От детекторного приёмника к супергетеродину. Самодельный радиоконструктор. Часть 5.

                                                                                             Практикум для начинающих.

      Растянутые КВ диапазоны.

 Я расставляю солдатиков на полу, по-пластунски переползаю с рубежа на рубеж, стреляю шариками из игрушечной пушки. У родителей своя игра. Они по очереди медленно вращают ручку настройки  нового радиоприёмника «Харьков 63». Два диапазона коротких волн. Кто в своём диапазоне поймает больше радиостанций. Шум из приёмника похож на какофонию звуков  радиоцентра главнокомандующего, иностранная речь и музыка порой сменяются морзянкой, со всех фронтов в штаб стекаются шифрованные депеши. Вот звук  напоминает мне шум самолёта, и я тоже подвывая, зависаю над военной панорамой на бреющем полёте. Хочется, чтобы этот вечер не кончался, и военные действия никогда бы не вышли за пределы комнаты.

 - Тихо, подожди гудеть!

 В моем самолёте кончается топливо, и он бесшумно планирует над позициями. В этот момент я слышу беглую русскую речь, диктор торопится, хочет уложиться в отведённое время, но не успевает. Свист, похожий на падающий снаряд, переходит в полную тишину, и сменяется  бульканьем.

 - Глушилку включили! Не дали высказаться.

Фото 1. Старая радиола "Харьков 63".

 А вчера мое лицо было похоже на лицо рыбака в момент, когда под воду уходит поплавок. Я так же как в своё время родители, медленно вращал ручку самодельного приёмника, настраиваясь на радиостанции в растянутом диапазоне КВ 31 м. Пришел к выводу, что растянуть бы надо ещё сильнее, принятый за основу российский стандарт 900 кГц, оказался недостаточным. Надо бы сделать по 450 кГц, два растянутых диапазона 31м.
 В радиолюбительском стандарте менять ничего не придётся. Там самая большая растяжка на 20м составляет 350 кГц, и исключением является диапазон 10м.

 Такой плотности приёма никогда еще не видел, ещё бы, ведь чувствительность получилась  1,5 мкВ при соотношении сигнал/шум 10 дБ, а это почти уровень профессионального приёмника!  С  антенной в виде кусочка провода в 5 см, самоделка соизмерима с приёмником «VEF – 202»  с полностью выдвинутой штыревой антенной.  Мне всё это так нравится. Такое возможно только с двойным преобразованием частоты. Очень устойчивая работа приёмника.  Соединённые квадратики – модули умещаются на ладони.

                         Весь мир умещается в грудном кармашке!

   А теперь, всё по порядку, начнём со схемы радиоконструктора Рис.1.

 Как и в 4-ом туре используется приёмник прямого усиления для средневолнового диапазона. Из него убирается магнитная антенна, и устанавливаются  пьезокерамические фильтры на
455 кГц, таким образом, получились: усилитель второй  промежуточной частоты ПЧ 2 и усилитель низкой частоты УНЧ. К этой промежуточной частоте пристраиваем преобразователь, как есть без переделок из 3-его тура. Он должен принятую частоту в полосе фильтра 10,7 МГц перебросить в ПЧ 2, в узкую полосу усиления фильтра 455 кГц.

 Таким образом, получился приёмник с двумя промежуточными частотами: 10,7 МГц и
455 кГц. Для коротковолнового диапазона это не много. Похожую структурную схему имеет профессиональный приёмник WJ 8888 фирмы «Уоткинс Джонсон» (США), но он намного сложнее, поскольку имеет ещё третье ПЧ 82,8 МГц. Две  промежуточные частоты у меня совпадают.

 Сам приёмник получился комбинированным и называется инфрадином, если его диапазон ниже  промежуточной частоты 10.7 МГц, а переключаясь на диапазон выше этой частоты он превращается в обычный супергетеродин. В любом случае, имея высокую промежуточную частоту, удобно применить электронную настройку.

 Второй преобразователь сделан на кварцевом резонаторе. К примеру, если фильтр на
10,7 МГц имеет полосу 260 кГц или 10,57 – 10,83 МГц, то кварцевый резонатор выбирается в пределах 10,57 + 0,455 = 11,025 МГц и 10,83 + 0,455 = 11,285 МГц, таким образом, частота кварцевого резонатора может лежать в пределах от 11, 025 до 11, 285 МГц. Я использовал кварц с частотой 11 МГц, а его реально замеренная частота составила 11,06 МГц.

 Первый преобразователь с перестраиваемым гетеродином,  настройка осуществляется с помощью варикапа. В дальнейшем  возможно использование синтезатора частот.

 Так получилось, что первое ПЧ 1, то, что на 10,7 МГц осталось без усилителя, то есть вместо усилителя промежуточной частоты - просто полосовой фильтр. Пусть будет так на первых порах. Ведь интересно сначала сделать приёмник, а уже потом заниматься его модернизацией.

 На этом этапе используются все готовые блоки–модули, которые прошли испытания. Теперь как в старом телевизоре или приёмнике осталось подключить блок ПТК или ПК, и всеволновый построен.

Рис. 1.  Блок промежуточных частот.

 Переключатель каналов ПК будет переключать канальные блоки. Так проще. Выбираю любой растянутый канал диапазона КВ и на этот диапазон делаю канальный блок. Нет смысла всё усложнять, у кого-то есть свой любимый диапазон. На этот диапазон делается канальный блок. Сам модуль делается сменным. Его всегда можно подвергнуть модернизации, усложнить, добиться прекрасной его работы, а затем по аналогии сделать точно так же другой канальный блок на другой диапазон, и пусть переключатель переключает не катушки, как в приёмниках ретро, а целиком готовые канальные блоки-модули. Не вижу смысла экономить на кремневых транзисторах, меня никто не заставит гравировать на передней панели их количество, как было раньше. Кремневых транзисторов сейчас, как песка на пляже.

                                                     Канальные блоки-модули.

Рис.2. Канальный модуль на диапазон 31 м.

 Первоначально я выбрал середину КВ  диапазона и смастерил для него канальный блок в одном экземпляре, чтобы проверить работу своего приёмника.

 Сам канальный блок состоит из УВЧ и гетеродина. Выбрал стандартную частоту

31м (9 – 9,9 МГц). Для унификации решил использовать стандартные индуктивности 1,5 мкГн, уже такие стоят в гетеродине третьего тура.

 УВЧ решил делать не перестраиваемым, так как одиночный контур на этих частотах занимает весь диапазон растяжки. В процессе выяснилось, что с этими катушками, на выбранной частоте приёма, получается полоса пропускания в 500 кГц по уровню 3 дБ, если конечно использовать самые простые контура, как одиночные, так и связанные.

  В штопор входить не стал, пусть будет половина растянутого диапазона КВ.  А после первых же испытаний пришёл к выводу, что всё получилось очень удобно, как я уже говорил, такого сгустка принимаемых радиостанций ещё не видел. Потом только обнаружил, что существуют другие стандарты растянутых радиовещательных  диапазонов, где тот же участок 31м занимает всего полосу 275 кГц (9,5 – 9,775 МГц).

 Если делать канальные блоки на радиолюбительские диапазоны по этой схеме, то там всё замечательно, поскольку радиолюбителям отведены очень маленькие отрезки используемых частот.

                             Усилитель высокой частоты УВЧ (преселектор) Рис.2.

 На входе усилителя, выполненного на транзисторе Т1, включен одиночный контур (L1), который настроен на середину выбранного участка диапазона. Нагрузкой усилителя служит полосовой фильтр состоящий из двух связанных контуров,  загруженный на большое входное сопротивление эмиттерного повторителя на транзистора Т2.  В качестве катушек использую ЧИП-индуктивности.  При расстройке в обе стороны на 1 МГц  от центральной частоты, подавление получилось от 50 до 45 дБ, неплохо для преселектора. К контурным конденсаторам С1, С2, С3 для обеспечения точной настройки можно добавить подстроечные конденсаторы. Резисторы R1, R2 повышают устойчивость каскада к  возбуждению.

Фото 2. Сквозная характеристика преселектора. Диапазон  9,0 - 9,4 МГц.

   

Фото 2. Сквозная характеристика преселектора.
Диапазон  9,0 - 9,4 МГц.

   

Схема полосового фильтра в Rfsim99.

Полосовой фильтр L2- L4.

                                          

                                                       

                                       

  Перестраиваемый гетеродин (Рис. 2).

Он выполнен на транзисторах Т3 – Т4. Частота гетеродина выбрана на 10,7 МГц выше диапазона. Настройка осуществляется вручную путём изменения напряжения на варикапе. Буферным каскадом гетеродина на транзисторе Т3 также служит эмиттерный повторитель на транзисторе Т4. Последовательно включенный по сигналу  резистор R3 совместно с входным сопротивлением буферного каскада образует делитель и служит для уменьшения амплитуды сигнала, чтобы последний транзистор не входил в ограничение. Коэффициент подавления высших гармоник в этой схеме составляет 40 дБ.

 Диапазон перестройки устанавливают с помощью двух конденсаторов: С7, С8. При необходимости их мощно сделать подстроечными.

                                  Диапазон 41м (7 – 7,4 МГц).

Фото 3. Макет радиоприёмника на растянутый диапазон 41м.

 Он  захватывает любительский диапазон 40м (7,0 - 7,2 МГц).

 Сама схема осталась без изменений, но несколько номиналов конденсаторов скорректированы на другую частоту. Точно такая же получилась чувствительность 1,5 мкВ при соотношении сигнал/шум 10 дБ.  Сегодня я уже слушал радиолюбителей.     Этот диапазон сильно оживает к вечеру, поэтому заканчиваю писать, уже темнеет, пойду опять крутить ручку настройки самодельного приёмника. Пока ещё всё не растерял, привожу данные номиналов для этого диапазона частот.

С1-300п, С2-160п, С3-270п,  С4-30п, С7-27п, С8-10п.  L1- L4 -1,5 мкГн. Катушка L5 состоит из двух таких чипов, соединённых последовательно (3 мкГн). Выход на буферный каскад снимаю с середины объединённых катушек

                       Дополнено неделю спустя.

 Далее я решил продолжить освоение КВ диапазонов и для разнообразия выбрал

                                     любительский диапазон 10 м (28,0 – 29,7 МГц).

Фото 4. Макет канального длока на 10 м.

 Это самый конец коротких волн, после этого диапазона волны называются метровыми.

 Схема канального блока осталась без изменений, отличия претерпели только номиналы, причём в большем количестве, чем в предыдущем диапазоне (41м). Благодаря более высокой частоте настройки схема преселектора с запасом в 1 МГц перекрывает диапазон частот при использовании одних и тех же катушек индуктивности (1,5 мкГн). Изменению подверглась только катушка гетеродина, она уменьшилась до 330 нГн.

С1-1п (Тут же рядом, вместо 30п поставить 12п и 56п поменять на 24п), С2-5,6п, С4-2,7п, С3-13п, С7- 27п, С8-10п, L1 – L4 -1,5 мкГн, L5 -330 нГн.

Резистор R3 -1,2к, а 7,5к - заменить на 24к.

Гетеродин работает на 10,7 МГц выше диапазона и варикап без проблем перекрывает полосу перестройки.

 Несмотря на то, что внешне сквозная частотная характеристика преселектора  представляет идеальный прямоугольник, его селективность на этих частотах хуже. Так промежуточную частоту 10,7 МГц он задавливает на 60 дБ.

 На частоте 20 МГц его подавление составляет 45 дБ.

 А вот на 40 МГц всего 25 дБ. Поэтому не буду говорить, что вблизи Останкинской телебашни я услышал ЧМ вещание в результате сопутствующих преобразований. Я уже знал, что это случится, потому, как чувствительность составила 0,6 мкВ при соотношении сигнал/шум в 10 дБ. Это можно исправить, если в разрыв  по сигналу, между канальным блоком и блоком промежуточных частот установить фильтр нижних частот (ФНЧ), с частотой среза 30 МГц.

Фильтр нижних частот.

 Фильтр (Рис. 3.) очень прост и состоит из тех же катушек индуктивности (1,5 мкГн и 330нГн). В полосе пропускания имеет потери в 2 дБ. Первую телевизионную программу задавливает на 45дБ, вещание на УКВ1 (70 МГц) давит на 40 дБ, а вещание на УКВ2 (98 МГц) – на 45 дБ. Сама цепочка фильтра замерена в режиме согласования с приборами, имеющими сопротивление 50 Ом. В реальных условиях дополнительный фильтр-пробка на  первый телевизионный канал не помешает (330нГн, 30 пФ), так как он ближе всего находится к частоте приёма. Правда, всё это нужно, если вы находитесь рядом с Останкино. Другим каналам плохо от этого не будет. Но это уже пошла модернизация. Это всё подождёт, потому, как я не знаю, для чего я сделал этот диапазон.

  Несколько раз я принимался крутить ручку настройки этого канального блока, но так и ничего не услышал ни радиолюбительские, ни вещательные передачи. Но стоило мне спуститься немного ниже, всего на 1 МГц – приёмник ожил.

                                       «Дальнобойный» диапазон (около 27 МГц).

 Я попал в Америку 80-х, это путешествие в прошлое. Был такой иностранный  фильм про дальнобойщиков, которые «навели порядок» в провинциальном тихом городке. Задержавшись на этой частоте на 15 минут, я уже знал всё, что происходит на автомобильных трассах, расположенных около меня в радиусе 5 км. Где, какие произошли аварии, кто прав, кто виноват, где какие пробки, пути объезда, где подвесили новые фены и т. д. Я так подумал - полезная волна, да только слушать её придётся в наушниках, сами понимаете, разговор-то мужской, матерок проскакивает. А вообще качество приёма, в смысле разборчивости - хорошее, несмотря на амплитудную модуляцию.

.

 Я хотел и дальше продолжить изготовление канальных блоков, включая средние и длинные волны, но вопреки моим ожиданиям большая часть посетителей клуба не могут сдвинуться дальше 3-его тура, да  – это и видно по пустующему 10-метровому диапазону. Поэтому  заканчиваю эту часть и перехожу к регулировке приёмника.  

Регулировка приёмника. Совсем забыл про этапы настройки. Если есть изобилие измерительных приборов, то мне лучше помолчать. Есть приборы - значит, есть опыт. Кстати современные радиосхемы постепенно вытесняют работу регулировщиков радио аппаратуры. Микропроцессоры сами настраивают плату, меняя напряжение на варикапах, настраивают колебательные контура, изменяя режимы транзисторов, поддерживают необходимое усиление или мощность, подсказывают, где теряется сигнал, указывают на нерабочий блок и т. д.

 Однако сегодня я поведу разговор о ретро регулировке.

 Именно о ней вспоминают при отсутствии приборов. Мне сильно повезло, поскольку все, что включает блок промежуточных частот, в регулировке не нуждается. Используются готовые фильтры и кварцевый резонатор, вместо катушек индуктивности - промышленные ЧИП-катушки с нормированными значениями индуктивности, вместо транзисторов микросхемы с установленными режимами.

 Вся работа будет заключаться в проверке монтажа. Проверку гетеродина можно осуществить, имея промышленный коротковолновый приёмник.

 Несколько сложнее с канальными блоками, точнее, с преселектором. Как получить такую же картинку, что на экране прибора?  В варианте именно этого приёмника сделать всё очень просто. Я давно заметил, что чем сложнее приёмник, тем проще настройка. Достаточно иметь прибор, цифровой или стрелочный, для измерения тока. Годится обычный тестер с функцией измерения постоянного тока, и тогда погрешность настройки преселектора будет составлять 10 кГц, именно такое значение имеет общая полоса приёмного тракта. Но всё это понадобиться только тогда, когда в параметрах используемых катушек вы не уверены.

 К выходу приёмника подсоединяются наушники, в разрыв питания подключается токовый прибор и настройка  контуров производится по максимальному значению шума в наушниках (ошибка может составлять 6дБ). А безошибочно по максимальному отклонению стрелки токового прибора, максимальное значение которого полностью совпадёт с вольтметром, измеряющим среднеквадратичное значение величины сигнала, если бы он был подключен параллельно наушникам. Чем точнее настройка контуров преселектора, тем больше усиление каскада УВЧ, а, следовательно, больший уровень шума будет на выходе приёмника. Такую настройку лучше осуществить при отсутствии принимаемого сигнала.