Транзисторные УКВ (FM) приемники с кольцевым стереодекодером
В простых УКВ ЧМ приёмниках прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты, отсутствуют индикаторы стереоприёма и переключатели режима «Моно-Стерео», что создаёт определённые неудобства при их эксплуатации. Вниманию читателей предлагается простой стереодекодер, обеспечивающий автоматическое переключение радиоприёмника в режим «Стерео» при появлении на его входе стереофонического сигнала.
Кольцевой стереодекодер
Принципиальная схема стереодекодера приведена на рис. 1. По принципу действия он аналогичен устройству, предложенному в своё время С. Новиковым [2], но в отличие от него не имеет отдельного тракта выделения и восстановления сигнала поднесущей частоты (ПНЧ).
Не приняты меры и по приведению в соответствие частотных и фазовых характеристик тональной и надтональной частей комплексного стереосигнала (КСС) в области низших звуковых частот [3]. По этой причине низкочастотные составляющие звукового сигнала (примерно до 300 Гц) воспроизводятся в монофоническом звучании, что вполне допустимо, поскольку, как неоднократно указывалось, стереоэффект на этих частотах не проявляется.
Рис. 1. Кольцевой стереодекодер, принципиальная схема.
Поступивший на вход декодера КСС усиливается каскадом на транзисторе VT1. Во избежание искажений сопротивление его нагрузки (резистор R1 и контур L1C2) должно быть намного меньше выходного. Это требование выполняется благодаря тому, что в линейном режиме коллекторный ток транзистора VT1 определяется током базы.
Напряжение ПНЧ выделяется настроенным на неё контуром L1C2 и поступает затем на «кольцевой» диодный смеситель, собранный на диодах VD1-VD4. Под действием сигнала открывается, например, левая (VD1, VD2) и закрывается правая (VD3, VD4) пара диодов и наоборот, и таким образом детектируется выделившийся на резисторе R1 КСС.
При приёме монофонических сигналов управляющее напряжение ПНЧ на контуре L1C2 отсутствует, и сигнал с резистора R1 через соответствующие пары диодов VD1-VD4 поступает на выход стереодекодера. Во избежание нелинейных искажений в этом режиме входное сопротивление стереофонического усилителя ЗЧ приёмника должно быть более 10 кОм.
Таким образом, стереодекодер переключается из режима «Моно» в режим «Стерео» автоматически при наличии ПНЧ на контуре L1C2.
УКВ ЧМ приемник с низковольтным питанием и кольцевым стереодекодером
На рис. 2 приведена схема устройства, рассчитанного на приём передач на стереонаушники. Входной каскад выполнен на одном из транзисторов микросборки DA1 и представляет собой устройство прямого преобразования с непосредственной синхронизацией принимаемым сигналом.
Рис. 2. Схема УКВ ЧМ приемника с низковольтным питанием и стереодекодером.
Приём ведётся на подключённую к гнезду XW1 штыревую антенну длиной 15...25 см. Катушка L1 служит для настройки входной цепи и устранения побочных каналов приёма на гармониках (выше 2-й) гетеродина. Диодный ограничитель (VD1, VD2) расширяет динамический диапазон входных сигналов и уменьшает перегрузку приёмника. С него принятый сигнал поступает на широкополосный контур L2C2, настроенный на среднюю (70 МГц) частоту принимаемого диапазона.
Гетеродин перестраивается в пределах 32,9...36,5 МГц варикапом, в качестве которого использованы параллельно включённые коллекторные переходы транзисторов VT1, VT2. Отказ от применения сборки варикапов КВС111 вызван невозможностью получения достаточно хорошей добротности при малых (0,3 В) управляющих напряжениях. Конденсатор С7 обеспечивает самовозбуждение гетеродина на второй гармонике, С5 блокирует его на радиочастоте, а С6 создаёт оптимальный для детектирования ЧМ сигналов фазовый сдвиг.
Функции нагрузки синхронного детектора на звуковых частотах выполняет резистор R2. На кольцевой стереодекодер (VD3-VD6) сигнал поступает через тонкомпенсированный регулятор громкости R16C10L4R8. Напряжение ПНЧ выделяется контуром L5C17.
Усилитель ЗЧ выполнен на транзисторах VT3-VT6. Он имеет довольно высокое входное сопротивление и обеспечивает номинальную выходную мощность 2х2 мВт на головных телефонах сопротивлением 2х8...100 Ом. Ток покоя транзисторов выходного каскада усилителя ЗЧ - 7...10 мА.
Питается приёмник напряжением 1,5 В (один элемент 316, А332 и т. п.).
Катушки L1, L2, L3 содержат соответственно 12, 7 и 10 витков провода ПЭВ-2 0,51. Намотаны они на стержнях из феррита 600НН длиной 12 и диаметром 2,8 мм (из катушки L2 стержень после намотки следует удалить). Катушка L4 размещена на кольце типоразмера К10х6х2 из феррита 2000НН и содержит 1000 витков провода ПЭВ-2 0,06, катушка L5 (260...280 витков провода ПЭВ-2 0,12) - на подвижном каркасе, надетом на отрезок стержня диаметром 8 и длиной 15...20 мм из феррита 400НН.
Налаживание приёмника начинают с настройки его на требуемый диапазон частот. Проще всего это сделать по промышленному УКВ приёмнику, который используют в качестве индикатора излучения второй гармоники гетеродина. Настраивают гетеродин перемещением подстроечника катушки L3, который затем фиксируют каплей расплавленного парафина. Поскольку излучение гетеродина очень мало, антенны обоих приёмников необходимо разместить как можно ближе одна к другой.
Далее, перемещая подстроечник катушки L1 и изменяя расстояние между витками катушки L2, добиваются максимальной полосы удержания сигналов принимаемых станций, а затем настраивают контур L5C8 Из-за шунтирующего и ограничивающего действия диодов VD3-VD6 его резонансная характеристика достаточно полога, поэтому при настройке (изменением индуктивности катушки L5) ориентируются на максимальное проявление стереоэффекта.
Точность настройки можно увеличить, временно замкнув накоротко резистор R9. После чего, убрав перемычку, подбором его сопротивления (в пределах 100...300 Ом), можно несколько повысить переходное затухание между каналами. На этом настройку заканчивают.
Чувствительность приёмника - около 50 мкВ и одинакова при приёме как монофонических, так и стереофонических сигналов, поскольку ограничена синхронизацией, а не атмосферными и собственными шумами. Уровень шумов при стереоприёме увеличивается, как известно [4], приблизительно на 20 дБ, и чтобы чувствительность, ограниченная шумами, была такой же, как и ограниченная синхронизацией, необходимо ввести радиоприёмный тракт усилитель РЧ.
Стереофонический FM (УКВ) - тюнер
Рис. 3. Схема транзисторного FM тюнера со стереодекодером.
На рис. 3 приведена схема простого стереофонического тюнера, рассчитанного на подключение усилителя ЗЧ с номинальным входным напряжением около 30 мВ. В «кольцевом» стереодекодере тюнера применены кремниевые диоды VD1-VD4, поэтому пришлось ввести резисторы R14, R15, через которые на диоды подаётся открывающее напряжение.
Намоточные данные катушек L1-L3 такие же, как и в рассмотренном выше приёмнике. Катушку L3 можно намотать и на унифицированном четырёхсекционном каркасе с подстроечником диаметром 2,8 мм из феррита 600НН. Её обмотка в этом случае должна содержать примерно 400 витков провода ПЭВ-2 0,12. Верхнюю границу диапазона принимаемых частот (73 МГц) устанавливают подстроечником катушки L2, нижнюю (65,8 МГц) - резистором R6. Резистором R8 регулируют переходное затухание между каналами тюнера.
А. ЗАХАРОВ, г. Краснодар
В дополнение
Описанный в статье приёмник по просьбе редакции журнала Радио испытан В Т. Поляковым, автором ряда статей и книг о ЧМ приёмниках с фазовой авто подстройкой частоты. Испытания проводились в Москве, в квартире на девятом этаже железобетонного дома, из окон которой видна расположенная примерно в 20 км телевизионная башня Останкинского телецентра Вот что рассказал В. Т. Поляков о работе приёмника А Захарова.
«Испытания показали, что по чувствительности приёмник А. Захарова сравним с известными приёмниками с ФАПЧ, содержащими балансный смеситель, усилитель постоянного тока на ОУ и одно-каскадный усилитель РЧ. Ориентировочное значение чувствительности приёмника А. Захарова 100...150 мкВ.
Столь высокая чувствительность достигнута благодаря малой амплитуде колебаний в гетеродинном контуре приёмника и низкому напряжению питания. При оптимальных длине (25...30 см) и расположении антенны обеспечивался стабильный приём радиовещательных станций УКВ диапазона с весьма высоким качеством. Предложенный автором «кольцевой» стереодекодер позволяет получить хорошее разделение стереоканалов и вносит очень небольшие искажения.
Однако, как и следовало ожидать, реальная селективность и помехоустойчивость столь простого приёмника оказались низкими. Даже незначительное, против оптимального увеличение длины антенны приводило к появлению помех от соседних по частоте станций, что объясняется прямым тактированием их сигналов. Очень мешало приёму и прямое детектирование сигналов соседних по частоте телевизионных каналов, прослушиваемое как сильный фон с частотой кадровой развёртки.
Уменьшение длины антенны относительно оптимальной или поворот её, приводящие к снижению уровня поступающего на вход приёмника сигнала, в значительной мере избавляли от помех, но полоса захвата и удержании полезной станции сужалась, и приём становился не устойчивым. Думается, что в настоящем виде приёмник может обеспечить хороший приём в городах, где имеются одна, максимум - две УКВ станции.
УКВ приёмники с ФАПЧ, построенные с использованием балансного смесителя, отдельного гетеродина и усилителя постоянного тока в петле синхронизации обладают значительно большим динамическим диапазоном и лучшей селективностью. Так, например, УКВ тюнер из набора «Старт 7104», испытывавшийся в тех же условиях, обеспечивал стабильный приём при полном отсутствии помех со стороны других УКВ радиовещательных и телевизионных станций.
Представляется, что параметры приёмника Л. Захарова можно было бы заметно улучшить, введя в него усилитель РЧ с небольшим усилением и двумя тремя контурами, перестраиваемыми одновременно с гетеродинным. При легко реализуемой в УКВ диапазоне добротности контуров около 150 полоса пропускания подобного преселектора составила бы 300...500 кГц, что значительно ослабило бы сигналы соседних по частоте станций и улучшило реальную селективность приёмника. Усложнение схемы при этом не так уж и велико.
Другой способ улучшении параметров приёмника (не исключающий и первый) состоит в применении балансного синхронизируемого генератора на двух транзисторах, в котором сигнал подаётся на транзисторы синфазно, а двухтактный балансный гетеродин работает на половинной частоте сигнала. Такое устройство должно ослабить прямое детектирование мешающих сигналов. Разумеется, что это только предположения, и для их проверки нужен эксперимент.
Используемая литература:
- Захаров А. УКВ ЧМ приёмники с ФАПЧ. Радио, 1985, № 12. с. 28-30.
- Новиков С. Стереофонический тюнер. Радио, 1976, № 12, с. 30-34.
- Порохнюк А. Стереодекодер без восстановления поднесущей. Радио, 1984, №7, с. 22-24.
- Кононович Л., Семенов Б. Шире дорогу стереозвуку. - Радио, 1964, № 4. с. 47-49.