Делаем детекторный приемник более совершенным
Детекторный радиоприемник... Многие десятилетия он является одной из первых самостоятельных конструкций, выполняемой начинающими радиолюбителями. С него начинается знакомство с интересным миром радиоприемных устройств.
Он позволяет юным энтузиастам радиотехники проводить разнообразные и увлекательные эксперименты по приему сигналов местных радиостанций. Казалось бы, что можно усовершенствовать в этом давно известном устройстве? Тем не менее, как утверждает автор предлагаемой статьи, резервы для улучшения работы детекторного приемника еще не исчерпаны.
В простейших приемниках (рис. 1,а) колебательный контур сильно нагружается детектором. Хотя при этом громкость и чувствительность остаются вполне прие лемыми.
Допустим, что приемник настроен на среднюю частоту диапазона СВ (1 МГц). Индуктивность катушки L1 - 200 мкГн, емкость конденсатора С1 - 120 пФ (типичные значения) Их реактивные сопротивления равны примерно 1,2 кОм, а резонансное сопротивление всего контура в Q раз больше.
При конструктивной (без нагрузки) добротности Q - 200 получаем 240 кОм Для диапазона ДВ резонансное сопротивление контура приближается к мегаому!
Рис 1. Схемы простейших детекторных радиоприеников.
В то же время входное сопротивление детектора принято считать равным половине сопротивления нагрузки, в качестве которой используют высокоомные головные телефоны с полным сопротивлением на звуковых частотах всего 10.. 15 кОм (полное сопротивление телефонов больше указанного на их корпусе из за индуктивности телефонных капсюлей).
Нетрудно заметить, как значительно шунтируется контур, а его реальная добротность оказывается менее 10 (отношение сопротивления нагрузки к реактивному сопротивлению элементов контура) Ослабляя связь контура с детектором, можно повысить добротность, а следовательно и селективность.
Громкость при этом практически не изменится, поскольку в контуре с большей добротностью возрастает и напряжение сигнала, что в значительной мере компенсирует уменьшение сигнала на детекторе. Связь обычно регулируют подключением детектора к отводу катушки (рис 1 ,б) и подбором положения отвода.
Раз уж мы регулируем связь, целесообразно оптимизировать и контур. В [1-3] было показано, что максимальный КПД антенной цепи достигается при полном включении антенны в контур и отсутствии контурного конденсатора.
Настройку ведут изменением индуктивности катушки, а контурной емкостью в этом случае служит емкость антенны. Если же антенна велика и ее емкость значительна, конденсатор настройки нужно включить последовательно с антенной (рис 1,6).
Такой приемник работает лучше предыдущего и обладает большей селективностью, но. регулировать связь детектора с контуром не очень удобно, поскольку для этого потребуется изготовить катушку со множеством отводов. Да и регулировка все равно происходит скачками
Известен способ согласования сопротивлений с помощью емкостной связи, при котором емкостное сопротивление конденсатора должно равняться среднему геометрическому из согласуемых. В нашем примере (согласуются 240 и 6 кОм) оно составит около 40 кОм, а соответствующая емкость - всего 4 пФ! Выходит, что связь можно плавно регулировать обыкновенным подстроечным конденсатором типа КПК или КПМ.
Но конденсатор связи разрывает цепь детекторного диода по постоянному току. Чтобы устранить этот недостаток, можно поставить второй диод (рис. 2).
На первый взгляд, получим детектор с удвоением напряжения.
Рис. 2. детекторный приемнки с двумя диодами.
На самом деле из-за малой емкости конденсатора С2 удвоения нет. Во время отрицательного полупериода колебаний в контуре этот конденсатор заряжается через диод VD1, а при положительном - отдает свой заряд через диод VD2 в нагрузку, т. е. телефоны BF1, зашунтированные блокировочным конденсатором С3 для сглаживания пульсаций.
Чем меньше емкость конденсатора С2, тем меньше заряд и соответственно энергия, отбираемая из контура. Цепь связи вносит в контур и небольшое реактивное (емкостное) сопротивление, которое автоматически компенсируется при настройке контура в резонанс с принимаемыми колебаниями сигнала
В качестве L1 в экспериментальной конструкции этого приемника была использована длинноволновая катушка магнитной антенны, содержащая 240 витков провода ПЭЛ 0,2, намотанных в один слой виток к витку на каркасе диаметром 12 мм. При настройке в каркас катушки вдвигался стержень диаметром 10 мм из феррита 400НН от той же антенны.
Диапазон перестройки получился от 200 кГц (при замкнутом конденсаторе С1 и полностью вдвинутом стержне) до 1400 кГц (при удалении стержня и уменьшении емкости конденсатора С1).
В домашних условиях с небольшой антенной (около 7 м) и заземлением на трубы отопления приемник показал отличные результаты, принимая все без исключения московские ДВ и СВ радиостанции. Регулируя связь подстроечным конденсатором С2, удавалось получить достаточную селективность при нормальной громкости звучания.
Выяснилось еще одно достоинство приемника - благодаря токовому питанию детектора через большое емкостное сопротивление конденсатора связи С2 сглаживается “ступенька" на вольт-амперной характеристике диодов.
Кстати, о полезности токового питания детектора сообщалось еще в [4 В нашем же приемнике кремниевые диоды (с порогом 0,5 В) работают почти так же хорошо, как германиевые (с порогом 0,15 В).
Более того, оказалось возможным подключать к приемнику и низкоомные (50-70 Ом) головные телефоны, что совершенно недопустимо в традиционном варианте. Емкость конденсатора связи при этом требуется несколько большая - до 40...50 пФ. Правда, громкость звучания будет меньше из-за значительных потерь на прямом сопротивлении диодов.
Высокая чувствительность описанного детектора к слабым сигналам навела на мысль испытать простейший бесконтурный вариант приемника (рис. 3).
Рис. 3. Простейший бесконтурный вариант детекторного приемника.
Собрать его оказалось делом нескольких минут - все детали были подпаяны к выводам телефонов, а антенной послужил полутораметровый отрезок монтажного провода с зажимом “крокодил” на конце для подвески провода к веткам деревьев или другим высоким предметам.
Противовесом (вместо заземления) был шнур телефонов, имеющий некоторую емкость С на слушателя и далее на землю. Даже в таком примитивном варианте удалось прослушать работу ряда наиболее мощных радиостанций.
Этот приемник практически не воспринимает низкочастотных наводок, например, от проводов электросети - им препятствует малая емкость конденсатора связи С1, через который поступает радиочастотный сигнал. Ток же звуковых частот полностью замкнут в изолированной цепи телефонов BF1 и диодов VD1 ,VD2
Нельзя сказать, чтобы схема такого приемника представляла собой что-то новое. Полумостовой выпрямитель, использованный в нем, давно и хорошо известен -он был применен в индикаторе поля [5]. Кстати, ничто не мешает применить и полный мост на четырех диодах, связав его с контуром или с антенной конденсатором небольшой емкости.
Рис. 4. Правильная схема детекторного приемника.
Похожий приемник уже был описан в [6], но, к сожалению, его автор неверно трактовал принцип работы приемника. Правильная схема приемника приведена в настоящей статье на рис. 4.
Она отличается от авторской лишь наличием паразитной емкости Спар между телефонами и землей, которая играет роль конденсатора связи и согласует контур с детектором.
По счастливому стечению обстоятельств емкость Спар оказалась близка к оптимальной. Но ее-то автор и не учел! Что же касается экспериментальных результатов, то они, как это и следует из публикации в [6], оказались прекрасными.
В заключение хотелось бы вернуться к схеме на рис. 2 и привлечь к ней внимание радиолюбителей. Этот детекторный приемник показал отличные результаты. Эксперименты с ним ничуть не менее интересны и увлекательны, чем с более сложными электронными устройствами.
В. Поляков, г. Москва. Р2001, 1.
Литература:
- Поляков В. О питании радиоприемников “свободной энергией". - Р1997, 1.
- Поляков В. “Вечноговорящее” радио. - Р1997, 5.
- Поляков В. Радиоприемные антенны. - Р1998, 2.
- Псурцев В. “Открытие” амплитудного диодного детектора. -Р1986, 1.
- Шепелев Г. Простой индикатор поля. - РЛ 1993, 6.
- Беседин В. Еще один... . РЛ1994, 6, с. 34.