Например TDA7294

РадиоКот > Обучалка > Аналоговая техника > Собираем первые устройства

Эксперименты с приемниками прямого преобразования. Часть 1.

Автор: __
Опубликовано 11.05.2016.
Создано при помощи КотоРед.

 
 

Существует несколько разновидностей приемников, которых объединяет то, что они  схемотехнически очень просты. Это их основное преимущество и часто оно является главным. Данные приемники различаются по назначению.

 

1. Регенератор.

    Предназначен для приема АМ, хотя могут принимать SSB и CW.

2. Приемник с прямым захватом частоты.

    Применяется для приема ЧМ, в основном WFM.

3. Сверхрегенератор.

    Пдля приема АМ. В основном применяется в простых радиостанциях и системах дистанционного управления (ДУ)

4. Приемник прямого преобразования (ППП)

    Основное назначение это примем SSB и CW

Эти приемники привлекают тем, что каскады ВЧ у них имеют 1 – 2 транзистора, а вся остальная обработка сигналов идет по НЧ, что уже легче, если опыта в постройке приемников еще мало, а попробовать хочется.

У первых трех есть еще и недостаток, что в них невозможно сделать кварцевую стабилизацию частоты приема. Частоту ППП можно стабилизировать кварцем и вот решил попробовать, нельзя ли его приспособить для целей простейшего дистанционного управления вместо сверхрегенератора. В этом случае приемник получается узкополосный, а частоту приема можно будет стабилизировать кварцем.

Про ППП конечно лучше почитать у В.Т. Полякова в книжке «Приемники прямого преобразования для любительской связи»

http://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1287555491 

Но там рассмотрены вопросы радиолюбительской связи.

Взяв оттуда уже ставшую классической, схему ППП со смесителем на встречно-параллельных диодах начал свои эксперименты.

У меня не было цели создавать какую либо законченную конструкцию. Цель была просто проверить саму эту возможность и посмотреть, с какими проблемами придется   столкнуться при этом.

Для начала спаял такую схему из книжки В.Т. Полякова.

 

Видно, что ничего нового в схеме нет, кроме того, что частота гетеродина стабилизирована кварцем, но это не существенно. Это просто схема из книжки и она будет как бы базовый блок. К нему будем подключать схемы обработки принятого сигнала по НЧ.

Паял я все на макетке, т.к. когда садился паять, то сначала смутно понимал, какая же схема в конце то концов получится.

 

 

Сначала попробуем приспособить его для ДУ с АМ. Для этого само собой потребуется передатчик с АМ. Чем меньше будет мощность передатчика в нашем случае, тем удобнее будет пользоваться им в экспериментах, т.к. при этом не нужно будет далеко относить его, что бы видеть реальные результаты.

Я сделал такую схему передатчика-маячка.

 

 

Как видим, что в передатчике и приемнике одинаковые кварцы, но возбуждаются они на частотах с разницей в несколько килогерц, в данном случае разница 8 кГц. В передатчике частота уводится вверх с помощью конденсатора С6, что стоит последовательно с кварцем. В коллекторе стоит контур настроенный на удвоенную частоту кварца. Если быть точнее, то кварцы у меня 14,318 МГц, которые вытащил из старой материнской платы ПК. Если замкнуть переключатель S1, по наш передатчик передает просто несущую частоту. Если S1 разомкнуть, то идет модуляция импульсами. Понятно, что в подобной системе нельзя получить большую скорость, поэтому частоту модуляции выбираем в пределах 100 – 200 кГц.

Т.о. у нас получилось, что если включим передатчик, замкнув переключатель S1 и подключив осциллограф к стоку Т1, увидим сигнал частотой 8кГц амплитудой в милливольты.

 

Сначала рассмотрим подробнее схему приемника, точнее, что получилось из всех этих экспериментов.

VT1 это УВЧ. По сути просто усилитель с ОБ. Его можно сделать и на транзисторе n-p-n с Fт не менее 300 МГц, например КТ368. На входе конечно лучше добавить контур настроенный на частоту 28 МГц, но в этом случае контура в УВЧ придется ставить в экраны. Если дальность нужна совсем маленькая, то в принципе УВЧ можно и не ставить.

VT2 это гетеродин. Его тоже можно сделать на транзисторе p-n-p с Fт не менее 150 МГц, например КТ313, КТ343, КТ349 и т.д. или на транзисторе n-p-n КТ3102, КТ315, КТ342 и т.д. Избирательность по соседнему каналу обеспечивает ФНЧ на элементах С6, L3, С7. Частота среза ФНЧ где то около 10 кГц.

Про фильтр подробнее, т.к. он определяет избирательность по соседнему каналу приемника. Работоспособность приемника не нарушится, если ФНЧ сделать на основе RC, т.е. вместо L3 поставить резистор. Это конечно внесет дополнительное затухание сигнала, но  это не главное. В этом случае вид АЧХ нашего приемника будет выглядеть как то так.

 

 

Нас интересует точка 8 кГц на нашей АЧХ и как видим форма нашей АЧХ далека от оптимальной. Нам бы желательно выделить нужный нам участок около 8 кГц, а у нас выделяется низкочастотный участок и в принятом сигнале может появиться низкочастотная помеха, которая будет создавать сбои в работе нашего ДУ.

Если в качестве ФНЧ применим схему на LС и нагрузим его на его характеристическое сопротивление, то получим примерно такую АЧХ.

 

Получилось уже лучше, т.у. убрали подьем в районе НЧ, но опять же нас интересует точка 8 кГц. Вот усиление в этой точке желательно сделать максимальным, а остальное подавить. Конечно лучше всего поставить не ФНЧ, а полосовой фильтр со средней частотой 8 кГц, но это усложнит настройку. Потом я этот вариант попробую, но пока я  пошел по другому пути. Просто сделал нагрузку фильтра намного больше его характеристического сопротивления, что бы получить такую АЧХ.

 

Вот я с помощью приставки ГКЧ к осциллографу смотрю на полученную АЧХ нашего приемника.

Про приставку ГКЧ и про работу с ней я уже писал здесь.

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=2644775#p2644775

Да и не только здесь, поэтому повторяться не буду. Там все подробно написано.

Понятно, что ППП не обладает избирательностью по зеркальному каналу, поэтому и такая картинки, т.е. передатчик может работать на частоте на 8 кГц ниже частоты сигнала или выше. Про избирательность по зеркальному каналу ППП можно почитать в книжке В.Т. Полякова, ссылку на которую давал выше. Нужно еще учитывать, что если например сделать приемник на частоту 27 МГц с ПЧ равной 455(465) кГц, то он тоже практически не будет иметь избирательности по зеркальной частоте, точнее будет, но очень маленькую.

 

Что бы получить такую АЧХ, после фильтра пришлось поставить каскад на полевом транзисторе, что понятно имеет большое входное сопротивление. Можно конечно поставить эмиттерный повторитель, но он не имеет усиления по напряжение и это усиление пришлось бы компенсировать в последующих каскадах. Я пробовал так, но при этом увеличились шумы, что привело к снижению чувствительности, не говоря уж о том, что усилитель стал работать неустойчиво и пришлось бороться с самовозбуждением.

Здесь как бы напрашивается активный ФНЧ, например на ОУ, но к сожалению он тоже сильно шумит и это опять же приводит к снижению чувствительности. Хотя если требования к приемнику низкие или сделать активный смеситель, то можно и поставить, т.е. ставим ФНЧ на RC, а потом активный полосовой фильтр на ОУ. Можно также сделать вариант с двумя фильтрами, т.е. с ФВЧ и ФНЧ и этим выделить нужную на полосу частот. Этот вариант я потом попробую. Можно еще  конечно ФНЧ все таки сделать на LC. Потом усилить на напряжению раз в десять, а потом поставить активный полосовой фильтр на ОУ или на транзисторах на частоту 8 кГц, но я не стал, хотя возможно потом тоже попробую.

Про катушку L3.

Я взял первый попавшийся ферритовый броневой сердечник и проводом 0,1 мм намотал витков на сколько сил хватило. У меня хватило на 400 витков. Потом любым методом определяем её индуктивность. У меня получилось 25 мГн. После этого считаем какой конденсатор нужен в контуре, чтобы его резонансная частота была 10 кГц. У меня получилось, что нужен конденсатор 10 нанофарад, а это значит, что конденсаторы С6 и С7 должны быть по 20 нанофарад. Они же там включены последовательно, а значит их общая емкость будет 10 нанофарад, т.е. резонансная частота этого контура должна быть порядка 10 кГц.

 

Немного отклонились. Мы остановились, что на стоке транзистора получили сигнал частотой 8 кГц.

 

Сначала подстроим контур L1, С4 в УВЧ на максимум полученного сигнала.

Теперь подберем оптимальное напряжение гетеродина.

Все это описано в книжках. Вот берем книжку В.Т. Полякова, ссылку на которую уже давал. Там написано  про оптимальное напряжение гетеродина.

 

У меня это напряжение подбирается с помощью резистора R7. Вместо него включаем переменный резистор и подбираем. Я просто включал свой передатчик без модуляции. Осциллограф на сток транзистора Т1. Резистор на максимум и постепенно уменьшаем. Сначала амплитуда сигнала на стоке растет, а потом рост прекращается. Вот на этом и нужно остановится. Измерить резистор и поставить R7 постоянный.

Антенны у меня по 20 см. Передатчик отодвигаем так, что бы сигнал был виден, Чем дальше отодвинем, тем точнее будет настройка и контура и уровня сигнала с гетеродина.

Теперь идем дальше.

К нашему основному блоку приемника нужно подключить УНЧ с усилением порядка 3000 – 4000. Я взял схему из этой статьи.

http://radiokot.ru/circuit/analog/games/24/

 

Настройка этого усилителя описана в статье по ссылке. R4 поставил 1 Ом. Я его подобрал так, что бы с антенной длиной 50 см и с выключенным передатчиком, шумы на выходе были порядка 0,1 вольта.

Сразу нарисую окончательную схему. Про следующие каскады напишу потом.

 

Теперь включаем в передатчике модуляцию и на выходе усилителя, т.е. на коллекторе VT5. наблюдаем такую картинку.

 

Понятно, что если этот сигнал продетектировать АМ детектором, то получим те же импульсы, которыми модулировали в передатчике. Детектор сделан на транзисторе VT6. В схеме детектора нужно подобрать резистор R12 так, что бы через транзистор детектора VT6 в отсутствии сигнала протекал ток 1 мка. Это увеличит чувствительность детектора к слабым сигналам. Можно контролировать напряжение на резисторе R13. На нем при отсутствии сигнала должно быть напряжение порядка 5 – 8 mV. Что бы сигнал на детектор не поступал, нужно отпаять конденсатор С16.

Теперь остальные сигналы.

Вот я продетектировал и смотрю на коллекторе VT5.

 

Здесь 1V/Дел.

После детектора лучше поставить компаратор. Я триггер Шмидта на транзисторах  поставил, хотя все это можно сделать, например на логике и на ОУ, в том числе и усилитель. Возможно потом я это попробую.

Т.к. после триггера Шмидта уровень нуля порядка 1 – 1,5 вольта, после него можно поставить ключ. У меня это VT9.

Это сигнал после триггера Шмидта, т.е. на коллекторе VT8.

Порог срабатывания триггера Шмидта выбрал порядка 1,6 - 2 вольта.

 

Сравнил работу данного приемника с приемником на основе сверхрегенератора по схеме, что в этой статье.

http://radiokot.ru/circuit/analog/games/11/

 

Мой ППП работает лучше. При одной и той же дальности и с одинаковыми антеннами  сигнал на выходе ППП довольно чистый, а на выходе сверхрегенератора зашумленный и на выходе появляется много ложных импульсов.

Данные катушек.

L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм проводом 0,4 мм.  Содержит 15 витков.

L2 намотана поверх L1 и содержит 4 витка тонкого провода.

L3 намотана на каркасе диаметром 4 мм проводом 0,15 мм.  Содержит 25 витков.

L4 намотана поверх L3 и содержит 8 витка тонкого провода.

Катушки расположены под углом 90 градусов по отношению друг к другу.

Теперь пробуем делать ППП для приема узкополосной ЧМ.

 Дальше к "Части 2"

 

 

 



Все вопросы в Форум.


ID: 2284

Как вам эта статья?

 Нравится
 Так себе
 Не нравится

Заработало ли это устройство у вас?

 Заработало сразу
 Заработало после плясок с бубном
 Не заработало совсем

27 3 2
1
Подробно