3.4 Моделювання роботи балансного модулятора
Схема для моделлювання показана на рис. 3.8.
Замість комутатора К561КТ3 використовуємо MAX4601.
Рисунок 3.8 – Схема ключового балансного модулятора вихідного НЧ фільтра
При подачі на вхід сигналу частотою 300 Гц на виході молюлятора маємо одержати сигнал частотою 3500-300=3200 Гц. Часова діаграма сигналу на вході та виході схеми показана на рис. 3.9.
Рисунок 3.9 – Часові діаграми сигналу на вході та виході схеми
На рис. 3.10 наведений спектр вихідного сигналу. В ідеальному випадку спектр мав би містити лише одну частоту: 3200 Гц.
Рисунок 3.10 – Спектр вихідного сигналу при подачі на вхід сигналу частотою 300 Гц. Частота гетеродина 3500 Гц
З рисунка видно, що у вихідному спектрі окрім гармоніки 3200 Гц присутня і дзеркальна частота 3800 Гц внаслідок слабкого придушення вихідним фільтром верхньої бокової смуги. Для кращього придушення необхідно використовувати фільтри більшого порядку, що буде ускладнювати схему. З рисунка також видно, що сигнал несучої частоти 3500 Гц відсутній у віхдному спектрі, що і є перевагою використання балансного модулятора.
При подачі на вхід сигналу частотою 3200 Гц на виході в ідеальному випадку маємо одержати сигнал частотою 3500 – 3200 = 300 Гц.
Часова діаграма напруг на вході та виході схеми для даного випадку показана на рис. 3.11.
Спектр вихідного сигналу показаний на рис. 3.12.
Рисунок 3.11 – Часові діаграми сигналу на вході та виході схеми
Рисунок 3.12 – Спектр вихідного сигналу при подачі на вхід сигналу частотою 3200 Гц. Частота гетеродина 3500 Гц
З графіку видно, що в спектрі вихідного сигналу: відсутня частота гетеродину; окрім частоти 300 Гц нижньої бокової смуги присятня і дзеркальна частота 6700 Гц з верхньої бокової смуги, внаслідок недоскональсті вихідного фільтру.
Розглянемо випадок при подачі на вхід сигналу частотою 2000 Гц. На виході маємо одержата частоту 1500 Гц.
Часові діаграми роботи для цього випадку показані на рис. 3.13.
Рисунок 3.13 – Часові діаграми сигналу на вході та виході схеми
Спектр вихідного сигналу показаний на рис. 3.14.
Рисунок 3.14 – Спектр вихідного сигналу при подачі на вхід сигналу частотою 2000 Гц. Частота гетеродина 3500 Гц
З графіків видно, що окрім частоти 2000 Гц присутня дзеркальна частота 5500 Гц. Внаслідок чого спостерігається спотворення вихідного сигналу.
Проведене моделювання роботи схеми аналогового телефонного скремблера підтвердило її працездатність. Довело, що використання частотної інверсії в запропонованій схемі дозволяє забезпечити закриття мовного сигналу. Проте моделювання виявило також досить низьку якість вихідного сигналу, що на практиці буде призводити до поганої розбірливості мови, що складатиме біля 65%.
Покращення якості мовного сигналу можливо за рахунок використання вхідного та вихідного фільтрів більших порядків, що дозволить уникнути накладання спектрів бічних смуг частот.
Використання фільтрів більшого порядку також дозволить забезпечити розбиття сигналу на певні смуги частот з подальшою їх перестановкою та інверсією. Це значно підвищить ступінь закриття мовного сигналу.
Проте даний шлях призведе до значного збільшення схеми скремблера, збільшення масо-габаритних параметрів та вартості приладу.
Тому найбільш доцільним є перетворення вхідного сигналу в цифрову форму з подальшою обробкою цифровими методами використовуючи швидке перетворення Фур’є. З урахуванням малої вартості сучасних сигнальних процесорів даний шлях буде більш ефективним та економнішим. Після цифрової обробки сигнал можна перетворити у аналогову форму з метою подальшої передачі аналоговими каналами зв’язку.
Використання цифрової обробки дозволить збільшити як якість мовного сигналу, так і степень закриття мовного сигналу.