В данной статье рассмотрим схему простого приемника прямого усиления. Основное его преимущество по сравнению с другими типами приемников это то, что в его схеме нет каких-либо генераторов и соответственно нет ВЧ излучения в антенну приема. Подобный тип простого радиоприемника не создает помех. Ниже изображена схема такого .
Описание работы простого УКВ приемника
Принятый сигнал радиоволны антенной Ant выделяется резонансной цепью L1-С2 и затем поступает на детектор, в роли которого выступает диод VD1. Для повышения качества детекторной составляющей, через данный диод VD1 протекает незначительный ток в прямом направлении, величина которого определяется сопротивлением резистора R1.
Выделенная составляющая радиосигнала усиливается двухкаскадным УНЧ, построенным на . Таким образом, усиленный сигнал НЧ, пройдя через разделительный конденсатор С8, воспроизводится динамической головкой Sp1. Переменным резистором R3 осуществляется плавная регулировка громкости.
Так как с ростом частоты все большее влияние на характеристики устройства оказывают его конструктивные особенности и параметры элементов, то приведем описание конкретных элементов схемы.
Детали простого УКВ приемника
Диод-детектор VD1 должен быть непременно германиевым. При применении диода из кремния значительно уменьшается чувствительность приема. Операционный усилитель DD1 — LM358.
Индуктивная катушка L1 сделана по бескаркасному методу. Для ее изготовления потребуется посеребренный провод диаметром 1мм. Намотку необходимо сделать на простой бумажной оправке диаметром 1см, всего необходимо намотать 4-5 витков с шагом намотки 2мм. Хотя можно использовать и готовую катушку от старого заводского радиоприемника.
Конденсатор С2, по средством которого осуществляется настройка на нужную станцию, необходимо подобрать с наименьшими габаритами. Его минимальная емкость должна составлять не более 5 пФ, а максимальная не больше 20пФ.
Чтобы добиться максимального эффекта от усиления радиосигнала УКВ, сопротивление постоянного резистора R5 можно немного уменьшить, а емкость конденсатора C7 необходимо увеличить до 4,7 мкФ для того чтобы сохранить АЧХ в районе низких частот данного УКВ приемника. Детали приемника монтируются на небольшого размера, которую можно разместить в простой пластиковой коробочке, к примеру, мыльнице.
Предлагаемый приемник УКВ ЧМ представляет собой функционально законченную конструкцию с линейным выходом, подключаемую к усилителю мощности НЧ. Предназначен для приема сигналов стереовещания с системой «пилот-тон» в диапазоне 88...108 МГц. Шаг перестройки приемника 0,05 МГц. Напряжение питания – 9 В. Ток потребления – 90 мА. Реальная чувствительность – не хуже 3 мкВ.
В конструкции приемника реализовано несколько идей.
Во-первых
, приемник имеет лёгкую настройку, с которой разберется любая домохозяйка. Имеется 6 кнопок для выбора канала и 2 кнопки для настройки выбранного канала (увеличение и уменьшение частоты). Также есть альтернативный вариант с использованием энкодера для тех, кто предпочитает «покрутить» настройку.
Во-вторых , используется минимальная и достаточная индикация на доступном четырехразрядном семисегентном индикаторе с общим анодом. В-третьих, при кажущейся сложности, этот приемник схемотехнически прост в сборке и настройке, а также дешев по составу электронных компонентов.
Приемник состоит из двух блоков: блока управления и блока тюнера. Конструктивно эти блоки собраны на двух платах. Принципиальная схема блока управления показана ниже.
Основой блока управления является микроконтроллер PIC16F628A фирмы Microchip. Для увеличения числа цифровых линий используется расширение, реализованное на сдвиговом регистре с защелкой 74HC595, который выпускается многими производителями.
Для индикации используется светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом типа LTC-5623 фирмы Liteon. Аналогичные по цоколевке индикаторы выпускаются и другими фирмами, например, индикатор RL-F5620. Если вы не найдете подходящий индикатор, то его аналог можно собрать на любых одноразрядных семисегментных индикаторах с общим анодом, объединив одноименные линии сегментов (для этого потребуется изменить рисунок печатной платы).
Микроконтроллер последовательно записывает байты в сдвиговый регистр: на линии DS устанавливает очередной бит необходимого логического уровня (0 или 1), затем задним фронтом сигнала (переход из 1 в 0) на линии CH_CP задвигает этот бит в регистр и, наконец, задним фронтом на линии ST_CP инициирует появление на выходах регистра записанных последних восьми бит.
Программно-аппаратно реализована так называемая динамическая индикация – особый способ работы, когда сегменты в изображениях символов зажигаются поочередно на определенные интервалы времени. Для индикации дробной части шага перестройки 0,05 МГц используется децимальная точка в четвертом разряде, под включением которой понимается этот «хвостик». С целью увеличения нагрузочной способности микроконтроллера использованы ключи на транзисторах КТ3107 (с любым буквенным индексом).
К линиям сегментов подключены кнопки. Опрос кнопок происходит одновременно с динамической индикацией, что приводит к моментальной оценке состояний «нажато» или «отпущено». Для предотвращения шунтирования кнопками сегментов индикатора последовательно включен резистор R6, в итоге ток течет по цепи с меньшим сопротивлением.
Использован инкрементирующий энкодер типа PEC12. Его можно заменить подходящим по цоколёвке энкодером из серии EC11. Также в продаже можно встретить и иные именования энкодеров, которые идентичны по цоколевке с PEC12.
Номиналы сопротивлений и конденсаторов в блоке управления могут отличаться от указанных в пределах +/–20%. Возможно использование любых нормально разомкнутых кнопок подходящих габаритов, например, тактовые кнопки TS-A6PG-130. Микросхемный стабилизатор 7805 заменим на КР142ЕН5А.
Тюнер содержит минимум радиодеталей и не содержит редких или дорогих элементов. К особенностям схемотехники можно отнести требование минимизации размеров выводов компонентов и проводников. Блок тюнера собран на микросхеме однокристального приемника TEA5711 фирмы Philips и микросхеме синтезатора частоты LM7001J фирмы Sanyo. Принципиальная схема блока тюнера показана на рис. 2.
Микросхема TEA5711 представляет собой однокристальный супергетеродинный стереофонический УКВ радиоприемник. Сигнал с гетеродина приемника TEA5711 (вывод 23) через разделительный конденсатор С23 подается на вход фазового детектора синтезатора частоты LM7001J (вывод 11). LM7001J на выходе частотного детектора (вывод 14) формирует сигнал, который подается на инвертирующий ФНЧ, собранный на транзисторах КТ3102 (с любым буквенным индексом), и затем подается на вход управления генераторов управляемых напряжением. Микросхемы TEA5711 и LM7001 желательно установить на панели для избежания перегрева во время монтажа.
Катушки индуктивности бескаркасные без сердечников. Наматываются плотно виток к витку: L1 – 7 витков на оправке 4мм, L2 – 10 витков на оправке 3мм, L3 – 12 витков на оправке 3мм. Все катушки наматываются проводом ПЭЛ-0,5.
Светодиод HL1 любого типа, например, АЛ307. Полярные конденсаторы электролитические, остальные – керамические. Подстроечный резистор R4 любой малогабаритный, например, типа СП3-38А.
Керамические радиочастотные фильтры ZQ1, ZQ2 и резонатор ZQ3 на частоту 10,7 МГц. Кварц ZQ4 в цепи образцового генератора LM7001 – 4 МГц (программно сделан пересчет на более распространенный кварц, т.к. в оригинале используется дефицитный кварц на 7,2 МГц).
Сборка, наладка, порядок работы.
Печатные платы изготавливаются любым доступным способом, например, способом ЛУТ. Впаиваются перемычки, низкопрофильные компоненты, затем крупногабаритные элементы. Платы отмывают подходящем растворителем и проверяются на просвет на предмет волосковых коротких замыканий и непропаев. Прошитый микроконтроллер устанавливаем в панель на плату управления, внимательно проверяя правильное положение ключа.
Плату управления временно отключаем от платы тюнера. Подаем питание на плату управления и смотрим реакцию индикатора на нажатия кнопок и вращение энкодера. Настройки в каналах, а также последний выбранный канал должны сохраняться после повторных включений.
Соединяем платы управления и тюнера. На линии выхода стереосигнала тюнера подключаем наушники, либо усилитель (например, компьютерные активныее колонки). Подключаем к антенному входу тюнера отрезок провода 30-40 см. Подаем питание от стабилизированного источника. Настраиваемся на крайнюю станцию в верхней части диапазона, раздвигая витки L2. Затем настраиваем режим стереоприема подстроечным резистором R4. Находим такое положение R4, при котором все станции принимаются в режиме стерео. В режиме стерео светится светодиод HL1. На этом настройку можно считать законченной.
Фотографии и монтажные рисунки.
В последнее время в радиолюбительской практике широкое распространение получили УКВ ЧМ приемники построенные на основе микросхем типа К174ХА34. При таких неоспоримых достоинствах как предельная простота сборки и настройки все эти приемники имеют существенный недостаток - прием сопровождается потрескиванием, избавиться от которого практически невозможно.
Треск является результатом действия системы сжатия девиации. В результате, несмотря на относительно низкие КНИ, заложенные в конструкции этих микросхем, собирать на них аппаратуру, претендующую на качественное звучание невозможно.
Может быть именно по этому зарубежный аналог этих микросхем - TDA7000 не получил большого распространения в зарубежной аппаратуре. Практически все, даже самые простые импортные приемники, как самостоятельные, так и входящие в состав магнитол, собираются на другой элементной базе, по традиционным супергетеродинным схемам с высокой промежуточной частотой, несмотря на то, что это требует достаточно большого количества контуров. Поэтому не стоит забывать о классических схемах, особенно если нужно получить действительно хорошее качество приема.
Принципиальная схема УКВ ЧМ приемного тракта показана на рисунке 1. Приемник построен на двух микросхемах К174ХА2 и микросборке от телевизора УПЧЗ-1М. Микросхема К174ХА2 предназначена для AM радиовещательных приемников, она содержит преобразователь частоты с гетеродином и усилитель промежуточной частоты. Детектор в её состав не входит и обычно, по типовой схеме, он выполняется на диоде.
Характеристики УКВ ЧМ Приемника:
1. Диапазон принимаемых частот 65... 73 МГц или 88... 108 МГц.
2. Реальная чувствительность при соотношении сигнал / шум 26 дб. не хуже............... 4 мкВ/м.
3. Диапазон рабочих частот ЗЧ.... 63... 10000 Гц.
4. Коэффициент нелинейных искажений на выходе ЗЧ не более.................................3%
5. Напряжение питания................................7... 12В.
В принципе, полный УКВ ЧМ тракт можно сделать на этой одной микросхеме, но проблема состоит в том, что при очень хорошем преобразователе частоты, способном работать на частотах до 200 МГц, усилитель промежуточной частоты низкочастотный, он рассчитан на 465 кГц и на частотах более 5 МГц его усиление резко падает и становится недостаточным для качественного приема.
В результате приходится выбирать нестандартную ПЧ около 4 МГц. При том отсутствие детектора требует сборки обычного частотного демодулятора на связанных контурах и диодах. Таким образом требуется ФСС на контурах и частотный детектор. А это существенно усложняет настройку приемника и делает её практически невозможной без специальной аппаратуры.
Удобнее использовать телевизионную ПЧ, равную 6,5 МГц. А детектор и ФСС выполнить на телевизионной микросборке от канала звука типа УПЧЗ-1М или УПЧЗ-2. Эти микросборки содержат усилитель-ограничитель и демодулятор ЧМ сигнала, полностью отлаженный, вместе в пьезокерамическими фильтрами на входе и в фазосдвигающей цепи частотного детектора.
Таким образом часть усиления, демодуляция и почти вся селективность будет сосредоточена в этой микросборке, а на микросхеме К174ХА2 собран УКВ-блок, - преобразователь частоты и предварительный УПЧ.
Сигнал от антенны W1 поступает на входной контур L1, С2, VD1, который перестраивается по диапазону при помощи варикапа VD1. Входной УРЧ микросхемы А1 выполнен по дифференциальной схеме с симметричным входом, по этому катушка связи L2 не только согласует высокое сопротивление контура с низким входным сопротивлением А1, но и создает противофазные сигналы для работы на симметричный вход.
Контур L3, С7, С8, VD2 - гетеродинный, он перестраивается при помощи варикапа VD2. Роль органа настройки выполняет переменный резистор R4. Питание на гетеродин поступает через дроссель DL1. Сигнал промежуточной частоты выделяется в контуре L4C9, включенном на выходе преобразователя (вывод 16). Контур настроен на частоту 6,5 МГц. Выделенный сигнал ПЧ через С10 поступает на вход предварительного УП микросхемы.
На выходе этого УПЧ включен второй контур L5 С13, также настроенный на ПЧ = 6,5 МГц. Сигнал ПЧ с этого контура через конденсатор С14 поступает на вход микросборки А2, которая содержит пьезокерамический ФПЧ и усилитель-ограничитель с частотным детектором и предварительным УЗЧ на выходе. Низкочастотный сигнал выделяется на выводе 6 микросборки А2.
Недостаток схемы в отсутствии АПЧГ, которую не позволяет ввести микросборка. Но если каскад на А2 собрать на микросхеме К174УРЗ или К174ХА6 по типовой схеме можно ввести АПЧГ. Катушки L1, L2, L3 намотаны на каркасах с латунными подстроечными сердечниками МЗхб. L1 и L3 для диапазона 65...73 МГц содержат по 9 витков ПЭВ 0,43, L2 содержит 3 витка (она намотана на L1).
Для диапазона 88-108 МГц L1 и L3 должны содержать по 4 витка ПЭВ 0,43, a L2 - 1,5 витка. Для остальных катушек используются каркасы с сердечниками и экранами (экраны нужно соединить с общим минусом) от контуров ПЧЗ модулей СМРК-1-2 телевизоров УСЦТ. Катушки L4 и L5 содержат по 30 витков провода ПЭВ 0,31, при этом L4 имеет отвод от 5-го витка, a L5 от 15-го витка. Дроссель DL1 готовый типа ДМ-0,1 на 50-100 мкГн, или любой самодельный на ту же индуктивность.
Налаживание каскада на А2 не требуется. Подключив антенну и установив сердечники L4 и L5 в средние положения нужно попытаться вращением движка резистора R4 настроиться на любую станцию. Если этого сделать не удается нужно подстроить L3 и снова попытаться. После того как станция будет поймана нужно последовательно подстроить L5 и L4 таким образом, чтобы качество приема существенно улучшилось. Затем нужно настроиться на другую, более слабую станцию, и снова подстроить L5 и L4 так, чтобы чувствительность была максимальной.
В конце нужно уложить диапазон подстройкой L2, а затем, настроившись на станцию, расположенную в центре диапазона подстроить L1 по максимальной чувствительности (или по максимальному ВЧ-напряжению на выводе 7 А1).
Это схема работает всего от одной 1,5 В батареи. В качестве аудио устройства воспроизведения применены обычные наушник с общим сопротивлением 64 Ом. Питания от батарейки проходит через разъем наушников, поэтому достаточно вытащить наушники из разъема, чтоб отключить приемник. Чувствительности приемника достаточно, что на 2-х метровую проводную антенну применять несколько качественных станций КВ и ДВ диапазона.
Катушка L1 изготавливается на сердечнике из феррита длиной 100 мм. Обмотка состоит из 220 витков провода ПЭЛШО 0,15-0,2. Намотка осуществляется в навалочку на бумажной гильзе длиной 40 мм. Отвод нужно сделать от 50 витка от заземленного конца.
Схема приемника всего на одном полевом транзисторе
Этот вариант схемы простого однотранзисторного FM-приемника, работает по принципу сверхрегенератора.
Катушка на входе состоит из семи витков медного провода сечением 0,2 мм, намотанных на оправке 5 мм с отводом от 2-го, а вторая индуктивность содержит 30 витков провода 0,2 мм. Антенна типовая телескопическая, питание от одной батарейки типа Крона, ток потребления при этом всего 5 мА, поэтому хватит на долго. Настройка на радиостанцию осуществляется конденсатором переменной емкости. На выходе схемы звук слабенький, поэтому для усиления сигнала подойдет практически любой самодельный УНЧ.
Главное достоинство этой схемы в сравнении с другими типами приемников это отсутствие каких-либо генераторов и поэтому нет высокочастотного излучения в приемной антенне.
Сигнал радиоволны принимается антенной приемника и выделяется резонансной цепью на индуктивности L1 и емкости С2 а затем поступает на детекторный диод и усиливается.
Схема приемника ФМ диапазона на транзисторе и LM386. |
Представлагаю вашему вниманию подборку простых схем FM приемников на диапазон 87.5 до 108 МГц. Данные схемы имеет достаточно простые для повторентия, даже начинающим радиолюбителям, обладают не большими габаритами и с легкостью поместиться у вас в кармане.
Схемы несмотря на, свою простоту обладают высокой селективностью и хорошим соотношение сигнал-шум и его вполне хватает для комфортного прослушивания радиостанций
Основой всех этих радиолюбительских схем радиоприемников, являются специализированные микросхемы такие как: TDA7000, TDA7001, 174XA42 и другие.
Приемник предназначен для приема телеграфных и телефонных сигналов радиолюбительских станций, работающих в 40-метровом диапазоне. Тракт построен по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты. Схема приемника построена так, что используется широко доступная элементная база, в основном это транзисторы типа КТ3102 и диоды 1N4148.
Входной сигнал из антенной системы поступает на входной полосовой фильтр на двух контурах Т2-С13-С14 и ТЗ-С17-С15. Связующим менаду контурами является конденсатор С16. Этот фильтр выделяет сигнал в пределах 7 ... 7,1 МГц. При желании работать в другом диапазоне можно соответствующим образом перестроить контур путем замены катушек-трансформаторов и конденсаторов.
Со вторичной обмотки ВЧ-трансформатора ТЗ, первичная обмотка которого является вторым звеном фильтра, сигнал поступает на усилительный каскад на транзисторе VT4. Преобразователь частоты выполнен на диодах VD4-VD7 по кольцевой схеме. Входной сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора Т4, а сигнал генератора плавного диапазона на первичную обмотку трансформатора Т6. Генератор плавного диапазона (ГПД) выполнен на транзисторах VT1-VT3. Собственно генератор собран на транзисторе VT1. Частота генерации лежит в пределах 2,085-2,185 МГц, этот диапазон задается контурной системой, состоящей из индуктивности L1, и разветвленной емкостной составляющей из С8, С7, С6, С5, СЗ, VD3.
Перестройка в указанных выше пределах осуществляется переменным резистором R2, который является органом настройки. Он регулирует постоянное напряжение на варикапе VD3, входящем в состав контура. Напряжение настройки стабилизируется с помощью стабилитрона VD1 и диода VD2. В процессе налаживания перекрытие в указанном выше диапазоне частот устанавливают подстройкой конденсаторов СЗ и Сб. При желании работать в другом диапазоне или с другой промежуточной частотой требуется соответственная перестройка контура ГПД. Сделать это не сложно вооружившись цифровым частотомером.
Контур включен между базой и эмиттером (общим минусом) транзистора VT1. Необходимая для возбуждения генератора ПОС берется с емкостного трансформатора между базой и эмиттером транзистора, состоящего из конденсаторов С9 и СЮ. ВЧ выделяется на эмиттере VT1 и поступает на усилительно-буферный каскад на транзисторах VT2 и VT3.
Нагрузка - на ВЧ-трансформатор Т1. С его вторичной обмотки сигнал ГПД поступает на преобразователь частоты. Тракт промежуточной частоты выполнен на транзисторах VT5-VT7. Выходное сопротивление преобразователя низко, поэтому первый каскад УПЧ сделан на транзисторе VT5 по схеме с общей базой. С его коллектора усиленное напряжение ПЧ поступает на кварцевый фильтр, трехзвенный, на частоту 4,915 МГц. При отсутствии резонаторов на данную частоту можно использовать другие, например, на 4,43 МГЦ (от видеотехники), но это потребует изменения настроек ГПД и самого кварцевого фильтра. Кварцевый фильтр здесь необычный, он отличается тем, что его полосу пропускания можно регулировать.
Схема приемника. Регулировка осуществляется посредством изменения емкостей, включенных меэду звеньями фильтра и общим минусом. Для этого используются варикапы VD8 и VD9. Их емкости регулируются с помощью переменного резистора R19, изменяющего обратное постоянное напряжение на них. Выход фильтра - на ВЧ-трансформатор Т7, а с него на второй каскад УПЧ тоже с общей базой. Демодулятор выполнен на T9 и диодах VD10 и VD11. Сигнал опорной частоты на него поступает с генератора на VT8. В нем должен быть кварцевый резонатор такой же как в кварцевом фильтре. Низкочастотный усилитель выполнен на транзисторах VT9-VT11. Схема двухкаскадная с двухтактным выходным каскадом. Резистором R33 регулируется громкость.
Нагрузкой может быть как динамик, так и головные телефоны. Катушки и трансформаторы намотаны на ферритовых кольцах. Для Т1-Т7 используются кольца внешним диаметром 10мм (можно импортные типа Т37). Т1 - 1-2=16 вит., 3-4=8 вит., Т2 - 1-2=3 вит., 3-4=30 вит., ТЗ - 1-2=30 вит., 3-4=7 вит., Т7 -1-2=15 вит., 3-4=3 вит. Т4, Тб, T9 - втрое сложенным проводом 10 витков, концы распаять согласно номерам на схеме. Т5, Т8 - вдвое сложенным проводом 10 витков, концы распаять согласно номерам на схеме. L1, L2 - на кольцах диаметром 13 мм (можно импортные типа Т50), - 44 витка. Для всех можно использовать провод ПЭВ 0,15-0,25 L3 и L4 - готовые дроссели 39 и 4,7 мкГн, соответственно. Транзисторы КТ3102Е можно заменить другими КТ3102 или КТ315. Транзистор КТ3107 - на КТ361, но нужно чтобы VT10 и VT11 были с одинаковыми буквенными индексами. Диоды 1N4148 можно заменить на КД503. Монтаж выполнен объемным способом на куске фольгированного стеклотекстолита размерами 220x90 мм.
В этой статье приводится описание трех простейших приемников с фиксированной настройкой на одну из местных станций СВ или ДВ диапазона, это предельно упрощенные приемники с питанием от батареи "Крона", расположенные в корпусах абонентских громкоговорителей, содержащих динамик и трансформатор.
Принципиальная схема приемника показана на рисунке 1А. Его входной контур образует катушка L1, конденсатор cl и подключенная к ним антенна. Настройка контура на станцию осуществляется изменением емкости С1 или индуктивности Ll. Напряжение ВЧ сигнала с части витков катушки поступает на диод VD1, работающий в качестве детектора. С переменного резистора 81, являющегося нагрузкой детектора и регулятором громкости, напряжение низкой частоты поступает на базу VT1 для усиления. Отрицательное напряжение смещения на базе этого транзистора создается постоянной составляющей продетектированного сигнала. Транзистор VT2 второго каскада усилителя НЧ имеет непосредственную связь с первым каскадом.
Усиленный им колебания низкой частоты через выходной трансформатор Т1 поступают к громкоговорителю В1 и преобразуются им в аккустические колебания. Схема приемника второго варианта показана на рисунке. Приемник, собранный по этой схеме, отличается от первого варианта только тем, что в его усилителе НЧ используются транзисторы разных типов проводимости. На рисунке 1В приведена схема третьего варианта приемника. Отличительная его особенность - положительная обратная связь, осуществляемая с помощью катушки L2, что значительно повышает чувствительность и избирательность приемника.
Для питания любого приемника используется батарея с напряжением-9В, например «Крона» или составленная из двух батарей 3336JI или отдельных элементов, важно что бы хватило места в корпусе абонентского громкоговорителя, в котором собирается приемнмк. Пока на входе нет сигнала обе транзистора почти закрыты и токпо-требляемый приемником в режиме покоя не превышает 0,2 Ма. Максимальный ток при наибольшей громкости составляет 8-12 Ма. антенной служит любой провод длиной около пяти метров, а заземлением штырь, вбитый в землю. Выбирая схему приемника нужно учитывать местные условия.
На расстоянии около 100 км до радиостанции при использовании выше указанной антенны и заземления возможен громкоговорящий прием приемниками по двум первым вариантам, до 200 км - схема третьего варианта. При расстоянии до станции не более 30 км можно обойтись антенной в виде провода длиной 2 метра и без заземления. Приемники смонтированы объемным монтажом в корпусах абонентских громкоговорителей. Переделка громкоговорителя сводится к установке нового резистора регулировки громкости, совмещенного с выключателем питания и установке гнезд для антенны и заземления, при этом разделительный трансформатор используется в качестве Т1.
Схема приемника. Катушку входного контура наматывают на отрезке феритового стержня диаметром 6 мм и длиной 80 мм. Катушку наматывают на картонном каркасе, так что бы он мог с некоторым трением перемещаться вдоль стержня Для приема радиостанций ДВ диапазона катушка должна содержать 350, с отводом от середины, витков провода ПЭВ-2-0,12. Для работы в СВ диапазоне должно быть 120 витков с отводом от середины того же провода, катушку обратной связи для приемника третьего варианта наматывают на контурную катушку, она содержит 8-15 витков. Транзисторы нужно подобрать с коэффициентом усиления Вст не менее 50.
Транзисторы могут быть любые германиевые низкочастотные соответствующей структуры. Транзистор первого каскада должен иметь минимально возможный обратный ток коллектора. Роль детектора может выполнять любой диод серий Д18, Д20, ГД507 и другие высокочастотные. Переменный резистор регулятора громкости может быть любого типа, с выключателем, с сопротивлением от 50-ти до 200 килоом. Возможно и использование штатного резистора абонентского громкоговорителя,обычно там используются резисторы с сопротивлением от 68-и до 100 ком. В этом случае придется предусмотреть отдельный выключатель питания. В качестве контурного конденсатора использован подстроечный керамический конденсатор КПК-2.
Схема приемника. Возможно использование переменного конденсатора с твердый или воздушным диэлектриком. В этом случае можно ввести в приемник ручку настройки, и если конденсатор имеет достаточно большое перекрытие (в двухсекционном можно соединить параллельно две секции, максимальная емкость при этом удвоится) можно с одной средневолновой катушкой принимать станции в ДВ и СВ диапазоне. Перед настройкой нужно измерить ток потребления от источника питания при отключенной антенне, и если он более одного миллиампера заменить первый транзистор на транзистор с меньшим обратным током коллектора. Затем нужно подключить антенну и вращением ротора контурного конденсатора и перемещая катушку по стержню настроить приемник на одну из мощных станций.
Конвертор для приема сигналов в диапазоне 50 МГЦ Тракт ПЧ-НЧ трансивера предназначен для применения в схеме последнего, супергетеродинного, с однократным преобразованием частоты. Промежуточная частота выбрана равной 4,43 Мгц (используются кварцы от видеотехники)
Магнитные ферритовые антенны хороши своими небольшими размерами и хорошо выраженной направленностью. Стержень антенны должен располагаться горизонтально и перпендикулярно направлению на радиостанцию. Другими словами, антенна не принимает сигналов со стороны торцов стержня. Кроме того, они малочувствительны к электрическим помехам, что особенно ценно в условиях больших городов, где уровень таких помех велик.
Основными элементами магнитной антенны, обозначаемой на схемах буквами МА или WA, являются катушка индуктивности, намотанная на каркасе из изоляционного материала, и сердечник из высокочастотного ферромагнитного материала (феррита) с большой магнитной проницаемостью.
Схема приемника. Нестандартный детекторный |
Схема его отличается от классической прежде всего, детектором построенным на двух диодах, и конденсаторе связи, позволяющим подобрать оптимальную нагрузку контура детектором, и тем самым, получить максимальную чувствительность. При дальнейшем уменьшении емкости С3 резонансная кривая контура становится еще острее, т. е. селективность растет, но чувствительность несколько уменьшается. Сам колебательный контур состоит из катушки и конденсатора переменной емкости. Индуктивность катушки тоже можно изменять в широких пределах, вдвигая и выдвигая ферритовый стержень.
Несколько лет назад перед автором встала задача создать миниатюрный мобильный одноканальный приемник, способный перестраиваться в широком диапазоне частот и принимать как широкополосную, так и узкополосную ЧМ, либо путем переключения, либо, в крайнем случае, с минимальными переделками.
Изучение технических описаний и эксперименты с однокристальными ЧМ приемниками на базе К174ХА34 и ей подобными, показали полную несостоятельность последних для применения в серьезных конструкциях - низкая чувствительность и избирательность, невозможность регулирования полосы пропускания, проблематичность применения внешнего стабильного гетеродина и т.д. Затем автор просмотрел практически все журналы "Радио" и "Радиолюбитель", за предшествующие годы, надеясь найти что-то готовое.К сожалению, как и ожидалось, ничего готового найти не удалось. Однако наибольший интерес вызвали конструкции . Причем наиболее оптимальной выглядела конструкция следующего вида - ВЧ и преобразователь от , ПЧ и детектор от , а ФВЧ и УНЧ от . При этом конструкция получалась достаточно громоздкой.
Следующим этапом поиска был обзор интернет-сайтов производителей микросхем. Именно здесь, на сайте MOTOROLA автор обнаружил схему приемника, которая фактически включала все идеи вышеназванных конструкций. Схема этого приемника, с незначительными дорисовками и исключенными явными "ляпами" приведена на рис.1.
Творчески поработав над приведенной схемой, автор реализовал следующий ее вариант (Рис. 2). Схема приемника построена с учетом рекомендаций и других конструнций перечисленных и не перечисленных в списке литературы, а так же теории изложенной в .
Стоит заметить, что понятие универсальный, наверное, не совсем правильное. Скорее приемник можно назвать базовым, т.к. конструкция позволяет легко добавить синтезатор частот и второе преобразование частоты, превратив его в приличный связной приемник. Для более детального ознакомления с этими вопросами предлагаю скачать с сайта MOTOROLA необходимую документацию . Попутно замечу, что сделать приемник узкополосным можно и не прибегая ко второму преобразованию частоты, о чем будет сказано далее.
Приемник может быть перестроен в диапазоне от 70 до 150 Мгц, без изменения номиналов подстроечных элементов. Реальная чуствительность приемника около 0.3 мкв. Напряжение питания - 9 вольт. Следует заметить, что напряжение питания МС3362 - от 2 до 7 вольт, а МС34119 от 2 до 12 вольт. Поэтому МС3362 питается через стабилизатор напряжения 78L06, выходным напряжением 6 вольт.
Входной каскад приемника выполнен по традиционной резонансной схеме. Сигнал с антенны А1 через катушку связи L1, поступает во входной контур L2. Индуктивная связь с антеной выполнена не случайно, т.к. это единственный способ обеспечить нормальное согласование с различными антенами и в широком диапазоне частот . Для снижения эффекта шунтирования контура L2 входными цепями, и повышения его добротности, а следовательно сужения полосы пропускания и повышения избирательности, применено неполное включение контура.
В качестве усилительного элемента используется полевой транзистор КП307Г. Указанный транзистор имеет высокую крутизну характеристики и приемлемые шумовые показатели. Такие же характеристики имеет двухзатворный КП350, но он сильно боится статического электричества, к тому же требует дополнительных элементов для обеспечения смещения на втором затворе. Все остальные транзисторы показали более худшие результаты и по усилению и по шумам.
Усиленный сигнал выделяется на контуре L3, который по тем же соображениям, что L2, имеет неполное включение. С контура L3, через катушку связи L4 сигнал поступает в смеситель. Такая схема обеспечивает минимальное взаимное влияние УВЧ и смесителя, повышает избирательность, и обеспечивает максимальное согласование с входным каскадом смесителя, выполнего по дифференциальной схеме.
От внутреннего гетеродина в смеситель поступает опорная частота. Опорными элементами гетеродина являются C7L5 и встроенная варикапная матрица, изменяя напряжение на которой резистором R6, можно осуществлять незначительную перестройку по частоте. Резистор R5 предназначен для создания "растяжки". В принципе R5,R6 и C6 можно ислючить, соеденив 23 ножку MC3362 с положительным проводом, а перестройку осуществлять элементами C7 и L5. С 20 ножки сигнал гетеродина может быть подан на синтезатор частот, а управляющее напряжение должно подавться в таком случае на 23 ножку.
Сигнал разносной частоты в 6,5 Мгц (но может быть и 10,7 Мгц и 5,5 Мгц, это проверялось) подается на пьезокерамический фильтр Z1 и далее, минуя первый УПЧ и второй преобразователь, на второй УПЧ, ограничитель и фазовый детектор.
С фазового детектора, через ФВЧ на С13R9, обеспечивающих срез частот выше 5 Кгц , сигнал поступает на усилитель НЧ, выполненый по мостовой схеме, на микросхеме MC34119. В отличие от 174 серии этот усилитель имеет значительное усиление, высокую устойчивость к самовозбуждению, низкий уровень собственных шумов, очень высокий КПД и малое количество навесных элементов. Выходная мощность на нагрузке 20 Ом составляет около 0,2 Вт.
Если приемник планируется использовать как широкополосный вещательный, то рекомендую изменить значения C13R9 на основе рекомендаций , либо исключить эту цепь вообще.
Детали и конструкция. К сожалению, вариант приемника не был доведен до "коробочного" варианта. Во-первых этого и не требовалось, а во-вторых, автору гораздо интереснее процесс "познания и созидания", нежели "причесывания и вылизывания". Поэтому печатную плату, желающим повторить данную конструкцию, придется разводить самим. Кстати сказать, это приходится делать даже и при наличии рисунка, т.к. зачастую нет тех элементов, которые использовал автор. Да и схема достаточно проста, поэтому трудностей с этим быть не должно.
Макетная плата которую использовал автор имеет размеры 100х30 мм. и выполнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, толщиной 1,5 мм. Все детали расположены со стороны печатных проводников (благо отверстия сверлить не надо), а вторая сторона используется в качестве экрана. На сколько это хорошо, сказать не берусь. У меня есть подозрение, что это способствует появлению поразитных емкостей. Если посмотреть промышленные УКВ и ДМВ блоки, то все они почему-то выполнены на одностороннем фольгировании.Резисторы, конденсаторы и электролитические конденсаторы могут быть любого типа. Подстроечные конденсаторы типа КПК, но могут быть и другие. Резистор R6 желательно использовать многооборотный. Контур LC частотного детектора взят от импортного приемника (китайского) и должен быть с зеленой или синей раскраской. Емкость такого контура на частоте 10,7 Мгц составляет 90 пф. Следовательно для частоты 6,5 Мгц необходима дополнительная емкость Ca - 150 пф, а для частоты 5,5 Мгц - 250 пф.
Пьзокерамический фильтр Z1 может быть любого типа. Хотя микросхема расчитана на выходной импеданс 300 ом (для 10,7 Мгц) и 1,5 ком на входной (455 Кгц). Тем не менее все фильтры работают нормально. Необходимо лишь заметить, что фильтры бывают разные даже для одной частоты и имеют разные полосы пропускания, где-то 10-20% от рабочей частоты, а следовательно и избирательность будет отличатся. Кроме того на частоты 6,5 Мгц и 5,5 Мгц, кроме полосовых выпускаются еще и режекторные(подавляющие) фильтры. Они маркируются обычно одной точкой, а полосовой - двумя.
Катушки индуктивности L2, L3, L5 имеют одинаковую конструкцию. Они намотаны на каркасах диаметром 5 мм (такие каркасы используются в СКМ и СКД телевизоров 3 и 4 поколений), посеребренным проводом 0.7 мм и имеют по 5 витков. Длина намотки 6 мм. Катушки расположены вертикально. Внутри катушек находится сердечник. Латунный для работы в верхней части диапазона (140 Мгц), или ферромагнитный для работы в нижней части диапазона (70 Мгц). Катушка связи L1 имеет 4 витка (виток к витку) проводом ПЭЛ 0,3 у верхнего вывода L2. Катушка связи L4 имеет 2 витка (виток к витку) проводом ПЭЛ 0,3 у верхнего вывода L3. Отвод у L2 и L3 сделан от середины.
Все контура рассчитывались с помощью , исходя из следующих соображений. Длина намотки - 6 мм, количество витков 5 + 1 (дополнительный виток учитывает длину отводов и индуктивность дорожек), диаметр намотки 5.5 мм (0.5 мм учитывают неплотность намотки). После расчета получаем L=0.13мкгн. Для настройки на частоту 108 Мгц, емкости конденсаторов должны быть следующими C1=С4=17 пф. Гетеродин работает ниже принимаемой частоты, и к контуру дополнительно подключена варикапная матрица с минимальной емкостью около 5 пф, отсюда С5=19-5=14 пф.
Расчетные результаты практически идеально совпали с практикой при учете емкости монтажа 2-3 пф и емкости исток-сток в 2 пф. (17 - 3 - 2 = 12 пф. Именно эту емкость и показывали С1 и С4.) Предельная частота гетеродина - 140 Мгц, а с учетом латунного сердечника - 150 Мгц.
Для тех, кто желает использовать приемник на 144 Мгц или выше, рекомендую уменьшить число витков катушек L2, L3, L5 до 4. Если приемник планируется использовать как широкополосный вещательный, то рекомендую изменить значения C13R9 на основе рекомендаций , либо исключить эту цепь вообще.
Настройка УНЧ не требуется. Возможно потребуется подобрать значение R12 для оптимального значения усиления и полосы пропускания НЧ как рекомендовано в . Для настройки ФД, пьезофильтр отсоединяется от 19 ножки и на него подается частотно-модулированный сигнал с частотой выбранной ПЧ. Я, например, использовал обычный кварцевый генератор по схеме трехточки, с варикапом включенным последовательно кварцу, модулируя его обычным генератором ЗЧ на одном транзисторе из . Для настройки гетеродина в заданный диапазон, я использовал тот же ВЧ генератор, переделав его в LC генератор, и тот же однотранзисторный ЗЧ. Генератор располагается рядом с приемником, у которого отключается УВЧ (отпаивается резистор R4) и конденсатором С7 производится настройка на частоту генератора. Затем подключается УВЧ, емкость С1 устанавливается минимальной, а L3 подстраивается конденсатором C4 по максимальной громкости сигнала. Затем подключается антенна (кусок провода 50-100 см) и проводится настройка контура L2 конденсатором С1. Окончательная точная настройка контуров производися подстроечными сердечниками. Если УВЧ начнет возбуждаться при точной настройке L2, рекомендую оставить ее несколько расстроенной, выше принимаемой частоты.
Несколько замечаний
. Указанный приемник можно переделать в узкополосный вариант. Это можно сделать несколькими способами:
1) Включить второе преобразование. Это нетрудно сделать посмотрев схему изображенную на рис.1. Кварц необходимо выбирать на 465 Кгц выше или ниже первой ПЧ. Желательно первую ПЧ сделать 10,7 Мгц для повышения избирательности по зеркальному каналу. Контур LC необходимо использовать от ПЧ российских транзисторных СВ-ДВ-KB приемников. Использование контуров от импортных (китайских)приемников с желтой раскраской - проблематично, т.к. они имеют частоту настройки 455 Кгц, и дотянуть ее до 465 Кгц не всегда удается. В качестве фильтра Z2 (рис. 1) можно применить ФП1П-024, ФП1П1-60.1 либо что-то аналогичное;
2) Можно использовать и однократное преобразование, если заменить Z1 (рис. 2) на готовый кварцевый фильтр ФП1П1-307-18 с частотой 10,7 Мгц и полосой пропускания 18 Кгц и очень большими размерами, либо на MCF-10,7-15 c той же частотой и полосой пропускания 15 Кгц. Размеры этого фильтра значительно меньше 15х10х10 мм.
Однако при таком варианте есть и серьезные проблемы. Суть которых в том, что выходное НЧ напряжение частотного (фазового) детектора, тем меньше, чем шире полоса контура ЧД и меньше девиация частоты. (Это дополнительно поясняет, почему при узкополосной ЧМ используется низкая ПЧ). Поэтому для получения достаточной громкости необходимо сузить полосу пропускания контура LC (что очень сложно), либо перед УНЧ ставить дополнительный усилитель. А это шумы! Есть еще один вариант. Вместо LC использовать кварцевый резонатор на 10,7 Мгц, как это реализовано в . Однако МС3362 не разрабатывалась для такого применения и автор это не испытывал. Для желающих это проделать рекомендую использовать практически аналогичную микросхему МС13136, но разработанную под кварцевый резонатор в ЧД, вместо LC. Кроме того, оба варианта имеют общий недостаток. При узкой полосе пропускания становятся очень заметными колебания частоты гетеродина, т.е. требуется либо синтезатор, либо кварцевая стабилизация.
Еще одно наблюдение. В приемнике (рис. 2) автор выполнил двойное преобразование, сделав первую ПЧ 10,7 Мгц, а вторую 6,5 Мгц. Результат был удручающим. Приемник едва принимал радиостанцию с мощьностью в 1,5 Квт находящуюся на расстоянии 2-3 км. Замена микросхемы результатов не дала, дальнейшее разбирательство я не проводил.
Для желающих еще больше уменьшить размеры приемника рекомендую использовать МС3363, которая имеет встроенный в корпус транзистор для УВЧ, а также систему шумоподавления. Но она выпускается только в планарном корпусе, что осложняет ее монтаж, и стоит значительно дороже, около 200-250 рублей, против 25 рублей МС3362. Столько же стоит и МС34119.
Некоторые попутные выводы.
Эксперементирую с приведенным приемником, а так же с ВЧ и ПЧ блоками китайского приемника, Урал-Авто, Мелодия-106, т.е. использую ВЧ от разработанного приемника, а ПЧ от другого и наоборот, автор сделал следующие несколько выводов, возможно уже известных:
1) качество приемника (чувствительность и избирательность) в основном определяется качеством ПЧ-ЧД блока и практически не зависит от ВЧ блока;
2) фильтры сосредоточенной селекции (ФСС) в блоках ПЧ имеют значительно лучшие показатели, чем пьезокерамические и даже кварцевые, т.к. выделяют сигнал в полосе частот, а не вырезают всю полосу, вместе с шумами.
Литература.
1. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства.1972г.
2. Бунимович С.Г., Яйленко Л.П. Техника любительской однополосной связи., 1970г.
3. Муравин В. Слуховые аппараты. В помощь радиолюбителю. Выпуск 93, с.42.
4. Григорьев Б. УЗЧ транзисторного приемника В помощь радиолюбителю, Выпуск 93, с.73.
5. Беседин В. Радиолюбительский телефон. Радио 10, 1993г., с. 29.
6. Кирик О. Мелодия-106-стерео. Радио 3, 1979г., с.31.
7. Хмарцев В. Всеволновый приемник радиокомплеса. Радио 8, 1974г., с.31.
8. Стасенко В. Автомобильная радиостанция диапазона 144-146Мгц. Радиолюбитель 2, 1992г., с.20
9. Фролов Е., Доломанов В., Березкин Н. УКВ ЧМ приемник на 145 Мгц. Радио 3 1991г., с.22
10. Поляков В. УКВ ЧМ рдиостанция. Радио 10, 1989г., с.30
11. Техническое описание микросхемы МС3363. Интернет-сайт Motorola.
12. Техническое описание микросхемы МС3362. Интернет-сайт Motorola.
13. Дополнительные замечания по применению МС3362, МС3363. (AN980.PDF) Интернет-сайт Motorola.
14. Strange D. Программа для IBM PC по расчету контуров.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Рисунок 1. | |||||||
| Линейный регулятор | UA78L06A | 1 | В блокнот | ||||
| Микросхема | MC3362 | 1 | В блокнот | ||||
| Микросхема | MC34119 | 1 | В блокнот | ||||
| С1 | Конденсатор | 5 пФ | 1 | В блокнот | |||
| С2, С7 | Конденсатор | 50 пФ | 2 | В блокнот | |||
| С3, С4, С10, С19 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| С5 | Конденсатор | 27 пФ | 1 | В блокнот | |||
| С6 | Конденсатор | 120 пФ | 1 | В блокнот | |||
| С8, С9, С12, С15 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| С11, С18 | 100 мкФ | 2 | В блокнот | ||||
| С13 | Конденсатор | 4700 пФ | 1 | В блокнот | |||
| С14 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С16 | Электролитический конденсатор | 1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С17 | Электролитический конденсатор | 5 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| R1, R8 | Резистор | 100 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R2 | Переменный резистор | 100 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R3 | Резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R4 | Резистор | 68 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R5 | Резистор | 5.6 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R6 | Переменный резистор | 47 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R7 | Резистор | 15 кОм | 1 | В блокнот | |||
| Х1 | Кварцевый резонатор | 10.245 МГц | 1 | В блокнот | |||
| Z1 | Пьезокерамический фильтр | 10.7 МГц | 1 | В блокнот | |||
| Z2 | Пьезокерамический фильтр | 455 кГц | 1 | В блокнот | |||
| L1, L2 | Катушка индуктивности | 2 | Изготавливается самостоятельно | В блокнот | |||
| LC | Контур частотного детектора | 1 | От импортного приемника | В блокнот | |||
| Rn | Динамик | 8 Ом | 1 | В блокнот | |||
| А1 | Антенна | 1 | В блокнот | ||||
| Рисунок 2. | |||||||
| Линейный регулятор | UA78L06A | 1 | В блокнот | ||||
| Микросхема | МС3362 | 1 | В блокнот | ||||
| Микросхема | МС34119 | 1 | В блокнот | ||||
| VT1 | Полевой транзистор | KP307G | 1 | В блокнот | |||
| С1, С4, С7 | Подстроечный конденсатор | 5-20 пФ | 3 | В блокнот | |||
| С2, С3 | Конденсатор | 1000 пФ | 2 | В блокнот | |||
| С5, С6, С10, С19 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| С8, С9, С12, С15 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| С11, С18 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 2 | В блокнот | |||
| С13 | Конденсатор | 4700 пФ | 1 | ||||