Транзисторный конвертер FM для ламповой радиолы.

 Когда радиостанция ПИ-FM ушла из Москвы и Подмосковья в другие регионы, старая ламповая радиола с диапазоном УКВ 65,8 – 73 МГц осталась не у дел. Ей бы принять сорок московских радиостанций диапазона  FM на частотах 87,5 – 108 МГц, вот она бы тогда тряхнула стариной. А чтобы не портить раритет и не рыться в её пока ещё работающих «кишках», перестраивая гетеродин и преселектор, решил я сделать для такого случая конвертер с переносом FM диапазона в УКВ диапазон. Но повторять такой конвертер я никому не советую, потому что делал его для себя и, по моим меркам, сложная схема получилась, хотя и упрощал её по мере возможности. Зато теперь у меня полноценный приёмник с мягким ламповым звуком, с двойным преобразованием частоты, который имеет ряд преимуществ.

                            Для тех, кто не боится трудностей, я продолжу повествование.

  Диапазон УКВ (65,8 -73 МГц) имеет полосу  7,2 МГц (ГОСТ 5651-64), а диапазон FM (87,5 – 108 МГц) почти в 3 раза больше и его полоса 20,5 МГц. В этой полосе частот в Москве и в Подмосковье работают более 40 радиостанций, и все их надо принять. Уложить 20,5 МГц в 7,2 МГц можно, если разбить диапазон FM на 3 поддиапазона. А это либо три переключаемых кварцевых резонатора, либо три переключаемых гетеродина с кварцевыми резонаторами, либо синтезатор частоты с опорным кварцем и переключателем.

Блок УКВ ретро радиол. 1 - Усилитель первой промежуточной частоты (65,8 - 73 МГц). 2 - контур второй промежуточной частоты (6,5 МГц, 6,8 МГц).

  Мой выбор за три отдельных переключающих гетеродина - это надёжно и удобно, закрепить конвертер на задней стенке приёмника, вплотную к блоку УКВ, и вывести переключатель питания гетеродинов на переднюю сторону радиолы. Столкнулся с тем, что кварцы от разных производителей требуют свои элементы подстройки. Так случилось, что заявленная частота резонатора оказалась в два раза меньшей, что привело к изменению номиналов в самой схеме возбуждения.

 Применение конвертера, а не перестройка самого блока УКВ имеет ряд преимуществ. Например, это увеличит чувствительность тракта (в зависимости от класса приёмника она варьирует в значениях 5, 10, 20, 30 мкВ, отсчёт от высшего), а, следовательно, возрастёт дальность уверенного приёма. Дело в том, что я всегда перед смесителем, который обладает повышенным коэффициентом шума, устанавливаю усилитель высокой частоты, чтобы улучшить соотношение сигнала к шуму, а это, в свою очередь, положительно влияет на чувствительность.

 Приёмник с двойным преобразованием частоты имеет первую промежуточную частоту в виде  перестраиваемого (65,8 – 73 МГц) лампового каскада усилителя высокой частоты блока УКВ.  Вторая промежуточная частота зависит от возраста ретро и может быть 6,5 МГц, 6,8 МГц и 10,7 МГц.

Теми же ручками приёмника я настраиваюсь на станции, по очереди переключая поддиапазоны.

 Остановлюсь на подводных камнях, связанных с перестройкой блока УКВ радиолы с низкой ПЧ 6,5 и 6,8 МГц. Заранее знаю, что если я  даже  удачно сопрягу контура УВЧ с гетеродином, то не избавлюсь от помехи зеркального канала равной 2Fпч = 13 и 13,6 МГц. Настраиваясь на одну радиостанцию в широком диапазоне частот 20,5 МГц, через промежуток в 13 или 13,6 МГц зеркальный канал тоже будет принимать другую радиостанцию, и мне это не понравится.

 Наличие высокой (65,8 – 73 МГц) первой промежуточной частоты упрощает преселектор конвертера, делая его широкополосным, что избавляет  от процесса настройки, связанной с сопряжением резонансов перестраиваемых контуров УВЧ с частотами перестраиваемых контуров гетеродина.

Комбинированный конвертер с использованием транзистора в гетеродине 

 Первоначально такой конвертер был на лампе, потом я сделал комбинированный конвертер с использованием транзистора в гетеродине (Лампово-транзисторный конвертер диапазона FM), а окончательная схема теперь полностью на транзисторах и, кстати, до конца ещё не доделана, и, поспешая медленно, я пока переключаю только два поддиапазона.

Окончательная схема теперь полностью на транзисторах 

Фото монтажной платы конвертера.

                                                  

  Поддиапазоны и кварцы.

87,5 - 94,7 МГц, кварц  21,7 МГц.

94,7 - 101,9 МГц, кварц  28,9 МГц.

101,9 - 109,1 МГц, кварц 36,1 МГц.

Кварцевые резонаторы приобретал по ближайшему значению к номинальной частоте, учитывая, что УКВ блок имеет запас в настройке по диапазону.

                                                                  Гетеродины.

 Для подавления высших гармоник я применил дополнительные фильтры нижних частот, выполненные на катушках: L6-L7, L9-L10, L12-L13. Катушки всех гетеродинов L5 – L13 имеют индуктивность 1,5 мкгн.

Эскиз гетеродина на частоту 28,9 МГц.

                                                             О транзисторах.

  Элементная база не стоит на месте и совершенствуется со временем. Выбор за транзисторами малой мощности с граничной частотой от 1000 МГц, с коэффициентом шума менее 1 дБ. Раньше я использовал СВЧ транзисторы, полевые и биполярные, но сейчас большую часть электронных компонентов сняли с производства, однако в продаже остались СВЧ транзисторы, которые используются в мобильных телефонах, например транзистор BFR181WH (коэффициент шума 0,9 дБ).  Заранее предвидя недовольные возгласы теоретиков, могу только ответить, что практика основа познания, а поэтому не следует на ВЧ частотах добиваться от СВЧ транзисторов максимального усиления. Каскад, охваченный отрицательной обратной связью (ООС), имеет меньший коэффициент усиления, а, следовательно,  меньший коэффициент шума, более устойчив к работе на ВЧ частотах.

Транзисторы гетеродина выбрал с граничной частотой более 300 МГц, BC850 или отечественные КТ315.

                                                                   О преселекторе.

 Это полосовой фильтр на входе конвертера с полосой пропускания  около 20 МГц (87,5 – 108 МГц). Аналогичный можно поставить  после усилителя ВЧ, но это по желанию, в конкретном случае я упростил схему. Контурные катушки L1, L3 намотаны проводом диаметром 1мм 13 витков  на оправке 5 мм. Катушка L2 содержит 2 витка провода 1 мм на оправке 5 мм. Катушка L4 имеет 4 витка провода диаметром 0,5 мм на каркасе 4мм, длина намотки 5мм.

 Я видел простые схемы конвертеров на одном транзисторе без элементарной входной селективной цепочки на антенном входе. Преимущество не только в простоте, но и в дополнительном приёме радиостанций КВ диапазона. Это потому, что вторая и третья гармоники гетеродина тоже участвуют в преобразовании, и рождают дополнительные (побочные) каналы приёма, захватывая  диапазон КВ. Правда,  для меня это не преимущество, а недостаток, выраженный в плохой помехоустойчивости, который устраняется селективной входной цепью конвертера.

                                               Усилитель высокой частоты (транзистор Т1).

Он выполнен на СВЧ транзисторе BFR181WH. Саму схему усилителя я упростил. Аналогичный усилитель я использовал раньше в своих конструкциях.

Эскиз УВЧ. (резистор 47 кОм).

                                                                          О смесителе.

 Он выполнен на СВЧ транзисторе BFR181WH . Предельно простая схема, но работает исправно. Хотя в теории это место должен занимать балансный смеситель, уже само его название говорит о качестве преобразования.  Он же составная часть современных микросхем приёмников. Поэтому  в следующий раз вместо одного транзистора смесителя впаяю фрагмент микросхемы с балансным смесителем. Заранее знаю, что лучшие смесители на полевом транзисторе, а ещё лучше на полевых транзисторах, включённых по балансной схеме. Но это на будущее, я меня пока и так всё устраивает и не надо всё усложнять.

Эскиз смесителя на транзисторе.

                                                        Самодельные ВЧ трансформаторы.

Трансформатор Т1.  Это четыре параллельных провода диаметром 0,25 мм марки ПЭЛ или ПЭВ  соединённых в одной точке и с шагом (пробелом) намотаны 5 витков на ферритовом кольце марки ВЧ50. Диаметр кольца 7 мм.

 На таком же кольце и тем же проводом намотал трансформатор Т2. Первичная обмотка 5 витков, вторичная 15 витков. Соотношение индуктивности 0,6 к 3 мкгн. Пять витков намотаны двумя проводами, так же как и трансформатор Т1, затем по кругу добавил ещё десять витков одиночным проводом. Попробовал использовать готовые трансформаторы: T5-1T-KK81+, TC4-1WX+.

                                                              

            Стабилизатор.

Подойдёт любой маломощный интегральный стабилизатор. Я использовал на 5 вольт, а внешним источником может быть элемент питания 9 вольт - Крона или сетевой блок питания на 9 – 12 вольт. Не желательно использовать преобразователь напряжения, его ВЧ излучения могут создать помехи конвертору.

                                                               Об антенне для диапазона FM.

 Большинство радиостанций этого диапазона работают с антеннами вертикальной поляризации, что совпадает с вертикальными штыревыми автомобильными антеннами. На границе Подмосковья работают ретрансляторы, и на всенаправленную антенну я принял две одинаковые радиостанции, и только по разнице в рекламе понял, что с приёмником всё нормально. Правда антенну пришлось переделать в направленную и с вертикальной поляризацией. Волновое сопротивление коаксиального кабеля для конвертера в пределах 50 – 75 Ом.

                                                                    Испытание конвертера.

 В городе у меня не было ламповой радиолы, и я подсоединял свою конструкцию к дешёвым китайским приёмникам с растянутыми диапазонами (64 – 108 МГц). Один провод от выходного трансформатора закручивал  на задвинутую штыревую антенну приёмника, а другой на его минусовую клемму  питания и в начале диапазона приёмник принимал станции  FM.

                                                          А вот как поведёт себя ретро радиола?

 Но это испытание было не для конвертера, а скорее всего для меня. Ламповая радиола за зиму соскучилась на даче. Конец марта, а снегу до колен. Вырубал затвердевший наст, чтобы открыть калитку и пробраться в дом. Включаю «Ригонду 102» без конвертера – одна единственная радиостанция на УКВ диапазоне, но приём уверенный, скорее всего с ближайшего ретранслятора. Подсоединяю конвертер, временно запитанный от Кроны.

 Вообще я не хотел писать этот пост, но когда старая ламповая радиола проснулась, наполняя комнату звучанием радиостанций FM диапазона…