Петля Уэдли: Принцип действия и применение в радиоприемниках.

Введение

"Контур компенсации дрейфа Уэдли", также известный как "петля Уэдли", представляет собой систему из двух генераторов, частотного синтезатора и двух смесителей частоты в тракте радиочастотного сигнала. Система была разработана доктором Тревором Уэдли в 1940-х годах в Южной Африке. Схема впервые была применена в стабильном волномере. (Волномер используется для измерения длины волны и, следовательно, частоты сигнала.)

В "петле Уэдли" отсутствует контур обратной связи, поэтому термин заключен в кавычки. Однако более точных названий для данной конфигурации схемы не существует. "Петля Уэдли" использовалась в радиоприемниках с 1950-х до примерно 1980 года. В основном "петля Уэдли" применялась в более дорогих стационарных радиоприемниках, но также использовалась и в портативном радиоприемнике (Barlow Wadley XCR 30 Mark II).

Обзор

В традиционном супергетеродином радиоприемнике большая часть дрейфа и нестабильности генератора возникает на первой ступени преобразования частоты, поскольку она настраиваемая и работает на высокой частоте. В отличие от других методов снижения дрейфа (таких как кварцевая стабилизация или синтез частоты), схема Уэдли не пытается стабилизировать генератор. Вместо этого, она математически компенсирует дрейф.

Пример

Примером может служить прием сигналов в диапазоне от 0 до 30 МГц. Этот диапазон разделен на 30 полос по 1 МГц, которые затем преобразуются в полосу 44–45 МГц. Для преобразования 0–1 МГц первый осциллятор должен быть 45 МГц; для преобразования 1–2 МГц – 46 МГц и так далее. При этом первый осциллятор также смешивается с гармониками от 1 МГц кварцевого генератора, а результат проходит через фильтр 42 МГц. Через фильтр проходит только одна гармоника. Когда первый осциллятор настроен на 45 МГц, это третья гармоника, поскольку 45 / 3 = 15 (ошибка в оригинале исправлена). При 46 МГц это четвертая гармоника и так далее. Осциллятору не обязательно быть точно 45, 46 и т.д., достаточно, чтобы он был достаточно близок к этим значениям для прохождения через полосовой фильтр 42 МГц. Допустим, он равен 45,1 МГц. Тогда после фильтра мы получим 42,1 МГц, а разность между 45,1 и 42,1 все равно составит 3 МГц. При смешении высокой промежуточной частоты с 42 МГц получается полоса сигналов от 2 до 3 МГц, из которой выбирается нужный сигнал. Это потенциально может быть реализовано с помощью традиционного супергетеродинного тракта, преобразующего 2–3 МГц в 455 кГц и, наконец, демодулирующего сигнал в аудио. Общий дрейф приемника складывается из дрейфа кварцевого генератора и дрейфа 3 МГц тракта. При приеме сигнала 30 МГц этот приемник примерно в десять раз стабильнее, чем приемник с высокочастотным перестраиваемым VFO. Для нового пользователя ощущение от регулировки первого осциллятора может быть неинтуитивным. Хотя ручка настройки вращается непрерывно и аналоговым образом, ее влияние на работу приемника дискретное, то есть настройка происходит скачками по 1 МГц. Примером является коммуникационный приемник Yaesu FRG 7, который использует эту систему для устранения дрейфа гетеродина. Схема Уэдли также использовалась в конструкциях Racal RA17 и Realistic DX 302. Недавно было предложено оптическое исполнение схемы Уэдли. Это позволяет использовать компактный, относительно нестабильный лазер в качестве локального осциллятора. Стабильность системы обеспечивается главным "гребенчатым источником" (обычно импульсным лазером, например, лазером с фазовой модуляцией), который может быть общим для нескольких приемников в рамках узла связи.

An example would be picking up signals from 0 to 30 MHz. This is divided into 30 1 MHz bands, which are then translated to a band at 44 45 MHz. To convert 0 1 MHz, the first oscillator must be 45 MHz; to convert 1 2 MHz it must be 46 MHz; and so on. Meanwhile, the first oscillator is also mixed with harmonics from a 1 MHz crystal and the results pass through a 42 MHz filter. Only one harmonic gets through. When the first oscillator is 45 MHz, it is the third harmonic, because 45 3 = 42. At 46 MHz, it is the fourth harmonic, and so on. The oscillator does not have to be exactly 45, 46, and so on, only close enough to get through the 42 MHz band pass filter. Let's say it is 45.1 Then we get 42.1 from the filter, and 45.1 42.1 is still 3. When the high IF is mixed with the 42 MHz, the result is a band of signals from 3 MHz to 2 MHz, from which the desired signal is selected. This can potentially be accomplished with a conventional superheterodyne back end converting 3 2 MHz to 455 kHz and finally demodulating the signal back to audio. The overall receiver drift consists of the crystal's drift plus the 3 MHz back end. When we're listening to a 30 MHz signal, this receiver is about ten times as stable as one using a high frequency tunable VFO. To a new user, the feel of the first oscillator tuning control is counterintuitive. Although the knob moves in a continuous, analog fashion, its effect on the receiver operation is discrete, that is, the tuning advances in 1 MHz jumps. An example is Yaesu's FRG 7 communications receiver, which uses the system to remove local oscillator drift. The Racal RA17 and Realistic DX 302 also used the Wadley Loop in their design. An optical implementation of a Wadley Loop has recently been proposed. This allows a compact relatively unstable laser to be used as a local oscillator. The system's stability being obtained from a master 'comb source' (usually a pulsed laser, such as a mode locked laser), possibly common to many receivers within an exchange.