|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Детекторні УКХ приймачі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Поняття "детекторний приймач" міцно асоціюється з величезними антенами і радіомовленням на довгих і середніх хвилях. У статті автор наводить експериментально перевірені схеми детекторних УКХ приймачів, призначених для прослуховування передач УКХ ЧС станцій. Сама можливість детекторного прийому на УКХ була виявлена випадково. Якось, гуляючи Терлецьким парком (м. Москва, Новогиреєво), я вирішив прослухати ефір - благо захопив із собою найпростіший безконтурний детекторний приймач. Приймач мав телескопічну антену довжиною близько 1,4 м. Цікаво, чи можливий прийом на таку коротку антену? Вдалося почути досить слабко одночасну роботу двох станцій. Але що здивувало: гучність прийому періодично зростала і падала практично до нуля через кожні 5...7 м, причому кожної станції по-різному! Відомо, що на ДВ і навіть на СВ, де довжина хвилі досягає сотень метрів, таке неможливо. Довелося зупинитись у точці максимальної гучності прийому однієї зі станцій та уважно послухати. Виявилося - "Радіо Ностальжі", 100,5 FM, що веде мовлення з недалекої Балашихи. Прямої видимості антен радіоцентру не було. Як передача з ЧС могла прийматися на амплітудний детектор? Наступні розрахунки та експерименти показують, що це цілком можливо і не залежить від самого приймача. Найпростіший портативний детекторний УКХ приймач робиться так само, як індикатор поля, тільки замість вимірювального приладу треба включити високоомні головні телефони. Має сенс передбачити і регулювання зв'язку детектора з контуром, щоб підбирати її за максимальною гучністю та якістю прийому. Найпростіший детекторний Схема приймача, що відповідає цим вимогам, показано на рис. 1.
Пристрій містить штирову телескопічну антену WA1, безпосередньо пов'язану з контуром L1C1, що налаштовується на частоту сигналу. Антена також є елементом контуру, тому для виділення максимальної потужності сигналу треба регулювати як її довжину, так і частоту налаштування контуру. У ряді випадків, особливо при довжині антени, близької до чверті довжини хвилі, її доцільно підключити до відведення контурної котушки, а положення відведення підібрати за максимальною гучністю. Зв'язок з детектором регулюється підстроювальним конденсатором С2. Власне детектор виконаний на двох високочастотних германієвих діодах VD1 та VD2. Схема повністю тотожна схемі випрямляча з подвоєнням напруги, проте продетектовану напругу подвоювалося б лише за досить великої ємності конденсатора зв'язку С2, але навантаження на контур було б надмірною, яке добротність низькою. В результаті знизилися б напруга сигналу в контурі та гучність звуку. У нашому випадку ємність конденсатора зв'язку С2 невелика і подвоєння напруги не відбувається. Для оптимального узгодження детектора з контуром ємнісний опір конденсатора зв'язку має дорівнювати середньому геометричному між вхідним опором детектора і резонансним опором контуру. При цій умові в детектор віддається максимальна потужність високочастотного сигналу, що відповідає максимальній гучності. Конденсатор C3 – блокувальний, він замикає високочастотні складові струму на виході детектора. Навантаженням останнього служать телефони опором постійному струму щонайменше 4 кому. Весь приймач збирається у невеликому металевому чи пластмасовому корпусі. У верхній частині корпусу закріплено телескопічну антену довжиною не менше 1 м, а знизу - роз'єм або гнізда для підключення телефонів. Зауважимо, що шнур телефонів служить другою половиною диполя, що приймає, або противагою. Котушка L1 безкаркасна, вона містить 5 витків дроту ПЕЛ або ПЕВ діаметром 0,6...1 мм, намотаних на оправці діаметром 7...8 мм. Підібрати необхідну індуктивність можна, розтягуючи чи стискаючи витки під час налаштування. Конденсатор змінної ємності (КПЕ) С1 найкраще використовувати з повітряним діелектриком, наприклад, типу 1КПВМ з двома-трьома рухомими та однією-двома нерухомими пластинами. Його максимальна ємність невелика і може становити 7...15 пФ. Якщо пластин більше (відповідно і ємність більше), доцільно або видалити частину пластин, або послідовно включити з КПЕ постійний або підстроювальний конденсатор, зменшивши, таким чином, максимальну ємність. Як С1 підійдуть також малогабаритні конденсатори "плавного налаштування" від транзисторних приймачів з KB діапазоном. Конденсатор С2 - керамічний підрядковий, типу КПК-1 або КПК-М ємністю 2...7 пФ. Допустимо використовувати й інші підстроювальні конденсатори, а також встановити КПЕ, подібний до С1, вивівши його ручку на панель приймача. Це дозволить регулювати зв'язок "на ходу", оптимізуючи прийом. Діоди VD1 та VD2, крім зазначених на схемі, можуть бути типів ГД507Б, Д18, Д20. Блокувальний конденсатор C3 керамічний, його ємність некритична і може мати значення коливатися від 100 до 4700 пФ. Налагодження приймача нескладно і зводиться до настроювання контуру конденсатором С1 на частоту станції та регулювання зв'язку конденсатором С2 до отримання максимальної гучності. Налаштування контуру при цьому неминуче зміниться, тому всі операції треба провести послідовно кілька разів, одночасно вибираючи найкраще місце для прийому. Воно, до речі, зовсім необов'язково має збігатися (і, швидше за все, не буде) з тим місцем, де максимальна напруженість поля. Про це слід поговорити докладніше та пояснити, нарешті, чому взагалі цей приймач може приймати сигнали з ЧС. Інтерференція та перетворення ЧС в AM Якщо контур L1C1 нашого приймача налаштувати так, щоб несуча ЧС сигналу потрапила на схил резонансної кривої, ЧС буде перетворюватися в AM. Подивимося, яка для цього має бути добротність контуру. Вважаючи смугу пропускання контуру рівної подвоєної девіації частоти, отримуємо Q = fо/Δ2f = 700 як верхнього, так нижнього УКХ діапазонів. Реальна добротність контуру в детекторному приймачі буде, ймовірно, менша через невисоку власну добротність (порядку 150...200) і шунтування контуру і антеною, і вхідним опором детектора. Тим не менш слабке перетворення ЧM b AM можливе, і, таким чином, приймач ледве-ледь працюватиме, якщо його контур злегка засмутити вгору або вниз за частотою. Однак є значно потужніший фактор, що сприяє перетворенню ЧС на AM, - це інтерференція. Дуже рідко приймач знаходиться в зоні прямої видимості антени радіостанції, частіше її закривають будівлі, пагорби, дерева та інші предмети, що відбивають. До антени приймача приходить кілька променів, розсіяних цими предметами. Навіть у зоні прямої видимості крім прямого променя до антени приходить кілька відбитих. Сумарний сигнал залежить як від амплітуд, так і від фаз компонентів, що складаються. Два сигнали складаються, якщо вони у фазі, т. Е. Різниця їх шляхів кратна цілому числу довжин хвиль, і віднімаються, якщо вони в протифазі, коли різниця їх шляхів становить те ж число довжин хвиль плюс ще півхвилі. Але ж довжина хвилі, як і частота, змінюється за ЧС! Змінюватиметься і різниця ходу променів, і їх відносний зсув фаз. Якщо різниця ходу велика, навіть невелика зміна частоти призводить до значних зрушень фаз. Елементарний геометричний розрахунок призводить до співвідношення: Δf/f0 = λ/4ΔC, або ΔС = f0/λ/4Δf, де ΔС - різниця ходу променів, необхідна для зсуву фази на ± π/2, тобто для отримання повної AM сумарного сигналу; З f - девіація частоти. Під повною AM ми розуміємо зміна амплітуди сумарного сигналу від суми амплітуд двох сигналів до їх різниці. Формулу можна спростити, якщо врахувати, що добуток частоти на довжину хвилі foλ дорівнює швидкості світла с: ΔС = с/4 Δf. Тепер легко порахувати, що для отримання повної AM двопроменевого ЧС сигналу достатньо різниця ходу променів близько кілометра. Якщо різниця ходу менша, то пропорційно зменшиться і глибина AM. Ну а якщо більше? Тоді за один період модулюючого звукового коливання сумарна амплітуда інтерферуючого сигналу кілька разів пройде через максимуми та мінімуми, і спотворення при перетворенні ЧС в AM виявляться надзвичайно сильними, аж до повної нерозбірливості звукового сигналу прийому на AM детектор. Інтерференція при ЧС – явище надзвичайно шкідливе. Вона викликає не тільки супутню паразитну AM сигналу, як ми щойно бачили, але і паразитну фазову модуляцію, що призводить до спотворень навіть при прийомі на хороший приймач ЧС. Ось чому важливо винести антену в місце простору, де переважає один сигнал. Завжди краще використовувати спрямовану антену, оскільки вона збільшує прямий сигнал і послаблює відбиті, що надходять з інших напрямків. Лише у нашому випадку найпростішого детекторного приймача інтерференція зіграла корисну роль і дозволила прослухати передачу, але передача може бути чутна слабо або з великими спотвореннями не скрізь, а лише в окремих місцях. Цим пояснюються періодичні зміни гучності прийому в Терлецькому парку. Детекторний з частотним детектором Радикальний спосіб поліпшення прийому полягає у використанні частотного детектора замість амплітудного. На рис. 2 показана схема портативного детекторного приймача з простим детектором частотним, виконаним на одному високочастотному германієвому транзисторі VT1. Застосування германієвого транзистора обумовлено тим, що його переходи відкриваються при пороговій напрузі близько 0,15, що дозволяє детектувати досить слабкі сигнали. Переходи кремнієвих транзисторів відкриваються при напрузі близько 0,5, і чутливість приймача з кремнієвим транзистором виходить значно нижче.
Як і в попередній конструкції, антена пов'язана з вхідним контуром L1C1, що налаштовується на частоту сигналу за допомогою КПЕ С1. Сигнал із вхідного контуру подається на базу транзистора. З вхідним контуром індуктивно пов'язаний інший - L2C2, що також налаштовується на частоту сигналу. Коливання в ньому завдяки індуктивному зв'язку зсунуті по фазі на 90° щодо коливань у вхідному контурі. З відведення котушки L2 сигнал подається на емітер транзистора. У колекторний ланцюг транзистора включені блокувальний конденсатор C3 та високоомні телефони BF1. Транзистор відкривається, коли на його базі та емітері діють позитивні напівхвилі сигналу, причому миттєва напруга на зміттері більша. При цьому в колекторному колі через телефони проходить продетектований і згладжений струм. Але позитивні напівхвилі перекриваються лише частково при зрушенні фаз коливань у контурах на 90°, тому продетектований струм не досягає максимального значення, що визначається рівнем сигналу. При ЧС, залежно від відхилення частоти, зсув фази також змінюється, відповідно до фазочастотної характеристики (ФЧХ) контуру L2C2. При відхиленні частоти в один бік зсув фази зменшується і напівхвилі сигналів на базі і зміттері перекриваються більше, в результаті чого струм детектується зростає. При відхиленні частоти в інший бік перекриття напівхвиль зменшується і падає струм. Так відбувається частотне детектування сигналу. Коефіцієнт передачі детектора прямо залежить від добротності контуру L2C2, вона повинна бути якомога вище (у межі, як ми порахували, до 700), тому зв'язок з емітерним ланцюгом транзистора обрана слабкою. Звичайно, такий найпростіший детектор не пригнічує AM сигналу, більш того, його продетектований струм пропорційний рівню сигналу на вході, що є очевидним недоліком. Виправдання – лише у винятковій простоті детектора. Так само, як і попередній, приймач зібраний у невеликому корпусі, з якого вгору висувається телескопічна антена, а знизу розташовані гнізда телефонів. На передню панель виведені ручки обох КПЄ. Ці конденсатори не слід об'єднувати в один блок, оскільки, налаштовуючи їх окремо, вдається отримати і більшу гучність, і якість прийому. Котушки приймача безкаркасні, вони намотані дротом ПЕЛ 0,7 на оправці діаметром 8 мм. L1 містить 5 витків, а L2 - 7 витків з відведенням від 2-го витка, рахуючи від заземленого виведення. Якщо є можливість, котушку L2 бажано намотати посрібленим дротом підвищення її добротності, діаметр дроту у своїй некритичний. Індуктивність котушок підбирається стисканням і розтягуванням витків так, щоб станції, що добре чули УКХ, опинилися в середині діапазону перебудови відповідного КПЕ. Відстань між котушками в межах 15...20 мм (осі котушок паралельні) підбирають підгинання їх висновків, припаяних до КПЕ. З описаним приймачем можна провести масу цікавих експериментів, досліджуючи можливість детекторного прийому на УКХ, особливості проходження хвиль за умов міської забудови тощо. буд. Не виключені й експерименти щодо подальшого вдосконалення приймача. Однак якість звуку при прийомі на високоомні головні телефони з бляшаними мембранами залишає бажати кращого. У зв'язку зі сказаним, був розроблений більш досконалий приймач, що забезпечує кращу якість звуку і дозволяє використовувати різні зовнішні антени, з'єднані з фідерною приймачем лінією. Приймач із живленням енергією поля Експериментуючи з простим детекторним приймачем, неодноразово довелося переконуватися, що потужність продетектованого сигналу досить велика (десятки і сотні мікроват) і могла б забезпечити досить гучну роботу телефонів. Але прийом виходить неважливим через відсутність частотного детектора (ЧД). Другий приймач (рис. 2) певною мірою вирішує цю проблему, але потужність сигналу в ньому також використовується неефективно через квадратурне живлення транзистора високочастотними сигналами. Тому вирішено було застосувати у приймачі два детектори: амплітудний – для живлення транзистора; частотний – для кращого детектування сигналу. Схема розробленого приймача показано на рис. 3.
Зовнішня антена (петльовий диполь) з'єднується з приймачем двопровідною лінією, виконаною з стрічкового УКХ кабелю з хвильовим опором 240...300 Ом. Узгодження кабелю з антеною виходить автоматично, а узгодження зі вхідним контуром L1C1 досягається підбором місця підключення відведення до котушки. Взагалі кажучи, несиметричне підключення фідера до вхідного контуру зменшує стійкість до перешкод антенно-фідерної системи, але, враховуючи низьку чутливість приймача, тут це не має особливого значення. Є загальновідомі способи симетричного підключення фідера з використанням котушки зв'язку або трансформатора, що симетрує. В умовах автора петльовий диполь був виконаний із звичайного монтажного дроту в ізоляції та розміщений на балконі, у місці з максимальною напруженістю поля. Довжина фідера не перевищувала 5 м. При настільки незначних довжинах втрати у фідері дуже малі, тому з успіхом можна застосувати телефонний провід. Вхідний контур L1C1 налаштований на частоту сигналу, і високочастотна напруга, що виділяється на ньому, випрямляється амплітудним детектором, виконаним на високочастотному діоді VD1. Оскільки при ЧС амплітуда коливань незмінна, вимог до згладжування постійної випрямленої напруги практично ніяких немає. Тим не менш, щоб зняти можливу паразитну AM сигналу при багатопроменевому поширенні (див. вище розповідь про інтерференцію), ємність конденсатора, що згладжує С4 обрана значною. Випрямлена напруга служить для живлення транзистора VT1, а для контролю споживаного струму та одночасної індикації рівня сигналу служить стрілочний індикатор РА1. Квадратурний ЧД приймача зібраний на транзисторі VT1 і фазозсувному контурі L2C2. Високочастотний сигнал на базу транзистора подається з відведення котушки вхідного контуру через конденсатор зв'язку C3, а на емітер - з відведення котушки фазозсувного контуру. Робота детектора відбувається так само, як і в попередній конструкції. Для підвищення коефіцієнта передачі ЧД і повнішого використання підсилювальних властивостей транзистора на його базу подано зміщення через резистор R1, тому-то і довелося встановити розділовий конденсатор C3. Зверніть увагу на його значну ємність - вона обрана такою для замикання низькочастотних струмів на емітер, тобто для "заземлення" бази звукових частот. Це підвищує коефіцієнт посилення транзистора та збільшує гучність прийому. У колекторний ланцюг транзистора включена первинна обмотка вихідного трансформатора Т1, що служить для узгодження високого опору опору транзистора з низьким опором телефонів. З приймачем можна використовувати високоякісні стереотелефон ТДС-1 або ТДС-6. Обидва телефони (лівого та правого каналів) з'єднують паралельно. Конденсатор С5 - блокувальний, він служить для замикання високочастотних струмів, що проникають у колекторний ланцюг. Кнопка SB1 служить для замикання колекторного ланцюга під час налаштування вхідного контуру та пошуку сигналу. Звук у телефонах при цьому зникає, але чутливість індикатора значно збільшується. Конструкція приймача може бути різною, але необхідна передня панель із встановленими на ній КПЕ С1 і С2 (їх забезпечують окремими ручками налаштування) та кнопкою SB1. Щоб рухи рук не впливали на налаштування контурів, панель бажано зробити металевою або з фольгованого матеріалу. Вона може служити і загальним проводом приймача. Ротори КПЕ повинні мати гарний електричний контакт із панеллю. Рознімання антени та телефонів Х1 і Х2 можна встановити як на тій же передній панелі, так і на бічних або задніх стінках корпусу приймача. Його розміри повністю залежать від наявних у розпорядженні деталей. Скажемо кілька слів про них. Конденсатори С1 та С2 - типу КПВ з максимальною ємністю 15...25 пФ. Конденсатори C3 – С5 використані керамічні, малогабаритні. Котушки L1 і L2 безкаркасні, намотані на оправках діаметром 8 мм і містять 5 і 7 витків відповідно. Довжина намотування 10...15 мм (регулюють при налаштуванні). Провід ПЕЛ 0,6...0,8 мм, але краще використовувати срібний, особливо для котушки L2. Відведення зроблено від 1 витка до електродів транзистора та від 1,5 витків до антени. Котушки можна розташувати як співвісно, і паралельно одне одному. Відстань між котушками (10…20 мм) підбирають при налагодженні. Приймач працюватиме навіть за відсутності індуктивного зв'язку між котушками - ємнісного зв'язку через міжелектродну ємність транзистора цілком достатньо. Трансформатор Т1 взятий готовий від трансляційного гучномовця. Як VT1 підійде будь-який германієвий транзистор з граничною частотою не нижче 400 МГц. При використанні р-п-р транзистора, наприклад ГТ313А, полярність включення стрілочного індикатора і діода слід змінити на зворотну. Діод може бути будь-яким германієвим, високочастотним. Для приймача підходить будь-який індикатор зі струмом повного відхилення 50 - 150 мкА, наприклад, стрілочний індикатор рівня запису від магнітофона. Налагодження приймача зводиться до налаштування контурів на частоти радіостанцій, що добре чують, підбору положення відводів котушок за максимальною гучністю і якістю прийому, а також зв'язку між котушками. Корисно підібрати і резистор R1, також за максимальною гучністю. З описаної антеною на балконі приймач забезпечував високоякісний прийом двох станцій з найбільш потужним сигналом з відривом до радіоцентру не менше 4 км і за відсутності прямої видимості (загороджували будинки). Колекторний струм транзистора становив 30...50 мкА. Зрозуміло, можливі конструкції детекторних УКХ приймачів не обмежуються описаними. Навпаки, їх слід розглядати лише як перші досліди у цьому цікавому напрямі. Якщо застосувати ефективну антену, винесену на дах і спрямовану на радіостанцію, що цікавить, можна отримати достатню потужність сигналу навіть на значному віддаленні від радіостанції. Це відкриває дуже привабливі перспективи високоякісного прийому на головні телефони, а в деяких випадках, можливо, вдасться отримати і гучномовний прийом. Удосконалення самих приймачів можливе при використанні більш ефективних схем детектування та високодобротних об'ємних, зокрема, спіральних резонаторів як коливальних контурів. Автор: В.Поляков, м.Москва
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Traco Power TMG - компактні AC-DC модулі на плату ▪ Відеозапис предметів допоможе підслухати розмову ▪ Пластик, придатний до нескінченної повторної переробки ▪ Твердотільні накопичувачі SSDNow KC380 від Kingston Technology ▪ Чіп Marvell PA800 із захистом від злому
▪ Розділ сайту Електроживлення. Добірка статей ▪ стаття Міцніше за кермо тримайся, шофер! Крилатий вислів ▪ стаття Чим відрізняється від звичайної кулькова ручка для космонавтів? Детальна відповідь ▪ стаття Система стандартів безпеки праці (ГОСТ ССБТ). Довідник ▪ стаття Сенсорний регулятор потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Вогняна рука. Секрет фокусу
Коментарі до статті: Олександр Відмінна добірка! [up]
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page