen, utexperimenterad hos Collins/US Air Force/ARINC på tidigt 1950-tal,
är att lägga bärvågsfrekvensen 400 Hz under passbandet (gäller generering av USB) och göra passbandet 2,1 kHz brett. Då får man frekvensgången 400 - 2500 Hz vid -6 dB vilket visade sig vara optimalt för uppfattbarhet och utnyttjande av sändarens toppeffekt. (Källa SM0AOM)

Moderna amatörradiotranceivrar har omkopplingsbara filter med bandbredder från c:a 1.8 upp till 3 kHz. Vanligaste använda filterbandbredderna torde vara c:a 2.4...2.8 kHz.

Om man vill satsa på normal radiokommunikation i medelsvår till svår störningsmiljö med svaga signalnivåer passar 400-2500 Hz (2.1 kHz bandbredd) utmärkt. Med lagom balans mellan låga och höga tonfrekvenser ger detta en tydlig och genomträngande modulation. Vid starka signalnivåer kan modulationen ibland upplevas som "platt" och jobbig att lyssna på efter ett tag.

Om man är mer intresserad av att långprata, t ex på 80 m bandet med starka signaler kan bandbredden med fördel ökas en aning. Genom att göra passbandet 2800 Hz brett och lägga bärvågsfrekvensen i sändaren så att frekvensgången blir 200 - 3000 Hz vid -6dB, fås ett fylligt ljud med tydlig återgivning i det högre tonområdet.

I en tidigare artikel beskriver jag några experiment med Lo-Fi SSB där projektet syftade till att tillsammans med extern ljudbehandlingsutrustning optimera ljudkvaliteten i FT1000MP MKV Field.

Resultatet blev ljudmässigt ganska bra, men problemet med splatter och bredbandigt sändarbrus medför att jag inte kan använda mina grejor tillsammans med stort slutsteg (eller när konditionerna är allt för bra) som jag vill och utan att riskera störa andra radioamatörer. 

I många kommersiella sammanhang används ett kanalavstånd av 3 kHz. Även om radioamatörerna inte ännu tillämpar strikt kanalindelning så går trenden mot användning av jämna kHz. Detta har sin förklaring i att moderna stationer har digital frekvensvisning och de flesta operatörer strävar medvetet eller omedvetet efter att ställa in frekvensen på "0.000". I praktiken har vi därmed kanaldelningen 1 kHz men som är för smal för att kunna användas rationellt. 

En modern amatörradiosändare för SSB bör vara så konstruerad att den inte orsakar störningar vid +/- 3 kHz även vid extremt höga signalnivåer hos motstationen.

 

 

Joomla templates by a4joomla

Vi använder cookies för att förbättra våra webbsidor och din upplevelse när du använder dem. Cookies som används för den nödvändigt funktionaliteten för dessa webbsidor har redan blivit satta. To find out more about the cookies we use and how to delete them, see our privacy policy.

  I accept cookies from this site.
EU Cookie Directive Module Information