Простые приёмники АМ сигналов

СВ синхродин

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 и других городов. Схема его приведена на рис. 5.21.

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 p-n-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.

Схема СВ синхродина

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 - она оказалась наилучшей из массы опробованных, и рассказывать о ней еще раз не будем. Приемник работоспособен при напряжении питания от 3 до 12 В 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 21×0,07 на стержне длиной 200 и диаметром 10 мм из феррита 400НН. Вместо транзистора VT1 можно использовать КП303А, Б и И, транзистор VT2 заменяется любым p-n-р высокочастотным. При использовании СВЧ транзисторов, например КТ363, КТ3109, усиление УРЧ увеличится. Вместо VT3 используйте любой кремниевый, а вместо VT4 -VT7 - 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 VT2, 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. 5.21 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. При этом описанные явления трансформации остроконечной АЧХ контура в уплощенную, а также захвата частоты выражены особенно сильно. На рис. 5.22 построены кривые селективности нерегенерированного 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.

Кривые селективности синхродина

Ширина полосы захвата прямо пропорциональна амплитуде сигнала. Перепишем вышеприведенную формулу следующим образом: 2Δfзахв = f0Uc /Q0U0, где f0 и Q0 - частоты 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 регенерации, 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, Uc = EhдQ0, и подставляя это выражение в формулу для ширины полосы захвата, получаем: 2Δfзахв = 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.

Читать дальше - СВ синхродин с плавной регулировкой ОС