Semplice Scrambler

d'altri tempi

ad inversione di banda

 

Introduzione

Lo sclamber ad inversione di banda che intendo proporvi, circa un ventennio addietro era molto popolare soprattutto tra i radioamatori. Permetteva di effettuare delle semplici prove di comunicazioni criptate via radio, dove in verità di criptato non vi era assolutamente nulla, bastava infatti avere un circuito elettronico simile, per rendere perfettamente comprensibili tali segnali. Il circuito si collegava tra il microfono e l’apparato trasmittente, oppure in ricezione, tra l’uscita audio del ricevitore ed il suo amplificatore.

Attualmente invece, si trovano in commercio diversi apparati ricetrasmittenti, che montano già di serie uno scrambler, oppure sono predisposti per ospitarne uno. Inoltre, esistono chip dedicati a larga integrazione e software per PC, che in tempo reale camuffano la voce rendendola incomprensibile, con algoritmi e tecniche che nulla hanno a che vedere con il semplice sclamber ad inversione di banda di cui vi sto parlando.

Principio di funzionamento

Il cuore di uno scrambler ad inversione di banda, è costituito da un moltiplicatore bilanciato, per il cui corretto funzionamento occorrono due segnali da inviare ai suoi rispettivi ingressi; uno è il segnale da convertire, l’altro è il segnale a frequenza portante generato localmente.

All’epoca dei fatti, per il mio circuito ho usato un NE602 prodotto dalla Philips, ampiamente utilizzato a quei tempi, soprattutto come convertitore di frequenza nei ricevitori supereterodina, ma in questo caso specifico usato come demodulatore e modulatore bilanciato a portante soppressa.

La funzione del circuito è perfettamente reversibile, nel senso che, se iniettiamo al suo ingresso un segnale in chiaro, otterremo all’uscita un segnale invertito; al contrario, se iniettiamo al suo ingresso un segnale invertito, otterremo all’uscita un segnale in chiaro.

Nei primi 20 secondi del video che segue, ascolterete un audio assolutamente incomprensibile, ed a seguire lo stesso audio dopo la decodifica, perfettamente intelliggibile.

http://www.youtube.com/watch?v=bDFXGw00A08
 

Tutto ciò è vero purché ovviamente, la frequenza dell’oscillatore locale, coincida con la frequenza portante che ha generato il segnale invertito, e con un oscillatore locale libero come si usava fare a quei tempi, non si otteneva mai un segnale in chiaro perfettamente identico in frequenza e fase a quello trasmesso; per cui, si rendevano necessari continui ritocchi ed aggiustamenti, anche se differenze di una quindicina di hertz erano perfettamente tollerabili, rendevano però l’audio riprodotto leggermente gracchiante.

Per la cronaca, alcuni di questi circuiti erano corredati di oscillatori locali quarzati, che li rendevano sì molto stabili, ma mai perfettamente in fase col segnale trasmesso. Su uno di questi miei circuiti, proprio per eliminare questo inconveniente, ho provato ad inserire come oscillatore locale un circuito a PLL, il quale per sua natura, non solo genera un segnale di uguale frequenza a quella d’ingresso, ma anche con la stessa fase, permettendo al moltiplicatore di lavorare in condizioni ottimali.

Il PLL però, ha bisogno di un segnale di riferimento al suo ingresso, che per fortuna possiamo estrarre dallo stesso segnale scramblerato, che come visibile dalla fig.3, reca in sé oltre all’informazione utile anche il segnale portante, per estrarre la quale ho usato un raddrizzatore a doppia semionda, alla cui uscita com’è noto è presente un segnale a frequenza doppia rispetto all’ingresso “punto (A) di fig.2”, che inviato al PLL, a sua volta produrrà un segnale ad onda quadra perfettamente in fase col segnale di riferimento prelevato dal raddrizzatore, che come abbiamo già detto ha una frequenza doppia rispetto al segnale invertito d’ingresso “punto (B) di fig.2”.

 

A questo punto, si rende necessario l’uso di un Flip Flop come divisore per due, alla cui uscita sarà presente un segnale ad onda quadra, che avrà non solo una frequenza e fase identica a quella d’ingresso, ma anche un duty cycle esattamente del 50%, segnale adesso idoneo a pilotare il moltiplicatore bilanciato “punto (C) di fig.2”.

Occorre solamente almeno all'inizio, agire sul potenziometro di regolazione del PLL, con piccoli aggiustamenti, fino a quando la riproduzione risulta essere buona, condizione ottimale che sarà evidenziata anche, dall’accensione del LED che indica l’aggancio in fase col segnale portante d’ingresso, che deve avere un valore di circa 100 mVpp, valore assolutamente non critico.

Noterete durante tale regolazione, che ci sarà una posizione minima ed una massima del potenziometro, all’interno della quale per effetto dell’aggancio di fase del PLL, la riproduzione del segnale è sempre buona, naturalmente posizioneremo il potenziometro al centro tra i due limiti. Infine, il filtro passa basso all’uscita del moltiplicatore, lascerà passare indisturbato il segnale in chiaro, attenuando fortemente segnali oltre la frequenza portante che potrebbero dare fastidio all’ascolto.

Scrambler

Vediamo adesso cosa accade invece ad un segnale di bassa frequenza, proveniente ad esempio da un microfono. Tale segnale, possiamo rappresentarlo come in fig.1B. Per effetto del moltiplicatore bilanciato a portante soppressa, otterremo all'uscita un segnale DSB, (double side band) ossia due segnali attorno alla frequenza portante soppressa. Uno è il segnale USB (upperside band) e l’altro è il segnale LSB (low side band). Dei due quello di nostro interesse è il segnale LSB, poichè risulta essere invertito rispetto a quello d’ingresso, l’unico che il filtro passa basso dopo il moltiplicatore lascerà passare, escludendo l’altro cioé il segnale USB.

Aggiungo soltanto, se ve ne fosse bisogno, che tutte le frequenze audio provenienti dal microfono andranno a sottrarsi al valore della portante scelto, per cui all’uscita del moltiplicatore, le frequenze basse diventeranno alte, e viceversa quelle alte diventeranno basse, da qui il nome dello scrambler ad “inversione di banda”.

Tale segnale risulta essere assolutamente incomprensibile, ma dato che ricade all’interno della banda audio udibile, possiamo trasmetterlo via radio, via telefono, oppure registrarlo. Per renderlo nuovamente comprensibile, occorre che nella radio ricevente, telefono o riproduttore, vi sia un altro circuito simile che operi con la stessa frequenza portante, il cui valore assolutamente non critico, può essere scelto tranquillamente tra 2000 e 3000 Hz circa.

In questa fase, non essendo necessario alcun riferimento per l’oscillatore del PLL, è opportuno non inviare il segnale d’ingresso al raddrizzatore, ecco perchè la presenza del deviatore DV1.

Spero che questa semplice e sommaria descrizione del funzionamento del circuito, sia da stimolo per quanti di voi volessero approfondire i vari aspetti legati a questa e ad altre tecniche di scrambleraggio, che tempo permettendo, sottoporrò alla vostra attenzione in qualche altra occasione.

Saluti e buon divertimento.


Francesco Mira.
It9dpx - #135.