索尼便携机的同步检波单边带解调分析

索尼常见的几款经典数调便携机均支持同步检波和单边带解调，例如SW77， SW07， SW7600G，SW7600GR，SW100，EX-5等。当年这些高端功能在模拟便携机上实现是很不容易的，由于缺乏大规模集成电路，实现这些功能的附加电路规模会非常的庞大复杂，带来的后果就是机器体积增大耗电量增加，例如专业收信机，HAM2000的同步检波电路就异常复杂，就连根德S500，S700这种民用机的设计也不得不使用很多单独的芯片和周边电路，所以很少有便携机型支持这两个功能，直到索尼的独门秘籍---CXA1376芯片诞生才改变了这一局面。我没记错的话，CXA1376于1990年第一次搭载在SW77上，后来陆续出现在SW100，SW7600G，SW07，SW7600G，EX5等经典机型上。这枚芯片采用30脚双列直插封装，出现过CXA1376，1376S，1376AS，1376AM等命名，AS应该是最终版，具体差别或者改进未知，但是引脚功能保持一致都可以互换。这枚芯片之所以地位特殊，是因为他第一次将同步检波和单边带解调功能集成到了收音芯片上，使用3V低压供电，尽管它的同步检波很简单，但是在当时确实是少有的整合同步检波的单芯片，甚至到现在还没有哪个厂家有同类型芯片。功能上，CXA1376除了支持常规的调频调幅混频，场强输出，稳压输出，SD输出，SD灵敏度调节，正交鉴频，AGC之外，多了同步检波和单边带功能所需的使能引脚，锁相环端口等。尽管索尼有好几款机型都以该芯片为核心实现单边带同步检波，但是他们的实现方式并不完全相同。

同步检波单边带解调这几个字眼对于收音机爱好者和ham们并不陌生，但是由于它是比较抽象的专业术语，又涉及到了频域和一些数学计算，不少人对它的实质和作用一知半解，甚至将其神化。民用广播是双边带调幅，在过去由于频道拥挤，经常发生邻近的台之间发生干扰，还有就是信号弱的时候由于载波能量下降导致检波失真陡增，音质变差甚至无法收听。为了解决这两个主要问题，催生了民用收音机的同步检波功能。同步检波通过本地重新恢复载波移相再与原信号混频后得到边带和差信号，加减运算低通滤波后可以分离出调幅信号的上下边带，我们可以选择没有被干扰的一个边带来收听，从而规避了邻频干扰问题。这个过程中，如何精准的产生与原载波同频同相的本地载波是至关重要的一步，因为恢复载波偏差过大会带来严重解调失真，声音会变调。对于集成电路方案来说，常用的做法是用锁相环PLL来保证本地载波的同频同相。本地载波与原载波（通常就是第二中频）一起进入鉴相器，鉴相器做对比输出差值驱动VCO改变本地载波直到与原载波完全吻合，完成锁定。原信号去除载波后再分别与本地载波和本地载波移相90°后混频，分别得到两个边带的和差信号，经过加减法运算输出上边带或者下边带。我们可以自由选择未受干扰的边带收听。同步检波过程中，锁相环要正常工作必须有个前提就是原载波强度必须达到一定的阈值可以被辨识，否则锁相环无法捕获造成难听的噪声，因此前级的灵敏度增益也会严重影响同步检波效果。但是前级灵敏度高或者信号强度好，也就没有必要开同步检波了，这是一个矛盾的问题。锁相环的跟踪精度理论上是无法达到100%，因此多少会有一些解调失真，声音总是不那么自然。还有它对中频通道的准确性要求很高，中频有频偏会严重影响同步效果甚至无法同步锁定，尤其是在单边带的时候。

单边带多用于业务通讯和火腿通联，它本质还是调幅波，只是在传统的调幅调制基础上抑制了一侧的载频和一侧边带再发射，所以大大节省了带宽资源和发射效率，同样的发射功率可以传播更远的距离，同时它还有抗干扰的优点，缺点是对接收机要求高。因为没有载波，所以不能用传统收音机的检波方式提取音频，必须用相干检波或者其他方式解调。解调的关键与同步检波类似，先在本地产生与原载频同频同相的载波再混频后解调，不同的是这个本地载波并不等同于中频而是需要在中频附近正负3Khz范围内调整，因此会用到一个叫做拍频振荡器的电路来实现这个调整。本质上说，我觉得同步检波跟单边带解调并没有区别，不同的是同步检波恢复的载波必须严格同频同相于原载波，而单边带要恢复的载波要通过BFO拍频振荡器调节，它并不等于原来的载波也就是中频。因为单边带带宽很窄，所以这个拍频调整必须非常精细准确，否则还原出来的音频会严重变调。

索尼CXA1376使用了锁相环来实现载波恢复和锁定。这个原理非常类似于锁相环控制的立体声解调电路，立体声解调流程的核心也是38Khz副载波的恢复，利用本地产生的标准信号通常为76Khz左右的自由振动频率，4分频后得到约19Khz信号，锁相环鉴相器将这个基准频率与复合信号中的19Khz导频做相位对比，对比差值来驱动VCO改变振荡频率直到与原导频严格同相，然后再倍频产生38Khz副载波，这个副载波会开启解调开关电路实现立体声解调。同样的，要实现同步检波的前提是必须准确的生成一个与原载波同频同相的载波，然后才能做混频进而分离出所需的上下边带。索尼的第二次变频为内差式，一中频为55.845Mhz，所以二本振频率为55.39Mhz，从而得到455Khz的中频，所以要恢复的载波就是455Khz中频频率。第7脚外置3.64Mhz晶振振荡经过内部8分频后产生455khz锁相环基准频率，这个自由振荡频率还受VCO控制，VCO再受内部鉴相器与载波对比后得到差值DO控制直到差值为0时VCO锁定，也就产生了新载波。这个新载波移相0和90°分别与二中频混频后得到边带信号的和差，再经过加减法运算后输出上下边带，我们只要根据邻频干扰情况选择效果最佳的边带。

为了实现单边带收听，索尼不同机型的做法也不同，但是大概有两种。一种是例如SW07，通过MCU控制二本振变容管偏置电压，在大概正负3Khz范围内改变二本振频率，这样生成的中频就会在452-458Khz之间，边带信号还是可以通过中频带，这时CXA1376的第8脚VCO control是固定的也就是拍频不能手动调节，靠锁相环在小区间内捕获； 另一种是相反的做法例如7600GR，二本振是固定不变的55.39Mhz，通过偏置电路和可变电位器手动调节CXA1376的第8脚VCO control的电压也就是BFO，从而改变锁相环的捕获区间，实现更准确的锁定。

7600GR固定本振，可调BFO

SW07固定BFO, 可变本振