Приемник прямого преобразования частоты. Приёмник прямого преобразования Прямого преобразования укв

Уважаемые читатели, Вы знаете что такое: детектор, «деревянная антенна», металлический изолятор? А почему это зеркало зеркальное? Что такое радио FM? Вы слышали про такое как: гармоники, обратная связь, супергетеродин? Из какой «оперы» такие названия как: максимум максиморум, DSB, SSB, ПАЛСЕКАМ? Что чернее чёрного? И почему это кино, которое Вы смотрите по телевидению, короче на 4%? А Вы знаете как подключить два-три телевизора к одной антенне? А почему одни спутники «висят» над землёй, а другие движутся? Если Вы затрудняетесь с ответом или впервые слышите обо всём этом, или Вам просто интересно, то все мои мини-лекции для Вас!

Все мини-лекции в большей или меньшей степени связаны между собой. И содержание предыдущей лекции так или иначе раскрывает содержание последующей! Насколько возможно, постараюсь Вас не нагружать подробностями. Думаю, что Вы узнаете что-то новое для себя, полезное и посмотрите на всё другими глазами!?

Что же это за приёмник такой, прямого преобразования?! Это, что-то новенькое? Но как оказалось, новое - хорошо, очень хорошо забытое старое! Про прямое преобразование впервые я узнал где-то в семидесятые и то случайно. Собрал небольшой приёмник схема на рис3., - да, работает и даже неплохо! Но каково же было моё удивление когда я узнал, что этот принцип случайно был применён ещё в 1901-м году. И была обнаружена некая закономерность, что случайно включенный генератор позволил резко повысить качество приёма. Такой генератор был назван гетеродином. Умный словарь нам опять же поясняет, что гетеродин с греческого heteros «другой» + dynamis «сила». То есть вспомогательный генератор, придающий нам силу, большие возможности. С появлением амплитудной модуляции и новых методов приёма все «гетеро» стали как-то уходить на второй план. А с изобретением супергетеродина в 30-х годах про эти «гетеро» и вообще забыли напрочь!

О том, что такое супергетеродин я уже рассказывал Вам в предыдущей лекции. А почему же именно супер? И что такое супер, - слово которое нередко звучит сейчас со всех сторон? А тот же умный словарь поясняет, что супер от латинского super «сверху, над». А сверху, над, это над чем? А над тем, что в начале радиоэры в приёмниках использовалось для приёма телеграфных сигналов, то есть над гетеродином. С помощью этого самого гетеродина можно было принимать сигналы не только на телеграфный аппарат, но и на слух! Что сейчас, до сих пор и практикуется. И при помощи того же самого гетеродина, чтоб он был здоров! А супер это как бы над тем вот телеграфным гетеродином. Так, что получается если в бытовых приёмниках (как пример в предыдущей лекции) нет гетеродина для приёма телеграфа, то стало быть он и не супергетеродин, а так себе, - чёрти, что и сбоку дверца?! Ну дык, раз уж так назвали?.. Ну и чёрт с ним, с бытовым приёмником, пусть будет супергетеродином!

Итак, мы с Вами познакомились на предыдущих лекциях с видами приёма и самими приёмниками. Это: детекторные, прямого усиления и супергетеродин. Детекторные и прямого усиления приёмники одного и того же принципа. Настройка на нужную частоту, детектирование и усиление. И более ничего! В супергетеродине (блок-схема рис1.) путь от антенны и до детектора несколько иной. Сигнал после фильтрации входным контуром зеркальных и прочих каналов попадает в смеситель. Туда же попадает частота вспомогательного генератора, - гетеродина. На выходе смесителя от такого воздействия получается частота биения, названная промежуточной. После дополнительного усиления она попадает наконец-то в детектор. Ну, далее всё также как и в приёмнике прямого усиления.

А так как человек существо мыслящее, то ему вдруг стукнуло, а почему бы не обойтись без всяких промежуточностей?.. А взять, да получить сразу же результат, - звуковую частоту? Сказано-сделано! Так родился новый принцип, - принцип прямого преобразования. Стало быть и приёмники стали называться приёмниками прямого преобразования. Хорошо? Хорошо-то хорошо, да ничего хорошего?! Как оказалось, что для приёма популярной амплитудной модуляции такой принцип мягко говоря не пригоден! А уж про частотную даже и говорить не стоит. А для чего же он тогда пригоден?

На рис2. показана блок-схема такого приёмника прямого преобразования. Если приглядеться, то многое напоминает супергетеродин... На схеме ПФ - полосовой фильтр, тот же контур, что и в супергетеродине. После смесителя тоже стоит фильтр, только не какой-то там промежуточной, а сразу же низкой частоты, звуковой. А далее аналогично рис1. УНЧ, - усилитель низкой частоты и громкоговоритель (головные телефоны). Усиление как видите в основном происходит в УНЧ и никаких-то там сложнейших фильтров! А выжимать из УНЧ все соки мы уже давно научились!

На рис3. Вы видите уже принципиальную схему простого приёмника испробованного мною ещё в восьмидесятые годы. Если кто-то, когда-то, что-то собирал (приёмники, усилители и пр.) могли заметить, что нет в схеме ничего сверх-сверх, обычные и вполне доступные комплектующие! И схема уж всяко проще любого супергетеродина. Хотя чувствительность в пять раз выше обычного бытового приёмника. И по показателям даже приближается к промышленным, связным!

Чтобы не загромождать картинку я убрал данные составляющих. Если у кого-то появится интерес, - без проблем, через E-mail стало быть! Плюс ко всему, есть ещё и электронные книги в тему. На схеме: жёлтыми метками обозначен входной контур. Зелёным цветом два диода, - смеситель. Пурпурные метки, фильтр НЧ. Синий цвет, всё, что касается УНЧ. И наконец, красным цветом все составляющие гетеродина.

Теперь, когда Вы немного в теме, поговорим о том что же это за прямое преобразование?! И хотя всё это на стадии бесконечных экспериментов, но?.. Но всё это в основном делается радиолюбителями, даже довольно грамотными! И один из них пишущий! Это Поляков Владимир Тимофеевич. По крайней мере несколько его книг можно найти в сети или в магазинах в бумажном варианте.

Это книги: «Радиолюбителям о технике прямого преобразования»; «Приёмники прямого преобразования для любительской связи»; «Трансиверы прямого преобразования» и ряд других.

Так кто же применяет этот принцип прямого преобразования? И вообще в чём кайф от этого всего? Ну!.. Пока это всё применяют радиолюбители-коротковолновики. Или просто интересующиеся радиолюбительством. Какой же вид модуляции в настоящее время применяют коротковолновики для проведения связей? Ушли в прошлое такие виды как АМ (Амплитудная модуляция) и ЧМ (Частотная модуляция). И, что? Для телеграфной связи (CW) собственно ничего не изменилось: всё те же посылки точек и тире, в виде высокочастотных импульсов, а в телефонии - SSB, так называемая связь на одной боковой полосе. Как получается SSB-сигнал я рассказывал в Мини-лекции «Модуляция». В общем виде (так уж всё получается!) мы принимаем набор радиочастот с изменяющейся амплитудой и каждая такая радиочастота первоначально соответствовала определённой звуковой!

А как определить что, есть что? Правильно! Точкой опоры является несущая частота. Но это в АМ-сигнале. Там расстояние на частотной шкале от несущей до какой либо радиочастоты соответствовал определённой, звуковой! Железная привязка! Но несущую отрезали и?.. И теперь её нужно восстановить, но уже на месте приёма. Но как попасть куда надо? А надо ли? И, что произойдёт если не туда, куда надо? Конца света конечно не будет, а всего лишь сдвиг звукового спектра! Голос оператора с той стороны (в большинстве случаев Вы его просто можете не знать?) может изменяться в больших пределах и Вы лично решаете какой Вам приятнее?! А меняя расстояние (на шкале частот) между восстановленной несущей и спектром радиочастот боковой полосы путём настройки, Вы заставляете своего корреспондента говорить то басом, то тенором... Естественно, это Ваш выбор!

А, что телеграф? Как SSB-сигнал, так и CW, телеграфный на обычный бытовой приёмник Вы не примете. Точнее примете, но толку никакого! Телеграф будет хлопать Вам по ушам и не более, а SSB какое-то кваканье-хрюканье неразборчивое и всё! И только при включение искусственной несущей (гетеродина) всё меняется до неузнаваемости! Телеграф начинает мелодично пиликать. SSB превращается в чистую человеческую речь!

Но проблема зеркальных каналов только в простых приёмниках неразрешима. В более сложных, ненужную полосу пропускания (зеркальный канал) убирают так называемым фазовым методом! На рис5. (a) осцилограмма фазового метода подавления зеркального канала. В данном случае нижней боковой полосы пропускания (НБП). Зелёным цветом помечена оставшаяся верхняя боковая полоса пропускания (ВБП). В реальности полоса пропускания будет выглядеть как на рис2. (a), но без нижней боковой, та, что обозначена синим цветом. Так, что не всё так плохо?! В случае приёма прямого преобразования (с подавленной одной боковой полосой) субъективно эфир кажется более чистым и прозрачным! И даже при очень слабом сигнале есть 100% уверенность, что Вы принимаете истинную частоту, а не зеркально-комбинационную грязь?!

Как же всё это выглядит в реальности при приёме на наш простой приёмник рис3.? Но с телеграфом там можно не беспокоиться, иногда такая ситуация (с двумя полосами пропускания) бывает даже полезна! Посмотрите на рис4.(b). Скажем у нас основной канал слева от fг частоты гетеродина, зеркальный справа. Мы можем перестроить частоту гетеродина правее зеркального. После чего он превратится в основной, но уже отодвинутый от какой-нибудь помехи! Так часто делается. А что с SSB? Здесь гораздо хуже! Мешающий сигнал рис4.(a)(SSB и имеющий такую же боковую полосу {красного цвета}, что и основной {зелёного цвета}) в силу своего положения относительно несущей, оказывается вывернутым наизнанку! Самые низкие частоты речевого спектра становятся верхними, а верхние нижними! Речь становится отвратительной и непонятной... На рис4.(с) видны пересекающиеся спектры основного и зеркального каналов, хотя они и не находятся на одной частоте! И если радиолюбителей это ещё как-то устраивает (они выкручиваются как могут?!), то профессионалов, - нет! По крайней мере пока я не слышал о применение прямого преобразования в профессиональной технике?! Но это пока...

То о чём я хочу Вам рассказать далее не очень относится к теме, а скорее к её практической стороне. На рис5. показана передняя часть приёмника прямого преобразования. Очень похожего на промышленный образец? Ну, в общем, это где-то, так! Маленькая ручка управления слева (RF) это аттенюатор, по-русски регулятор уровня сигнала, поступающего из антенны. Вторая маленькая ручка, она справа внизу, регулятор громкости (AF). Тумблер переключения фильтров НЧ (CW/SSB) в правом верхнем углу лицевой части приёмника. И наконец-то (посередине) ручка настройки на частоту станции. Так-как аппарат однодиапазонный (80 метровый), то и шкала одна. В принципе перестроить на другой диапазон не составит большого труда.

А откуда я всё это взял, этот приёмник очень похожий на промышленный? История такова. Некто польский радиолюбитель (SP5DDJ) разработал и материализовал данный приёмник. Он изначально предназначался для начинающих радиолюбителей. Как уж там всё дальше было, только вот я обнаружил некий сайт http://radio-kits.ucoz.ru/index/prostoj_ppp_na_80_m/0-25 а уже оттуда вышел на сайт самого автора разработки. Одним словом, некто продаёт как бы наборы для сборки такого приёмника, - своего рода радиоконструктор! А так-как цены указаны в гривнах, то не трудно догадаться откуда уши торчат?! Как бы там не было, но на сайте много фото и есть даже видео о сборке приёмника и даже демонстрация его работы. Даже если Вы не собираетесь контактировать с автором того сайта и расплачиваться с кем-то гривнами, то можете хотя бы послушать демонстрацию работы приёмника. И если Вы внимательны, то можете обратить внимание на некоторые неудобства в этом приёмнике! Он в основном предназначен только чтобы просто послушать, а не работать по-серьёзному в эфире!

Кстати, в Ютюбе есть видео:
это первая часть https://www.youtube.com/watch?v=8KhM0CwVxUc
а, это вторая https://www.youtube.com/watch?v=GUiuzEwpzPo

Продолжение темы в следующей мини-лекции «Сверхрегенератор»

Рецензии

Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

Приемник предназначен для работы на частотах всех радиолюбительских диапазонов от 160 метров до 10 метров. Приемник собран по схеме прямого преобразования, имеет чувствительность не хуже 0,5 мкВ. Может принимать сигналы радиостанций, работающих телефоном (SSB) и телеграфом (CW). Органов управления приемником получается три -перестраиваемые одним двухсекционным конденсатором гетеродинный и входной контуры, регулятор чувствительности, регулятор громкости.

Картинка кликабельна

Сигнал от антенны поступает на входной контур, состоящий из набора последовательно включенных катушек L1-L6 и секции С1.1 переменного конденсатора С1. Конденсатор С18, включенный последовательно конденсатору С1.1 уменьшает его перекрытие по емкости.
Все катушки входного контура готовые высокочастотные дросселя промышленного производства. Их подстраивать не нужно. В процессе налаживания подстройку контура осуществляют подстроечным конденсатором С21 Контур перестраивается на диапазоны скачками с помощью секции S1.1 переключателя S1 (галетный переключатель с керамическими платами). Плавная настройка секцией С1.1 переменного конденсатора.
С входного контура сигнал поступает на УРЧ на двухзатворном полевом транзисторе VT1 типа BF966. Здесь можно использовать и отечественные двухзатворные полевые транзисторы, например, КП350. С помощью резистора R3 можно регулировать постоянное напряжение на втором затворе VT1, что изменяет коэффициент передачи каскада, и таким образом влияет на чувствительность.
Нагружен УРЧ высокочастотным трансформатором Т1, который необходим для подачи симметричного РЧ сигнала на симметричный вход преобразователя частоты на микросхеме А1.
Микросхема А1 типа SA612A (или её аналог NE612) предназначена для преобразователей частоты супергетеродинных приемных трактов связной аппаратуры. Здесь она работает почти по прямому назначению, - смеситель-демодулятор. «Почти» - потому что промежуточная частота нулевая, то есть, промежуточной частотой является демодулированный сигнал ЗЧ.
В гетеродине используется контур, состоящий из последовательно включенных катушек L7-L12 и секции С1.2 переменного конденсатора С1. Конденсатор С19, включенный последовательно конденсатору С1.2 уменьшает его перекрытие по емкости.
Все катушки гетеродинного контура готовые высокочастотные дросселя промышленного производства. Их подстраивать не нужно. В процессе налаживания подстройку контура осуществляют подстроечным конденсатором С22 Контур перестраивается на диапазоны скачками с помощью секции S1.2 переключателя S1 (галетный переключатель с керамическими платами). Плавная настройка -секцией С1.2 переменного конденсатора.
В связи с тем, что это приемник прямого преобразования, и «промежуточная» частота практически равна от нуля до нескольких килогерц, настройка гетеродинного и входного контуров практически совпадают.
Важный недостаток любого приемника прямого преобразования в высокой чувствительности к помехам в виде низкочастотных наводок с частотой электросети, которые поступают в приемник самыми разными путями. Причина этого кроится в самом принципе работы приемника прямого преобразования, основное усилиние происходит по НЧ, и поэтому УНЧ обладает большим коэффициентом усиления.
Но микросхема SA612A имеет противофазный выход преобразователя частоты. Если это использовать совместно с УНЧ с противофазным входом, то получается так, что УНЧ обладает большим коэффициентом усиления только при поступлении на его входы противофазных сигналов. А вот к синфазным сигналам, которые поступают не от преобразователя, а другими путями, он очень мало чувствителен. Таким образом, можно предельно снизить чувствительность приемника к наводкам.
Платой за столь эффективное подавление наводок является сложность регулятора громкости, в котором должен быть сдвоенный переменный резистор (R9).
Катушки L1-L12 - готовые ВЧ дроссели, покупные. Но при желании (или необходимости) их можно намотать самостоятельно, воспользовавшись одной из известных формул расчета.
ВЧ-трансформатор намотан на ферритовом кольце внешним диаметром 7 мм. Намотка сделана сложенным вдвое проводом ПЭВ 0,23. Всего - 50 витков. После намотки выводы разделаны и с помощью прозвонки определены выводы обмоток трансформатора.
Налаживание приемника состоит в подстройке С21 и С22 для того чтобы перекрывались все диапазоны. Еще нужно провести градуировку шкалы. В данном приемнике контура сделаны упрощенным способом, поэтому в каждом диапазоне перекрытие происходит с большим запасом. Этот недостаток, в принципе, можно устранить дополнительными корректирующими конденсаторами для каждого диапазона, но это сильно усложнит коммутации.

Рассмотренная схема детекторного приемника позволяет получить информацию об амплитуде принимаемого радиосигнала. Эффективность работы детектора определяет .

Первые приемники прямого преобразования появились на заре развития радиотехники, когда ещё не было радиоламп, связь проводилась на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже профессиональные — детекторными.

Было замечено, что чувствительность детекторного приемника существенно возрастает, если на детектор подать колебания маломощного генератора, работающего на частоте, близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Рассмотрим природу этого явления.

Избирательность детекторного приемника по частоте обеспечивается полосовым фильтром, включенным на входе . Ту же самую задачу можно решить, если перенести энергию принимаемого сигнала в область низких частот. В этом случае можно будет осуществить фильтром низкой частоты, сложность которого при тех же характеристиках подавления соседнего канала будет в два раза меньше. Перенос спектра радиочастот в область низких частот можно осуществить при помощи следующего тригонометрического преобразования:

В качестве второго синусоидального сигнала с частотой, совпадающей с частотой принимаемого радиосигнала, применяется сигнал местного генератора, называемого гетеродином. Напряжение на выходе перемножителя, который в данном случае называется синхронным детектором, будет записываться следующим образом:

Напряжение удвоенной частоты радиосигнала легко может быть подавлено фильтром низкой частоты. Процесс переноса модулирующих частот с частоты рабочего канала на нулевую частоту поясняется рисунком 1.

Рисунок 1. Процесс рабочего канала на нулевую частоту

Приемника прямого преобразования, реализующая описанный выше принцип переноса спектра полезного сигнала в область низких частот, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема приемника прямого преобразования

В этом приемнике полосовым фильтром выделяется группа частот, в которой присутствует входной сигнал, затем синхронным детектором осуществляется перенос спектра в область низких частот. Подавление частот соседних каналов в данной схеме может осуществить как полосовой фильтр на входе детектора, так и фильтр низкой частоты, расположенный на его выходе. Известно, что сложность фильтра низкой частоты в два раза ниже сложности полосового фильтра с той же самой избирательностью. Поэтому схема приемника прямого преобразования выгоднее как с точки зрения надежности, так и с точки зрения стоимости устройства.

Определим требования к фильтру низкой частоты (ФНЧ) приемника прямого преобразования. На рисунке 3 приведены спектры полезного сигнала и сигнала соседнего канала. На этом же рисунке приведена фильтра нижних частот синхронного детектора, входящего в состав приемника прямого преобразования.

Рисунок 3. Требования к фильтру низкой частоты в приемнике прямого преобразования

Сложность фильтра низких частот зависит от его порядка. Требования к порядку фильтра приемника прямого преобразования задаются крутизной ската его амплитудно-частотной характеристики фильтра (АЧХ). В общем случае эти требования зависят от конкретного вида сигнала, применяемого в данной системе связи.

Пусть частота соседнего канала будет в три раза больше верхней частоты полезного сигнала. Тогда расстройка частоты F ск = f ск /f в будет равна 3, и фильтр первого порядка обеспечит подавление этой частоты в три раза. Эта же цифра может быть выражена в децибелах:

Обычно требуется подавление соседнего канала не менее 60 дБ. Тогда необходимый порядок фильтра нижней частоты можно определить при помощи следующей формулы:

Итак, в данном случае фильтра шестого порядка недостаточно и требуется применить седьмого порядка.

В современных вариантах приемника прямого преобразования на выходе фильтра стоит аналого-цифровой преобразователь и схема цифровой обработки сигналов. В этом случае задача подавления соседнего канала может осуществляться этой цифровой схемой, и тогда требования к фильтру, расположенному на выходе перемножителя, могут свестись к требованиям к фильтру первого порядка, и его задача будет заключаться в подавлении высокочастотных образов полосы пропускания цифрового фильтра (антиалайсинговый фильтр).

Требования к усилителю низкой частоты определяются необходимым коэффициентом усиления полезного сигнала. Часто значение необходимого коэффициента усиления достигает нескольких тысяч. Тогда на первое место выходят шумовые характеристики усилителя. В этом случае желательно ограничить полосу сигнала и на выходе УНЧ для подавления его внеполосного шума.

Изменение уровня полезного сигнала в зависимости от условий распространения радиоволн может потребовать применения схемы автоматической регулировки усиления (АРУ). Эта схема будет рассмотрена нами в последующих главах.

В рассмотренной на рисунке 2.9 схеме, требуется обеспечить точную синхронизацию сигнала гетеродина и принимаемого сигнала. Это выполнить достаточно сложно. Кроме того, следует учитывать тот момент, что исходный сигнал может содержать информацию, заложенную в фазе высокочастотного сигнала, поэтому для того, чтобы не потерять ее, необходимо в качестве сигнала гетеродина формировать сигнал комплексной экспоненты, или, иначе говоря, синусоидальный и косинусоидальный сигнал одновременно:

Так как приращение фазы в сигнале может быть как положительным, так и отрицательным, то в нем могут присутствовать как положительные, так и отрицательные частоты (рисунок 2.10). Эта ситуация иллюстрируется рисунком 2.13.

Рисунок 4. Направление вращения вектора фазы при положительной и отрицательной частотах

Для переноса спектра исходного сигнала в данном случае потребуется два умножителя сигналов. В результате на выходе схемы будет сформировано два квадратурных сигнала I и Q. Радиоприемник, построенный по такому принципу, называется приемником прямого преобразования. Его структурная схема приведена на рисунке 3.

Рисунок 5. Структурная схема приемника прямого преобразования

В этой схеме подавление частот соседнего канала осуществляется фильтрами низкой частоты, которые расположены сразу после частотных преобразователей (умножителей). После подавления помех осуществляется основное усиление принимаемого сигнала. Окончательное демодулирование принятого сигнала производится схемой цифровой обработки сигналов, которая может быть выполнена либо на , либо на программируемой логической схеме (ПЛИС).

Для построения фильтра нижней частоты с той же крутизной ската частотной характеристики требуется в два раза меньше элементов по сравнению с полосовым фильтром, поэтому, с математической точки зрения, эта схема является идеальной при построении радиоприемников.

Схема прямого преобразования позволяет легко строить многодиапазонные приемники. Для перехода с одного диапазона на другой достаточно сменить частоту гетеродина. Это очень удобно для реализации одновременно GSM, GPRS и 3G приемников.

К сожалению, в настоящее время очень трудно реализовать умножители с достаточно большим и только по мере развития цифровых технологий эта схема постепенно становится все более распространенной и с ее помощью удается реализовывать все более высококачественные приемники.

Если бы в схеме приемника прямого преобразования удалось реализовать идеальный умножитель, то больше никакого блока на входе синхронного детектора не требовалось. К сожалению это не так. Поэтому на входе умножителя приходится ставить полосовой фильтр, от которого требуется уменьшить количество мешающих сигналов, поступающих на вход синхронного детектора. Это позволяет приблизить его свойства к свойствам идеального умножителя. Тем не менее, требования к полосовому фильтру получаются значительно ниже по сравнению с требованиями, если бы полосовой фильтр должен был выполнять подавление соседнего канала.

Литература:

Вместе со статьей "Приемник прямого преобразования частоты" читают:

Основной функцией радиоприемного устройства является извлечение полезной информации из принимаемого сигнала...
http://сайт/WLL/DetPrm.php

Для увеличения чувствительности радиоприемника (уменьшения коэффициента шума приемника) между входом синхронного детектора и выходом входного устройства приемника размещают малошумящий усилитель...
http://сайт/WLL/PrmPrjamUsil.php

Для того чтобы решить проблему роста необходимой добротности с ростом несущей частоты, стали разбивать задачу на два этапа - перестройка по диапазону частот, и обеспечение избирательности по соседнему каналу...
http://сайт/WLL/PrmSupGeter.php

При двойном преобразовании частоты сначала переносят группу каналов на первую промежуточную частоту, выделяют ее, а затем выделяют рабочий канал на второй промежуточной частоте. Этот процесс...
http://сайт/WLL/PrmDvPreobr.php

Приемник предназначен для наблюдения за радиолюбительским эфиром в шести диапазонах: 28 мгц, 21мгц, 14 мгц, 7 мгц, 3,5мгц и 1,8мгц. Может принимать телефонные (однополосная модуляция) и телеграфные сигналы. Рабочий диапазон выбирают сменой картриджа (платы с разъемом) с контурами, который устанавливается в щелевое гнездо в корпусе приемника (аналогично меняются картриджи в игровых приставках к телевизорам).

Такая конструкция хороша тем, что можно сначала сделать приемник на два-три диапазона, а потом их число увеличивать как угодно, изготовлением дополнительных картриджей.

Чувствительность приемника во всех диапазонах не хуже 0,3 мкв при отношении сигнал/шум 10 дб. Подавление AM не хуже 70 дб. Таких высоких характеристик удалось достигнуть благодаря использованию смесителя на полевых транзисторах с отрицательно-смещенным затвором.

Дело в том, что такой смеситель по сравнению с диодным имеет значительно меньший уровень шума, как раз на уровне обычного постоянного резистора с сопротивлением, равным сопротивлению открытого канала полевого транзистора.

В результате шумы в значительно меньшей степени ограничивают реальную чувствительность. Кроме того, полевой транзистор, в данном случае работает как резистор, управляемый напряжением гетеродина, и практически не детектирует AM сигналы.

Принципиальная схема показана на рисунке 1. Преобразователь частоты сделан на VT1 и VT7. Входной сигнал от входного контура (схема картриджа с контурами показана на рисунке 2) поступает на него через контакт XS1.2 разъема XS1 (в него устанавливается картридж).

Гетеродин сделан на транзисторах VT3-VT6. Собственно задающий генератор на VT3, его частота определяется контуром, подключенным к XS1.5, настройка при помощи переменного конденсатора, подключенного к выводу 1 платы (через XS1.4 - к гетеродинному контуру). На транзисторах VT5-VT7 сделан усилитель гетеродинного сигнала, который обеспечивает максимальную развязку между преобразователем и задающим генератором.

Амплитуда выходного ВЧ напряжения равна 1,5В. Это напряжение, через трансформатор Т1 поступает на затворы транзисторов смесителя в противофазе. В результате каждой полуволне соответствует открытое состояние одного из транзисторов, и соответственно частота гетеродина должна быть вдвое ниже частоты принимаемого сигнала. Это удобно и тем, что обеспечивает более стабильную работу генератора на высокочастотных диапазонах.

Для создания оптимального режима работы полевых транзисторов, при котором обеспечивается максимальная чувствительность приемника при минимальных шумах, используется отрицательное смещение затворов этих транзисторов при помощи R1 (на вывод 19 платы, через резистор подается отрицательное напряжение).

Оптимальное смещение для КП303И составляет - 2,5В. После преобразователя следует ФНЧ на C6L1C7, он настроен на пропускание частот до 2,5 кГц. Потом идет предварительный УЗЧ на VT2 (для снижения уровня шумов транзистор работает в микротоковом режиме с коллекторным током 0.2 мА) и далее основной усилитель на операционном усилителе DA1, обеспечивающий усиление около 1500. Нагрузка-высокоомные головные телефоны или небольшой УЗЧ с малогабаритным динамиком, они подключаются к выводам 8 и 9 платы.

Для улучшения работы в телеграфном режиме используется дополнительный Т-мост в цепи ООС DA1 на элементах R15C22R16C20R17 R18C21, при его подключении (замыкание выводов 12 и 10 платы внешним переключателем) полоса пропускания сужается до 200 Гц.

Схема внешних соединений показана на рисунке 3.

Большинство деталей монтируются на одной печатной плате, на ней установлен разъём от межблочных соединений телевизоров УСЦТ. Посредством этого разъема подключаются сменные платы с диапазонными контурами, на них установлены штырьевые части разъемов.

Операционный усилитель может быть К140УД6, К140УД7, К554УД1. Катушка L1 ФНЧ намотана на ферритовом кольце размера К20Х10Х15. магнитопровод 2000НМ. Она содержит 500 витков ПЭВ 0,06. Возможно использовать и любой другой ферритовый магнитопровод. например кольцо меньшего диаметра, или броневой сердечник, важно уложить нужное количество витков, а индуктивность, в принципе может отличаться в 1,5 раза.

Дроссель L2 - должен быть на 280 мкГн - промышленного производства, но можно намотать по известным формулам на резисторе или ферритовом сердечнике.

Высокочастотный трансформатор намотан на кольце К7Х4Х3 с магнитопроводом 400НН (лучше 100НН). Намотку ведут гремя проводами одновременно, по 20 витков ПЭВ 0,23, одна обмотка при этом первичная, а две другие включают последовательно, образуя отвод.

Диапазонные катушки L3 и L4 наматываются на каркасах диаметром 6 мм с резьбовыми подстроечниками из карбонильного железа, они сделаны из каркасов контуров ПЧ ламповых 1елевизоров УЛПТ, от каркасов отрезается верхняя часть длиной 20 мм.

Данные конденсаторов и числа витков катушек сведены в таблицу.

Приемник прямого преобразования

Приемник принимает сигналы любительских радиостанций в диапазонах 7, 14 и 21 МГц. К числу особенностей схемотехнического решения следует отнести отсутствие переключателя диапазонов и то, что частота гетеродина не изменяется при переходе с одного диапазона на другой.
Чтобы понять это нужно вспомнить что частоты любительских КВ диапазонов расположены в правильной геометрической прогрессии. То есть, гармоники НЧ диапазонов оказываются в ВЧ диапазонах. Поэтому, гетеродин работает на частотах диапазона 7 МГц, а при приеме на диапазонах 14 МГц и 21 МГц, соответственно смеситель работает на второй и третьей гармонике гетеродина. Поэтому, гетеродин можно не переключать. Смена диапазонов производится перестройкой входного полосового фильтра. Обычно, в такой схеме используют переключаемые входные контура или контурные емкости. Это требует наличия переключателя и значительного числа других деталей. Здесь, вместо того чтобы изменять ступенчато частоту настройки входного фильтра, его частота перестраивается плавно с помощью двухсекционного переменного конденсатора. На ручке-указателе, закрепленной на оси этого конденсатора нужно сделать три отметки, соответствующие настройке входного полосового фильтра на диапазон 7 МГц, 14 МГц и 21 МГц. Кроме упрощения механической конструкции схемы выбора диапазонов, такой способ позволяет в случае необходимости немного подстраивать входной фильтр так, чтобы, например, отстроиться от помех или получить максимум чувствительности и селективности в нужном участке выбранного диапазона.

Рассмотрим схему. Сигнал от антенны поступает через коаксиальный разъем Х1. На сдвоенном переменном резисторе R1 сделан плавный входной аттенюатор, которым можно регулировать чувствительность приемника (ручка подписана «Уровень»). Далее, - двухзвенный полосовой фильтр на контурах L2-C4.1-C1-C3-C2-C4.2-L3, перестраиваемый с помощью сдвоенного переменного конденсатора с воздушным диэлектриком С4. Катушка L1 служит для связи входного аттенюатора с фильтром.
На выходе полосового фильтра включен однотактный ключевой смеситель на полевом транзисторе VT1. Сигнал гетеродина поступает на затвор транзистора и он работает как сопротивление, управляемое сигналом, поступающим на затвор, фактически ключующий входной сигнал на выходную емкостную нагрузку. Закрывающее напряжение на затворе VT1 устанавливается автоматически из-за выпрямляющего действия перехода транзистора.
Открывание VT1 происходит при определенной величине напряжения на его затворе. При этом, изменяя величину синусоидального напряжения гетеродина мы изменяем угловую величину (точку синусоиды) на которой открывается VT1. Таким образом, изменяя величину напряжения гетеродина мы изменяем скважность импульсов открывания VT1. В данном случае, при работе на гармониках, для получения равномерной чувствительности во всех диапазонах нужно чтобы скважность была около четырех. Для того чтобы этого достигнуть нужно, чтобы VT1 был с напряжением отсечки как минимум в два раза меньше чем у VT2.
На выходе смесителя образуется комплекс частот, низкую частоту с полосой 3 кГц из которого выделяет П-образный ФНЧ C10-L5-С11. Далее, - усиление низкочастотного сигнала с помощью УНЧ, состоящего из предварительного усилителя на транзисторе VT3 и усилителя мощности на микросхеме А1, нагруженного на миниатюрный дингамик В1 сопротивлением звуковой катушки 8 Ом. Резистор R6 служит для регулировки громкости.
Гетеродин сделан на транзисторе VT2 по схеме индуктивной трехточки. Контур гетеродина L4-C7-C6-C5 перестраивается переменным конденсатором С5 с воздушным диэлектриком. Частота гетеродина перестраивается в пределах 6,9-7,2 МГц. Для того чтобы получить необходимый диапазон перестройки максимальная емкость переменного конденсатора С5 уменьшена последовательным включением С6, а минимальная емкость уве-личина параллельным включением емкости С7 к контурной катушке.
Напряжение питания гетеродина стабилизировано стабилитроном VD1.
Все высокочастотные катушки намотаны на каркасах с сердечниками из карбонильного нильного железа. Каркасы сделаны из каркасов контуров ПЧИ старых ламповых чернобелых телевизоров. Такой каркас представляет собой основание и трубку с резьбой, внутри которой расположено два резьбовых сердечника из карбонильного железа. Нужно извлечь сердечники из трубки, и отпилить кусок трубки равный примерно 2/3 от общей длины. Затем ввернуть в неё один из этих сердечников. Каркас готов. Все контурные катушки содержат по 12 витков провода ПЭВ 0,43. Катушка L1 намотана на поверхность L2 и содержит 4 витка. Катушка L4 имеет отвод от 4-го витка считая снизу по схеме.
Эти катушки устанавливаются в корпусе приемника вертикально, и закрепляются с помощью капли эпоксидного клея. Нужно приготовить эпоксидный клей и дать ему застыть до пастообразного состояния. Затем, нижнюю часть каркаса катушки обмокнуть в этот клей, так чтобы на нем образовалась
крупная капля, и поставить катушку в нужном месте корпуса. После застывания каркас катушки будет надежно закреплен в корпусе приемника.
В качестве катушки L5 использована универсальная магнитная головка от старого кассетного магнитофона. Корпус головки используется как экран катушки (он соединен с общим минусом питания).
В смесителе можно использовать транзисторы КП307А, КП307Б, КПЗОЗА, КПЗОЗБ, КПЗОЗИ, BF245A.
В гетеродине нужно применять транзисторы с напряжением отсечки не менее 3,5V, -КП307Г, КПЗОЗГ, КПЗОЗД, КПЗОЗЕ, КП302Б, КП302В, BF245C.
Переменные конденсаторы - двухсекционные типа КПЕ2-В или аналогичные, от старых ламповых радиол и приемников. Такой конденсатор имеет обычно две секции по 10-495пф или 11-500 пф. Эти конденсаторы хороши свой стабильностью и отсутствием шума от статических разрядов, который может быть при работе конденсаторов с твердым диэлектриком (от электризации при трении пластин о диэлектрик). Конденсаторы С1 и С2 керамические типа КПК-6 или другие аналогичные подстроечные. Можно использовать и подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. А можно и вообще от них отказаться, заменив их постоянными емкостью по 10 пФ. Но в этом случае оптимизация настройки входного фильтра усложняется (можно действовать только подстроечниками катушек).
Конденсаторы СЗ, С6, С7 должны быть с минимальным ТКЕ, в противном случае настройка будет нестабильной.
Настройка сводится к проверке работоспособности УНЧ. Далее, с помощью частотомера нужно определить диапазон перестройки гетеродина и подстройкой L4, а так же, подбором емкости С7 ввести его в диапазон не уже 6,9-7,2 МГц (но не шире 6,8-7,3 МГц). Частотомер подключать через конденсатор емкостью не более 2 пФ.
Следующий этап, - установка пределов и сопряжение настроек контуров входного фильтра.
Далее, - градуировка.

Снегирев И.
Литература:
1. Гоигоров И.Н. Простой приемник наблюдателя. ж.Радиоконструктор 12-99, с. 12-13.