Самодельные КВ и УКВ конвертеры для АМ и ЧМ радиоприемников

В области радиоприёма часто возникает необходимость в сопряжении сигналов разных частотных диапазонов. Так, например, бывает нужно перевести сигнал радиостанций, работающих в КВ-диапазоне, на частоты СВ-диапазона или наоборот. Аналогично – преобразовать УКВ-сигнал с диапазона 65-74 МГц в стандартные 87-108 МГц и обратно. Такие операции существенно расширяют функционал существующих радиотехнических устройств.

Например, становится возможным прослушивание радиостанций КВ-диапазона на радиоприёмниках, предназначенных для работы в СВ-диапазоне, либо использование зарубежных радиоприёмников для приёма отечественных радиостанций. Также нередко возникает задача трансформации частот внутри одного диапазона: преобразование из КВ в КВ или из УКВ в УКВ и так далее.

Что такое радиоконвертер

Наиболее простым решением этих задач является применение специальных устройств — радиоконвертеров, которые обычно называют просто конвертерами. Они предназначены для изменения частотных характеристик передаваемого или принимаемого радиосигнала.

Конвертеры широко используются для преобразования сигналов в диапазонах СВ и КВ (при амплитудной модуляции) и УКВ (при частотной модуляции). Их также называют, соответственно, АМ- и ЧМ-конвертерами. Встречаются модели, предназначенные для АМ- или ЧМ-преобразования, а иногда и для диапазонов ДВ, СВ и других.

Типичный конвертер — это супергетеродинное устройство, в основе которого лежит обычно неперестраиваемый гетеродин, совмещённый со схемой смесителя. Также нередко конвертеры усиливают сигнал, что повышает их помехозащищённость и качество приёма.

Основной принцип работы схемы — использование схемы смесителя и генератора (гетеродина), которые обеспечивают преобразование частоты. В процессе осуществляется либо прибавление, либо вычитание частот входного сигнала и гетеродина. В результате формируется выходной сигнал с новой частотой, который далее посылается на усилитель или прямой вход радиоприёмника.

Кроме того, современные радиоконвертеры могут иметь встроенные фильтры и автоматические системы настройки, что значительно повышает их эффективность и удобство использования. Некоторые модели позволяют переключать диапазоны и автоматически адаптироваться к изменяющимся условиям приема, делая их незаменимыми в профессиональной радиотехнике и любительском радиоаматорстве.

Генераторы для конвертеров

На иллюстрациях представлены типовые схемы генераторов, применяемых в гетеродинах для конвертеров. Для предварительного усиления радиосигналов в конструкции используют высокочастотные усилители на транзисторах — так называемые УВЧ-усилители.

Рис.1. — Примеры схем генераторов, используемых в гетеродинах конвертеров.

На следующих рисунках показаны варианты схем АМ-конвертеров, переводящих радиосигналы из диапазона КВ в диапазон СВ. В схемах представлены две конструкции: первая — с настройкой на частоту конкретной радиостанции при помощи радиоприёмника, вторая — с использованием фиксированного конвертера и настройкой радиоприёмника.

Важно учитывать, что первый вариант проще и дешевле по стоимости.

Схема АМ-конвертера (КВ в СВ)

На иллюстрации 2 показана одна из схем АМ-конвертера (КВ в СВ) с настройкой именно на нужную частоту (радиостанций диапазона КВ) с помощью СВ-радиоприёмника.

Рис.2. — Конвертер АМ (КВ в СВ) с фиксированным гетеродином и возможностью настройки под разную радиостанцию.

Этот преобразователь способен принимать радиостанции в диапазонах, разделённых на четыре поддиапазона, благодаря чему увеличивается диапазон работы. Конвертер включает в себя гетеродин с индуктивной настройкой и усилитель-смеситель. Гетеродин осуществляется по схеме с индуктивной трехточкой, а питание на него подается через эмиттерную цепь первого транзистора.

Входной контур — широкополосный, настроенный на середину каждого поддиапазона (14 м, 20 м, 25 м, 41 м). Настройка входных контуров происходит так, чтобы на выходе формировались разностные частоты, которые и являются промежуточными и подходят для дальнейшей обработки.

Выход конвертера подключается к антенному входу СВ-приёмника и использует в качестве антенны кусок медного провода.

• R1=15 кОм, R2=10 кОм, R3=300 Ом, R4=1 кОм, R5=6,2 кОм, R6=3 кОм, R7=13 Ом, R8=1 кОм, R9=27 Ом;
• С1=10 нФ, С2=6,8 нФ, С3=10 нФ, С4=10 нФ, С5=10 нФ, С6=6,8 нФ, С7=30 пФ, С8=6-25 пФ, С9=47 нФ,
• С10=6-25 нФ, С11=47 нФ, С12=6-25 нФ, С13=91 нФ, С14=6-25 нФ, С15=180 нФ, С16=6-25 нФ,
• С17=220 нФ, С18=6-25 нФ, С19=390 нФ, С20=6-25 нФ, С21=620 нФ, С22=6-25 нФ;
• Транзисторы — ГТ310И или аналогичные, возможны кремниевые варианты типа КТ3107, КТ361 и др.

Катушки, используемые в настройке, наматываются на каркасе диаметром 5 мм, при этом витки располагаются на расстоянии 5 мм друг от друга.

• L1 — 22 витка ПЭЛШО-0,2 мм, ширина 5 мм;
• L2 — 8 витков ПЭЛ-0,64 мм, шаг 1,5 мм;
• L3 — 13,5 витка ПЭЛ-0,41 мм, шаг 0,5 мм, отводы с 0,5 и 8,5 витков от заземления;
• L4 — дроссель из 60 витков ПЭЛ-0,12 мм, намотанный внавал, ширина 10 мм.

Переключатель диапазонов — Б1 — П2К.

АМ-конвертер (КВ в СВ) на 5 диапазонов

На следующем рисунке показана ещё одна схема АМ-конвертера (КВ в СВ) с фиксированным гетеродином и возможностью настройки при помощи радиоприёмника.

Рис.3. — Вариант АМ-конвертера (КВ в СВ) с фиксированной частотой гетеродина.

Обеспечивает приём радиостанций в диапазонах, структурированных следующим образом:

• R1=47 кОм, R2=10 кОм, R3=330 Ом, R4=1 кОм, R5=51 кОм, R6=10 кОм;
• R7=1,2 кОм, R8=1,2 кОм, R9=510 Ом, R10=1,2 кОм, R11=33 кОм, R12=10 кОм;
• С1=от 10 до 30 нФ, С2=20 нФ, С3=27 нФ, С4=51 нФ, С5=75 нФ, С6=82 нФ, С7=от 1 до 6,8 нФ,
• С8=от 1 до 6,8 нФ, С9=от 1 до 6,8 нФ, С10=от 91 до 220 нФ, С11=от 6,8 до 15 нФ, С12=16 нФ,
• С13=24 нФ, С14=43 нФ, С15=56 нФ, С16=62 нФ, С17=47 нФ, С18=от 3 до 10 нФ,
• С19=от 3 до 10 нФ, С20=от 10 до 50 мкФ;
• Транзисторы — ГТ310И, ГТ313 или аналогичные, например, КТ3107, КТ361 и т.п.

Используются любые конденсаторы типа КЛС, КМ, КД. Катушки наматываются на каркасах диаметром 7 мм и высотой 10 мм, с возможной настройкой с помощью ферритовых сердечников диаметром 5 мм.

Детали намотки для катушек:

• L1, L3 — 25 витков ПЭВ-0,3 мм;
• L2, L4 — 6 витков ПЭЛШО-0,12 мм.

Дополнительно, стоит отметить, что данный конвертер позволяет настраивать диапазон приёма путём изменения значений переменных конденсаторов и RF- катушек, что делает его универсальным инструментом для радиолюбителей. Использование ферритовых сердечников для катушек увеличивает их индукттивность и позволяет точнее настраиваться на нужные частоты. Для более стабильной работы рекомендуется применять хорошие раздельные источники питания и избегать длинных проводов, чтобы уменьшить паразитные индуктивности и ёмкость, которые могут влиять на настройку и качество приёма.

АМ-конвертер (КВ в СВ) с перестраиваемыми частотами

На изображении 4 представлен вариант АМ-конвертера с перестраиваемыми входными частотами и постоянной выходной частотой (обычно 465 кГц). Этот тип устройств — стандартная часть супергетеродинных радиоприёмников и выполняет роль УВЧ и гетеродина.

Параметры этого конвертера позволяют принимать радиостанции диапазонов 25 м, 31 м, 41 м, 49 м и 52 м.

Рис.4. — Схема АМ-конвертера с перестраиваемыми входными частотами и постоянной выходной частотой.

Настройка осуществляется посредством подстроечников — регулируя частоты входного контура и гетеродина, пользователь может выбрать нужный диапазон.

Резисторы и конденсаторы подбираются по схеме для достижения необходимого диапазона настройки, при этом катушки наматываются на каркасах диаметром 7 мм с ферритовыми сердечниками для точной регулировки.

Схемы УКВ ЧМ конвертеров на полевых транзисторах

В последнее время особой популярностью пользуются ЧМ-конвертеры для УКВ. Это объясняется их простотой, небольшими габаритами и отличным качеством передачи, обусловленным особенностями чёрной модуляции.

На схемах, приведённых ниже, реализуется преобразование сигналов с диапазона 65.8–73 МГц в диапазон 95.8–103 МГц. Такие устройства позволяют прослушивать отечественные радиостанции на импортных радиоприёмниках и магнитолах.

На схеме, указанной в рисунке 5 (а), используется два полевых транзистора: один (Т1) — в усилительном и смесительном тракте, второй (Т2) — в гетеродине. Функция гетеродина — генерация сигнала с частотой 30 МГц.

Общий принцип — выходной сигнал равен сумме входной и гетеродинной частот. Входной сигнал подаётся через антенну, которая может быть телескопической или кусочком толстого медного провода, а выход соединён с антенным входом приёмника.

Рис.5. — Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на полевых транзисторах (перевод с 65.8–73 МГц на 95.8–103 МГц).

• R1=1 кОм, R2=2 кОм, R3=100 кОм;
• С1=33 нФ, С2=6,8 нФ, С3=100 нФ, С4=51 нФ, С5=100 нФ, С6=6,8 нФ;
• Транзисторы — КП303Г, КП307, КП302 или аналогичные.

Используемые конденсаторы — типа КЛС, КМ, КД. Катушки располагаются на каркасах диаметром 4-5 мм, длиной 8-10 мм, с настройкой через ферритовые сердечники диаметром 5 мм.

Намоточные параметры для катушек:

• L1 и L3 — по 25 витков ПЭВ-0,3 мм;
• L2 и L4 — по 6 витков ПЭЛШО-0,12 мм.

Для улучшения работы конвертера рекомендуется использовать ферритовые сердечники различных размеров, чтобы дополнительно регулировать частотный диапазон и повысить стабильность передачи. Также важно следить за качеством пайки и минимизированием паразитных емкостных и индуктивных соединений, чтобы снизить уровень шумов в сигнале.

Практической полезностью является использование приставных фильтров на входе и выходе конвертера для снижения интермодуляционных помех и повышения помехозащищенности устройства. Для настройки рекомендуется использовать генератор сигнала или радиостанцию, работающую в нужном диапазоне, а также осциллограф для наблюдения за формой сигнала.

Схемы УКВ ЧМ конвертеров на биполярных транзисторах

Изображение 4 демонстрирует один из вариантов АМ-конвертера с регулируемыми входными частотами и фиксированной выходной частотой, зачастую применяемый в стандартных супергетеродинных радиоприёмниках. Такой узел включает в себя УВЧ и гетеродин и обеспечивает стабильную частоту 465 кГц на выходе.

Этот конвертер позволяет приёмы диапазонов 25 м, 31 м, 41 м, 49 м и 52 м и широко используется для расширения возможностей приёма через внешние приставки.

Данная схема может быть применена как для преобразования радиочастот из отечественного диапазона (65-73 МГц) в зарубежный (87-108 МГц), так и для обратной трансформации — с диапазона 87-108 МГц в 65-73 МГц. В дополнение, подобный конвертер способен работать и с другими частотными диапазонами: при этом параметры используемых контуров и частоты гетеродина корректируются в соответствии с выбранными входными и выходными частотами.

На изображении 5 (б) приведена схема конвертера повышенной чувствительности. В этот вариант схемы добавлен высокочастотный усилитель на р-п-р транзисторе, что позволяет повысить чувствительность конструкции. Для сохранения последовательности описания в новой схеме оставлена нумерация элементов, соответствующая предыдущей версии, представленной на рис. 3 (а).

• R1=1 кОм, R2=2 кОм, R3=100 кОм, R4=6,8 кОм, R5=360 Ом, R6=16 кОм, R7=100 кОм — 1 МОм, R8=100-300 Ом;
• С1=33 пФ, С2=6,8 нФ, С3=100 пФ, С4=51 нФ, С5=100 нФ, С6=6,8 нФ, С7=47-100 нФ, С8=33 нФ, С9=36-100 нФ, С10=160-360 нФ, С11=1 нФ — 10 нФ;
• Транзисторы Т1, Т2 — КП303Г, В, Д, могут быть заменены на полевые транзисторы КП307, КП302 и аналогичные.
• Т3 — КТ3127, КТ3128 или похожие, а также транзисторы типа ГТЗ13.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и их аналоги, а также катушки L1, L2, LЗ — выполнены на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, с использованием провода ПЭВ-2 диаметром 0,3-0,4 мм. Для L1 и LЗ — по 1+4 витка, для L2 — 2+8 витков, при этом латунные подстроечные резисторы обеспечивают точную настройку.

Схемы УКВ ЧМ конвертеров на биполярных транзисторах

На рисунке 6 представлены схемы УКВ-конвертеров, выполненные на биполярных транзисторах. Предназначены они для преобразования диапазона 65-73 МГц в диапазон 87-108 МГц, что обеспечивает возможность приёма отечественных радиостанций на зарубежных радиоприемниках.

Эти схемы отличаются доступностью компонентов, несложной конструкцией и легкостью настройки, что делает их очень популярными среди радиолюбителей.

Рисунок 6. УКВ-ЧМ-конвертеры на биполярных транзисторах (65-73 МГц в 95,8-103 МГц).

Для схемы на рисунке 6 (а) применяются такие компоненты:

• R1=150 кОм, R2=1,6-2,2 кОм, R3=150 кОм, R4=1,6-2,2 кОм, R5=470-560 Ом, R6=16 кОм, R7=10 кОм;
• С1=24 пФ, С2=100-150 пФ, С3=100-150 пФ, С4=100-150 пФ, С5=5-20 нФ, С6=10 нФ, С7=10-50 нФ, С8=100-150 пФ, С9=1 нФ-10 нФ, С10=1 нФ-2 нФ;
• Транзисторы Т1, Т2, ТЗ — ГТЗ11И или альтернативные, такие как КТ368 или КТЗ102.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и прочие применяются в стандартных конфигурациях.

Катушки L1 и L2, выполненные без каркаса, имеют диаметр намотки около 3 мм (L1) и 6 мм (L2), с числом витков соответственно 10 и 6. Провода — ПЭВ-2 диаметром 0,3-0,4 мм. Катушка LЗ — представляет собой индуктивность не менее 10 мкГн, которая может быть намотана на кольце диаметром 5 мм (например, 1000 НН). Катушка L4 — изготовлена на каркасе диаметром 4-5 мм, длиной 8-10 мм, с 10 витками провода ПЭВ-2 0,3-0,4 мм, с латунным подстроечником. Расположение катушек L1 и L2 на плате выполнено под углом 90 градусов для минимизации взаимных влияний.

Для схемы на рисунке 6 (б) используются аналогичные компоненты:

• R1=150 кОм, R2=1,6-2,2 кОм, R3=150 кОм, R4=1,6-2,2 кОм, R5=470-560 Ом, R6=16 кОм, R7=10 кОм;
• С1=24 пФ, С2=100-150 пФ, С3=100-150 пФ, С4=100-150 пФ, С5=5-20 нФ, С6=10 нФ, С7=10-50 нФ, С8=100-150 пФ, С9=1 нФ-10 нФ, С10=1 нФ-2 нФ;
• Транзисторы Т1, Т2, ТЗ — ГТ311И или аналогичные, например, КТ368, КТЗ102.

Катушки L1 и L2 — выполнены без каркаса, диаметром 3 мм и 6 мм соответственно, с числом витков 10 и 6. Провода — ПЭВ-2 0,3-0,4 мм. Индуктивность LЗ на катушке — не менее 10 мкГн, её можно намотать на кольце диаметром 5 мм. Катушка L4 создается на каркасе с диаметром 4-5 мм, длиной 8-10 мм, со 10 витками провода ПЭВ-2 0,3-0,4 мм и латунным подстроечником.

Важно отметить, что одним из недостатков приведённых схем является возможная нестабильность частоты гетеродина. Такая проблема обусловлена изменениями параметров LC-контура, что негативно влияет на работу схемы. В качестве существенного улучшения целесообразно стабилизировать работу гетеродина кварцевым резонатором.

На рисунке 6 (г) представлен модифицированный вариант конвертера УКВ диапазона, в котором частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором, обеспечивая высокую стабильность и точность работы устройства.

Для данной схемы используются такие радиоэлементы:

• R1=150 кОм, R2=1,6-2,2 кОм, R3=150 кОм, R4=1,6-2,2 кОм, R5=470-560 Ом, R6=16 кОм, R7=10 кОм;
• С1=24 пФ, С2=100-150 пФ, С3=100-150 пФ, С4=100-150 пФ, С5=5-20 нФ, С6=10 нФ, С7=10-50 нФ, С8=100-150 пФ, С9=1 нФ-10 нФ, С10=1 нФ-2 нФ;
• Транзисторы: ГТ311И, КТ368, КТЗ102 или их аналоги.

Катушки L1, L2, L3 и L4 выполнены без каркаса, диаметром 3-6 мм, с числом витков 10 и 6, намотаны на проволоке ПЭВ-2 0,3-0,4 мм. Катушка LЗ — индуктивность не менее 10 мкГн, намотана на кольце диаметром 5 мм. Дроссель L3 и L4 имеют аналогичные параметры и могут быть изготовлены на соответствующих каркасах. Этот подход значительно повышает стабильность работы устройства, а использование кварцевого резонатора обеспечивает точное и стабильное генерирование.

УКВ конвертеры на МОП транзисторах

На рисунке 7 представлены две разновидности УКВ-конвертеров, в которых применены МОП-транзисторы с изолированными затворами — это повышает их функциональные возможности и упрощает схему. Такие транзисторы позволяют снизить сложность конструкций и повысить их параметры качества.

Конвертеры выполнены по стандартным схемам гетеродинов, а МОП-транзисторы используются в УВЧ-цепях, что способствует повышению чувствительности и усиления сигнала.

Радиоэлементы для схемы, изображённой на рис.3.7 (а):

• R1=560-680 Ом, R2=5.1 кОм, R3=18 кОм;
• С1=30 пФ, С2=30 пФ, С3=100-300 пФ, С4=10, С5=10-15 нФ, С6=1 нФ-10 нФ, С7=2 нФ-6.8 нФ;
• Транзисторы — Т1 (КП305Ж, КП305Е), Т2 (П416, ГТЗ 10, ГТЗ 13, КТЗ68 или аналогичные).

Используются также конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и их аналоги. Катушки L1 и L2 — выполнены без каркаса, с диаметром намотки 4-5 мм и длиной 8-10 мм, с провода ПЭВ-2 0,3-0,4 мм. Для первой катушки — 10 витков, для второй — 5 витков. Подстроечные резисторы — латунные.

Катушка LЗ — выполнена на ферритовом кольце диаметром 6 мм, с числом витков около 2-9, в зависимости от требований, и индуктивностью не менее 10 мкГн. Также есть катушка L4 — на каркасе диаметром 4-5 мм, длиной 8-10 мм, с 10 витками провода ПЭВ-2 и латунным подстроечником. Расположение катушек на плате осуществляется под углом 90°, что способствует минимизации взаимного влияния.

Основной недостаток данных схем заключается в возможной нестабильности частоты гетеродина, вызванной изменениями параметров LC-контура, что негативно сказывается на стабильности работы. Для устранения этой проблемы рекомендуется стабилизировать гетеродин кварцевым резонатором, что значительно повышает точность и надежность устройства.

На рис. 7 (г) изображён усовершенствованный вариант УКВ-конвертера, в котором применена кварцевая стабилизация частоты гетеродина, что обеспечивает её высокую стабильность, точность и долговременную работоспособность.

Радиоэлементы, используемые в этой схеме:

• R1=150 кОм, R2=1,6-2,2 кОм, R3=150 кОм, R4=1,6-2,2 кОм, R5=470-560 Ом, R6=16 кОм, R7=10 кОм;
• С1=24 пФ, С2=100-150 пФ, С3=100-150 пФ, С4=100-150 пФ, С5=5-20 нФ, С6=10 нФ, С7=10-50 нФ, С8=100-150 пФ, С9=1 нФ-10 нФ, С10=1 нФ-2 нФ;
• Кварцевый резонатор — на частоту от 22 до 36 МГц.

Катушки L1, L2, L3 и L4 выполнены без каркаса, диаметров 3-6 мм, с числом витков 10 и 6. Ввод провода — ПЭВ-2 0,3-0,4 мм. Катушка LЗ — создается на ферритовом кольце диаметром 5 мм, с индуктивностью не менее 10 мкГн, для повышения стабильности и точности схемы. Расположение катушек на плате — под углом 90° друг к другу — способствует минимизации взаимных паразитных влияний и улучшению характеристик устройства.

Применение и преимущества самодельных радиоконвертеров в радиоэлектронике

Преобразователи частот расширяют функционал радиостанций, обеспечивая возможность приема сигналов в диапазонах, ранее недоступных стандартным приемным устройствам. Использование таких устройств значительно снижает зависимость от коммерческих решений, позволяя точечно настраивать параметры преобразования под конкретные требования. Это особенно важно при работе с любительской техникой, где требования к диапазону и качеству сигнала варьируются.

Главное достоинство – высокая гибкость при конфигурации схемы. Возможность выбрать оптимальные компоненты, изменять частотные диапазоны и использовать разные методы усиления или фильтрации позволяет значительно повысить чувствительность и селективность приема. При этом, конструктивно такие системы не требуют сложной аппаратной базы, что снижает себестоимость и ускоряет процесс изготовления.

Практическое применение включает восстановление сигналов в области приемников, работающих в диапазонах 3-30 МГц и 144-430 МГц. Их использование дает возможность использовать старую нерекомендуемую аппаратную базу или создавать специализированные решения, ориентированные на энтузиастов. Обеспечение низкого уровня шумов и межчастотных помех достигается за счет подборки оптимальных ?-частотных фильтров и детальной настройки схемы.

Важно учитывать возможность стабильной работы при различных климатических условиях и низком уровне электромагнитных помех. Конструкции с ручной настройкой допускают точную корректировку, что приводит к существенной стабилизации уровней приемлемых сигналов. Для этого рекомендуется применять качественные компоненты, избегать лишних звеньев, которые способны вносить искажения или снижать чувствительность.

Таким образом, внедрение элементов собственной разработки в систему приема расширяет возможности начинающих радиолюбителей и профессионалов, ускоряет освоение новых диапазонов и помогает создавать уникальные конструкции с четким учетом спецификаций применяемого диапазона. Постоянная модификация и тестирование позволяют достигать наилучших характеристик и повышать эффективность работы с разнообразными источниками радиоэнергии.