Приемник прямого преобразования своими руками. Смесители приемников прямого преобразования


Приемник прямого преобразования с ключевым смесителем.

Делаем своими руками приемник прямого преобразования с ключевым смесителем.

Несколько лет тому назад была разработана и опубликована конструкция трехдиапазонного приемника прямого преобразования, с которой можно ознакомиться на сайте автора-разработчика.

Я, было, предпринял попытку повторить этот приемник, но он тогда не заработал.. Желания с ним возиться тогда не возникло… По прошествии времени решил все-таки еще раз вернуться к этому приемнику.. Не потому что он самый лучший в мире.. Было интересно попробовать в работе пассивный смеситель на полевом транзисторе в ключевом режиме.

В этой статье будет рассказано о создании ( на этот раз успешном) этого приемника.

Итак,  приемник прямого преобразования с ключевым смесителем…

Авторская схема  приемника с сайта автора http://us5msq.com.ua/prostoj-trexdiapazonnyj-ppp/

Это трехдиапазонный приемник прямого преобразования. Изюминкой приемника является пассивный (без подачи напряжения питания) смеситель на полевом транзисторе, работающем в ключевом режиме. Смеситель собран на транзисторе VT1. Ключевой режим обусловил возможность работы смесителя ( а значит и приемника в целом) на гармониках сигнала ГПД. Именно поэтому, несмотря на то , что приемник трехдиапазонный, ГПД работает в одном диапазоне частот-7,0…7,2 МГц без переключения.

Я не стал делать трехдиапазонный вариант и остановился на  базовом диапазоне 7 МГц. Поэтому входной ДПФ у меня несколько упростился. Кроме того, добавлен оконечный усилитель НЧ на микросхеме LM386L. Также сам ГПД и предварительный усилитель НЧ запитаны от отдельного стабилизатора +6 В.

Финальная принципиальная схема моего приемника представлена ниже:

Входной сигнал принятой радиостанции через плавный аттенюатор R1, R2 поступает на диапазонный полосовой фильтр на элементах L1L2L3C1C3C4. Выделенный сигнал, лежащий в любительском  диапазоне 40 м поступает на сток полевого транзистора VT1, который выполняет роль пассивного ключевого смесителя. На затвор этого транзистора подается высокочастотное напряжение от гетеродина на  транзистор VT2. По частоте гетеродин перестраивается переменным конденсатором С2 с пределами изменения емкости 9…380 пФ.  Гетеродин работает на частоте сигнала и перекрывает полосу частот 7,0…7,2 МГц. В результате преобразования в смесителе, образуется сигнал звуковой частоты, который с истока транзистора VT2 подается на фильтр низших частот  с частотой среза около 3 кГц. ФНЧ собран на элементах L5L6C9C10C14. В качестве катушек индуктивности применена универсальная головка от кассетного стереомагнитофона. Отфильтрованный сигнал звуковой частоты усиливается предварительным усилителем НЧ на транзисторах  VT3 VT4.

Усиленный сигнал через конденсатор С17 и регулятор усиления R10  поступает на вход оконечного усилителя НЧ на микросхеме LM386L.  Микросхема LM386L включена по типовой схеме, и в данном случае имеет усиление около 20дБ. К выходу микросхемы можно подключить или динамик ( 4…8 Ом) ,или наушники  с сопротивлением 16…32 Ом.

Гетеродин и предварительный усилитель НЧ на транзисторах  VT3 VT4 запитаны напряжением +6 В от интегрального стабилизатора 78L06. Можно применить и 78L09.

Вот, вкратце, описание принципа работы приемника.

Важная особенность этого приемника. Для нормальной работы пассивного смесителя гетеродин вырабатывает синусоидальное напряжение достаточно большой амплитуды. В моем экземпляре амплитуда напряжения гетеродина составила около 3 В. Столь высокое напряжение создает опасность прямой наводки на входные цепи приемника. Поэтому, все контура должны быть помещены в экраны и разнесены как можно дальше. Прямая наводка сигнала гетеродина  на вход приемника может напрочь заблокировать его работу.

Вид собранного приемника с указанием основных узлов:

В качестве каркасов для катушек индуктивности я применил каркасы диаметром 5 мм от какой-то спецтехники , которые помещены в посеребренные экраны:

Общий вид собранного приемника:

 

Приемник прямого преобразования с ключевым смесителем, настройка.

 До начала налаживания приемника необходимо подобрать полевые транзисторы для гетеродина и смесителя по напряжению отсечки Uотс.

Напряжение отсечки транзистора смесителя VT1 должно быть не менее чем в два раза меньше такового параметра транзистора гетеродина VT2.

Для определения напряжения отсечки Uотс собрал простую тестовую схему:

Процедура определения Uотс следующая:

-подав питание, переменным резистором выставить ток через транзистор около 10 мкА;

-ВЫСОКООМНЫМ вольтметром измерить напряжение на  переменном резисторе, это и будет напряжение отсечки Uотс.

Для смесителя я применил транзистор КП303Б с Uотс=0,6 В, для гетеродина я применил транзистор КП303Е с Uотс=3,2 В. Можно применить и другие типы транзисторов, возможные замены указаны на принципиальной схеме приемника.

Процедуру настройки приемника начинают с настройки ДПФ. Подав сигнал от ГСС на вход приемника, настраивают контура ДПФ по максимальному сигналу. Сигнал можно контролировать даже на затворе транзистора VT1. ( при этом питание на гетеродин не подаем). Далее, подав питание на гетеродин проверяем наличие генерации и амплитуду колебаний ( у меня получилось до 3В). Конденсаторами С5 и С6 устанавливаем необходимый диапазон перестройки гетеродина.

Каскады усиления низкой частоты собраны по типовым схемам и при исправных деталях налаживания не требуют.

Если все этапы настройки успешно пройдены-осталось только подключить антенну и проверить качество работы приемника.

Приемник прямого преобразования с ключевым смесителем изготавливался с целью протестировать работу ключевого смесителя, который будет мной применен в супергетеродинном коротковолновом приемнике. Но это планы на будущее…

 

 

www.myhomehobby.net

Приемник прямого преобразования своими руками.

Новая жизнь приемника прямого преобразования  В. Т. Полякова.

Данная схема приемника прямого преобразования была разработана В. Т. Поляковым еще где-то в 80-х годах прошлого столетия. Тогда же была опубликована в книге «Азбука коротких волн».

Пытался повторить давным-давно эту конструкцию, но , тогда как следует она не заработала…

Сравнительно недавно этот приемник прямого преобразования обрел вторую жизнь благодаря публикациям С. Беленецкого, где этот радиоприемник был немного доработан и изложена методика его настройки . Ознакомиться с материалами можно здесь : http://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/

Поэтому решено было повторить эту конструкцию. Вот  так выглядит оригинал схемы этого приемника:

Как видно, этот приемник прямого преобразования рассчитан для приема любительских радиостанций в диапазонах 80м и 40м, работающих   телеграфом (CW ) и однополосной модуляцией (SSB).

Для повторения выбран громкоговорящий вариант этого радиоприемника с сайта автора:

Каркасы для катушек индуктивности использованы такие же, как и в описании приемника -четырехсекционные от старых переносных транзисторных радиоприемников. Количество витков пришлось увеличить на 15-20% против указанных на схеме. Причина этому- подстроечные сердечники контуров имеют много меньшую проницаемость ( около 100 ) против использованных автором (600НН). Индуктивность намотанных катушек контролировалась LC-метром. На мой взгляд, это обязательная процедура, дабы потом не ругать авторов по причине неработоспособности приемника. В качестве катушки ФНЧ использована стереофоническая универсальная магнитная головка от старого кассетного магнитофона.

 

Некоторые небольшие  трудности, возникшие при изготовлении этого приемника прямого преобразования:

1.Гетеродин заработал сразу. Примененный мною конденсатор переменной емкости от радиоприемника Урал-авто имеет диапазон перестройки емкости 6…500 пФ ( вместо 9…360 пФ  использованного в авторской конструкции).  С целью уменьшения перекрытия по частоте, и облегчения настройки  ( так как имеющийся в КПЕ встроенный верньер с замедлением 1:4  не обеспечивает достаточной плавности настройки) последовательно с КПЕ был включен конденсатор емкостью 160 пФ.

Гетеродин изначально был выполнен на транзисторе типа 2N2906.  В этом случае не удалось обеспечить оптимальное напряжение на диодах смесителя приемника, не смотря на то, что для этой цели имеются регулировочные резисторы в эмиттерной цепи транзистора ГПД. Эти резисторы должны были бы позволить выставить необходимое напряжения на диодах смесителя индивидуально для каждого диапазона. На практике, оптимальное напряжение удалось выставить только для диапазона 40м. Для диапазона же 80м напряжение было занижено. Не помогло даже увеличение количества витков катушки связи контура гетеродина L3.

Оптимальное напряжение на диодах смесителя –залог нормальной работы приемника. Поэтому пришлось искать решение, и оно нашлось!  Решение было простым- вместо 2N2906 был применен транзистор КТ3107И, с коэффициентом h31e=370. В этом случае амплитуда напряжения гетеродина была практически одинаковой и для 40м, и для 80м диапазонов, что позволило выставить оптимальное напряжение, необходимое для работы диодов смесителя.

 

  1. Усилитель низкой частоты. В качестве усилителя НЧ изначально был применен операционный усилитель NE5532 , с выходными транзисторами КТ815 и КТ814. Этот усилитель должным обазом не заработал- звучание было сильно искажено, коэффициент усиления был недостаточен.

Проблема была решена следующим образом: малошумящий усилитель NE5532 работает как предварительный каскад усиления. Выходные транзисторы КТ814/КТ815 удалены. В качестве оконечного усилителя мощности НЧ был использован готовый блок УНЧ от радиостанции Лен-Б на микросхеме TBA810S ( аналог-К174УН7):

Схема этого УНЧ:

Каскад на транзисторе Т1 2Т3168В работает как ключ, и блокирует вход УНЧ при работе шумоподавителя радиостанции. Этот каскад нам не нужен. Поэтому элементы T1, R1, R2, R3, R4, C10 удаляем.

Финальная принципиальная схема приемника прямого преобразования:

Приемник прямого преобразования был собран на печатной плате. Так выглядит собранный приемник. Указаны основные элементы приемника:

Поскольку приемник этот экспериментальный ,  изготовление корпуса к нему не предусматривалось.

Собственно плата приемника, конденсатор переменной емкости, плата УНЧ и регулятор громкости закреплены на небольшом импровизированном шасси, изготовленном из  дюралюминия.

Вид приемника в сборе:

Справа от платы приемника установлен КПЕ от радиоприемника Урал-авто со встроенным верньером 1:4.

Плата УНЧ закреплена в подвале шасси.

Вот, собственно и все. Настало время проверить работу приемника в реальном эфире. К выходу усилителя НЧ была подключена достаточно мощная колонка Technics SB-HD81:

Данный приемник прямого преобразования был испытан на радиолюбительских диапазонах 80м и 40м. На удивление, продемонстрировал очень неплохое качество приема.

Использованные антенны:  для диапазона 40м ( 7 МГц)- полноразмерный наклонный диполь, для диапазона 80м ( 3,5 МГц)- Inverted V.

 

P.S.

update от 14.05.2017:

Выкладываю подробно методику подбора оптимального напряжения гетеродина на диодах смесителя. Собственно, данная методика изложена в оригинальной статье-http://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/

Фрагмент схемы приемника, изображены входные цепи, смеситель, гетеродин:

Левый вывод  диода VD3 отсоединяем от остальной схемы и присоединяем к нему конденсатор С0 номиналом 100n, второй вывод которого «сидит» на общем проводе:К точке соединения левого вывода диода VD3 и вспомогательного конденсатора С0 подсоединяем цифровой тестер ( например-DT830B):Номиналы резисторов в эмиттерной цепи транзистора гетеродина VT1 подбираем так, чтобы постоянное напряжение, измеряемое цифровым тестером было  в пределах +0,8…+1,0В. Сначала подбирается резистор номиналом 680 Ом для диапазона 40м. И только после этого подбирается резистор номиналом 2,7 кОм для диапазона 80м. После этого удаляем вспомогательный конденсатор С0 и восстанавливаем соединение диода VD3 с остальной частью схемы.

Это общая методика. В моем конкретном экземпляре приемника при применении в гетеродине транзистора КТ3107И надобности в подборе напряжения гетеродина индивидуально для каждого диапазона не было- оказалось достаточно одного общего резистора номиналом 560 Ом.

Видеоролик о работе собранного экземпляра приемника прямого преобразования В. Т. Полякова:

 

Еще видео о работе приемника. Диапазон 3,5 МГц.

 

Еще ролик. Диапазон 7 МГц.

www.myhomehobby.net

Простой приемник прямого преобразования - Radio

Простой приемник прямого преобразования обеспечивает прием любительских станций, работающих телеграфом и однополосной модуляцией в одном из любительских КВ диапазонов 160, 80, 40, или 20 м. Его конструкция очень проста и может быть рекомендована для повторения начинающими радиолюбителями. Тем не менее, приемник может пригодиться более опытным радиолюбителям в качестве контрольно-измерительного устройства (например, как приставка для программы-анализатора спектра, работающей со звуковой картой компьютера). Такому применению способствуют малые

искажения усилителя низкой частоты — при работе на нагрузку сопротивлением более 5 кОм Кг<0,02%. В качестве приставки для программы анализатора спектра приемник осуществляет перенос спектра ВЧ сигнала на более низкие частоты. Такой анализатор дает возможность оценить, например, полосу излучаемых частот и уровень интермодуляционных искажений передатчика. Приемник сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 7 до 12 В.

Потребляемый ток при этом составляет около 9 мА. Выходной мощности УНЧ, выполненного на микросхеме К157УЛ1А, вполне достаточно для прослушивания эфира с комфортной громкостью на наушники с сопротивлением капсюлей 32 Ом или более, соединенные параллельно. Для громкоговорящего приема вместо наушников можно подключить компьютерные колонки со встроенным усилителем.

Микросхема К157УЛ1А в качестве УНЧ применена не случайно. Она разрабатывалась специально для малошумящих усилителей воспроизведения магнитофонов и, как показали измерения, в полосе частот 300 Гц — 3 кГц имеет очень малую спектральную плотность шумов , что сопоставимо с уровнем шума усилителей на дорогих импортных ОУ. Благодаря столь низкому уровню шумов К157УЛ1А позволяет при несложном схемном решении достичь высокой чувствительности приемника.

Схема приемника приведена на рис.

При приеме радиостанций сигнал из антенны через конденсатор С1 поступает в колебательный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С2 и СЗ. Добротность контура выбрана невысокой — такой, чтобы полоса пропускания была равна ширине диапазона. Выделенные контуром сигналы через катушку связи L2 поступают на преобразователь частоты, выполненный на микросхеме DD1. Основная особенность схемы преобразователя заключается в том, что преобразование происходит на частоте, которая в 2 раза выше частоты гетеродина. Аналогичный принцип преобразования используется в смесителе на встречно-параллельных диодах, предложенном В.Т.Поляковым .

Рассмотрим работу преобразователя на электронных ключах. Гетеродин выполнен на элементах DD1.3

и отношении сопротивлений резисторов R1 и R2 к R3 около 18/1 постоянная составляющая напряжения на конденсаторах С1 и С2, входящих в состав гетеродинного контура, — около 1,7 В, а амплитудное значение переменной составляющей напряжения гетеродина при этом — около 1,3 В.

Из графиков на рис.З

видно, что напряжение на конденсаторах С1 и С2, к которым подключены управляющие входы ключей DD1.1 и DD1.2, достигает порога открывания 2,5 В при уровне переменного напряжения около 0,7 от амплитудного значения.

При таком соотношении переменной и постоянной составляющих напряжения на контуре длительность открытого состояния ключа составляет 1/4 периода колебания гетеродина. Так как напряжение гетеродина на конденсаторах С1 и С2 находится в противофазе, то DD1.1 и DD1.2 открываются по очереди на 1/4 периода колебаний гетеродина с промежутком также в 1/4 его периода колебаний.

Таким образом, время открытого и закрытого состояний ключа, образованного параллельным соединением DD1.1 и DD1.2, составляет 1/2 периода колебаний с частотой в 2 раза выше частоты гетеродина и является оптимальным с точки зрения максимальной эффективности преобразования на частоте, которая в 2 раза больше частоты гетеродина.

Следует отметить, что схема смесителя полностью обратима, и при подаче на один из входов НЧ сигнала на другом формируется высокочастотный DSB сигнал. Гетеродин, выполненный на ключах микросхемы 74НС4066, устойчиво работает на частотах до 11 МГц (при напряжении питания 5 В) и 18 МГц (при напряжении питания 10 В), при этом частота преобразования составляет 22 и 36 МГц соответственно.

Преобразователь частоты, гетеродин которого работает на частоте, которая в 2 раза ниже частоты приема, имеет несколько очень полезных свойств. Во-первых, на более низкой частоте легче получить ее необходимую стабильность.

Во-вторых, уменьшается уровень сигнала гетеродина, проникающего в антенну, что обеспечивает значительное снижение вероятности появления помехи в виде мультипликативного фона. В-третьих, учитывая, что входной и гетеродинный контуры настроены на разные частоты, эти контуры можно располагать в непосредственной близости друг от друга, не опасаясь увеличения проникновения сигнала гетеродина во входные цепи приемника и разбаланса смесителя. Следовательно, упрощается конструкция приемника и уменьшаются его размеры.

Настройка на принимаемые радиостанции осуществляется сдвоенным конденсатором переменной емкости С5 , включенным в цепь контура гетеродина. На выходе преобразователя при помощи фильтра нижних частот (ФНЧ), образованного конденсаторами С9, С10 и индуктивностью L4, выделяется полезный низкочастотный сигнал с двумя боковыми полосами (DSB) — 2Fг — Fc и Fc — 2Fг, а остальные продукты преобразования рассеиваются на резисторе R2.

С выхода ФНЧ сигнал поступает на усилители DA1.1 и DA1.2, а затем — на головные телефоны (наушники) или внешний УНЧ. В целях максимального упрощения конструкции автоматическая регулировка не применяется, и регулировка громкости осуществляется переменным резистором R8.

Конструкция и детали

Ввиду простоты схемы печатная плата не разрабатывалась. Для сборки приемника можно воспользоваться макетной платой или даже полоской жести, отрезанной от банки из-под сгущенного молока или кофе. Такая жесть очень хорошо паяется, т.к. сверху покрыта тонким слоем олова. Микросхемы укладываются выводами вверх, и выводы деталей спаиваются между собой согласно схеме. Выводы, которые соединены с общим проводом, припаиваются непосредственно к жестяному основанию.

Резисторы могут быть любыми (например, МЛТ-0,25). Конденсаторы С9 и С10 — пленочные (К73-17 или аналогичные), С4 и С6 — желательно с малым температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), чтобы обеспечить достаточную стабильность частоты гетеродина. Хорошие результаты получаются при использовании в гетеродине конденсаторов КСО. Конденсатор переменной емкости С5 — сдвоенный. Диапазон перекрытия по емкости указан в табл.1.

I Диапазон, 1 м Мин. частота гетеродина, кГц С1,  пФ С3,  пФ С4, С6, пФ Диапазон пере стройки С5, пФ L1,  мкГ L3,  мкГ
160 910 22 270 3300 480 23 16
80 1745 15 100 2200 380 16 6,4
40 3495 12 62 1000 50 6,4 3,9
20 6995 6,8 22 560 30 3,9 1,7

Можно также применить стандартный КПЕ, емкость которого перестраивается в пределах 9 — 350 пФ. В этом случае последовательно с каждой секцией включается по дополнительному конденсатору: для диапазона 40 м — емкостью 82 пФ, а для диапазона 20 м — 56 пФ. Следует заметить, что настройка на радиостанции довольно острая, поэтому КПЕ желательно использовать с верньером либо снабдить КПЕ диском большого диаметра, вращением которого и будет осуществляться настройка.

Электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на рабочее напряжение 16 или более вольт. Все необходимые сведения для изготовления колебательных контуров на один из выбранных диапазонов (160, 80, 40 или 20 м) приведены в табл.1. При изготовлении катушек L1 и L3 на каркасах 010 мм, можно использовать моточные данные, приведенные в табл.2.

Индуктивность,

мкГ

Число

витков

Диаметр провода, мм
23 71 0,25
16 53 0,25
6,4 33 0,35
3,9 26 0,5
1,7 14 0,5

В качестве таких каркасов удобно использовать корпуса от пластиковых шприцев объемом 2 мл. Катушка L2 наматывается поверх L1 и имеет в четыре раза меньше витков.

Если применяются каркасы с подстроечными сердечниками, то конденсатор С2 не устанавливается, и количество витков катушек L1 — L3 следует уменьшить на 10%. В качестве индуктивности ФНЧ L4 можно применить универсальную стереофоническую магнитную головку от магнитофонов. Головка имеет две обмотки, которые для получения необходимой индуктивности соединяются последовательно.

Стабилизатор можно заменить резистором сопротивлением 1 — 2 кОм, который подключается на место выводов 1 и 3 (рис. 1). Сопротивление резистора подбирается так, чтобы напряжение на выводе 14 DD1, измеренное относительно общего провода, находилось в пределах 5 — 6 В. Однако при такой замене снизится стабильность частоты гетеродина, и по мере разряда элементов питания придется подстраивать приемник на частоту принимаемой радиостанции. При использовании приемника в качестве приставки для компьютерного анализатора спектра емкости конденсаторов С9, С10, С15 и индуктивность L4 нужно уменьшить в 10 раз, а сопротивления резисторов R7 и R11 уменьшить до 10 кОм.

Настройка

После проверки правильности монтажа приемник подключают к блоку питания напряжением 7 — 12 В. Сначала проверяют работу гетеродина и устанавливают диапазон его перестройки по частоте. Для этого параллельно конденсатору С4 через резистор сопротивлением 15 кОм подключают частотомер. Конденсатор переменной емкости С5 устанавливают в положение максимальной емкости, и изменением индуктивности катушки L3 гетеродин настраивают на минимальную рабочую частоту в соответствии с выбранным диапазоном (табл.1).

Если применяется катушка L3 без подстроечного сердечника, то грубо ее индуктивность подгоняется изменением числа витков, а точная подстройка достигается смещением крайних витков относительно основной обмотки. При отсутствии частотомера гетеродин можно настроить, принимая сигнал генератора (ГСС, ГИР и т.д.). В крайнем случае, можно попробовать настроить гетеродин “на слух”, ориентируясь по сигналам принимаемых радиостанций.

Входной контур настраивается конденсатором С2

или подстроечным сердечником катушки (если применяется катушка с сердечником) по наибольшей громкости принимаемого сигнала. Для исключения “микрофонного эффекта” в завершение настройки витки катушек следует залить расплавленным парафином или несколькими каплями цианкрилатного клея (суперклея).

Некоторые радиостанции принимаются при длине антенны всего 1,5 — 2 м, но для полной реализации возможностей приемника к нему желательно подключить антенну длиной 5 м и более, а также заземление. При использовании симметричных антенн (например, диполя), заземление не требуется, а фидер (коаксиальный кабель) можно подключить к отводу катушки L1 или к дополнительной обмотке связи, намотанной поверх L1.

vse-v-seti.ru

Однополосный гетеродинный приемник с большим динамическим диапазоном

Приемники прямого преобразования (ППП), точнее гетеродинные приемники, стали применяться радиолюбителями сравнительно недавно – с конца 60-х – начала 70-х годов прошлого века. Они очень быстро завоевали широкую популярность благодаря простоте схемы и высокому качеству работы. Особой популярностью пользовались  простые ( на нескольких транзисторах или одной-двух микросхемах ) одно-двух диапазонные конструкции двухполосных  ППП, доступные для повторения даже начинающим радиолюбителям. Как правило, обладая высокой чувствительностью, эти приемники имели относительно небольшой динамический диапазон по перекрестным помехам ( ДД2) —  коэффициент подавления АМ за редким исключением не превышал 70-80дБ. Попытки увеличить  ДД2 и  подавить вторую полосу хотя бы на 30-40дБ приводили к такому усложнению конструкции, что о массовом повторении  не могло быть и речи.

Благодаря  появлению в широкой продаже новых быстродействующих  цифровых микросхем и качественных малошумящих ОУ появилась возможность реализовать  новый подход  в построении однополосных ППП, используя  в качестве   смесителя цифровые коммутаторы  и применив в остальной схеме хорошо отработанную схемотехнику   функциональных узлов на ОУ[1,2]. Такой подход позволяет обеспечить хорошую повторяемость, гарантированно  высокие параметры ППП и при этом отказаться  от таких  нетехнологичных элементов как многовитковые катушки индуктивности, симметрирующие трансформаторы  и практически полностью исключить  подстроечные элементы и трудоемкие регулировочные работы  ( разумеется, за исключением настройки контуров ПДФ и ГПД ). Платой за это является повышенное количество микросхем и необходимомость  предварительного подбора ( если нет соответствующих прецизионных ) некоторых резисторов и конденсаторов, что, впрочем, легко выполнить используя обычный китайский «цифровик».

Экспериментальный образец однополосного ППП, предлагаемый Вашему вниманию,  является иллюстрацией одного  из возможных вариантов схемотехничекого исполнения на современной элементной базе.

Основные параметрыДиапазоны рабочих частот, МГц     —   1.8, 3.5, 7

Полоса пропускания приемного тракта(по уровню  — 6дБ), Гц                   — 400-2900

Чувствительность приемного тракта со входа смесителя(полоса пропускания 2.5кГц, отношение С/Ш — 10дБ), мкВ, не хуже  — 0,7*

Динамический диапазон по перекрестной модуляции ( ДД2 ) при 30% АМ и расстройке 50кГц , не менее, дБ  — 110*

Избирательность по соседнему каналу(при расстройке от частоты несущей на -5,9 кГц  + 3,7кГц), не менее, дБ – 60

Подавление верхней боковой полосы, не менее, дБ  —   41

Коэффициент прямоугольности сквозной АЧХ

(по уровням -6, -60дБ)                                       —  2,2

диапазон регулировки АРУ при изменении выходного напряжения на 12 дБ не менее, дБ         —  72 ( 4000 раз)

Выходная мощность тракта НЧ на нагрузке 8 Ом , на менее, Вт    0,8

Ток, потребляемый от внешнего стабилизированного

источника питания 13.8В, не более, А  — 0,4

 

* указанная цифра ограничена возможностями аппаратуры, примененной для измерений и, реально, может быть выше.

Фунциональная схема приемника приведена на рис.1. Он состоит из пяти конструктивно  законченных узлов. Узел А1 содержит аттенюатор -20дБ, полезный при работе на полноразмерную антенну,  и трехдиапазонный  полосовой фильтр, в качестве  которого можно применить любую из известных конструкций  50-омных двух-трехконтурных ПДФ, неоднократно описанных в радиолюбительской литературе, можно для начала применить даже одноконтурный, т.к. описываемый ниже  смеситель обладает некоторой избирательность к  приему паразитных каналов на гармониках( подавление порядка 30дБ ) и субгармониках ( подавление порядка 40дБ), автор использовал простой узкополосный преселектор [3 ]

Узел А2 представляет собой гетеродин на основе одного, не переключаемого генератора на частоты 28-32МГц  с электронной перестройкой частоты многооборотным резистором и делителя частоты с переменным  коэффициентом деления 1,2,4. Необходимую стабильность при помощи ЦАПЧ и цифровой отсчет частоты  обеспечивает узел А5, выполненный на основе готовой  цифровой шкалы «Макеевская» [4 ], которую можно приобрести во многих регионах Украины и России и здесь не описывается, как вариант для самостоятельного изготовления можно рекомендовать  хорошо зарекомендовавшую себя разработку А.Денисова   [ 5]. Основную обработку сигнала — его преобразование, подавление верхней боковой полосы  и фильтрацию выполняет узел А3. Для получения хорошей избирательности применен принцип последовательной селекции, когда  кроме основного активного полосового фильтра фактически в каждом усилительном каскаде ограничивается полоса пропускания на уровне 300-3000Гц  соотвествующим выбором номиналов разделительных конденсаторов и в цепях ООС.

Для подавления верхней боковой полосы  используется метод, подробно описанный в [6] и основанный на применении  6звенного фазовращателя в 4хфазной системе сигналов, позволяющий относительно простыми средствами, несмотря на повышенное количество элементов, получить хорошее подавление и высокую температурную и временную стабильность параметров.  Для получения

4хфазной системы сигналов  применяется  цифровой фазовращатель, что существенно упрощает создание многодиапазонных конструкций.

Сигнал с выхода ПДФ поступает на смеситель,  качестве которого применен недорогой и доступный  восьмиканальный коммутатор 74НС4051 со средним временем переключения 20-22nS. Побудительной причиной такого выбора послужили феноменальные значения  ДД, полученных радиолюбителями при испытании  в качестве смесителей микросхем 74НС4066, 74НС4053 этой же серии [7,8 ] .  Эксперименты, проведенные при разработке этого приемника , подтвердили высокие динамические параметры смесителя на основе 74НС4051.  По моим оценкам, потенциальный ДД2 ( уровень подавления АМ – а именно он определяет динамический дипазон допустимых сигналов для ПП ) для 74НС4051 на частотах до 7-8МГц составляет порядка 134-140дБ, сверху ограничен уровнями помехи АМ 300-400мВ , а снизу собственными шумами коммутатора, которые менее 0,05мкВ.

В предлагаемом вниманию читателей экспериментальном приемнике уровень ДД2 в 110дБ  ограничен не смесителем,  а предварительным УНЧ, сверху за счет прямого  детектирования помех АМ  в предварительном УНЧ, и может быть улучшен на 10-20дБ установкой дополнительных ФНЧ после смесителя, а с низу шумами предварительного УНЧ,реализованого, как и все остальные узлы, на недорогоми и доступном сдвоенном малошумящем ( спектральная плотность шумов менее 5нВ/Гц ) ОУ NE5532. Применение менее шумящих ОУ, например LT1028 c 1нВ/Гц, позволит улучшить чувствительность в 3-4 раза, т.о. увеличить  ДД2  еще на 10-12дБ.

Применение  в качестве смесителя восьмиканального коммутатора ( в нашем случае используется только половина — четыре канала )74НС4051 позволило упростить схему, за счет того, что функции фазовращателя выполняет  внутренняя логика управления коммутатора, на адресные входы которой  поступают сигналы управления со счетчика на 4 . При этом частота гетеродина должна быть в четыре раза выше рабочей частоты.  В результате на выходе смесителя образуется 4х фазная система сигналов, которая после предварительного усиления поступает на 6-ти звенный фазовращатель. Далее сигнал нижней боковой полосы, получивший нулевой  фазовый сдвиг суммируется  на сумматоре, а зеркальной верхней полосы, получивший фазовый сдвиг 180градусов вычитается и подавляется. К выходу сумматора подключен основной активный полосовой фильтр, представляющий собой последователь включенные ФВЧ 3-го и ФНЧ 6-го порядков.

Отфильтрованный полезный сигнал поступает на узел А4, состоящий управляемого напряжением усилителя,  промежуточного усилителя и оконечного УНЧ, к выходу которого подключен громкоговоритель, детектора АРУ  и регуляторов усиления и громкости.

Принципиальная схема  узла А3 — основного блока приема и обработки сигнала приведена на рис.2. Далее по тексту позиционные обозначения деталей функциональных узлов А2, А3, А4 (рис. 2-4)  будут иметь дополнительную индексацию (соответственно 2С1, 3С1 и т. п.), которая условно на этих рисунках не приведена. Позиционные обозначения навесных деталей на схеме межблочных соединений приемника рис. 5 не повторяются, поэтому ссылки на них даны без дополнительных индексов.

Сигнал  с выхода диапазонного фильтра ( на схеме не показан, как уже отмечалось, в  этом качестве автор применил преселектор, описанный в [3 ] ) через согласующий трансформатор 3Тр1  поступает на резистор 3R5 и далее на 4хфазный смеситель 3DD1, выполненный на основе восьмиканального коммутатора 74НС4051. Для увеличения быстродействия коммутатора микросхемы 3DD1,3DD2 запитаны повышенным напряженим питания +8В от стабилизатора 3DA5, что представляется вполне допустимым, т.к. опыт показывает, что микросхемы серии 74НС, 74АС надежно работают  при увеличении напряжения питания  до 10В.

Резистор 3R5 улучшает балансировку и выравнивает сопротивления  открытого состояния ключей, имеющие сопротивление порядка 50 ом при технологическом разбросе +-5 ом На вход коммутатора через резистор 3R6 подается напряжение смещения, которое образуется в средней точке резистивного делителя 3R3 3R4 и   равное половине напряжения питания, что обеспечивает работу его на максимально линейном участке Сигналы управления на коммутатор поступают с синхронного счетчика-делителя на 4, выполненного  на D-триггерах микросхемы 3DD2 74НС74, включенных по кольцевой  схеме Джонсона. Несмотря на внешнюю схожесть с цифровым фазовращателем, предложенным В.Т.Поляковым [6], в данной схеме его основная функция – счетчик.

Функции фазовращателя выполняет  внутренняя схема управления самого коммутатора, т.к. применено нестандартное включение, для наглядности на рис. 2 напротив соответствующих выводов микросхемы 3DD1 указаны фазы выходного сигнала. К выходу каждого из 4 фазных каналов подключены конденсаторы нагрузки, эффективно выделяющие полезный сигнал и подавляющие побочные продукты преобразования. Причины этой эффективности  в том, что этот 4хфахный смеситель на ключах + конденсаторы представляет собой пример классического цифрового фильтра ( или, если, угодно фильтра на переключаемых конденсаторах). Первым  это схемное решение применительно к смесителям описал и запатентовал Тейлор [9 ] и называется эта схема детектор Тейлора.

Рассчитать полосу пропускания  в Гц по уровню -3дБ детектора Тейлора можно по формуле

, где  Rист, Ом сумма  сопротивлений антенной цепи 50ом, трансформированное 3Тр1 в 9раз, т.е.450 ом, сопротивления открытого ключа ( порядка 50 ом ) и резистора 3R5, Снагр равна сумме коденсаторов 3С8,3С9 в фарадах, а n=4 – количество переключаемых конденсаторов.  В нашем случае, расчетное значение частоты среза  3400Гц – с одной стороны обеспечивает хорошое подавление внеполосных помех, а с другой вносит заметный дополнительный фазовый сдвиг  в полезный сигнал, поэтому  соответствующие емкости во всех 4 каналах должны быть термостабильны и подобранны с точностью не хуже 0,5% ( здесь и далее подразумевается точность подбора элементов 4х каналов между собой, абсолютное значение может иметь разброс до 5 %). Этим требованиям соотвествуют низкочастотные конденсаторы  серии МБМ, К71,К73 и т.п., а для эффективной фильтрации  на ВЧ им параллельно подключены керамические конденсаторы относительно небольшой емкости ( возможные значения 1000-4700пф ) с термостабильностью не хуже М1500.

К  нагрузочным кондесаторам смесителя через разделительные кондесаторы 3С10, 3С13, 3С16, 3С19 большой емкости (на первый взгляд, применение разделительных конденсаторов после смесителя излишне, т.к. в идеально работающем смесителе напряжение на нагрузочных конденсаторах  одинаково, но на практике из-за некоторой несимметиричности каналов появляется небольшое шумовое напряжение, увеличивающее при непосредственном подключении предварительных усилителей общие шумы в 2-3 раза ), которые обязательно должны быть неэлектролитическими, подключены предварительные усилители 3DA1, 3DA2, включенные по схеме дифференциального измерительного усилителя[1,2], дополнительно улучшающие симметрию сигналов и подавляющие синфазные помехи (продукты детектирования АМ, наводки с частотой сети и пр. ) пропорционально Кус=1+2*(3R12/3R11), в данном случае в 13 раз. Такая величина предварительного усиления оптимальна на взгляд автора для того чтобы скомпесировать потери в 6звенном фазовращателе.  Резисторы в цепях обратной связи 3R11….16 необходимо подобрать с точностью не хуже 0,5%. К выходам дифференциального предусилителя подключен 4хфазный 6 звенный  RC фазовращатель на элементах R17-R40 и C21-C44 [6 ]. Такой фазовращатель, несмотря на повышенное число элементов, прост по конструкции. Благодаря взаимной компенсации фазовых и амплитудных дисбалансов отдельных цепочек в нем можно использовать элементы с допуском +-5% абсолютного значения ( разумеется, точность подбора в четверках должна быть не хуже 0,5% )при сохранении высокой точности фазового сдвига. При указанных на схеме значениях элементов расчетное значение подавление зеркальной боковой полосы в диапазоне частот 300-3300Гц  порядка 50дБ, но практически из-за разброса значений элементов и конечного сопротиления сумматора подавление составляет 41-43дБ.  Далее  4х фазный сигнал поступает  на входы сумматора 3DA3.1, выполненного  на основе дифференциального усилителя  с входным сопротивлением  330кОм и коэффициентом усиления 10,

где благодаря полученным фазовым сдвигам сигналы нижней боковой полосы  складываются  и усиливаются, а нижней – вычитаются и подавляются. К выходу сумматора подключен активный основной фильтр частоты сигнала, выполненный на трех поледовательно включенных звеньях  3-го порядка – одном ФВЧ с частотой среза 350Гц на ОУ 3DA3.2  и двух ФНЧ  с частотой среза 3000Гц  на ОУ 3DA4.1 и 3DA4.2 соответственно.

Для улучшения развязки и снижения помех по цепи питания  каскады сумматора и фильтров запитаны через отдельный интегральный стабилизатор 3DA6. Делитель напряжения питания 3R52,3R57 обеспечивает подачу напряжения смещения для нормальной работы ОУ 3DA3.2, 3DA4 при однополярном питании.

Отфильтрованный  сигнал с выхода Х9  узла А3 поступает  на вход  Х1 узла А4, принципиальная схема  которого приведена на рис.3,  и через разделительный конденсатор 4С2  на регулируемый усилительный каскад на ОУ 4DA1.1. Его Кус определяется соотношением  суммарного сопротивления  параллельно включенных  в цепи ООС резистора 4R4 и сопротивления канала сток –исток полевого транзистора 4VT1 КП307Г ( здесь можно применить любые транзисторы из серий КП302,303,307, имеющие напряжение отсечки не более 3,5В при максимально большом начальном токе стока ) к резистору 4R2 и при изменении напряжения смещения  на затворе 4VT1 от 0 до +4В изменяется в диапазоне  от 3 до 0,0005 раз или +10…-66дБ , что позволяет применить  эффективную автоматическую ( АРУ) и ручную регулировку общего усиления приемника ( своего рода аналог регулировки по ВЧ,ПЧ в супергетеродинах ). Цепочка 4R5,4R7,4С4  обеспечивает подачу на затвор 4VT1  половину напряжения сигнала, что улучшает линейность регулировочной характеристики  полевого транзистора [1 ], в результате чего даже при входном сигнале 2эфф ( максимально возможный сигнал на выходе основного полосового фильтра) уровень нелинейных искажений не превышает 1%.

Сигнал с выхода 4DA1.2, обеспечивающего усиление 50 для нормальной работы АРУ, поступает  через   пассивный полосовой фильтр   4С13,4R12,4C15, снижающий избыток усиления  в 4 раза на регулятор громкости R и далее  через однозвенный ФНЧ ( 4R16,4C17 ) на вход  оконечного УНЧ 4DA3  LM386 с Кус=20.

Сигнал с выхода 4DA1.2 через цепочку 4С12,4R11 поступает на детектор АРУ, выполненный на диодах 4VD1-4VD5 и имещий две цепи управления  — инерционную на конденсаторе 4С8 и относительно быстродействующую на конденсаторе 4С9, позволяющую улучшить работу АРУ в условиях импульсных помех. Общая точка соединения элементов детектора АРУ подключена к делителю 4R13, 4R14 напряжения питания , создающему  начальное напряжение смещения  полевого транзистора.  Подстроечным резистором 4R15 устанавливается  оптимальное начальное напряжение смещения  для  конкретного экземпляра транзистора и при необходимости корректируют начальное значение общего усиления приемника. Резистором Rrf осуществляют оперативную регулировку общего усиления.

Для улучшения развязки и снижения помех по цепи питания  входные каскады запитаны через отдельный интегральный стабилизатор 4DA2. Делитель напряжения питания 4R1,4R3 обеспечивает подачу напряжения смещения для нормальной работы ОУ 4DA1 при однополярном питании.

Принципиальная схема  узла 2  ( ГПД ) приведена на рис. 4

За основу взята немного модернизированная схема ГПД от трансивера YES-98M [10 ] на базе генератора Колпитца. Активный элемент ГПД — транзистор 2VT2 включен по схеме эмиттерного повторителя, за счет высокого входного сопротивления и небольшой емкости конденсатора  2С11, шунтирование колебательного контура незначительно. Генератор, собранный по схеме Колпитца, известен своей устойчивой генерацией, а две ветви отрицательной обратной связи: параллельная (резистор 2R12) и последовательная (резистор 2R14) обеспечивают работу транзистора 2VT2 в режиме генератора постоянного (термостабильного) тока. Малая емкость эмиттерного перехода транзистора КТ368А (около 2 пФ) и низкое выходное сопротивление каскада создают условия для хорошей развязки колебательной системы в целом от последующей нагрузки.Емкость коллектора 2VT2 (около 1,5 пФ) во много раз меньше конденсатора 2С8, и не оказывает влияния на колебательную систему. Использование малошумящего транзистора КТ368А (с нормированным коэффициентом шума) и вышеперечисленных особенностей способствует созданию генератора с хорошей термостабильностью и малым уровнем боковых (фазовых) шумов.Эмиттерный повторитель на транзисторах 2VT3 ( возможна замена на КТ316,КТ325), имеющий низкое выходное сопротивление и малые межэлектродные емкости обеспечивает хорошую развязку  задающего генератора от последующих каскадов.

Элементами 2DD1.1 и 2DD1.2 формируется сигнал прямоугольной формы. Триггеры 2DD2.1 и 2DD2.2  предназначены для деления частоты ГПД на 2 или на 4 для диапазонов соответственно 3,5 или 1,8МГц. Шифратор, собранный на диодах 2VD7…2VD9 и элементах микросхем DD1 и DD3, при подаче диапазонного напряжения +13,8В, обеспечивает выбор соответствующего поддиапазона. При этом не участвующие в делении триггеры блокируются , что исключает появление от них помех на частоте приема. С выхода DD3.3 сигнал подается на счетчик преобразовательного блока ( вход Х3  узла А3). Перестройка по частоте осуществляется варикапами КВ132А  и многооборотным потенциометром СП5-39Б, хотя недостатки такого способа настройки хорошо известны. Традиционный способ перестройки с переменным конденсатором, конечно же, предпочтительнее, а его качественные показатели выше.

Цепочка 2R1, 2С2 2R5,VD3, 2С5 представляет собой часть  схемы цифровой автоматической подстройки частоты (ЦАПЧ), реализуемой при использовании цифровой шкалы «Макеевская», что  позволяет работать не только SSB и CW, но и  цифровыми видами связи

Собственно генератор работает в интервале частот от 28 до 32 МГц.

Следует отметить, что на 40-метровом диапазоне интервал перестройки приемника излишне широк и составляет 1МГц, что приводит к высокой плотности настройки, поэтому для посредством подстроечного резистора 2R4  ограничен пределами  28,0… 28,8 МГц( 7-7,2МГц) . На диапазонах  1,8 и 3,5МГц  этот резистор шунтирован открытым  ключом на транзисторе 2VT1 (возможно применение КТ208,КТ209,КТ502 с любым буквенным индексом ), который закрывается  при подаче управляющего напряжения +13,8В  от переключателя диапазонов на вывод 7МГц Транзистор 2VT2 отбирается по максимальному усилению, не менее 100. Для подбора контурных конденсаторов потребуются конденсаторы с разными ТКЕ: МПО, П33 и М47. В качестве 2DD1, 2DD3 можно применить ТТЛ  серию 555ЛА4, а вместо

2DD2 – 555ТМ2, быстродействуюшие КМОП  КР1554ЛА4, КР1554ТМ2, или 74НС10 и 74НС74 соответственно. Диоды КД522   можно заменить практически любыми кремниевыми высокочастотными диодами с малыми обратными токами (например, КД503, КД521).

Схема межблочных соединений приемника приведена на рис.5. Все межплатные соединения высокочастотных цепей выполнены тонким коаксиальным кабелем , а низкочастотных – обычным экранированным. Стабилизатор напряжения питания цифровой шкалы DА1 (Крен 5А или 7805) греется несильно (ток потребления с импортными АЛС не более 200мА.), поэтому можно прикрутить в любом удобном месте  корпуса. Гасящий резистор R2 мощностью не менее 2Вт. Переменные резисторы R1 ( Настройка ), R3(регулировка Громкости), R4 (регулировка Усиления) и переключатели SA1 ( Включение Аттенюатора -20дБ ), SA2 ( переключатель диапазонов ), SA3 ( Включение ЦАПЧ ) располагаются на передней панели. Платы в корпусе приемника устанавливаются на металлических стойках, но это не исключает дополнительной шины «земли», которая соединяет все платы между собой.

О деталях.  Как уже отмечалось выше, для успешного повторения некоторые позиции резисторов и конденсаторов блока А3 требуют предварительного подбора. С помощью цифрового омметра, например, китайского «цифровика» это легко подобрать пары или четверки с точностью до третьего знака, приняв во внимание тот факт, что как правило, абсолютное значение может иметь разброс до 5 %. У многих моделей мультиметров есть и режимы измерения емкости, что позволит легко подобрать и конденсаторы. Автор для подбора конденсаторов использовал приставку к частотомеру для измерения индуктивности [11 ], подключив к ней катушку индуктивнстью несколько десятков мкГ. После этого, подключая «на весу» конденсаторы, выбираем те, что дают близкие значения частоты. Разброс значений у конденсаторов из одной заводской партии небольшой. Если конденсаторы из одной коробки, то как правило, из десятка получалось подобрать  две четверки с точностью не хуже 1%. Несмотря на кажущуюся сложность подбора, автор на подбор всех четверок резисторов с точностью до 3х знаков и конденсаторов с точностью до 2х знаков потратил не более часа.

Конденсаторы фазовращателя должны быть термостабильны, ни в коем случае нельзя применять низкочастотную керамику групп ТКЕ Н30,Н70 и Н90 ( емкость последних может изменяться при колебаниях температуры почти в 3 раза). Можно применить металлобумажные МБМ, пленочные и металлопленочные серий К7Х-ХХ.  Такие же типы конденсаторов желательно применять  в  составе активных фильтров и разделительных в каскадах УНЧ, т.к. они определяют АЧХ. При этом допустимый разброс номиналов может быть 10% и в этих узлах с большим успехом можно применить экземпляры, не прошедшие отбор для фазовращателя.

Блокировочные керамические и электролитические могут быть любого типа.

Катушка L1 индуктивностью около 0,8 мкГ генератора плавного диапазона намотана на ребристом керамическом каркасе диаметром 12 мм. Она имеет 12 витка провода ПЭВ-2 0,5-0,7мм, уложенного в канавку  с шагом 1мм и размещается в экране, в качестве которого можно использовать, например,  корпус от реле РЭС-6.

Согласующий трансформатор 3Тр1 содержит 15-18 витков сложенным втрое проводом диаметром ПЭЛШО ( можно применить и ПЭВ,ПЭЛ )0,1-0,25мм с небольшой скруткой( 3 крутки на см ) на ферритовом колечке диаметром 7-10мм с проницаемостью 1000-2000  Высокочастотные дроссели – ДМ-0,1 номиналом 50-200мкг, их можно намотать на ферритовых колечках диаметром 7-10мм с проницаемостью 1000-2000, достаточно 25-30 витков проводом диаметром 0,15-0,3 мм.

Детали, устанавливаемые методом навесного монтажа на шасси (см. рис.5), могут быть любого типа. Исключение составляет многооборотный  переменный резистор R1 СП5-39Б. Этот резистор должен иметь высокое качество. Нестабильность сопротивления, неравномерность его изменения будут существенно ухудшать работу приемника. При необходимости его можно заменить двумя обычными потенциометрами, включенными согласно рис.6. 

Особые требования к остальным деталям, если таковые есть, высказаны выше, при описании узлов.

 

Конструкция и монтаж. Большинство деталей приемника смонтированы на трех печатных платах, соответствующим трем его блокам А2 ( рис.7 ),А3( рис.8),А4( рис.9), из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Вторая сторона служит общим проводом и экраном. Отверстия вокруг выводов деталей, не соединенных  с общим проводом, следует зенковать сверлом диаметром 2,5-3,5мм. Выводы деталей, соединенных  с общим проводом, отмечены крестиком. Архив с авторскими чертежами печатных плат в формате lay можно скачать здесь 

Фото смонтированных узлов и приёмника в целом

Налаживание приемника следует начинать с узла А2 ГПД, который на период настройки отключают от основного узла. Сначала нужно подать на вывод 2Х1 с вспомогательного делителя напряжение порядка 2,7В и закоротить перемычкой конденсатор 2С12. Подав напряжение питания, следует  подбором резистора 2R12 выставить напряжение на эмиттере транзистора 2VT2 порядка 1,4-1,6В при применении  в качестве 2DD1 ТТЛ серий 1533ЛА4,555ЛА4 или 2,3-2,6В если применяются КМОП КР1554ЛА4,74НС10. После этого можно убрать перемычку  и подать на вывод 2Х8 ( включение диапазона 1,8МГц ) управляющее напряжения питания. К выходу ГПД (вывод 2Х12 ) подключают через резистор сопротивлением 200…300 Ом цифровую шкалу или частотомер. Переведя движок резистора R1 в верхнее по схеме положение, подбором конденсатора 2С12 и подстройкой 2С10 устанавливают частоту генерации чуть ниже 7000 кГц (на 5…10 кГц). Затем движок резистора R8 переводят в нижнее по схеме положение. Рабочая частота при этом должна быть чуть выше 8000 кГц. Если это не удается сделать и перекрытие получается меньше, то следует установить конденсатор 2С9 большей  емкости и наоборот, если перекрытие больше – емкость конденсатора 2С9 несколько снизить. Поскольку емкость этого конденсатора несколько влияет на частоту ГПД, после изменения его значения следует еще раз проверить перекрытие ГПД по частоте. Добившись необходимого значения на диапазоне 1,8МГц, ГПД переводят на диапазон 7МГц подачей управляющее напряжения питания на вывод 2Х9. Затем движок резистора R8 переводят в нижнее по схеме положение и подстройкой резистора 2R4 устанавливают частоту генерации  чуть выше 28800 кГц.На последнем этапе налаживания ГПД проверяют стабильность частоты генератора и при небходимости производят термокомпесацию  известными методами. В авторском варианте применялись контурные коденсаторы с ТКЕ М47 и дополнительной термокомпенсации не производилось. При этом на 7МГц первончальный  выбег частоты за первые 2 минуты не превысил 800Гц, в дальнейшем нестабильность частоты была менее 100Гц за 15 мин. При включении ЦАПЧ частота была неизменной в течении нескольких часов.

Основной блок обработки сигнала ( узел А3 ) и УНЧ ( узел 4) при использовании деталей требуемых номиналов  и отсутствии ошибок в монтаже налаживания не требуют.

Последний этап в налаживании приемного тракта — установка порога АРУ и пределов регулировки усиления. Для этого движки резистора R3 Громкость  и резистора R4 Усиление(см. рис. 5) устанавливают в левое по схеме положение, а  движок подстроечного резистора 4R15 – в правое.

На вход приемника подключите резистор 50ом.

К выходу приемника параллельно динамику ( выводы 4Х7,4Х8 ) подключают осцилограф или авометр в режиме измерения переменного напряжения.

Перемещением движка подстроечного резистора 4R15 найдите положение , при котором шум начнет уменьшаться  и дальнейшим перемещением выставите уровень шума, который еще «не давит на уши» ( по мнению автора – порядка 30-40мВ ).  Это и будет оптимальная настройка порога АРУ  ( начало срабатывания порядка 2-3мкВ )и общего начального усиления ( порядка 120-150 тысяч) .

Список литературы

  1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. ― М.: Мир, 1982,.
  2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники : том1. ― М.: Мир, 1983
  3. С. Беленецкий. Простой  преселектор для многодиапазонного приемника. Радио, 2005, №9, с.70-73 или здесь на сайте
  4. В. Абрамов (UX5PS)C. Тележников (RV3YF) Коротковолновый трансивер “Дружба-М”. http://www.cqham.ru/druzba-m.htm.
  5. А. Денисов. Цифровая шкала — частотомер с ЖК индикатором и автоподстройкой частоты. http://ra3rbe.qrz.ru/scalafc.htm
  6. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990.
  7. R.Green. “Bollet-proof” rf mixer.—“Electronics Word+Wireless Word”, №1/99, с.59

      8.«Идеальный» смеситель для приёмника прямого преобразования Г.Брагина  http://www.cqham.ru/trx41_01.htm

9.D.Tayloe, N7VE, “Letters to the Editor, Notes on “ideal” Commutating Mixers (Nov/dec 1999), “QEX, March/April 2001, p/61

  1. Г.Брагин. Модернизированный ГПД для трансивера «YES-98M. ― Радио Дизайн N 14, c.3-7

11.Приставка для измерения индуктивности в практике радиолюбителя. С. Беленецкий.—Радио, 2005, №5, с.26

ж.Радио, 2005г. №10, 11

Доработка приемника. Как отмечалось в описании приемника, из-за конечного сопротивления сумматора степень подавления зеркальной боковой полосы значительно ниже теоретической (особенно это заметно во многозвенных фазовращателях-полифайзерах  ). Основной способ улучшения работы полифайзера ( вплоть до теоретических пределов) — увеличение на порядки(!) входного сопротивления сумматора, например, применением повторителей напряжения на ОУ или на полевиках. В процессе дальнейших испытаний и экспериментов с приемником была проведена доработка схемы, позволяющая ЛЕГКО получить подавление, близкое к теоретическому пределу. При этом схема и конструкция приемника даже немного упрощается.Для этого нужно (см. схему на рис.2 или ж.Радио, 2005, №10 стр.61-64 )убрать резисторы R41, R45 и конденсатор С46, резистор R46 увеличить до 33кОм, а резистор R44 заменить проволочной перемычкой. На печатной плате (см.рис.8) следует разорвать соединение (перерезать дорожки) в 2-х местах

1.между точками соединяющими R37, С42 и R38, С432.между точками соединяющими R39,С44 и R40,R42, С41.Сигнал теперь снимается с фазовращателя в одной точке через неинвертирующий вход ОУ ( вх. сопротивление не менее сотни МОм ). При этом ИЗМЕРЕННЫЙ коэф. передачи близок к 1. Занятно в этой схеме то, дополнительный сумматор не нужен, т.к. однополосный сигнал хорош его качества уже СФОРМИРОВАН (!!!) в самом фазовращателе. Причем, независимо от точки съема сигнала — пробовал снимать сигнал со всех четырех цепочек, разумеется по очереди.Впервые такое схемное решение промелькнуло на http://www.hanssummers.com/radio/polyphase/И откровенно говоря, я не обратил на него серьезного внимания —документация сделана от руки, кусочками — подумал , мол поленился автор дорисовать еще 3 ОУ на выходе фазовращателя . Пока сам на практике не убедился — работает и хорошо работает!Разумеется, это в определенном смысле компромисное решение, позволяющее получить простыми средствами хорошие результаты в приемнике ценой отказа от классического способа снятия сигнала. При котором ( здесь позволю себе процитировать поясняющий комментарий В.Т.Полякова из личной переписки по поводу способов снятия сигналов с полифайзера) «если снять еще и сигнал с противоположного по фазе выхода ФВ, инвертировать его и сложить с первым, то выходное напряжение удвоится. И более того, если оставшиеся два выхода соединить с уже использованными, выходные напряжения будут меньше зависеть от нагрузки ФВ. Видимо, так и рассуждал создатель этого ФВ с совершенно непроизносимой по-русски фамилией Gschwindt, опубликовавший схему то ли в немецком, то ли в венгерском журнале в 70-х годах.»

После такой доработки общий Кус получается порядка 130-150тыс, уровень собственных шумов на выходе примерно 27-30мВ – оптимальные на мой взгляд значения и в корректировке не нуждаются. Здесь можно скачать вариант чертежей печатных плат от Павла Семина (syomin), выполненных в Sprint Layout 4.0 уже с учетом этой доработки, в которых удалось немного снизить размеры плат.

С момента публикации описания приемника уже несколько коллег повторили конструкцию и остались довольны качеством работы этого приемника.  Ниже, тоже в качестве примера, приведены фото конструктивного исполнения Игорем Тредитом (Robin). Игорь изготовил вариант печаной платы Павла Семина.

Важный момент — Игорь при повторении приемника столкнулся с небольшой проблемой ( это единственный известный мне случай , но хочу подробнее рассмотреть этот вопрос – может кому-то пригодится) – из-за недостаточной амплитуды ( менее 0,25В эфф) на выходе ГПД при включении диапазона 7МГц неустойчиво, вплоть до самовозбуждения на СВЧ, работали триггеры 74НС74. Причина, на мой взгляд, была в комбинации неудачного экземпляра 1533ЛА4, усиление которой сильно падает на частотах порядка 29-30МГц и напряжения смещения триггера DD2.1 ( см. рис.2), которое из-за разброса сопротивлений R1, R2 может отличаться от оптимального. Лучшим способом было бы поставить более удачный экземпляр микросхемы DD3 (см.рис. 4) или «поиграться» значениями R1, R2( см. рис.2), но это легко сделать, если микросхемы установлены на панельках. А что делать, если они запаяны в плату? Остается подбор смещения значениями R1, R2 или поступить так, как сделал Игорь. Оставив напряжение питания коммутатора прежним – 8В, он уменьшил напряжение питания микросхемы DD2 до 6В, тем самым увеличив относительную амплитуду сигнала ГПД по отношению к порогу срабатывания триггера, который практически прямо пропорционально зависит от напряжения питания триггера.

Проще всего это сделать, подав питание на DD2 через резистор 62-100 ом ( подбирается по устойчивой работе триггеров на диапазоне 7МГц). Последний нужной включить в разрыв печатного проводника ( см. рис.8) между ножной 16 DD1 и конденсатором С2.

Конденсаторы для полифайзера-фазовращателя Игорь не подбирал – поставил из одной партии. И тем не менее степень подавления верхней боковой получилась высокая – значит в конструкции есть определенный технологический запас. Игорь (Robin) очень доволен работой приемника. При проведении сравнительного прослушивания эфира на Радио-76М2 и этого ППП, отдает предпочтение последнему , отмечая его особую мягкость звучания и прозрачность эфира.

 

В заключение хочу поблагодарить коллег и единомышленников по форуму  http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=4032

(Валерий RW3DKB, Сергей US5QBR, Андрей WWW, Павел syomin ,Юрий UR5VEB, Александр Т, Oleg_Dm., Tadas, Александр М, Alex007, Kestutis, US8IDZ, K2PAL , Victor, Игорь Robin и многих других), посвященному проблемам и путям развития Т/ППП, тех ,чей энтузиазм и прямо-таки фанатичная влюбленность в ТЕХНИКУ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ пробудили во мне, да и во многих, интерес и желание вновь заняться ППП, тех, кто заботливо и неустанно поддерживал настоящий водопад информации со всего мира о новинках и подходах, современных концепциях, методах и схемных реализациях техники ПП. Спасибо всем Вам друзья. Нас уже много — поклонников ТЕХНИКИ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ .

 

С удовлетворением могу отметить, что конструкция действительно получилась легка и доступна в повторении, при этом параметры получаются отличные, не хуже заявленных!

Например, коллега Олег Дмитриевич Потапенко, имеющий возможность инструментальных измерений после тщательного  промера получил чувствительность 0,6мкВ, ДД2 порядка 107-109дБ и подавление верхней боковой – более 54дБ ). Представляют несомненный интерес его  результаты измерений ДД3 ППП двухчастотным методом, для  чего применялись

генераторы с низким уровнем фазовых шумов IFR2040 от фирмы Aeroflex (она же IFR, еще ранее она же Marconi).1. Подключаем к ППП два ГСС IFR2040 через сумматор с затуханием 3 дб.Выходы обоих генераторов отключены — OFFИзмеряем напряжение шумов на выходе ППП милливольтметром В3-38Б.Uш=19,5мВ2. Измеряем чувствительностьНастраиваем генераторыF1=3,3329 МГц (рабочая) выход – ON (включен)F2=3,4349 МГц (помеха2) выход – OFF (отключен)Подаем сигнал Uс1 = -111,8 dbm, при котором Uвых=62 мВ (С/Ш=10 дБ)Если прибавить 3 дБ сумматора, получим

S=-114,8 dbm при С/Ш=10 дБ.

3. Включаем помехи с разносом 50 кГц, принимаем на частоте 2F1-F2=3,3329 МГцF1=3,3839 МГц (помеха1) выход – ONF2=3,4349 МГц (помеха2) выход – ONУстанавливаем равные амплитуды сигналовUс1= Uс2=-13,3 dbm, при которых Uвых=62 мВ4. Вычисляем ДД3 = -13,3-(-111,8 ) = 98,5 дБ

II. Для разноса 20 кГц

F1=3,3539 МГц (помеха1)F2=3,3749 МГц (помеха2)Uс1= Uс2=-14,3 dbm и ДД3 = -14,3-(-111,8 ) = 97,5 дБ

После этого я провел измерения чувствительности без сумматора1. Закорачиваем вход ППП через 51 Ом Uш=17,5мВS = -116 dbm, при С/Ш = 10 дБ (Uвых=55 мВ)2. Для разноса 50 кГц еще раз измерил ДД3Uс1= Uс2=-14 dbm (или 44,6 мВ) при котором на выходе 55 мВДД3 = -14 -(-116)-3 = 99 дБ

Приемник без корпуса, без экранировки, гетеродин самодельный кварцевый с кварцевым двухкристальным фильтром   на выходе, источник питания Б5-29 (+14 В). Сигнал подавался без ДПФ, прямо на входной транс смесителя.Очевидно, именно из-за отсутствия экранировки несколько плавают значения Uш, S от измерения к измерению.

 

Указанные выше значения ДД3 измерены при отношении с/шум 10дБ. Чтобы определить ДД3 по отношению к уровню шумов, надо к измеренной величине добавить 6,7дБ, т.е ДД3=105-107дБ в зависимости от частоты расстройки помехи , что соответствует IP3 =+44…46дБм – феноменальный результат.

Сергей БЕЛЕНЕЦКИЙ, US5MSQ,                                              г. Луганск, Украина

Обсудить конструкцию приемника, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Многие коллеги уже изготовили этот приемник, некоторые из них даже выложили своеобразные видеоотчеты о работе приемника на youtube:

 

us5msq.com.ua

Russian HamRadio - ВЫСОКОУРОВНЕВЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ТРАНСИВЕРОВ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

Приемники и трансиверы с прямым преобразованием частоты завоевали широкую популярность, но их параметры, достигнутые к концу 80-х годов, с тех пор практически не улучшились. Заметный прогресс в этом направлении получается, как показывает автор публикуемой статьи, при использовании в смесителе трансивера (приемника) полевых транзисторов, включенных в пассивном режиме управляемого сопротивления.

Достоинства гетеродинных приемников (прямого преобразования) широко известны. Это - простота, практически полное отсутствие побочных каналов приема, высокое качество демодулированного сигнала и т д. Но есть у них и недостатки. Это - двухсигнальный прием и небольшой динамический диапазон, не превышающий для приемников с диодными смесителями 80 дБ

Перспективным представляется применение смесителей на полевых транзисторах, включенных в режиме управляемого сопротивления. Подобный смеситель, выполненный на одном полевом транзисторе и описанный в [1], обеспечивал чувствительность гетеродинного приемника 1 мкВ и динамический диапазон 65 дБ.

Здесь уместно сказать, что динамический диапазон смесителя гетеродинного приемника ограничен сверху не интермодуляционными искажениями третьего порядка, как в приемниках с высокой ПЧ, а прямым детектированием мешающих сигналов. Нижнюю границу динамического диапазона полагают равной чувствительности (при заданном отношении сигнал/шум - обычно 10 или 12 дБ) а верхнюю границу определяют, подавая на вход приемника AM сигнал с коэффициентом модуляции 30 % (т = 0,3), расстроенный по частоте на 50 или 100 кГц, с амплитудой, обеспечивающей такой же выходной сигнал 34, как и при определении чувствительности. В американской литературе разницу между границами динамического диапазона приемника прямого преобразования часто называют AMRR - AM rejection ratio

Теория радиотехнических цепей говорит, что при переходе от однотактной схемы смесителя к балансной динамический диапазон расширяется на 30 40 дБ, что позволяет надеяться по­лучить его значение для балансного смесителя на полевых транзисторах по­рядка 100 дБ. Один из вариантов балансного смесителя на полевых транзисторах описан в [2], но он содержит симметрирующий низкочастотный трансформатор, который трудоемок в выполнении и подвержен наводкам сети с частотой 50 Гц

Вниманию читателей предлагается новый вариант смесителя. Он использовался в гетеродинном приемнике на диапазон 160 метров, схема которого показана на рисунке.

Разумеется, ничто не мешает использовать смеситель и в других диапазонах, изменив соответствующим образом данные контуров и трансформаторов.

Входной сигнал от преселектора (двух, трехконтурный полосовой фильтр, на рисунке не показан) поступает на ВЧ трансформатор Т1 и далее на смеситель, выполненный на полевых транзисторах VT1 — VT4

Гетеродин приемника собран на транзисторе VT5.

Так как гетеродин практически не нагружается смесителем, он выполнен однокаскадным по схеме емкостной трехточки.

По той же причине оказалось возможным отказаться и от буферного каскада Стабильность сравнительно низкой частоты гетеродина (1,8 МГц) оказалась вполне достаточной

Преобразованный сигнал 34 проходит через ФНЧ C1L3C2 и поступает на УЗЧ, собранный на двух биполярных транзисторах VT6 и VT7 по обычной схеме с непосредственной связью между каскадами. К его выходу можно подключать высокоомные чувствительные телефоны, а лучше - оконечный УМЗЧ, выполненный по любой известной схеме

Устройство работает следующим образом при положительном полупериоде напряжения гетеродина на затворах транзисторов VT2 и VT3 они открываются. При этом нижний по схеме вывод вторичной обмотки трансформатора Т1 замыкается на общий провод через от­крытый канал транзистора VT2, а верхний по схеме вывод той же обмотки через открытый канал транзистора VT3 оказывается подключенным ко входу ФНЧ. Транзисторы VT1 и VT4 при этом закрыты, так как на их затворы напряжение гетеродина подается в противофазе и на них действует отрицательная полуволна. В следующий полупериод гетеродинного напряжения открываются транзисторы VT1 и VT4, а транзисторы VT2 и VT3 закрываются. При этом полярность подключения вторичной обмотки трансформатора Т1 ко входу ФНЧ меняется на противоположную. Если частота и фаза гетеродина и сигнала совпадают, то на выходе смесителя появляются импульсы положительной полярности.

При изменении фазы гетеродина на противоположную на выходе смесителя импульсы будут отрицатель­ной полярности. Сглаженные в ФНЧ, они дают на выходе постоянный ток. В обоих случаях происходит синхронное детектирование сигнала. Если же частоты не совпадают, то на выходе появляется сигнал биений

Данный смеситель отличается следующими особенностями:

- в нем отсутствует симметрирующий низкочастотный трансформатор,

-обмотка ВЧ трансформатора не содержит средней точки, что исключает влияние несимметричности обмоток трансформатора,

- паразитные емкости сток-затвор транзисторов VT1 и VT3, а также VT2 и VT4 подключены к противофазным выводам катушки связи с гетеродином L2 и образуют сбалансированный мост, не позволяющий напряжению гетеродина попадать во входную цепь, что существенно снижает излучение гетеродина через антенну.

Излучение гетеродина, кроме очевидного вреда - создания помех близкорасположенным приемникам, - чревато паразитным приемом того же сигнала, но уже промодулированного фоном переменного тока и другими помехами где-нибудь на проводах сети или в посторонних источниках питания [2]. При этом прослушивается трудно устранимый рычащий звук, пропадающий при отключении антенны.

Несколько слов о входном и выходном сопротивлениях смесителей. Как известно, входное и выходное сопротивления пассивного смесителя зависят друг от друга, но их значения могут выбираться в значительной степени произвольно. Классическим способом выбора оптимального нагрузочного сопротивления смесителя является определение среднегеометрического сопротивления открытого и закрытого канала смесителя.

Определение сопротивления открытого канала трудностей не вызывает. Оно составляет десятки ом. Что касается сопротивления закрытого канала Rзакр. оно носит активно-емкостный характер. Если допустить паразитную емкость закрытого канала 1 пФ, то его сопротивление уменьшается от 80 кОм в диапазоне 160 м до 5 кОм в диапазоне 10 м, не говоря уже об УКВ диапазонах.

Приняв Rоткр = 50 Ом, получим Rнагр =2 кОм в диапазоне 160 м и Rнarp =500 Ом в диапазоне 1-0 м Кроме того, высокие сопротивления нагрузки смесителя в гетеродинном приемнике требуют установки ФНЧ с высоким характеристическим сопротивлением.

Индуктивности такого ФНЧ содержат много витков и трудоемки в изготовлении. Поэтому, по мнению автора, имеет смысл снижать нагрузочное сопротивление смесителя до величины порядка 10R0“P, т. е. примерно до 500 Ом. При этом дополнительные потери в смесителе составляют 10 %, уменьшение коэффициента передачи смеси­теля не превосходит 1 дБ относительно случая идеального согласования, что представляется вполне допустимым.

Вернемся к схеме приемника. Транзисторы КП305Ж, использованные в смесителе, при нулевом напряжении на затворе имеют сопротивление канала около 400 Ом, а в открытом состоянии - около 25 Ом. Кроме того, у них довольно велик разброс сопротивлений от экземпляра к экземпляру. При переходе гетеродинного напряжения через нуль одновременно открытые транзисторы VT1 и VT2, а также VT3 и VT4 шунтируют вторичную обмотку трансформатора, уменьшая коэффициент передачи.  Поэтому максимальный коэффициент передачи смесителя достигается при подаче на затворы запирающего напряжения -1,5 В. Лучше применить транзисторы КП305 А или Д, практически закрытые при нулевом напряжении на затворе и не требующие постоянного смещения на затворе.

В случае применения более качественных элементов стоит ожидать улучшения параметров. В продаже уже имеются ключевые транзисторы с сопротивлением открытого канала 1...5 Ом. К сожалению, с уменьшением сопротивления (ростом проводимости) канала транзистора растет и паразитная емкость затвор-исток. Интересно, что произведение проводимости канала на паразитную емкость - величина, приблизительно постоянная для разных маломощных транзисторов одного поколения. Уровень сигнала гетеродина, просочившегося через паразитную емкость затвор-исток, примерно пропорционален этому произведению.

Однако все эти соображения становятся несущественными при переходе смесителя в ключевой режим, Это достигается простым увеличением напряжения гетеродина, ведь при мгновенном напряжении на затворе более +5 В транзисторы открываются полностью.

В описываемом приемнике после повышения напряжения питания с 9 до 15В амплитуда напряжения гетеродина на затворах транзисторов также повысилась с 8 до 14 В. Транзисторы практически стали работать в ключевом режиме, что благоприятно сказалось на линейности смесителя, а именно; чувствительность приемника повысилась на 4 дБ, а верхняя граница динамического диапазона - на 6 дБ.

Интересно заметить, что схема смесителя в точности повторяет схему диодного мостового выпрямителя, только вместо диодов включены каналы полевых транзисторов. Кроме того, в выпрямителе диоды открываются входным переменным напряжением с обмотки трансформатора, а в смесителе - напряжением гетеродина. Подобные устройства можно с успехом применять и для синхронного выпрямления вторичного напряжения в высокочастотных преобразователях источников питания, поскольку потери в мощных полевых транзисторах меньше, чем в диодах.

Входной трансформатор смесителя Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К10х6x4 из феррита с магнитной проницаемостью 400. Первичная обмотка содержит 30, а вторичная - 100 витков провода ПЭЛШО 0,1. Катушка гетеродина намотана в навал на обычном пластмассовом каркасе со щечками диаметром 8 и длиной 10 мм. Для подстройки индуктивности служит цилиндрический резьбовой сердечник (СЦР) из карбонильного железа. Намотка ведется тремя сложенными вместе проводами ПЭЛ или ПЭЛШО 0,2...0,3.

Число витков - 30, оно уточняется в зависимости от размеров каркаса, при подгонке диапазона частот гетеродина. Из трех получившихся обмоток одна используется в контуре гетеродина (L1), а две другие, соединенные последовательно, образуют катушку связи (L2).

Средняя точка катушки получается соединением начала одного провода с концом другого. Катушка ФНЧ L3 намотана на кольцевом магнитопроводе К16х10х8 из феррита 2000НМ. Она содержит 200 витков любого тонкого изолированного провода, рекомендуется ПЭЛШО - 0,1.

Налаживание УЗЧ сводится к подбору резистора R1 до получения напряжения на коллекторе VT7, равного половине напряжения питания. При налаживании гетеродина емкость конденсатора С8 рекомендуется подбирать максимально возможной, при которой еще существует устойчивая генерация.

Испытания приемника показали следующие результаты. При работе на прием смеситель обеспечил динамический диапазон, ограниченный прямым детектированием, равный 100 дБ при чувствительности 0,3 мкВ. Другими слова­ми, мешающий AM сигнал с расстройкой 50 кГц, m = 0,3 и уровнем 30 мВ создавал на выходе такое же напряжение 34, как и полезный CW сигнал с уровнем 0,3 мкВ.

Приведенный ко входу уровень собственных шумов приемника составил 0,1 мкВ. При проведении экспериментов выключение гетеродина не слишком значительно уменьшало общий шум приемника, что говорит о резервах чувствительности смесителя. Надо заметить, что при экспериментах прослушивались и собственные шумы транзисторного ГСС, свидетельствуя о невысоком качестве его выходного сигнала.

Описанный смеситель, как и все пассивные смесители, может передавать сигнал в любом направлении, т. е. является реверсивным.

При работе на передачу, когда на низкочастотный вход смесителя (в точке подключения ФНЧ) подавался сигнал 34 напряжением 2 В, амплитуда выходного напряжения DSB сигнала составила 1 В на нагрузке 50 Ом. Неподавленный остаток несущей оказался равным 5 мВ.

Это означает, что подавление несущей без приме­нения специальных мер по балансировке достигает 46 дБ. Разумеется, чтобы не ухудшить столь высокое подавление несущей, необходима хорошая экранировка входных цепей и гетеродина.

М. СЫРКИН (UA3ATB)

ЛИТЕРАТУРА:

1. Поляков В. Т. Приемники прямого преобразования для любительской связи. - М.:ДОСААФ, 1981.

2 Поляков В. Т. Трансиверы прямого преобразования - М • ДОСААФ. 1984.

3. Дроздов В. В. Любительские KB трансиверы. - М • Радио и связь, 1988.

4 Логосов А. Модуляторы и детекторы на полевых транзисторах. - Радио, 1981, № 10,с. 19 - 21.

qrx.narod.ru

«Идеальный» смеситель для приёмника прямого преобразования

\р.л. конструкции\трансиверы\...

«Идеальный» смеситель для приёмника прямого преобразования

Главным и определяющим основные качественные показатели приёмника прямого преобразования (ППП) является динамический диапазон по перекрёстным помехам DD2, который равен коэффициенту подавления амплитудной модуляции с нижней границей равной внутренним шумам приёмника, приведёнными ко входу.

Перекрёстные помехи возникают из-за наличия квадратичных членов в вольтамперных характеристиках нелинейных элементов смесителя. Поэтому эти помехи пропорциональны квадрату входного напряжения и вызываются прямым детектированием входного сигнала смесителя на нелинейностях смесителя.

Применение балансной схемы смесителя с использованием быстродействующих ключей, управляемых меандром с малой длительностью фронтов сводит к минимуму время нахождения элементов смесителя в существенно нелинейном переходном состоянии. Для минимизации как перекрестных, так и других помех необходимо чтобы смеситель выполнял абсолютно точно операцию перемножения напряжений сигнала и гетеродина, т. е. идеального мультипликативного смесителя.

Этим требованиям, в какой-то мере , отвечает предлагаемый «недектирующий» смеситель выполненный с применением популярного мультиплексора 74НС4053.

Входной сигнал проходит через симметрирующе–согласующий Tr1 с трансформацией сопротивлений R : 9R.

С помощью ключей мультиплексора DA1 фаза входного сигнала изменяется на 180о с частотой гетеродина на запоминающих конденсаторах С11, С12, С13, С14 устройства выборки-хранения, чем собственно и является данное устройство. С запоминающих конденсаторов двухполосный сигнал со спектром звукового диапазона проходит через симметричный ФНЧ L1, L2, C15 c частотой среза около 3 кГц и далее на дифференциальный высокоомный вход операционного усилителя DA2, где усиливается около 20 дб.

Для управления ключами DA1 применён формирователь противофазных прямоугольных сигналов со скважностью 2 и длительностью фронтов около 2 nS/V (8,867 мГц) на микросхеме DD1. С помощью реле Р1 можно включать цепь кварцевого генератора, необходимого для определённых измерений с различными программами спектро-анализаторов ПК.

«Идеальных» характеристик смесителя достигают тщательной балансировкой с помощью подстроенных элементов R2, R13, C12, C14 . Схема намотки и соединения обмоток Tr1 приведена на стр. 20 (1). В качестве L1 и L2 применена головка от кассетного магнитофона. Методика измерений и применяемые приборы подробно описаны в (3).

Чувствительность данного ППП при с/ш =10 дб оказалась равна ~0,35 мкВ, что соответствует мощности – 122 дбм на 50 Ом. Этот параметр можно улучшить, применив вместо 157 УД1 менее шумный ОУ. Уровень блокирования (забития) зафиксирован величиной ~3,16В (14,150 мГц), что соответствует мощности +23 дбм. Это так называемая точка компрессии – КР. Динамический диапазон по блокированию DD1 составит (1):

DD1 = КР-Рш = +23-(-132) = 155 дб IP3 = КР+10 = +23+10 = +33 дбм, тогда DD по интермодуляции: DD3 = 2/3 (IP3-Pш) = 2/3 (+33-(-132)) = 110 дб.   В зависимости от качества смесителя: IP2 = IP3+(20…40) = +33+(20…40) = +53…73 дбм, следовательно DD по перекрёстным помехам равен (2): DD2 = ½ (IP2-Pш) = ½ ((+53…73)-(-132)) = 92,5 … 102,5 дб.

При измерении DD2 с помощью Г4-116 при 100%-ой АМ модуляции числовое значение получилось более 110 дб. Но ввиду больших боковых шумов Г4-116 данное измерение допускает большую погрешность. Необходимо отметить, что подстроечные балансирующие элементы очень остро влияли на коэффициент подавления АМ. В вечерне-ночное время на диапазоне 40 м с антенной треугольник – 80 м без ПДФ прямого детектирования не наблюдалось. На 20 м с той – же антенной без ПДФ на расстоянии около 500 м от RK4HWW с Рвых = 1 кВт и с расстройкой около 30 кГц наблюдались только небольшие сплэтторы, не затрудняющие приём слабых сигналов. В связи с применением дифференциального усилителя DA2 фон с частотой сети отсутствует.

В конечном итоге получился двухполосный супер – ППП (шутка!!?).

Г. Брагин, RZ4HKг. Чапаевск25.04.05 г.

Литература:1. Э. Ред. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике, 1990 г.2. В. Т. Поляков. Радио – любителям о технике прямого преобразования, 1990 г.3. Г. Брагин. Смеситель трансивера «YES-2002». Радиолюбитель, КВ и УКВ - №10, 2003г., стр. 24-26.

Глас народа 23.07.2008 00:33 В статье написано: "...Чувствительность данного ППП при с/ш =10 ...  --  daemon10.05.2008 20:33 А ктонибуть пробовал этот смеситель переделать DSB модулятор?.....  --  Макс23.11.2005 22:27 По DDS Забыл адрес вписать - Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ...  --  RN4LA22.11.2005 00:46 Касательно синтезатора можете обращаться. Выполнен на AD9952 и у...  --  RN4LA15.05.2005 19:35 А если использовать DDS с этим преобразователем, что мы будем име...  --  Gari14.05.2005 14:28 Приветствую Всех!!! Конечно же, вместо 15н надо 14н. При измерен...  --  RZ4HK14.05.2005 02:20 Прототипом смесителя следует считать схему в Wireless World №1/1...  --  Александр,RA0SX...13.05.2005 13:45 Вопрос автору, Вы указали "При измерении DD2 с помощью Г4-116 пр...  --  Сергей , US5MSQ...13.05.2005 13:13 А что скажете об этом:  --  rk3fw12.05.2005 10:56 Ув. Г.Брагин ! Можно схемку мне на "мыло" в формате *.SPL ?? Буду...  --  Сергей / US5QBR...11.05.2005 23:33 По всей вероятности в DA1 вместо вывода 15 должен быть вывод 14. ...  --  km6z11.05.2005 20:51 Т. Деев не понимал, что перемножитель (он же смеситель) - лишь од...  --  Константин10.05.2005 22:08 Коковы частотные свойство микросхемы... ========================...  --  RA3TMO10.05.2005 18:24 ИЗВИНИТЕ УВИДЕЛ :)...  --  QTh2T10.05.2005 18:22 По сути это лабораторный стенд, а реальных цифр я не увидел. Всер...  --  QTh2T09.05.2005 18:35 Т.Деев здесь пролетает как фанера над Парижем......  --  Сергей09.05.2005 10:53 Вопрос к автору. Коковы частотные свойство микросхемы? способна л...  --  Андрей09.05.2005 10:50 То что схема простая и обеспечивает высокие параметры - бесспорно...  --  Андрей09.05.2005 10:10 Данная схема подтверждает возможность получения прекрасных характ...  --  RW3DKB09.05.2005 10:06 Данная схема подтверждает возможность получения прекрасных характ...  --  RW3DKB09.05.2005 06:56 "Устройства выборки и хранения" - видно влияние товарища Деева .А...  --  Андрей

housea.ru


Смотрите также