Синхронный АМ приемник на микросхемах и транзисторах
Предлагаемый Вашему вниманию приемник - одна из первых разработок в еще очень мало освоенной области синхронного радиоприема. Он позволяет с достаточно высоким качеством принимать три - четыре местные или мощные удаленные радиостанции в диапазоне средних волн.
Применение синхронного детектора позволило значительно повысить качество демодуляции сигнала, исключив искажения, обусловленные нелинейностью обычного детектора огибающей. Одновременно снизился уровень шумов, уменьшились помехи от соседних станций. Последние не детектируются синхронным детектором, а лишь преобразовываются по частоте, поэтому при расстройке более 10...20 кГц мешающие сигналы оказываются в плохо слышимой и легко отфильтровываемой ультразвуковой области спектра. Синхронный детектор позволил также расширить полосу воспроизводимых частот до 10 кГц. т. е. полностью реализовать спектр модулирующих сигналов, передаваемых радиостанциями в эфир.
Основмые технические характеристики:
Чувствительность, мВ/м, нс хуже ...........................................1
Диапазон воспроизводимых частот Гц ..... 50...10000
Селективность при расстройке на ±20 кГц, дБ,................... 26
Выходная мощность, Вт , ..................................................... 1
Приемник рассчитан на подключение высококачественных телефонов или громкоговорителя с номинальным сопротивлением 4....16 0м, возможно так же подключение внешнего усилителя ЗЧ непосредственно к выходу синхронного детектора.
Питается приемник от источника напряжением 12...15 В, потребляемий ток (при малой громкости) не превышает 40 мА. В описываемом варианте приемник рассчитан на прием передач радиостанций, работающих на частотах 549, 846, 873 и 918 кГц. Изменив емкости конденсаторов и (или) числа витков магнитной антенны и катушки гетеродина, приемник можно настроить на частоты других радиостанций диапазонов СВ и ДВ.
Принципиальная схема приемника приведена на рисунке. Прием ведется на встроенную магнитную антенну WA1. Входной контур состоит из катушки L1 и подключаемых к ней конденсаторов С1 - С8, для точной настройки на частоты выбранных радиостанций служат подстроечные конденсаторы С2. С4, С6 и С8. Резисторы R1 - R3 снижают добротность контура магнитной антенны, расширяя его полосу пропускания примерно до 20 кГц. Отсутствие резистора при приеме маломощной радиостанции, работающей на частоте 918 кГц, обусловлено необходимостью сохранить в этом случае максимальную чувствительность приемника. Усилитель радиочастоты (РЧ) собран на транзисторах VT1, VT2 и служит не столько для усиления сигнала, сколько для согласования относительно высокого резонансного сопротивления контура магнитной антенны с низким входным сопротивлением ключевого смесителя. Кроме того, усилитель РЧ защишает входной контур от проницания радиочастотного напряжения со стороны цифровой части приемника.
Гетеродин собран на полевом транзисторе VT3 и настроен (в каждом положении переключателя SAI) на учетверенную частоту принимаемого сигнала. В контур гетеродина входит катушка L2, подсоединяемые секцией SA 1.2 переключателя конденсаторы С9 - С13 и варикап VD1, подстраивающий его точно на учетверенную частоту сигнала. Во избежание сужения диапазона подстройки в нижнем (по схеме) положении переключателя SA1 (при приеме самой низкочастотной радиостанции) параллельно гетеродинному контуру подсоединяется еще один варикап VD2.
Со стока транзистора VT3 сигнал гетеродина подается на цифровой делитель частоты на четыре, собранный на триггерах микросхемы DDI (как показала практика, триггеры серии К176 нормально работают при частоте входного сигнала до 4 МГц). На выходах триггеров формируется четырех-фазное (0, 180, 90 и 270°) напряжение с частотой принимаемого сигнала. Оно имеет прямоугольную форму и скважность (отношение периода к длительности импульса ), равную 2. Логическая микросхема DD2 формирует импульсы со скважностью 4, поочередно открывающие ключи балансных смесителей, собранных на микросхеме DD3. Сигнальные входы ключей соединены вместе, и на них подается напряжение принимаемого сигнала с выхода усилителя РЧ. Два нижних по схеме ключа образуют балансный смеситель (фазовый детектор) системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Он вырабатывает напряжение ошибки, пропорциональное отклонению сдвига фаз между напряжениямн сигнала и гетеродина от 90°. Напряжение ошибки сглаживается конденсаторами С21 и С22, усиливается операционным усилителем DA и через пропорциональво-интегрирующий фильтр R10R11C27 поступает на варикапы VD1. VD2, подстраивая частоту гетеродина.
Если при включении приемника или переключении настроек частота сигнала находится в пределах полосы захвата, система ФАПЧ захватывает его, устанавливая точное равенство частот и 90° - ный фазовый сдвиг сигналов на входах смесителя. При этом на входах балансного смесителя, образованного двумя верхними (по схеме) ключами, фазы сигналов совпадают, что и необходимо для синхронной демодуляции AM колебаний. Демодулированный сигнал звуковой частоты (ЗЧ) с выхода синхронного детектора поступает на симметричный фильтр нижних частот (ФНЧ) с частотой среза 10 кГц. Этот фильтр, определяющий селективность приемника, ослабляет сигналы соседних по частоте радиостанций, которые после преобразования в детекторе попадают в ультразвуковую область частот.
Для упрощения конструкции обе катушки симметричного фильтра размещены на одном магнитопроводе, что вполне допустимо при соблюдении порядка подключения их выводов, показанного на схеме. Связанное с этим некоторое уменьшение ослабления синфазных помех не имеет значения, поскольку они хорршо подавляются операционным усилителем DA1.2. на котором собран предварительный усилитель ЗЧ. Цепь R12C24 выравнивает входные сопротивления инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ. Усиленное напряжение ЗЧ поступает на линейный выход (контакт 1 разъема и на регулятор громкости - переменный резистор R18. Усилитель мощности ЗЧ приемника собран на транзисторах VТ4 -- VT8. Большое усиление по току составных транзисторов VT5 VT7, VT6 VT8 выходного каскада позволило значительно увеличить сопротивление нагрузки каскада на транзисторе VT4. В усилителе имеется вольтодобавка - цепь R20C31 и стабилизирующая режим работы ООС через резистор R21. Регулятор громкости включен необычно - движком к источнику сигнала. Благодаря этому, при малых уровнях громкости сильно возрастает ООС через резистор R21, что способствует снижению искажений.
Питается приемник от простейшего блока питания, содержащего сетевой трансформатор Т1, диоды VD5, VD6 и сглаживаюший фильтр R22C34C35. Напряжение питания радиочастотной части приемника стабилизировано стабилитроном VD3.
Магнитная антенна приемника выполнена на круглом магнитопроводе диаметром 8 и длиной 60 мм из феррита марки 600НН. Катушка L1 содержит 52 витка провода ЛЭШО 21х0,07, намотанного виток к витку на склеенной из кабельной бумаги гильзе. Для катушки гетеродина L2 (34 - 24 витка провода ПЭЛ 0,15) использована унифицированная арматура от фильтров ПЧ портативных приемников. Катушка L3 ФНЧ (2Х130 витков провода ПЭЛ 0,15) намотана в два провода на ферритовом (2000НМ) кольце типоразмера К16Х8Х5. Магни-топровод трансформатора питания - Ш12Х16. Обмотка 1 содержит 6000 витков провода ПЭЛ 0,1, обмотка 2 - 2х350 витков провода ПЭЛ 0,31.
Вместо транзистора КПЗ03А в усилителе РЧ можно использовать и другие транзисторы этой серии, если в цепь истока включить резистор автоматического смещения, шунтированный конденсатором емкостью 0.01 ...0.5 мкФ (транзистор КП303А цепи смещения не требует, так как у него достаточно мало напряжение отсечки). Транзистор VT2 -любой высокочастотный структуры р - п - р. С таким же успехом в этом каскаде будет работать и высокочастотный транзистор структуры п - р - п (например, серии КТ315), если его коллектор соединить с проводом питания, а эмиттер (через резистор R5) с общим проводом. Гетеродин можно собрать на транзисторе КП303А. Сопротивление резистора R7 в этом случае необходимо увеличить до 1,8...2,2 кОм. В каскаде предварительного усиления ЗЧ (VT4) возможно применение транзисторов серий КТ312, КТ315, КТ201, в выходном -практически любых низкочастотных транзисторов соответствующей структуры. При замене транзисторов ГТ402А, ГТ404А маломощными транзисторами серий МП35-- МП41 выходная тмощность усилителя понизится до 0,3...0,5 Вт.
Микросхему К176ТМ2 (DDI) можно заменить на К176ТМ1. При отсутствии микросхемы К176ЛЕ5 можно обойтись без нее. В этом случае выходы триггеров делителя частоты (DD1) соединяют непосредственно с управляющими входами балансных смесителей (DD3), а а выходные цепи ключей (выводы 2, 3. 9 и 10) включают резисторы сопротивлением 2,2 кОм (иначе одновременное открывание двух ключей нарушит работу балансных смесителей). Следует, однако, учесть, что из - за введения этих резисторов коэффициент передачи смесителей несколько снизится. Для автоподстройки можно использовать и другие варикапы серии КВ104. Стабилитрон -дюбой с напряжением стабилизации 9В.
Конструкция приемника может быть любой, необходимо только позаботиться о том, чтобы длина проводов, соединяющих плату с переключателем SA1, была минимальной, а магнитная антенна располагалась возможно дальше от цифровых микросхем. Источник питания целесообразно изготовить в виде отдельного блока. Это избавит от магнитных наводок на антенну со стороны сетевого трансформатора.
Литература: Николаев А.П., Малкина М.В. Н82 500 схем для радиолюбителей. Уфа.: SASHKIN SOFT, 1998, 155 с., с ил,- Библиогр. По главам.