Радиоприемник-синхродин СВ диапазона
Этот одноконтурный СВ синхродин появился в результате многих экспериментов. В вечернее время он принимал на свою магнитную антенну более 50 различных станций СВ диапазона, в том числе станции Бухареста, Варшавы, Вены, Люксембурга, Праги, Стокгольма у других городов.
Рис.1. Принципиальная схема СВ синхродина.
Схема его приведена на рис. 1. Сигнал, принятый магнитной антенной WA1, выделяется единственным контуром, образованным катушкой той же антенны L1 и конденсаторами С1 и С2. При указанных на схеме емкостях диапазон перестройки составил 520-1600 кГц. Конденсатор С1 ограничивает его со стороны верхних частот диапазона, делая настройку при минимальной емкости С2 более плавной.
Двухкаскадный УРЧ приемника собран по схеме с непосредственной связью между каскадами на полевом транзисторе VT1 и биполярном VT2. Высокое входное сопротивление полевого транзистора позволило подключить контур полностью, без каких-либо катушек связи, что повысило коэффициент передачи входной цепи. Выбор р-п-р транзистора во втором каскаде продиктован желанием повысить эффективность АРУ: когда закрывается первый, полевой транзистор, его ток стока уменьшается, что приводит к закрыванию и второго транзистора.
Усиленный сигнал с нагрузки УРЧ R4 поступает на диодный детектор, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Он нагружен резистором R5, зашунтированным сглаживающим РЧ пульсации конденсатором С8. Дополнительно колебания ЗЧ фильтрует цепочка R6C9. Постоянная составляющая продетектированного напряжения отрицательной полярности через фильтр АРУ R2C3 и катушку антенны L1 попадает на затвор транзистора VT1, закрывая его при сильных сигналах. Вслед за ним закрывается и транзистор VT2, и усиление обоих каскадов снижается. В цепь питания УРЧ включен светодиод VD3, служащий индикатором включения и одновременно настройки - при возрастании сигнала ток УРЧ уменьшается из-за действия АРУ и яркость свечения снижается.
УЗЧ приемника выполнен по схеме, уже приводившейся в описаниях приемников прямого усиления (глава 4) - она оказалась наилучшей из массы опробованных, и рассказывать о ней еще раз не будем. Приемник работоспособен при напряжении питания от 3 до 12В и потребляет при малой громкости ток не более 4-5 мА (при тщательном налаживании можно снизить и до 2-3 мА). Катушка магнитной антенны содержит 40 витков литцендрата ЛЭШО 21x0,07 на стержне длиной 200 и диаметром 10 мм из феррита 400НН. Вместо транзистора VT1 можно использовать КП303А, Б и И, транзистор VT2 заменяется любым р-п-р высокочастотным. При использовании СВЧ транзисторов, например КТ363, КТ3109, усиление УРЧ увеличится. Вместо ѴТЗ используйте любой кремниевый, а вместо ѴТ4 -ѴТ7 - любые германиевые транзисторы соответствующего типа проводимости.
Конструктивное выполнение приемника может быть различным, но не следует стремиться к особой компактности - во всяком случае, не надо располагать детали детектора рядом с магнитной антенной и входом УРЧ. Желательно использовать плату с большой площадью общего провода и закрепить на ней корпус КПЕ, чтобы не было длинных «земляных» проводников. КПЕ лучше взять с воздушным диэлектриком и верньером или хотя бы с ручкой настройки большого диаметра, потому что настройка приемника острая.
Налаживать приемник рекомендуется при том напряжении питания, при котором он будет использоваться. Сначала, подбирая резистор R10, устанавливают напряжение на «средней» точке выходного каскада УЗЧ равным половине напряжения питания. Затем, отключив питание УРЧ, добиваются тока покоя УЗЧ порядка 1-2 мА, подбирая тип и количество включенных параллельно диодов VD4, VD5. Здесь годятся любые германиевые диоды. Налаживание УРЧ сводится к подбору резистора R1 до получение напряжения на коллекторе ѴТ2, примерно равного половине напряжения питания.
Это надо делать в отсутствие сигнала, поскольку система АРУ изменяет режим транзисторов. Для повышения линейности детектирования, особенно при малых сигналах, полезно ввести небольшой ток смещения детекторных диодов, подключив резистор R7.
В экспериментах с этим приемником выяснилась его высокая чувствительность и острота настройки, особенно на высокочастотном краю диапазона. Оказалось, что это происходит из-за «естественной» ПОС через емкость монтажа между затвором транзистора VT1 и коллектором VT2, то есть между входом и выходом УРЧ, не инвертирующего сигнал (вернее, дважды инвертирующего сигнал двумя каскадами). На рис. 1 эта емкость показана как С4. Ее можно искусственно увеличить, припаяв к соответствующим точкам монтажной платы жесткие проводники длиной 1-2 см и сближая их (оценочное значение емкости, достаточное для самовозбуждения УРЧ, всего 0,01-0,05 пФ). Емкостная ОС эффективнее действует на высокочастотном краю диапазона, что, в общем-то, и требуется, поскольку для сохранения постоянной полосы пропускания при перестройке по диапазону добротность контура должна возрастать с повышением частоты. Кроме того, в верхней части СВ диапазона работает много слабых дальних станций.
Подход к порогу генерации в этом приемнике получился исключительно плавным и «мягким» благодаря действию системы АРУ, которая управляет коэффициентом регенерации М (ведь ПОС охватывает весь регулируемый УРЧ), резко снижая его при появлении в контуре сигнала, все равно, внешнего или собственного.
Рис.2. Кривые селективности синхродина.
При этом описанные явления трансформации остроконечной АЧХ контура в уплощенную, а также захвата частоты выражены особенно сильно. На рис. 2 построены кривые селективности нерегенерирован-ного контура (М = 1) со слабой (М = 3) и умеренной (М = 10) степенью регенерации. Установим М = 10 и настроимся на частоту сигнала. Пока сигнала не было, АЧХ имела крутые скаты, но появление сигнала вводит в действие систему АРУ, и М снижается, уплощая вершину резонансной кривой (штриховая линия). На рисунке показано уменьшение М до 5,5, но при сильных сигналах возможно снижение и до меньших значений. Полоса пропускания при этом расширяется, устраняя один из главных недостатков регенератора.
Ширина полосы захвата прямо пропорциональна амплитуде сигнала. Перепишем вышеприведенную формулу следующим образом: 2∆fзахв = f0Uc/ Q0U0, где f0 и - частота настройки и конструктивная добротность контура, Uc и U0 - напряжения сигнала и собственных колебаний в контуре. Последнее в нашем приемнике легко установить порядка единиц и даже долей милливольта, слегка перейдя за порог генерации, а дальше амплитуду собственных колебаний будет поддерживать на этом уровне система АРУ. При столь малой амплитуде собственных колебаний обеспечивается их легкий захват даже слабыми сигналами.
Положим, для ориентировочного расчета f0 = 1000 кГц, Q0 = 200, U0 = 2 мВ. Тогда для получения полосы захвата ±250 Гц (вполне приемлемой для синхронного приема) оказывается достаточным напряжение несущей в контуре 200 мкВ, чему соответствует напряженность поля Е порядка 100 мкВ/м, создаваемая даже достаточно дальними станциями.
Здесь любопытно заметить, что реальная полоса захвата не зависит от конструктивной добротности контура магнитной антенны. Действительно, U = Ehд Q0, и подставляя это выражение в формулу для ширины полосы захвата, получаем: 2∆fзaxв = f0Ehд / U0. Тем не менее конструктивную добротность контура лучше стараться сделать высокой, тогда в обычном регенеративном режиме потребуется устанавливать меньшую ОС, и устройство будет работать стабильнее. Из полученной формулы также видно, что теоретически есть возможность получить достаточную полосу захвата при сколь угодно слабом сигнале, просто снижая напряжение собственных колебаний в контуре.
Настройка приемника в автодинном режиме имеет ряд особенностей, вряд ли обрадующих обычного радиослушателя, но интересных радиолюбителям. При подходе к частоте радиостанции на выходе приемника слышен свист понижающегося тона, который при точной настройке исчезает (наступает синхронный режим - захват частоты) и радиостанция прослушивается чисто, причем сигналы соседних мешающих станций значительно подавляются. Дальнейшая перестройка в ту же сторону снова переводит приемник в режим биений, снова слышен свист, но уже повышающегося тона, пока не появится сигнал другой станции и явления не повторятся.
Автодинному синхронному приему свойственны и другие недостатки: недостаточная селективность в условиях сильных помех от соседних станций, слабая защищенность от мощных внеполосных сигналов. Очень мощная местная станция, например, может прослушиваться и при значительных расстройках единственного контура приемника. В какой-то мере эти недостатки компенсируются простотой схемы и конструкции приемника. Есть и пути их устранения. Рекомендуем, например, установить двухконтурный преселектор на входе приемника (см. выше), затем буферный УРЧ с очень небольшим усилением (вероятно, можно обойтись и без него), а затем -синхродин с хорошо заэкранированным контуром. Понадобится строенный блок КПЕ, довольно широко применявшийся в старых радиоприемниках.
Но вернемся к одноконтурному синхродину. Регулировка ПОС подгибанием проводников, разумеется, не слишком удобна, поэтому схема УРЧ была переработана так, чтобы была возможность регулировать ПОС переменным резистором, выведенным на переднюю панель приемника. Обратной связью теперь охвачен не весь усилитель, а только первый каскад на полевом транзисторе VT1 (рис. 3). Он собран по схеме Q-умножителя. Напряжение ПОС подается из истоковой цепи через регулятор ОС R1 на отвод емкостного делителя С2СЗ. Стабилизирующая ООС получается при протекании тока транзистора через резистор в цепи истока R3.
Второй каскад УРЧ, собранный по самой обычной схеме на биполярном транзисторе VT2, усиливает сигнал перед детектированием и повышает эффективность АРУ, действующей только в первом каскаде, то есть регулирующей не столько усиление, сколько коэффициент регенерации. Постоянные времени RC-цепочек в нагрузке детектора (R7C8) и фильтре АРУ (R4C4) значительно уменьшены, чтобы избежать «самомодуляции», или релаксационных колебаний амплитуды при слишком сильной ПОС, проявляющейся в виде свиста или гудения в громкоговорителе.
Рис.3. СВ синхродин с плавной регулировкой ОС.
Налаживание этого варианта УРЧ состоит в подборе резисторов R2 и R5 до получения напряжений на стоке первого транзистора и коллекторе второго, примерно равных половине напряжения питания. Для более плавной регулировки ПОС резистор R1 целесообразно заменить цепочкой последовательно включенных переменного и постоянного (или подстроечного) резисторов, сопротивления которых подбираются при налаживании. Схема УЗЧ осталась без изменений.
Результаты испытаний приемника с УРЧ по схеме рис. 3 такие же, как и предыдущего, но настройка удобнее и подход к порогу генерации «мягче». Радиостанции можно слушать как в обычном регенеративном режиме, установив ПОС несколько ниже порога генерации, так и в автодинном синхронном режиме, установив ПОС несколько выше порога. Для приема же местных станций сопротивление регулятора R1 устанавливают максимальным, ослабляя ПОС. При этом снижается чувствительность и расширяется полоса пропускания приемника, что обогащает звучание верхними частотами звукового спектра.
Источник: Поляков В. Т. - Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.