Радиоконструктор. Приемник начинающего коротковолновика JUNIOR
Не секрет, что для начинающих радиолюбителей самостоятельная постройка хорошего приемника для наблюдений за работой радиолюбительских станций связана с определенными трудностями, связанными с отсутствием достаточного опыта и необходимых измерительных приборов. Мной уже было разработано несколько подобных приемников, простых и доступных для повторения в домашних условиях[1,2,3,4]. Но, как показало общение на форумах, для многих радиолюбителей аккуратное конструктивное оформление собранного и настроенного приемника также представляет определённую проблему. Поэтому совместно с Вячеславом Яременко (UR3IQH) был разработан радиоконструктор — приемник начинающего коротковолновика «Junior» в виде набора для самостоятельной сборки, включающего в себя все компоненты (в т.ч. и стильный корпус с монтажным и крепёжным комплектом), необходимые для сборки приемника, что называется «под ключ», описание которого я и представляю вашему вниманию.
Приемник «Junior» предназначен для приема сигналов любительских радиостанций, работающих телеграфом(CW) и однополосной модуляцией (SSB) на двух популярных диапазонах — 80 и 20 метров и рассчитан на работу практически с любой, даже суррогатной, внешней антенной длиной более 5-7 м. Базовый вариант комплектации оснащён с цифровой шкалой на ЖКИ A16-PLL с функцией автоподстройки частоты (ЦАПЧ)
Основные технические характеристики:
Диапазоны рабочих частот, МГц ……………………………………………….. 3,5 и 14
Полоса пропускания (по уровню –6 дБ), Гц …………………………….. 300…2700
Чувствительность с антенного входа , мкВ, при полосе пропускания
2,4 кГц и отношении сигнал/шум 10 дБ, не хуже ……………………………. 0,6
Коэффициент усиления, тыс. раз, не менее .………………………..……………. 120
Уровень собственных шумов, мВ, не более ………………………………………… 18
Избирательность по зеркальному каналу, дБ, не менее …………………. 40
Диапазон регулировки АРУ, дБ, при изменении выходного
напряжения на 6 дБ, не менее ………………………………………………………. 50
Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом, мВт, не менее …. 300
Ток покоя без ЦШ, при напряжении источника
питания 9…12 В, мА, не более ………………………… 18(14 МГц) и 30(3,5 МГц)
Ток потребления ЦШ A16-PLL[5], при напряжении источника
питания 9…12 В, мА, не более ……………………………………………………. 40
Принципиальная схема приемника приведена на рис. 1. Он собран по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты и кварцевым фильтром (КФ) в качестве фильтра основной селекции. Его структура во многом подобна приемнику «Малыш»[1], аналогичен и выбор диапазонов, только в виду дефицитности кварцев на 5.25 МГц частота ПЧ выбрана 5МГц. При таком значении ПЧ уже не обойтись не переключаемым ГПД, но есть и небольшой бонус (Hi!) – теперь в полосе зеркального канала на обоих диапазонах нет мощных мешающих станций и можно с успехом применить более простые двухконтурные ПДФ. В состав приемника может входить цифровая шкала A16-PLL с функцией ЦАПЧ [5]. В качестве первого и второго смесителей используются популярные микросхемы NE(SA)612A, что обусловило не только достаточно высокую чувствительность (не хуже 0,5мкВ) со входа ИМС (вывод 1), но немного больший динамический диапазон (ДД) — примерно 90 дБ по блокированию и 70 дБ по интермодуляции. И, тем не менее, поскольку диапазон входных сигналов с большой полноразмерной антенны может достигать значений 110…120 дБ, для комфортного приема надо правильно согласовывать ДД приемника (подробнее об этом смотрите в [6]).
Итак, сигнал с антенного разъема поступает на регулируемый плавный аттенюатор 0R1, обеспечивающий глубину регулировки не менее 40 дБ, что позволяет обеспечить работу приемника без перегрузки с практически любой антенной. Далее сигнал через контакты реле переключателя диапазонов К1.1 и конденсатор связи С1 поступает на двухконтурный полосовой диапазонный фильтр (ПДФ) – в положении контактов, показанном на схеме, ПДФ диапазона 20 метров (на катушках индуктивности L1, L3 и конденсаторах С4,С5,С9,С10,С13), изготовленный из малогабаритных дросселей стандартных номиналов. Они дешевы, уже широко доступны и, главное, позволяют отказаться от столь нелюбимых многими начинающими радиолюбителями самодельных катушек. Малая, по сравнению с контурной, емкость конденсатора связи с антенной существенно снижает влияние параметров антенны на входной контур, что исключает его расстройку и позволяет достаточно эффективно принимать на антенны любой длины. АЧХ ПДФ приведена на рисунке 2.
Она получена при помощи прибора NWT7, выход которого подключается непосредственно на антенны вход, а вход через высокоомный пробник с выводу 1 DA1. Во избежание перегрузки смесителя увовень сигнала испытаттельно сигнала не должен превышать 10-12 мВэфф.
Переключение диапазонов производится посредством тумблера SA1. При переключении на диапазон 80 м первая группа его контактов SА1.1 подаёт напряжение питания +12в через резистор R1 на коммутирующее реле К1, а вторая группа контактов SA1.2 замыкает управляющий вход F1+F2 ЦШ A16-PLL, включая в ЦШ режим счёта Fгпд-Fоп. Одновременно с обмотки реле через резистивный делитель R2,R4 постоянное напряжение величиной порядка 4,5В подаётся на затвор транзистора VT1 и открывает его. Т.о. к частотозадающему контуру ГПД подключается триммер С15, понижающий частоту ГПД на 80 м диапазоне, но об этом чуть ниже. Рабочее напряжение реле К1 9В. При напряжении питания 12В излишек напряжения «гасит» резистор R1, а при напряжении питания 9В его заменяют перемычкой.
Отфильтрованный ПДФ сигнал через контакты реле К1.2 и разделительный конденсатор С19 поступает на вход первого смесителя (вывод 1 DA1), выполненном на микросхеме NE(SA)612a. Второй вход смесителя (вывод 2) соединен с общим проводом по высокой частоте через блокировочный конденсатор С18. NE(SA)612a представляет собой двойной балансный смеситель, созданный на основе ячейки Гильберта, с симметричными входами и выходами и встроенным гетеродином. Входное сопротивление примерно 3,8 кОм, коэффициент преобразования примерно 5 раз.
Генератор плавного диапазона (ГПД) приемника построен с использованием цепей встроенного гетеродина (выв. 6,7 DA1). Он выполнен по схеме ёмкостной «трёхточки» на катушке индуктивности L5 и конденсаторах С17,С20,С21,С23. Перестройка ГПД по частоте производится варикапом VD3, подключённым через растягивающий конденсатор С22. Управляющее напряжение на варикап подаётся с движка десятиоборотного потенциометра 0R2 (TUNE)через помехоподавляющую цепь R6,С24,R8. Подстроечный резистор R9 ограничивает диапазон перестройки снизу. Резистор R11 линеаризирует характеристику управления частотой, обеспечивая примерно одинаковую плотность настройки по всему диапазону. Стабильное питание напряжением +6В ВЧ каскадов и гетеродинов обеспечивает интегральный стабилизатор DA2.
С учётом частоты ПЧ=5 МГц, диапазон перестройки частоты ГПД на 20м диапазоне должен быть не менее 9-9,35 МГц, а на диапазоне 80м – не менее 8,5 -8.8 МГц. При одном не переключаемом ГПД диапазон его перестройки должен быть не менее 9,35-8,5=0,85 МГц или примерно 85 кГц на оборот, что сильно затруднит точную настройку приёмника на SSB станции. Поэтому диапазон перестройки ГПД ограничен одним диапазоном: на 20м диапазоне полосой 9-9,35 МГц, а при переключении на 80м диапазон через отрытый ключ VT1 к контуру подключается триммер С15, смещающий диапазон перестройки ГПД к требуемым 8,5-8,8 МГц. При этом получается вполне комфортная плотность настройки – примерно 35-40 кГц/оборот. Обратносмещённый диод VD2 выполняет функции варикапа в цепи автоподстройки частоты (PLL), управляющее напряжение на который подаётся с вывода PLL ЦШ A16-PLL через помехоподавляющую цепь С3,R3. Для варианта приемника без ЦШ детали, показанные оранжевым цветом ( С3,R3,VD2 ,С16) или, как минимум С16, на плату устанавливать не нужно.
С выхода смесителя (вывод 5) сигнал ПЧ проходит через четырехрезонаторный кварцевый лестничный фильтр ZQ1-ZQ4 на частоту 5 МГц, имеющий полосу пропускания 2,4кГц. Этот фильтр был спроектирован при помощи программы Dishal203_RUS (рис.3).
Для повышения избирательности по соседнему каналу АЧХ КФ была синтезирована по Чебышеву, результате чего подавление нерабочей боковой полосы на частоте 1 кГц получилось примерно 35 дБ, что сопоставимо с избирательностью ныне популярных 8-резонаторных QER фильтров. Для лучшего согласования с выходным сопротивлением смесителя (1,5 кОм) крайние ёмкости КФ при помощи той же программы были пересчитаны из последовательных в параллельные, результате характеристическое сопротивление КФ повысилось до 1,5 кОм. Реально полученная АЧХ КФ представлена на рис.4,
а АЧХ всего приемника на рис.5
С выхода КФ сигнал ПЧ через резистор R15 поступает на вход однокаскадного усилителя промежуточной частоты (УПЧ), выполненного на транзисторе VT3 по схеме с общим эмиттером. Коэффициент усиления УПЧ примерно 10 раз. Из-за эффекта Миллера входное сопротивление УПЧ содержит большую ёмкостную составляющую. Даже при применении СВЧ транзистора S9018 с малой ёмкостью переходов входная емкость каскада достигает нескольких десятков пФ и способна сильно исказить АЧХ КФ. Резистор R15 обеспечивает оптимальную (с учётом входного активного сопротивления УПЧ) резистивную нагрузку КФ и развязку его от реактивностей УПЧ.
С выхода УПЧ усиленный сигнал через антипаразитный резистор R19 и разделительный конденсатор С34 поступает на вход (вывод 1 DA3) узла второго смесителя, точнее смесительного детектора, выполненного на микросхеме NE(SA)612a. Генератор опорной частоты приемника также построен с использованием цепей встроенного гетеродина (выв. 6,7 DA1) по схеме ёмкостной «трёхточки». Частота опорного гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором ZQ5 на частоту 5 МГц. Поскольку его частота генерации должна быть ниже примерно на 300 Гц от нижней границы полосы пропускания КФ по уровню -6дБ (примерно 4,998 МГц), ее сдвигают вниз от номинального значения последовательным контуром, состоящем из катушки индуктивности L6 и триммера С37, включенными последовательно с резонатором.
Выделенный и усиленный вторым смесителем парафазный сигнал звуковой частоты поступает на выход смесителя (выводы 4 и 5 микросхемы DA3), к которому подключен конденсатор С41, образующий совместно с выходным сопротивлением (1,5+1,5 кОм) смесителя однозвенный ФНЧ с частотой среза примерно 3 кГц. Далее через разделительные конденсаторы С42,С43 сигнал проходит через еще один, но уже симметричный, однозвенный ФНЧ с частотой среза примерно 3 кГц, образованный цепями R21С45 и R22С46. Очищенный от паразитных продуктов преобразования сигнал поступает на дифференциальные входы (выводы 2 и 3 DA4) основного УЗЧ, выполненный на популярной микросхеме LM386. Парафазное снятие сигнала со смесителя примерно в 2 раза повышает его уровень и позволяет лучше подавить побочные продукты преобразования.
Усиленный УЗЧ сигнал через разделительный конденсатор С50 одновременно подаётся на потенциометр регулятора громкости 0R3 и детектор цепи АРУ, выполненный по схеме однополупериодного выпрямителя на диоде VD4 и накопительном конденсаторе С39. Резистор R25 задаёт время срабатывания АРУ, а R20 – время отпускания. При указанных на схеме номиналах АРУ работает достаточно быстро и комфортно, без явных щелчков, в то же время не реагирует на кратковременные импульсные помехи. Управляющее напряжение АРУ поступает в цепь затвора регулирующего транзистора VT4, сток которого через разделительную ёмкость подключён параллельно входу смесительного детектора (вывод 1 DA3). Как только напряжение на затворе превысит порог открывания (примерно 1в), транзистор откроется и своим открытым каналом сток/исток зашунтирует вход смесителя и, через цепочку R19С34, нагрузку УПЧ — резистор R14. Т.о. не только снижается усиление тракта ПЧ, но и защищается смесительный детектор от перегрузки. Глубина регулировки АРУ зависит от величины сопротивления открытого канала и для 2N7000 (порядка 3-5 Ом) составляет примерно 50 дБ. Диод VD5 защищает приёмник от переполюсовки питания.
Конструкция и детали.
Большая часть деталей смонтирована на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита с маской и маркировкой размером 89х66 мм, которая была разработана Вячеславом (UR3IQH) . Плата рассчитана на установку малогабаритных радиодеталей, перечень которых приведён в таблице 1.
Монтаж деталей на плату начинаем с резисторов и конденсаторов, затем устанавливаем разъёмы и более габаритные детали – дроссели, реле, транзисторы и микросхемы. Дроссели L1-L4 следует монтировать так, чтобы нижний край корпуса дросселя был над поверхностью платы на высоте примерно 1-1.5мм. Дроссель L6 устанавливается вертикально. Для варианта приемника без ЦШ детали, показанные оранжевым цветом ( С3,R3,VD2 ,С16) или, как минимум С16, на плату устанавливать не нужно.
Смонтированная плата размещается в пластмассовом унифицированном корпусе размерами (149(Ш)х71(В)х110(Г)мм) в правом дальнем углу на расстоянии 1-2 мм от задней стенки и правой стойки. Она крепится к нижней крышке 4 резьбовыми металлическими стойками размером M3x5+6 мм.
Для разметки отверстий передней и задней панелей применяются соответствующие чертежи-трафареты. Для передней панели чертёж общий для вариантов приемника с ЦШ и без ЦШ, только в последней случае отверстия крепления ЦШ и индикаторное делать не нужно.
Отверстия крепления ЦШ нужно расзенковать сверлом диаметром 6-7 мм на глубину примерно 1-1,5мм, чтобы винты крепления были примерно на одном уровне с общей плоскостью панели. Так же рекомендуется на задней расзенковать сверлом диаметром 8-9 мм на глубину 1-1.5 мм отверстие крепления аудио разъема. Так как материал панелей достаточно мягкий, то зенковать лучше вручную. Это из личного опыта — моя попытка применить дрель со ступенчатым сверлом окончилась неудачей – сверло резко провалилось и диаметр отверстия стал 8 мм 🙁
ЦШ к передней крепится 4 винтами М2,5 в потай и только потом наклеивается передняя фальшпанель . Фальшпанель представляет собой самоклеящуюся плёнку с защитным слоем поверх напечатанного рисунка и подложкой. Она наклеивается как обои. Но требуется определённая аккуратность и терпение: семь раз отмерь –один отрежь. Сначала обрезаем излишки по рисунку. Затем, отслоив острым ножом или скальпелем подложку с одного края, начинаем приклеивать к панели, слегка поглаживая приклеенные участки, дабы не образовывались воздушные пузыри. Отверстия в наклеенной фальшпанели вырезаются острым ножом или скальпелем . Чтобы случайно не поцарапать ЖКИ, его лучше прикрыть, просунув в щель между панелью и ЦШ кусочек тонкого картона.
После наклейки фальшпанелей можно установить на переднюю и задние все разъёмы органы управления и произвести их распайку согласно схеме. Благодаря тому, что на плате приемника и ЦШ применяются разъёмные соединения, большую часть работ по разводке можно сделать не устанавливая панели в корпус.
Внешний вид варианта приемника без ЦШ. Здесь применяется ручка-счётчик оборотов с оцифрованной 10-оборотной шкалой, выполняющей функцию механической шкалы и позволяющей с достаточной точностью определять своё местоположение на диапазоне.
Внешний вид варианта приёмника с ЦШ
На фото показан пример выполнения внутреннего монтажа приемника с учётом приведённых выше рекомендаций в исполнении Вячеслава. Правда, у него цвет корпуса белый, ну это не принципиально. Вид монтажа в моём многострадальном экземпляре приемника после испытаний 4 вариантов компоновки приемника вряд ли годится для подражания 🙂
Настройка. Собранный без ошибок приемник, как правило, запускается сразу и вся настройка в общем-то «отвёрточная». Для настройки нам потребуются цифровой мультиметр и цифровой частотомер/цифровая шкала с чувствительностью не хуже 100 мВ или ГСС.
Перед первым включением приемника нужно ещё раз внимательно проверить монтаж, подключить все показанные на схеме внешние цепи. Напряжение питания установить 12,6В. Отключить разъём питания ЦШ и антенну, а потенциометры усиления и громкости установить на максимум. Переключиться на диапазон 20 м и включить питание. Ток потребления не должен превышать 20 мА, в динамике должен быть слышен небольшой равномерный шум. При переключении на диапазон 80м ток потребления не должен превышать 30 мА. Теперь можно приступить собственно к настройке, которая состоит из 4 этапов:
1.Проверка режимов и проверка работоспособности основных каскадов. Сначала цифровым мультиметром в режиме вольтметра проверяем режимы по постоянному току на соответствие указанным на схеме (±10%). Затем подключаем разъём питания ЦШ, при этом ток потребления должен увеличиваться не более, чем на 40 мА. Должна включиться подсветка ЖКИ и на экране показываться измеряемая частота. В общей работоспособности УНЧ убеждаемся, прикоснувшись пальцем к выводам 4 или 5 DA3. В динамике должно быть слышно громкое «рычание». Прикосновение руки к выводу 1 DA3, а затем и к базе VT3 приводит к существенном росту шумов , а зачастую и к громкому приему наиболее мощной местной радиовещательной станции (АМ,ФМ) – значит УПЧ, опорный генератор и смесительный детектор исправны. В работоспособности КФ, первого смесителя и ГПД убеждаемся, прикоснувшись рукой к выводу 1 DA1 – это должно привести к резкому увеличению уровня шумов с явными признаками присутствия радиосигналов.
- Установка частоты опорного гетеродина производится при помощи штатной ЦШ A16-PLL, для чего временно отключаем от ее разъёма F1 кабель, идущий от ГПД. В результате ЦШ показывает только частоту опорного гетеродина. Подстройкой триммера С37 выставляем частоту 4998,00 кГц. Строго говоря, точное значение частоты зависит от параметров конкретного КФ и может немного отличаться от указанного, но не больше, чем на 100 Гц, что в общем-то не критично. Но при желании частоту опору можно будет подстроить в процессе прослушивания эфира по наиболее приятному для себя тембру голоса корреспондента. Если нет ЦШ, то можно использовать частотомер, который подключают к разъёму BFO платы. Возвращаем подключение разъёма F1 на место и переходим к следующему этапу.
- Укладка диапазонов перестройки ГПД. Для этого переключаем SA1 на диапазон 20 м, вращением ручки TUNE перестраиваем приемник на крайнее верхнее по частоте положение и подстроечным сердечником катушки L5 устанавливаем по ЦШ частоту приема чуть выше верхней границы диапазона – примерно 14365 кГц. При использовании внешнего частотомера его подключаем к разъёму платы VFO и измеряем частоту ГПД, которая должна быть примерно 9365 кГц. Если настройка производится при помощи ГСС, то, подключив его к антенному гнезду, на нём устанавливаем частоту 14365 кГц и подстройкой сердечника катушки L5 добиваемся приёма тонального сигнала.
Затем настроив приемник на крайнее нижнее положение по частоте , подстроечным резистором R9 выставляем частоту приема чуть ниже нижней границы диапазона – примерно 13970 кГц. При использовании внешнего частотомера выставляем частоту ГПД примерно 8970 кГц. Если настройка производится при помощи ГСС, то, подключив его к антенному гнезду, на нём устанавливаем частоту 13970 кГц и подстроечным резистором R9 добиваемся приёма тонального сигнала.
Затем, переключившись на диапазон 80м, триммером С15 выставляем частоту приема чуть ниже нижней границы диапазона – примерно 3490 кГц. При использовании внешнего частотомера выставляем частоту ГПД примерно 8490 кГц. Если настройка производится при помощи ГСС, то, подключив его к антенному гнезду, на нём устанавливаем частоту 3490 кГц и триммером С15 добиваемся приёма тонального сигнала. Затем перестроив приемник на верхнюю частоту, убеждаемся, что она не ниже 3805- 3810 кГц (показания внешнего частотомера должны быть в пределах 8805-8810 кГц).
- 4. Настройка входных контуров. Настройка входных контуров производится с подключенной антенной. Для получения хороших результатов приёма антенна должна быть внешней, длиной не менее 10 м. Сначала настраиваем приемник на середину диапазона 80 м (примерно 3650 кГц) и поочерёдной регулировкой триммеров С6,С14 подстраиваем ПДФ по максимуму эфирных сигналов и шумов. Затем настраиваем приемник на середину диапазона 20м (примерно 14150 кГц) и поочерёдной регулировкой триммеров С6,С14 подстраиваем ПДФ по максимуму эфирных сигналов и шумов. Вот и вся настройка.
Теперь можно закрыть корпус. Для этого на винты длиной 50 мм насаживаем резиновые ножки и вместе с ними прикручиваем верхнюю крышку. Приёмник готов к работе. Приятно прослушивания эфира!
Купить радиоконструктор «Приемник начинающего коротковолновика JUNIOR» можно здесь
Вячеслав записал видеоролики с иллюстрацией работы приемника на небольшую проволочную антенну длиной 8м:
Диапазон 80 м https://youtu.be/BhPnnWJpXbQ
Диапазон 20м https://youtu.be/cMolc_zd9y8
Видео по сборке и настройке приемника от В.Карпелянского https://www.youtube.com/watch?v=_ysi8SJ15Z0&feature=em-uploademail
С.Беленецкий, US5MSQ декабрь 2019г. г.Киев
Литература:
- Двухдиапазонный радиоприемник «Малыш» https://us5msq.com.ua/dvuxdiapazonnyj-radiopriemnik-malysh/
- Простые супергетеродинные приемники на двухзатворных полевых транзисторах. Часть 1 https://us5msq.com.ua/prostye-supergeterodinnye-priemniki-na-dvuxzatvornyx-polevyx-tranzistorax/
Часть 2 https://us5msq.com.ua/prostye-supergeterodinnye-priemniki-na-dvuxzatvornyx-polevyx-tranzistorax-chast-2/
- Я строю простой ППП https://us5msq.com.ua/ya-stroyu-prostoj-ppp/
- Громкоговорящий ППП на германиевых транзисторах https://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/
- Набор для сборки цифровой шкалы на ЖКИ с ЦАПЧ https://us5msq.com.ua/forum/viewtopic.php?f=23&t=188
- В.Поляков. О реальной селективности КВ приемников. . — Радио, 1981, №3, с.18, №4, с.21
Радиолюбительский приемник: характеристики
Антенна любительского радиоприемника принимает сотни и тысячи радиосигналов одновременно. Их частоты могут варьироваться в зависимости от передачи на длинных, средних, коротких, ультракоротких волнах и телевизионных диапазонах. В промежутках между ними работают любительские, правительственные, коммерческие, морские и другие станции. Амплитуды сигналов, подаваемых на антенные входы приемника, варьируются от менее 1 мкВ до многих милливольт. Радиолюбительские контакты происходят на уровне порядка нескольких микровольт. Назначение любительского ресивера двоякое: выбор, усиление и демодуляция нужного радиосигнала, и отсеивание всех остальных. Приемники для радиолюбителей доступны как отдельно, так и в виде составляющей части трансивера.
Основные узлы ресивера
Радиолюбительские приемники должны иметь возможность принимать крайне слабые сигналы, отделять их от шума и мощных станций, всегда присутствующих в эфире. При этом для их удержания и демодуляции необходима достаточная стабильность. В целом производительность (и цена) радиоприемника зависит от его чувствительности, избирательности и стабильности. Есть и другие факторы, связанные с эксплуатационными характеристиками устройства. К ним относятся охват и считывание частоты, режимы демодуляции или детектирования ДВ, СВ, КВ, УКВ-радиоприемников, требования к мощности. Хотя ресиверы различаются по сложности и производительности, все они поддерживают 4 основные функции: прием, селективность, демодуляцию и воспроизведение. Некоторые также включают усилители для повышения уровня сигнала до приемлемых значений.
Прием
Это способность ресивера обрабатывать слабые сигналы, собираемые антенной. Для радиоприемника данная функциональная возможность прежде всего связана с чувствительностью. Большинство моделей имеет несколько каскадов усиления, необходимого для повышения мощности сигналов от микровольт до вольт. Таким образом, общий коэффициент усиления приемника может достигать порядка миллиона к одному.
Начинающим радиолюбителям полезно знать, что на чувствительность ресивера влияют электрические шумы, генерируемые в антенных контурах и самом устройстве, особенно во входных и радиочастотных модулях. Они возникают при термическом возбуждении молекул проводника и в компонентах усилителя, таких как транзисторы и трубки. В целом электрический шум от частоты не зависит и увеличивается с температурой и шириной полосы.
Любые помехи, присутствующие в антенных терминалах приемника, усиливаются вместе с принимаемым сигналом. Таким образом, существует предел чувствительности ресивера. Большинство современных моделей позволяет принимать 1 мкВ или меньше. Многие спецификации определяют эту характеристику в микровольтах для 10 дБ. Например, чувствительность 0,5 мкВ для 10 дБ означает, что амплитуда шума, генерируемого в ресивере, примерно на 10 дБ ниже сигнала в 0,5 мкВ. Иначе говоря, уровень помех приемника составляет около 0,16 мкВ. Любой сигнал ниже этого значения будет перекрываться ими и не будет слышен в динамике.
На частотах до 20–30 МГц внешний шум (атмосферный и антропогенный) обычно значительно выше внутренних помех. Большинство приемников имеют достаточную чувствительность для обработки сигналов в этом частотном диапазоне.
Селективность
Это способность приемника настраиваться на требуемый сигнал и отклонять нежелательные. В ресиверах используются высокодобротные LC-фильтры для пропускания только узкой полосы частот. Таким образом, полоса пропускания приемника имеет важное значение для устранения нежелательных сигналов. Селективность многих ДВ-ресиверов составляет порядка нескольких сотен герц. Этого достаточно для отсеивания большинства сигналов, близких к рабочей частоте. Все радиолюбительские приемники КВ- и СВ-диапазонов должны иметь избирательность около 2500 Гц для любительского голосового приема. Многие ресиверы и трансиверы ДВ/КВ используют переключаемые фильтры для обеспечения оптимального приема сигнала любого типа.
Демодуляция, или детекция
Это процесс разделения НЧ-составляющей (звука) из входящего модулированного сигнала несущей. В контурах демодуляции используются транзисторы или лампы. Два наиболее распространенных типа детекторов, применяемых в ВЧ-приемниках, – это диодный для ДВ и СВ и идеальный смеситель для ДВ или КВ.
Воспроизведение
Финальным процессом приема является преобразование обнаруженного сигнала в звуковой для подачи на динамик или наушники. Обычно для усиления слабого выхода с детектора используется каскад с высоким коэффициентом. Выход аудиоусилителя затем подается на динамик или наушники для воспроизведения.
Большинство радиолюбительских приемников имеют внутренний динамик и выходное гнездо для наушников. Простой одноступенчатый аудиоусилитель подходит для работы с наушниками. Для динамика обычно требуется 2-х или 3-ступенчатый аудиоусилитель.
Простые ресиверы
Первые приемники для радиолюбителей представляли собой простейшие устройства, которые состояли из колебательного контура, кристаллодетектора и наушников. Они могли принимать лишь местные радиостанции. Однако кристаллический детектор не способен правильно демодулировать сигналы ДВ или КВ. Кроме того, чувствительность и селективность такой схемы недостаточны для радиолюбительской работы. Увеличить их можно путем добавления аудиоусилителя к выходу детектора.
Радиоприемник прямого усиления
Чувствительность и избирательность могут быть улучшены путем добавления одного или нескольких каскадов. Этот тип устройств называется приемником прямого усиления. Многие коммерческие СВ-ресиверы 20-х и 30-х гг. использовали такую схему. Некоторые из них имели 2–4 ступени усиления для получения требуемой чувствительности и селективности.
Приемник прямого преобразования
Это простой и популярный подход для приема ДВ и КВ. Входной сигнал подается на детектор вместе с РЧ от генератора. Частота последнего несколько выше (или ниже) первого, чтобы можно было получить биение. Например, если на входе 7155,0 кГц, а ВЧ-генератор настроен на 7155,4 кГц, то смешиванием в детекторе создается звуковой сигнал 400 Гц. Последний поступает в высокоуровневый усилитель через очень узкий звуковой фильтр. Селективность в этом типе ресивера достигается с помощью колебательных LC-контуров перед детектором и звуковым фильтром между детектором и аудиоусилителем.
Супергетеродин
Разработан в начале 1930-х годов с целью устранения большинства проблем, с которыми сталкивались ранние типы радиолюбительских приемников. Сегодня супергетеродинный ресивер используется практически во всех типах услуг радиосвязи, включая радиолюбительские, коммерческие, а также для амплитудной и частотной модуляции и телевидения. Основное отличие от приемников прямого усиления заключается в преобразовании входящего РЧ-сигнала в промежуточный (ПЧ).
ВЧ-усилитель
Содержат LC-контуры, которые обеспечивают некоторую селективность и ограниченное усиление на требуемой частоте. РЧ-усилитель также обеспечивает два дополнительных преимущества в супергетеродинном приемнике. Во-первых, он изолирует каскады смесителя и локального генератора от контура антенны. Для радиоприемника преимущество заключается в том, что ослабляются нежелательные сигналы, частота которых вдвое выше требуемой.
Генератор
Необходим для создания синусоидального сигнала с постоянной амплитудой, частота которой отличается от входящей несущей на величину, равную ПЧ. Генератор создает колебания, частота которых может быть либо выше, либо ниже несущей. Этот выбор определяется полосой пропускания и требованиями к настройке РЧ. Большинство таких узлов в СВ-приемниках и нижнем диапазоне любительских УКВ-ресиверов генерируют частоту выше входной несущей.
Смеситель
Назначением данного блока является преобразование частоты входящего несущего сигнала в частоту ПЧ-усилителя. Смеситель выводит 4 основных выходных сигнала из 2 входных: f1, f2, f1+f2, f1-f2. В супергетеродинном приемнике используется только либо их сумма, либо разность. Остальные могут вызвать помехи, если не будут предприняты надлежащие меры.
ПЧ-усилитель
Характеристики ПЧ-усилителя в супергетеродинном приемнике лучше всего описываются с точки зрения коэффициента усиления (КУ) и селективности. Вообще говоря, эти параметры определяются усилителем ПЧ. Селективность ПЧ-усилителя должна быть равна ширине полосы входящего модулированного РЧ-сигнала. Если она больше, то любая смежная частота пропускается и вызывает помехи. С другой стороны, если селективность слишком узкая, некоторые боковые полосы будут срезаны. Это приводит к потере четкости при воспроизведении звука динамиком или наушниками.
Оптимальная полоса пропускания коротковолнового приемника равна 2300–2500 Гц. Хотя некоторые из более высоких боковых полос, связанных с речевыми сигналами, выходят за пределы 2500 Гц, их потеря существенно не влияет на звучание или информацию, передаваемую оператором. Селективность 400–500 Гц достаточна для работы ДВ. Эта узкая полоса помогает отклонить любой сигнал соседней частоты, который может мешать приему. В любительских радиоприемниках, цена которых выше, используются 2 и более каскада ПЧ-усиления с предшествующим высокоселективным кристаллическим или механическим фильтром. При такой компоновке между блоками используются LC-контуры и преобразователи ПЧ.
Выбор промежуточной частоты определяется несколькими факторами, которые включают: усиление, селективность и подавление сигнала. Для низкочастотных диапазонов (80 и 40 м) ПЧ, используемая во многих современных радиолюбительских приемниках, равна 455 кГц. ПЧ-усилители могут обеспечить превосходный коэффициент усиления и селективность 400–2500 Гц.
Детекторы и генераторы биений
Детекция, или демодуляция, определяется как процесс разделения аудиочастотных компонентов от модулированного сигнала несущей. Детекторы в супергетеродинных приемниках также называют вторичными, а первичным является узел смесителя.
Автоматическая регулировка усиления
Целью узла АРУ является поддержание постоянного уровня выходного сигнала, несмотря на изменения входного. Радиоволны, распространяющиеся через ионосферу, то ослабляются, то усиливаются из-за явления, известного как замирание. Это приводит к изменению уровня приема на антенных входах в широком диапазоне значений. Поскольку напряжение выпрямленного сигнала в детекторе пропорционально амплитуде принятого, часть его может использоваться для управления коэффициентом усиления. Для приемников, использующих ламповые или npn-транзисторы в узлах, предшествующих детектору, для уменьшения КУ подается отрицательное напряжение. Усилители и смесители, использующие pnp-транзисторы, требуют положительного напряжения.
Некоторые радиолюбительские приемники, особенно лучшие транзисторные, имеют усилитель с АРУ для большего контроля над характеристиками устройства. Автоматическая регулировка может иметь разные временные константы для сигналов различных типов. Постоянная времени задает продолжительность контроля после прекращения трансляции. Например, во время интервалов между фразами КВ-ресивер немедленно возобновит полное усиление, что вызовет раздражающий всплеск шума.
Измерение силы сигнала
В некоторых приемниках и приемопередатчиках предусмотрен индикатор, указывающий относительную силу трансляции. Обычно часть выпрямленного сигнала ПЧ от детектора подается на микро- или миллиамперметр. Если у приемника есть усилитель АРУ, то этот узел также можно использовать для управления индикатором. Большинство измерителей калибруются в S-единицах (от 1 до 9), которые представляют приблизительно 6-дБ изменение мощности принимаемого сигнала. Среднее показание или S-9 служит для индикации уровня в 50 мкВ. Верхняя половина шкалы S-метра калибруется в децибелах выше S-9, обычно до 60 дБ. Это значит, что сила принятого сигнала на 60 дБ выше 50 мкВ и равна 50 мВ.
Индикатор редко бывает точным, поскольку на его работу влияют многие факторы. Однако он очень полезен при определении относительной интенсивности входящих сигналов, а также при проверке или настройке приемника. Во многих приемопередатчиках индикатор служит для отображения состояния функций устройства, таких как конечный ток радиочастотного усилителя и выходная мощность РЧ.
Помехи и ограничения
Начинающим радиолюбителям полезно знать, что любой ресивер может испытывать трудности с приемом из-за трех факторов: внешнего и внутреннего шума и интерферирующих сигналов. Внешние помехи на ВЧ, особенно ниже 20 МГц, намного выше, чем внутренние. Только на более высоких частотах узлы приемника составляют угрозу для крайне слабых сигналов. Большинство шумов генерируется в первом блоке, как в радиочастотном усилителе, так и в каскаде смесителя. Для снижения внутренних помех приемника до минимального уровня было приложено много усилий. В итоге появились малошумящие схемы и компоненты.
Внешние помехи могут вызвать проблемы при приеме слабых сигналов по двум причинам. Во-первых, помехи, улавливаемые антенной, могут маскировать трансляцию. Если последняя находится вблизи или ниже уровня входящего шума, прием практически невозможен. Некоторые опытные операторы могут принимать трансляции на ДВ даже при больших помехах, но голос и другие любительские сигналы в этих условиях непонятны.
Главная » Любительские приемники
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Просмотров: 5367 
Комментариев: (0) 
Дата: 14-Янв-2016 в 10:50:34 
Начинающим радиолюбителям — LiveJournal
Всем привет! Уже много лет простым радиолюбителям доступно изготовление промышленных печатных плат заводского качества. В связи с этим было принято решение перенести наш самодельный конвертер на такую, заводскую плату. И это решение принесло плоды — приём существенно улучшился. Но, обо всём по-порядку.
Эту версию конвертера назвали 1.1. Вот его схема:
В принципе, ничего особого не изменилось. Немного подкорректировали данные ФНЧ, ФВЧ и фильтра по питанию. Изначально мы планировали собрать конвертер, в котором после кварцевого генератора будет стоять ФНЧ на 50МГц, вы его увидите чуть ниже на фотках платы. Однако, как показала практика, он и не особо нужен, да и может внести трудности. Дело в том, что некоторые кварцевые генераторы выдают сигнал всего 0.8В, а ФНЧ его гасит почти в ноль, тем самым, не позволяя конвертеру работать. Поэтому было принято решение от него отказаться.
Конечно, можно было бы собрать усилитель на СВЧ транзисторах, чтобы поднять сигнал с генератора, но, это усложнение, оно не нужно. Смеситель ADE отлично работает и при 0.8В, т.к. в нём — мост на диодах Шотки, которым, как известно нужно меньшее напряжение, чем обычным диодам.
Печатную плату разрабатывали в отечесвтенной программе DipTrace, вот 3D модели платы.
А вот реальные фотки конвертера, что получилось. Конечно, монтаж не заводской, не идеальный))), но, главное, что всё работает.
А теперь видео, как принимает такой конвертер:
Что можно сказать. Мы — очень довольны! Заметно возросла чувствительность. Стал уверенно работать 160м диапазон, и хулиганская «пионерка» на 1.7МГц. Так же, наконец-то заработал и 20м диапазон на 14МГц, со старым конвертером там станции еле-еле прослушивались, а сейчас — очень громко проходят. В общем — всё просто супер!!
Теперь файлы и детали.
Файлы.
1. Печатная плата в формате программы DipTrace, если захотите что-то подправить https://yadi.sk/d/Lk20k4wPcklKaA
2. Гербер архив печатной платы для заказа на заводе https://yadi.sk/d/aqRcgsAyLnZomQ
Как закзать платы. Заходите на сайт завода https://jlcpcb.com регистрируйте аккаунт и загружаете туда гербер архив из п.2. Далее выбираете кол-во плат (по умолчанию минимум 5шт), цвет платы и больше там ничего(!!) не меняйте. И оформляете заказ. Удобнее всего оплачивать через PayPal. Если что-то непонятно, можете посмотреть видео:
Приёмники.
1. Сам SDR приёмник. Рекомендуем только две модели, которые сами(!!!) лично пробовали и можем их рекомендовать.
Белый.
магазин 1 http://ali.pub/4ctji3
магазин 2 http://ali.pub/4ctjwa
Это лучший SDR приёмник из самых дешёвых, всякие чёрные, синие, зелёные — не рекомендуем, у них плохое питание, много спуров («палок») на экране. Только этот, запомните картинку.
RTL SDR V3
базовый комплект (только приёмник) http://ali.pub/4ctkn4
полный комлпект (провода, разъёмы, антенны) http://ali.pub/4ctl1b
Это один из лучших SDR приёмников. Он может принимать КВ частоты даже без конвертера, но с конвертером лучше. Так же, он немного более чувствителен, чем дешёвые приёмники и меньше шумит. Поэтому, если средства позволяют, рекомендуем взять его, чем «Белый». Обратите внимание, что из-за дикой популярности, на Али очень много дешёвых подделок под него, поэтому берите ТОЛЬКО в официальном магазине, по ссылкам выше.
Детали конвертера.
1. Смеситель ADE-1-24, б/у, но рабочие http://ali.pub/42z7qp или http://ali.pub/42z7ue Если же знаете хорошо технический английский, можете попробовать бесплатно получить ADE-R6+ по программе EZ-Sample https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=ADE-R6%2B Регистрируетесь на сайте и составляете заявку, для каких целей вам нужны эти смесители. Если уговорите, вам могут бесплатно выслать несколько штук 😉
2. SMD дроссели в фильтр питания, можете взять любые от 2 до 20мкГн. Место на плате разрабывалось именно под них http://ali.pub/3aa16r
3. 50МГц кварцевый генератор http://ali.pub/1spax9 или http://ali.pub/1t0dtk (мы брали по второй ссылке)
4. R2 — 1k, оригинальный Bourns из США http://ali.pub/42z8wp , или китайские http://ali.pub/42z91k Этот резистор можно ставить 2к или 1к. Если будете использовать китайские резисторы, то будьте готовы к тому, что через год-два-три у них начнёт сыпаться резистивный слой, конвертер начнёт барахлить. Поэтому, или сразу поставьте американские, ну или раз в 2-3 года просто замените резистор.
5. SMD конденсаторы 1206, 22-100пф http://ali.pub/42z97z , 120-510пф http://ali.pub/42z9a4 , 1-10нф http://ali.pub/4ctqnq , 100нф http://ali.pub/4ctq9x
6. ВЧ кремниевые диоды 1N4148 http://ali.pub/4ctr2b это современный аналог отечественных КД522Б
А провод для намотки катушек ФНЧ и ФВЧ рекомендуем брать с дросселя подавления сетевых помех, вот такого:
Провод на нём очень мягкий, не пружинит и легко залуживается паяльником, даже без зачистки от изоляции ножом. Такие дроссели стоят по входу питания в кинескопных старых телевизорах и мониторах.
Заключение.
Не забывайте, что никакой конвертер и приёмник не помогут, если у вас плохая антенна. Чтобы хорошо примнимать сигналы радиолюбителей — нужна только уличная, и только полноразмерная антенна, как можно выше над землёй. Минимум — наклонный луч, а лучше — диполи, треугольники и т.д.
Так же не забывайте, что вокруг нас — тысячи источников импульсных помех, поэтому — ОБЯЗАТЕЛЬНО заземляйте как конвертер, так и корпус системного блока.
На этом всё, до скорых встреч!
Начинающим радиолюбителям — LiveJournal
Всем привет! Уже много лет простым радиолюбителям доступно изготовление промышленных печатных плат заводского качества. В связи с этим было принято решение перенести наш самодельный конвертер на такую, заводскую плату. И это решение принесло плоды — приём существенно улучшился. Но, обо всём по-порядку.
Эту версию конвертера назвали 1.1. Вот его схема:
В принципе, ничего особого не изменилось. Немного подкорректировали данные ФНЧ, ФВЧ и фильтра по питанию. Изначально мы планировали собрать конвертер, в котором после кварцевого генератора будет стоять ФНЧ на 50МГц, вы его увидите чуть ниже на фотках платы. Однако, как показала практика, он и не особо нужен, да и может внести трудности. Дело в том, что некоторые кварцевые генераторы выдают сигнал всего 0.8В, а ФНЧ его гасит почти в ноль, тем самым, не позволяя конвертеру работать. Поэтому было принято решение от него отказаться.
Конечно, можно было бы собрать усилитель на СВЧ транзисторах, чтобы поднять сигнал с генератора, но, это усложнение, оно не нужно. Смеситель ADE отлично работает и при 0.8В, т.к. в нём — мост на диодах Шотки, которым, как известно нужно меньшее напряжение, чем обычным диодам.
Печатную плату разрабатывали в отечесвтенной программе DipTrace, вот 3D модели платы.
А вот реальные фотки конвертера, что получилось. Конечно, монтаж не заводской, не идеальный))), но, главное, что всё работает.
А теперь видео, как принимает такой конвертер:
Что можно сказать. Мы — очень довольны! Заметно возросла чувствительность. Стал уверенно работать 160м диапазон, и хулиганская «пионерка» на 1.7МГц. Так же, наконец-то заработал и 20м диапазон на 14МГц, со старым конвертером там станции еле-еле прослушивались, а сейчас — очень громко проходят. В общем — всё просто супер!!
Теперь файлы и детали.
Файлы.
1. Печатная плата в формате программы DipTrace, если захотите что-то подправить https://yadi.sk/d/Lk20k4wPcklKaA
2. Гербер архив печатной платы для заказа на заводе https://yadi.sk/d/aqRcgsAyLnZomQ
Как закзать платы. Заходите на сайт завода https://jlcpcb.com регистрируйте аккаунт и загружаете туда гербер архив из п.2. Далее выбираете кол-во плат (по умолчанию минимум 5шт), цвет платы и больше там ничего(!!) не меняйте. И оформляете заказ. Удобнее всего оплачивать через PayPal. Если что-то непонятно, можете посмотреть видео:
Приёмники.
1. Сам SDR приёмник. Рекомендуем только две модели, которые сами(!!!) лично пробовали и можем их рекомендовать.
Белый.
магазин 1 http://ali.pub/4ctji3
магазин 2 http://ali.pub/4ctjwa
Это лучший SDR приёмник из самых дешёвых, всякие чёрные, синие, зелёные — не рекомендуем, у них плохое питание, много спуров («палок») на экране. Только этот, запомните картинку.
RTL SDR V3
базовый комплект (только приёмник) http://ali.pub/4ctkn4
полный комлпект (провода, разъёмы, антенны) http://ali.pub/4ctl1b
Это один из лучших SDR приёмников. Он может принимать КВ частоты даже без конвертера, но с конвертером лучше. Так же, он немного более чувствителен, чем дешёвые приёмники и меньше шумит. Поэтому, если средства позволяют, рекомендуем взять его, чем «Белый». Обратите внимание, что из-за дикой популярности, на Али очень много дешёвых подделок под него, поэтому берите ТОЛЬКО в официальном магазине, по ссылкам выше.
Детали конвертера.
1. Смеситель ADE-1-24, б/у, но рабочие http://ali.pub/42z7qp или http://ali.pub/42z7ue Если же знаете хорошо технический английский, можете попробовать бесплатно получить ADE-R6+ по программе EZ-Sample https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=ADE-R6%2B Регистрируетесь на сайте и составляете заявку, для каких целей вам нужны эти смесители. Если уговорите, вам могут бесплатно выслать несколько штук 😉
2. SMD дроссели в фильтр питания, можете взять любые от 2 до 20мкГн. Место на плате разрабывалось именно под них http://ali.pub/3aa16r
3. 50МГц кварцевый генератор http://ali.pub/1spax9 или http://ali.pub/1t0dtk (мы брали по второй ссылке)
4. R2 — 1k, оригинальный Bourns из США http://ali.pub/42z8wp , или китайские http://ali.pub/42z91k Этот резистор можно ставить 2к или 1к. Если будете использовать китайские резисторы, то будьте готовы к тому, что через год-два-три у них начнёт сыпаться резистивный слой, конвертер начнёт барахлить. Поэтому, или сразу поставьте американские, ну или раз в 2-3 года просто замените резистор.
5. SMD конденсаторы 1206, 22-100пф http://ali.pub/42z97z , 120-510пф http://ali.pub/42z9a4 , 1-10нф http://ali.pub/4ctqnq , 100нф http://ali.pub/4ctq9x
6. ВЧ кремниевые диоды 1N4148 http://ali.pub/4ctr2b это современный аналог отечественных КД522Б
А провод для намотки катушек ФНЧ и ФВЧ рекомендуем брать с дросселя подавления сетевых помех, вот такого:
Провод на нём очень мягкий, не пружинит и легко залуживается паяльником, даже без зачистки от изоляции ножом. Такие дроссели стоят по входу питания в кинескопных старых телевизорах и мониторах.
Заключение.
Не забывайте, что никакой конвертер и приёмник не помогут, если у вас плохая антенна. Чтобы хорошо примнимать сигналы радиолюбителей — нужна только уличная, и только полноразмерная антенна, как можно выше над землёй. Минимум — наклонный луч, а лучше — диполи, треугольники и т.д.
Так же не забывайте, что вокруг нас — тысячи источников импульсных помех, поэтому — ОБЯЗАТЕЛЬНО заземляйте как конвертер, так и корпус системного блока.
На этом всё, до скорых встреч!
