Радиовещательные приемники строят в настоящее время по супергетеродинной схеме. Причин тому много, это и высокие чувствительность и селективность, мало изменяющиеся при перестройке по частоте и смене диапазонов, а главное - легкость сборки и повторяемость параметров при массовом производстве. Приемник же прямого усиления - штучное изделие ручной сборки, отличающееся такими особенностями, как малый уровень помех и шума, отсутствие интерференционных свистов и ложных настроек. На КВ супергетеродину трудно подыскать адекватную замену, но в диапазоне СВ добротность контуров может достигать 250 и более, тогда полоса контура получается даже меньше, чем нужно для приема AM сигналов.

Контуры можно объединять в фильтры, как это сделано в предыдущей конструкции, но есть и другой путь повышения селективности приемника прямого усиления, довольно редко используемый. Это псевдосинхронный прием, при котором уровень несущей нужной станции поднимается в радиотракте узкополосным контуром высокой добротности. Амплитудный детектор приемника имеет свойство подавлять слабые сигналы в присутствии сильного полезного, и величина этого подавления пропорциональна квадрату отношения амплитуд сигналов. Таким образом, подняв несущую всего в три раза, можно получить улучшение селективности до 20 дБ. Подъем несущей снижает и искажения при детектировании.

Но узкополосный контур, например, магнитной антенны, поднимающий несущую, неизбежно ослабит края боковых полос принимаемого сигнала, соответствующие верхним звуковым частотам. Этот недостаток можно устранить не только «размоду-ляцией» сигнала, как это делалось в приемнике-радиоточке, но и подъемом верхних частот в УЗЧ. Именно так и сделано в описываемом приемнике.

Приемник предназначен для приема местных и мощных дальних станций в диапазоне СВ. По чувствительности он мало уступает супергетеродинам ІІІ-ТV классов, но дает заметно лучшее качество приема. Селективность его, измеренная обычным односигнальным методом, довольно низка (10-20 дБ при расстройке на 9 кГц), однако мешающий сигнал в соседнем канале, равный по амплитуде полезному, подавляется благодаря описанному эффекту на 26-46 дБ, что также сравнимо с селективностью упомянутых супергетеродинов.

Выходная мощность встроенного УЗЧ не превосходит 0,5 Вт -с хорошей АС этого более чем достаточно для прослушивания передач в условиях жилой комнаты (главное внимание обращалось не на громкость, а на качество). Питается приемник от любого источника напряжением 9-12 В, потребляемый ток покоя не превосходит 10 мА. Принципиальная схема радиотракта показана на рис. 1.

Рис.1. Принципиальная схема радиотракта приемника.

Узкополосным контуром, подчеркивающим несущую принимаемого сигнала, служит контур магнитной антенны L1C1C2 с добротностью не менее 250 Его полоса пропускания по уровню 0,7 при перестройке по диапазону составляет от 2 до 6 кГц. Выделенный контуром сигнал подается на УРЧ, выполненный по каскодной схеме на полевых транзисторах VT1, VT2. Усилитель РЧ имеет высокое входное сопротивление, мало шунтирующее контур магнитной антенны, следовательно, не снижающее его добротности.

Первый транзистор VT1 выбран с малым напряжением отсечки, а второй VT2 - со значительно большим, около 8 В. Это позволило соединить с общим проводом затвор второго транзистора и обойтись в усилителе минимумом деталей. Общий ток стоков транзисторов равен начальному току стока первого транзистора (0,5-2,5 мА), а его стоковое напряжение, устанавливающееся автоматически, равно напряжению смещения второго транзистора (2-4 В).

Нагрузкой каскадного усилителя служит второй перестраиваемый резонансный контур L3C6C7, связанный с выходом усилителя через катушку связи L2. Этот контур имеет значительно меньшую добротность (не более 100-120) и пропускает спектр AM сигнала лишь с небольшим ослаблением на краях боковых полос. Введение в приемник еще одного контура оказалось полезным, потому что, как показала практика, при наличии в эфире сигнала мощной местной станции, даже далеко отстоящей по частоте от частоты настройки приемника, селективности одного контура может оказаться недостаточно. Кроме того, второй контур резко ограничивает полосу, а следовательно, и мощность шума, поступающего от УРЧ на детектор. Конструкционно же ввести второй контур легко, поскольку подавляющее большинство КПЕ выпускается в виде сдвоенных блоков.

Второй, апериодический, каскад УРЧ собран на полевом транзисторе ѴТЗ. Он нагружен на диодный детектор VD1, VD2, собранный по схеме с удвоением напряжения Сигнал АРУ отрицательной полярности с нагрузки детектора, резистора R7, через фильтрующую цепочку R4C4 подается на затвор первого транзистора УРЧ VT1 и запирает его при приеме мощных станций. При этом уменьшается общий ток каскадного усилителя и его усиление Емкость блокировочного конденсатора СЮ, шунтирующего нагрузку детектора, выбрана очень небольшой. Это существенно, поскольку подавление помех от соседних станций в детекторе происходит только при условии, что на нагрузке детектора не подавляется разностная частота биений между несущими полезной и мешающей станций.

Продетектированный звуковой сигнал через корректирующую цепочку R8R9C11 поступает на затвор истокового повторителя VT4. Перемещая движок резистора R8, можно изменять величину подъема верхних частот звукового спектра, ослабленных узкополосным контуром магнитной антенны. Этот переменный резистор успешно служит и регулятором тембра. Истоковый повторитель согласует высокоомный выход детектора с низким сопротивлением фильтра нижних частот (ФНЧ) L4C14C15C16. Последний имеет полосу пропускания около 7 кГц и полюс (то есть максимум) затухания на частоте 9 кГц, соответствующей частоте биений между несущими станций в соседних частотных каналах. ФНЧ фильтрует эту и другие частоты биений полезного сигнала с помехами и тем самым дополнительно повышает двухсигнальную селективность приемника.

Рис. 2. УЗЧ приемника.

На выходе ФНЧ через согласующий резистор R12 включен регулятор громкости R13. Резистор R12 нужен для того, чтобы выход ФНЧ не замыкался накоротко при самых малых уровнях громкости, а нагружался на согласованное сопротивление, тогда не искажается его АЧХ. УЗЧ приемника выполнен фактически по той же схеме (рис. 2), что и в приемнике-ра-диоточке (см. выше), лишь изменены некоторые номиналы деталей и повышено напряжение питания до 9-12 В. Соответственно, возросли ток покоя до нескольких миллиампер и выходная мощность до сотен милливатт. Для дальнейшего увеличения выходной мощности на место VT4, VT5 можно установить комплементарную пару более мощных транзисторов ГТ402 и ГТ404.

В приемнике желательно использовать транзисторы именно тех типов, которые указаны на принципиальной схеме. В крайнем случае транзисторы КП303А можно заменить на КП303Б или КП303И, а КП303Е - на КП303Г или КП303Д. Диоды VD1, VD2 - любые высокочастотные германиевые. Сдвоенный блок КПЕ с воздушным диэлектриком можно взять от любого старого радиовещательного приемника. Резисторы и конденсаторы могут быть любых типов, подстроенные конденсаторы С1 и С6 - типа КПК-М. Магнитная антенна такая же, как и в предыдущем приемнике: стержень диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН, катушка L1 содержит 50 витков ЛЭШО 21x0,07. Для катушек L2, L3 использована стандартная арматура - броневой сердечник с экраном от контуров ПЧ портативных приемников, например приемника «Сокол». Катушка связи L2 содержит 30, а контурная катушка L3 - 90 витков провода ПЭЛ 0,1. Расположение катушек на общем каркасе особого значения не имеет.

Катушка ФНЧ L4 индуктивностью ОД Гн намотана на кольце внешним диаметром 16 и высотой 5 мм (К 16x8x5) из феррита 2000НМ. Она содержит 260 витков провода ПЭЛШО ОД. Можно подобрать и готовую катушку, например одну из обмоток переходного или выходного трансформатора от УЗЧ старых портативных приемников. Подсоединив параллельно катушке конденсатор емкостью 5000 пФ и осциллограф, подают на получившийся контур сигнал от звукового генератора через резистор сопротивлением 200 кОм - 1 МОм.

Определяя резонансную частоту контура по максимуму напряжения на нем, подбирают такую катушку, чтобы резонанс получился на частоте 6,5-7 кГц. Эта частота и будет частотой среза ФНЧ. Заодно полезно проверить и частоту полюса затухания 9 кГц, подключив параллельно катушке конденсатор С16 и уточнив его емкость (1000— 1500 пФ). При отсутствии подходящей катушки ее можно заменить (с худшими результатами, разумеется) резистором сопротивлением 2,2 кОм. Конденсатор С16 в этом случае исключается.

Рекомендуемый вариант расположения плат приемника, органов управления и магнитной антенны в корпусе приемника показан на рис. 5. Видно, что антенна максимально удалена от контура УРЧ L2 - L3 и катушки фильтра L4. Корпусом может послужить подходящая пластмассовая коробка, а лучше его сделать самостоятельно, например, из дерева, и оформить так, как обычно оформляют тюнеры. Можно соорудить и металлический корпус, но без задней стенки, чтобы он меньше снижал приемные свойства магнитной антенны Ручку настройки желательно оснастить верньером с небольшим замедлением и шкалой любого типа.

Рис.3. Печатная плата радиотракта.

Рис.4. Печатная плата УЗЧ.

Рис.5. Расположение деталей в корпусе приемника.

Налаживание приемника начинают с УЗЧ. Подав напряжение питания, сопротивление резистора R2 подбирают таким, чтобы напряжение на коллекторах транзисторов VT4 и VT5 равнялось половине напряжения питания. Включив миллиамперметр в разрыв провода питания, подбирают тип (Д2, Д9, Д18 и т д.) и экземпляр диода VD1 до получения тока покоя порядка 3-5 мА. Можно несколько диодов включить параллельно, но нельзя отключать диод, не сняв питание!

Подключив радиочастотную часть приемника, проверяют режимы транзисторов. Напряжение на истоке транзистора VT4 должно быть 2-4 В, на стоке ѴТЗ - 3-5 В и на точке соединения стока VT1 с истоком ѴТ2 - 1,5-3 В. Если напряжения находятся в указанных пределах, приемник работоспособен и можно попытаться принять сигналы станций. Прослушивая сигнал на низкочастотном краю диапазона СВ, сопрягают настройки контуров, передвигая катушку L1 по стержню магнитной антенны и вращая сердечник катушки L2, добиваясь максимальной громкости приема. Одновременно устанавливают нижнюю границу диапазона, ориентируясь, например, на частоту радиостанции «Маяк» 549 кГц. Приняв другую станцию на верхнем краю диапазона, то же самое делают подстроечными конденсаторами С1 и С6. Повторив эту операцию несколько раз, добиваются хорошего сопряжения настроек контуров по всему диапазону.

При самовозбуждении УРЧ, проявляющемся в виде свиста и искажений при приеме станций, следует уменьшить сопротивление резистора R2 и постараться рациональнее расположить проводники, ведущие к статорным пластинам КПЕ С2С7 - они должны быть по возможности короткими, располагаться подальше друг от друга и поближе к «заземленной» поверхности платы. В крайнем случае эти проводники придется заэкранировать.

Для более точной настройки на частоту радиостанции приемник целесообразно оснастить индикатором настройки - светодиодом или стрелочным прибором, включенным последовательно с резистором R3. Подойдет любой прибор с током полного отклонения 1-2 мА. Его надо зашунтировать резистором, сопротивление которого подбирают так, чтобы стрелка отклонялась на всю шкалу при отсутствии принимаемого сигнала. Когда же принимается сигнал станции, система АРУ запирает УРЧ и отклонение стрелки уменьшается, индицируя силу сигнала.

Испытания приемника в условиях Москвы дали довольно хорошие результаты. Днем принимались практически все местные станции, прослушиваемые на любом транзисторном приемнике супергетеродинного типа. Вечером и ночью, когда на СВ открывается дальнее прохождение, принималось много станций, удаленных на несколько тысяч километров. Из-за низкой односигнальной селективности несколько станций могут прослушиваться одновременно, но при точной настройке на более сильный сигнал заметен эффект подавления слабых и программа прослушивается чисто либо с небольшими помехами.

Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.

Супергетеродинный приёмник изобрёл американец Эдвин Армстронг в 1918 году.

Упрощённая структурная схема супергетеродина показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЁ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) и усиливается одним или несколькими каскадами, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты. Обычно фильтр ПЧ рассосредоточен по всем каскадам усилителя промежуточной частоты, поскольку ФСС сильно ослабляет сигнал и приближает его к уровню шумов. А в приёмниках с фильтром с рассредоточенной селекцией в каждом каскаде сигнал лишь немного ослабляется фильтром, а затем усиливается, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум. В настоящее время фильтр сосредоточенной селекции применяется лишь в относительно недорогих приемниках, выполненных на интегральных микросхемах (например К174ХА10), а также в телевизорах.

В обычных приёмниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота, как правило, равна 465 или 455 кГц, в ультракоротковолновых — 6,5 или 10,7 МГц. В телевизорах используется промежуточная частота 38 МГц. Так как супергетеродинный приёмник хорошо настроен на сигнал с промежуточной частотой, то даже слабый сигнал на этой частоте принимается. Поэтому промежуточная частота применяется для передачи сигналов SOS. На указанных частотах запрещена работа любых радиостанций мира.

Недостатки

Наиболее значительным недостатком является наличие так называемого зеркального канала приёма — второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, что и рабочая частота. Сигнал, передаваемый на этой частоте, может проходить через фильтры ПЧ вместе с рабочим сигналом.

Например, если вход настроен на радиостанцию, передающую на частоте 70 МГц, а частота гетеродина равна 76,5 МГц, на выходе фильтра ПЧ будет нормальный сигнал с частотой 6,5 МГц. Однако, в случае присутствия другой мощной радиостанции на частоте 83 МГц её сигнал также может просачиваться на вход смесителя, и разностный сигнал с частотой также 83 - 76,5 = 6,5 МГц не будет подавлен. В таком случае приём сопровождается различными помехами. Избирательность по зеркальному каналу зависит от добротности и числа входных контуров. При двух перестраиваемых входных контурах требуется трёхсекционный конденсатор переменной ёмкости (КПЁ), что дорого.

Для уменьшения помех от зеркального канала часто применяют метод двойного (или даже тройного) преобразования частоты. Подобные приёмники, несмотря на достаточно высокую сложность построения и наладки, стали фактически стандартом в профессиональной и любительской радиосвязи.

В современных приёмниках в качестве гетеродина используется цифровой синтезатор частот с кварцевой стабилизацией.

Регенеративный радиоприёмник (регенератор) - радиоприёмник с положительной обратной связью в одном из каскадов усиления радиочастоты. Обычно прямого усиления, но известны и супергетеродины с регенерацией как в УРЧ, так и в УПЧ.

Отличается от приёмников прямого усиления более высокой чувствительностью (ограничена шумами) и избирательностью (ограничена устойчивостью параметров), пониженной устойчивостью работы.

Схема регенеративного радиоприёмника

История

Изобретён Э. Армстронгом во время учёбы в колледже, запатентован в 1914 году, после этого также запатентован Ли де Форестом в 1916. Это привело к судебной тяжбе продолжительностью в 12 лет, завершившейся в Верховном суде США в пользу Ли де Фореста.

Регенератор позволяет получить наибольшую отдачу от одного усилительного элемента. Поэтому в ранние годы развития радиотехники, когда лампы, пассивные детали и источники питания были дороги, он широко применялся в профессиональных, любительских и бытовых приёмниках, успешно конкурируя с изобретённым в 1918 г. тем же Армстронгом супергетеродином.

Абсолютный рекорд дальности радиосвязи до космической эры был установлен 12 января 1930 г. советским радистом Э.Т. Кренкелем с антарктической экспедицией Р.Э. Бёрда именно на регенеративном приёмнике.

С широким распространением в конце 1930х гг. смесительной лампы-гептода и кварцевых фильтров промежуточной частоты, преимущество супергетеродина в стабильности и избирательности стало решающим, и концу 1940х регенератор был полностью вытеснен из серьёзных применений, оставшись лишь в радиолюбительских наборах для сборки.

Достоинства и недостатки

Достоинства:

Высокие чувствительность и избирательность по сравнению с приёмниками прямого усиления и простыми супергетеродинами.

Простота и дешевизна

Низкое потребление энергии

Отсутствие побочных каналов приёма и самопоражённых частот

Недостатки:

Излучение помех при работе в режиме генерации (и, как следствие, отсутствие скрытности)

Высокая чувствительность и избирательность достигаются ценой стабильности

Требует от оператора знания принципа работы

Теоретические основы

В регенеративном приёмнике добротность (Q) колебательного контура повышается путём компенсации части потерь за счёт энергии усилителя, т.е. введения положительной обратной связи.

Добротность = резонансное сопротивление / сопротивление потерь, т.е. Q = Z / R
Положительная обратная связь, компенсируя часть потерь, вносит некоторое отрицательное сопротивление: Qreg = Z / (R - Rneg)
Коэффициент регенерации: M = Qreg / Q = R / (R - Rneg)

Отсюда видно, что при увеличении обратной связи коэффициент регенерации M и добротность могут стремиться к бесконечности, но их практический рост ограничен стабильностью параметров схемы - если изменение коэффициента усиления будет больше 1 / M, то регенератор либо сорвётся в генерацию (если усиление выросло), либо потеряет половину чувствительности и избирательности (если усиление упало).

Для улучшения стабильности и достижения плавности управления вблизи порога генерации, регенератор должен иметь отрицательную обратную связь по уровню сигнала или АРУ. В приведённой схеме такая ООС обеспечивается цепью R1C2 (гридлик, от англ. grid leak - утечка сетки) - сигнал детектируется диодом состоящим из сетки и катода лампы, и выделяется на резисторе R1. Переменная составляющая усиливается и звучит в наушниках, а постоянная подзапирает лампу и снижает её усиление.

Без такой АРУ управление обратной связью будет очень "острым", и если регенератор сорвётся в генерацию, то размах колебаний будет ограничен только источником питания, а остановить его можно будет только намного уменьшив обратную связь (явление гистерезиса). Такой усилитель не годится для использования как регенератор.

Радиоприёмник прямого усиления — один из самых простых типов радиоприёмников.

Блок-схема приёмника прямого усиления

Радиоприёмник прямого усиления (герадеаус) состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.

Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.

Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. Усилитель высокой частоты (УВЧ), как правило, представляет собой несколько каскадов избирательного транзисторного усилителя. С УВЧ сигнал подаётся на диодный детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на динамик или наушники.

В литературе приёмники прямого усиления классифицируют по числу каскадов усилителей низкой и высокой частоты. Приёмник с n-каскадами усиления высокой и m-каскадами усиления низкой частоты обозначают n-V-m, где V обозначает детектор. Например, приёмник с одним каскадом УВЧ и одним каскадом УНЧ обозначается 1-V-1. Детекторный приёмник, который можно рассматривать как частный случай приёмника прямого усиления, обозначается 0-V-0.

Преимущества и недостатки

Основной недостаток приёмника прямого усиления — малая селективность (избирательность), то есть малое ослабление сигналов соседних радиостанций по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приёмник (к регенеративному приемнику, являющемуся разновидностью приемника прямого усиления, это не относится). Поэтому этот тип приёмников удобно использовать только для приема мощных радиостанций, работающих в длинноволновом или средневолновом диапазоне (из-за особенностей распространения волн в ионосфере длинноволновые и средневолновые сигналы не могут распространяться слишком далеко, поэтому приёмник «видит» только ограниченное число местных станций). Из-за этого недостатка приёмники прямого усиления не производятся промышленностью и в основном используются ныне только в радиолюбительской практике.

Как правило, радиоприёмники этого типа могут принимать только амплитудно-модулированные радиопередачи. Также обычно необходимо подключение внешней антенны и заземления, в связи с их невысокой чувствительностью, ограниченной усилением.

Радиоприёмник прямого преобразования — вид радиоприемника, в котором принимаемый высокочастотный сигнал преобразуется непосредственно в выходной низкочастотный посредством смешения сигнала гетеродина с принимаемым сигналом. Частота гетеродина равна (почти равна) или кратна частоте сигнала. Также называется гомодинным или гетеродинным — не путать с супергетеродинным.

История

Первые приемники прямого преобразования появились на заре радио, когда ещё не было радиоламп, связи проводились на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже связные - детекторными.

Было замечено, что чувствительность детекторного приемника к слабым сигналам существенно возрастает, если с приемником был связан собственный маломощный генератор, работающий на частоте близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Первыми гетеродинами служили машинные электрогенераторы, потом их заменили генераторы на вакуумных лампах.

К 40-м годам приемники прямого преобразования были вытеснены супергетеродинами и приемниками прямого усиления. Обуславливалось это тем, что основное усиление и селекция приемника прямого преобразования осуществлялось на низкой частоте. Построить на лампах усилитель с высокой чувствительностью и малым коэффициентом шума затруднительно. Возрождение приемников прямого преобразования началось в 60-х годах с применением новой элементной базы -операционных усилителей, транзисторов. Стало возможным применение высокодобротных активных фильтров на операционных усилителях. Оказалось что при сравнительной простоте приемники прямого преобразования показывают характеристики, сравнимые с супергетеродинами. Кроме того, так как частота гетеродина приемников прямого преобразования может быть в два раза ниже частоты сигнала, их удобно применять для приема сигналов КВЧ и СВЧ.

Принципиальная схема самодельного приемника на пяти транзисторах для работы в диапазонах СВ-ДВ, ностальгическая конструкция для свободной минутки.

Многие радиолюбители начинали свой путь со сборки приемника прямого усиления на 4-6 транзисторах. В СССРпродавались такие наборы-радиоконструкторы, на сколько я помню, по цене от 6 до 14 рублей. Если есть желание и свободное время, можно вспомнить детство, поработав со схемой, показанной на рисунке. Да, заодно, и сделать «дачную радиоточку», которую не жалко оставить в слабоохраняемом помещении.

Единственное условие, - в вашей местности должна работать хотя бы одна радиовещательная станция в диапазоне длинных или средних волн. Впрочем, если таковых нет, приемник в ночное время сможет принимать достаточно много удаленных и даже «заграничных» радиостанций (нет фактора «забоя» сигналом мощной местной радиостанции).

Схема приемника

Как написали бы в журнале «Радио» 70-х годов, это схема 2-V-2. То есть, два каскада УВЧ, детектор, и два каскада УНЧ.

Сигнал принимается магнитной антенной состоящей из ферритового стержня диаметром 8 мм и длиной чем больше, тем лучше, и двух катушек L1 и L2 на картонных гильзах. Входной контур образует катушка L1 и переменный конденсатор С1. Через катушку связи L2 сигнал поступает на первый каскад УРЧ на транзисторе VT1. Далее - второй каскад на VT2.

Детектор выполнен на кремниевом диоде VD1 типа 1N4148. Кремний плохо работает в качестве детектора из-за слишком протяженного линейного участка с малой крутизной ВАХ, однако, здесь диод находится под прямым током через R4 и R5, который компенсирует этот недостаток.

Рис. 1. Принципиальная схема приемника прямого усиления, ностальгия.

Детали и монтаж

Динамик В1 -да, практически любой! Катушка L1 для СВ содержит 90 витков любого намоточного провода диаметром от 0,2 до 0,5 мм. L1 для ДВ - 240 витков шестью секциями внавал, любого намоточного провода от 0,1 до 0,3 мм. L2 примерно 10% от L1.

Монтаж - на весу пайкой выводов деталей между собой (или как хотите).

Налаживание

О налаживании и заменах деталей ничего писать не буду, не хочу портить Вам удовольствие дойти до всего самому. Намекну только, что базовые резисторы отвечают за режим каскадов по постоянному току.

Если нет мощных местных СВ и ДВ радиостанций, - это и к лучшему, сделайте KB-приемник прямого усиления. L1 и L2 намотайте на каркасе с подстроечным ферритовым сердечником (например, от модуля цветности или ПЧ старого телевизора). L1 - 30 витков, L2 - 10 витков.

А через конденсатор на 5-10 пФ подключите к верхней, по схеме, обкладке С1 внешнюю антенну, - длинный провод, протянутый под потолком из угла в угол.

Структурная схема такого приемника может быть представлена следующим образом (рис. 1.1).

В состав приемника прямого усиления входят:

Входная цепь, обеспечивающая связь антенно-фидерной системы с первым каскадом приемника;

Усилитель радиочастоты, обеспечивающий необходимое усиление на радиочастоте и частотную избирательность приемного устройства;

Амплитудный детектор;

Усилитель звуковой (видео) частоты. Как правило, этот усилитель обеспечивает основное усиление сигналов.

В том случае, когда в схеме отсутствует усилитель радиочастоты, такой приемник называется детекторным приемником.

Следует отметить, что приемники прямого усиления обладают малой чувствительность в силу того, что при малых сигналах амплитудный детектор обладает малым коэффициентом передачи по мощности, что приводит к возрастанию коэффициента шума приемного устройства.

К недостаткам приемников прямого усиления следует отнести:

Изменение основных параметров радиотракта при перестройке по диапазону, в первую очередь изменяется полоса пропускания радиоприемного тракта. Действительно, полоса пропускания приемника определяется по

формуле , где - частота настройки колебательного контура, - коэффициент затухания колебательного контура (этот показатель слабо зависит от частоты настройки колебательного контура). Как следует из представленной формулы, с увеличением частоты настройки будет увеличиваться и полоса пропускания.

Если в радиотракте необходимо перестраивать одновременно несколько контуров, то появляются дополнительные трудности, связанные с системой настройки, если требуется получить хорошую избирательность по соседнему каналу;

Трудность получения большого коэффициента усиления на радиочастоте, обычно коэффициент усиления на радиочастоте не превышает 100. Для этих целей применяются усилители радиочастоты двух типов: регенеративного типа и сверхрегенеративного типа. Усилитель регенеративного типа позволяет получить большой коэффициент усиления при малом числе активных элементов, но отличается большой нестабильностью коэффициента усиления. Сверхрегенеративные усилители более устойчивы к внешним условиям, но обладают большим коэффициентом шума.

На высоких частотах трудно обеспечить высокую избирательность по соседнему каналу при перестройке по частоте в широких пределах.

Приемники прямого усиления в настоящее время применяются в основном как индикаторы электромагнитного поля.

Ниже приведены однокаскадные усилители высокой часто­ты (УВЧ) с детекторами, образующие вместе с любой схемой УЗЧ радиоприемник прямого усиления. Однокаскадные УВЧ имеют активные схемы детекторов, а детекторы двухкаскад-ных УВЧ пассивные на основе диодной двухполупериодной схемы. Приемники могут работать в диапазоне длинных или средних волн, но можно ввести схему коммутации и получить двухдиапазонный радиоприемник.

Радиоприемник по схеме рис. 5.3 содержит один каскад усиления по высокой частоте на двух транзисторах VT1 и VT2. Транзистор VT2 включен по схеме с общим коллектором, VT1 - с общей базой. Одно из основных достоинств такого каскада состоит в том, что выходная цепь схемы слабо связана с входной и удается получить больший коэффициент усиления по сравнению со схемой на одном транзисторе. База транзисто­ра VT2 заземлена по высокой частоте с помощью конденсатора СЗ. Нагрузка каскада - высокочастотный дроссель L3. С кол­лектора транзистора VT1 модулированный высокочастотный сигнал через конденсатор связи С4 поступает на детектор, вы­полненный по схеме с общим коллектором на транзисторе VT3. Хотя детектор имеет коэффициент усиления по напряже­нию менее единицы, его коэффициент передачи все равно вы­ше, чем у диодного, а искажение низкочастотного сигнала ни­же. Цепочка С6, R5, С7 фильтрует низкочастотный сигнал, с резистора R6 через разделительный конденсатор СЮ он пода-

Рис. 5.3. Однокаскадный УВЧ ОК-ОБ с детектором на транзисторе по схеме с ОК

Рис. 5.4. Монтажная плата УВЧ (а) и приемы монтажа деталей на ней (б, в)

стся на резистор R7, служащий регулятором громкости, и да­лее с движка переменного резистора на вход УЗЧ. Питание схемы хорошо отфильтровано цепью R8, С8, С9.

Схема расположения деталей на монтажной плате показана на рис. 5.4. Опорными монтажными точками резисторов, кон­денсаторов, соединительных проводников и других деталей могут быть пустотелые заклепки (пистоны) или шпильки - отрезки медной луженоц проволоки диаметром 0,9… 1,3 мм, запрессованные в отверстия платы (рис. 5.4, б и рис. 5.4, в со­ответственно. На рис. 5.4, б показаны приспособления для раз­вальцовки пистонов и пример установки детали в них. В каче­стве приспособлений хорошо подходят заточенные на наждаке дюбели, применяемые для строительных работ. Один из них зажимают в тисках, а другим с помощью легких ударов мо­лотка развальцовывают пистон. Пистонами могут быть пред­варительно нарезанные отрезки медных трубок, длина кото­рых на 0,6…1,5 мм превышает толщину платы. Можно изго­товить подобные пистоны из медной пластины или луженой жести толщиной 0,5…0,8 мм. Диаметр отверстий в плате же­лательно выбрать в диапазоне 2…3 мм.

Для запрессовки шпилек в отверстия плат также использу­ют приспособление - стальной пруток с направляющим от­верстием в торце (рис. 5.4, в). С помощью этого приспособле­ния шпильку направляют в отверстие платы, диаметр которо­го примерно на 0,1 мм меньше диаметра шпильки, и запрессо­вывают ее ударом молотка. На рис. 5.4, в даны размеры приспособления для запрессовки шпилек диаметром 1 мм и длиной 10 мм в плату толщиной 1,5…2 мм.

Схема радиоприемного устройства (рис. 5.5) состоит из од-нокаскадного усилителя высокой частоты на транзисторах VT1, VT2, образующих так называемую каскодную схему. Первый транзистор усилителя VT2 включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT1 - с общей базой. В результате вход и выход каскада хорошо развязываются друг от друга и удается получить достаточный коэффициент усиления по напряжению даже при использовании одного каскада усиления по высокой частоте. Нагрузкой транзистора VT1 является трансформатор L3, L4. Трансформатор высокой частоты использован для того, чтобы получить два противофазных напряжения высокой час­тоты, необходимых для работы активного двухполупериодного детектора на транзисторах VT3, VT4. Коэффициент гармоник детектора значительно меньше, чем диодного, а коэффициент передачи выше. После фильтрации цепью С7, R9, С8 напряже­ние звуковой частоты через разделительный конденсатор СИ поступает на регулятор громкости R11. Питание схемы осуще­ствляется через фильтр R10, С9, СЮ.

Соединения деталей этого УВЧ показаны на рис. 5.6. Емко­сти конденсаторов СЗ-С6 могут быть в диапазоне от 6800 пФ до 0,068 мкФ. Транзисторы КТ315 могут быть с любыми бук­венными индексами. Их можно заменить аналогичными им транзисторами серий КТ312, КТ316, КТ342, КТ358 с коэффи-

Рис. 5.5. Однокаскадный УВЧ ОЭ-ОБ с двухполупериодным детектором на транзисторах

циентом передачи не менее 50. Желательно, чтобы коэф­фициенты передачи транзисторов VT1, VT2 отличались не бо­лее чем на 20%, а VT3 и VT4 были как можно более близкими.

Катушки высокочастотного трансформатора L3 и L4 намо­таны проводом ПЭВ-1 0,08…0,1 мм на ферритовом кольце ти­поразмера К7 X 4 X 2 (внешний диаметр 7 мм, внутренний - 4 мм, а высота - 2 мм). Катушка L3 содержит 250 витков, ка­тушка L4 намотана в два провода и содержит 100 витков. За­тем начало одной обмотки соединяют с концом другой, таким образом получают средний вывод катушки L4. Для удобства намотки провода на ферритовое кольцо изготовьте специальное приспособление - челнок. На челнок наматывайте провод та­кой длины, чтобы с небольшим запасом хватило на всю катуш­ку. Витки старайтесь укладывать плотно друг к другу и следи­те за тем, чтобы провод при намотке не закручивался в петли.

Высокочастотный трансформатор в последнюю очередь монтируют на печатной плате, прикрепив небольшим количе­ством клея, например клеем «Момент».

После проверки монтажа подключите магнитную антенну, усилитель звуковой частоты и включите питание радиоприем­ника. Проверьте режимы работы каскадов по постоянному то­ку и, если необходимо, подберите резисторы R1, R5. Если при­емник работоспособен, удастся настроиться на одну из мощ­ных радиостанций. При самовозбуждении приемника (сопро­вождается свистами и сильными искажениями передачи), попробуйте удалить магнитную антенну от катушек L3, L4 вы­сокочастотного трансформатора, или поменяйте местами выво­ды катушки L3.

Укладку диапазонов ведите с помощью заводского радио­приемника, имеющего требуемый диапазон (ДВ или СВ).

Особенностью радиоприемника (рис. 5.7) является приме­нение усилительного каскада на полевом транзисторе VT1. Высокое входное сопротивление полевого транзистора позво­ляет полностью включить колебательный контур во входную цепь и тем самым увеличить сигнал на входе усилителя высо­кой частоты. Усиленный сигнал с нагрузки усилителя VT1 - резистора R1 поступает на вход прецизионного детектора на операционном усилителе и диодах VD1, VD2. Диоды VD1, VD2 включены в цепь обратной связи операционного усилителя. Такая схема позволяет в широких пределах изменять коэффи­циент передачи детектора с помощью переменного резистора R4. В нижнем (по принципиальной схеме) положении движка

Рис. 5.7. Однокаскадный УВЧ на полевом транзисторе с детектором на операционном усилителе

резистора коэффициент передачи максимален, а в верхнем - минимален. Резистор R4 является регулятором громкости. По­сле фильтрации цепочкой Кб, С7 низкочастотный сигнал по­ступает на вход усилителя звуковой частоты. Питание высоко­частотного каскада и детектора поступает через развязываю­щий фильтр К7, С4, С5.

Схема соединения деталей на монтажной плате изображена на рис. 5.8. Полевой транзистор VT1 смонтирован выводами кверху, а требуемые выводы ОУ DA1 удлинены голым мон­тажным проводом.

Налаживание начинают с установки режимов УВЧ по по­стоянному току. Они установятся автоматически, если на сто­ке пол;ёвого транзистора VT1 будет напряжение +4,3 В. Реко­мендуемый режим работы транзистора установите подбором резистора К2.

При подключении усилителя звуковой частоты учтите, что на выходе УВЧ имеется постоянное напряжение. Подключайте его через переходной конденсатор емкостью 2,2…4,7 мкФ. Ес­ли конденсатор оксидный, его плюсовой вывод соединяют с выходом УВЧ.

Рис. 5.8. Монтажная плата

Двухкаскадные усилители высокой частоты (схемы, изо­браженные на рис. 5.9, 5.11, 5.13) состоят из магнитной ан­тенны W1, усилительных каскадов и диодного детектора VD1, VD2, включенного по схеме удвоения напряжения. Напряже­ние низкочастотного сигнала с выхода детектора фильтруется дополнительной RC-цепочкой и выделяется на нагрузке - пе­ременном резисторе, являющемся регулятором громкости. С данными схемами можно применять любой усилитель звуко­вой частоты, описанный ранее.

Рис. 5.9. Двухкаскадный УВЧ из идентичных каскадов по схеме с ОЭ

Схемы, изображенные на рис. 5.9, 5.13, имеют чувстви­тельность 10…20 мВ/м и позволяют принимать мощные радио­станции в диапазонах длинных 750…2000 м (400… 150 кГц) или (и) средних волн 187…570 м (1600…525 кГц), удаленные на расстояние 100…250 км. В схеме рис. 5.11 за счет резонанс­ных цепей во всех каскадах чувствительность поднята до 5…7 мВ/м. В результате радиус действия приемника составля­ет 300…500 км.

Следует заметить, что чувствительность схем, изображен­ных на рис. 5.9, 5.13, также может улучшена до 7…8 мВ/м за счет включения резонансной цепи во втором каскаде усилите­ля. Такой цепью может служить высокочастотный широкопо­лосный дроссель L5, примененный в схеме, приведенной на рис. 5.11.

Увеличить радиус действия всех приемников можно под­ключением наружной антенны.

Катушка L1 и конденсатор переменной емкости С2 образу­ют колебательныйконтур, настраиваемый на сигналы радиове­щательных станций. Чтобы сравнительно низкоомный вход усилителей (входное сопротивление составляет единицы кило-ом) не шунтировал колебательный контур (сопротивление кон­тура при настройке на сигнал принимаемой станции составля­ет сотни килоом), высокочастотное напряжение подается с ка­тушки связи L2, расположенной на стержне магнитной антен­ны и образующей с катушкой L1 понижающий трансформатор. В результате можно установить выгоднейшую связь контура с усилителем, подбирая число витков катушки связи и расстоя­ние между нею и контурной катушкой L1 магнитной антенны.

Схема УВЧ, изображенная на рис. 5.9 усилителя высокой частоты состоит из двух идентичных каскадов усиления по схеме с общим эмиттером. Здесь используется высокоэффек­тивный способ температурной стабилизации режима работы транзистора. Кроме того, каскад малочувствителен к смене транзисторов, имеющих технические характеристики в преде­лах, заданных техническими условиями.

Конденсаторы С5, С7 в каскадах устраняют отрицательную обратную связь по переменному току между эмиттером и базой транзистора. Их емкость должна быть такой, чтобы сопротив­ление переменному току на самой низп1ей частоте рабочего диапазона было намного меньше сопротивления резистора R4 (R8). На практике величина емкости может лежать в диапазо­не 4700…68000 пФ.

Режимы работы каждого из каскадов по постоянному току независимы друг от друга и могут быть изменены подбором ре­зисторов R1, R5. Ток коллектора каждого из каскадов выбран равным 1 мА. Однако контролировать режимы транзисторов удобнее, измеряя не ток, а напряжение на их электродах. На схемах указаны напряжения, измеренные относительно обще­го («заземленного») проводника приемника вольтметром с от­носительным сопротивлением более 10 кОм/В.

Связь между каскадами, также, как и между катушкой связи и магнитной антенной - емкостная через конденсатор связи С4.

Рис. 5.10. Размещение элементов и печатная плата двухкаскадного УВЧ из идентичных каскадов

Рис. 5.11. Двухкаскадный УВЧ с трансформаторной связью

самовозбуждения приемника размещайте как можно дальше от магнитной антенны WA1 и конденсатора переменной емкости С2. При малых габаритах печатной платы часть платы, на кото­рой размещен детектор, возможно придется закрыть латунным или алюминиевым экраном, соединенным с общим проводом.

В схеме рис. 5.11 применены усилительные каскады, схо­жие с предыдущим УВЧ. Однако связь между первым и вто­рым каскадом трансформаторная. Трансформатор высокой частоты (катушки трансформатора L3 и L4) позволяет гораздо лучше, чем в схеме с резисторами в цепи коллектора согласо­вать относительно большое выходное сопротивление первого каскада с малым входным сопротивлением второго каскада усилителя колебаний высокой частоты. Коллекторной нагруз­кой транзистора VT2 является высокочастотный дроссель L5. Создающееся на нем напряжение модулированного сигнала ра­диовещательной станции подается через конденсатор связи Сб на вход детекторного каскада. Как указывалось выше, детек­торный каскад собран по схеме удвоения напряжения. По сравнению с однодиодным, такой детектор позволяет значи­тельно повысить уровень сигнала на выходе приемника, а зна­чит и громкость приема радиостанций.

Режим работы каскадов по постоянному току задается в каждом каскаде независимо с помощью делителей R1, R2 и R4, R5 в их базовых цепях и резисторов R3, R5 в цепях эмит­теров. Режим работы первого каскада устанавливается (при

Рис. 5.12. Монтажная плата

Рис. 5.13. Двухкаскадный УВЧ ОК-ОЭ

необходимости) изменением сопротивления резистора R1, вто­рого - резистора R4.

Применение резонансных цепей в коллекторах каскадов усилителей позволяет получить неплохие чувствительность и избирательность приемника прямого усиления, однако требу­ют больших усилий при наладке.

Поскольку с данным УВЧ можно провести целый ряд экс­периментов, требующих перепайки деталей, они размещены на монтажной плате, показанной на рис. 5.12.

Катушки трансформатора L3 и L4 и высокочастотный дрос­сель L5 намотаны проводом ПЭВ 0,08…0,1 на ферритовых кольцах марки 600НН или 1000НН с внешним диаметром 7 и высотой 2 мм (типоразмер К7 х 4 х 2). Катушка L3 содержит 250, катушка L4 - 100, дроссель L5 - 250 витков. Перед на­моткой следует скруглить острые кромки колец наждачной шкуркой, чтобы не повредить изоляцию провода.

В схеме рис. 5.13 усилитель высокой частоты апериодиче­ский двухкаскадный. В первой схеме транзистор VT1 включен по схеме с общим коллектором, а VT2 - с общим эмиттером. Возможный вариант печатной платы с размещением элементов представлен на рис. 5.14.