Суперсверхрегенеративный приёмник УКВ.

Фото 1.

                                                К истокам радиоприёма на УКВ.

 В 40-х годах прошлого столетия от массового выпуска таких радиоприёмников на диапазон УКВ отказались, и только радиолюбителям осталась интересна такая конструкция. Вполне удобный  приёмник, так как принимает радиостанции как с АМ (амплитудной модуляцией), так и с ЧМ (частотной модуляцией), а поэтому может работать в радиолюбительских диапазонах КВ и УКВ.  Довольно лёгкий вариант исполнения приёмника того времени с двумя комбинированными лампами. Это полноценный супергетеродин, где роль  усилителя промежуточной частоты и детектора выполняет сверхрегенератор, обеспечивающий высокую чувствительность и селективность, что уменьшает количество каскадов и упрощает схему.

 В этом приёмнике, благодаря применению преобразователя частоты, устранены недостатки сверхрегенеративного детектора, основным из которых было излучение высокочастотных колебаний в антенну, что создавало помехи другим радиоприёмникам.

 Как бы выглядел  суперсвехрегенеративный приёмник сегодня? Какие подводные камни таит в себе эта историческая модель? Чтобы ответить на поставленные вопросы мне пришлось сделать такую конструкцию на радиовещательный диапазон FM (87,5 – 108 МГц). В этом диапазоне сейчас работают более 40 радиостанций. Сможет ли данный приёмник переварить их?

  Для сборки такого радиоприёмника достаточно объединить информацию, содержащуюся в двух статьях. Взять из предыдущего поста самодельный сверхрегенеративный приёмник на диапазон 28 МГц и подключить его через смеситель к самодельному высокочастотному генератору УКВ диапазона или к уже готовому ГСС (высокочастотному  генератору стандартных сигналов).

Рис. 1 Структурная схема суперсверхрегенеративного приёмника.

Получился готовый радиоприёмник, который перекрывает все диапазоны, которые имеет ГСС, но с разницей в 28 МГц! Так как селективная система отсутствует на входе, то при изменении настройки генератора двигаться по частоте будут одновременно два канала приёма:      

                            F генератора + 28 МГц и F генератора – 28 МГц.

Такой приёмник я бы ещё назвал аварийным, так как он перекрывает широкий диапазон волн, а детектор демодулирует как частотно-модулированные, так и амплитудно-модулированные сигналы. Собрать его можно за считанные минуты.

 Зато теперь-то я знаю, как он работает и почему в 40-х годах прошлого столетия от выпуска таких приёмников отказались.           

 Поэтому я пропущу все положительные эмоции, которые испытал, настраиваясь на станции в диапазонах FM и не только, а чтобы не тратить время начну с отрицательных моментов, а их более чем достаточно. Чтобы сократить повествование я дал послушать этот приёмник в диапазоне FM (87,5 – 108 МГц) двум независимым экспертам. Их вердикт был примерно одинаковый и звучал так:

- А, что, в АМ (подразумевается на средних или длинных волнах) стало так много радиостанций?

 После таких слов мне нечего добавить. Слушатели оказались правы, как бы невзначай перепутав диапазон волн.  Динамический диапазон был зажат, музыка звучала неестественно, что несвойственно для частотно-модулированного сигнала. Несмотря на то, что частотная характеристика по звуку была должным образом скорректирована, то есть преобладали как низкие частоты, так и высокие, нельзя было не заметить дополнительного шума, как если бы включили режим стерео, но без разделения каналов. Зажат был и динамический диапазон по входу. Близко расположенная вещательная радиостанция перегружала детектор, и он выдавал нелинейные искажения на пиках уровней звукового сигнала, а отдалённая радиостанция принималась с шумами. Прибавить к этому надо ещё неудобную настройку на станции (это относится только в случае приёма ЧМ сигнала), когда вращая верньер, радиопередача сначала формировалась на одном склоне контура детектора, доходя до искажений в его верхней части, а затем, освобождаясь от них, появлялась в чистом виде на другом его склоне. Два склона контура обычно отличаются крутизной ската и на крутом скате уровень громкости больше, но при этом больше нелинейных искажений. Приёмник нуждался в доработке, схема всё разрасталась и разрасталась.  

 Нельзя сказать, что я потерял  драгоценное время, с головой окунувшись в прошлое. Мною был опробован в этой схеме высоко линейный смеситель и высоко линейный с малым уровнем собственных шумов селективный усилитель высокой частоты на полевом транзисторе. Правда, работая в линейных режимах, используемые микросхемы и транзисторы много потребляют энергии, а поэтому сам приёмник уже больше походил на стационарную конструкцию.

 Приведу последний вариант суперсверхрегенеративного приёмника FM (ЧМ) диапазона (87,5 – 108 МГц), который состоит из двух частей.

 Готовая часть – это сверхрегенеративный приёмник на частоту 28 МГц.

Рис. 2.  Сверхрегенеративный приёмник на 28 МГц.

Рис. 3. Конвертер диапазона 87,5 - 108 МГц в диапазон 28 МГц. Вариант 1. T1ATF54143, его аналог SAV-541+.

Рис. 4.   Конвертер диапазона 87,5 - 108 МГц в диапазон 28 МГц. Вариант 2. Выход этого конвертера или конвертера на рис.2 подключается к антенному входу сверхрегенеративного приёмника, что на рис.4. T1 ATF54143, его аналог SAV541+.

К этой части я добавляю конвертер, состоящий из селективного усилителя высокой частоты, смесителя и перестраиваемого гетеродина 115,5 – 136 МГц.

                          Селективный усилитель высокой частоты.

Фото 2. АЧХ усилителя ВЧ.

 Применение селективного усилителя высокой частоты устраняет излучение гетеродина в антенну, подавляет зеркальный и побочные каналы приёма, улучшает соотношение сигнал шум, что способствует повышению чувствительности. Негативным фактором является прирост дополнительного усиления в радио тракт, что перегружает детектор при больших уровнях входного сигнала и приводит к необходимости применения ручного или автоматического аттенюатора. 

Фото 4. Селективный УВЧ.

Фото 3. селективный УВЧ

Я использовал уже готовую схему селективного усилителя высокой частоты из поста «Самодельные УКВ диапазонные антенные усилители». В отличие от предыдущих схем, в целях получения большей линейности усилителя применил полевой транзистор ATF54143 с соответствующим для его режима работы обвесом деталей. Конструкция катушек индуктивности осталась без изменений. Катушки L1, L3, L4, L5 содержат 13 витков, а L2, L6 – 2 витка. Намотка бескаркасная, виток к витку.  Диаметр оправки (каркаса) – 5 мм, диаметр провода – 1 мм. Повторно собрав такую конструкцию усилителя и подключив её к измерителю частотных характеристик, пришёл к выводу, что подстраивать нет никакого смысла, неравномерность в 2 дБ в диапазоне частот вполне устраивает и можно обойтись без прибора. На фото 2 - амплитудно-частотная характеристика селективного усилителя. Высокая метка – 100 МГц, все метки следуют через 10 МГц. Таким образом, преселектор имеет усиление не менее 18 дБ в полосе от 80 до 112 МГц, имеет неравномерность в этой полосе не менее 2 дБ, обеспечивает одинаковую чувствительность на краях диапазона 87,5 – 108 МГц.

Рис. 5. Эскиз селективного усилителя высокой частоты (УВЧ конвертера) на полевом транзисторе ATF54143, его аналог SAV-541+.

Рис. 6. Эскиз активной части селективного усилителя высокой частоты (УВЧ конвертера).
AT54143 - следует читать ATF54143, его аналог SAV-541+.

                                                            Гетеродин.

 Схема гетеродина на рис. 2 и 3 отличается только катушкой L8. Для повышения стабильности гетеродина катушка L8 имеет 13 витков, диаметр провода 0,5 мм и намотана на керамическом каркасе диаметром 4 мм. В качестве каркаса использован сгоревший плавкий керамический предохранитель соответствующего диаметра. Остальные катушки L9, L10, L11 (рис. 2 и 3) -  без изменения, они бескаркасные, содержат 10 витков провода диаметром 0,2 мм, намотанного на оправке (каркасе) – 1,5 мм. При желании фильтр L9 – L11, подавляющий высшие гармоники гетеродина на 40 дБ, можно сделать с использованием  ЧИП-индуктивностей.

Рис. 7. Эскиз монтажной платы гетеродина.

                                                         Смеситель.

 В применяемой микросхеме смесителя ADL5350 используется схема на диодах, обеспечивающая малый уровень собственных шумов и высокую линейность, что понижает интермодуляционные искажения.  Микросхема смесителя включает в себя усилитель сигнала  гетеродина.

 Я вовремя остановился, пытаясь усовершенствовать конструкцию, и еле выбрался из 40-х годов прошлого века в сегодняшний день, вернувшись к супергетеродину.

На фото 1 - радиоприёмник «Байкал», разработанный на Ленинградском заводе имени Козицкого в 1954 году. Это шестиламповый супергетеродин с диапазоном УКВ.

 Схема настолько претерпела изменений, что ничего не оставалось, как сделать супергетеродин с двойным преобразованием частоты. Но теперь это уже был не радиоприёмник - это была песня!

Фото 5. Супергетеродин с двойным преобразованием частоты.

 Продолжение.
Переходите на статью "Самодельный тюнер FM (ЧМ) с двойным преобразованием частоты."