Этот радиоприемник предназначен для приёма любительских станций с модуляцией SSB или CW, работающих в диапазоне 80 метров. Тем не менее, при изменении настроек входных и гетеродинных цепей его можно адаптировать для приёма в любых других любительских короткохвостых диапазонах.
Особенность этого устройства заключается в том, что его преобразователь частоты, демодулятор и генератор плавного диапазона объединены на одном двухзатворном полевом транзисторе. Такая компоновка встречается довольно редко в схемах прямого преобразования, поскольку чаще её используют в качестве демодулятора в схемах сверхвысокочастотных приемников или в качестве промежуточного преобразователя частоты в супергетеродинных системах.
Принципиальная схема
Антенный сигнал поступает через входной контур L1-C1-C2, настроенный на середину диапазона интересующих частот. От этого контура, с отвода катушки, сигнал направляется в преобразователь частоты — демодулятор, выполненный на двухзатворном транзисторе VT1 по схеме с совмещённым гетеродином, где и смеситель, и генератор гетеродина объединены одним транзистором.
На второй затвор транзистора подаётся входной сигнал с катушки, а первый затвор и цепь истока формируют генератор гетеродина.
Рис. 1. Схема КВ радиоприемника на 80 метров с демодулятором на двухзатворном транзисторе КП327.
Частота гетеродина определяется настройкой контура L2-C3-C6-C7. Он работает на той же частоте, что и входной сигнал. Гетеродин собран по схеме с индуктивной цепью, в которую передача обратной связи осуществляется через отвода катушки L2. Для управления диапазоном гетеродина используется переменный конденсатор С7, который регулирует его частоту и позволяет точно настроить устройство под нужные показатели.
Когда диапазон меняется, частоту гетеродина можно регулировать с помощью этого конденсатора. В качестве переменного конденсатора использован очень старый, советский с твердым диэлектриком — от карманного радиоприёмника «Юность». В узких диапазонах его настройки покрытие иногда слишком большое, поэтому в цепь добавлен конденсатор С6, ограничивающий диапазон переменной ёмкости.
При желании можно заменить С7 другим переменным конденсатором с воздушным диэлектриком, меняя при этом значение ёмкости С6 для правильной настройки.
Переменный резистор R2 служит для регулировки режима работы транзистора VT1. Его вращение позволяет управлять режимом функционирования каскада в процессе приёма, добиваясь оптимальных условий для конкретных условий сигналов.
Настройка этого резистора влияет не только на коэффициент передачи смесителя, но и на напряжение гетеродина, что особенно важно для ощущения хорошей чувствительности и стабильности сигнала. Все продукты преобразования частоты собираются на стоке VT1.
Природный сигнал и его прямой компонент подавляются низкочастотным фильтром, состоящим из дросселя L3 с индуктивностью 220 мкГн и конденсаторов С10, С11. Разностной, то есть демодулированный сигнал, проходит через этот фильтр и поступает затем на усилитель мощности.
Усилитель выполнен на микросхеме типа А1 К174УН7. В отличие от распространённой схемы, где регуляция громкости осуществляется переменным резистором, здесь усиление регулируется путём изменения коэффициента усиления самого УНЧ, что значительно уменьшает чувствительность к шумам и помехам, особенно важно для приема прямого преобразования, где основное усиление приходится на звуковых частотах.
Настройка уровня усиления осуществляется переменным резистором R9, которая управляет коэффициентом отрицательной обратной связи по переменному току в УНЧ.
Детали и налаживание
Нагрузка на УНЧ — динамик B1 с сопротивлением 8-16 Ом. Также можно использовать динамик меньшего сопротивления, подходящий для широкополосного звучания мощностью от 0,5 Вт и выше.
Катушки L1 и L2 намотаны на каркасе от советских телевизионных модулей «УСЦТ», выполненном из пластика диаметром около 5 мм с ферритовыми сердечниками, помещёнными внутри алюминиевых экранов. В каждом из них размещено по 40 витков провода ПЭВ с отводом после 15-го витка.
Дроссель L3 — представляет собой переходной трансформатор от радиоприёмника «Юность» с высокой сопротивляемостью. В качестве альтернативы можно использовать любой дроссель с индуктивностью от 100 до 500 мкГн.
В крайнем случае, его можно заменить постоянным резистором сопротивлением от 1 до 10 кОм, однако эффективность работы при этом будет снижена.
Конструкция этого приемника носила экспериментальный характер, поэтому электрическая схема реализована на домашней печатной плате, выполненной из фольгированного стеклотекстолита. Фольга служит объединяющей шиной питания и платформой для монтажа компонентов, собранных с помощью пайки выводов.
Перед наладкой необходимо проверить все соединения и изоляцию, чтобы избежать коротких замыканий. После сборки рекомендуется провести настройку с помощью тестового сигнала и мультиметра для установки правильных уровней и сопротивлений.
Автор: Снегирёв И. РК-01-2019.
- Снегирев И. «КВ-приемник прямого преобразования с демодулятором на двухзатворном полевом транзисторе». РК-01-2017.
- Горчук Н.В. «Тракт приемника прямого преобразования с демодулятором на цифровых микросхемах». РК-06-2017.
Особенности применения полевых транзисторов в радиотехнике
Полевые транзисторы отличаются низким входным сопротивлением, что обеспечивает минимальные потерии при формировании входного сигнала. Их высокая входная]], мощность и низкое уровень шумов позволяют использовать такие компоненты в усилителях мощных радиочастотных цепей.
Ключевым преимуществом является высокая линейность режима работы при значительных токовых нагрузках, что позволяет получить стабильную передачу сигнала с минимальными искажениями. Для оптимизации характеристик важно точно подбирать напряжение управления затвором, не превышая допустимых значений, обозначенных в технической документации.
Особенностью работы устройств на базе твердотельных элементов с полевым эффектом является чувствительность к электромагнитным помехам и паразитным колебаниям, что требует применения фильтров и заземляющих устройств. Вращательные параметры, такие как коэффициент усиления и пороговое напряжение, затрагивают область низкоуровневых сигналов, поэтому важно соблюдать температурное охлаждение и стабилизацию питания.
Дополнительной сложностью использования является необходимость точной настройки входных и выходных цепей для обеспечения оптимальной избирательности и усиления. При этом, использование вариантов с повышенной устойчивостью к высокому напряжению позволяет расширить диапазон рабочих условий.
В радиолюбительских схемах широко применяют коммутационные транзисторы на базе полевых элементов, что способствует уменьшению размеров устройств и повышению их надежности. В случае с конструкциями, рассчитанными на работу в частотных диапазонах 3,5–4,0 МГц, важно избегать паразитных резонансов, которые могут возникать из-за паразитных индуктивностей и емкостей корпуса.
Преимущества использования КП327 в фотомате
Высокая чувствительность входного каскаса, обусловленная низким уровнем собственного шума, обеспечивает стабильное восприятие слабоизлучающих сигналов на частоте 3.5 МГц, что особенно важно при приеме слабых радиоволн и долговременной работе ферритовых антенн.
Отличная линейность современных характеристик позволяет минимизировать искажения при повышенных уровнях мощностных сигналов, что способствует сохранению точности передачи радиосигналов и снижению уровня паразитных гармоник.
Благодаря низкому пороговому напряжению входа и высокому коэффициенту усиления достигается стабильное управление усилением при изменениях температуры и фоновых помех, что важно при длительной работе в польевых условиях без возможности регулярного технического обслуживания.
Компактные габариты и простота интеграции в существующие схемы позволяют минимизировать габаритные и весовые показатели фотомата, повышая его мобильность и удобство эксплуатации в условиях полевых радиостанций.
Прочное внутреннее построение с высоким коэффициентом радиолокационной устойчивости обеспечивает устойчивую работу несмотря на электромагнитные помехи и наведенные сирены, характерные для полевых условий.
Высокая стабильность параметров при изменениях температуры и влажности дает возможность использовать устройство в широком диапазоне климатических условий без предварительной коррекции и настройки, что увеличивает продолжительность и надежность функционирования фотомата.
Инструкции по выбору компонентов для сборки
Для конструирования транслятора на 80 метров необходимо выбрать мощный входной трансформатор с паразитическими сопротивлениями не выше 50 ?, обеспечивающий минимальные потери при передачи радиосигнала на входе. В качестве рабочего элемента предусмотреть низкошумный усилительный каскад на базе микрополосковой схемы, где активным элементом служит транзистор на классическом КП327, соответствующий требованиям по частотному диапазону и стабильности.
Катушка-резонатор должна иметь катушку диаметром 30 мм, намотанную медной проволокой с сечением 0,2 мм, с количеством витков 12-14 на ферритовом сердечнике с магнитной проницаемостью не ниже 2000. Конденсаторное звено рекомендуется выполнить из переменных керамических или фторопластовых элементов с диапазоном ёмкости 20-50 пФ, допускающих точную настройку рабочей частоты.
Для фильтрации высокочастотных помех рекомендуется установить элекромагнитное экранирование сети и использовать конденсаторы с низким серийным сопротивлением, например, керамические с низким ESR или танталовые. Категорически не стоит использовать электролитические конденсаторы в цепях радиочастотных деталей из-за их большой внутренней паразитной индуктивности и низкой частотной характеристической стабильности.
Питание схемы требует устройства фильтрации и стабилизации. Рекомендуемый блок питания – стабилизированный источник с выходным напряжением 12 В и током не менее 200 мА, оснащённый низкошумовым фильтром на основе LC-контура. В качестве защитных элементов установить диоды-шоттки по входу и цепи питания для предотвращения перенапряжений и обратных токов.
Подбор соединительных кабелей и разъемов следует осуществлять с учётом минимальных паразитных индуктивностей и сопротивлений. В качестве соединительных элементов используются минимально длиной провода с постоянной толщиной из медной трубчатой или луженой кабельной продукции класса RF. Все компоненты должны иметь сертификаты и соответствовать стандартам по радиочастотной стабильности и долговечности.
Методы тестирования и проверки работоспособности приемника
Для проверки функционирования устройства измеряют его входную чувствительность с помощью генератора сигналов, подавая устойчивые радиочастотные сигналы в диапазоне 80 метров с уровнем не ниже -50 дБм. Анализируют стабильность частотной характеристики, сравнивая полученные шумовые уровни и уровень излучения при разных настройках.
Используют тестовые модули для подачи стандартных тестовых сигналов с измерительным диапазоном частот, соответствующим рабочему диапазону аппарата. Оценивают качество селекции и наличие лишних гармонических и боковых сигналов путем спектрального анализа с помощью полосового анализатора. Проверяют наличие интермодуляционных искажений при повышенной нагрузке.
Для контрольных измерений используют прибора-векторного анализатора цепей (VNA), позволяющего изменить параметры входных и выходных цепей, регистрируя отклонения от паспортных характеристик. Особенно важна проверка входного импеданса и коэффициента усиления, убедившись в отсутствии сбоев в цепях фильтрации и усиления.
Проверку чувствительности проводят по методу ‘минимальной обнаруживаемой мощности’, подключая к входу регулируемый генератор и фиксируя минимальный уровень сигнала, при котором сохраняется четкость обнаружения сигнала по выходу. В процессе тестирования также проверяют стабильность параметров в диапазоне температурных и электромагнитных нагрузок.
Для оценки диапазона рабочих частот используют автотестер, выставляя сгенерированные сигналы на различных частотных позициях и фиксируя уровень выходных сигналов. Также используют тестовые цепи с кварцевыми резонаторами для проверки узкополосных характеристик и понимания фильтрации входных частотных диапазонов.
Обязательно проводят проверку электрической изоляции и склонности к заземлению, измеряя сопротивление между корпусом и заземляющими контактами при различных режимах работы. Это исключает возможные утечки сигнала или неправильное подключение цепей питания.
Практические советы по настройке и калибровке
Для точной регулировки входных контуров рекомендуется использовать генератор с низким уровнем шумов, подключая его к входу устройства. Необходимо установить сигнал на 3-5 кГц ниже предполагаемой рабочей частоты с учетом необходимости компенсации сдвигов и паразитных реактивных составляющих.
Проводите настройку поэлементно: forst регулируйте входной каскад, добиваясь максимального сопротивления и минимальных паразитных колебаний, затем постепенно переходите к настройке полосового фильтра с помощью варикапов и конденсаторов. Для этого используйте дорогостоящее измерительное оборудование с точностью не хуже 0,5 кГц и измеряйте параметры на каждом этапе.
Рекомендуется вести записи положения переменных элементов, чтобы вернуться к оптимальным настройкам в случае паразитных изменений или внешних воздействий. Время калибровки должно учитывать стабилизацию температуры в условиях эксплуатации, поэтому рекомендуется проводить процедуры утром или во время отсутствия влияния окружающей среды.
Подключение заземления и экранирование корпуса значительно снижает уровни помех и шумов. Перед окончательной настройкой необходимо отключить внешние источники помех, проверить работу схемы на минимальных уровнях входного сигнала, и только после этого произвести финальную доводку с помощью измерительных приборов и спектроанализатора.
При возникновении нестабильности или пульсации сигнала рекомендуется проверить резонансные контуры, выявить паразитные резонансы и устранить их за счет корректировки элементов или добавления дросселей. Контроль зеркальных искажений выполняйте при помощи специального тестового генератора и осциллографа, настраивая параметры так, чтобы минимизировать отраженные мощности.
После завершения процедуры настройки рекомендуется провести проверку на разных частотных точках диапазона, чтобы убедиться в равномерности характеристик. Не забывайте обновлять настройки при изменениях температуры и условий эксплуатации, что повысит стабильность и качество радиосвязи.
Советы по улучшению чувствительности и избирательности
Для повышения чувствительности приемника на диапазоне 80 метров рекомендуется использовать высокоэффективные входные цепи с низким шумовым сопротивлением. В частности, выбор оптимальной антенны с высокой коэффициентом усиления и узким направленным характеристикам существенно снизит наружные помехи.
Увеличение коэффициента усиления предварительного каскада достигается за счет точной подгонки входных компонентов и применения низкошумящих транзисторов с малым внутренним шумом. Оптимизация сеточных цепей позволяет максимально снизить влияние шумов и повысить чувствительность системы.
Для повышения избирательности рекомендуется внедрение тонких фильтров с узкой полосой пропускания. Используйте реальные кварцевые и LC-фильтры, настроенные на целевую частоту, что исключит влияние нежелательных сигналов и помех в диапазоне. В цепь обратно связи целесообразно включить избирательные фильтры для устранения побочных полос.
Регулярная проверка и точная настройка ч/ч помогает снизить влияние интермода и межканальных помех. Для этого важно тщательно делать регулировки частотных контуров с помощью прецизионных варикапов и подстроечных резисторов.
Использование экранирующих корпусов и хорошая земляная система позволяют снизить влияние внешних электромагнитных помех. Оптимальные заземления и использование фильтров питания служат дополнительным джентльменским щитом от непредвиденных интерференций.
Аккуратное монтаж и минимизация длины соединительных проводов существенно уменьшают паразитные емкости и индуктивности, что улучшает стабильность и избирательность ЛПЦ (низкочастотных цепей). В дополнение стоит применять методы симметризации и балансировки встроенных цепей.
