Packet3.htm 4. УКВ-ЧМ-И АМ-радиоприемники Радиоприемники, как известно, рассчитаны на работу в разных частотных диапазонах: ДВ, СВ, KB, УКВ. По способу модуляции радиоприемники делятся на AM- и ЧМ-радиоприемники. На рис. 4.1 представлена схема УКВ-радиоприемника, обеспечивающего радиоприем станций в диапазоне 67-108 МГц. Данное устройство предназначено для эксплуатации в составе комплекса радиоустройств: многодиапазонного радиоприемника, радиостанции и т.д. Рабочий диапазон данного УКВ-радиоприемника разбит на два участка: 65-74 МГц и 87-108 МГц. Переход с одного диапазона на другой осуществляется соответствующим переключателем диапазонов. Настройка на частоты радиостанций в данной конструкции — плавная. Настройка осуществляется с помощью переменного резистора. Заменой данного резистора настройки соответствующим переключателем и необходимым числом подстроечных резисторов плавную настройку можно заменить на дискретную в пределах набора выбранных фиксированных станций (частот).
В качестве антенны для УКВ-радиоприемника можно использовать либо телескопическую антенну, либо кусок толстого медного провода диаметром 1.5-2.5 мм и длиной 1 м. Возможно использование выносной антенны, например, телескопической. На транзисторе T1 выполнен усилитель высокой частоты (УВЧ), на транзисторе Т2 — фильтр и согласующий каскад для подключения усилителя низкой частоты (УНЧ). Чувствительность данного УКВ-радиоприемника составляет приблизительно 10 мкВ, выходное напряжение низкой частоты с выхода этого устройства — 0.2 В.
Настройка Правильно собранный из исправных элементов УКВ-радиоприемник практически в настройке не нуждается. При необходимости более точная настройка на границы диапазона достигается изменением параметров катушек индуктивностей, например, их растягиванием и сжатием. На рис.4.2 представлена схема УКВ-радиоприемника с УНЧ на транзисторах. Устройство позволяет обеспечить громкоговорящий прием станций в диапазоне 67-108 МГц. Здесь так же, как и в предыдущем случае, радиодиапазон разбит на два участка. Выходная мощность зависит от типа используемых транзисторов, напряжения питания выходного каскада и внутреннего сопротивления катушки громкоговорителя (динамика). При выходных транзисторах КТ814, КТ815, напряжении питания 9 В и сопротивлении динамика 8 Ом максимальная выходная мощность достигает 1-1.2 Вт. При использовании транзисторов КТ361, КТ315 и аналогичных усилитель можно использовать для индивидуального прослушивания через головные телефоны.
Настройка Для нормальной работы усилителя низкой частоты требуется установить переменным резистором R12 половину напряжения питания на эмиттерах выходных транзисторов, ток покоя данных транзисторов (без сигнала)устанавливается в пределах 10-20 мА подстроечным резистором R15. Конденсатор С11 исключает возбуждение усилителя на высоких частотах. Схема УКВ-радиоприемника может существенно упростится, если УНЧ выполнить на интегральных микросхемах. В этом случае не требуется его регулировка. На рис.4.3 представлены два варианта схем УНЧ: на ИС К174УН4А (рис.4.3.а) и на операционном усилителе К548УН1А (рис.4.3.б). Здесь же на схеме показано подключение данных усилителей к УКВ-радиоприемнику. Для удобства рассмотрения представленных вариантов усилителей функционально сходные элементы имеют одинаковые обозначения.
Настройка При необходимости чувствительность данных усилителей можно регулировать с помощью резисторов R13 : уменьшение номинала R13 сопровождается увеличением чувствительности усилителя. На рис.4.4 приведена схема УКВ-радиоприемника на микросхеме К174ХА34. Особенностью данного устройства является использования низковольтного питания. Чувствительность приемника — 5 мкВ.
На рис.4.5 приведена схема УКВ приемника на микросхемах К174ХА34 и КР174УН23 (КФ174УН2301). Как и в случае предыдущего устройства, для данной схемы используется низковольтное питание. Чувствительность приемника — 5 мкВ, максимальная выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений 10% и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 270 мВт.
На рис.4.6 приведена схемы УКВ приемников, созданных на основе микросхем К174ХА42. Данные УКВ-радиоприемники, обеспечивают радиоприем станций в диапазоне 65-108 МГц (65-74 МГц и 87-108 МГц). Антенна — телескопическая или провод диаметром 1.5-2.5 мм и длиной 1 м. Чувствительность, мкВ — 6. Рабочий диапазон, МГц— 1.5-150. Отношение сигнал/шум, дБ — не менее 50. Выходное напряжение низкой частоты, мВ — 100.
На рис.4.7 приведена схема УКВ приемника на микросхемах К174ХА42 и КР174УН23 (КФ174УН2301). Для данной схемы используется низковольтное питание. Чувствительность приемника — 6 мкВ, максимальная выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений 10% и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 270 мВт.
На рис.4.8 приведена схема УКВ-радиоприемника с плавной настройкой на микросхеме К174ХА42. УКВ-радиоприемник обеспечивает радиоприем станций в диапазоне 65-108 МГц (65-74 МГц и 87-108 МГц).
Антенна — телескопическая или провод диаметром 1.5-2.5 мм и длиной 1 м. Чувствительность, мкВ — 6 (с УВЧ — 3). Рабочий диапазон, Мгц—1.5-150. Отношение сигнал/шум, дБ — не менее 50. Выходное напряжение низкой частоты, мВ — 100.
На рис.4.9 приведена схема УКВ приемника на полевых транзисторах. Чувствительность приемника— 1 мкВ, рабочий диапазон— 100-150 МГц. Схема УКВ приемника построена на основе использования сверхрегенеративного детектора. Усилитель ВЧ (T1) и сверхрегенеративный детектор (Т2) включены по схеме с общим затвором. УНЧ (Т3) рассчитан на подключение высокоомных головных телефонов.
Настройка Подстроечным конденсатором С6 устанавливается оптимальная обратная связь. Порог регулируется переменным резистором R4. Приведенные схемы необходимо рассматривать как возможные примеры УКВ - ЧМ-радиоприемников. И данными схемами, конечно, не исчерпываются все варианты схем УКВ ЧМ-приемников. Существует большое количество таких схем. Это и схемы стандартных приемников, выпускаемых промышленностью уже продолжительное время и сконструированных на основе транзисторов, и схемы на основе относительно новых специализированных интегральных схем. Это могут быть и различные варианты приемников прямого преобразования. Наибольший интерес, конечно, представляют схемотехнические решения, позволяющие создавать простые и относительно миниатюрные устройства,
собираемые и настраиваемые с минимальными трудностями при высокой повторяемости конструкций, а также схемы, для которых накоплен определенный опыт. При всех неоспоримых достоинствах УКВ ЧМ-устройств большое распространение получили радиосредства, использующие амплитудную модуляцию (AM). Несмотря на то, что АМ-устройства могут применяться и на частотах УКВ-диапазона, большее распространение они получили на более низких частотах, например, на частотах 27-28 МГц. Так же, как и в случае УКВ ЧМ-устройств, существует большое разнообразие схемотехнических решений для АМ-радиоприемников (АМ-приемников). Наибольшее распространение получили супергетеродинные радиоприемники. Используя принцип преобразования частот, реализуемый с помощью применения соответствующих конвертеров, можно использовать практически любые АМ-приемники, например, стандартные — с ДВ-, СВ-, КВ-диапазона-ми. Однако при всех достоинствах (благодаря усилению и многократному преобразованию достигается высокая чувствительность и избирательность) такое решение не всегда приемлемо из-за относительно высокой сложности и иногда значительных габаритов. До некоторой степени перечисленным выше критериям отвечают конструкции АМ-радиоприемников, построенные на основе сверхрегенеративных схем. Такие схемы отличаются сравнительной простотой и относительно высокой чувствительностью. К недостаткам данных схем следует отнести низкую избирательность, повышенный уровень шумов (особенно при настройках на частоты радиостанций) и сравнительно высокий уровень собственного излучения, присущий сверхрегенеративным схемам. При этом данное паразитное излучение осуществляется через антенну, подключенную к контуру сверхрегенератора — каскада, входящего в состав приемника. На рис.4.10 представлен пример схемы АМ-радиоприемника на 27 МГц, построенного на основе сверхрегенеративного принципа приема и преобразования принимаемого радиосигнала. Для данного примера радиоприемника можно использовать два варианта УНЧ: б — УНЧ, построенного на основе ИС К174УН4А, в — УНЧ, созданный на основе ОУ К548УН1А. При этом функционально сходные элементы на схемах (а и б) имеют одинаковую нумерацию.
Повысить чувствительность приведенной схемы (рис.4.10) АМ-приемника можно добавлением к ней УВЧ на 1 транзисторе. На рис.4.11 представлен пример схемы АМ-радиоприемника на 27 МГц с УВЧ на 1 транзисторе. Транзистор УВЧ включен по схеме с общей базой (ОБ). Чувствительность данного АМ-приемника может достигать 5 мкВ. Добавление в схему УВЧ позволяет не только увеличить чувствительность приемника, но и решить проблему собственного излучения приемника через антенну. Для данной схемы также как и для предыдущей схемы можно использовать два варианта УНЧ: б — УНЧ на ИС К174УН4А, в — УНЧ на ОУ К548УН1А, функционально сходные элементы на схемах (б и в) имеют одинаковую нумерацию.
Настройка Настройка осуществляется аналогично настройке схемы на рис.4.10. На рис.4.12 представлен еще один вариант схемы АМ-радиоприемника на 27 МГц с УВЧ на 1 транзисторе, включенном по схеме с общей базой (ОБ). За счет некоторого усложнения схемы УВЧ удалось несколько увеличить его усиление и повысить чувствительность АМ-приемника. Чувствительность тщательно настроенного АМ-радиоприемника может достигать 3-5 мкВ. Как и в предыдущем случае, данная схема характеризуется существенно меньшим собственным излучением, чем устройство без УВЧ. Здесь также можно использовать два варианта УНЧ: б — УНЧ на ИС К174УН4А, в — УНЧ на ОУ К548УН1А, функционально сходные элементы на схемах (б и в) имеют одинаковую нумерацию.
Настройка Выполняется аналогично настройке предыдущих схем, представленных, например, на рис.4.10 и рис.4.11. На рис.4.13 представлен еще один вариант схемы АМ-радиоприемника на 27 МГц с УВЧ на 1 транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Известно, что при использовании высокочастотных транзисторов схемы с ОЭ обеспечивают большее усиление по сравнению со схемами с ОБ. Однако требуют сравнительно более высокочастотных транзисторов. Как и в предыдущих устройствах (рис.4.11 и рис.4.12), данная схема АМ-приемни-ка характеризуется меньшим собственным излучением, чем АМ-приемник без УВЧ. Здесь также можно использовать два варианта УНЧ: б — УНЧ на ИС К174УН4А, в — УНЧ на ОУ К548УН1А, функционально сходные элементы на схемах (б и в) имеют одинаковую нумерацию.
Т1 — ГТ311 или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ368илиКТ3102; Т4— КТ368, КТ3102 или аналогичные; L1—диаметр 7 мм, 8 витков провода ПЭВ 0.5, подстроечник—ферритовый, L2— ВЧ-дроссель 20мкГн, например, ДОЛ, в качестве его можно использовать дроссель, выполненный на на резисторе 100к и содержащий 200 витков ПЭВ 0.1. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д., оксидные— К53-14, К53-29, К50-6; резисторы— МЛТ 0.125 или 0.25. Настройка Настройка данного АМ-радиоприемника аналогична настройке устройств, схемы которых приведены на рис.4.10-рис.4.12. Как уже отмечалось, АМ-радиоприемники, сконструированные на основе схем сверхрегенераторов, просты и надежны, обладают высокой чувствительностью. Однако повышенный уровень шумов, особенно при настройке между станциями, невысокая избирательность и собственное излучение снижают общее впечатление о достоинствах этого типа устройств и их преимуществах над супергетеродинными приемниками. Кроме этого, используя современные элементы, например, специализированные микросхемы, удается создавать достаточно малогабаритные супергетеродинные радиоприемники. На рис.4.14 представлен вариант схемы АМ-приемника на 27 МГц, созданного на базе специализированной микросхемы К174ХА10. Селективность (избирательность) обеспечивается используемым в составе приемника пьезоке-рамическим фильтром. На входе данного устройства использован однотранзисторный УВЧ (по схеме с ОЭ), следующий каскад представляет собой совмещенные гетеродин и смеситель, далее — фильтр на 465 кГц и объединенные в одной микросхеме остальные элементы приемника: усилитель ПЧ, детектор и УНЧ. В качестве антенны этого радиоприемника можно использовать телескопическую антенну или толстый медный провод.
Чувствительность приемника — лучше 3 мкВ при соотношении сигнал/шум 15 дБ. Селективность зависит от типа фильтра — лучше 25 дБ. Мощность УНЧ — 100 мВт.
Настройка В процессе настройки коллекторные токи Т1 (1-1.5 мА) и Т2 (2 мА) устанавливаются резисторами R1 и R4 Изменяя величину R10, необходимо добиться минимума искажений звукового сигнала. Чувствительность приведенных схем ЧМ- и АМ-радиоприемников может быть повышена применением более сложных схем УВЧ, обеспечивающих больший коэффициент усиления.