Weaver derde methode SSB visueel uitgelegd

 

De derde methode van opwekking SSB is de fase Weaver methode.

Donald K. Weaver jr. heeft in 1960 zijn vinding gepatenteerd, onder aan de pagina het originele patent. In de vergelijking met de fase Hartley methode ziet u het grote voordeel van de Weaver methode.

Beide methoden worden toegepast in moderne SDR transceivers, ook WiFi en andere digitale systemen gebruiken deze methode.

Maar hoe werkt dit nu eigenlijk.

Op zijn eenvoudigst kan je zeggen dat door met fase manipulatie de gewenste signalen resulteren na het optellen van de “I” (in fase) en “Q” (quadratuur) signaalpaden. In de spiegels is de draairichting van het signaal omgekeerd. Ten gevolge van het omkeren van de draairichting ontstaat er een faseverschuiving van 180º  Hierdoor kan het systeem de gewenste componenten onderscheiden.

Een toepassing waar ik zelf aan denk is een moderne SDR transceiver. We gebruiken niet de computer. Maar de “I” en “Q” uitgangen met Weaver te moduleren/demoduleren. Op deze wijze kan een moderne standalone transceiver gemaakt worden.

In sommige professionele apparatuur zoals Philips PRC-319 en de PRC-2000 maar ook in de Elecraft K3X wordt Weaver toegepast.

De methode Weaver is een slimme toepassing op het idee van Hartley, de meest bekende fase methode. Weaver heeft met zijn toepassing een selectiviteit bereikt die te vergelijken is aan een kristal filter.

Naar keuze kan LSB en USB worden gemaakt.

Groot voordeel is ook dat de nauwkeurigheid van de faseafhandeling minder belangrijk is.

Hier het blokschema van de fase Weaver methode.

Weaver%20blokschema[1]

Dit blokschema werkt net als bij de fase Hartley methode met een “I” en “Q” signaal.

Het injectiesignaal wordt in het midden van het audiospectrum aangeboden.

In onderstaande overzichten wordt een frequentie van 1700 Hz gebruikt.

Dit resulteert in  een audiospectrum van 200 tot 3200 Hz.

In de eerste mixers “I” en “Q” wordt het onderste deel terug gespiegeld in het bovenste audiodeel.

De delen die onder de LO (Direct conversion) frequentie ontstaan zijn onder de 0 Hz en bestaan niet meer.

Dit komt omdat er tegen de 0 Hz gemengd wordt (Direct conversion)

Als het ware dubbelgevouwen dus, het signaal gaat als een dubbelgevouwen enveloppe door de brievenbus (filters), die de helft te smal zijn.

laag doorlaat filters ingesteld op 1500 Hz.

Het omgevouwen (spiegel) deel is  wel 180º in fase verschoven. Dit een eigenschap van een mixer.

In de tweede mixer-sectie wordt er een zijband met de spiegel toegevoegd, dus weer 3000 Hz breed met LSB en USB componenten.

Door nu gebruik te maken van die spiegeling en ook door faseverschuiving van het injectiesignaal met de “I” en “Q”, kan je uiteindelijk USB of LSB maken.

Het ene component is in fase en het ander in tegenovergestelde-fase. Het omkeren bij één mixer sectie van “I” en “Q”veranderd LSB naar USB of vice versa.

Hier heb ik getracht dit visueel te laten zien.

Hier zie je de faserelaties van de spiegels en de “I” en “Q” faseverschuiving. De pijlen geven een faserichting aan van een moment. Deze verhoudingen gelden continu.

Eerste mixer sectie. Bij “I” is de spiegel 180º  gedraaid.

Bij “Q”, door de 90º fasesprong, wordt in de spiegel  minus 90º verkregen. Dat is dus 180º totaal. Dit opgeteld met de 180º  die altijd plaatsvind in een mixer is het totaal dus 360/0º.

Uitkomst is LSB of LF audio.

Dit werkt in de zendrichting en de ontvangstrichting.

Weaver%20RX%20LSB[1]

Weaver%20TX%20LSB[1]

Hier de “I” en “Q” gewisseld.  LSB wordt USB.

Weaver%20RX%20USB[1]

Weaver%20TX%20USB[1]

Let wel op, als je 3630 KHz LSB wilt ontvangen. Zet dan de LO op 3628.3 KHz .

Bij USB dus 3631.7 KHz.

Door andere frequenties toe te passen kan de gewenste bandbreedte in combinatie met de laag doorlaat filters worden aangepast.

Een restant van de (AM) draaggolf is natuurlijk nooit aanwezig.

In het uiteindelijke audiospectrum zit een gap op 1700 Hz, dit komt door het optellen van de LO “I” en “Q” tussen de twee helften van het audio spectrum.

Hier merk je echter niets van.

Wat is het verschil tussen de Hartley en de Weaver methode. ?

Fase%202nd%20method%20Hartley%20SSB[1]

Bovenstaand het principe van de 2e methode van Hartley .

Het TX audio of RX RF moet met een faseshifter, b.v. een polyfasenetwerk, aangeboden worden aan de 2 mixers met een “I” en “Q” signaal.

Hartley%20Fase%20method[1]

Hartley%20Fase%20method%20LSB[1]

In dit overzicht kan je de faserelaties zien, door optellen “I”Q” blijft er 1 SSB component over.

De ongewenste zijband moet, met optellen van “I“Q”, volledig worden onderdrukt.

Dit vereist een zuivere fase afhandeling wat met discrete componenten niet eenvoudig is, met SDR en behulp van de PC gaat het prima.

-40dB is maximaal haalbaar (Dit is nu achterhaald, zie pagina Piligrim met -60 dB) . Dit is in het TX pad niet zo erg, maar in RX bij de ongewenste zijband kan ook een signaal aanwezig zijn van een andere oorsprong. Als dit een sterk signaal is, is -40dB te weinig.

Dit is bij de fase Weaver methode op slimme manier opgelost.

Zie onderstaand het verschil.

Hartley%20Fase%20method%20compare%20Weaver[1]

Dit is helder, alleen het gewenste zijband component blijft over en de fase optelling is niet kritisch.

Van de buren weinig last.

Hier kan je een prachtige direct conversion transceiver mee maken.

Jammer dat dit in amateurland zo weinig bekend is.

Bij vragen of opmerkingen, graag email.

Weaver%20stone[1]

Originele patent Donald K. Weaver Jr. 1960     US2928055A Weaver SSB

weaver%20patent[1]

Theme Tweaker by Unreal