Радіоприймач "тонмайстор" на дв - св діапазони хвиль. Семітранзисторний дв – св приймач прямого посилення Ескізний розрахунок приймача
Сьогодні вранці до нас прийшов цікавий лист із вкладенням. Іван Кирилов (м. Софія, Болгарія) надіслав нам схему та конструкцію свого АМ приймача. Ми зробили переклад та оформлення статті - пропонуємо вам її до ознайомлення та повторення. Схема досить проста і дозволяє робити упевнений прийом радіостанцій СВ і ДВ діапазону на вбудовану магнітну антену.
Даний радіоприймач прямого посилення призначений прийому радіостанцій довгих (150-430 кГц) і середніх (520-1600 кГц) хвиль. Він складається з паралельного LC коливального контуру, який допомагає вибрати необхідну станцію, та триступінчастого підсилювача ВЧ, амплітудного детектора та підсилювача НЧ.
У першому каскаді ВЧ використовують МОС транзистор. Він характеризується високим вхідним опором, низьким рівнем шуму, без нього не обійтися при побудові якісної схеми контуру LC. Тим самим забезпечується більша чутливість та селективність приймача.
Радіочастотний підсилювач побудований на біполярних транзисторах. Між детектором та підсилювачем НЧ застосовано включення із загальним колектором, що забезпечує більший опір навантаження детектора та узгодження між ВЧ та НЧ частинами приймача. Котушка магнітної антени намотана на феритовому стрижні довжиною 22 см. Вона є спільною для обох діапазонів. Діапазон довгих хвиль працює коли використовуються всі витки котушки, а прийом середніх хвиль - більшість витків котушки замкнута накоротко. Для забезпечення високої якості котушку потрібно мотати літцендратом (багатожильний провід, кожна жила якого покрита лаком, що ізолює). При намотуванні літцендратом після паяння котушка буде якісною і не втратить свої магнітні властивості. Мотати котушку магнітної антени потрібно виток до витка.
Довжина всієї обмотки становить 7,3 см, а порція для СВ діапазону становить близько 2,3 см. Для точного регулювання котушку намотують на оправці з паперу або картону, яку можна переміщати вздовж стрижня з фериту. Коли котушка індуктивності містить феритовий стрижень, це покращує її чутливість до прийому. Добре буде якщо розмістити котушку посередині стрижня.
Крім переміщення котушки вздовж довжини стрижня, її індуктивність можна змінювати за допомогою зміни числа витків. Феритові антени не повинні бути прив'язані або прикріплені до дротів чи провідників. Також коротке замикання окремих витків обмотки може дуже знизити її якість.
Кріпити магнітну антену потрібно використовуючи струмопровідні та магнітнонейтральні матеріали - найкраще підходить для цієї мети гума або пластик. Розташовувати її потрібно на відстані не менше 3 см від металевих частин та компонентів. Феритова антена встановлюється горизонтально для кращої реакції на хвилі електромагнітного поля. Магнітна антена має горезонтальне розташування на відміну від штирьових антен.
З феритової антеною досягається хороше відношення сигнал/шум, тому що вона спрямована. Це важливо при прийомі в середовищі з високим рівнем перешкод, наприклад, у місті.
Приймач повинен бути змонтований в неметалевому корпусі, тому що метал має властивості, що погладжують для радіохвиль. У приймачі використано мініатюрний конденсатр змінної ємності, аналогічно зображенню вище, в якому дві секції з'єднані паралельно. Сумарна ємність секцій від 10 до 540 пФ. Для орієнтовного розрахунку необхідної індуктивності за такою формулою:
L = 25300 / (F 2 min . C max), де:
L - індуктивність, Гн;
F 2 min - квадрат нижчого діапазону частоти сигналу, що приймається, MHz;
C max – максимальна ємність конденсатора налаштування, pF. *
Примітка: * Оскільки нарощування Cmax має додати власну ємність котушці, наприклад. 20 пФ. Щоб зменшити ємність своєї котушки вона повинна бути намотана в кілька секцій по довжині феритового стрижня, а намотування проводитися навхрест. Це ускладнює процес виготовлення.
Високочастотна частина приймача змонтована на двосторонній універсальній друкованій платі (макетній панелі). Задня частина плати з'єднана із загальним провідником і служить як екран для запобігання самозбудження. Схема вхідного контуру поміщається на невелику дерев'яну панель таким чином, щоб її вхід був розташований максимально близько до вхідного контуру приймача (КПЕ та котушка). Ми не повинні використовувати довгі дроти та перетинання дротів з тієї ж причини можливого самозбудження.
У розробці мого радіоприймача монтаж проводився припаювання деталей до клітин на макетній платі замість з'єднання їх провідниками. Аудіо підсилювач збирається вручну або купується готовий у магазині. Недоліком НЧ частини може бути регулятор гучності, який може створювати перешкоди за великої гучності прийому.
Приймач живиться від 9-вольтової батареї ємністю 220 мА/год. Вона забезпечує роботу приймача протягом 6-8 годин. Автономне електроживлення дозволяє приймачеві добре сфокусувати напрямок прийому, як результат отримуємо сильний сигнал. Працюючи приймача від зовнішнього джерела живлення, навіть із гарною фільтрацією напруги виходить досить високий рівень шуму. Приймач працює добре у конкретній будівлі. Протягом дня добре приймає місцеву радіостанцію, а упродовж ночі навіть закордонні станції. На сайті www.predavatel.com ви можете дізнатися про частоту радістанцій СВ діапазону в регіонах нашої країни (Болгарія). Радіостанція на довгі хвилі у нас лише одна в країні. Приймач встановлений у корпус абонентського гучномовця "Тонмайстор".
Принципова схема приймача "Тонмайстор": 
Перелік електронних компонентів:
C 1 10-540 pF C 11 2200 uF/ 16V R 5 10 kΩ T 3 BFR96 або КТ315А
C 2 10 uF/ 16V C 12 3.3 uF/ 16V R 6 4.7 kΩ T 4 1Т313А або ГТ309А
C 3 10 nF C 13 6.8 nF R 7 2 kΩ T 5 КТ315А
C 4 10 nF C 14 100 uF/ 16V R 8 82 kΩ ІС 1 TA7368P
C 5 10 nF C 15 470 uF/ 16V R 9 160 kΩ Вг 8 Ω/ 3W
C 6 10 uF/ 16V C 16 100 uF/ 16V R 10 5.1 kΩ Д 1 Д9Б
C 7 10 nF R 1 3 kΩ R 11 10 kΩ
C 8 1 nF R 2 7.5 kΩ R 12 10 kΩ
C 9 1 nF R 3 2 kΩ T 1 КП305І
C 10 10 nF R 4 20 kΩ T 2 BFR91 або КТ316А
 |
СТОК - ДРЕЙН ДЖЕРЕЛО - СОРС ЗАТВОР - ГЕЙТ КОРПУС - ПІДЛОЖКА - підключити до спільного провідника |
Напевно, кожен, хто хоч раз слухав SDR приймач чи трансівер, не зміг залишитися байдужим до його прийому, а особливо до зручності, яка проявляється в тому, що станції на діапазоні можна не лише чути, а й бачити. Огляд діапазону на панорамі SDR трансівера дозволяє швидко та візуально знаходити станції у смузі прийому, що значно прискорює пошук кореспондентів під час контестів та й при повсякденній роботі в ефірі. За допомогою водоспаду візуально відстежується історія сигналів на діапазоні і можна легко здійснити перехід на цікавого кореспондента. До того ж сама панорама показує нам АЧХ станцій, що приймаються, їх смугу і ширину випромінювання, що дозволяє оперативно знаходити вільну ділянку на діапазоні для виклику інших радіоаматорів.
Це тільки якщо говорити про візуальну частину SDR, але також не варто забувати і про обробку сигналів як на прийом, так і на передачу. Повний контроль ширини та всього, що знаходиться у смузі прийому. При правильному виборі необхідних параметрів у пунктах меню налаштувань сигнал на передачу теж звучить чудово.
Але є одна обставина, щоб змусити працювати SDR, потрібні додаткові пристрої: власне комп'ютер із якісною звуковою картою, на якій відбувається основна обробка сигналу та гарний монітор із високою роздільною здатністю екрану. Природно, необхідне відповідне програмне забезпечення до нього і SDR трансіверу, яке коштує не дешево. Все це вже спричиняє певні специфічні вимоги до знань комп'ютера у радіоаматора. Що не завжди, і не у всіх, на жаль є.
Є ще один недолік. Якщо прийом цього не помітно, то передачу, у зв'язку з специфічної обробкою звукового сигналу в комп'ютері, виникає значна затримка сигналу понад 150 мс, що виключає нормальну роботу самоконтролю переважають у всіх видах випромінювання. Рятує тільки додатковий контрольний приймач або товариш, у якого також є SDR трансівер, який зробить запис сигналу, що приймається.
В даний час з появою покоління доступних мікропроцесорів від STM з'явилася можливість розробки пристроїв, здатних частково замінити деякі основні функції великих комп'ютерів. А саме, обробка DSP звуку та керування трансівером, а також графічне відображення інформації на дисплеї трансівера.
Як підсумок, основні вузли такого трансівера, дозволяють відмовитись від зовнішнього комп'ютера
. Але при цьому, як на зовнішньому комп'ютері, зберігається зручний сервіс з управління трансівером, різні режими запису сигналів, як на прийом, так і на передачу, з подальшим відтворенням записів через навушники або ефір під час передачі, збереження необхідної інформації на зовнішній SD- карті, яка виводиться на власний великий дисплей з широкою смугою огляду, а також обробка DSP та формування сигналу з усіма основними видами випромінювання. Такі трансівери забезпечують якісний прийом сигналу, високу крутість фільтрів з плавними межами, що настроюються, автоматичний Notch фільтр. У них на передачу застосовується багатосмуговий графічний еквалайзер, компресори, ревербератори, а найголовніше, виходить мінімальний час затримки. За наявності зовнішнього синтезатора, контролери трансіверів легко працюють із аналоговими SDR. У цих сучасних трансіверах широко застосовуються радіотракти HiQSDR і HiQSDR-mini 2.0, які керуються окремою шиною SPI, або через плату DSP по основній шині SPI при мінімумі дротів.
Ще кілька років тому почався випуск SDR-трансіверів, що працюють за принципом безпосереднього перетворення радіочастотного сигналу на звукову ПЧ, в яких в одному корпусі розташовується спрощена (порівняно з класичною схемою) плата радіоканалу та спеціалізований комп'ютер. Основний акцент тут робиться на програмне забезпечення. Основна вартість готового виробу також визначається вартістю софту. Устаткування Flex та Sun SDR побудовано саме за таким принципом.
В даний час принцип обробки сигналів на основі методів ЦГЗ (DSP) перейшов до наступного етапу своєї еволюції. З'явився новий метод прямого оцифрування сигналу з антени з подальшим безпосереднім формуванням сигналу з цифри, що дозволяє позбавитися практично всіх видів проблем властивих як класиці, так і SDR-технологіям з аппратанной обробкою сигналу.
Радіоприймачі та трансівери з прямим оцифруванням сигналу мають абревіатуру DDC (від Digital Down-Converter). Зворотне перетворення з цифри аналог мають абревіатуру DUC (від Digital Up-Converter). Йдеться про цифрове перетворення сигналу програмним методом. Відразу слід зазначити, що абревіатура SDR (Software Define Radio) - програмно визначуване радіо - це загальне визначення класу технологій обробки сигналів, куди входить і DDC - архітектура, як із методів.
Вже сьогодні з появою покоління доступних мікропроцесорів з'явилася можливість розробки пристроїв, здатних частково замінити деякі основні функції великих комп'ютерів. А саме, обробка DSP звуку та керування трансівером, а також графічне відображення інформації на дисплеї трансівера. В архітектурі DDC миттєво оцифровується весь спектр сигналів від 0 Гц до частот, здатних обробити мікросхема АЦП. Найсучасніші мікросхеми АЦП на сьогодні можуть працювати в смузі до 1ГГц, але їхня вартість сьогодні поки що дуже висока. У той же час, найбільш ходові та відносно дешеві мікросхеми АЦП оцифровують спектр смугою від 0 Гц до 60...100 МГц, що для радіоаматорських завдань цілком підходить. Після оцифровки спектра сигналів у смузі 0 Гц - 30...60 МГц на виході мікросхеми АЦП виходить дуже великий цифровий потік даних, який обробляється високошвидкісними мікросхемами ПЛІС. Вони програмним способом реалізований алгоритм DDC/DUC, тобто. цифровий знижувальний або конвертер, що підвищує.
Цифровий знижувальний конвертер здійснює вибірку діапазону потрібної лінії і передачу їх у комп'ютер для обробки - тобто. створюється цифровий потік істотно меншої смуги та швидкості. У комп'ютері відбувається програмна обробка потоку методами ЦОС та кінцева демодуляція сигналу.
У практичній діяльності дуже рідко виникає потреба працювати з усім спектром сигналів у смузі 0 Гц - 30...60 МГц. Максимальні смуги, які нам потрібні для обробки – це 10...50 кГц для демодуляції АМ, ЧС сигналів та 3...5 кГц для SSB сигналів.
Цей передовий метод обробки сигналів був реалізований в радіоаматорських трансіверах TULIP-DSP і вітчизняному аналогу - Тюльпан-DDС/DUC.
Подібний принцип формування сигналу застосовується і в трансіверах однієї відомої фірми, який розпочав випуск нових моделей ще 2015 року. Фрагмент структурної схеми такого трансівера представлений нижче.
Якщо раніше, ще кілька років тому, навіть у таких передових трансіверах типу ICOM IC-756Pro3 та IC-7600 застосовується метод послідовної розгортки спектру та був помітний процес оновлення картинки – тобто. швидке сканування, тепер спостереження і обробка сигналу відбувається у комплексі, паралельно, оскільки перебудова частоти відбувається миттєво програмним методом. За рахунок того, що оцифровується одночасно велика частотна ділянка 30...60 МГц, не втрачаючи налаштування на поточну радіостанцію, з'являється можливість побачити, що відбуватиметься на сусідній ділянці спектра. Мало того, викликавши другий віртуальний приймач, ви одночасно можете чути, про що говорять на одному і другому діапазоні. Але й два приймачі це не межа. Є можливість викликати три, п'ять, десять... скільки завгодно приймачів. Мікшуючи їх звук певним чином, ви в курсі подій, що відбуваються на діапазонах. А графіка «хмарою» дозволить швидко вибрати потрібну станцію.
Те саме стосується і відображення спектра. На практиці, рідко коли потрібна відразу вся ділянка 30...60 МГц. При необхідності можна порівняно легко виділити із загального цифрового потоку другий, третій, четвертий і взагалі, скільки необхідно малих потоків і передати їх в комп'ютер, створивши тим самим одночасно кілька каналів прийому. Таким методом реалізуються два, три або скільки потрібно «віртуальних приймачів» у всій смузі оцифрування. Наприклад, створюємо окрему панораму на діапазон 40 метрів, окрему на 20-ти метровий діапазон і на інші діапазони..., розміщуємо їх на окремому моніторі і ми отримали можливість спостерігати в реальному форматі часу за умовами проходження на обраних нами ділянках.
З одного боку, наявність дзеркальних смуг – це недолік. Так як поняття ДД відноситься до всього спектру оцифрування, то значно розвантажити вхід АЦП можна, приділивши увагу вхідним ланцюгам приймача, які краще робити високодобротними і перебудовується. Як альтернативний варіант - застосування у вхідних ланцюгах ФНЧ із частотою зрізу половини частоти тактування або діапазонних смугових фільтрів. Вони можуть додатково послаблювати сильні позасмугові сигнали, що віддаляються від робочої смуги досить далеко. При цьому втрачається можливість огляду всього діапазону оцифрування. Такі методи попередньої селекції виправдані, якщо планується використовувати DDC-приймач спільно з великими антенами або в місцевості зі складною перешкодою.
З іншого боку - цей недолік надає технологічну можливість простими засобами реалізувати як прийом на КВ діапазоні, а й у УКХ і навіть ДЦВ діапазонах. Необхідно лише робити змінні діапазонні смугові фільтри з МШУ, смугами рівними половині тактової частоти.
Наприклад, деякі DDC приймачі ставлять відключається фільтр на СВ-ДВ діапазон, а одному з DDC-приймачів компанії WiNRADiO і DDC-приймачі Perseus, є гнучко конфигурируемые вузькосмугові фільтри.
Ще якихось 20 років тому ні про що подібне ми не могли навіть і мріяти, коли панорамна приставка до трансівера була розміром у 2 рази більша за самого трансівера і коштувала в 5-10 разів дорожче. Про сервіс з якістю й казати не доводиться. Технологія SDR, що з'явилася на початку 2000-х років, дозволила поглянути на ефір і почути його зовсім інакше. Ми побачили справжній живий ефір! Чи не статичну «заморожену» картинку після повільного сканування, а саме, живий ефір у реальному часі.
Якщо, щоб побачити урізану панораму інших діапазонів у перших SDR трансіверах з апаратним перетворенням сигналів, необхідно мати окремий приймальний тракт для кожного діапазону, то в приймальному тракті, виконаному за сучасною технологією DDC доступний як будь-який з ділянок діапазону, так і весь діапазон і при цьому паралельно з окремими ділянками його ділянками. Реалізація всіх цих можливостей можлива лише завдяки методам ЦГЗ та прямого оцифрування сигналу.
Щодо радіоаматорської тематики, однією з найбільш затребуваних функцій в даний час і в найближчому майбутньому – це просторова селекція сигналів та методи фазового придушення шумів. На сьогодні існує фазовий метод селекції сигналів та придушення шумів, що реалізується апаратно. Крім того, використовуючи математичні алгоритми, легко реалізуються будь-які функції з віднімання заважають і додавання корисних сигналів, що утворюються парою, четвіркою або великою кількістю АЦП.
Із застосуванням цих сучасних розробок з'явилася можливість дистанційного керування трансівером та віддалена робота в ефірі. Сучасні методи передачі можуть пропускати досить великі потоки даних і майже без втрат. Загальний потік інформації з/в трансівер виходить невеликий. Використовуючи IP-стек, можна використовувати трансівер як сегмент мережі навіть без використання комп'ютера. Встановивши трансівер за межами великого міста в досить тихій місцевості, ви можете мати доступ до радіоефіру не виходячи зі своєї квартири. Організувавши гостьовий доступ до трансівера, ви надаєте можливість друзям попрацювати в ефірі. Ще однією корисною функцією, що використовується спеціальними службами, є можливість записувати весь радіоефір, або задані шматки радіоефіру, на вінчестер комп'ютера з відстроченою обробкою. Ця функція дозволяє швидко проводити статистичну обробку сигналів, вести пошук та спостереження за цільовими сигналами, а також здійснювати безліч операцій, про які знати звичайному користувачеві не належить.
Ви можете вибрати цікаві для Вас рації в
Підсилювач РЧ зібраний на транзисторах VTI і VT2, а до емітерного ланцюга другого транзистора включений світлодіод HLI – він є індикатором налаштування. З навантаження другого каскаду (резистор R2) РЧ сигнал надходить через конденсатор С7 на детектор, виконаний на транзисторі VT3. Навантаженням детектора є резистор R8, радіочастотна складова продетектировапного сигналу фільтрується ланцюжком C9 R9 C10.
Каскад на транзисторі VT3 виконує функції підсилювача сигналу АРУ і стабілізатора режиму підсилювача РЧ. Напруга зміщення, і навіть напруга посиленого сигналу АРУ надходить на підсилювач РЧ через резистор R4. Коли зростає вхідний сигнал РЧ, збільшується стала складова продетектированного сигналу, а значить, зменшується емітерний струм транзистора VT2. Яскравість світлодіода падає, що свідчить про точне налаштування радіостанції. Початковий режим роботи підсилювача РЧ встановлюють підстроювальним резистором R5. Вхідний ланцюг приймача розрахований на роботу в діапазонах СВ та ДВ. Коли перемикач SAI знаходиться в положенні "СВ" (воно показано на схемі), котушки L1 і L2 опиняються паралельно. При встановленні перемикача положення «ДВ» котушки включаються послідовно. В обох випадках дотримується необхідне фазування включення котушок. Частина виділеного коливальним контуром сигналу подається через котушку зв'язку L3 підсилювач РЧ.
Що стосується підсилювача ЗЧ, то неважко помітити, що він зібраний практично за такою ж схемою, що й багато попередніх приймачів. Незначні схемні відмінності пояснюються використанням транзисторів VT4 і VT5 зворотної, в порівнянні з вищезгаданими схемами, структури і необхідністю знизити струм спокою потужних вихідних транзисторів (через це паралельно діодам VDI, VD2 включений резистор R18). Для розв'язки каскадів РЧ від каскадів ЗЧ ланцюга живлення введений фільтр R15C5C3. Шунтування оксидного конденсатора СЗ конденсатором С5 сприяє зниженню можливості самозбудження приймача радіочастотах. Таке саме призначення конденсатора С16, шунтуючого разом із оксидним конденсатором С17 джерело живлення GB1. Магнітна антена виконана на феритовому стрижні від приймача "Юність 105". Котушки L1 і L2 розташовані на відстані 10 мм від країв стрижня, L3 - у центрі стрижня. Котушка L1 намотана виток до витка в кілька шарів на довжині 15 мм і містить 70 витків дроту ЛЕШО 8х0,07. На такій же довжині і таким же способом намотана котушка L2, що містить 220 витків дроту ПЕЛШО 0,1. Котушка L3 містить 6 витків дроту ПЕЛШО 0,15, намотаних виток до витка. Креслення друкованої плати приймача наведено у .
Ця схема працює лише від однієї 1,5 В батареї. Як аудіо пристрій відтворення застосовані звичайні навушник із загальним опором 64 Ом. Живлення від батареї проходить через роз'єм навушників, тому досить витягнути навушники з роз'єму, щоб відключити приймач. Чутливості приймача достатньо, що на 2-метрову провідну антену застосовувати кілька якісних станцій КВ та ДВ діапазону.
Котушка L1 виготовляється на сердечнику з фериту довжиною 100 мм. Обмотка складається з 220 витків дроту ПЕЛШО 0,15-0,2. Намотування здійснюється в навалку на паперовій гільзі довжиною 40 мм. Відведення потрібно зробити від 50 витка від заземленого кінця.
Схема приймача всього на одному польовому транзисторі
Цей варіант схеми простого однотранзисторного FM-приймача працює за принципом надрегенератора.
Котушка на вході складається з семи витків мідного дроту перетином 0,2 мм, намотаних на оправці 5 мм з відведенням від 2-го, а друга індуктивність містить 30 витків дроту 0,2 мм. Антена типова телескопічна, живлення від однієї батареї типу Крона, струм споживання всього лише 5 мА, тому вистачить на довго. Налаштування на радіостанцію здійснюється конденсатором змінної ємності. На виході схеми звук слабенький, тому посилення сигналу підійде практично будь-який саморобний УНЧ.
Головна перевага цієї схеми порівняно з іншими типами приймачів - це відсутність будь-яких генераторів і тому немає високочастотного випромінювання в приймальній антені.
Сигнал радіохвилі приймається антеною приймача і виділяється резонансним ланцюгом на індуктивності L1 і ємності С2, а потім надходить на детекторний діод і посилюється.
Схема приймача ФМ діапазону на транзисторі та LM386. |
Представляю вашій увазі вибір простих схем FM приймачів на діапазон 87.5 до 108 МГц. Дані схеми має досить прості для повторення, навіть радіоаматорам-початківцям, мають не великі габарити і з легкістю поміститися у вас в кишені.
Схеми незважаючи на, свою простоту мають високу селективність і хороше співвідношення сигнал-шум і його цілком вистачає для комфортного прослуховування радіостанцій.
Основою всіх цих радіоаматорських схем радіоприймачів є спеціалізовані мікросхеми такі як: TDA7000, TDA7001, 174XA42 та інші.
Приймач призначений для прийому телеграфних та телефонних сигналів радіоаматорських станцій, що працюють у 40-метровому діапазоні. Тракт побудований за супергетеродинною схемою з одним перетворенням частоти. Схема приймача побудована так, що використовується широко доступна елементна база, переважно це транзистори типу КТ3102 і діоди 1N4148.
Вхідний сигнал з антени надходить на вхідний смуговий фільтр на двох контурах Т2-С13-С14 і ТЗ-С17-С15. Сполучною менаду контурами є конденсатор С16. Цей фільтр виділяє сигнал у межах 7...7,1 МГц. За бажання працювати в іншому діапазоні можна відповідним чином перебудувати контур шляхом заміни котушок-трансформаторів та конденсаторів.
З вторинної обмотки ВЧ-трансформатора ТЗ, первинна обмотка якого є другою ланкою фільтра сигнал надходить на підсилювальний каскад на транзисторі VT4. Перетворювач частоти виконаний на діодах VD4-VD7 за кільцевою схемою. Вхідний сигнал надходить на первинну обмотку трансформатора Т4, а сигнал генератора плавного діапазону на первинну обмотку трансформатора Т6. Генератор плавного діапазону (ГПД) виконаний транзисторах VT1-VT3. Власне генератор зібраний на транзисторі VT1. Частота генерації лежить у межах 2,085-2,185 МГц, цей діапазон задається контурною системою, що складається з індуктивності L1, і розгалуженої ємнісної складової С8, С7, С6, С5, СЗ, VD3.
Перебудова у зазначених вище межах здійснюється змінним резистором R2, який є органом налаштування. Він регулює постійну напругу на варикапі VD3, що входить до складу контуру. Напруга налаштування стабілізується за допомогою стабілітрона VD1 та діода VD2. У процесі налагодження перекриття у вказаному вище діапазоні частот встановлюють підстроюванням конденсаторів СЗ та Сб. За бажання працювати в іншому діапазоні або з іншою проміжною частотою потрібна відповідна перебудова контуру ГПД. Зробити це не складно озброївшись цифровим частотоміром.
Контур включений між базою та емітером (загальним мінусом) транзистора VT1. Необхідна збудження генератора ПОС береться з ємнісного трансформатора між базою і емітером транзистора, що складається з конденсаторів С9 і СЮ. ВЧ виділяється на емітері VT1 і надходить на підсилювально-буферний каскад на транзисторах VT2 та VT3.
Навантаження – на ВЧ-трансформатор Т1. З його вторинної обмотки сигнал ГПД надходить на перетворювач частоти. Тракт проміжної частоти виконано на транзисторах VT5-VT7. Вихідний опір перетворювача низько, тому перший каскад УПЧ зроблено на транзисторі VT5 за схемою із загальною базою. З його колектора посилена напруга ПЧ надходить на кварцовий фільтр, триланковий, частоту 4,915 МГц. За відсутності резонаторів на цю частоту можна використовувати інші, наприклад, на 4,43 МГЦ (від відеотехніки), але це вимагатиме зміни налаштувань ГПД та самого кварцового фільтра. Кварцовий фільтр незвичайний, він відрізняється тим, що його смугу пропускання можна регулювати.
Схема приймача. Регулювання здійснюється за допомогою зміни ємностей, включених меду ланками фільтра та загальним мінусом. Для цього використовуються варикапи VD8 та VD9. Їхні ємності регулюються за допомогою змінного резистора R19, що змінює зворотну постійну напругу на них. Вихід фільтра – на ВЧ-трансформатор Т7, а з нього на другий каскад УПЧ також із загальною базою. Демодулятор виконаний на T9 та діодах VD10 та VD11. Сигнал опорної частоти надходить з генератора на VT8. У ньому має бути кварцовий резонатор такий самий як і кварцовому фільтрі. Низькочастотний підсилювач виконаний транзисторах VT9-VT11. Схема двокаскадна із двотактним вихідним каскадом. Резистор R33 регулює гучність.
Навантаження може бути як динамік, так і головні телефони. Котушки та трансформатори намотані на феритових кільцях. Для Т1-Т7 використовуються кільця зовнішнім діаметром 10мм (можна імпортні типу Т37). Т1 - 1-2 = 16 віт., 3-4 = 8 віт., Т2 - 1-2 = 3 віт., 3-4 = 30 віт., ТЗ - 1-2 = 30 віт., 3-4 = 7 віт., Т7 -1-2 = 15 віт., 3-4 = 3 віт. Т4, Тб, T9 - втричі складеним дротом 10 витків, кінці розпаяти згідно з номерами на схемі. Т5, Т8 - удвічі складеним дротом 10 витків, кінці розпаяти згідно з номерами на схемі. L1, L2 - на кільцях діаметром 13 мм (можна імпортні типу Т50), - 44 витки. Для всіх можна використовувати провід ПЕВ 0,15-0,25 L3 та L4 - готові дроселі 39 та 4,7 мкГн, відповідно. Транзистори КТ3102Е можна замінити іншими КТ3102 чи КТ315. Транзистор КТ3107 – на КТ361, але потрібно щоб VT10 та VT11 були з однаковими буквеними індексами. Діоди 1N4148 можна замінити на КД503. Монтаж виконаний об'ємним способом на шматку фольгованого склотекстоліту розміром 220x90 мм.
У цій статті наводиться опис трьох найпростіших приймачів з фіксованим налаштуванням на одну з місцевих станцій СВ або ДВ діапазону, це гранично спрощені приймачі з живленням від батареї "Крона", розташовані в корпусах гучномовців, що містять динамік і трансформатор.
Принципова схема приймача показано малюнку 1А. Його вхідний контур утворює котушка L1, конденсатор cl та підключена до них антена. Налаштування контуру станцію здійснюється зміною ємності С1 чи індуктивності Ll. Напруга ВЧ сигналу з частини витків котушки надходить на діод VD1, що працює як детектор. Зі змінного резистора 81, що є навантаженням детектора і регулятором гучності, напруга низької частоти надходить на базу VT1 для посилення. Негативна напруга усунення з урахуванням цього транзистора створюється постійної складової продетектированного сигналу. Транзистор VT2 другого каскаду підсилювача НЧ має безпосередній зв'язок із першим каскадом.
Посилений їм коливання низької частоти через вихідний трансформатор Т1 надходять до гучномовця В1 і перетворюються на акустичні коливання. Схема приймача другого варіанта показано малюнку. Приймач, зібраний за цією схемою, відрізняється від першого варіанта лише тим, що у його підсилювачі НЧ використовуються транзистори різних типів провідності. На малюнку 1В наведено схему третього варіанту приймача. Відмінна його особливість - позитивний зворотний зв'язок, що здійснюється за допомогою котушки L2, що значно підвищує чутливість та вибірковість приймача.
Для живлення будь-якого приймача використовується батарея з напругою-9В, наприклад «Крона» або складена з двох батарей 3336JI або окремих елементів, важливо щоб вистачило місця в корпусі абонентського гучномовця, в якому збирається приймач. Поки на вході немає сигналу обидві транзистори майже закриті і токпо-вимагається приймачем в режимі спокою не перевищує 0,2 Ма. Максимальний струм при максимальній гучності становить 8-12 Ма. антеною служить будь-який провід довжиною близько п'яти метрів, а заземленням штир, убитий у землю. Вибираючи схему приймача, потрібно враховувати місцеві умови.
На відстані близько 100 км до радіостанції при використанні вище зазначеної антени та заземлення можливий гучномовний прийом приймачами за двома першими варіантами, до 200 км - схема третього варіанту. На відстані до станції не більше 30 км можна обійтися антеною у вигляді проводу завдовжки 2 метри і без заземлення. Приймачі змонтовані об'ємним монтажем у корпусах абонентських гучномовців. Переробка гучномовця зводиться до встановлення нового резистора регулювання гучності, поєднаного з вимикачем живлення та встановлення гнізд для антени та заземлення, при цьому розділовий трансформатор використовується як Т1.
Схема приймача. Котушку вхідного контуру намотують на відрізку стрижня феритового діаметром 6 мм і довжиною 80 мм. Для прийому радіостанцій ДВ діапазону котушка повинна містити 350, з відведенням від середини, витків проводу ПЕВ-2-0,12. Для роботи в СВ діапазоні має бути 120 витків з відведенням від середини того ж дроту, котушку зворотного зв'язку для приймача третього варіанта намотують на контурну котушку, вона містить 8-15 витків. Транзистори потрібно підібрати з коефіцієнтом посилення ВСТ щонайменше 50.
Транзистори можуть бути будь-які германієві низькочастотні відповідні структури. Транзистор першого каскаду повинен мати мінімально можливий зворотний струм колектора. Роль детектора може виконувати будь-який діод серій Д18, Д20, ГД507 та інші високочастотні. Змінний резистор регулятора гучності може бути будь-якого типу, з вимикачем, з опором від 50 до 200 кілоом. Можливо і використання штатного резистора абонентського гучномовця, зазвичай там використовуються резистори з опором від 68 до 100 кому. У цьому випадку доведеться передбачити окремий вимикач живлення. Як контурний конденсатор використаний підстроювальний керамічний конденсатор КПК-2.
Схема приймача. Можливе використання змінного конденсатора з твердим або повітряним діелектриком. В цьому випадку можна ввести в приймач ручку налаштування, і якщо конденсатор має досить велике перекриття (у двосекційному можна з'єднати паралельно дві секції, максимальна ємність при цьому подвоїться) можна з однією середньохвильовою котушкою приймати станції ДВ і СВ діапазоні. Перед налаштуванням потрібно виміряти струм споживання від джерела живлення при відключеній антені, і якщо він більше одного міліампера замінити перший транзистор на транзистор з меншим зворотним струмом колектора. Потім потрібно підключити антену і обертанням ротора контурного конденсатора і переміщуючи котушку по стрижню, налаштувати приймач на одну з потужних станцій.
Конвертор для прийому сигналів в діапазоні 50 МГЦ Тракт ПЧ-НЧ трансівера призначений для застосування в схемі останнього, супергетеродинні, з одноразовим перетворенням частоти. Проміжна частота обрана рівною 4,43 МГц (використовуються кварці від відеотехніки)
Магнітні феритові антени гарні своїми невеликими розмірами та добре вираженою спрямованістю. Стрижень антени повинен розташовуватись горизонтально та перпендикулярно напрямку на радіостанцію. Інакше кажучи, антена не приймає сигналів із боку торців стрижня. Крім того, вони малочутливі до електричних перешкод, що є особливо цінним в умовах великих міст, де рівень таких перешкод великий.
Основними елементами магнітної антени, що позначається на схемах літерами МА або WA, є котушка індуктивності, намотана на каркасі з ізоляційного матеріалу, і осердя з високочастотного феромагнітного матеріалу (фериту) з великою магнітною проникністю.
Схема приймача. Нестандартний детекторний |
Схема його відрізняється від класичної насамперед, детектором побудованим на двох діодах, і конденсаторі зв'язку, що дозволяє підібрати оптимальне навантаження контуру детектором, і тим самим отримати максимальну чутливість. При подальшому зменшенні ємності С3 резонансна крива контуру стає ще гострішою, тобто селективність зростає, але чутливість дещо зменшується. Сам коливальний контур складається з котушки та конденсатора змінної ємності. Індуктивність котушки теж можна змінювати в широких межах, всуваючи та висуваючи феритовий стрижень.
Приймач (див. малюнок нижче) складається з магнітної антени МА, двокаскадного підсилювача радіо частоти (УРЧ), амплітудного детектора та підсилювача звукової частоти (УЗЧ) на мікросхемі.
Основні принципи, закладені під час проектування РПУ:
- простота конструкції;
- висока повторюваність;
- не критичність до застосовуваних деталей;
- простота в налаштуванні.
Приймальна антена, призначена для уловлювання енергії радіохвиль, є котушкою індуктивності L1 намотаною на феритовому стрижні. Налаштування антенного контуру на бажану хвилю здійснюється конденсатором змінної ємності С1, підключеним паралельно до висновків котушки L1. В описуваному приймачі використовується конденсатор змінної ємності 5/380 пФ. За допомогою такого конденсатора можна змінювати довжину хвилі приблизно в 7 разів. Максимальна довжина хвилі обрана рівною 2000 м, отже, мінімальна становить близько 280 м. Тобто приймач налаштовується на бажану радіостанцію без будь-яких перемикань лише за допомогою одного конденсатора змінної ємності в діапазоні довгих та середніх хвиль. Щоправда, при цьому, виявляється неохопленим ділянку діапазону від 200 до 280 м. У разі необхідності діапазон радіохвиль, що приймаються, може бути зміщений у бік більш коротких хвиль, для чого слід дещо зменшити число витків котушки індуктивності L1.
Прийнята антеною енергія радіохвиль створює в котушці L1 електрорушійну силу (ЕРС), величина якої для цього приймача становить 5-10 мВ при середній напруженості поля, що дорівнює 20-40 мВ/м. У той самий час відомо, що з неспотвореної роботи детектора приймача потрібна напруга щонайменше 20-30 мВ. У зв'язку з цим між магнітною антеною та детектором необхідно мати підсилювач радіо частоти.
Підключити вхід звичайного підсилювача РЧ на транзисторах до контуру магнітної антени не можна. Справа в тому, що опір налаштованого контуру в резонанс з радіостанцією обчислюється сотнями кілоом, тоді як вхідний опір підсилювача - близько 1 кОм, тобто приблизно в сотні разів менше.
Тому на вхід підсилювача подається не вся напруга, що розвивається на контурі, а тільки його дуже невелика частина. Робиться це зазвичай за допомогою котушки зв'язку L2, що знаходиться на стрижні магнітної антени поряд з котушкою індуктивності L1. Кількість витків котушки зв'язку береться у 20-30 разів менше, ніж кількість витків контурної котушки. У даному приймачі котушка індуктивності L1 містить 250 витків, а L2 лише 10 витків. Таким чином, напруга на котушці L2 буде в 25 разів меншою, ніж на котушці L1 і становитиме всього 200-400 мкВ.
Оскільки для нормальної роботи детектора потрібна напруга сигналу не менше 20-30 мВ, підсилювач РЧ повинен збільшити вхідний сигнал в 100-150 разів. На практиці завжди необхідно мати запас посилення хоча б 2-3 рази. Тому реальний коефіцієнт посилення за напругою підсилювача ВЧ має становити щонайменше 300-500. Забезпечити таке велике посилення можна лише за допомогою двокаскадного підсилювача РЧ.
Підсилювач радіо частоти приймача складається з двох однакових каскадів, виконаних на транзисторах VT1 та VT2 за аперіодичною схемою. Перший каскад включає транзистор VT1 три резистора ланцюга стабілізації режиму роботи транзистора по постійному струму (R1, R2, R4), опір колекторного навантаження - резистор R3, перехідний конденсатор С2 і блокувальний С4, шунтуючий резистор R4 по змінному.
Напруга сигналу на котушці індуктивності L2 викликає в ланцюгу бази транзистора струм, який посилюється ланцюга колектора. Частина посиленого струму протікає через резистор R3, решта струму через перехідний конденсатор С3 надходить у ланцюг бази транзистора VT2. За рахунок посилення струму, що забезпечується першим каскадом, напруга сигналу на вході другого каскаду стає більше, ніж на котушці індуктивності L2. Залежно від підсилювальних властивостей транзисторів, що застосовуються, перший каскад може забезпечувати посилення по напрузі від 10 до 30 разів.
Другий каскад працює так само, як і перший, відмінність полягає у величині кінцевого навантаження. Якщо основним навантаженням першого каскаду змінного струму є низькоомний вхідний опір другого каскаду, то для другого каскаду таким навантаженням є відносно високоомний вхідний опір детектора. За рахунок більшого опору кінцевого навантаження коефіцієнт посилення другого каскаду за напругою становить близько 50 і мало змінюється зміні транзисторів. Таким чином, загальне посилення напруги до детектора може становити приблизно (10 - 30) * 50 = 500-1500 разів.
Підсилювальні властивості каскаду залежать як від типу транзисторів, що застосовуються, так і від режиму їх роботи. Транзистор може забезпечити значне посилення сигналу тільки в тому випадку, коли його коефіцієнт передачі струму був більше 10, а максимальна частота сигналу, що посилюється, принаймні, в 20-30 разів була менша граничної частоти транзистора.
В даному випадку максимальна частота сигналу може становити 1,1 - 1,5МГц (довжина хвилі 200-280м), а тому гранична частота транзисторів, що застосовуються, повинна бути не менше 20-45 МГц. Цій умові задовольняють транзистори КТ3102.
Слід мати на увазі, що навіть найкращий транзистор працюватиме незадовільно, якщо не встановити необхідний для нього режим. Під режимом роботи транзистора розуміють постійну напругу між колектором і емітером, що часто називається просто напругою колектора, і постійний струм колектора (або емітера). Для більшості типів низькочастотних і високочастотних транзисторів, що працюють у каскадах посилення напруги, зазвичай рекомендується наступний режим: напруга колектора від 2,5 до 9 ст струм колектора від 0,5 до 2 мА. Підсилювальні властивості транзисторів покращуються зі збільшенням напруги і струму, але при цьому зростає витрата енергії джерела живлення. У кишенькових та портативних приймачах, що живляться від малогабаритних батарей з обмеженим терміном служби, економне витрачання енергії має велике значення. Тому в даному приймачі було обрано деякий середній режим, а саме: струм колектора 1 -1,1 мА, напруга на колекторі близько 4,2 Ст.
Режим роботи транзисторів стабілізований за допомогою трьох постійних резисторів, один з яких (R4 і R9) включений у ланцюг емітера, два інших (R1, R2 та R6, R7) утворюють дільник напруги в ланцюзі бази. Для того щоб режим роботи не залежав від параметрів застосовуваних транзисторів і коливань температури, зазначені елементи зміщення повинні бути підібрані таким чином, щоб постійна напруга на резисторі в ланцюзі емітера була не менше 1,2 В, а власний струм дільника напруги становив не менше однієї четвертої частини від струму колектора. При вибраному значенні струму колектора в цьому випадку опір резистора в ланцюзі емітера повинен становити 1,2В*1мА=1,2кОм, а опір резистора нижнього плеча дільника напруги необхідно вибирати приблизно в 3-4 рази більше значення резистора в емітера. Величини опорів резисторів R4 та R9 обрані рівними 1,2кОм. Опір колекторного навантаження транзисторів VT1 і VT2 можна визначити із співвідношення: Rн=0,4*Еп/Iкп=0,4*9В/1мА=3,6кОм, а падіння напруги на них складе Urн=Rн*Iкп=3,6кОм* 1ма=3,6В При цьому опір резистора нижнього плеча дільника напруги стане рівним 1,2кОм*(3-4)=3,6 – 4,8кОм. Для зменшення кількості номіналів резисторів слід прийняти R2 = R7 = R3 = R8 = 3,6 кОм. Опір резистора верхнього плеча дільника (R1 і R6) визначено з умови: R1=R6=2,4*(Eп-Urе)/Iкп=2,4*(9В-1,2В)/1мА=20кОм.
При струмі колектора, що дорівнює 1-1,2 мА, постійна напруга на колекторі щодо «мінуса» живлення складе близько 3,6 В, а напруга на емітері щодо «мінуса» приблизно 1,2 В. У цьому випадку напруга на колекторі щодо емітера складе близько 4,2 В. Реальні значення струмів і напруг можуть відрізнятися від зазначених у межах ±10%, що пов'язано з розкидом параметрів самих транзисторів, так і резисторів зміщення.
Конденсатори С2, С3, С5 є перехідними. Вони призначені, по-перше, для поділу між собою каскадів постійного струму, по-друге, для передачі з можливо меншими втратами вихідної напруги одного каскаду на вхід наступного. Величина ємності перехідного конденсатора повинна бути такою, щоб її опір на найнижчих частотах сигналу, що посилюється, було в кілька разів менше вхідного опору наступного каскаду.
Для підсилювача ВЧ мінімальна частота дорівнює 150 кГц (довжина хвилі 2000 м), а вхідний опір підсилювального каскаду становить у середньому кілька сотень Ом. Для задоволення необхідної умови ємність конденсаторів С2, С3 повинна бути не менше 6000 пФ. За рахунок вищого вхідного опору детектора ємність конденсатора С5 може бути зменшена до 2000-3000 пФ. В даному випадку з метою зменшення кількості номіналів, що використовуються величина перехідних конденсаторів С2, С3, C5, обрана рівною 6800 пФ.
Можна використовувати конденсатори ємністю 2200 або 3300 пФ, але тоді буде спостерігатись деяке зменшення посилення на найнижчих частотах.
Конденсатори С4 та С6 є блокувальними. Вони призначені для шунтування резисторів R4 і R9 змінного струму. Місткість цих конденсаторів повинна бути такою, щоб їх опір на найнижчих частотах, що посилюються, не перевищувало величини вихідного опору каскаду з боку емітера. Зазвичай цей опір у кілька разів менший за вхідний опір каскаду, тому ємність блокувального конденсатора повинна бути в кілька разів більша за ємність перехідного конденсатора. У даному приймачі конденсатори С4 та С6 обрані рівними по 0,047 мкФ.
Необхідно вказати призначення конденсаторів С10 – С15 та резисторів R5 та R10. Конденсатори C11, C13, С15 шунтують по змінному струму батарею живлення, послаблюючи дію зворотного зв'язку між каскадами через внутрішній опір батареї. Резистори R5, R10 і конденсатори С10,С12, C14 утворюють розв'язуючий фільтр, що перешкоджає виникненню позитивного зворотного зв'язку між каскадами УРЛ, а також перешкоджають проникненню сигналів ВЧ по ланцюгах живлення в підсилювач НЧ і навпаки.
Детекторний каскад.Сигнал ВЧ з виходу транзистора VT2 надходить на вхід детекторного каскаду, виконаного за схемою подвоєння напруги. До детекторного каскаду входять перехідний конденсатор С5, діоди VD1 і VD2, конденсатор С7 і резистор R11. Виділення електричних коливань звукової частоти ВЧ сигналу здійснюється діодами VD1 і VD2. Резистор R11 і конденсатор С7 утворюють фільтруючий ланцюжок, опір якого велике для постійного струму та струму електричних коливань звукових частот і дуже мало для струмів РЧ. В результаті падіння напруги ЗЧ на резисторі R11 значно більше, ніж РЧ величиною якого можна не вважатися.
Підсилювач потужності звукової частоти.Продетектований низькочастотний сигнал через регулятор гучності R11 надходить на мікросхему УМЗЧ DA1 (TDA2822M), включену за бруківкою для досягнення максимальної вихідної потужності при мінімумі споживаної енергії, при цьому потрібно всього два зовнішні конденсатори - С8 і С9.
Гучномовцем може бути будь-яка динамічна головка потужністю від 0,1 Вт і опором від 6 Ом і вище. Застосувавши голівку опором 25..50 Ом і, втративши в гучності прийому, вдається значно зменшити струм, що споживається приймачем.
Деталі, конструкція та монтаж.У приймачі застосовуються готові деталі. Саморобними є котушки магнітної антени, монтажна плата. Паяння сполук виробляють свинцево-олов'яним припоєм, наприклад, ПОС-90. Як флюс застосовується каніфоль у твердому або рідкому вигляді. Слід пам'ятати, що напівпровідникові прилади, малогабаритні конденсатори і резистори дуже чутливі до перегріву. Тому паяння слід робити малопотужним паяльником (не більше 50 Вт), не перегріваючи його. Дотик до місця з'єднання має бути нетривалим.
Налаштування та робота з приймачем.Після закінчення складання уважно перевіряють правильність виконання монтажу та розташування деталей, включення транзисторів та діодів. Тільки після цього приєднують джерело живлення. Потім до розімкнутих контактів вимикача живлення підключають міліамперметр на 10-30 мА.
Якщо всі деталі, що застосовуються, справні і монтаж здійснено правильно, то прилад покаже струм в межах 6-8 мА. При значно більшому або меншому струмі слід вимкнути живлення та знову перевірити весь монтаж.
Справність каскадів посилення РЧ перевіряють за показаннями вольтметра постійного струму, що включає між плюсовим проводом живлення і відповідними електродами транзисторів. Якщо виміряні значення від зазначених лише на ±10%, то каскади вважатимуться справними. У разі несправності показання можуть відрізнятися на 25-30% і більше.
Переконавшись у правильності встановлених режимів, приступають до налаштування приймача. З цією метою регулятор гучності встановлюють у положення найбільшої гучності і обертанням ручки налаштування домагаються прийому однієї з місцевих радіостанцій. Слід пам'ятати про спрямованість прийому магнітною антеною. Гучність прийому буде найбільшою, коли поздовжня вісь антени розташована горизонтально і спрямована перпендикулярно напрямку на станцію.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Аудіо підсилювач | TDA2822M | 1 | До блокноту | ||
| VT1, VT2 | Біполярний транзистор | КТ3102 | 2 | До блокноту | ||
| VD1, VD2 | Діод | КД522А | 2 | До блокноту | ||
| З 1 | Конденсатор змінної ємності | 5-380 пФ | 1 | До блокноту | ||
| С2, С3, С5, С7 | Конденсатор | 6800 пФ | 4 | До блокноту | ||
| С4, С6 | Конденсатор | 0.047 мкф | 2 | До блокноту | ||
| С8, С11, С13, С15 | Електролітичний конденсатор | 10 мкФ 10 В | 4 | До блокноту | ||
| С9, С10, С12, С14 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 4 | До блокноту | ||
| R1, R6 | Резистор |
