\главная\начинающему\...

Радиоприёмник начинающего радиолюбителя-наблюдателя

Введение

   Увлекательное занятие радиоспортом обычно начинают с наблюдения за работой любительских радиостанций. Это первая ступень, за которой следует вторая - работа на собственной радиостанции.
   Проще всего начать с 160-метрового диапазона волн. Это обусловлено тем, в частности, что легче собрать и отрегулировать приемник на средних волнах, чем на коротких.
   Задачу приема на 160 метрах можно решать разными путями. Например, можно перестроить радиовещательный приемник, имеющий средневолновый диапазон. Это позволит принимать телефонные разговоры радиолюбителей. Если добавить к приемнику второй гетеродин, то можно будет принимать также и телеграфную работу.
   Можно собрать приемник прямого преобразования или супергетеродинный приемник. Проще приемник прямого преобразования, так как в нем нет усилителя промежуточной частоты.
   Перестройка приемника со средневолновым диапазоном на 160-метровый диапазон. Для перестройки радиовещательного приемн'ика, имеющего средневолновый диапазон, следует настроить его на радиостанцию «Маяк», работающую на частоту 1600 кГц (187,5 м).
   Затем, постепенно вывинчивая сердечник катушки гетеродина и вращая ручку настройки, добиться такого положения, чтобы «Маяк» принимался на делении шкалы, отмечающей 1200 кГц (250 м). При этом приемник будет принимать станции на участке примерно с 925 до 2000 кГц, т. е. со 150 до 325 м.

Рис. 1. Структурная электрическая схема приемника прямого преобразования

   После этого надо подстроить диапазонные контуры. Если приемник имеет высокочастотный резонансный усилитель, то, вывинчивая сердечник контурной катушки, добиться максимальной громкости сигнала принимаемой станции.
   Приемник прямого преобразования. Приемник прямого преобразования получил такое название потому, что в нем сигнал, поступивший из антенны, не преобразуется в другую, т.е. в промежуточную частоту, после чего выделяется полезный сигнал, а непосредственно («прямо») преобразуется в полезный телефонный или телеграфный сигнал.
   На рис. 1 приведена структурная электрическая схема приемника прямого преобразования.
   Принятый из антенны W1 сигнал поступает на входной фильтр Z1, откуда затем подается на вход смесителя U1. На смеситель поступает также напряжение от гетеродина G1 Сигнал с выхода смесителя UI поступает на фильтр Z2, после чего усиливается в усилителе A1 Усиленный сигнал поступает на громкоговоритель или телефоны U2.
   В качестве антенны может служить провод длиной около 40 м, что составляет четверть длины волны принимаемых сигналов.
   Фильтр Z1 можно сделать неперестраиваемым, так как любительский диапазон невелик, всего 1850...1950 кГц или 162,5...154 м.
   Смеситель должен содержать нелинейный элемент, например кристаллический детектор. На него подают колебания двух частот f1 и f2. Частота F - результат биений двух колебаний, она равна разности частот f1 - f2. В приемнике прямого преобразования частота F лежит в звуковом диапазоне частот. Особенностью приемника прямого преобразования является то, что частота гетеродина должна быть приблизительно равна частоте сигнала, а в некоторых случаях - в два раза ниже частоты сигнала, тогда как в супергетеродинном приемнике частота гетеродина должна отличаться от нее на промежуточную частоту.
   Фильтр Z2 выделяет сигнал разностной частоты F, несущий полезную информацию - речь или телеграфный сигнал.
   Усиление колебаний с частотой F выполняется в усилителе низкой частоты - УНЧ, требования к которому сравнительно невысокие.
   Схема супергетеродинного приемника значительно сложнее, так как содержит усилитель промежуточной частоты, а в случае приема телеграфных сигналов еще и второй гетеродин.
   Описываемый здесь приемник предназначен для приема телеграфных сигналов, а также сигналов телефонных станций, которые принято называть сокращенно так: SSB, что означает «сигналы с одной боковой полосой» (от английского single side band). При такой системе связи передатчик излучает спектр частот, в точности совпадающий со спектром звуковых частот, но смещенный в необходимый диапазон (в нашем случае в диапазон 160 м). Сигнал SSB получают из амплитудно- модулированного сигнала (AM), подавляя или отфильтровывая несущую частоту fo и одну из боковых полос. Это очень выгодно с точки зрения энергетики станции и сокращения полосы частот, занимаемой в эфире, что ведет к увеличению числа станций, которые могут работать без взаимных помех.
   На 160 метрах принято излучать нижнюю боковую полосу. Ширина спектра излучения в системе SSB составляет 2700 Гц. Сигнал SSB будет приниматься приемником, собранным по схеме, соответствующей структурной схеме, приведенной на рис. 1, в том случае, когда частота гетеродина или его вторая гармоника совпадают с подавленной несущей f0 . Происходит процесс восстановления несущей в месте приема. При этом колебания с частотами излучаемого сигнала будут переноситься смесителем приемника сразу в область звуковых частот и усиливаться в УНЧ. Приемник практически не-
пригоден для приема AM сигналов.
   Большую популярность завоевал приемник прямого преобразования, описанный В. Т. Поляковым. Он принят в качестве основы в данной брошюре.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема приемника

Принципиальная электрическая схема приемника прямого преобразования (рис. 2). Сигнал из антенны поступает через соединитель X1 на входной фильтр, образованный катушкой связи LI и двумя колебательными контурами L2CI и L3C3. Контура настроены на среднюю частоту диапазона. Фильтр подавляет сигналы мощных радиовещательных станций. Выход фильтра соединен со средней точкой высокочастотного (ВЧ) фазовращателя, образованного резистором RI и конденсатором С2. Гетеродин, собранный на транзисторе V5, содержит колебательный контур, состоящий из катушки
L5 и конденсаторов С9, С10 и C11.
   Принимаемый сигнал поступает на два канала смесителя, собранного на встречно-параллельных диодах V1, V2 и V3, V4. Через катушку связи L4 напряжение гетеродина подводится к верхнему по схеме каналу смесителя со сдвигом фазы на 45° относительно напряжения, поступающего в нижний канал смесителя. Сдвиг фазы обеспечивается конденсатором С2.
   Напряжение сигнала в оба канала поступает в фазе.
   Сигнал с выходов смесителей поступает на низкочастотный фазовращатель, образованный цепями R2C6 и R3C7, конденсаторы С4 и С5 служат лишь для замыкания токов высокой частоты на корпус.
   Трансформатор Т1 (используется только одна обмотка, симметричная первичная) служит для получения противофазных низкочастотных сигналов в ветвях фазовращателя. Данные этого трансформатора совершенно некритичны.
   НЧ сигнал через фильтр НЧ, образованный элементами L6C8C12, подается на УНЧ. Он трехкаскадный. Конденсатор С13 является переходным.
   Усиление, которое дают первые два каскада, собранные на транзисторах V6 и V7, достаточно для приема на высокоомные телефоны, поэтому их можно включить непосредственно в цепь коллектора транзистора V7. Для приема на громкоговоритель введен выходной каскад, собранный по двухтактной схеме на транзисторах V9 и V10. Высокоомную нагрузку (головные телефоны или громкоговоритель, используемый в трансляционной сети) подключают к гнездам Х2 и Х4, а низкоомные телефоны или динамический громкоговоритель - к гнездам ХЗ и Х4.
   Приемник питается либо от отдельного источника питания с выходным стабилизированным напряжением в пределах от 9 до 12В, либо от сухих элементов, например типа 373 (не менее шести штук). Когда на приемник сигнал не поступает, то потребление не превышает 10 мА.
   В приемнике можно использовать не только такие элементы, которые показаны на схеме рис. 2, но и другие. В качестве диодов V1 -V4 кроме КД503А можно использовать другие высокочастотные кремниевые диоды, например КД512А, КД513А. Транзистор V5 может быть любой маломощный кремниевый с граничной частотой не ниже 10 МГц, например КТ325А, КТ342А. Для УНЧ годятся любые маломощные транзисторы структуры p-n-p, например, в первом каскаде V6 может быть типа П28, МП39Б. Вместо МП40 можно поставить МП41, МП42А.
   Конденсаторы, кроме контурных, могут быть любого типа. Конденсаторы С9, С10, С14 и С16 лучше всего ставить типа КЛГ, КЛС.
   Емкость конденсаторов С15, С17 - С20 некритична и может быть изменена в 2—3 раза. Емкость конденсаторов С4, С5 и С13 может быть увеличена в 2 - 3 раза. Номиналы остальных элементов достаточно выдержать с погрешностью ± 20%.
   Резисторы могут быть любого типа, рассчитанные на рассеиваемую мощность не менее 0,125 Вт. Переменный регулировочный резистор R8, предназначенный для регулировки громкости, может быть также любого типа, имеющего ось под ручку, например СП2-2, СП2-5. Подстроечный резистор R1 может быть типа СП2-2а, СП2-3а.
   Катушки индуктивности. На катушки индуктивности следует обратить особое внимание, так как от их качества зависит очень многое; чувствительность приемника, стабильность частоты гетеродина, избирательность. Большую роль играет материал каркасов катушек. Лучше использовать каркасы от катушек, ранее стоявших в приемниках средневолнового диапазона. Провод также определяет качество катушки. Для уменьшения потерь на поверхностный эффект следует взять для намотки катушек провод с большим количеством изолированных одна от другой жил, так называемый «литцендрат». Можно взять литцендрат любой марки, например ЛЭШО 21х0,07. Литцендратом надо намотать катушки L2, L3 и L5. В крайнем случае можно их намотать проводом ПЭЛШО диаметром 0,3...0,4 мм. Все катушки намотаны на цилиндрических каркасах диаметром 8...9 мм (рис. 3). Индуктивности катушек регулируют подстроечными сердечниками, например марки СЦР-1.
   Катушка L1 содержит 10 витков, катушки L2 и L3 по 35 витков. Катушка L4 имеет 20, а катушка L5 - 70 витков. Для катушек LI и L4 можно использовать провод ПЭЛШО 0,25 мм. Эти катушки должны свободно перемещаться вдоль оси каркаса, что надо предусмотреть для регулировки приемника, а именно для подбора связи с катушками L2 и L5. Тип намотки может быть «универсаль» или «внавал», лучше «универсаль».
   Трансформаторы Т1-Т3 стандартные, от любого карманного приемника (Т2 - переходный, а Т1 и ТЗ - выходные трансформаторы). Катушка фильтра L6 намотана на ферритовом кольцевом сердечнике-магнитопроводе диаметром 12. ..18 мм с магнитной проницаемостью порядка 2000. Она должна содержать 240...270 витков любого подходящего провода, например 0,1 . . . 0,15 мм. Можно использовать и половину первичной обмотки выходного трансформатора от карманного
приемника.

Рис. 3. Катушки индуктивности

   Для лучшего понимания процессов, происходящих в приемнике, следует подробнее ознакомиться с важнейшими узлами приемника, к которым относятся смеситель и гетеродин.
   Смеситель должен иметь высокий коэффициент передачи сигнала, достаточное подавление AM сигналов и малые собственные шумы. Совершенно непригоден в приемнике прямого преобразования смеситель, собранный на одном нелинейном элементе - транзисторе или диоде, так как он будет эффективно детектировать мощные AM сигналы, которые будут создавать сильные помехи приему сигналов SSB.
   Для приемников прямого преобразования были разработаны особые схемы смесителей на встречно-параллельных диодах (см. рис. 2, узел, собранный на элементах V1-V4). Включенные встречно-параллельно диоды не детектируют ни напряжение сигнала, ни напряжение гетеродина. Они лишь прямо преобразовывают частоту сигнала f1 в низкую частоту F. Это объясняется тем, что суммарная вольт-амперная характеристика включенных встречно-параллельно двух диодов симметрична относительно начала координат. Такой смеситель выполняет преобразования вида F= 2f2 - f1. Вот почему гетеродин должен иметь частоту, в два раза меньшую частоты сигнала.
   Работу смесителя можно пояснить следующим образом: при переходе напряжения гетеродина через нуль оба диода закрыты, и ток в цепи смесителя отсутствует. На пиках как положительной, так и отрицательной полуволн напряжения гетеродина один из диодов открыт, источник сигнала - контур L3C3 подключен к фильтру низкочастотных колебаний. Напомним, что фильтр НЧ образован элементами L6C8C12. Таким образом, смеситель подобен синхронному ключу, замыкающемуся с частотой, равной удвоенной частоте гетеродина. Когда частота «замыканий ключа» близка к частоте сигнала, в ФНЧ поступают биения с частотой 2f2 - f1 (нижняя боковая полоса).
   Смеситель преобразует как бы на второй гармонике гетеродина. Реальных токов с частотой второй гармоники в смесителе нет.
   В приемнике использована схема однополосного смесителя на встречно-параллельно включенных диодах. Такая схема позволяет ослабить ненужную - верхнюю боковую полосу приема.
   Гетеродин, являясь вторым весьма важным узлом приемника, требует к себе особого внимания. Прежде всего он должен быть стабильным по частоте, так как в противном случае прием будет сопровождаться «уходом» настройки на принимаемую станцию. Особенно важен в случае приемника прямого преобразования малый уровень собственных шумов. Используемая схема обеспечивает достижение основных требований.
   Колебательный контур, образованный катушкой L5 и конденсаторами С9, С10 и СП, включен в коллекторную цепь транзистора V5. Напряжение обратной связи на эмиттер подается через емкостной делитель, образованный конденсаторами С14 и С16. Схема гетеродина с общей базой обеспечивает стабильность частоты и малый уровень собственных шумов.

Рис. 4. Чертеж печатной платы

   Конструкция приемника, монтаж. Приемник смонтирован на шасси с лицевой панелью размером 200х80 мм. На рис. 4 приведен чертеж печатной платы с размещенными на ней элементами. Чертеж выполнен в масштабе 1:2 (В оригинале брошюры. При помощи графического редактора можно подогнать отсканированный чертёж к масштабу 1:1 и распечатать его на принтере, что сильно облегчит дело.- А.П.). Заготовка из одностороннего фольгированного материала (лучше всего взять стеклотекстолит) имеет размеры 200х55 мм. Каркас боковых и задней стенок подвала шасси изготавливают из дюралюминиевого проката уголкового профиля. Высота стенок 20 . . . 30 мм, глубина шасси 110 мм. В случае использования навесного монтажа заземленные выводы элементов припаивают к фольгированной поверхности как при печатном монтаже, а остальные выводы, пропущенные в отверстия платы, соединяют изолированными проводами. Фольгу вокруг отверстий следует удалить, например зенкованием. Если фольгированного материала нет, то плату можно изготовить из нефольгированного листового диэлектрического материала, например текстолита, уложив вдоль платы несколько «земляных» шин, соединенных с шасси.
   На лицевой панели приемника устанавливают переменный конденсатор СП, снабженный верньерным устройством, и переменный резистор R8, а также гнезда X1- Х6.

   Печатный монтаж. Любое устройство можно смонтировать методом навесного монтажа, но рано или поздно современный радиолюбитель столкнется с необходимостью освоить печатный монтаж.

Он имеет следующие преимущества:

   Для изготовления печатной платы приемника следует на заготовку из фольгированного материала наложить лист копировальной бумаги, обязательно свежей, поверх нее наложить чертеж платы в масштабе 1:1. Листы копировальной бумаги и чертеж следует как бы обернуть вокруг платы и закрепить скрепками. Зачищать окисленный слой фольги не следует, так как на окисленной поверхности рисунок печатной платы, полученный через копировальную бумагу, различим гораздо лучше, чем на зачищенной.
   Обвести все элементы чертежа печатной платы. Накернить и просверлить отверстия сверлом диаметром 1,2...1,5 мм. Те места, которые на чертеже заштрихованы, следует защитить от травящего фольгу раствора путем нанесения водонерастворимого состава - нитрокраски, цапонлака, клея и т. п. Наносить защитный слой можно тонкой виниловой трубочкой, тонкой кисточкой и т. п. приспособлением.
   Травление печатной платы из фольгированного материала можно выполнить без применения труднодоступного радиолюбителям хлорного железа, используя медный купорос. Для этого приготовляют раствор следующего состава. В 500 мл горячей воды при температуре 70...90°С растворяют 3...4 столовые ложки поваренной соли. Затем в раствор добавляют две столовые ложки растолченного до порошкообразного состояния медного купороса. При этом раствор приобретает густо- зеленый цвет и выпадает темный осадок. Использовать раствор лучше всего после двух-трехнедельной выдержки. Время растворения медной фольги с 15...20 ч уменьшится до 3... 4 ч. Подогревание раствора до 30...45°С повышает интенсивность травления.
   Указанного состава и количества раствора хватает на травление 100...200 см2 фольги. Очень важно, что раствор безвреден, опасности не представляет для человека, чего нельзя сказать в отношении растворов с хлорным железом.
   После травления платы ее промывают в проточной воде. Затем смывают растворителем защитный слой. Например, цапонлак хорошо смывается струей горячей воды. Перед лужением печатных проводов с них снимают окись мелкозернистой наждачной бумагой. Поскольку перегревать печатные провода нельзя, паяльник должен быть свежезаточенный, хорошо залуженный. Лужение и пайку лучше всего выполнять с использованием спиртового раствора канифоли.
   Элементы устанавливают с обратной стороны относительно печатных проводов, пропуская выводы сквозь отверстия. Тяжелые элементы следует закреплять скобками или клеем, например эпоксидным.
   При монтаже следует учесть, что элементы, помеченные на схеме (см. рис. 2) звездочками (R6, R9, R11, V8), будут при регулировке подбираться, поэтому их надо припаивать так, чтобы можно было без труда отпаять. Необходимо также учесть, что при регулировке надо будет измерять некоторые токи. Диод V8 должен допускать размещение его между соответствующими отверстиями на плате. При подборе диода V8 предстоит измерять силу тока покоя транзисторов V9 и VIO, для этой цели следует предусмотреть временную пайку среднего вывода первичной обмотки трансформатора Т3, так как в этом месте будут включать миллиамперметр.
   Тип германиевого диода V8 и сопротивление резисторов R9 и R11 подбирают так, чтобы ток покоя транзисторов выходного каскада V9 и V10 был бы в пределах 3...5 мА.
   В процессе монтажа можно допустить ошибку или пропуск. Во избежание этого следует придерживаться такой методики: после установки какого-нибудь элемента и распайки его выводов отметить его на чертеже печатной платы п на принципиальной схеме карандашом, обведя его выводы. При внимательном отношении такой прием, как показывает практика, может обеспечить полное отсутствие ошибок и пропусков.
   Регулировка приемника. Целью регулировки является достижение присущих данному типу приемника параметров. Главными параметрами являются чувствительность, диапазон частот принимаемых сигналов, громкость, способность отстраиваться от мешающих станций, подавление верхней боковой полосы.
   Регулировку ведут, начиная от выхода приемника справа налево (если смотреть по схеме, рис. 2). Начинают с проверки режимов активных элементов - транзисторов, диодов. Ток покоя выходного каскада должен быть в пределах 3... 5 мА. Его подбирают, изменяя сопротивление резистора R11 в пределах от нуля до 30 Ом. Напряжение на эмиттере транзистора V7 должно составлять 1,5.. .2 В. Этого добиваются подбором сопротивления резистора R6. При прикосновении руки к выводам катушки фильтра L6 в телефоне, присоединенном к гнездам Х3, Х4, должен быть слышен сильный фон переменного тока, что говорит о нормальной работе УНЧ. Негромко должны прослушиваться собственные шумы первого каскада УНЧ. (Когда руку отнимешь от выводов L6.)
   Наличие генерации гетеродина можно определить, если поставить рядом с регулируемым приемником средневолновый приемник. Гетеродин прослушивается как мощная станция в паузах между передачами. При перестройке гетеродина он должен быть слышен на волнах 308...325 м.
   Для достижения оптимального режима работы смесителя надо обеспечить подачу на диоды напряжения гетеродина в пределах 0,6...0,75 В. Регулировать напряжение можно за счет изменения положения катушки связи L4 относительно катушки контура гетеродина L5.
   Присоединив антенну к гнезду X1, настраивают катушки L2 и L3 сердечниками, так же регулируют связь между катушками L1, L2 и L4, L5, добиваясь максимальной громкости приема любительских станций. Делать это лучше всего в ночное время, когда станции слышны наиболее громко. Надо также подобрать расстояние между каркасами катушек L2 и L3. Для получения оптимальной связи контуров входного фильтра при полосе пропускания около 100 кГц катушки должны располагаться почти вплотную одна к другой. Так они установлены на чертеже печатной платы, рис. 4.
   Регулируя сопротивление резистора R1 и немного изменяя положение катушки связи L4, добиваются максимального подавления верхней боковой полосы приема. Наиболее удобно это сделать при приеме немодулированной несущей, несколько расстроив приемник. При правильной регулировке вблизи частот 800 Гц и 2 кГц появляются точки так называемого бесконечного подавления, где ослабление сигнала верхней боковой полосы достигает 40 дБ (100 раз по напряжению) и более. Три «всплеска» подавляемой боковой полосы на частотах примерно 300 Гц, 1,5 и 3,3 кГц достигают уровня -24 дБ (ослабление в 16 раз по напряжению). Располагая генератором стандартных сигналов и осциллографом, можно отрегулировать приемник точнее. При этом последовательность операций остается прежней. Наблюдая (снимая) частотную характеристику приемника в выделяемой нижней боковой полосе; полезно подкорректировать ее, подбирая емкости конденсаторов С8, С12, С13, а также число витков катушки фильтра L6. Полоса пропускания должна составлять по уровню -3 дБ 500...2600 Гц.
   При регулировке не всегда удается принять сигналы любительских станций, работающих в 160-метровом диапазоне, особенно в том случае, когда входные контуры сильно расстроены. Для облегчения процесса настройки антенну можно сначала подключить через конденсатор связи емкостью, например 68 пФ, непосредственно к контуру L3C3 (к верхнему выводу катушки L3) и настроить этот контур на максимальную громкость принимаемых сигналов. Затем антенну пересоединяют к контуру L2C1 (к верхнему выводу катушки L2) и еще раз подстраивают входные контуры.
   Иногда не удается добиться достаточной связи между катушками L2 и L3 (если, например, расположить их близко одна к другой, мешают основания каркасов - фланцы). В этом случае можно также применить емкостную связь между контурами, включив между верхними выводами катушек L2 и L3 конденсатор емкостью 20...30 пФ. Место для его установки предусмотрено на печатной плате (см. рис. 4, отверстия А1 и А2).
   Подробнее об антенне. Вход приемника рассчитан на подключение антенны с сопротивлением около 75 Ом. Такой антенной может быть полуволновый диполь или луч длиной 40 м. В случае использования более короткой антенны лучшие результаты можно получить при замене индуктивной связи приемника с антенной через катушку LI емкостной связью, для чего гнездо XI соединяют с верхним выводом катушки L2 через конденсатор емкостью 20...100 пФ. Катушка связи в этом случае не используется.

(сост. И.А. Зиньковский)

Материал подготовил Александр Понурко Ponurko@cityline.ru

Возврат