Site Loader
Posted on 10.01.2023

Средневолновый приемник прямого усиления.

  Приступая к изготовлению этого приемника на 90% был уверен, что только потрачу время и силы даром. Так как  не ожидал от такого примитивного приемника сколь-нибудь достойных результатов… Что получилось в итоге-можно узнать из этой статьи.

Почему именно средневолновый приемник прямого усиления? А вот почему… Много раз попадалась на глаза описание корзиночной антенны для радиовещательных ДВ и СВ диапазонов конструкции В. Т. Полякова.

Захотелось изготовить и испытать такую антенну как альтернативу магнитной антенне на ферритовом стержне (подробная статья об изготовлении этой антенны будет чуть позже). А для её испытания как раз решил изготовить средневолновый приемник прямого усиления.

Схему приемника выбирал такую, чтобы  его входной каскад был собран на полевом транзисторе для получения большого  входного сопротивления, который бы не нагружал рамочную корзиночную антенну ( согласно рекомендациям В. Т. Полякова).

Свой выбор остановил на найденной в интернете схеме приемника прямого усиления, автором которого является В. П. Рубцов (UN7BV). Схема его приемника представлена ниже:

Здесь на входе стоит полевой транзистор-как раз то, что нужно для нашей задачи.

Этот приемник рассчитан для работы от ферритовой антенны, вместо которой я включил рамочную корзиночную. На транзисторе VT1 здесь собран каскад, формирующий противофазные напряжения  высокой частоты, необходимые для работы довольно необычного по схеме усилителя радиочастоты, который собран на транзисторах VT2-VT5.

На диодах VD1-VD4 собран амплитудный детектор. Продетектированное напряжение звуковой частоты поступает на усилитель НЧ и на затвор транзистора VT1, выполняя роль простой цепи АРУ.

В первом варианте приемника не вносил никаких изменений в оригинальную схему, за исключением того, что вместо ферритовой антенны применил рамочную корзиночную, а вместо усилителя НЧ на транзисторах применил микросхему УНЧ LM386 в типовом включении для коэффициента усиления равном 200.

Усилитель радиочастоты не макетировал, а сразу изготовил весь приемник на печатной плате. Усилитель РЧ на транзисторах VT2-VT5 симметричный, что предполагает подбор транзисторов по коэффициенту усиления h31e. Я этого сразу не сделал, и поставил первые попавшиеся транзисторы. Использовал именно такие типы, как у автора-КТ315 и КТ361. Знаю, что  это уже вчерашний день, и всё такое прочее. Но мне захотелось протестировать приемник именно на таких стареньких транзисторах.

После сборки приемника  проверил режимы транзисторов. И результат не порадовал-режимы транзисторов в усилителе РЧ были не совсем такие, как хотелось-транзисторы VT4 и VT5 были практически закрыты. Да и напряжения на выводах других транзисторов были какие-то неадекватные и разные для обоих плеч усилителя. Пришлось подобрать транзисторы с примерно одинаковым коэффициентом усиления около 60-70 единиц. После этого режимы транзисторов более-менее выровнялись, хотя мне всё равно не нравились.

Проверка в эфире показала, что станции принимаются хоть и громко, но с ужасными искажениями- сигналы хрипели. Очень было похоже на подзапертые каскады.

Подал сигнал с ГСС на вход приемника. Контроль осциллографом сразу выявил причину. При малых уровнях сигнала усилитель РЧ на транзисторах VT2-VT5 практически ничего не усиливал. Увеличивая уровень сигнала  ГСС на входе  обнаружил, что при некотором его уровне усилитель РЧ скачкообразно начинал работать и усиливать сигнал. Вот и причина хрипов-усилитель РЧ работает в нелинейном режиме.

Понятно, что нужно было возиться с подбором режимов транзисторов, причем параллельно в обоих плечах. Я этим заниматься не стал…

Всё это так длинно описывал для того чтобы те, кто захочет повторить этот усилитель РЧ ( а его автор часто применяет эту схему в разных своих конструкциях, и даже была публикация в журнале Радио  №12 за 2005 год, стр. 67) отдавал себе отчет о возможных проблемах.

Но что же делать, какой выход из ситуации, тем более, что собранный средневолновый приемник прямого усиления уже подавал признаки жизни.

Решено было немного модифицировать усилитель радиочастоты. Оригинальная схема этого усилителя представлена ниже:

Как видно, здесь два идентичных плеча на транзисторах VT2VT4 и  VT3VT5 соответственно, которые есть не что иное, как обычный усилительный каскад с непосредственными связями.

Решено было удалить нижнее плечо на  VT3VT5, а в качестве усилителя РЧ использовать транзисторы VT2VT4.

Немного изменив номиналы резисторов и заземлив эмиттер VT2, получаем нужную схему:

Разумеется, в этом случае исток полевого транзистора VT1 заземляем по ВЧ через конденсатор С3.

Этот вариант усилителя РЧ заработал с полпинка, как говорится. Режимы транзисторов  установились автоматически. Да и характер работы приемника изменился-явно стал прослушиваться эфирный шум. Проверил работу этого модифицированного усилителя РЧ подав на его вход сигнал с ГСС-на выходе отличная по форме  синусоида с большой амплитудой.

Надо отметить, что при первом включении этот усилитель самовозбудился. Для устранения самовозбуждения пришлось включить в эмиттерную цепь транзистора VT4 резистор R8.

Теперь средневолновый приемник прямого усиления, а точнее, его схема выглядит так:

Здесь сигналы радиовещательных радиостанций диапазона средних волн принимаются рамочной корзиночной антенной. Перестройка по частоте осуществляется конденсатором переменной емкости С2. Далее сигнал поступает на первый каскад усилителя РЧ, собранного на полевом транзисторе типа КП302Б. Этот каскад имеет коэффициент усиления около 2, но главная его задача-не нагружать рамочную антенну. С чем он отлично справляется благодаря своему большому входному сопротивлению.

Далее сигнал поступает на следующие каскады усиления РЧ на транзисторах VT2VT4. Усиленный до необходимого уровня сигнал поступает на амплитудный детектор, который собран на диодах VD1VD2 типа Д9Б по схеме удвоения. Продетектированный сигнал звуковой частоты через регулятор громкости R12 поступает на усилитель НЧ, который собран на микросхеме LM386. Схема включения типовая для коэффициента усиления 200.

К выходу микросхемы можно мультмедийные наушники  или колонку. Я, например, подключил колонку 6АС-2. Также, продетектированный сигнал с отрицательной полярностью поступает в цепь затвора транзистора VT1, выполняя таким образом функции простой цепи АРУ.

Собранный средневолновый приемник прямого усиления выглядит так:

Расположение основных элементов:

Ну что, настало время испытать наш средневолновый приемник прямого усиления в реальном эфире…

Дождавшись вечера 6 марта текущего года пробуем протестировать приемник в реальном эфире.

Фантастика! Но приемник заработал! Причем станции принимаются очень громко, с отличным качеством. Сигнал с корзиночной рамочной антенный «валит» будь-здоров, за что отдельное спасибо В. Т. Полякову.

Регулятор громкости даже пришлось поставить почти на минимум.

Конечно, избирательность не очень высокая-но что требовать от простого приемника ПРЯМОГО усиления?.

Отдельно скажу, что по громкости звучания и по его качеству, этот приемник мне понравился даже больше чем изготовленный мною ранее средневолновый регенератор.

Если честно, никак не ожидал от этой схемы такой работы.

Короткое видео о работе приемника. Снято 6 марта 2019 года, примерно в 19-00.

Обновление от 14 ноября 2020 года.

Один из пользователей повторил этот приемник, и оставил свой отзыв к видео на Ютубе.

Вот скриншот:

Схема радиоприёмника прямого усиления для коротковолнового диапазона


— Нет, всё-таки раньше времена были другие… Копейку за деньги считали…
— А я Вам больше скажу. Были времена когда «копейку» считали хорошим автомобилем!
— Золотые времена… Эх, молодёжь…
— Вот кто-нибудь помнит, как детекторные приёмники слушали? Вот это — времена были…
— А приёмники прямого усиления? Как звучали… Просто сказка, а не звук!

А что? Во мне, так ещё живут воспоминания о «сказочном» звучании приёмника прямого усиления, с грехом пополам сварганенного в далёком юношеском угаре.
Поэтому сразу после опредмечивания узкополосного КВ преселектора, описанного на странице   ссылка на страницу , я загорелся идеей протестировать его и в качестве входного каскада ППУ.
Причём подвергнуть его испытанию не на привычных для данных типов радиоприёмников СВ и ДВ волнах, а в несвойственном для них коротковолновом диапазоне, тем паче, что измеренная полоса пропускания преселектора давала шанс на благоприятный исход мероприятия.

Итак, определились — входная часть коротковолнового приёмника прямого усиления это преселектор, описанный в статье по приведённой ссылке.


Рис.1

Как и положено, приёмник прямого усиления способен принимать вещательные АМ станции в диапазонах, отведённых ему резонансной частотой входного колебательного контура.
В нашем случае — это 6 коротковолновых радиовещательных диапазонов от 49 до 16 метров.

Переключение на нужный диапазон производится посредством простого тумблерка с нейтральным положением, подключающего к катушке индуктивности конденсаторы различных номиналов.
Каждому из трёх положений тумблера соответствует по два КВ диапазона: 49 и 41м, 31 и 25м, 22 и 16м.

Что ещё нужно радиоприёмнику прямого усиления для полного счастья?
Не так уж и много — ВЧ усилитель и детектор, тем более, что мы знаем, что живёт в миру замечательная микросхема AD8307, представляющая собой логарифмический усилитель и детектор в одном флаконе.


Рис.2

Чувствительность AD8307 — около 40 мкв при динамическом диапазоне 92 dB, что в совокупности с усилением преселектора с подключенным умножителем добротности выдаст на-гора около 10 мкв общей чувствительности.

Входной фильтр C1-C3, L1-L2 подавляет внедиапазонные помехи ниже 5 Мгц и выше 20 Мгц для предотвращения эффекта прямого детектирования мощных внеполосных сигналов, в первую очередь УКВ/ФМ станций. Катушки — китайские полосатые дроссельки.
Всё остальное — в полном соответствии с datasheet-ом производителя микросхемы.

Поскольку в моё электрохозяйство лишней AD8307 ниоткуда не закатилось, было принято решение гульнуть по полной и склепать «коротковолново-АэМистый Hi-End» по схеме, присущей устройствам УПЧ на двухзатворных полевых транзисторах.


Рис.3

Здесь всё в соответствии с классикой жанра.
Контуры L1C5, L2C9, L3C14 формируют полосу пропускания усилителя в диапазоне 6-17МГц, не очень прямоугольную, с некоторым ослаблением усиления на краях диапазона, но вполне приемлемую для наших исследовательских изысканий.

Для того чтобы не изуродовать незаурядный параметр динамического диапазона, выдаваемого входным преселектором, регулировку громкости было решено организовать посредством изменения коэффициента усиления УВЧ, который в свою очередь зависит от напряжений на верхних затворах полевых транзисторов.


При верхнем положении движка переменного резистора R2 и, соответственно, при максимальных напряжениях на затворах транзисторов, коэффициент усиления УВЧ составил величину 54-57дБ.

Транзистор Т4 включен по схеме истокового детектора… И на этом, собственно говоря — всё.
Осталось дождаться вечера и проверить работоспособность приёмника в боевых условиях коротковолнового эфира.

Смеркалось… На столе чинно расположились широкополосная рамочная антенна, коротковолновый преселектор и усилитель высокой частоты.

— А где же рюмка водки, фарфоровая тарелка, накрахмаленная салфетка? – съязвила, проходящая мимо жена.
— Не надо грязи, женщина, будет Вам и белка, будет и свисток, — огрызнулся я и подключил всё это хозяйство к усилителю.

Поначалу всё было замечательно!
Приёмник ловил все те же станции, что и Tecsun PL-660, назначенный в качестве временного эталона, причём качество звука было значительно чище и приятнее, особенно это ощущалось при приёме музыкальных программ.
Эфирные шумы, конечно, никуда не подевались, но их спектральный состав казался несколько менее раздражающим по сравнению с окварцованным китайцем.

Вещь!!! — подумал я.
Однако часам к 11-ти попёрло на 41-метровке, количество принимаемых станций увеличилось в разы и они беззастенчиво стали налезать друг на друга.
А когда завывания арабского муэдзина гордо зазвучали в мелодическом миноре под аккомпанемент оркестра Пензенской областной филармонии, пришло понимание того, что избирательность по соседнему каналу новоявленного приёмника явно слабовата для работы в условиях сильно загруженного эфира.

Ну, что ж!
Пора резюмировать достижения и определить перспективы развития мероприятия.

Приёмник прямого усиления для работы в коротковолновом диапазоне имеет право на жизнь!
Величина параметра избирательности по соседнему каналу не велика и находится на уровне регенеративных приёмников в недовозбуждённом состоянии. При этом качество звучания в условиях не сильно забитого эфира (конечно если можно говорить о каком-либо качестве на КВ) значительно выигрывает перед любыми типами приёмных устройств.

Ну и самое главное — были подтверждены высокие селективные свойства ранее описанного узкополосного коротковолнового преселектора.

 

Обзор вариантов архитектуры широкополосного радиоприемника

к Питер Делос

Таблица 1. Сравнение архитектуры приемника
Тип Конфигурация Преимущества Вызовы

Гетеродин

  • Проверенный Надежный
  • Высокая производительность
  • Оптимальный паразитный шум
  • Расширенный динамический диапазон
  • Устойчивость к электромагнитным помехам
  • ОБМЕН
  • Множество фильтров

Прямая выборка

  • Без смешивания
  • Практический в L-, S-диапазоне
  • Входная полоса пропускания АЦП
  • Усиление не распределено по частоте

Прямое преобразование

  • Максимальная полоса пропускания АЦП
  • Самый простой широкополосный вариант
  • Отклонение изображения
    • Весы I/Q
  • Внутриполосные гармоники ПЧ
  • LO излучение
  • Защита от электромагнитных помех (IP2)
  • DC и 1/f шум