Я строю инфрадин - приёмник NFM на сверхдлинные волны (ОНВ).

Это продолжение поста, где был сделан простой самодельный  передатчик NFM на сверхдлинную частоту 23 кГц. В отличие от супергетеродина у инфрадина промежуточная частота (ПЧ) выше принимаемой частоты.  ОНВ – сокращённое название очень низких волн диапазона от 3 до 30 кГц. Приёмник NFM, в моём случае, демодулирует  узкополосный  спектр частотно модулирующего сигнала. В отличие от широкополосного канала (WFM) приёма  частотно модулированного сигнала  – узкополосный тракт должен обеспечить лучшую чувствительность и помехоустойчивость.

 Идея сделать чувствительный приёмник на эту частоту пришла, когда я вскрыл корпус старой  компьютерной мышки. Внутри оказался готовый супергетеродинный приёмник на 27 МГц с узкополосным каналом промежуточной частоты 455 кГц, с квадратурным ЧМ детектором (микросхема S1T3361D). Мне осталось переделать супергетеродин в инфрадин, а для этого  перестроить гетеродин на частоту 432 кГц, чтобы принять частоту передатчика 23 кГц, добавить усилитель звука (УНЧ) и селективный антенный усилитель.

 

Мышка - приёмник на 27 МГц.

Фото 2. 1 - антенна, 2 - усилитель селективный,
3 - УНЧ, 4- S13361D, 5 наушники,6 - гетеродин,
7 Фильтр 455 кГц, Контур дискриминатора.

                                                                                    

                                                                   

                                   

   Гетеродин.

  Для надёжности решил сделать отдельный гетеродин. Приобрёл самые дешёвые кварцы (10 – 15 руб.) на частоту 432 кГц. В этой схеме они все работоспособны.

Фото 4. Пьезокерамические резонаторы 432 кГц.

 На выходе генератора  чистый синусоидальный сигнал благодаря фильтру нижних частот на транзисторе Т2 обеспечивает работу смесителя без перегрузки. Наличие искажений  говорит  о большом уровне высших гармоник, которые в результате преобразования создадут дополнительные побочные каналы приёма, ухудшая помехоустойчивость.

Рис.1. Гетеродин 432 кГц.

                          Квадратурный детектор NFM.

 Такой детектор входит в состав современных микросхем для приёмников WFM и NFM модемов. Он включает в себя фазосдвигающий контур на частоту 10,7 МГц и 455 кГц. В более поздних выпусках приёмников и модемов этот контур заменён на пьезокерамический фильтр дискриминатор 10,7 МГц и 455 кГц, а сейчас его конструкция изменена для планарного  SMD монтажа.

 Так в микросхеме S1T3361D компьютерной мышки фазосдвигающий контур – катушка индуктивности с частотой настройки 455 кГц, а в микросхеме TA31142 автомобильного брелока на 430 МГц уже используется пьезокерамический фильтр дискриминатор.

Фото 3. Автомобильный брелок. 1 - полосовой фильтр 455 кГц, 2,3 -пьезокерамические фильтры дискриминаторы.

 

 Кстати, из двух одинаковых брелоков, путём их небольшой доработки получилось беспроводное переговорное устройство на частоту 430 МГц, но это отдельная тема.

 Если начинать всё с нуля, то приёмник с диапазоном  FM (88 – 108 МГц), имеющий промежуточную частоту 10,7 МГц можно переделать в узкополосный приёмник  NFM с промежуточной частотой 455 кГц, но без дополнительной настройки здесь не обойтись, так как пьезокерамические фильтры дискриминаторы имеют разные характеристики, как и сами микросхемы. Я попробовал реализовать квадратурный детектор с керамическим дискриминатором 455 кГц и узкополосным пьезокерамическом фильтром 455 кГц на микросхеме SA636.

                                            Регулировка квадратурного детектора.

Рис. 2. Настройка квадратурного детектора на частоту 455 кГц. 1 - генератор стандартных сигналов (ГСС), 2 - фильтр нижних частот (ФНЧ), 3 - осциллограф. 

 На 14 вывод микросхемы с генератора (1) подаю частотно модулированный сигнал с частотой 455 кГц, с модуляцией 1 кГц и девиацией частоты +_ 5кГц, уровнем 200 мВ. С увеличением номинала конденсатора С1 уровень демодулированного синусоидального сигнала (1 кГц) увеличивается, и вместе с ним растёт уровень нелинейных искажений. С уменьшением номинала резистора R 1, уменьшается уровень сигнала (1 кГц) и уровень нелинейных искажений. Надо найти компромисс.

   Фильтр нижних частот (ФНЧ), цифра 2 на рисунке 2.

Он служит для подавления промежуточной частоты 455 кГц, и выделения частоты модуляции 1 кГц. Иду от простого к сложному, от обычного RC фильтра до активного фильтра на транзисторе.

Фильтр нижних частот.

Фильтр нижних частот.

                                                          Тракт промежуточной частоты.

 Подключаю генератор (1) на вход смесителя (вывод 1 микросхемы рис. 6). Те же установки на генераторе (1). Вместо пьезокерамического фильтра 10,7 МГц устанавливаю узкополосный фильтр 455 кГц, CFWM455E (полоса фильтра 15 кГц по уровню 6 дБ).  Здесь возможно рассогласование, что проявится заметными нелинейными искажениями, которые я устраняю дополнительными резисторами 200 Ом.

 Уменьшаю уровень сигнала с генератора (1), и определяю сквозную чувствительность по промежуточному каналу приёма. Её величина 25 мкВ.

                                                            Усилитель низкой частоты (УНЧ).

Усилитель низкой частоты (УНЧ).

Я воспользовался уже готовой схемой усилителя из предыдущих постов. Он подключается вместо осциллографа (3).

                                      Селективный усилитель входного устройства.

Антенный селективный усилитель.

 Так как промежуточная частота выше принимаемого сигнала, то в усилителе достаточно обойтись фильтром нижних частот для подавления канала с промежуточной частотой 455 кГц. Но для избавления от помех я решил применить дополнительную селекцию.

Схема селекции на первом этапе очень простая.  Использование низкочастотного трансформатора на входе усилителя уже ограничивает полосу приёма, а частотно зависимая обратная связь в каскаде усиления на транзисторе Т1, создаёт завал верхних частот. На транзисторе  Т2 выполнен фильтр верхних частот для подавления сетевых наводок.

Фильтры на эти частоты, как полосовые, так и ФНЧ можно сделать на операционных усилителях.

                       

  Осталось соединить все блоки и приёмник готов.

Рис.6. Осталось соединить все блоки. 1 - ГСС, его заменит селективный усилитель; 2 - ФНЧ, 3 - осциллограф, его меняем на УНЧ; 4 - гетеродин 432 кГц. К четвёртому выводу микросхемы подсоединяю гетеродин (432 кГц).

 Сквозная чувствительность микросхемы SA636 на промежуточной частоте 455 кГц (от входа смесителя) - 7 мкВ.

Теперь вместо генератора (1) остаётся подключить селективный (антенный) усилитель. Микросхему и все блоки кроме усилителя низкой частоты подключаю от стабилизатора 3 – 4,5 вольт.

 Я уже подключил!!!

Измеренная чувствительность при соотношении сигнал / шум – 10 дБ составляет 1,5 мкВ.

Но это только первый этап. Заголовок поста должен оправдать своё название и время творить только начинается.