АМ-приёмник авиадиапазона Вестник

Радиоприемники, радиопередатчики, антенны

Область увлечений радиолюбителей не имеет границ. Несмотря на засилье интернет-вещания, пока ещё остаются энтузиасты приёма вещательных и других радиостанций из эфира. К таким, несомненно, относятся и любители приёма в диапазоне 118… 137 МГц (в так называемом AIR, или авиадиапазоне).

В Интернете существуют сайты, на которых радиолюбители обмениваются информацией по этой тематике. И, конечно, есть немало описаний радиоприёмников или конвертеров этого диапазона, от простых до сложных. В журнале “Радио” также были опубликованы конструкции конвертеров [1,2]. Вниманию читателей предлагается описание широкополосного АМ-приёмника, который обеспечивает приём сразу во всём диапазоне 118…137 МГц.

С одной стороны, это может показаться не совсем удобным, но с другой — если активность радиообмена в авиадиапазоне невелика, такой приёмник позволяет контролировать его целиком. Конечно, он не может заменить “классический” узкополосный AM-приёмник этого диапазона, но позволяет контролировать общую ситуацию на диапазоне и при необходимости включать “классический” приёмник для сканирования по частоте.

По сути, предлагаемое устройство, схема которого показана на рис. 1, — AM-приёмник прямого усиления. В его состав входят знакомые всем узлы: полосовой фильтр ВЧ, УВЧ, АМ-детектор и УЗЧ, но дополнительно для удобства пользования применён пороговый шумоподавитель.

Приём ведётся на короткую штыревую антенну WA1, для компенсации её ёмкости использована катушка L1. Резистивный аттенюатор R1— R3 (2,5 дБ) обеспечивает согласование антенны с последующим ФВЧ на элементах С1 — С5 и L2—L4. На малошумящем транзисторе VT1 собран УВЧ, нагрузка которого — полосовой фильтр, собранный на элементах С7—С13 и L6—L12.

Отфильтрованный сигнал поступает на детектор на микросхеме DA2, на ОУ DA3.2 собран компаратор системы шумоподавления, на ОУ DA3.1 — предварительный УЗЧ, а на микросхеме DA4 — выходной УЗЧ.

Напряжение питания (5 В) микросхемы DA2 и УВЧ стабилизировано микросхемой DA1 — интегральным стабилизатором напряжения. Если в приёмнике применить традиционный диодный AM-детектор, который имеет низкую чувствительность, придётся существенно увеличить коэффициент усиления УВЧ, что может привести к проблемам с его устойчивостью.

Другая проблема — большой интервал входных сигналов, как и в любом приёмнике. Если не использовать систему АРУ, на выходе AM-детектора уровень сигналов ЗЧ будет изменяться на несколько порядков, что неприемлемо. Введение же АРУ слишком усложняет приёмник.

В значительной степени указанные проблемы можно решить с помощью так называемого логарифмического усилителя—детектора, в данном случае это специализированная микросхема AD8307AR [3].

На рис. 2 показана её структурная схема. В состав микросхемы входит шестикаскадный усилитель-ограничитель (усиление каждого каскада — 14,3 дБ). К выходам и входам этих каскадов подключены девять детекторов, сигналы которых суммируются и через согласующие узлы поступают на выход микросхемы.

Передаточная характеристика микросхемы показана на рис. 3, её крутизна — 25 мВ/дБ, а максимальный динамический диапазон входных сигналов — около 90 дБ. Из характеристики, например, следует, что при изменении уровня сигнала в интервале от -60 до 10 дБмВт (на 70 дБмВт) выходное постоянное напряжение изменяется приблизительно от 0,5 до 2,3 В, другими словами, — всего в 4,6 раза.

С таким изменением сигнала вполне справится УЗЧ и системы АРУ не потребуется, а на слух это можно воспринимать вполне комфортно. Следует учесть, что это справедливо для односигнального режима. На практике из-за взаимного подавления сигналов диапазон выходных ЗЧ-сигналов окажется несколько больше.

Но тем не менее при среднем уровне громкости искажений в УЗЧ не наблюдается. Поскольку передаточная характеристика нормируется и отклонение от линейности не превышает 1 дБ, микросхему AD8307AR часто применяют в различных профессиональных радиоизмерительных приборах, а также в радиолюбительских конструкциях [4].

Ещё одна задача, которую необходимо решить при построении такого приёмника, — эффективное подавление внеполосных сигналов (или помех), что потребует применения многозвенных LC-фильтров. Один из основных источников таких помех — мощные вещательные УКВ-радиостанции, работающие в диапазоне частот 88… 108 МГц.

Для их предварительного подавления применён ФВЧ, частота среза которого — 118 МГц, минимальное расчётное подавление на частоте 108 МГц — 25 дБ, а на частоте 88 МГц — 50 дБ. У полосового фильтра расчётная полоса пропускания — 19 МГц (118…137 МГц) и подавление за полосой — 60 дБ. На схеме в рамках указаны частоты настройки (в мегагерцах) последовательных контуров полосового фильтра.

Теперь о чувствительности этого приёмника. Она, в принципе, не может быть высокой, поскольку его полоса пропускания — около 20 МГц. Как известно, чувствительность приёмника при прочих равных условиях зависит от его полосы пропускания. Для примера возьмём приёмник с полосой пропускания AF, = 10…15 кГц и чувствительностью Umi. Если у него расширить полосу пропускания до AF2 = 20 МГц, другими словами, увеличить в 1300…2000 раз, чувствительность станет Um2 = (35…45) Um1, т. е. ухудшится в 35…45 раз.

Но следует учесть, что назначение такого приёмника несколько иное, чем узкополосного, а именно принимать не одиночный слабый сигнал, а все сигналы в определённом диапазоне частот. В такой ситуации более мощные сигналы неизбежно будут подавлять слабые.

Переменная составляющая (продетектированный AM-сигнал) выходного напряжения логарифмического детектора на микросхеме DA2 через конденсатор С20 поступает на вход предварительного УЗЧ. Здесь происходит его усиление примерно в десять раз, а за счёт конденсатора С22 ослабляются ВЧ-сигналы и помехи.

С выхода предварительного УЗЧ сигнал через конденсатор С23 поступает на регулятор громкости — переменный резистор R19, а с него — на выходной УЗЧ, собранный на микросхеме MC34119D. У этой микросхемы основная отличительная особенность — возможность включения и выключения маломощным сигналом — постоянным напряжением.

Это свойство использовано для построения порогового шумоподавителя на компараторе на ОУ DA3.2. Образцовое напряжение на неинвертирующий вход этого ОУ поступает с регулятора порога — переменного резистора R11. Для формирования этого напряжения использовано стабилизированное напряжение 5 В.

С целью повышения чёткости срабатывания через резистор R20 введены положительная обратная связь и гистерезис в переключение компаратора. Постоянная составляющая выходного напряжения детектора на микросхеме DA2 через ФНЧ R15C21 поступает на инвертирующий вход ОУ DA3.2.

Когда постоянная составляющая продетектированного сигнала превысит образцовое напряжение, на выходе ОУ DA3.2 напряжение станет близким к нулю и УЗЧ включится. Регулятором порога можно установить уровень входного ВЧ-сигнала, при котором срабатывает шумоподавитель.

Светодиод HL1 красного свечения (см. рис. 1) выполняет две функции: индикатора включения и разрядки батареи. Для этого он вместе с токоограничивающим резистором R9 включён между входом и выходом стабилизатора напряжения DA1.

Для повышения экономичности сопротивление резистора R9 выбрано относительно большим и применён светодиод повышенной яркости, поэтому светит он неярко. После подачи питающего напряжения светодиод начинает светить.

Когда напряжение батареи снижается до 6,9…7 В, при громких звуках происходит “просадка” напряжения, светодиод начинает мигать, что сигнализирует о необходимости замены батареи.

При напряжении около 6,5В светодиод гаснет. Чтобы сдвинуть пороги индикатора вверх, примерно до 7…7,3 и 7В соответственно, следует применить светодиод повышенной яркости зелёного свечения. Потребляемый приёмником ток при малой громкости — 17 мА, при максимальной — до 90 мА, в режиме шумоподавления — 14 мА. В случае питания приёмника от внешнего стабилизированного сетевого источника напряжением 9… 12В вводят гнездо XS1, которое можно установить на плате между переменными резисторами.

Если для автономного питания применить аккумуляторную батарею типоразмера 6F22 (“Крона”), для её подзарядки внутри корпуса приёмника на выводах гнезда XS1 устанавливают резистор R23, который ограничивает ток зарядки.

Но в этом случае следует применить стабилизированный источник питания с выходным напряжением 9,8 В, что с одной стороны обеспечит полную зарядку аккумуляторной батареи, с другой — исключит её перезарядку. Печатная плата изготовлена из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Её чертёж показан на рис. 4, а схема размещения элементов — на рис. 5. Одна сторона платы оставлена полностью металлизированной и используется в качестве экрана и общего провода.

Через отверстия металлизированные участки платы обеих сторон соединены между собой отрезками лужёного провода. Между резисторами R11 и R19 предусмотрено место для отверстия, в которое можно установить гнездо XS1.

В приёмнике применены переменные резисторы R11 и R19 — СПЗ-Зв с выключателем, остальные элементы (кроме катушек индуктивности и дросселя) — для поверхностного монтажа. Постоянные резисторы — типоразмера 1206, керамические конденсаторы — типоразмера 0805, оксидные — танталовые типоразмера А (С23 и С25), В или С (С26) и D (С27).

Конденсаторы, входящие в состав LC-фильтров, перед установкой следует обязательно проверить на соответствие номиналу с помощью измерителя ёмкости. Если произойдёт ошибка, поиск неисправности может сильно затянуться. Транзистор КТ3106А9 можно заменить отечественным КТ368А9 или импортным 2SC3356. Возможно применение транзисторов в корпусе Т092, например, КТ368БМ или SS9018, но их выводы придётся укоротить до минимума.

В авторском варианте был применён светодиод LED-7603URC60-9,5Cd красного свечения повышенной яркости в корпусе “пиранья”. Он приклеен к корпусу приёмника в соответствующем отверстии. Подойдёт и другой светодиод красного свечения в корпусе диаметром 3…5 мм, но обязательно повышенной яркости.

Дроссель L5 — ЕС24, его индуктивность — 470… 1000 мкГн, катушка L9 намотана на каркасе диаметром 5 мм с резьбой для подстроечника (для возможной подстройки — в авторском варианте она не потребовалась) и содержит десять витков провода ПЭВ-2 0,4.

Остальные катушки — бескаркасные и намотаны проводом ПЭВ-2 0,7 виток к витку на оправке диаметром 4 мм. Число витков катушек: L1 — 7,5; L2 — 5,5; L3 – 4,5; L4 – 5,5; L6 — 10; L7 — 6,5; L8 – 4,5; L10 – 3,5; L11 —2,5; L12 — 10.

Небольшие размеры корпуса потребовали применения динамической головки с малой высотой, подходящей оказалась 0,25ГДШ-8 с сопротивлением звуковой катушки 8 Ом. Она закреплена на корпусе термоклеем. Для другого корпуса подойдёт малогабаритная динамическая головка сопротивлением 8… 16 Ом, желательно с повышенной отдачей, это сделает приёмник более экономичным. Гнездо XS1 — малогабаритное диаметром 2,5 или 3,5 мм с размыкающимся контактом для подключения головных телефонов.

Вид смонтированной платы показан на рис. 6. Часть платы экранирована с помощью двух боковых и одного верхнего экрана. Два боковых экрана изготовлены из тонкой лужёной фольги, согнутой буквой Г, и припаяны к плате с двух сторон (рис. 7).

После налаживания к боковым экранам в нескольких местах припаян верхний экран, изготовленный из тонкого фольгированного с одной стороны стеклотекстолита или металлизированной медью плёнки. Размещение элементов в корпусе приёмника показано на рис. 8.

Плата прикреплена к стенке корпуса с помощью гнезда XS1. Если гнездо использовать не планируется или у него мала винтовая часть, плату можно закрепить клеем или с помощью винтов М2. Из-за малых размеров корпуса была применена телескопическая штыревая антенна с максимальной длиной 335 мм.

Если приёмник будет собран в другом корпусе, который позволяет применить антенну длиной в четверть длины волны (в данном случае это около 630 мм), его чувствительность возрастёт, а катушку L1 можно не устанавливать.

Для приёмника был применён пластмассовый корпус размерами 25x64x100 мм от индикатора радиоактивности “Вестник И-16”, поэтому приёмник было решено назвать “Вестник” (рис. 9).

В корпусе оказалось небольшое квадратное отверстие для светодиода, которое использовано по тому же назначению, прямоугольное отверстие для выключателя закрыто шильдиком “RX 118…137”, а решётчатое отверстие для акустического сигнализатора использовано для динамической головки.

В верхней части корпуса были сделаны два щелевых отверстия для переменных резисторов и одно круглое — для антенны. При необходимости в задней стенке (крышке) делают отверстие для гнезда XS1 (рис. 10).

Налаживание начинают с проверки режимов по постоянному току. В случае необходимости подборкой резистора R4 или R5 устанавливают на коллекторе транзистора VT1 напряжение 3…3.5 В. Подборкой резистора R10 устанавливают интервал регулировки порога шумоподавителя.

Гистерезис компаратора можно изменить подборкой резистора R17. Коэффициент усиления предварительного УЗЧ можно изменить подборкой резистора R14. Чем больше сопротивление, тем меньше усиление.

Затем, при необходимости, изменяют верхнюю частоту воспроизводимых частот в УЗЧ, делают это подборкой конденсатора С22, чем больше ёмкость, тем меньше частота. Нижнюю границу полосы пропускания УЗЧ можно поднять, заменив конденсатор С23 керамическим ёмкостью 0,1…0,22 мкФ. Сквозную АЧХ фильтров приёмника желательно проверить с помощью панорамного индикатора.

Эксплуатация в течение нескольких месяцев показала, что на расстоянии нескольких километров от МКАД помех от радиовещательных УКВ-станций нет, но заметную помеху приёму создаёт расположенный недалеко репитер диапазона 144 МГц.

Поскольку интенсивность работы репитера была высокой, потребовалось устранить эту помеху. Это удалось за счёт установки подстроечного конденсатора С28 (КТ4-25) параллельно катушке L1, при этом число её витков было уменьшено до пяти с половиной.

Образовавшийся контур L1C28 надо настроить на частоту репитера. Сделано это было на слух по максимуму подавления сигнала репитера. Следует отметить, что сопротивление этого контура в диапазоне частот 118…137 МГц имеет индуктивный характер, поэтому он частично компенсирует ёмкостную составляющую сопротивления короткой штыревой антенны.

Плату несложно установить в корпус другого размера, для этого её можно уменьшить, не используя участки для монтажа переменных резисторов, которые возможно разместить на некотором удалении от платы, применив для соединения монтажные провода, а для подключения антенны — малогабаритное коаксиальное ВЧ-гнездо.

При необходимости это гнездо с платой соединяют коаксиальным ВЧ-кабелем. С учётом того что верхняя граница диапазона рабочих частот микросхемы AD8307 — 500 МГц, применив полосовой фильтр на другую частоту, можно изготовить AM-приёмник соответствующего диапазона.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector