Receptor de conversão direta de frequência. Receptor de conversão direta Conversão direta VHF

Caros leitores, vocês sabem o que é um detector, uma “antena de madeira”, um isolante metálico? Por que esse espelho é espelho? O que é rádio FM? Você já ouviu falar sobre coisas como: harmônicos, feedback, super-heteródino? De que “ópera” vêm nomes como: maximorum máximo, DSB, SSB, PALSEKAM? O que é mais preto que preto? E por que esse filme que você assiste na televisão é 4% mais curto? Você sabe como conectar duas ou três TVs a uma antena? Por que alguns satélites “penduram” acima da Terra, enquanto outros se movem? Se você acha difícil responder ou está ouvindo tudo isso pela primeira vez, ou simplesmente está interessado, então todas as minhas minipalestras são para você!

Todas as mini-palestras estão mais ou menos interligadas. E o conteúdo da palestra anterior revela de alguma forma o conteúdo da próxima! Na medida do possível, tentarei não sobrecarregá-lo com detalhes. Acho que você aprenderá algo novo e útil para si mesmo e verá tudo com outros olhos!?

Que tipo de receptor de conversão direta é esse?! Isso é algo novo? Mas como se viu, o novo está bem, o antigo está muito bem esquecido! Aprendi sobre conversão direta pela primeira vez em algum lugar na década de setenta, e depois por acidente. Montei um pequeno circuito receptor na Fig. 3. - sim, funciona e até nada mal! Mas imagine minha surpresa quando soube que esse princípio foi aplicado acidentalmente em 1901. E um certo padrão foi descoberto: ligar acidentalmente o gerador permitiu que a qualidade da recepção melhorasse drasticamente. Esse gerador foi chamado de oscilador local. O dicionário inteligente novamente nos explica que heteródino vem do grego heteros “outro” + dínamis “poder”. Ou seja, um gerador auxiliar que nos dá força e grandes oportunidades. Com o advento da modulação de amplitude e de novos métodos de recepção, todo “hetero” começou de alguma forma a desaparecer em segundo plano. E com a invenção do super-heteródino na década de 30, esses “hetero” foram completamente esquecidos!

Já falei sobre o que é um super-heteródino em uma palestra anterior. Por que exatamente é ótimo? E o que é super, uma palavra que agora é ouvida com frequência de todos os lados? E o mesmo dicionário inteligente explica que super vem do latim super “acima, acima”. E acima, acima, o que é isso acima? E acima do que era usado nos receptores do início da era do rádio para receber sinais telegráficos, ou seja, acima do oscilador local. Com a ajuda deste mesmo oscilador local foi possível receber sinais não só no telégrafo, mas também de ouvido! O que ainda é praticado agora. E com a ajuda do mesmo oscilador local, para que ele fique saudável! E é super, por assim dizer, sobre aquele oscilador local telegráfico. Então, o que acontece se nos receptores domésticos (como exemplo na palestra anterior) não houver oscilador local para recepção telegráfica, então não é um super-heteródino, mas mais ou menos - caramba, tem uma porta na lateral?! Bem, já que o chamaram assim?.. Bem, para o inferno com um receptor doméstico, que seja um super-heteródino!

Assim, nas palestras anteriores conhecemos os tipos de recepção e os próprios receptores. São eles: detector, amplificação direta e super-heteródino. Os receptores detectores e de amplificação direta seguem o mesmo princípio. Sintonia na frequência desejada, detecção e amplificação. E nada mais! Em um super-heteródino (diagrama de blocos Fig. 1.), o caminho da antena ao detector é um pouco diferente. O sinal, após ser filtrado pelo circuito de entrada do espelho e demais canais, entra no mixer. A frequência do gerador auxiliar, o oscilador local, também cai aí. Na saída do mixer, esse efeito produz uma frequência de batimento chamada intermediária. Após amplificação adicional, ele finalmente atinge o detector. Bem, então tudo é igual a um receptor de amplificação direta.

E como o homem é um ser pensante, de repente ele se deu conta, por que não prescindir de quaisquer intermediários?.. E pegue-o e obtenha imediatamente o resultado - frequência sonora? Dito e feito! Assim nasceu um novo princípio – o princípio da transformação direta. Portanto, os receptores passaram a ser chamados de receptores de conversão direta. Multar? Bom, bom, mas nada de bom?! Acontece que esse princípio, para dizer o mínimo, não é adequado para receber a modulação de amplitude popular! E nem vale a pena falar em frequência. Para que serve então?

Na Fig.2. mostra um diagrama de blocos desse receptor de conversão direta. Se você olhar de perto, parece muito com um super-heteródino... No diagrama PF há um filtro passa-banda, o mesmo circuito do super-heteródino. Depois do mixer há também um filtro, mas não algum tipo de filtro intermediário, mas imediatamente um filtro de som de baixa frequência. E então da mesma forma que na Fig.1. ULF - amplificador e alto-falante de baixa frequência (fones de ouvido). Como você pode ver, a amplificação ocorre principalmente no ULF e não há filtros complexos lá! E há muito aprendemos a espremer todo o suco do ULF!

Na Fig.3. Você já pode ver o diagrama esquemático de um receptor simples que experimentei na década de oitenta. Se alguém uma vez montou algo (receptores, amplificadores, etc.) deve ter notado que não há nada super-super no circuito, componentes comuns e bastante acessíveis! E o circuito é muito mais simples do que qualquer super-heteródino. Embora a sensibilidade seja cinco vezes maior que a de um receptor doméstico convencional. E em termos de indicadores aproxima-se até dos níveis industriais e de comunicações!

Para não confundir a imagem, removi os dados do componente. Caso alguém tenha interesse, não tem problema, via E-mail! Além disso, também existem e-books sobre o assunto. No diagrama: marcas amarelas indicam o circuito de entrada. Dois diodos em verde indicam um misturador. Marcas roxas, filtro passa-baixo. Cor azul, tudo relacionado ao ULF. E por fim, em vermelho todos os componentes do oscilador local.

Agora que você já está um pouco no assunto, vamos falar sobre que tipo de conversão direta é essa?! E embora tudo isso esteja em fase de experimentos sem fim, mas?.. Mas tudo isso é feito principalmente por rádios amadores, mesmo os bastante competentes! E um deles é escritor! Este é Polyakov Vladimir Timofeevich. Pelo menos alguns de seus livros podem ser encontrados online ou impressos nas lojas.

São os livros: “Para radioamadores sobre tecnologia de conversão direta”; “Receptores de conversão direta para comunicações amadoras”; “Transceptores de conversão direta” e vários outros.

Então, quem aplica este princípio de conversão direta? E qual é a graça nisso tudo? Pois bem!.. Por enquanto tudo isso é usado por rádios amadores de ondas curtas. Ou simplesmente interessado em rádio amador. Que tipo de modulação é usada atualmente pelas operadoras de ondas curtas para comunicações? Longe vão os tipos como AM (Modulação de Amplitude) e FM (Modulação de Frequência). E o que? Para as comunicações telegráficas (CW), nada mudou de fato: tudo o mesmo envio de pontos e traços, na forma de pulsos de alta frequência, e na telefonia - SSB, a chamada comunicação em banda lateral. Expliquei como é obtido um sinal SSB na Mini-aula “Modulação”. Em geral (é assim que tudo funciona!) aceitamos um conjunto de frequências de rádio com amplitude variável, e cada uma dessas frequências de rádio correspondia inicialmente a um som específico!

Como determinar o que é o quê? Certo! O fulcro é a frequência portadora. Mas isso está em um sinal AM. Lá, a distância na escala de frequência da portadora a qualquer radiofrequência correspondia a um determinado som! Encadernação de ferro! Mas a transportadora foi cortada e?.. E agora precisa ser restaurada, mas no local da recepção. Mas como chegar aonde você precisa? Isso é necessário? E o que acontece se não for para onde deveria? É claro que não haverá fim do mundo, mas apenas uma mudança no espectro sonoro! A voz do operador do outro lado (na maioria dos casos você simplesmente não o conhece?) pode variar dentro de limites amplos e você decide pessoalmente qual é mais agradável para você?! E alterando a distância (na escala de frequência) entre a portadora restaurada e o espectro de radiofrequência da banda lateral por meio da sintonia, você força seu correspondente a falar em baixo ou em tenor... Naturalmente, a escolha é sua!

E o telégrafo? Você não receberá um sinal SSB ou um sinal CW ou CW em um receptor doméstico normal. Mais precisamente, você vai, mas não adianta! O telégrafo baterá palmas e nada mais, e o SSB será uma espécie de coaxar e grunhido ininteligível e pronto! E somente quando o portador artificial (heteródino) é ligado é que tudo muda irreconhecível! O telégrafo começa a apitar melodiosamente. SSB se transforma em pura fala humana!

Mas o problema dos canais espelho é insolúvel apenas em receptores simples. Nos mais complexos, a largura de banda desnecessária (canal espelho) é removida usando o chamado método de fase! Na Fig.5. (a) Oscilograma do método de supressão de imagem de fase. Neste caso, banda lateral inferior (LSB). A banda lateral superior restante (HSB) está marcada em verde. Na realidade, a largura de banda será semelhante à da Fig.2. (a), mas sem o lado inferior, aquele mostrado em azul. Então, não é tão ruim assim?! No caso de recepção de conversão direta (com uma banda lateral suprimida), o ar subjetivamente parece mais limpo e transparente! E mesmo com um sinal muito fraco, há 100% de confiança de que você está recebendo a frequência verdadeira e não a sujeira da combinação de espelhos?!

Como tudo isso parece na realidade quando recebido pelo nosso receptor simples, Fig. 3? Mas você não precisa se preocupar com o telégrafo aí; às vezes essa situação (com duas larguras de banda) pode até ser útil! Veja a Fig.4.(b). Digamos que temos o canal principal à esquerda da frequência fg do oscilador local e o canal espelho à direita. Podemos ajustar a frequência do oscilador local à direita da frequência do espelho. Depois disso ele se tornará o principal, mas já se afastou de alguma interferência! Isso geralmente é feito. E o SSB? Aqui é muito pior! O sinal interferente Fig. 4.(a) (SSB e tendo a mesma banda lateral (vermelho) que a principal (verde)) devido à sua posição em relação à portadora, acaba por estar do avesso! As frequências mais baixas do espectro da fala tornam-se superiores e as superiores tornam-se mais baixas! A fala torna-se nojenta e incompreensível... Na Fig. 4.(c) os espectros de intersecção dos canais principal e espelho são visíveis, embora não estejam na mesma frequência! E se os rádios amadores ainda estão de alguma forma satisfeitos com isso (eles saem o melhor que podem?!), então os profissionais não estão! Pelo menos até agora não ouvi falar do uso de conversão direta em tecnologia profissional?! Mas isso é por enquanto...

O que quero contar a seguir não está realmente relacionado ao tema, mas sim ao seu lado prático. Na Fig.5. A frente do receptor de conversão direta é mostrada. Muito semelhante a um desenho industrial? Bem, em geral, é em algum lugar assim! O pequeno botão de controle à esquerda (RF) é um atenuador, em russo um regulador do nível do sinal vindo da antena. O segundo botão pequeno, localizado no canto inferior direito, é o controle de volume (AF). A chave seletora para alternar filtros passa-baixa (CW/SSB) está no canto superior direito da frente do receptor. E finalmente (no meio) está o botão de sintonia da frequência da estação. Como o aparelho é de banda única (80 metros), existe apenas uma escala. Em princípio, mudar para outra faixa não será difícil.

De onde tirei tudo isso, esse receptor é muito parecido com um industrial? A história é assim. Um radioamador polaco (SP5DDJ) desenvolveu e materializou este receptor. Foi originalmente planejado para rádios amadores iniciantes. Como tudo aconteceu, só agora descobri um determinado site http://radio-kits.ucoz.ru/index/prostoj_ppp_na_80_m/0-25 e de lá fui para o site do próprio autor do desenvolvimento. Em suma, alguém está vendendo, por assim dizer, kits para montar tal receptor - uma espécie de construtor de rádio! E como os preços são indicados em hryvnias, não é difícil adivinhar onde estão as orelhas para fora?! Seja como for, há muitas fotos no site e há até um vídeo sobre a montagem do receptor e até uma demonstração de seu funcionamento. Mesmo que você não entre em contato com o autor desse site e pague alguém em hryvnias, você pode pelo menos ouvir uma demonstração do funcionamento do receptor. E se você estiver atento, poderá atentar para alguns inconvenientes deste receptor! Destina-se principalmente a ouvir, e não a trabalhos sérios no ar!

Aliás, tem um vídeo no YouTube:
esta é a primeira parte https://www.youtube.com/watch?v=8KhM0CwVxUc
ah, esse é o segundo https://www.youtube.com/watch?v=GUiuzEwpzPo

Continuação do tema na próxima mini-aula “Super-regenerador”

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O receptor foi projetado para operar em frequências de todas as bandas de rádio amador de 160 metros a 10 metros. O receptor é montado usando um circuito de conversão direta e tem uma sensibilidade não inferior a 0,5 µV. Pode receber sinais de estações de rádio telefônicas (SSB) e telegráficas (CW). Existem três controles do receptor - os circuitos heteródino e de entrada, o controle de sensibilidade e o controle de volume são sintonizáveis ​​por um capacitor de duas seções.

A imagem é clicável

O sinal da antena é fornecido ao circuito de entrada, composto por um conjunto de bobinas L1-L6 conectadas em série e a seção C1.1 do capacitor variável C1. O capacitor C18, conectado em série com o capacitor C1.1, reduz sua sobreposição de capacitância.
Todas as bobinas do circuito de entrada são bobinas de alta frequência prontas para uso industrial. Não há necessidade de ajustá-los. Durante o processo de configuração, o circuito é ajustado usando o capacitor de sintonia C21. O circuito é ajustado para faixas em saltos usando a seção S1.1 da chave S1 (chave de rolo com placas cerâmicas). Ajuste suave do capacitor variável pela seção C1.1.
Do circuito de entrada, o sinal é fornecido ao amplificador de RF usando um transistor de efeito de campo de duas portas VT1 tipo BF966. Aqui você também pode usar transistores domésticos de efeito de campo de porta dupla, por exemplo, KP350. Usando o resistor R3, é possível regular a tensão constante na segunda porta VT1, o que altera o coeficiente de transmissão da cascata e, portanto, afeta a sensibilidade.
Carregado com transformador RF de alta frequência T1, que é necessário para fornecer um sinal RF simétrico à entrada simétrica do conversor de frequência no chip A1.
O microcircuito A1 tipo SA612A (ou seu análogo NE612) destina-se a conversores de frequência de vias de recepção super-heteródinas de equipamentos de comunicação. Aqui ele funciona quase para o propósito pretendido - um mixer-demodulador. “Quase” - porque a frequência intermediária é zero, ou seja, a frequência intermediária é o sinal AF demodulado.
O oscilador local usa um circuito que consiste em bobinas conectadas em série L7-L12 e seção C1.2 do capacitor variável C1. O capacitor C19 conectado em série com o capacitor C1.2 reduz sua sobreposição de capacitância.
Todas as bobinas do circuito heteródino são bobinas de alta frequência prontas para uso industrial. Não há necessidade de ajustá-los. Durante o processo de configuração, o circuito é ajustado usando o capacitor de sintonia C22. O circuito é ajustado para faixas em saltos usando a seção S1.2 da chave S1 (chave de rolo com placas cerâmicas). Ajuste suave - seção C1.2 do capacitor variável.
Por se tratar de um receptor de conversão direta e a frequência “intermediária” ser praticamente igual de zero a vários quilohertz, as configurações do oscilador local e dos circuitos de entrada são quase as mesmas.
Uma desvantagem importante de qualquer receptor de conversão direta é sua alta sensibilidade à interferência na forma de interferência de baixa frequência na frequência da rede elétrica, que entra no receptor de várias maneiras. A razão para isso está no próprio princípio de funcionamento de um receptor de conversão direta: a amplificação principal ocorre nas baixas frequências e, portanto, o ULF tem um grande ganho.
Mas o chip SA612A possui uma saída de conversor de frequência anti-fase. Se isso for usado em conjunto com um ULF com entrada antifásica, verifica-se que o ULF tem um grande ganho somente quando sinais antifásicos chegam às suas entradas. Mas é muito pouco sensível aos sinais de modo comum que não vêm do conversor, mas de outros meios. Assim, é possível reduzir extremamente a sensibilidade do receptor a interferências.
O preço dessa supressão de ruído eficaz é a complexidade do controle de volume, que deve ter um resistor variável duplo (R9).
As bobinas L1-L12 são bobinas de RF prontas, adquiridas. Mas se desejar (ou necessário), você mesmo pode enrolá-los usando uma das fórmulas de cálculo conhecidas.
O transformador de RF é enrolado em um anel de ferrite com diâmetro externo de 7 mm. O enrolamento é feito com fio PEV 0,23 dobrado ao meio. Total - 50 voltas. Após o enrolamento, os terminais são cortados e os terminais dos enrolamentos do transformador são determinados por meio de testes de continuidade.
A configuração do receptor consiste em ajustar C21 e C22 para que todas as faixas se sobreponham. Você ainda precisa calibrar a balança. Neste receptor os circuitos são feitos de forma simplificada, portanto em cada faixa a sobreposição ocorre com grande margem. Essa desvantagem, em princípio, pode ser eliminada por capacitores de correção adicionais para cada faixa, mas isso complicará bastante a comutação.

O circuito receptor detector considerado permite obter informações sobre a amplitude do sinal de rádio recebido. A eficiência do detector é determinada por.

Os primeiros receptores de conversão direta surgiram no início do desenvolvimento da tecnologia de rádio, quando ainda não existiam tubos de rádio, a comunicação era feita em ondas longas e ultralongas, os transmissores eram faísca e arco, e os receptores, mesmo os profissionais, eram detectores.

Percebeu-se que a sensibilidade do receptor do detector aumenta significativamente se o detector for alimentado com oscilações de um gerador de baixa potência operando em frequência próxima à frequência do sinal recebido. Ao receber um sinal telegráfico, eram ouvidas batidas com frequência de áudio igual à diferença entre a frequência do oscilador local e a frequência do sinal. Vamos considerar a natureza desse fenômeno.

A seletividade de frequência do receptor detector é garantida por um filtro passa-faixa conectado na entrada. O mesmo problema pode ser resolvido transferindo a energia do sinal recebido para a região de baixa frequência. Neste caso, será possível implementá-lo com um filtro passa-baixa, cuja complexidade, com as mesmas características de supressão do canal adjacente, será a metade. A transferência do espectro de radiofrequência para a região de baixa frequência pode ser feita usando a seguinte transformação trigonométrica:

Um sinal de um oscilador local, denominado oscilador local, é usado como um segundo sinal senoidal com uma frequência que corresponde à frequência do sinal de rádio recebido. A tensão na saída do multiplicador, que neste caso é chamado de detector síncrono, será escrita da seguinte forma:

A tensão de dupla frequência de um sinal de rádio pode ser facilmente suprimida por um filtro passa-baixa. O processo de transferência de frequências modulantes da frequência do canal operacional para a frequência zero é ilustrado na Figura 1.

Figura 1. Processo do canal de trabalho em frequência zero

Um receptor de conversão direta que implementa o princípio descrito acima de transferência do espectro de um sinal útil para a região de baixa frequência é mostrado na Figura 2.

Figura 2. Diagrama de blocos de um receptor de conversão direta

Neste receptor, um filtro passa-faixa seleciona um grupo de frequências nas quais o sinal de entrada está presente e, em seguida, um detector síncrono transfere o espectro para a região de baixa frequência. A supressão das frequências dos canais adjacentes neste circuito pode ser realizada tanto por um filtro passa-banda na entrada do detector quanto por um filtro de baixa frequência localizado em sua saída. Sabe-se que a complexidade de um filtro passa-baixa é metade da complexidade de um filtro passa-banda com a mesma seletividade. Portanto, o circuito receptor de conversão direta é mais lucrativo tanto do ponto de vista da confiabilidade quanto do ponto de vista do custo do dispositivo.

Vamos determinar os requisitos para o filtro de baixa frequência (LPF) do receptor de conversão direta. A Figura 3 mostra os espectros do sinal útil e do sinal do canal adjacente. A mesma figura mostra o filtro passa-baixa do detector síncrono, que faz parte do receptor de conversão direta.

Figura 3. Requisitos para o filtro passa-baixa em um receptor de conversão direta

A complexidade de um filtro passa-baixa depende de sua ordem. Os requisitos para a ordem do filtro de um receptor de conversão direta são especificados pela inclinação de sua característica amplitude-frequência do filtro (AFC). Em geral, estes requisitos dependem do tipo específico de sinal utilizado num determinado sistema de comunicação.

Deixe a frequência do canal adjacente ser três vezes a frequência superior do sinal útil. Então a desafinação de frequência Fsk = fsk /f em será igual a 3, e o filtro de primeira ordem suprimirá esta frequência por um fator de três. O mesmo valor pode ser expresso em decibéis:

Normalmente, são necessários pelo menos 60 dB de rejeição de canal adjacente. Então, a ordem necessária do filtro passa-baixo pode ser determinada usando a seguinte fórmula:

Portanto, neste caso, um filtro de sexta ordem não é suficiente e é necessário um filtro de sétima ordem.

Nas versões modernas do receptor de conversão direta, a saída do filtro contém um conversor analógico-digital e um circuito de processamento de sinal digital. Neste caso, a tarefa de suprimir o canal adjacente pode ser realizada por este circuito digital, e então os requisitos para o filtro localizado na saída do multiplicador podem ser reduzidos aos requisitos para um filtro de primeira ordem, e sua tarefa será suprimir imagens de alta frequência da banda passante do filtro digital (filtro anti-aliasing).

Os requisitos para um amplificador de baixa frequência são determinados pelo ganho necessário do sinal útil. Freqüentemente, o ganho necessário chega a vários milhares. Então as características de ruído do amplificador vêm em primeiro lugar. Neste caso, é desejável limitar a largura de banda do sinal na saída ULF para suprimir o ruído fora de banda.

Alterar o nível do sinal desejado dependendo das condições de propagação das ondas de rádio pode exigir o uso de um circuito de controle automático de ganho (AGC). Consideraremos esse esquema nos capítulos subsequentes.

No circuito discutido na Figura 2.9, é necessário garantir a sincronização precisa do sinal do oscilador local e do sinal recebido. Isso é bastante difícil de fazer. Além disso, deve-se levar em consideração o fato de que o sinal original pode conter informações embutidas na fase do sinal de alta frequência, portanto, para não perdê-lo, é necessário gerar um sinal exponencial complexo como um oscilador local sinal, ou, em outras palavras, um sinal senoidal e cosseno simultaneamente:

Como o incremento de fase em um sinal pode ser positivo ou negativo, ele pode conter frequências positivas e negativas (Figura 2.10). Esta situação é ilustrada na Figura 2.13.

Figura 4. Sentido de rotação do vetor de fase em frequências positivas e negativas

Para transferir o espectro do sinal original, neste caso, são necessários dois multiplicadores de sinal. Como resultado, dois sinais de quadratura I e Q serão gerados na saída do circuito. Um receptor de rádio construído com base neste princípio é chamado de receptor de conversão direta. Seu diagrama de blocos é mostrado na Figura 3.

Figura 5. Diagrama de blocos de um receptor de conversão direta

Neste esquema, as frequências do canal adjacente são suprimidas por filtros passa-baixa, localizados imediatamente após os conversores de frequência (multiplicadores). Após a supressão do ruído, é realizada a amplificação principal do sinal recebido. A demodulação final do sinal recebido é realizada por um circuito de processamento digital de sinais, que pode ser realizado em um circuito lógico programável (FPGA).

Para construir um filtro passa-baixa com a mesma inclinação da resposta de frequência, são necessários duas vezes menos elementos em comparação com um filtro passa-banda, portanto, do ponto de vista matemático, este circuito é ideal na construção de receptores de rádio.

O circuito de conversão direta facilita a construção de receptores multibanda. Para passar de uma faixa para outra, basta alterar a frequência do oscilador local. Isto é muito conveniente para implementar simultaneamente receptores GSM, GPRS e 3G.

Infelizmente, actualmente é muito difícil implementar multiplicadores com valores suficientemente grandes, e só à medida que as tecnologias digitais se desenvolvem, este esquema torna-se gradualmente mais comum e com a sua ajuda é possível implementar receptores de qualidade cada vez mais elevada.

Se fosse possível implementar um multiplicador ideal no circuito receptor de conversão direta, não seria necessário mais nenhum bloco na entrada do detector síncrono. Infelizmente, não é. Portanto, é necessário instalar um filtro passa-faixa na entrada do multiplicador, a partir do qual é necessário reduzir o número de sinais interferentes que chegam à entrada do detector síncrono. Isso permite aproximar suas propriedades das de um multiplicador ideal. No entanto, os requisitos para o filtro passa-banda são significativamente mais baixos do que se o filtro passa-banda executasse a rejeição de canal adjacente.

Literatura:

Junto com o artigo “Receptor de conversão direta de frequência” leia-se:

A principal função de um receptor de rádio é extrair informações úteis do sinal recebido...
http://site/WLL/DetPrm.php

Para aumentar a sensibilidade do receptor de rádio (reduzir a figura de ruído do receptor), um amplificador de baixo ruído é colocado entre a entrada do detector síncrono e a saída do dispositivo de entrada do receptor...
http://site/WLL/PrmPrjamUsil.php

Para resolver o problema do aumento do fator de qualidade exigido com o aumento da frequência da portadora, eles começaram a dividir o problema em duas etapas - sintonização em toda a faixa de frequência e garantia de seletividade no canal adjacente...
http://site/WLL/PrmSupGeter.php

Na conversão de frequência dupla, um grupo de canais é primeiro transferido para a primeira frequência intermediária, é isolado e, em seguida, o canal de trabalho é alocado na segunda frequência intermediária. Este processo...
http://site/WLL/PrmDvPreobr.php

O receptor foi projetado para monitorar transmissões de rádio amador em seis bandas: 28 MHz, 21 MHz, 14 MHz, 7 MHz, 3,5 MHz e 1,8 MHz. Pode receber sinais telefônicos (modulação de banda lateral única) e telegráficos. A faixa de operação é selecionada trocando o cartucho (placa com conector) com circuitos, que é instalado em um slot no corpo do receptor (os cartuchos nos consoles de jogos para televisores são trocados da mesma forma).

Esse design é bom porque você pode primeiro fazer um receptor para duas ou três bandas e depois aumentar seu número conforme desejado, fazendo cartuchos adicionais.

A sensibilidade do receptor em todas as faixas não é pior que 0,3 µV com uma relação sinal-ruído de 10 dB. A supressão AM não é pior que 70 dB. Esse alto desempenho foi alcançado através do uso de um misturador baseado em transistores de efeito de campo com porta polarizada negativamente.

O fato é que tal misturador, comparado a um de diodo, possui um nível de ruído significativamente menor, apenas no nível de um resistor constante comum com resistência igual à resistência do canal aberto de um transistor de efeito de campo.

Como resultado, o ruído limita a sensibilidade real em muito menor grau. Além disso, o transistor de efeito de campo, neste caso, funciona como um resistor controlado pela tensão do oscilador local, e praticamente não detecta sinais AM.

O diagrama do circuito é mostrado na Figura 1. O conversor de frequência é feito em VT1 e VT7. O sinal de entrada do circuito de entrada (o diagrama do circuito do cartucho com circuitos é mostrado na Figura 2) é fornecido a ele através do contato XS1.2 do conector XS1 (o cartucho é instalado nele).

O oscilador local é feito com transistores VT3-VT6. O próprio oscilador mestre está no VT3, sua frequência é determinada pelo circuito conectado ao XS1.5, ajustado por meio de um capacitor variável conectado ao pino 1 da placa (via XS1.4 - ao circuito heteródino). Um amplificador de sinal heteródino é feito usando transistores VT5-VT7, que fornece isolamento máximo entre o conversor e o oscilador mestre.

A amplitude da tensão de saída de RF é 1,5V. Esta tensão, através do transformador T1, é fornecida às portas dos transistores misturadores em antifase. Como resultado, cada meia onda corresponde ao estado aberto de um dos transistores e, portanto, a frequência do oscilador local deve ser metade da frequência do sinal recebido. Isto também é conveniente porque garante uma operação mais estável do gerador em faixas de alta frequência.

Para criar um modo de operação ideal para transistores de efeito de campo, que garanta a sensibilidade máxima do receptor com ruído mínimo, uma polarização negativa das portas desses transistores é usada usando R1 (uma tensão negativa é aplicada ao pino 19 da placa através de um resistor).

A polarização ideal para KP303I é 2,5V. Depois que o conversor vem com um filtro passa-baixa no C6L1C7, ele é configurado para passar frequências de até 2,5 kHz. Em seguida, há uma sirene ultrassônica preliminar no VT2 (para reduzir o nível de ruído, o transistor opera em modo microcorrente com corrente de coletor de 0,2 mA) e depois o amplificador principal no amplificador operacional DA1, proporcionando um ganho de cerca de 1500. A carga são fones de ouvido de alta impedância ou uma pequena sirene ultrassônica com alto-falante compacto, eles são conectados aos pinos 8 e 9 da placa.

Para melhorar a operação no modo telegráfico, uma ponte T adicional é usada no circuito DA1 OOS nos elementos R15C22R16C20R17 R18C21 quando conectado (encurtando os pinos 12 e 10 da placa com um switch externo), a largura de banda é reduzida para 200 Hz; .

O diagrama de conexões externas é mostrado na Figura 3.

A maioria das peças é montada em uma placa de circuito impresso; nela está instalado um conector das conexões de interconexão dos televisores USCT. Através deste conector, são conectadas placas plug-in com circuitos de faixa;

O amplificador operacional pode ser K140UD6, K140UD7, K554UD1. A bobina do filtro passa-baixa L1 é enrolada em um anel de ferrite de tamanho K20X10X15. circuito magnético 2000NM. Ele contém 500 voltas de PEV 0,06. É possível utilizar qualquer outro núcleo magnético de ferrite. por exemplo, um anel de diâmetro menor, ou um núcleo de armadura, é importante colocar o número necessário de voltas, e a indutância, em princípio, pode diferir em 1,5 vezes.

Indutor L2 - deve ser de 280 µH - produção industrial, mas pode ser enrolado de acordo com fórmulas conhecidas em um resistor ou núcleo de ferrite.

O transformador de alta frequência é enrolado em um anel K7X4X3 com núcleo magnético 400NN (de preferência 100NN). O enrolamento é feito sacudindo os fios simultaneamente, 20 voltas de PEV 0,23, um enrolamento é o enrolamento primário e os outros dois são conectados em série, formando uma torneira.

As bobinas de banda L3 e L4 são enroladas em molduras com diâmetro de 6 mm com cortadores roscados de ferro carbonílico; .

Os dados sobre capacitores e o número de voltas das bobinas estão resumidos na tabela.

Receptor de conversão direta

O receptor recebe sinais de estações de rádio amador nas bandas de 7, 14 e 21 MHz. As características do projeto do circuito incluem a ausência de uma chave de faixa e o fato de que a frequência do oscilador local não muda ao passar de uma faixa para outra.
Para entender isso, é preciso lembrar que as frequências das bandas amadoras de HF estão localizadas na progressão geométrica correta. Ou seja, os harmônicos das faixas de baixa frequência acabam nas faixas de alta frequência. Portanto, o oscilador local opera em frequências na faixa de 7 MHz, e ao receber nas faixas de 14 MHz e 21 MHz, respectivamente, o misturador opera no segundo e terceiro harmônicos do oscilador local. Portanto, o oscilador local não precisa ser comutado. As faixas são alteradas ajustando o filtro passa-banda de entrada. Normalmente, esse circuito usa circuitos de entrada comutados ou capacitores de loop. Isso requer um switch e um número significativo de outras peças. Aqui, em vez de alterar a frequência do filtro de entrada em etapas, sua frequência é ajustada suavemente usando um capacitor variável de duas seções. Na alça do ponteiro fixada no eixo deste capacitor, é necessário fazer três marcas correspondentes à configuração do filtro passa-banda de entrada na faixa de 7 MHz, 14 MHz e 21 MHz. Além de simplificar o projeto mecânico do circuito de seleção de faixa, este método permite, se necessário, ajustar levemente o filtro de entrada para que, por exemplo, desligue interferências ou obtenha máxima sensibilidade e seletividade na seção desejada da faixa selecionada .

Vejamos o diagrama. O sinal da antena vem através do conector coaxial X1. Um atenuador de entrada suave é feito no resistor variável duplo R1, que pode ser usado para ajustar a sensibilidade do receptor (o botão é identificado como “Nível”). Em seguida, há um filtro passa-banda de duas seções nos circuitos L2-C4.1-C1-C3-C2-C4.2-L3, sintonizável usando um capacitor variável duplo com um dielétrico de ar C4. A bobina L1 serve para conectar o atenuador de entrada ao filtro.
Na saída do filtro passa-banda, um mixer de chave de terminação única no transistor de efeito de campo VT1 é ligado. O sinal do oscilador local é fornecido à porta do transistor e atua como um resistor controlado pelo sinal fornecido à porta, que na verdade comuta o sinal de entrada para a carga capacitiva de saída. A tensão de desligamento na porta do VT1 é ajustada automaticamente devido à ação retificadora da junção do transistor.
O VT1 abre em um determinado nível de tensão em sua porta. Ao mesmo tempo, alterando o valor da tensão senoidal do oscilador local, alteramos o valor angular (ponto da onda senoidal) no qual o VT1 abre. Assim, alterando a tensão do oscilador local, alteramos o ciclo de trabalho dos pulsos de abertura do VT1. Neste caso, ao trabalhar com harmônicos, para obter sensibilidade uniforme em todas as faixas, o ciclo de trabalho deve ser de cerca de quatro. Para isso é necessário que o VT1 tenha uma tensão de corte pelo menos duas vezes menor que a do VT2.
Na saída do mixer, forma-se um complexo de frequências, uma baixa frequência com banda de 3 kHz da qual é isolada por um filtro passa-baixa em forma de U C10-L5-C11. A seguir, amplificação do sinal de baixa frequência via ULF, composto por um pré-amplificador no transistor VT3 e um amplificador de potência no microcircuito A1, carregado em um alto-falante miniatura B1 com resistência de bobina de voz de 8 Ohms. O resistor R6 é usado para ajustar o volume.
O oscilador local é feito no transistor VT2 usando um circuito indutivo de três pontos. O circuito oscilador local L4-C7-C6-C5 é sintonizado com um capacitor variável C5 com dielétrico de ar. A frequência do oscilador local pode ser sintonizada na faixa de 6,9-7,2 MHz. Para obter a faixa de sintonia necessária, a capacitância máxima do capacitor variável C5 é reduzida conectando C6 em série, e a capacitância mínima é aumentada conectando a capacitância C7 em paralelo à bobina do circuito.
A tensão de alimentação do oscilador local é estabilizada por um diodo zener VD1.
Todas as bobinas de alta frequência são enroladas em estruturas com núcleos de ferro carbonilado. As molduras são feitas a partir das molduras dos circuitos IF de antigas televisões de tubo preto e branco. Tal estrutura consiste em uma base e um tubo roscado, dentro do qual existem dois núcleos roscados feitos de ferro carbonílico. Você precisa remover os núcleos do tubo e cortar um pedaço do tubo igual a aproximadamente 2/3 do comprimento total. Em seguida, aparafuse um desses núcleos nele. O quadro está pronto. Todas as bobinas de contorno contêm 12 voltas de fio PEV 0,43. A bobina L1 é enrolada na superfície L2 e contém 4 voltas. A bobina L4 possui derivação a partir da 4ª volta, contando de baixo conforme diagrama.
Essas bobinas são instaladas verticalmente na caixa do receptor e fixadas com uma gota de cola epóxi. Você precisa preparar cola epóxi e deixá-la endurecer até formar uma pasta. Em seguida, mergulhe a parte inferior da moldura da bobina nesta cola para que
gota grande e coloque a bobina no local desejado do corpo. Após o endurecimento, a estrutura da bobina será fixada com segurança no corpo do receptor.
Uma cabeça magnética universal de um gravador de cassetes antigo foi usada como bobina L5. O corpo da cabeça é usado como tela da bobina (está conectado ao negativo comum da fonte de alimentação).
No mixer você pode usar os transistores KP307A, KP307B, KPZOZA, KPZZB, KPZOZI, BF245A.
No oscilador local é necessário utilizar transistores com tensão de corte de pelo menos 3,5V, -KP307G, KPZZG, KPZZZD, KPZOZE, KP302B, KP302V, BF245C.
Capacitores variáveis ​​​​- tipo KPE2-V de duas seções ou similar, de radiogramas e receptores de tubo antigos. Esse capacitor geralmente possui duas seções de 10-495 pF ou 11-500 pF. Esses capacitores são bons pela estabilidade e pela ausência de ruído de descargas estáticas, que podem ocorrer ao operar capacitores com dielétrico sólido (da eletrificação quando as placas roçam no dielétrico). Os capacitores C1 e C2 são cerâmicos do tipo KPK-6 ou outros trimmers similares. Você também pode usar capacitores de sintonia com dielétrico de ar. Ou você pode abandoná-los completamente, substituindo-os por capacitâncias constantes de 10 pF. Mas neste caso, otimizar as configurações do filtro de entrada torna-se mais complicado (você só pode usar cortadores de bobina).
Os capacitores SZ, C6, C7 devem ter TKE mínimo, caso contrário o ajuste ficará instável.
A configuração se resume a verificar a funcionalidade do ULF. Em seguida, usando um medidor de frequência, você precisa determinar a faixa de sintonia do oscilador local e ajustar L4, e também, selecionando a capacitância C7, inseri-la em uma faixa não mais estreita que 6,9-7,2 MHz (mas não mais larga que 6,8- 7,3MHz). Conecte o medidor de frequência através de um capacitor com capacidade não superior a 2 pF.
A próxima etapa é definir limites e emparelhar as configurações dos circuitos de filtro de entrada.
O próximo é a formatura.

Snegirev I.
Literatura:
1. Goigorov I.N. Um receptor observador simples. g.Radioconstrutor 12-99, p. 12-13.