Средневолновый приемник прямого усиления с резонансным УРЧ
Радиовещательные приемники строят в настоящее время по супергетеродинной схеме. Причин тому много, это и высокие чувствительность и селективность, мало изменяющиеся при перестройке по частоте и смене диапазонов, а главное - легкость сборки и повторяемость параметров при массовом производстве. Приемник же прямого усиления - штучное изделие ручной сборки, отличающееся такими особенностями, как малый уровень помех и шума, отсутствие интерференционных свистов и ложных настроек. На КВ супергетеродину трудно подыскать адекватную замену, но в диапазоне СВ добротность контуров может достигать 250 и более, тогда полоса контура получается даже меньше, чем нужно для приема AM сигналов.
Контуры можно объединять в фильтры, как это сделано в предыдущей конструкции, но есть и другой путь повышения селективности приемника прямого усиления, довольно редко используемый. Это псевдосинхронный прием, при котором уровень несущей нужной станции поднимается в радиотракте узкополосным контуром высокой добротности. Амплитудный детектор приемника имеет свойство подавлять слабые сигналы в присутствии сильного полезного, и величина этого подавления пропорциональна квадрату отношения амплитуд сигналов. Таким образом, подняв несущую всего в три раза, можно получить улучшение селективности до 20 дБ. Подъем несущей снижает и искажения при детектировании.
Но узкополосный контур, например, магнитной антенны, поднимающий несущую, неизбежно ослабит края боковых полос принимаемого сигнала, соответствующие верхним звуковым частотам. Этот недостаток можно устранить не только «размоду-ляцией» сигнала, как это делалось в приемнике-радиоточке, но и подъемом верхних частот в УЗЧ. Именно так и сделано в описываемом приемнике.
Приемник предназначен для приема местных и мощных дальних станций в диапазоне СВ. По чувствительности он мало уступает супергетеродинам ІІІ-ТV классов, но дает заметно лучшее качество приема. Селективность его, измеренная обычным односигнальным методом, довольно низка (10-20 дБ при расстройке на 9 кГц), однако мешающий сигнал в соседнем канале, равный по амплитуде полезному, подавляется благодаря описанному эффекту на 26-46 дБ, что также сравнимо с селективностью упомянутых супергетеродинов.
Выходная мощность встроенного УЗЧ не превосходит 0,5 Вт -с хорошей АС этого более чем достаточно для прослушивания передач в условиях жилой комнаты (главное внимание обращалось не на громкость, а на качество). Питается приемник от любого источника напряжением 9-12 В, потребляемый ток покоя не превосходит 10 мА. Принципиальная схема радиотракта показана на рис. 1.
Рис.1. Принципиальная схема радиотракта приемника.
Узкополосным контуром, подчеркивающим несущую принимаемого сигнала, служит контур магнитной антенны L1C1C2 с добротностью не менее 250 Его полоса пропускания по уровню 0,7 при перестройке по диапазону составляет от 2 до 6 кГц. Выделенный контуром сигнал подается на УРЧ, выполненный по каскодной схеме на полевых транзисторах VT1, VT2. Усилитель РЧ имеет высокое входное сопротивление, мало шунтирующее контур магнитной антенны, следовательно, не снижающее его добротности.
Первый транзистор VT1 выбран с малым напряжением отсечки, а второй VT2 - со значительно большим, около 8 В. Это позволило соединить с общим проводом затвор второго транзистора и обойтись в усилителе минимумом деталей. Общий ток стоков транзисторов равен начальному току стока первого транзистора (0,5-2,5 мА), а его стоковое напряжение, устанавливающееся автоматически, равно напряжению смещения второго транзистора (2-4 В).
Нагрузкой каскадного усилителя служит второй перестраиваемый резонансный контур L3C6C7, связанный с выходом усилителя через катушку связи L2. Этот контур имеет значительно меньшую добротность (не более 100-120) и пропускает спектр AM сигнала лишь с небольшим ослаблением на краях боковых полос. Введение в приемник еще одного контура оказалось полезным, потому что, как показала практика, при наличии в эфире сигнала мощной местной станции, даже далеко отстоящей по частоте от частоты настройки приемника, селективности одного контура может оказаться недостаточно. Кроме того, второй контур резко ограничивает полосу, а следовательно, и мощность шума, поступающего от УРЧ на детектор. Конструкционно же ввести второй контур легко, поскольку подавляющее большинство КПЕ выпускается в виде сдвоенных блоков.
Второй, апериодический, каскад УРЧ собран на полевом транзисторе ѴТЗ. Он нагружен на диодный детектор VD1, VD2, собранный по схеме с удвоением напряжения Сигнал АРУ отрицательной полярности с нагрузки детектора, резистора R7, через фильтрующую цепочку R4C4 подается на затвор первого транзистора УРЧ VT1 и запирает его при приеме мощных станций. При этом уменьшается общий ток каскадного усилителя и его усиление Емкость блокировочного конденсатора СЮ, шунтирующего нагрузку детектора, выбрана очень небольшой. Это существенно, поскольку подавление помех от соседних станций в детекторе происходит только при условии, что на нагрузке детектора не подавляется разностная частота биений между несущими полезной и мешающей станций.
Продетектированный звуковой сигнал через корректирующую цепочку R8R9C11 поступает на затвор истокового повторителя VT4. Перемещая движок резистора R8, можно изменять величину подъема верхних частот звукового спектра, ослабленных узкополосным контуром магнитной антенны. Этот переменный резистор успешно служит и регулятором тембра. Истоковый повторитель согласует высокоомный выход детектора с низким сопротивлением фильтра нижних частот (ФНЧ) L4C14C15C16. Последний имеет полосу пропускания около 7 кГц и полюс (то есть максимум) затухания на частоте 9 кГц, соответствующей частоте биений между несущими станций в соседних частотных каналах. ФНЧ фильтрует эту и другие частоты биений полезного сигнала с помехами и тем самым дополнительно повышает двухсигнальную селективность приемника.
Рис. 2. УЗЧ приемника.
На выходе ФНЧ через согласующий резистор R12 включен регулятор громкости R13. Резистор R12 нужен для того, чтобы выход ФНЧ не замыкался накоротко при самых малых уровнях громкости, а нагружался на согласованное сопротивление, тогда не искажается его АЧХ. УЗЧ приемника выполнен фактически по той же схеме (рис. 2), что и в приемнике-ра-диоточке (см. выше), лишь изменены некоторые номиналы деталей и повышено напряжение питания до 9-12 В. Соответственно, возросли ток покоя до нескольких миллиампер и выходная мощность до сотен милливатт. Для дальнейшего увеличения выходной мощности на место VT4, VT5 можно установить комплементарную пару более мощных транзисторов ГТ402 и ГТ404.
В приемнике желательно использовать транзисторы именно тех типов, которые указаны на принципиальной схеме. В крайнем случае транзисторы КП303А можно заменить на КП303Б или КП303И, а КП303Е - на КП303Г или КП303Д. Диоды VD1, VD2 - любые высокочастотные германиевые. Сдвоенный блок КПЕ с воздушным диэлектриком можно взять от любого старого радиовещательного приемника. Резисторы и конденсаторы могут быть любых типов, подстроенные конденсаторы С1 и С6 - типа КПК-М. Магнитная антенна такая же, как и в предыдущем приемнике: стержень диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН, катушка L1 содержит 50 витков ЛЭШО 21x0,07. Для катушек L2, L3 использована стандартная арматура - броневой сердечник с экраном от контуров ПЧ портативных приемников, например приемника «Сокол». Катушка связи L2 содержит 30, а контурная катушка L3 - 90 витков провода ПЭЛ 0,1. Расположение катушек на общем каркасе особого значения не имеет.
Катушка ФНЧ L4 индуктивностью ОД Гн намотана на кольце внешним диаметром 16 и высотой 5 мм (К 16x8x5) из феррита 2000НМ. Она содержит 260 витков провода ПЭЛШО ОД. Можно подобрать и готовую катушку, например одну из обмоток переходного или выходного трансформатора от УЗЧ старых портативных приемников. Подсоединив параллельно катушке конденсатор емкостью 5000 пФ и осциллограф, подают на получившийся контур сигнал от звукового генератора через резистор сопротивлением 200 кОм - 1 МОм.
Определяя резонансную частоту контура по максимуму напряжения на нем, подбирают такую катушку, чтобы резонанс получился на частоте 6,5-7 кГц. Эта частота и будет частотой среза ФНЧ. Заодно полезно проверить и частоту полюса затухания 9 кГц, подключив параллельно катушке конденсатор С16 и уточнив его емкость (1000— 1500 пФ). При отсутствии подходящей катушки ее можно заменить (с худшими результатами, разумеется) резистором сопротивлением 2,2 кОм. Конденсатор С16 в этом случае исключается.
Приемник (без УЗЧ) смонтирован на печатной плате, эскиз которой дан на рис. 3. Проводящих дорожек на ней нет, вся площадь фольги служит общим проводом. Выводы деталей пропускаются в отверстия и либо припаиваются к фольге, либо соединяются изолированными проводниками, проложенными прямо по поверхности фольги. В последнем случае отверстия надо раззенковать. Такой пе-чатно-навесной монтаж значительно уменьшает паразитные связи между проводниками, а следовательно, и опасность самовозбуждения приемника. Печатная плата УЗЧ (обычная) показана на рис. 4.
Рекомендуемый вариант расположения плат приемника, органов управления и магнитной антенны в корпусе приемника показан на рис. 5. Видно, что антенна максимально удалена от контура УРЧ L2 - L3 и катушки фильтра L4. Корпусом может послужить подходящая пластмассовая коробка, а лучше его сделать самостоятельно, например, из дерева, и оформить так, как обычно оформляют тюнеры. Можно соорудить и металлический корпус, но без задней стенки, чтобы он меньше снижал приемные свойства магнитной антенны Ручку настройки желательно оснастить верньером с небольшим замедлением и шкалой любого типа.
Рис.3. Печатная плата радиотракта.
Рис.4. Печатная плата УЗЧ.
Рис.5. Расположение деталей в корпусе приемника.
Налаживание приемника начинают с УЗЧ. Подав напряжение питания, сопротивление резистора R2 подбирают таким, чтобы напряжение на коллекторах транзисторов VT4 и VT5 равнялось половине напряжения питания. Включив миллиамперметр в разрыв провода питания, подбирают тип (Д2, Д9, Д18 и т д.) и экземпляр диода VD1 до получения тока покоя порядка 3-5 мА. Можно несколько диодов включить параллельно, но нельзя отключать диод, не сняв питание!
Подключив радиочастотную часть приемника, проверяют режимы транзисторов. Напряжение на истоке транзистора VT4 должно быть 2-4 В, на стоке ѴТЗ - 3-5 В и на точке соединения стока VT1 с истоком ѴТ2 - 1,5-3 В. Если напряжения находятся в указанных пределах, приемник работоспособен и можно попытаться принять сигналы станций. Прослушивая сигнал на низкочастотном краю диапазона СВ, сопрягают настройки контуров, передвигая катушку L1 по стержню магнитной антенны и вращая сердечник катушки L2, добиваясь максимальной громкости приема. Одновременно устанавливают нижнюю границу диапазона, ориентируясь, например, на частоту радиостанции «Маяк» 549 кГц. Приняв другую станцию на верхнем краю диапазона, то же самое делают подстроечными конденсаторами С1 и С6. Повторив эту операцию несколько раз, добиваются хорошего сопряжения настроек контуров по всему диапазону.
При самовозбуждении УРЧ, проявляющемся в виде свиста и искажений при приеме станций, следует уменьшить сопротивление резистора R2 и постараться рациональнее расположить проводники, ведущие к статорным пластинам КПЕ С2С7 - они должны быть по возможности короткими, располагаться подальше друг от друга и поближе к «заземленной» поверхности платы. В крайнем случае эти проводники придется заэкранировать.
Для более точной настройки на частоту радиостанции приемник целесообразно оснастить индикатором настройки - светодиодом или стрелочным прибором, включенным последовательно с резистором R3. Подойдет любой прибор с током полного отклонения 1-2 мА. Его надо зашунтировать резистором, сопротивление которого подбирают так, чтобы стрелка отклонялась на всю шкалу при отсутствии принимаемого сигнала. Когда же принимается сигнал станции, система АРУ запирает УРЧ и отклонение стрелки уменьшается, индицируя силу сигнала.
Испытания приемника в условиях Москвы дали довольно хорошие результаты. Днем принимались практически все местные станции, прослушиваемые на любом транзисторном приемнике супергетеродинного типа. Вечером и ночью, когда на СВ открывается дальнее прохождение, принималось много станций, удаленных на несколько тысяч километров. Из-за низкой односигнальной селективности несколько станций могут прослушиваться одновременно, но при точной настройке на более сильный сигнал заметен эффект подавления слабых и программа прослушивается чисто либо с небольшими помехами.
Источник: Поляков В. Т. - Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.