Долгое время радиоприёмники возглавляли список самых значимых изобретений человечества. Первые такие устройства сейчас реконструированы и изменены под современный лад, однако в схеме их сборки мало что поменялось - та же антенна, то же заземление и колебательный контур для отсеивания ненужного сигнала. Бесспорно, схемы сильно усложнились со времён создателя радио - Попова. Его последователями были разработаны транзисторы и микросхемы для воспроизведения более качественного и энергозатратного сигнала.
Почему лучше начинать с простых схем?
Если вам понятна простая то можете быть уверены, что большая часть пути достижения успеха в сфере сборки и эксплуатации уже осилена. В этой статье мы разберём несколько схем таких приборов, историю их возникновения и основные характеристики: частоту, диапазон и т. д.
Историческая справка
7 мая 1895 года считается днём рождения радиоприёмника. В этот день российский учёный А. С. Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Русского физико-химического общества.
В 1899 году была построена первая линия радиосвязи длиной 45 км между и городом Котка. Во время Первой мировой войны получили распространение приёмник прямого усиления и электронные лампы. Во время военных действий наличие радио оказалось стратегически необходимым.
В 1918 году одновременно во Франции, Германии и США учёными Л. Левви, Л. Шоттки и Э. Армстронгом был разработан метод супергетеродинного приёма, но из-за слабых электронных ламп широкое распространение этот принцип получил только в 1930-х годах.
Транзисторные устройства появились и развивались в 50-х и 60-х годах. Первый широко используемый радиоприёмник на четырёх транзисторах Regency TR-1 был создан немецким физиком Гербертом Матаре при поддержке промышленника Якоба Михаэля. Он поступил в продажу в США в 1954 году. Все старые радиоприёмники работали на транзисторах.
В 70-х начинается изучение и внедрение интегральных микросхем. Сейчас приёмники развиваются с помощью большой интеграции узлов и цифровой обработки сигналов.
Характеристики приборов
Как старые радиоприёмники, так и современные обладают определёнными характеристиками:
- Чувствительность - способность принимать слабые сигналы.
- Динамический диапазон - измеряется в Герцах.
- Помехоустойчивость.
- Селективность (избирательность) - способность подавлять посторонние сигналы.
- Уровень собственных шумов.
- Стабильность.
Эти характеристики не меняются в новых поколениях приёмников и определяют их работоспособность и удобство эксплуатации.
Принцип работы радиоприёмников
В самом общем виде радиоприёмники СССР работали по следующей схеме:
- Из-за колебаний электромагнитного поля в антенне появляется переменный ток.
- Колебания фильтруются (селективность) для отделения информации от помех, т. е. из сигнала выделяется его важная составляющая.
- Полученный сигнал преобразуется в звук (в случае радиоприёмников).
По схожему принципу появляется изображение на телевизоре, передаются цифровые данные, работает радиоуправляемая техника (детские вертолёты, машинки).
Первый приёмник был больше похож на стеклянную трубку с двумя электродами и опилками внутри. Работа осуществлялась по принципу действия зарядов на металлический порошок. Приёмник обладал огромным по современным меркам сопротивлением (до 1000 Ом) из-за того, что опилки плохо контактировали между собой, и часть заряда проскакивала в воздушное пространство, где рассеивалась. Со временем эти опилки были заменены колебательным контуром и транзисторами для сохранения и передачи энергии.
В зависимости от индивидуальной схемы приёмника сигнал в нём может проходить дополнительную фильтрацию по амплитуде и частоте, усиление, оцифровку для дальнейшей программной обработки и т. д. Простая схема радиоприёмника предусматривает единичную обработку сигнала.
Терминология
Колебательным контуром в простейшем виде называются катушка и конденсатор, замкнутые в цепь. С помощью них из всех поступающих сигналов можно выделить нужный за счёт собственной частоты колебаний контура. Радиоприемники СССР, как, впрочем, и современные устройства, основаны на этом сегменте. Как все это функционирует?
Как правило, питание радиоприёмников происходит за счёт батареек, количество которых варьируется от 1 до 9. Для транзисторных аппаратов широко используются батареи 7Д-0.1 и типа "Крона" напряжением до 9 В. Чем больше батареек требует простая схема радиоприёмника, тем дольше он будет работать.
По частоте принимаемых сигналов устройства делятся на следующие типы:
- Длинноволновые (ДВ) - от 150 до 450 кГц (легко рассеиваются в ионосфере). Значение имеют приземлённые волны, интенсивность которых уменьшается с расстоянием.
- Средневолновые (СВ) - от 500 до 1500 кГц (легко рассеиваются в ионосфере днём, но ночью отражаются). В светлое время суток радиус действия определяется приземлёнными волнами, ночью - отражёнными.
- Коротковолновые (КВ) - от 3 до 30 МГц (не приземляются, исключительно отражаются ионосферой, поэтому вокруг приёмника существует зона радиомолчания). При малой мощности передатчика короткие волны могут распространяться на большие расстояния.
- Ультракоротковолновые (УКВ) - от 30 до 300 МГц (имеют высокую приникающую способность, как правило, отражаются ионосферой и легко огибают препятствия).
- - от 300 МГц до 3 ГГц (используются в сотовой связи и Wi-Fi, действуют в пределах видимости, не огибают препятствия и распространяются прямолинейно).
- Крайневысокочастотные (КВЧ) - от 3 до 30 ГГц (используются для спутниковой связи, отражаются от препятствий и действуют в пределах прямой видимости).
- Гипервысокочастотные (ГВЧ) - от 30 ГГц до 300 ГГц (не огибают препятствий и отражаются как свет, используются крайне ограниченно).
При использовании КВ, СВ и ДВ радиовещание можно вести, находясь далеко от станции. УКВ-диапазон принимает сигналы более специфично, но если станция поддерживает только его, то слушать на других частотах не получится. В приёмник можно внедрить плейер для прослушивания музыки, проектор для отображения на удалённые поверхности, часы и будильник. Описание схемы радиоприёмника с подобными дополнениями усложнится.
Внедрение в радиоприёмники микросхемы позволило значительно увеличить радиус приёма и частоту сигналов. Их главное преимущество в сравнительно малом потреблении энергии и маленьком размере, что удобно для переноса. Микросхема содержит все необходимые параметры для понижения дискретизации сигнала и удобства чтения выходных данных. Цифровая обработка сигнала доминирует в современных устройствах. были предназначены только для передачи аудиосигнала, лишь в последние десятилетия устройство приёмников развилось и усложнилось.
Схемы простейших приёмников
Схема простейшего радиоприёмника для сборки дома была разработана ещё во времена СССР. Тогда, как и сейчас, устройства разделялись на детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного типа, рефлексные, регенеративные и сверхрегенеративные. Наиболее простыми в восприятии и сборке считаются детекторные приёмники, с которых, можно считать, началось развитие радио в начале 20-ог века. Наиболее сложными в построении стали устройства на микросхемах и нескольких транзисторах. Однако если вы разберетесь в одной схеме, другие уже не будут представлять проблемы.
Простой детекторный приёмник
Схема простейшего радиоприёмника содержит в себе две детали: германиевый диод (подойдут Д8 и Д9) и главный телефон с высоким сопротивлением (ТОН1 или ТОН2). Так как в цепи не присутствует колебательный контур, ловить сигналы определённой радиостанции, транслирующиеся в данной местности, он не сможет, но со своей основной задачей справиться.
Для работы понадобится хорошая антенна, которую можно закинуть на дерево, и провод заземления. Для верности его достаточно присоединить к массивному металлическому обломку (например, к ведру) и закопать на несколько сантиметров в землю.
Вариант с колебательным контуром
В прошлую схему для внедрения избирательности можно добавить катушку индуктивности и конденсатор, создав колебательный контур. Теперь при желании можно поймать сигнал конкретной радиостанции и даже усилить его.
Ламповый регенеративный коротковолновой приёмник
Ламповые радиоприёмники, схема которых довольно проста, изготавливаются для приёма сигналов любительских станций на небольших расстояниях - на диапазоны от УКВ (ультракоротковолнового) до ДВ (длинноволнового). На этой схеме работают пальчиковые батарейные лампы. Они лучше всего генерируют на УКВ. А сопротивление анодной нагрузки снимает низкая частота. Все детали приведены на схеме, самодельными можно считать только катушки и дроссель. Если вы хотите принимать телевизионный сигналы, то катушка L2 (EBF11) составляется из 7 витков диаметром 15 мм и провода на 1,5 мм. Для подойдет 5 витков.
Радиоприёмник прямого усиления на двух транзисторах
Схема содержит и двухкаскадный усилитель НЧ - это настраиваемый входной колебательный контур радиоприёмника. Первый каскад - детектор ВЧ модулированного сигнала. Катушка индуктивности намотана в 80 витков проводом ПЭВ-0,25 (от шестого витка идёт отвод снизу по схеме) на ферритовом стержне диаметром 10 мм и длиной 40.
Подобная простая схема радиоприёмника рассчитана на распознавание мощных сигналов от недалёких станций.
Сверхгенеративное устройство на FM-диапазоны
FM-приёмник, собранный по модели Е. Солодовникова, несложен в сборке, но обладает высокой чувствительностью (до 1 мкВ). Такие устройства используют для высокочастотных сигналов (более 1МГЦ) с амплитудной модуляцией. Благодаря сильной положительной обратной связи коэффициент возрастает до бесконечности, и схема переходит в режим генерации. По этой причине происходит самовозбуждение. Чтобы его избежать и использовать приёмник как высокочастотный усилитель, установите уровень коэффициента и, когда дойдет до этого значения, резко снизьте до минимума. Для постоянного мониторинга усиления можно использовать генератор пилообразных импульсов, а можно сделать проще.
На практике нередко в качестве генератора выступает сам усилитель. С помощью фильтров (R6C7), выделяющих сигналы низких частот, ограничивается проход ультразвуковых колебаний на вход последующего каскада УНЧ. Для FM-сигналов 100-108 МГц катушка L1 преобразуется в полувиток с сечением 30 мм и линейной частью 20 мм при диаметре провода 1 мм. А катушка L2 содержит 2-3 витка диаметром 15 мм и провод с сечением 0,7 мм внутри полувитка. Возможно усиление приёмника для сигналов от 87,5 МГц.
Устройство на микросхеме
КВ-радиоприёмник, схема которого была разработана в 70-е годы, сейчас считают прототипом Интернета. Коротковолновые сигналы (3-30 МГц) путешествуют на огромные расстояния. Нетрудно настроить приёмник для прослушивания трансляции в другой стране. За это прототип получил название мирового радио.
Простой КВ-приёмник
Более простая схема радиоприёмника лишена микросхемы. Перекрывает диапазон от 4 до 13 МГц по частоте и до 75 метров по длине. Питание - 9 В от батареи "Крона". В качестве антенны может служить монтажный провод. Приёмник работает на наушники от плейера. Высокочастотный трактат построен на транзисторах VT1 и VT2. За счёт конденсатора С3 возникает положительный обратный заряд, регулируемый резистором R5.
Современные радиоприёмники
Современные аппараты очень похожи на радиоприёмники СССР: они используют ту же антенну, на которой возникают слабые электромагнитные колебания. В антенне появляются высокочастотные колебания от разных радиостанций. Они не используются непосредственно для передачи сигнала, но осуществляют работу последующей цепи. Сейчас такой эффект достигается с помощью полупроводниковых приборов.
Широкое развитие приёмники получили в середине 20-го века и с тех пор непрерывно улучшаются, несмотря на замену их мобильными телефонами, планшетами и телевизорами.
Общее устройство радиоприёмников со времён Попова изменилось незначительно. Можно сказать, что схемы сильно усложнились, добавились микросхемы и транзисторы, стало возможным принимать не только аудиосигнал, но и встраивать проектор. Так приёмники эволюционировали в телевизоры. Сейчас при желании в аппарат можно встроить всё, что душе угодно.
Высокочастотный блок содержит преобразовательный каскад, входные и гетеродинные контуры. В приемниках первого и высшего классов, а также в диапазоне УКВ перед преобразователем имеется усилитель высокой частоты. Проверку и регулировку блока высокой частоты можно разбить на три этапа: 1) проверка генерации гетеродина; 2) определение границ диапазона, часто называемое укладкой диапазона; 3) сопряжение входных и гетеродинных контуров.
Укладка диапазонов. Настройка приемника на принимаемую станцию определяется настройкой контуров гетеродина. Входные контуры и контуры УВЧ повышают лишь чувствительность и селективность приемника. При настройке его на разные станции частота гетеродина должна всегда отличаться от принимаемой частоты на величину, равную промежуточной. Для обеспечения постоянства чувствительности и селективности по диапазону желательно, чтобы это условие выполнялось на всех частотах диапазона. Однако это соотношение частот по всему диапазону
является идеальным. При одноручной настройке получить такое сопряжение затруднительно. Схемы гетеродинов, применяемые в радиовещательных приемниках, обеспечивают точное сопряжение настроек входных и гетеродинных контуров в каждом диапазоне только в трех точках. При этом отклонение от идеального сопряжения в остальных точках диапазона оказывается вполне допустимым (рис.82).
Для хорошей чувствительности на диапазоне KB достаточно двух точек точного сопряжения. Необходимые соотношения между частотами входного и гетеродинного контуров достигаются усложнением схемы последнего. В гетеродинный контур, помимо обычного конденсатора настройки С 1 и подстроечного конденсатора С2, входит дополнительный конденсатор СЗ, называемый сопрягающим (рис. 83). Этот конденсатор (обычно постоянной емкости с допуском ±5 %) включается последовательно с конденсатором переменной емкости. Индуктивность катушки гетеродина меньше, чем индуктивность катушки входного контура.
Чтобы правильно определить границы диапазона, необходимо помнить следующее. На частоту гетеродина в начале каждого диапазона в основном влияет изменение емкости подстроечного конденсатора С 2 , а в конце диапазона - изменение положения сердечника катушки индуктивности L и емкости сопрягающего конденсатора СЗ, За начало диапазона можно считать максимальную частоту, на которую может быть настроен приемник в данном диапазоне.
Приступая к настройке контуров гетеродина, следует выяснить последовательность настройки по диапазонам. В некоторых схемах приемников контурные катушки диапазона СВ являются частью контурных катушек диапазона ДВ. В этом случае настройку нужно начинать со средневолнового, а затем настраивать длинноволновой.
В большинстве приемников применяют такую схему переключения диапазонов, которая обеспечивает независимую настройку каждого диапазона. Поэтому последовательность настройки может быть любая.
Укладку диапазона производят по методу двух точек, сущность которого заключается в установке границы высшей частоты (начало диапазона) с помощью подстроечного конденсатора, а затем низшей частоты (конец диапазона) сердечником контурной катушки (рис. 84). Но при установке границы конца диапазона несколько сбивается настройка начала диапазона. Поэтому нужно вновь проверить и подстроить начало диапазона. Эта операция производится до тех пор, пока в обеих точках диапазона не будет достигнуто соответствие шкале.
Сопряжение входных и гетеродинных контуров. Настройка производится в двух точках и проверяется в третьей. Частоты точного сопряжения в приемниках с промежуточной частотой 465 кГц для середины диапазона (f ср) и концов (f 1 и f 2) могут быть определены по формулам:
Сопряжение контуров производят в расчетных точках, которые для стандартных радиовещательных диапазонов имеют следующие значения
В отдельных моделях радиоприёмников частоты сопряжения могут немного отличаться. Нижняя частота точного сопряжения обычно выбирается на 5...10 % выше минимальной частоты диапазона, а верхняя - на 2...5 % ниже максимальной. Конденсаторы, переменной емкости позволяют настраивать контуры на частоты точного сопряжения при поворотах на углы 20...30, 65...70 и 135...140°, отсчитываемые от положения минимальной емкости.
Для настройки ламповых радиоприемников и достижения сопряжения выход сигнал генератора соединяется с входом радиоприемника (гнезда Антенна, Земля) через всеволновый эквивалент антенны (рис. 85). Транзисторные радиоприемники, имеющие внутреннюю магнитную антенну, настраивают!: помощью генератора стандартного поля, который представляет собой рамочную антенну, соединенную с генератором через безиндуктивный резистор сопротивлением 80 Ом.
Декадный делитель на конце кабеля генератора при этом не подключают. Рамку антенны делают квадратной со стороной в 380 мм из медного провода диаметром 4...5 мм. Радиоприемник располагается на расстоянии 1 м от антенны, причем ось ферритового стержня должна быть перпендикулярна к плоскости рамки (рис. 86). Величина напряженности поля в мкВ/м на расстоянии 1 м от рамки равна произведению показаний плавного и ступенчатого аттенюаторов генератора.
В диапазоне KB нет внутренней магнитной антенны, поэтому сигнал с выхода генератора подается к гнезду внешней антенны через конденсатор емкостью 20...30 пФ или на штыревую антенну через разделительный конденсатор емкостью 6,8... 10 пФ.
Приемник настраивают по шкале на высшую частоту точного сопряжения, а сигнал-генератор подстраивают по максимальному напряжению на выходе приемника. Регулируя подстроечный конденсатор (триммер) входного контура и постепенно уменьшая величину напряжения генератора, добиваются максимального увеличения выходного напряжения приемника. Таким образом осуществляется сопряжение в этой точке диапазона.
Затем приемник и генератор перестраивают на низшую частоту точного сопряжения. Вращением сердечника катушки входного контура добиваются максимального напряжения на выходе приемника. Для большей точности эту операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное напряжение на выходе приемника. После настройки контуров на краях диапазона проверяют точность сопряжения на средней частоте диапазона (третья точка). Чтобы уменьшить количество перестроек генератора и приемника, операции по укладке диапазона и сопряжения контуров часто выполняют одновременно.
Настройка ДВ-диапазона. Генератор стандартных сигналов остается подключенным к схеме приемника через эквивалент антенны. На генераторе устанавливают нижнюю частоту диапазона 160 кГц и выходное напряжение 200...500 мкВ при глубине модуляции 30...50 %. На шкале приемника устанавливают нижнюю частоту сопряжения (угол поворота ротора КПЕ примерно 160...170°).
Регулятор усиления переводят в положение максимального усиления, а регулятор полосы - в положение узкой полосы. Затем вращением сердечника катушек гетеродинного контура добиваются максимума напряжения на выходе приемника. Не меняя частоты генератора и приемника, аналогичным образом настраивают катушки контуров УВЧ (если он есть) и входных контуров до получения максимального напряжения на выходе приемника. При этом постепенно уменьшают величину выходного напряжения генератора.
Настроив конец диапазона ДВ, устанавливают конденсатор переменной емкости в положение, соответствующее точке сопряжения на высшей частоте диапазона (угол поворота КПЕ 20...30°), Частоту генератора устанавливают равной 400 кГц, а выходное напряжение - 200...600 мкВ. Вращением подстроечных конденсаторов контуров сначала гетеродина, а затем УВЧ и входных контуров добиваются максимального выходного напряжения приемника.
Настройка контуров на высшей частоте диапазона изменяет настройку на низшей частоте. Для повышения точности настройки описанный процесс необходимо повторить в той же последовательности 2...3 раза. При повторной подстройке ротора КПЕ следует ставить в прежнее положение, т. е. в то, при котором проводилась первая настройка. Затем надо проверить точность сопряжения в середине диапазона, Частота точного сопряжения в середине диапазона ДВ равна 280 кГц. Установив соответственно на генераторе и шкале приемника эту частоту, проверяют точность градуировки и чувствительность приемника. Если наблюдается провал чувствительности приемника в середине диапазона, то необходимо изменить емкость сопрягающего конденсатора, а процесс настройки повторить.
Заключительный этап - проверка правильности настройки. Для этого в настроенный контур вносят сначала одним, потом вторым концом испытательную палочку, представляющую собой изоляционный пруток (или трубку), на одном конце которого закреплен стержень из феррита, а на другом - из меди. Если настройка произведена правильно, то при поднесении к полю катушки контура любого конца испытательной палочки сигнал на выходе приемника должен уменьшаться. В противном случае один из концов палочки будет уменьшать сигнал, а другой - увеличивать. После того как ДВ-диапазон настроен, можно аналогичным образом настраивать С В- и КВ-диапазоны. Однако, как уже отмечалось, на КВ-диапазоне сопряжение достаточно производить в двух точках: на нижней и верхней частотах диапазона. В большинстве радиоприемников диапазон KB разделен на несколько поддиапазонов, В этом случае частоты точного сопряжения имеют следующие значения!
Особенности настройки КВ-диапазона. При настройке КВ-диапазона сигнал от генератора может прослушиваться в двух местах шкалы настройки. Один сигнал - основной, а второй - так называемый зеркальный. Объясняется это тем, что на КВ-диапазоне зеркальный сигнал подавляется значительно хуже, и поэтому его можно спутать с Основным сигналом, Поясним это примером. На вход приемника подано напряжение с частотой 12 100 кГц, т. е. начало КВ-диапазона. Для того чтобы на выходе преобразователя частоты получить частоту, равную промежуточной, т, е. 465 кГц, необходимо гетеродин настроить на частоту, равную 12 565 кГц. При настройке гетеродина на частоту 465 кГц ниже принимаемого сигнала, т. е. 11 635 кГц, на выходе преобразователя тоже обеспечивается напряжение промежуточной частоты. Таким образом, промежуточная частота в приемнике будет получаться при двух частотах, гетеродина, из которых одна выше частоты сигнала на величину промежуточной частоты (правильная), а другая - ниже (неправильная). В процентном отношении разница между правильной и неправильной частотами гетеродина очень мала.
Поэтому при настройке КВ-диапазона следует из двух настроек гетеродина выбрать ту, которая получается при меньшей емкости конденсатора контура или при более вывернутом сердечнике катушки. Правильность настройки гетеродина проверяют при постоянной частоте сигнал генератора. При увеличении емкости (или индуктивности) контура гетеродина должен прослушиваться сигнал еще в одном месте шкалы приемника.. Можно также проверить правильность настройки гетеродина при неизменной настройке приемника. При изменении частоты сигнал генератора на частоту, равную двум промежуточным, т. е. на 930 кГц, также должен прослушиваться сигнал. Более высокая частота в этом случае называется зеркальной, а более низкий по частоте сигнал является основным.
Настройка антенного фильтра. Настройка блока высокой частоты начинается с настройки антенного фильтра. Для этого выход сигнал генератора соединяют с входом приемника через эквивалент антенны. На шкале частот генератора устанавливают частоту 465 кГц и глубину модуляции 30...50 % Выходное напряжение генератора должно быть таким, чтобы измеритель выхода, подключенный для контроля выходного напряжения приемника, показывал напряжение порядка 0,5... 1 В. Переключатель диапазонов приемника устанавливают в положение ДВ, а стрелку-визир настройки - на частоту 408 кГц. Вращая сердечник контура антенного фильтра, добиваться минимального напряжения на выходе приемника, при этом по мере ослабления сигнала увеличивают выходное напряжение генератора.
После окончания настройки все подстроенные сердечники контурных катушек, положения катушек магнитной антенны необходимо зафиксировать.
Настройка транзисторного приемника в принципе мало отличается от настройки приемника лампового. Убедившись в том, что усилитель НЧ исправлен и лампы или транзисторы приемника работают в нормальных режимах, приступают к настройке контуров. Настройку начинают с детекторного каскада, затем переходят к усилителю ПЧ, гетеродину и входным контурам.
Настраивать контуры лучше всего с помощью генератора высокой частоты. Если же его нет, то можно производить настройку на слух, по принимаемым радиостанциям. В этом случае может потребоваться лищь авометр любого типа (ТТ-1, ВК7-1) и другой приемник, промежуточная частота которого равна промежуточной частоте настраиваемого приемника, но иногда настраивают и без всяких приборов. Авометр при настройке служит индикатором выходного сигнала.
При настройке контуров усилителя ПЧ в ламповом приемнике, когда для этой цели используются ВЧ генератор и ламповый вольтметр, последний недопустимо присоединять к сетке лампы, так как входная емкость вольтметра при этом добавляется к емкости сеточного контура. Вольтметр при настройке контуров следует присоединять к аноду следующей лампы. При этом контур в цепи анода этой лампы нужно зашунтировать резистором с сопротивлением порядка 500 - 1000 Ом.
Закончив настройку тракта усиления ПЧ, приступают к настройке гетеродина и усилителя ВЧ. Если в приемнике имеется несколько диапазонов, то настройку начи-нают с KB диапазона, а затем переходят к настройке.
Контуров СВ и ДВ диапазонов. Коротковолновые катушки (а иногда и средневолновые), в отличие от длинноволновых, обычно не.имеют сердечников;, намотаны они бывают чаще всего на цилиндрических (а иногда и на ребристых) каркасах. Изменение индуктивности таких катушек производят при настройке контуров, сдвигая или раздвигая витки катушек.
Для того чтобы определить, следует ли в данном контуре сдвигать витки или раздвигать их, необходимо вносить внутрь катушки либо приближать к ней попеременно кусочек феррита и латунный (или медный) стерженек. Еще удобнее эту операцию производить, если вместо отдельного кусочка феррита и латунного стержня применить специальную комбинированную индикаторную палочку, на одном конце которой закреплен магнетит (феррит), а на другом - латунный стержень.
Увеличивать индуктивность катушки контура усилителя ВЧ следует в том случае, если в точках сопряжения контуров громкость сигнала на выходе приемника возрастает при введении в катушку феррита и уменьшится при введении латунного стержня, и наоборот, индуктивность следует уменьшать, если громкость увеличивается при введении латунного стержня и уменьшается при введении феррита. Если контур настроен правильно, ослабление громкости сигнала в точках сопряжения наступает при введении и ферритового, и латунного стержней.
Контуры СВ и ДВ диапазонов настраивают в том же порядке. Изменение индуктивности катушки контура в точках сопряжения производится на этих диапазонах соответствующей регулировкой ферритового сердечника.
Изготовляя самодельные контурные катушки, рекомендуется намотать несколько заведомо лишних витков. Если при настройке контуров выявится, что индуктивность контурной катушки недостаточна, доматывать витки на готовой катушке окажется значительно сложнее, чем смотать лишние витки в процессе самой настройки.
Чтобы облегчить настройку контуров и градуировку шкалы, можно воспользоваться заводским приемником. Сравнивая углы поворота осей конденсаторов переменной емкости настраиваемого приемника и заводского (если блоки одинаковы) или положение указателей шкал, определяют, в какую сторону нужно сдвигать настройку контура. Если станция на шкале настраиваемого приемника находится ближе к началу шкалы, чем у заводского, то емкость подстроечного конденсатора контура гетеродина следует уменьшить, и наоборот, если ближе к середине шкалы - увеличить.
Способы проверки гетеродина в ламповом приемнике. Проверить, работает ли гетеродин в ламповом приемнике, можно разными способами: с помощью вольтметра, оптического индикатора настройки и т. д.
При использовании вольтметра его подключают параллельно резистору в анодной цепи гетеродина. Если замыкание пластин конденсатора в контуре гетеродина вызывает увеличение показаний вольтметра, то гетеродин работает. Вольтметр должен иметь сопротивление не менее 1000 Ом/В и быть установлен на предел измерений в 100 - 150 В.
Проверка работоспособности гетеродина оптическим индикатором настройки (лампа 6Е5С) также несложна. Для этого управляющую сетку лампы гетеродина коротким проводником соединяют с сеткой лампы 6Е5С через резистор сопротивлением 0,5 - 2 МОм. Темный сектор индикатора настройки при нормальной работе гетеродина должен быть полностью закрыт. По изменению темного сектора лампы 6Е5С при вращении ручки настройки приемника можно судить об изменении амплитуды напряжения генератора на разных участках диапазона. В случае если неравномерность амплитуды наблюдается в значительных пределах, более равномерной генерации по диапазону можно добиться подбором количества витков катушки связи.
Проверку работы гетеродина транзисторного приемника осуществляют измеряя напряжение на нагрузке гетеродина (чаще всего на эмиттере транзистора преобразователя частоты или смесителя). Напряжение гетеродина, при котором преобразование частоты получается наиболее эффективным, лежит в пределах 80 - 150 мВ на всех диапазонах. Измерение напряжения на нагрузке производят ламповым вольтметром (ВЗ-2А, ВЗ-3 и др.). При замыкании контура гетеродина колебания его срываются, что можно отметить, измеряя напряжение на его нагрузке.
Иногда устранить самовозбуждение удается очень простыми способами. Так, чтобы устранить самовозбуждение в каскаде усиления ПЧ, в цепь управляющей сетки лампы этого каскада можно включить резистор сопротивлением 100 - 150 Ом. Усиление напряжения промежуточной частоты в каскаде уменьшится при этом незначительно, так как на сопротивлении теряется лишь небольшая часть подводимого напряжения сигнала.
В транзисторных приемниках самовозбуждение может наблюдаться, если разрядились батарея элементов или аккумуляторы. Батарею в этом случае следует заменить, а аккумуляторы поставить на зарядку.
В ряде случаев самовозбуждение в приемнике и телевизоре удается устранить и такими мерами, как перенос заземления отдельных элементов схемы, переделка монтажа и т. п. Оценить эффективность принятых мер борьбы с самовозбуждением часто можно следующим способом.
Рис. 25. К пояснению способа устранения самовозбуждения в транзисторных рефлексных приемниках
Приемник или телевизор подключают к регулируемому источнику питания (то есть к такому источнику, напряжение которого, подаваемое на анодные цепи, можно изменять в широких пределах), а на выходе приемника включают ламповый вольтметр или другой стрелочный индикатор. Так как в момент возникновения самовозбуждения напряжение на выходе приемника резко меняется, отклонение стрелки индикатора позволяет легко это отметить. Напряжение, снимаемое с источника, контролируется вольтметром.
Если самовозбуждение возникает при номинальном напряжении, то напряжение питания уменьшают до величины, при которой прекращается генерация. Затем принимают те или иные меры против самовозбуждения и повышают напряжение до возникновения генерации, отмечая его по вольтметру. В случае удачно принятых мер порог самовозбуждения должен значительно повыситься.
В транзисторных рефлексных приемниках самовозбуждение может возникнуть из-за неудачного расположения высокочастотного трансформатора (или дросселя) относительно магнитной антенны. Устранить такое самовозбуждение можно, используя короткозамкнутый виток медного провода диаметром 0,6 - 1,0 мм (рис. 25). П-образную скобу провода.продевают через отверстие в плате, загибают снизу, скручивают и припаивают к общему проводу приемника. Скоба может служить при этом элементом крепления трансформатора. Если обмотка трансформатора намотана на ферритовом кольце равномерно, то соответствующая ориентация короткозамкнутого витка относительно других ферритовых деталей не потребуется.
Почему приемник «завывает» на KB диапазоне. Часто можно наблюдать, что супергетеродинный приемник при приеме вещательной станции на коротких волнах при небольшой расстройке начинает «завывать». Однако если приемник настроить более точно на принимаемую станцию, то прием снова становится нормальным.
Причина «завывания» при работе приемника на коротких волнах заключается в акустической связи между громкоговорителем приемника и блоком конденсаторов настройки.
Устранить такую генерацию можно улучшением амортизации блока настройки, а также уменьшением различными доступными способами акустической обратной связи - изменением способа крепления громкоговорителя и т. д.
Настройка усилителя ПЧ с помощью другого приемника. В начале этого раздела был описан способ настройки радиоприемника с использованием простейших приборов. При отсутствии таких приборов настройку радиоприемников обычно производят на слух, без приборов. Однако сразу следует сказать, что этот способ не обеспечивает достаточной точности настройки и может применяться лишь в крайнем случае.
Для настройки контуров усилителя ПЧ вместо генератора стандартных сигналов можно использовать другой приемник, промежуточная частота которого равна промежуточной частоте настраиваемого приемника. -У настраиваемого лампового приемника провод АРУ, идущий от диода к управляющим сеткам регулируемых ламп, необходимо при настройке отсоединить от диода и соединить с шасси. Если этого не сделать, то система АРУ будет затруднять точную настройку полосовых фильтров. Кроме того, при настройке усилителя ПЧ надо сорвать колебания гетеродина, заблокировав его контур --конденсатором емкостью 0,25 - 0,5 мкФ.
Используемый при этом вспомогательный приемник не нужно подвергать каким-либо существенным переделкам. Для настройки потребуется всего лишь несколько дополнительных деталей: переменный резистор (0,5 - 1 МОм), два конденсатора постоянной емкости и два-три резистора постоянного сопротивления.
Настройку контуров усилителя. ПЧ приемника производят следующим образом. Вспомогательный приемник предварительно настраивают на одну из местных станций, работающих в диапазоне длинных или средних волн. Далее общие провода или шасси обоих приемников соединяют между собой, а провод, идущий в ламповом приемнике к управляющей сетке лампы первого каскада усиления ПЧ вспомогательного приемника, отсоединяют и подключают к управляющей сетке лампы соответствующего каскада усилителя ПЧ настраиваемого приемника. В случае настройки транзисторного приемника сигнал ПЧ через конденсаторы емкостью 500 - 1000 пФ подается поочередно на базы транзисторов соответствующих каскадов усилителя ПЧ.
Затем оба приемника вновь включают, однако во избежание помех при настройке низкочастотную часть вспомогательного, а также гетеродин настраиваемого приемника следует отключить (в ламповых приемкиках - вынув лампы соответственно усилителя НЧ и гетеродина).
При настройке каскадов усилителя ПЧ транзисторного приемника его гетеродин следует отключать, устанавливая перемычку в контуре гетеродина.
После этого, подав сигнал промежуточной частоты со вспомогательного приемника на вход усилителя ПЧ настраиваемого и плавно регулируя настройку контуров ПЧ последнего, добиваются слышимости станции, на которую настроен вспомогательный приемник. Дальше продолжают настройку- отдельно каждого контура (на максимальный уровень сигнала), причем настройку лучше всего вести по стрелочному прибору, подключенному к выходу усилителя НЧ, или по оптическому индикатору (лампа 6Е5С или ей подобная).
Начинают настройку с последнего контура ПЧ; сигнал подают на базу соответствующего транзистора либо прямо на сетку той лампы, в анодную цепь которой включен настраиваемый контур.
Если настройка ведется не по оптическому индикатору, а по громкости звука, то уровень громкости рекомендуется устанавливать минимальным, так как ухо человека при слабых звуках более чувствительно к изменению уровня громкости.
О настройке приемника по радиостанциям. Настройку супергетеродинного приемника - лампового или транзисторного - по принимаемым станциям без использования вспомогательного приемника обычно начинают на KB диапазоне. Регулируя контуры ПЧ по максимуму шумов и вращая ручку настройки, приемник устанавливают на любую из слышимых станций. Если удается принять такую станцию, то сразу же начинают регулировать контуры ПЧ, добиваясь максимальной слышимости (настройку начинают с последнего контура ПЧ). Затем ведут настройку гетеродинных и входных контуров, сначала на коротких, затем на средних и длинных волнах. Следует отметить, что настройка приемников по этому методу сложна, трудоемка и требует опыта и навыков.
Лампа 6Е5С - индикатор при настройке. По громкости звучания производить настройку контуров приемника, как уже говорилось, не рекомендуется, особенно если устанавливается высокий уровень громкости на выходе. Чувствительность человеческого уха к изменению уровня сигнала при громких звуках очень низка. Поэтому если все же приходится настраивать приемник по звуку, то регулятором следует устанавливать низкий уровень громкости, либо, что лучше, использовать оптический индикатор настройки - лампу 6Е5С или другую подобную.
Настраивая супергетеродинные приемники по принимаемым станциям и используя в качестве индикатора точности настройки лампу 6Е5С, регулировку контуров удобнее производить при таком уровне входного сигнала, при котором темный сектор этой лампы сужается до 1 - 2 мм.
Чтобы регулировать напряжение сигнала на входе приемника, параллельно антенной катушке можно подключать, например, резистор переменного сопротивления, величина которого в зависимости от чувствительности приемника может быть выбрана в пределах от 2 до 10 кОм.
Как обнаружить неисправный каскад в усилителе ВЧ. При налаживании или ремонте приемника каскад, в котором имеется неисправность, можно обнаружить с помощью антенны, поочередно присоединяя ее к базам транзисторов или к сеткам ламп усилителя и определяя на слух по шумам, имеются ли неисправности в этих каскадах.
Этим способом удобно пользоваться в тех случаях, когда имеется несколько каскадов усиления ВЧ.
Антенну в виде куска провода можно применять и при проверке каскадов усиления ПЧ и ВЧ в телевизорах. Так как на частотах, близких к промежуточной частоте телевизоров, нередко работают коротковолновые станции, то прослушивание этих станций будет свидетельствовать об исправности звукового канала,
|
|
Итак, соблюдая разумную осторожность вскрываем аппарат. Смотрим, к чему подключена ручка настройки частоты. Это может быть вариометр (металлическая, в несколько сантиметров штуковина, обычно их две или одна двойная, с продольными отверстиями, в которые вдвигаются или выдвигаются пара сердечников.) Этот вариант часто применялся раньше. Пока я не буду писать о нем.() И это может быть - пластмассовый кубик размером несколько сантиметров (2...3). В нем живет несколько конденсаторов, которые меняют свою емкость по нашей прихоти. (Существует еще метод настройки варикапами. При этом регулятор настройки очень похож на регулятор громкости. Мне такой вариант не встречался).
2. НАЙДЕМ ГЕТЕРОДИННУЮ КАТУШКУ И ПОДКЛЮЧЕННЫЕ К НЕЙ КОНДЕНСАТОРЫ.
Итак, у Вас КПЕ! Действуем дальше. Ищем вокруг него медные катушки (желтые, коричневые спирали из нескольких витков. Обычно они бывают не ровные, а наперекосяк смятые и поваленные. И это правильно, так их настраивают.). Мы можем увидеть одну, две, три и более катушек. Не пугайтесь. Все очень просто. Включаем ваш аппарат в разобранном виде (не забудем подключить антенну подлиннее) и настраиваем его на любую радиостанцию (лучше не на самую громкую). После этого потрогаем металлической отверткой или просто пальцем (контакт необязателен, просто проведите чем-нибудь рядом с катушкой. Реакция приемника будет разной. Сигнал может стать громче или может появиться помеха, но катушка, которую мы ищем даст самый сильный эффект. Перед нами проскочит сразу несколько станций и прием будет полностью нарушен. Значит вот она какая ГЕТЕРОДИННАЯ катушка. Частоту гетеродина определяет контур, состоящий из этой самой катушки и включенных параллельно ей конденсаторов. Их несколько - один из них находится в КПЕ и заведует перестройкой частоты (мы ловим с его помощью разные станции), второй тоже находится в кубике КПЕ, вернее на его поверхности. Два или четыре небольших винтика на задней поверхности КПЕ (обычно она обращена к нам) это два или четыре подстроечных конденсатора. Один из них используется для подстройки гетеродина. Обычно эти конденсаторы состоят из двух пластин, наезжающих друг на друга при вращении винтика. Когда верхняя пластина находится точно над нижней, то емкость максимальна . Потрогайте эти винтики отверткой. Сместите их туда-сюда на несколько (как можно меньше) градусов. Можете маркером пометить их начальное положение, чтобы застраховаться от неприятностей. Какой из них влияет на настройку? Нашли? Он и понадобится нам в ближайшем будущем.
3. ЕЩЕ РАЗ ОПРЕДЕЛИМСЯ, КУДА ПЕРЕСТРАИВАЕМСЯ И ДЕЙСТВУЕМ.
Какой диапазон есть в Вашем приемнике и какой нужен. Понижаем частоту или повышаем? Чтобы понизить частоту достаточно добавить 1...2 витка к гетеродинной катушке. Как правило она содержит 5...10 витков. Возьмите кусочек голого луженого провода (например вывод от какого-нибудь длинноногого элемента) и поставьте небольшой протез. После такого наращивания катушку надо подстроить. Включаем приемник и ловим какую-нибудь станцию. Нет станций? Чепуха, возьмем антенну подлиннее и покрутим настройку. Вот, что-то поймалось. Что это. Придется подождать, когда скажут или взять другой приемник и поймать то же самое. Смотрите, как расположилась эта станция. На том ли конце диапазона. Нужно сдвинуть еще ниже? Легко. Сдвинем плотнее витки катушки. Снова поймаем эту станцию. Теперь хорошо? Только ловит плохо (антенна нужна длинная). Правильно. Теперь найдем антенную катушку. Она где-то рядом. К ней обязательно подходят провода от КПЕ. Попробуем включив приемник вставить в неее или просто поднести к ней какой-нибудь ферритовый сердечник (можно взять дроссель ДМ, сняв с него обмотку). Громкость приема увеличилась? Точно, это она. Для снижения частоты необходимо нарастить катушку на 2...3 витка. Кусочек жесткого медного провода подойдет. Можно просто заменить прежние катушки на новые, содержащие на 20% больше витков. Витки этих катушек не должны лежать плотно. Изменяя растяжение катушки и искривляя ее мы меняем индуктивность. Чем плотнее намотана катушка и чем больше в ней витков, тем выше ее индуктивность и ниже будет рабочий диапазон. Не забывайте, что реальная индуктивность контура выше индуктивности отдельно взятой катушки, так как она суммируется с индуктивностью проводников, которые составляют контур.
Для наилучшего приема радиосигнала наобходимо, чтобы разница в резонансных частотах гетеродинного и антенного контуров составляла 10,7 МГц - это частота фильтра промежуточной частоты. Это называется правильным сопряжением входного и гетеродинного контуров. Как его обеспечить? Читаем дальше.
НАСТРОЙКА (СОПРЯЖЕНИЕ) ВХОДНОГО И ГЕТЕРОДИННОГО КОНТУРОВ.
РИС.1. Высокочастотная часть платы УКВ-FM радиоприемника. Хорошо видно, что подстроечный конденсатор входного контура (CA-P) установлен в положение минимальной емкости (в отличие от гетеродинного подстроечного конденсатора CG-P). Точность установки роторов подстроечных конденсаторов 10 градусов.
Катушка гетеродина (LG) имеет большую прореху в намотке, которая снижает ее индуктивность. Эта прореха появилась в процессе настройки.
В верхней части фотографии видна еще одна катушка. Это входной антенный контур. Он широкополосный и не перестраивается. Телескопическая антенна подключена именно к этому контуру (через переходный конденсатор). Назначение этого контура - снять грубые помехи на частотах значительно ниже рабочих.
И ЕЩЕ ОДНО ДЕЙСТВИЕ, РАЗ УЖ МЫ УЖЕ ЗДЕСЬ.
Настройтесь на вашу любимую станцию, затем укоротите антенну до минимума, когда уже появляются помехи и подстройте фильтр ПЧ, который вы глядит как металлический квадратик с сиреневым кружком (в средней левой части фото). Точная настройка этого контура очень важна для чистого и громкого приема. Точность установки шлица 10 градусов.
Всего одна микросхема понадобится вам, чтобы построить простой и полноценный FM приемник, который способен принимать радиостанции в диапазоне 75-120 МГц. FM приемник содержит минимум деталей, а его настройка, после сборки, сводится к минимуму. Так же обладает хорошей чувствительностью для приема УКВ ЧМ радиостанций.
Все это благодаря микросхеме фирмы «Philips» TDA7000, которую можно купить без проблем на нашем любимом Али экспресс – .
Схема приемника
Вот сама схема приемника. В неё добавлены ещё две микросхемы, чтобы в конце получилось полностью законченное устройство. Начнем рассматривать схему справа налево. На ходовой микросхеме LM386 собран, уже ставший классическим, усилитель низкой частоты для небольшой динамической головки. Тут, думаю, все ясно. Переменным резистором регулируется громкость приемника. Далее, выше добавлен стабилизатор 7805, преобразующий и стабилизирующий питающее напряжение до 5 В. Которое нужно для питания микросхемы самого приемника. И наконец, сам приемник собран на TDA7000. Обе катушки содержит 4,5 витка провода ПЭВ-2 0,5 при диаметре обмотки 5 мм. Вторая катушка наматывается на каркас с подстроечником из феррита. Приемник настраивается на частоту переменным резистором. Напряжение, с которого идет на варикап, которой в свою очередь меняет свою емкость.При желании от варикапа и электронного управления можно отказаться. А на частоту можно настраиваться либо подстроечным сердечником, либо переменным конденсатором.
Плата FM приемника
Монтажную плату для приемника я начертил таким образом, чтобы не сверить в ней отверстия, а чтобы как с SMD компонентами напаивать все с верху.Размещение элементов на плате
Использовал классическую технологию ЛУТ для производства платы.
Распечатал, прогрел утюгом, протравил и смыл тонер.
Напаял все элементы.
