webdonsk.ruСупергетеродинный приемник своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 30.08.2024
В предыдущем разделе мы познакомились со схемой и устройством приемника прямого усиления и одновременно отметили ряд серьезных недостатков этого приемника.
Несколько недостатков приемника прямого усиления обусловлено тем, что в процессе настройки этого приемника на станцию приходится перестраивать все имеющиеся в нем контуры. При изменении емкости конденсаторов настройки меняется добротность контуров, так как меняется соотношение между индуктивностью и емкостью контура. Из-за изменения добротности чувствительность и избирательность приемника также резко изменяются в пределах диапазона.
Если для получения хорошей избирательности в приемнике прямого усиления используется несколько колебательных контуров (чем больше контуров, тем лучше избирательность приемника), то для их настройки необходимо иметь сложный блок конденсаторов переменной емкости. Представьте себе пятиконтурный приемник. Ведь в нем нужно иметь блок конденсаторов с пятью отдельными секциями, а также пять комплектов катушек каждого диапазона, переключаемых весьма сложным переключателем.
Но дело, конечно, не в названии. Как бы ни назывался приемник, выполненный по супергетеродинной схеме, он и в наше время остается самым совершенным типом радиоприемного устройства.
Принципиальная схема достаточно компактного приемника, чувствительность которого не хуже 3—5 мкВ. При желании, добавлением УРЧ, аналогичного использованному в предыдущем параграфе, ее можно довести до 1 мкВ. Приемник выгодно отличается от предыдущего значительно меньшим количеством катушек индуктивности.
Принципиальная схема
Рис. 1. Принципиальная схема приемника-супергетеродина для радиоуправления на двух микросхемах.
Промежуточная частота селектируется керамическим фильтром ZQ2 и поступает на вход микросхемы DA2, содержащей в своем составе УПЧ, детектор и цепи АРУ. Низкочастотный сигнал с выхода детектора (выводе 9 DA2) подается на компаратор, реализованный на транзисторе VT1. Полярность выходных импульсов отрицательна!
Детали и конструкция
Катушки LI, L2 содержат 9 и 3 витка соответственно и намотаны на одном каркасе диаметром 5—7 мм с подстроечным резьбовым сердечником М4 из карбонильного железа.
DA1 можно заменить на К174ПС4. Транзистор VT1— любой кремниевый маломощный обратной проводимости. Фильтр ZQ2— типа ФП1П-61,01 или ему аналогичный. Можно использовать и импортные на 455 кГц, если применить пару кварцев с соответствующей разницей частот.
Рис. 2. Печатная плата приемника супергетеродина.
Печатная плата приемника двухсторонняя. Фольга со стороны деталей используется в качестве общего провода.
Настройка
Настройка производится по сигналу собственного передатчика, включенного в режим непрерывного излучения. К приемнику должна быть подключена штатная антенна, поскольку ее емкость влияет на настройку входного контура.
Контролируя напряжение промежуточной частоты на правом выводе фильтра ZQ2, необходимо добиться его максимума вращением сердечника катушки L1. Переключив осциллограф на выход приемника (база транзистора), потенциометром R6 установить максимальный коэффициент усиления.
Передатчик при этом желательно отнести на как можно большее расстояние или уменьшить его мощность излучения, накрыв заземленным ведром. Компаратор настройки не требует.
При использовании транзистора другого типа может понадобиться подбор величины резистора R10 по пропаданию хаотических импульсов на выходе, образованных собственными шумами приемника. Подбор производится при отсутствии входного сигнала.
Вариант принципиальной схемы
В приемнике можно использовать и микросхему КР548ХА1, включив ее по стандартной схеме. Такой вариант УПЧ приведен на рис. 3. К выходу схемы в этом случае необходимо подключить компаратор из схемы приемника на микросхеме К174ХА36А.
Рис. 3. Вариант схемы УПЧ.
Печатная плата, очевидно, потребует коррекции.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями., 2007.
Приемник предназначен для дальнего приема КВ-радиовещательных станций в диапазоне волн - от 13 до 49 метров . Это перекрывает семь радиовещательных поддиапазонов.
Преимущество приемника в построении каскада, в котором происходит преобразование частоты (на транзисторах VT1 и VT2). Использование полевого транзистора на входе дает высокое входное сопротивление и легкость согласования каскада со входным контуром, а так же широкий динамический диапазон каскада.
Сигнал от антенны, роль которой выполняет отрезок медного провода, протянутый под потолком по диагонали комнаты (кирпичное здание, 7-й этаж), поступает на контур L1-C4-C5.1 через отвод катушки. Контур, в пределах диапазона перестраивается при помощи одной из секций переменного конденсатора С5. Контур целиком включен в затворную цепь VT1, через разделительный конденсатор СЗ.
Гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT3 по схеме на изображении выше .
Радиоприемники, радиопередатчики, антенны
“Это супергетеродин?” – спросит читатель. “Таки да!” – отвечу я! Он имеет активный смеситель и кварцевый гетеродин. Приёмник имеет промежуточную частоту? Да! Он имеет переменную ПЧ 20-32,6 МГц и УПЧ.
Он имеет ЧМ детектор? Да … перестраиваемый! Он имеет УНЧ? Да! А он имеет ГПД? Увы! Вот как раз его данный приёмник и не имеет! А принимает ли он только на одной фиксированной частоте или приём ведётся в полосе всего частотного участка УКВ FM вещательного диапазона?
Да, приём вещательных радиостанций ведётся во всей полосе диапазона! Мало того, он принимает ещё и радиолюбительский диапазон 144…146 МГц, а может принимать и ещё “кое-что”. Как так? И что это даёт? А даёт это следующее: частоты вышеназванных диапазонов высокие, вопрос стабильности частоты приёмников на них стоит остро. Ну а если нет ГПД – нет и этой проблемы … в принципе!
Хотя есть другие, но они решаемы! Однако, есть для подобных приёмников и ещё один острый вопрос – избирательность, ибо на такой высокой частоте LC колебательный контур уже не может обеспечить её приемлемого значения.
Но и этот вопрос решает данная схема – переменная ПЧ 20-32,6 МГц уже способна обеспечить приемлемую избирательность (она для этого уже достаточно низка!). При этом полностью перекрывается весь FM УКВ диапазон, а равно и радиолюбительский 144-146 МГц (такая ПЧ для этого достаточно “высока” – варикап вполне справляется с перекрытием).
Собственно схема самого приёмника включает три основных узла: высокочастотный – УКВ конвертер с кварцевым гетеродином, среднечастотный – блок УПЧ (20…32,6 МГц), его можно рассматривать как приёмник прямого усиления (с перестраиваемым частотным детектором), низкочастотный – усилитель низкой частоты. ВЧ блок включает в себя УКВ конвертер, в состав которого входят усилитель-смеситель (VT1) и гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты (VT2).
Среднечастотный блок включает в себя ЧМ приёмник прямого усиления (двухкаскадный усилитель – VT3 и VT4, VT5) и перестраиваемый синхронно с входным контуром частотный детектор (VT6, L2, C9, VD1). Низкочастотный блок – УНЧ на микросхеме DA1, выход которой умощнён комплементарной парой транзисторов VT7, VT8.
На рис. 1 показана принципиальная схема данного приёмника. Сигнал из антенного гнезда XW1 поступает на входной параллельный контур L1, C2, C4 через согласующий конденсатор С1. Этот контур довольно широкополосный, при перестройке С4 он перекрывает полосу частот 100…146 МГц. С входного контура сигнал ВЧ поступает на базу транзистора VT1, на котором собран смеситель, но так как его коэффициент усиления по напряжению много больше единицы, то одновременно он является и УВЧ.
На транзисторе VT2 собран кварцевый гетеродин по схеме ёмкостной трёхточки. Его выходной сигнал протекает и в цепи эмиттера VT1, смешиваясь с входным. На участке частот приёма, лежащем в полосе 100…107 МГц, используется третья гармоника кварца, а в полосе приёма 144…146 МГц – пятая. С коллектора VT1 сигналы, лежащие в полосе частот 20…32,6 МГц, поступают на входной контур УПЧ – усилителя прямого усиления L2, C9, VD1. Частота контура перестраивается варикапом, управляемым изменением напряжения с помощью настроечного резистора R25.
Далее сигнал, выделенный контуром, усиливается первым каскадом УПЧ VT3 (высокое входное сопротивление полевого транзистора мало шунтирует контур) и затем вторым VT4, VT5, выполненным по каскодной схеме (нижний транзистор включен по схеме с общим эмиттером, а верхний – с общей базой). С коллектора VT4 сигнал подаётся на перестраиваемый частотный детектор VT6. В затвор этого транзистора включен контур L4, C18, VD2, который перестраивается одновременно с входным контуром УПЧ путём изменения напряжения на варикапе резистором R25.
Сигнал на этот контур поступает с истока VT6 через межэлектродную ёмкость транзистора в фазе, сдвинутой на 90 градусов (эта самая ёмкость и является причиной сдвига). При наличии в сигнале ЧМ модуляции сдвинутый по фазе сигнал начинает управлять режимом транзистора, в результате чего на его истоке выделяется сигнал звуковой частоты (происходит демодуляция). Фильтр L3C19 отсекает ВЧ составляющую сигнала. Уровень НЧ сигнала регулируют резистором R18. С его движка НЧ сигнал поступает на прямой вход микросхемы DA1, на которой выполнен усилитель низкой частоты.
Выход микросхемы умощнён комплементарной парой транзисторов средней мощности VT7 и VT8. Выход УНЧ нагружен динамической головкой BA1. В приёмнике применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, МЛТ-0,25, переменные СП3-9А, конденсаторы КТ, КМ, К10-7В, КЕА-II, К53-4, подстроечный КТ4-25А, переменный 3КПВМ (статорные пластины запараллелены).
Катушки намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 7 мм с подстроечными сердечниками 400НН от КВ диапазонов ламповых приёмников (см.фото 1). L1 намотана медным посеребренным проводом диаметром 0,8 мм (4 витка, длина намотки 6 мм). L2 и L4 одинаковые, намотаны проводом ПЭЛ-0,55 (8 витков – виток к витку, у L2 отвод от 6-го витка, считая снизу по схеме). L3 стандартный дроссель ДМ-0,4 20 мкГн (значение его индуктивности не критично в сторону увеличения).
Первым настраивают УНЧ – подбором номинала резистора R21 (на время настройки его заменяют переменным) устанавливают половинное напряжение питания (+6 вольт) на эмиттерах транзисторов VT7, VT8. После этого, подав на его вход сигнал от ГЗЧ, убеждаются в хорошем качестве работы УНЧ путём прослушивания звука в динамике. Далее проверяют работу УПЧ. На L2 подают сигнал с ГСС частотами 20-32,6 МГц и подстраивают сердечник L2 с целью получения перекрытия вышеуказанной полосы частот. На эмиттере VT4 осциллографом (через конденсатор ёмкостью 10…15 пФ) контролируют усиленный сигнал и отсутствие возбудов.
Подбором номинала резистора R7 (на время настройки его заменяют переменным резистором – используют при этом короткие соединительные проводники) добиваются максимума усиления сигнала. Того же самого добиваются и подбором резистора R11 (критерий – максимум усиления при правильной синусоиде сигнала). Вращая ручку резистора R25 и перестраивая ГСС, устанавливают диапазон перекрытия 20-32,6МГц подстройкой сердечника катушки L2.
Выводят резистор R25 на низкочастотный край частотного участка (20 МГц) и подстройкой сердечника L4 добиваются максимума ЗЧ сигнала на выходе УНЧ и наилучшего его качества (при этом следует включить модуляцию сигнала ГСС – ЧМ). Перестраивают R25 на верхний участок частотного диапазона (32,6 МГц) и убеждаются в наличии такого же качества и такой же силы сигнала на этом участке (процесс, напоминающий процедуру сопряжения ГПД и входных контуров в гетеродине, отличие – сопряжение контуров происходит на одной частоте).
Встав осциллографом (а после и частотомером) на коллектор VT2, убеждаются в наличии генерации КГ сигнала с частотой 24,8 МГц. Устанавливают ротор С4 на максимум ёмкости. Подают на антенное гнездо сигнал от ГСС с частотой 100 МГц и, подстраивая сердечник L1, добиваются максимума сигнала на выходе приёмника. Перестраивают С4 в положение, ближе к минимальной ёмкости, и проверяют работу приёмника после подачи на вход сигнала ГСС с частотой 146 МГц.
Подключают к антенному гнезду реальную антенну (в авторском варианте это была коллинеарная антенна – 3 колена, выполненная аналогично антенне “Cuscraft ARX-2B”) и подстройкой С1 добиваются наилучшей чувствительности. При работе на комнатную штыревую антенну (для диапазона 144 МГц использовался кусок провода “кроссировочный” длиной 52 см, для 100…107 МГц – длиной 75 см, можно взять провод и чуть длиннее, а потом “укоротить” его подстройкой конденсатора С1) пришлось применить дополнительный усилитель на входе приёмника, схема которого показана на рис. 2 (данные L1 такие же, как и на рис. 1).
Можно использовать данный усилитель и с наружной антенной. Несколько большее усиление давал усилитель, выполненный по схеме, показанной на рис. 3. Катушка L1 такая же, как и в предыдущем усилителе, отвод от 2,5 витка считая снизу по схеме. ВЧ конвертер (VT1, VT2) проверялся и в работе совместно с приёмником “Экстра-Тест” (С6 подключался к антенному входу приёмника). Дополнительный УВЧ при этом не потребовался.
Однако при мощных сигналах в момент наличия ЧМ модуляции наблюдался некоторый спад амплитуды принимаемого сигнала в такт модуляции (по S-метру приёмника), причиной этого было воздействие ЧМ модуляции непосредственно на стабильность частоты, вырабатываемой КГ (сигнал слегка уходил из полосы пропускания фильтров приёмника), хотя на слух качество модуляции оставалось хорошим.
Введение цепи АПЧГ (автоматическая подстройка частоты гетеродина), показанной на рис. 4, устраняло эту проблему (приёмник “Экстра-Тест” имеет дробный ЧМ детектор – выход сигнала АПЧГ имеется, а при работе на основной приёмник, тот, что на схеме рис. 1, следует реализовать цепь АПЧГ, как показано на рис. 1 и рис. 4 – при наличии желания!). Интересен и тот факт, что и при подаче сигнала АПЧГ непосредственно с выхода УНЧ проблема также устранялась, но при этом резистор R2 (см. рис. 4) приходилось подбирать по номиналу 510 кОм … 1 мОм.
В данном случае, видимо, происходит процесс синхронизации генератора. В любом случае ВЧ часть приёмника можно использовать как УКВ конвертер и с другими приёмниками. При желании принимать только вещательный участок УКВ диапазона (100…107 МГц) или только радиолюбительский (144…146 МГц), перекрытие УПЧ можно соответственно уменьшить, используя вместо R25 делитель из резисторов соответствующих номиналов. В этом случае и перестройка станет более удобная (растяжка), и сопряжение контуров более точное.
Следует отметить, что приёмник наравне с ЧМ модуляцией принимает и АМ сигналы, поэтому при настройке приёмника от ГСС можно использовать и АМ модулированный сигнал. И ещё: приёмник может принимать и сигналы с использованием 4-й гармоники кварца – участок 66,6…79,2 МГц или 119,2…131,8 в зависимости от настройки входного контура.
Учитывая ещё и то, что этот приёмник принимает сигналы АМ станций с таким же успехом, как и с ЧМ модуляцией, а первый участок попадает на частоты старого вещательного ЧМ диапазона, второй же – на частотный участок, где работают аэропорты (воздушная связь) с АМ модуляцией, делаем соответствующие выводы о возможностях данной схемы.
Но слишком не стоит обольщаться – приёмник всё-таки из разряда простейших со всеми вытекающими из этого недостатками (не всегда возможность принимать слишком много является полезным свойством), ибо порой “простота хуже … воровства”! Хотя музыку на диапазоне УКВ вещания города Астаны я слушал с удовольствием!
Читайте также: