Регулировка шкалы настройки ФМ приёмника

[U264]

Приветствую уважаемых Радиокотов!

Собрал простой ФМ приёмник из блока УКВ-1-1-Е (88 – 108МГц) и УПЧ на К174УР3. Приёмник работает, станции ловит. Шкала настройки на основе верньерного устройства с подстроечным резистором СП3-35 220к «Д». Настройка по шкале получилась странная. Как её отрегулировать не знаю и прошу помощи.





При напряжении 2,7V на варикапах принимает ФМ радиостанцию с несущей частотой 96,4MГц. На станции с более низкими частотами не настраивается. По референтному ФМ радиоприёмнику «Panasonic» ловится станция на частоте 92,4MГц.

Вопрос 1: Как отрегулировать низкочастотную часть шкалы ФМ диапазона и сдвинуть её ниже?

Думаю установить минимальное напряжение на варикапах (какое?) и гетеродином настроиться на станцию 92,4МГц. Чем правильно настраивать сердечником или конденсатором?

Вторая проблема – две крайние радиостанции в низкочастотной части шкалы занимают примерно 30% всей шкалы, т.е. имеют очень широкую настройку. В средней и высокочастотной частях шкалы радиостанций много и настройка на них острая. АПЧ включена. На референтном ФМ приёмнике «Panasonic» на всей шкале настройка на станции острая.

Вопрос 2: Как устранить?

Думаю в трёх направлениях:
1) малое напряжение на варикапах и в результате нелинейность;
2) нелинейное влияние АПЧ;
3) Регулировочная характеристика подстроечного резистора не подходит (сейчас «Д»).

[Anuvsenahren]

Все уже написано.
Здесь пример настройки.
Изобретаем радиовещательный УКВ приемник
[uquote="___",url="/forum/viewtopic.php?p=2954767#p2954767"]Схема у нас такая.



Дальше идет настройка гетеродина на нужную частоту.
Сначала на вход варикапа покрутив резистор R17, подаем максимальное напряжение. Крутим катушку L3 в гетеродине и устанавливаем частоту генерации 119 МГ. После этого крутим резистор R17 на минимум и подбираем резистор R13 такой, что бы частота генерации стала 98 МГц.
Если нужного перекрытия получить не удается, то придется или ставить варикап с большим перекрытием, или увеличивать напряжение на варикапе применив в схеме повышающий преобразователь напряжения.
Дальше на вход приемника подключаем антенну длиной порядка 10 см. На выход "генератор сигналов", тоже антенну длиной порядка 20 см и все это ставим рядом.
Сначала частоту "генератор сигналов" устанавливаем в районе 90 МГц. Сердечником катушки в УВЧ настраиваемся на максимум.
После этого частоту "генератора сигналов" устанавливаем порядка 106 МГц и подстроечным конденсатором С9 опять добиваемся максимума картинки на экране осциллографа.
Все это нужно повторить хотя бы два раза, т.е. снова установить частоту 90 МГц и подкрутить катушку, а потом встать на 106 МГц и подкрутить С9.
Все. Сопряжение сделали.
В принципе, вместо генератора сигналов можно использовать принимаемые радиостанции, если знать, на каких частотах они вещают.[/uquote]Также упрощенно вместо "генератора сигналов" можно просто взять самодельный кварцевый генератор на частоту 17,7 МГц и принимать шестую гармонику для настройки в верхней части диапазона, а для настройки в нижней части принимать пятую гармонику, но придется искать нужный кварц.

Спойлер

[uquote="___",url="/forum/viewtopic.php?p=2947202#p2947202"]Сопряжение контуров – это обеспечение согласованного изменения резонансных частот колебательных контуров супергетеродинного радиоприёмника, перестраиваемых посредством одной ручки настройки. Проще сказать, нужно что бы собственные частоты входных контуров и контуров в УВЧ были меньше на промежуточную частоту во всем диапазоне.
На практике этого достигнуть довольно тяжело и в реале всегда есть какая то ошибка в сопряжении. Допустимая величина ошибки зависит от полосы пропускания УВЧ. Чем уже эта полоса, тем меньше должна быть ошибка. Здесь у нас получается противоречие. С одной стороны, чем уже полоса пропускания УВЧ, тем качественнее получается приемник. С другой стороны, чем уже полоса пропускания УВЧ, тем труднее сделать сопряжение контуров.
Есть три основных способа сопряжения контуров.
1. Сопряжение в одной точке.
2.Сопряжение в двух точках.
3. Сопряжение в трех точках.

Самый простой, но и самый плохой, это способ сопряжения в одной точке.
Сопряжения в одной точке, На вход приемника с генератора сигналов подаем частоту (108 + 88)/2 = 98 МГц. Крутим ручку настройки. При этом частота гетеродина у нас получится на величину промежуточной частоты больше, т.е. 98 + 10,7 = 108,7 МГц. После этого настраиваем входные контура по максимуму приема. Т.о. в середине диапазона у нас получается идеальное сопряжение контуров, но к сожалению в этом случае на концах диапазона будет ошибка в сопряжении.



Величина этой ошибки не должна превышать половины полосы пропускания входной части. Если например у нас пороса пропускания Входной части, в нашем случае УВЧ, порядка 5 МГц, значит ошибка в сопряжении на концах диапазона не должна превышать 2,5 МГц. В простейших приемниках в которых катушки имеют малые размеры, это условие обычно выполняется.

В более качественных приемниках применяют сопряжение в двух точках. В этом случае добиваются точного сопряжения на концах диапазона. При этом в середине диапазона получается ошибка, но эту ошибку можно сделать меньше, чем в случае сопряжения в одной точке. Что бы получить сопряжение в двух точках в нашем случае в контуре УВЧ добавляют подстроечный конденсатор. Этим конденсатором добиваются точного сопряжения в верхней части диапазона, а изменением индуктивности контура УВЧ добиваются точного сопряжения в нижней части диапазона. Желается это методом последовательного приближения. Сначала устанавливают катушкой в нижнем конце диапазона. Потом с помощью подстроечного конденсатора в верхнем конце и это повторяют несколько раз.


Как видим, ошибка в сопряжении по диапазону в этом случае получается меньше.[/uquote]

[gsmart]

Вопрос 1: Как отрегулировать низкочастотную часть шкалы ФМ диапазона и сдвинуть её ниже?

Сердечником L4 делаете укладку в низкочастотном участке диапазона, подстроечником С13 в высокочастотной. если не хватит регулировки С13, подобрать ёмкость С14.

Вторая проблема – две крайние радиостанции в низкочастотной части шкалы занимают примерно 30% всей шкалы, т.е. имеют очень широкую настройку.

3) Регулировочная характеристика подстроечного резистора не подходит (сейчас «Д»).

Правильно думаете, переменный резистор настройки должен быть с линейной зависимостью.

[U264]

Anuvsenahren, благодарю вас за высказанное мнение. Оно мне понятно.

В моём случае сопряжение контуров УКВ блока возможно правильно уже сделано на заводе, я его не трогал, пока...

Вы показали пример сопряжения контуров в приёмнике без радиоавтоматики - системы автоподстройки частоты. Мне кажется, что с включенной АПЧ сопряжение не делают и не сделать. С разорванной цепью АПЧ у моего приёмника приёма нет.

Второй момент, на который хочу обратить внимание это на широкую полосу удержания частоты станций на низкочастотном участке шкалы. Возможно, неправильно настроен контур частотного дискриминатора? Как вы думаете?

gsmart, благодарю вас тоже, за высказанное мнение.

Подстроечные переменные резисторы серии СП3-35, по моим сведениям, специально предназначены для управления варикапами в приёмниках и выпускались только с характеристиками «В» и «Д».
В тюнере «Радиотехника Т101» используются сразу оба типа. Правда, там варикапы другие.

Тип «А» с линейной зависимостью попробую. Спасибо.

[Anuvsenahren]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3829114#p3829114"]С разорванной цепью АПЧ у моего приёмника приёма нет.[/uquote]Так в приемнике с УПЧ на основе К174УР3 при разрыве АПЧ, на вход вместо оторванной АПЧ нужно подать напряжение, которое получается на выходе К174УР3 при точной настройке на станцию.
Это напряжение можно подать или с отдельного источника или с делителя от питания.



Это напряжение нужно измерить, т.к. оно разное у разных экземпляров К174УР3 и лежит в предел 1 - 2 вольта.

Отрывать АПЧ и "сажать её на землю" можно только если ЧМ детектор будет например дробный, у которого при точной настройке на станцию нулевое напряжение на выходе.

А конкретно в вашей схеме, если цепь АПЧ просто оторвать, то генерация гетеродина просто сорвется и понятно никакого према не будет.
Нижний вывод варикапа по постоянному току у Вас же тогда просто в "воздухе" повиснет.

[U264]

Anuvsenahren, благодарю вас за полезную информацию.
У меня есть рабочий кварцевый генератор на частоту 10,700МГц (меандр или синус ).
Как я могу проконтролировать точность настройки контура дискриминатора и уровень выходного напряжения в цепи АПЧ?

[Anuvsenahren]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3829121#p3829121"]У меня есть рабочий кварцевый генератор на частоту 10,700МГц (меандр или синус ).
Как я могу проконтролировать точность настройки контура дискриминатора?[/uquote]С просто кварцевым генератором S-кривую частотного детектора не проверишь. Нужно кое что дополнительно сделать.
Вот здесь хотя идет настройка ЧМ приемника с ПЧ 465 кГц, но это роли не играет.
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php ... 4#p2831354
Там же есть картинка , где показан критерий правильности настройки ЧД. Приемник настраивается на участок, где нет сигнала.



А лучше всего настраивать так.
http://www.radiocxema.h1n.ru/2018/06/03 ... иллографу/



Понятно, можно взять ГСС и настраивать «по точкам», но это муторно. [uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3829121#p3829121"]У меня есть рабочий кварцевый генератор на частоту 10,700МГц (меандр или синус ).
Как я могу... уровень выходного напряжения в цепи АПЧ?[/uquote]В случае ПРАВИЛЬНО настроенного фазосдвигающего контура так. Приемник настраивается на участок, где нет сигнала.



А надежнее конечно с помощью ГКЧ



В этом случае и S-кривую настраиваешь, и напряжение в "красной" точке смотришь.

[gsmart]

В моём случае сопряжение контуров УКВ блока возможно правильно уже сделано на заводе, я его не трогал, пока...

Если-бы сопряжение контуров было-бы правильно сделанно на заводе, то не возникло проблемы с укладкой диапазона по шкале, и диапазон не начинался бы с 96 МГц:

При напряжении 2,7V на варикапах принимает ФМ радиостанцию с несущей частотой 96,4MГц. На станции с более низкими частотами не настраивается.

[U264]

Anuvsenahren, gsmart, благодарю вас за помощь, за наставление на путь истинный!
С вашей помощью начну:
1) настраивать контур дискриминатора,
2) выясню напряжение на выходе АПЧ при точной настройке на станцию,
3) установлю фиксированное напряжение на входе АПЧ блока УКВ,
4) проверю перекрытие диапазона настройки шкалы,
5) в случае необходимости произведу сопряжение перестраиваемых контуров в блоке УКВ.

[Anuvsenahren]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3829432#p3829432"]2) выясню напряжение на выходе АПЧ при точной настройке на станцию,[/uquote]Насчет АПЧ в вашем приемнике.
Ваш УКВ блок требует напряжение АПЧ, которое колеблется около нуля.
При точной настройке напряжение АПЧ у него должно быть нулевое.
При уходе частоты вверх, на выходе АПЧ появляется появляется положительное напряжение.
При уходе частоты вниз, на выходе АПЧ появляется появляется отрицательное напряжение.
Это характерно для дробного детектора.

В случае ЧД на основе К174УР3 при точной настройке на АПЧ имеем где то +2 вольта.
При уходе частоты вверх, на выходе АПЧ напряжение больше двух вольт.
При уходе частоты вниз, на выходе АПЧ напряжение меньше двух вольт.

В принципе это тоже можно использовать с вашим блоком УКВ, но недостаток в том, что это сильно уменьшает перекрытие. Что бы восстановить перекрытие приходится увеличивать напряжение перестройки варикапа, что не совсем удобно, поэтому лучше применить другой способ.
Нужно уменьшить напряжение АПЧ при точной настройке на станцию. Это можно сделать с помощью резистивного делителя, но тогда уменьшится полоса удержания АПЧ.
Что бы этого не произошло, напряжение АПЧ нужно срезать или стабилитроном или диодами.
Диодами, это из за того, что стабилитрон нужен на напряжение меньше двух вольт, а они редкость.



Один диод "опускает" напряжение АПЧ где то на 0,4 вольта, поэтому их количество лучше подобрать, что бы АПЧ менялась не от 1,5 до 2 вольта, а где то в пределах 0,3 до 0,8 вольт, т.е. на те же 0,5 вольт, но средний уровень ниже.

К какой ног, к 8 или к 10 подключать нужно смотреть, что бы АПЧ правильно работала. Если подключить не к той ноге, то АПЧ наоборот будет "выталкивать" станцию.
В качестве примера можно здесь посмотреть.

Спойлер

Здесь и стабилитрон стоит для "сдвига" напряжения АПЧ "вниз" и резистивный делитель потом пришлось добавить, т.к. без него АПЧ так "схватывала", что невозможно было перестроиться.
Резистивный делитель получился за счет уменьшения R42 до 2,2 кОм.
В вашем случае этот резистор нарисовал 51 кОм.

Можно также для АПЧ ввести свой варикап маленькой емкости. Такие варикапы редки, поэтому вместо них можно использовать выпрямительные диодв. Я обычно ставлю КД102 или КД104.
В этом случае никакого сдвига напряжения в схеме АПЧ не требуется, а полосу удержания можно подобрать конденсатор "С"

[U264]

Anuvsenahren, пока успел только измерить напряжения в цепи АПЧ



Теория не стыкуется с практикой? Изменение напряжения в цепи АПЧ разное по диапазону.

[U264]

Ура, вопрос 1 снят! Как оказалось всё просто решилось.

Сначала пробовал индуктивностью L4 и конденсатором С13 уложить диапазон приёма на шкалу. Сдвигается, но не более 10мм и всё ( вход АПЧ блока УКВ заземлил ). Приём при этом очень плохой ( хрипы и помехи ). УПЧ и ЧД настроены к ним претензий нет, значит, виноват блок УКВ.

Померил осциллографом период колебаний гетеродина, получилось 17нсек (58,8МГц). Так, идём дальше. Катушка L4 имеет 7 витков, а должна 3,25…. И тут из дальних уголков памяти начинают поступать обрывки воспоминаний. В 1990г когда, я изготовил этот приёмник для переносного музыкального центра, интереса к ФМ диапазону не было и я переделал УКВ блок на диапазон ЧМ, заменив только катушку с арматурой ( L4, 7витков, гетеродин ). Больше ничего не менял и другие контура не трогал. При этом, если заземлить вход АПЧ принимался диапазон УКВ, а если подключить к выходу частотного детектора ( 10 вывод К174УР3 ), то принимался, диапазон ФМ.

При этом, через вход АПЧ блока УКВ можно перестраивать приёмник в очень широких пределах.

Сейчас актуальность УКВ ЧМ диапазона упала до нуля, а диапазон ФМ полностью забит станциями. Чтобы принимать все и потребовалась модернизация. Лёгким движением руки сматываю с катушки гетеродина лишние витки, замеряю период колебаний гетеродина, получаю 12нсек (83,3МГц). Диапазон ФМ уложился на шкалу весь с запасом. Приём отличный, но требуется очень точная настройка ( АПЧ отключена, вход АПЧ на земле). Так этот вопрос решился.



Остаётся вопрос о настройке АПЧ:
2.1 Как регулировать полосу захвата?
( Думаю усилением или ослаблением сигнала перед входом АПЧ );

2.2 Как регулировать полосу удержания?
( Думаю ограничением максимального сигнала на входе АПЧ );

2.3 Оптимальная полоса среза ФНЧ АПЧ? ( Чтобы тембр звучания не менялся, думаю ниже самой низкой частоты модуляции ).

Хочу попробовать реализовать простую цепь сдвига уровня АПЧ на ОУ с двухполярным питанием.
Помогите пожалуйста советом.

[otest]

сам сломал и сам починил

[U264]

otest, Сам я мало им пользовался. Муз. центр служил людям 30 лет. Всё нормально работало. Пришло время и починить и модернизировать.

[Джин.]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3830517#p3830517"]Хочу попробовать реализовать простую цепь сдвига уровня АПЧ на ОУ с двухполярным питанием.
Помогите пожалуйста советом.[/uquote]Легче добавить еще один варикап, чем "мудохаться" с ОУ и двухполярным питанием
[uquote="Anuvsenahren",url="/forum/viewtopic.php?p=3829473#p3829473"]Можно также для АПЧ ввести свой варикап маленькой емкости. Такие варикапы редки, поэтому вместо них можно использовать выпрямительные диодв. Я обычно ставлю КД102 или КД104.
В этом случае никакого сдвига напряжения в схеме АПЧ не требуется, а полосу удержания можно подобрать конденсатором "С"

[/uquote]

[U264]

Джин., благодарю вас помощь. Интересное решение.
Из личного опыта: «обходить грабли на постоянном токе гораздо проще, чем на частоте 100MГц внутри колебательного контура». Сразу на ум пришел такой схемотехнический этюд. Как вы думаете, такое решение жизнеспособно?

[Anuvsenahren]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3830899#p3830899"]обходить грабли на постоянном токе гораздо проще[/uquote]Ну так напряжение АПЧ можно не сдвигать.
Единственное неудобство, если не сдвигать напряжение подаваемое на АПЧ, это может не хватить напряжения поступающее на варикап при перестройке приемника на частоту 108 МГц в вашем случае.
На варикапе действует напряжение
Uв=Uнастр - Uапч



Т.е. при нехватке Uв, что бы настроиться на частоту 108 МГц, нужно или сдвинуть вниз Uапч, или увеличить +Е вольта на 2 - 3
Не хотите сдвигать Uапч вниз, то можно увеличить напряжение подаваемое на варикап, т.е. например вместо 22 вольта подавать 25 вольт.

Если такого напряжения в аппарате нет, то просто сделать преобразователь напряжения для варикапа.
https://www.google.ru/search?q=%D0%BF%D ... e&ie=UTF-8
В этом случае все "грабли" тоже обходятся на постоянном токе не залезая внутрь блока УКВ.

[U264]

Anuvsenahren, Круг замкнулся!

Так уже было сделано изначально и привело к разной ширине полосы удержания в начале и конце шкалы. Я собственно с этим и борюсь. В начале шкалы (88МГц, Uвар < 5V) полоса удержания станций излишне широкая, в середине более или менее, а в конце (108МГц, Uвар>20V) почти незаметная.

Связано это явление похоже с нелинейностью характеристики варикапа.



Посмотрел схемы советских приёмников с блоком УКВ-1-1: «Ленинград-002», «Рига-104», «Мелодия-101-стерео» и «Мелодия-102». Там либо АПЧ не используется, либо отключается при перенастройке на другую станцию, кнопкой «АПЧ». Но в те времена и УКВ ЧМ станций ловилось 3-5 всего, и они располагались по шкале далеко друг от друга.
Сейчас весь ФМ диапазон забит, у нас 30 станций вещают одновременно. Хочется сделать приём как на импортных аналоговых FM приёмниках: чтоб и станцию хорошо держало, и перестраиваться на соседнюю радиостанцию не мешало. Какое тут возможно оптимальное решение?

[Anuvsenahren]

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3831108#p3831108"]Какое тут возможно оптимальное решение?[/uquote]Решение очень простое и вполне очевидное.
Радиоэлементы нужно использовать в тех режимах, которые указаны в его даташите.
Для варикапа КВС111, если следовать его даташиту, обозначены пределы изменения напряжения на нем в промежутке 4 - 30 вольт



В этом промежутке у него зависимость частоты от приложенного постоянного напряжения довольно линейная.



Радиолюбители, пытаясь увеличить перекрытие, выходят из этих рекомендованных даташитом границ.

Как впрочем и Вы
У Вас перекрытия не хватает и Вы снизили нижний порог до 1,6 вольта.



Соответственно залезли в сильно нелинейную область.

Отсюда выводы.
1. Использовать варикап в режимах, что указаны в даташите на него(Uв должно меняться в пределах 4 - 30 вольт в вашем случае)
2. Сделать верхнюю настройку гетеродина(частота гетеродина выше частоты сигнала). Это снизит требования к коэффициенту перекрытия.
3. Если при этих условиях не удается получить нужное перекрытие в европейском диапазоне, который в два раза шире советского и при этом не залезать в сильно нелинейную область, то поставить другой варикап с большим перекрытием.

Варикап КВС111 в рабочем режиме имеет перекрытие по емкости равное 2,1. Этого вполне хватала для перекрытия довольно узкого советского диапазона. При переходе на европейский диапазон, который в два раза шире появились проблема с применением варикапов КВС111

Для примера, варикап КВ109 в пределах рабочего диапазона напряжений имеет перекрытие в два раза больше, а например КВ121 в 3,5 раза больше, чем КВС111

Исходя из вышеописанного, выводы можете сделать сами.

[uquote="U264",url="/forum/viewtopic.php?p=3831108#p3831108"]отключается при перенастройке на другую станцию[/uquote]Сейчас, при наличии такой развитой элементной базе, сделать подобную систему очень просто, хотя и раньше, в наши времена это было доступно.
Делаете "Ручку настройки" приемника как элемент сенсора. Делаете схему, когда при касании ручки настройки рукой идет отключение АПЧ.
Когда настроитесь на станцию и перестанете касаться рукой ручки настройки, происходит включение АПЧ.
Если и раньше мы такое делали, то при современной элементной базы это сделать совсем элементарно.

[U264]

Anuvsenahren, На какие моменты я хочу ещё раз обратить ваше внимание:

1) (+1,6 – +22В) типовое, рекомендованное производителем, управляющее напряжение для перестройки частоты блока УКВ -1-1-Е ( См. принципиальную схему в начале темы, там прямо указаны эти цифры ).
2) Перекрытие диапазона 88 – 108МГц блок УКВ при указанных выше напряжениях обеспечивает с запасом. Вопрос с перекрытием снят.
3) С выключенной АПЧ отсчет частоты принимаемых станций по шкале равномерный ( 1см на 1МГц ). Т.е. шкала равномерная (линейная) и станции на ней распределены равномерно.
4) Остаётся вопрос неравномерности отсчета частоты принимаемых радиостанций по шкале приёмника с включенной АПЧ.

Провёл такой эксперимент с потенциометром шкалы – поменял крайние выводы между собой. При этом шкала перевернулась на 180 град. Даже без АПЧ от линейности шкалы не осталось и следа. Все радиостанции скучились на одной половинке шкалы, а другая половинка шкалы оказалась пустой.
Компенсация F/V нелинейной характеристики варикапов нелинейной функциональной характеристикой потенциометра типа «Д» в таком сочетании не работает. Нелинейность не компенсируется, а усиливается.
Поменял выводы обратно и вся шкала опять стала линейной, станции опять равномерно распределились по всей шкале.

Теперь перехожу к приёму с включённой АПЧ. Сигнал АПЧ получается в частотном дискриминаторе при небольшом смещении несущей ПЧ относительно центра полосы пропускания УПЧ и описывается линейной передаточной функцией. Т.е. сигнал АПЧ прямо пропорционален смещению. Саму эту пропорцию можно назвать коэффициентом передачи (усиления) в петле АПЧ.
Элементом управления в петле АПЧ в моём случае служит варикап КВС111 в контуре гетеродина блока УКВ 1-1-Е. В случае захвата системой АПЧ частоты несущей радиостанции станции участок шкалы становится линейным в полосе удержания. Ощутить полосу удержания я могу только вращая ручку настройки и потенциометр с нелинейной функциональной характеристикой.
В результате перенастройка на соседнюю станцию в левой части шкалы будет чрезмерно широкой, а в правой очень узкой.
Какие я знаю решения:
1) Отключение АПЧ при настройке на станцию;
2) Моторный привод шкалы с АПЧ;
3) Петлёй АПЧ охватить не гетеродин, а контур частотного дискриминатора;
4) Цифровыми методами формировать напряжения управления варикапами;
5) Есть наверняка и другие, но я их не знаю. Может подскажете?
6) Кроме ещё одного простого…. Сейчас по симулирую, по макетирую и если всё удачно выдет покажу.