О сайте

Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье.
До новых встреч!

пятница, 8 ноября 2013 г.

Самодельный УКВ конвертер диапазона 66 -74 МГц для Москвы и области.


 Я пришёл домой на 15 минут позже.  Именно столько времени ушло на созерцание этого радиоприёмника, воплотившего в себе все стили от ретро до профи. Все диапазоны, включая радиолюбительские, все режимы работы, красиво скомпонованные динамики….  Его цена на два порядка была выше скромного бюджетного варианта.
 - Конвертер нужен на старый диапазон УКВ, там моя любимая радиостанция осталась, в машине неплохо бы слушать…
 В этот момент, услышав фразу сына, я чуть не поперхнулся чаем и уже не слышал, что он говорил дальше.

 - Ну, так купи себе конвертер, они раньше в каждом киоске продавались, как пачки сигарет. Всего одна микросхема, дел на копейки.
 Вечер не складывался, думать о переносе частоты не хотелось, лучше было бы закрыть эту тему, подумаешь, одна радиостанция осталась. Если бы он представлял, каких трудов потребуется, чтобы сделать конвертер, перед глазами всё ещё стоял всеволновый приёмник с фантастически высокой ценой. А ещё вспомнился эпизод 15-ти летней давности, где полная ладошка отечественных микросхем серии ПС, купленных на рынке оказалась пустотелыми корпусами.
 - Эко вспомнил чего, забыл, в каком веке живёшь?!  Посмотри в окно….
С реверберацией из соседней комнаты доносился до меня обиженный голос сына, заглушаемый звуком блинов, одеваемых на гриф штанги.
На следующий день я посмотрел в окошко анализатора частоты.


Фото 1. «Как всё запущено!?». Так я бы назвал эту картинку в хорошем понимании последнего слова. Даже анализатору спектра тяжеловато и он приподнял свой уровень шума  (низ экрана – шумы самого прибора). На экране радиочастотный спектр вещательных станций в диапазоне частот 53 – 110 МГц. Первая спектральная составляющая – звуковое сопровождение первого канала телевидения. Далее канал переноса 66 – 74 МГц.  Далее две амплитуды второго канала телевидения и за ними «лес флагов, рук трава» - спектры вещательных станций (их более 40), диапазона 87,5 – 108 МГц, УКВ FM. На всех радиовещательных каналах передачи ведутся в режиме ЧМ (частотная модуляция), но по традиции верхний радиовещательный диапазон именуется FM (частотная модуляция). Два диапазона отличаются только кодировкой стерео сигнала.
 «Ядрит налево», - так говорил мой дядя, когда я приезжал погостить к нему в деревню. Именно слева, от 66 до 74 МГц находится десяток радиостанций старого советского диапазона УКВ 1 (ЧМ). Их необходимо перенести в этот сгусток передатчиков второго диапазона УКВ 2 (FM).
«Язве вправо», - сказал бы дядя. В этом диапазоне, что справа уже не было свободного места, более 40 радиостанций вели вещание.
Нет, это даже интересно сделать конвертер при таком раскладе, «раскудрит в корень», я даже название ему придумал:
                                    «Радио УКВ конвертер для Москвы и области».
                                                                             Гетеродин.
 Он должен быть обязательно с кварцевым резонатором, ведь приёмник уже получается с двойным преобразованием,  и поэтому гетеродина два, любая их нестабильность и станция ушла.
 Есть готовые микросхемы на синтезаторах, и опять перед глазами поплыл приёмник с фантастически высокой ценой. Есть готовые микросхемы с кварцевыми резонаторами или отдельные компоненты.
 Выбираю частоту гетеродина, его высшие гармоники не должны попасть в канал 66 – 74 МГц (входной сигнал), в место их диапазонного попадания  будет поражённая точка и отсутствие чувствительности. 87,5 – 108 МГц теперь является первой промежуточной частотой, из неё вычитаю входную частоту и получаю значение гетеродина. Например: 26, 27, 28 МГц.
                                                       Преобразователь частоты.
 Это сердце конвертера, практически сам он и есть, состоит из смесителя и гетеродина. Для простоты делаю смеситель на биполярном транзисторе Т1, Рис. 1.  Для согласования с длинным кабелем делаю буферный каскад на эмиттерном повторителе Т2, Рис. 2. Вместо гетеродина готовая микросхема DD1, выдающая частоту 27 МГц. Конечно, сразу хочется проверить, как всё функционирует.

Рис. 1. Преобразователь частоты.
                                                    Работает, но не так как хотелось бы.
 Не пойму, какая станция, какому диапазону принадлежит, ведь в городе уже без антенны радиоприёмник неплохо принимает. Чтобы лучше определиться, стал переключать питание конвертера и пришёл к неутешительным результатам. На оценку отлично из нижнего диапазона принимались только две радиостанции, остальные были с шумами и с помехами. К такому итогу был готов заранее, так как самые лучшие смесители, несмотря на прибавку усиления, обладают повышенным коэффициентом шума, который достигает  6 дБ. Спасти положение может усилитель высокой частоты, так как первый каскад на входе приёмника способен улучшить соотношение сигнал/шум, ведь коэффициент шума современных транзисторов в режиме усиления достигает  0,7 дБ. Дополнительное усиление перегрузит приёмник, усилив весь спектр экрана анализатора частоты Фото 1, поэтому такому конвертеру необходим хороший селективный усилитель. Он включает в себя: входную цепь, сам усилитель высокой или радиочастоты  и полосовой фильтр.
                                                                  Входная цепь.
 Она должна ослабить близко расположенные к диапазону радиостанции (56 МГц – первый  и второй 76 МГц каналы телевидения и 87,5 МГц – начало FM диапазона)  на 15 дБ, именно такое усиление должен иметь усилитель высокой частоты (УВЧ) конвертера. Правда второй канал телевидения сильно задавить не удастся, с этим придётся смириться.  Отсутствие входной цепи только перегрузит радио тракт, ведь вокруг диапазона переноса работают радиовещательные станции по уровню сигнала на 15 дБ больше (самая большая мощность на 56 МГц), по крайней мере, в том месте, где я посмотрел в окошко анализатора спектра. Приёмник должен нормально работать в любых условиях.
Ещё задача входной цепи ослабить промежуточный канал приёма, он отстоит от принимаемой частоты выше на выбранную частоту гетеродина и будет находиться в пределах второго диапазона УКВ 2. Много на входную цепь не возлагаю, каждая деталь имеет свой коэффициент шума и вносит потери, поэтому можно потерять чувствительность. Раньше мне попадались конвертеры, где вместо входной цепи стоял резистор - и они работали!  Повторю ещё раз слово раньше.
  Очень удобный стандарт диапазона, потому что прост в техническом отношении, так как занимает сравнительно небольшую полосу частот 8 МГц, поэтому удобно использовать полосовые фильтры на связанных контурах. Никакой перестройки с варикапами делать не буду, перекрёстные искажения мне не нужны.
                                       Усилитель высокой частоты
 с коэффициентом усиления 15 дБ. Здесь всё просто. Необходимо выбрать транзистор с минимальным коэффициентом шума, биполярный или полевой транзистор и с граничной частотой более 1 ГГц.
                                                         Фильтр полосовой.
 Обычно при переносе в промежуточную частоту, которая находится выше,  достаточно обойтись фильтром нижних частот (ФНЧ), но я всё равно останавливаюсь на полосовом фильтре. Пусть давит первый канал телевидения и гармоники гетеродина, он будет ниже канала приёма, он ещё наведёт шорох своим излучением. На фильтр возлагаю подавление ненужных частот более 35дБ.
 Промоделировали вместе с Пашей  фильтры Чебышева и Баттерворта, но лучшие результаты получились с попарно связанными контурами. 
 Пока всё получается и виртуально и реально.
 Есть готовые фильтры от фирмы  Mini-Circuits (WWW. Minicircuits com), готовые катушки API Delevan WWW.delevan.com.
Фото 2. Фильтр полосовой на промышленных катушках индуктивности.
Но  можно по старинке на оправке диаметром 1,8 мм проводом  0,4 мм намотать от 10 до 12 витков провода. Кому как нравится.

Рис. 2 Фильтр полосовой.
                                    Селективный усилитель на диапазон 66 – 74 МГц.


Рис. 3. Селективный усилитель диапазона 66 - 74 МГц.

Транзистор Т1 АТ32032, АТ32033.
 Такой усилитель можно использовать отдельно, и тогда он будет называться
                                   диапазонным антенным усилителем УКВ – 1  ЧМ.
При использовании его со старым приёмником ретро он заметно поправит  здоровье «старичка». Улучшится чувствительность, а, следовательно, возрастёт дальность приёма. Улучшится избирательность по зеркальному  и побочным каналам  приёма, следовательно, возрастёт помехоустойчивость приёмника.
 Если вещание в вашем регионе ведётся на частоте  66 – 74 МГц, а сигнал недостаточно чёткий, то антенный усилитель, расположенный непосредственно в антенне  может спасти положение.
   К теме антенных усилителей я ещё вернусь.

Рис.4. Преобразователь частоты с селективным диапазонным усилителем.
Транзистор Т1 АТ32032, АТ32033.
Объединяю селективный усилитель с преобразователем частоты, и теперь такую схему уже можно называть конвертером  для Москвы и области на диапазон 66 – 74 МГц, так как теперь в верхнем диапазоне частот слышны только станции нижнего диапазона. Если частота гетеродина 27МГц, то новый диапазон займёт участок 93 – 101 МГц  в диапазоне  УКВ – 2  FM, то есть выше на частоту гетеродина. Высшие гармоники гетеродина, чтобы не перегружался смеситель,  подавляются до 50 дБ  дополнительным фильтром.
 На этой схеме конвертера можно остановиться, если заранее известно к какому приёмнику следует пристыковаться. Не все иностранные приёмники адаптированы  для Москвы и области. У одних просто не хватает чувствительности, другие наоборот перегружаются в условиях сильного сигнала. Поэтому, не лишним будет поставить согласующий (буферный) каскад по выходу конвертера.

Рис. 5.  Полная схема конвертера.
Транзистор Т1 ,Т2, Т3, Т4 АТ32032, АТ32033.  
 Он уменьшит влияние гетеродина приёмника на работу конвертера, повысит чувствительность всего приёмного тракта, улучшит селективность первой ПЧ, усиливая участок диапазона  с более узкой полосой 8 МГц, а не 20 МГц.
 В качестве буфера я использую каскодную схему включения, имеющую маленькую проходную ёмкость. Каскод загружен на полосовой фильтр (катушки индуктивности  - 10 витков провода 0,3 на оправке 1мм, отвод от 3-его витка) с полосой 93 – 101 МГц, который уменьшает влияние комбинационных частот преобразователя  и компенсирует  потери селективной системы.  На каскодной схеме включения транзисторов останавливаться не буду, так как останавливался уже в третьей части самодельного радиоконструктора, «От детекторного приёмника до супергетеродина».
Фото 3. Макет конвертера.




Комментариев нет:

Отправить комментарий