Приемники на замену сверхрегенератора в простых радиостанциях.

Мар
06

Попросили меня разработать простейшую радиостанцию на основе сверхрегенератора, которая будет выпускаться в качестве набора.
http://radiokotstruktor.ru/catalog/good/47
Схема конечно стандартная и разрабатывать там нечего, нужно было просто сделать прототип. Я сильно сопротивлялся насчет сверхрегенератора и предлагал сделать на основе простейшего супергетеродина. Договорились, что сначала сделаю на основе сверхрегенератора, а потом попробую на основе простого супергетеродина.
Понятно, что проще всего сделать на основе какой либо микросхемы, например такой.
http://www.radiocxema.h1n.ru/2018/02/23/радиостанции-на-основе-tda7021-и-tda7000-часть-5/
Но здесь «засада». Дело в том, что ориентироваться для выпуска набора на какую либо микросхему нет смысла, т.к. через какое то время вдруг оказывается, что подобных микросхем уже купить невозможно, а если и возможно, то в небольших количествах. Поэтому разрабатываемый приемник должен быть на такой элементной базе, которая будет всегда доставаема на рынке. В первую очередь это делать полностью на транзисторах, а если на микросхемах, то широкого применения.
Первое, что сделал, это приемник на основе SA612 и с готовой катушкой 680 мкГн в УПЧ.
Коротко об этом написал здесь.
http://www.radiocxema.h1n.ru/2018/06/05/cb-радиостанция-с-ам-и-минимумом-катушек/
Что важно для набора, кварцы в приемнике и передатчике одинаковые. Только нужно учитывать, что кварцы не гармониковые.
УВЧ на входе для упрощения не ставил, но даже в этом случае чувствительность получилась выше, чем у сверхрегенератора.

Что еще важно, настройка этой радиостанции проще, чем на основе сверхрегенератора.

На одном варианте не остановился и сделал еще несколько модификаций, но это уж просто ради собственного интереса. Применение одинаковых кварцев в приемнике и передатчике дает возможность получить частоту ПЧ порядка 30 кГц, но при этом возникают проблемы с реализацией фильтра в УПЧ. Если применять схемы с упором на простоту настройки, то не совсем хорошо получаются фильтры с нужной полосой пропускания и приемлемых характеристик в случае ЧМ модуляции. Поэтому в данном случае в гетеродине приемника поставить кварц 27,045 МГц. Это позволило при применении в передатчике кварца 27 МГц, получить частоту ПЧ уже порядка 60 кГц, что упростило построения фильтра в УПЧ с нужной полосой пропускания и приемлемыми характеристиками без усложнения схемы приемника.
В виду того, что мой кварц 27,045 МГц оказался гармониковый, то в качестве преобразователя частоты удобно применить микросхему К174ПС1. Это позволили поставить гармониковый кварц в гетеродине без катушки.
Хотя здесь я экспериментировал и с одинаковыми кварцами.

Преобразователь на К174ПС1 построен по стандартной схеме.

VT1 – это УВЧ. Катушки здесь без экранов, но входная катушка L1 расположена горизонтально, а в коллекторе L2 вертикально. Понятно лучше хотя бы L2 поместить в экран.
Для упрощения входной контур можно убрать, а антенну подключить непосредственно к эмиттеру транзистора через конденсатор порядка 100 пф. Хотя при этом чувствительность снизится.

Сначала приемник с АМ и активном фильтре на транзисторах в УПЧ.

VT1 и D1 это УВЧ и преобразователь частоты. Про него писал выше.
Этот узел можно сделать на транзисторах, как здесь, но с выбором кварцев будет труднее. Как выйти из этой ситуации я потом опишу подробнее.
http://www.radiocxema.h1n.ru/2018/02/26/простые-преобразователи-частоты/

VT2 – VT4 на схеме приемника, это активный полосовой фильтр с центральной частотой порядка 50 – 60 кГц

Коротко о активном фильтре на транзисторах VT2 – VT4
Собственно сам фильтр, это VT2 – VT3, а VT4 просто эмиттерный повторитель. Служит для согласования высокого выходного фильтра и низкого входного сопротивления УПЧ.
Основу схемы взял из книги
Г. Миль «Электронное дистанционное управление моделями»

Резистором R7 устанавливается средняя частота фильтра.
Резистором R9 устанавливается ширина полосы пропускания. Чем больше этот резистор, тем уже полоса. При каком то положении R9 схема самовозбуждается на частоте своего резонанса. Что в принципе удобно при настройке. Можно посмотреть на какой частоте работает фильтр. В данном случае при настройке R9 крутим и добиваемся самовозбуждения. Потом крутим чуть назад до пропадания самовозбуждения.
Полоса пропускания также зависит от резистора R5. Чем больше этот резистор, тем уже полосу можно будет получить. В данном случае для АМ приемника полосу пропускания меньше 6 кГц не нужно делать. В дальнейшем в ЧМ приемнике полосу делал еще больше. Для этого еще и частоту ПЧ там сделал больше.

Настройка в принципе понятна.
1. R9 делаем маленьким.
2. Осциллограф подключаем к эмиттеру VT4.
3. Включаем маяк.
4. Резистором R7 ищем максимум приема маяка.
5. Увеличиваем R9 до появления самовозбуждения и крутим его чуть назад до пропадания этого самовозбуждения.
6. Подкручиваем R7 уже более точно по максимуму.

VT5 – VT6 это усилитель ПЧ.
С детектора сигнал идет на УНЧ и на схему АРУ.
АРУ работает так, что при увеличении сигнала после детектора, уменьшается питание УВЧ. Подстроечным резистором R24 устанавливается режим работы АРУ. Нужно, что бы при отсутствии сигнала, напряжение подаваемое на УВЧ было порядка 5 – 5,5 вольт.
Резистором R20 устанавливается усиление в тракте ПЧ. Усиление нужно сделать такое, что бы при замыкании базы и эмиттера VT8, т.е. при отключенной АРУ и при отсутствии полезного сигнала, напряжение шумов на выходе детектора было порядка 0,3 – 0,5 вольт.
Катушки в приемниках одинаковые.
Катушки намотаны на каркасах диаметром 6 мм. Они имеют резьбовые сердечники из карбонильного железа или ВЧ феррита. Намотаны проводом 0,45 мм и содержит 15 витков.
Можно применить латунные, медные или алюминиевые сердечники, но при этом количество витков увеличить до 17.
Настраивал с помощью такого маячка. Трансформатор размером где то 1 см от старого карманного приемника. Обмотки по 300 витков проводом 0,15 мм.

Катушкой, что включена последовательно с кварцем, можно в небольших пределах менять частоту генерации.
Катушка намотана на каркасе диаметром 6 мм с карбонильным сердечником(можно с ферритовым). Главное в катушке, что она намотана секциями.

Содержит 4 секции по 6 витков. Провод любой тонкий. У меня 0,1 мм

Подключал к линейному выходу компьютера. Уровень неискаженного входного сигнала устанавливал регулятором компьютера.
Маячок можно и по другой схеме сделать. Можно импульсную модуляцию сделать, но с ним менее удобно.

Или такой. У него коэффициент модуляции меньше 100%, поэтому он удобнее. Он будет что то среднее, между верхними.

Хотел перейти к ЧМ приемнику, но на форуме возникла новая тема по аналогичным АМ радиостанциям.
Там по ТЗ приемник должен быть на транзисторах и без любых микросхем.
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3798237#p3798237
Решил поэкспериментировать и спаял на макетке два приемника. Один с активным фильтром на транзисторах, как в схеме выше, а другой с фильтром на готовой катушке индуктивностью 680 мкГн. Просто второй приемник легче настраивать.
Это приемник с транзисторным фильтром. Она отличается от той, что выше только заменой К174ПС1 на преобразователь частоты построенным на транзисторах. Частота ПЧ порядка 35 кГц.

Это для ясности подписал блоки приемника.

Схема работает вполне нормально, но я никак не смог придумать, как тем, кто сталкивается с этим впервые, да еще не имеющие осциллографа, по простому объяснить настройку активного фильтра на транзисторах.
Кратко о принципе настройки этого фильтра писал выше.

По этой причине перешел к следующему варианту с фильтром на основе готовой катушки на 680 мкГн.
Это значит частота ПЧ получается где то 30 кГц. При применении катушки индуктивностью 470 мкГн, емкость конденсатора С20 нужно увеличить до 47 нф
Схема получилась такая.

Это для ясности тоже подписал блоки приемника.

Для интереса сравнил эти приемники с приемником сверхрегенератором. Для этого включил сверхрегенератор отсюда
http://radiokotstruktor.ru/catalog/good/47
И отнес маяк на такое расстояние, что бы в принимаемом сигнале появились шумы эфира.
После этого проверил прием на простейшие приемники супергетеродины.

Смотреть нужно, как сигнал выглядит на фоне шумов эфира. Видно, что лучший результат у приемника с транзисторным фильтром, но нужно учитывать при этом, что настройка его немного сложнее, чем приемника с фильтром на катушке, поэтому для первого приемника лучше выбрать схему с катушкой в тракте УПЧ.

Настройка.
Это потом…
.
Про передатчик.
В качестве передатчика для всех этих схем можно применить передатчик из самой первой схемы. Он выдает порядка 150 мВт.
Более мощные АМ передатчики при питании 9 вольт «мучили» здесь.
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3516261#p3516261
Потом…
.
.
.

После всех мучений с АМ передатчиком, я с облегчением перешел к ЧМ. Приемники ЧМ по схемам чуть больше, зато с ЧМ передатчиками проблем в настройке значительно меньше.

Дальше приемник для простой радиостанции с узкополосной ЧМ.

На вид схема выглядит больше, а паять меньше, т.к. оба ОУ в одном корпусе. Оба инвертора тоже. Инвертеры КМОП можно ставить любые.

На ОР1.1 собран полосовой фильтр на среднюю частоту 60 кГц. ОР1.2 просто усилитель. На DD1 собран триггер Шмидта. На VT2, VT3 собран импульсный частотный детектор.
Про здесь уже писал.

Частотный детектор для приемника с низкой ПЧ


С него сигнал поступает на УНЧ. Шумоподавителя нет. Просто уровень сигнала с помощью резистора R11 выбран такой, что при отсутствии полезного сигнала на ОР1.2 принимаемый уровень шумов получается недостаточный, что бы срабатывал триггер Шмидта, поэтому он по сути играет двойную роль. Главная роль, это получение импульсов с крутыми фронтами, которые подаются на импульсный частотный детектор, а вторая его роль, это что то наподобие примитивного шумоподавителя.

Остальное потом…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *