Приёмники прямого преобразования схемы. Шестидиапазонный приемник прямого преобразования с эффективным подавлением наводок. Как это работает

Н а этой странице представлена глава из книги В. Т. Полякова "Радиолюбителям, о технике прямого преобразования" издания 1990 г - "приемник на 80 м".

Принципиальная схема приемника приведена на рисунке ниже.

Сигнал из антенны через конденсатор связи С1 поступает на входной контур L1 C10 C11 и далее на смеситель, выполненный на двух включенных встречно-параллельно кремниевых диодах VD1, VD2. Нагрузкой смесителя служит П-образный фильтр нижних частот L3 C10 C11 с частотой среза 3 кГц. Напряжение гетеродина подается на смеситель через первый конденсатор фильтра - С10.

Гетеродин приемника собран по схеме с емкостной обратной связью на транзисторе VT1. Катушка контура гетеродина включена в коллекторную цепь. Гетеродин и входной контур перестраиваются по диапазону одновремено, сдвоенным блоком конденсаторов переменой емкости С3, С6, причем частота настройки гетеродина(1,75...1,9МГц) вдвое ниже частоты настройки входного контура.

Усилитель НЧ выполнен по схеме с непосредственой связью между каскадами, на транзисторах VT2, VT3. Нагрузка усилителя служат высокоомные телефоны с сопротивлением постоянному току 4 кОм, например ТА-4.

Приемник может питаться от любого источника напряжением 12 в, потребляемый ток - около 4 мА. Катушки приемника L1 и L2 намотаны на каркасах диаметром 6 мм и подстраиваются сердечниками из феррита 600НН, диаметром 2,7 и длиной 10...12 мм(можно использовать широко распостраненные унифицированные каркасы от катушек радиовещательных радиоприемников). Намотка - виток к витку. L1 содержит 14 витков провода ПЭЛШО 0,15, L2 - 32 витков провода ПЭЛШО 0,1. Отводы у обеих катушек - от четвертого витка, считая от заземленного провода.

Катушка фильтра L3 индуктивностью 100 мГ намотана на магнитопроводе К18×8×5 из феррита 2000НН и содержит 250 витков провода ПЭЛШО 0,1...0,15. Можно применить магнитоповод К10×7×5 из того же феррита, увеличив число витков до 300, либо К18×8×5 из феррита 1500НМ или 3000НМ(в этом случае обмотка должна состоять из 290 или 200 витков, соответственно).

В крайнем случае, при отсутствии ферритовых магнитопроводов катушку фильтра можно заменить резистором сопротивлением 1...1,3 кОм. Избирательность и чувствительность приемника при этом несколько ухудшаться. Блок переменных конденсаторов использован от приемника "Спидола". Можно применить и другой блок, но обязательно с воздушным диэлектриком. Для облегчения настройки на SSB станции желательно оснастить блок хотя бы простейшим верньером.

В гетеродине приемника хорошо работают транзисторы КТ315 и КТ312 с любым буквенным индексом. Для усилителя НЧ пригодны практически любые низкочастотные p-n-p транзисторы. Желательно, однако, чтобы VT2 был малошумящим(П27А, П28, МП39Б),а коэффициент передачи тока каждого из транзисторов был не ниже 50...60. Конденсаторы С2,С4,С5,С7 - КСО или керамические. Остальные детали могут быть любых типов.

Шасси приемника состоит из передней панели размерами 180×80 мм и двух боковых планок длиной по 110 и высотой 20 мм, привинченых по бокам передней панели в нижней ее части. Все эти детали выполнены из дюралюминия. К планкам крепится монтажная плата размерами 180×55 мм из фольгированного гетинакса. Расположение деталей на плате, на рисунке ниже.

Эскиз печатных проводников не приводится, так как расположение проводников зависит от размеров использованных деталей. Печатный монтаж не обязателен. Если плата изготовлена из нефольгированного материала, вдоль нее следует проложить несколько "земляных" шин. Чем больше площадь таких шин, тем лучше экранировка деталей от внутренних и внешних наводок.

Налаживание приемника начинают с проверки режимов транзисторов, по постоянному току. Напряжение на коллекторе транзистора VT3 должно составлять 7...9 в. Если оно отличается от указанного, подбирается резистор R3. Напряжeние на эмиттере транзистора VT1 должно быть равно 6..8 в. Его регулируют подбором сопротивления резистора R1.

Затем следует убедиться в наличии генерации, замыкая выводы катушки L2. Уровень шума в телефонах должен при этом несколько снизиться, из-за уменьшения шумов смесителя. Подсоеденив антенну, производят настройку на какую-либо станцию и подбирают положение отвода катушки L2(в пределах ±1 - 2 витков) по наибольшей громкости приема. От тщательности выполнения этой операции зависит чувствительность приемника.

Диапазон настройки устанавливают сердечником катушки L2 с помощью ГСС или прослушивая сигналы любительских станций. В последнюю очередь настраивают входной контур вращением сердечника катушки L1 по наибольшей громкости приема. Связь с антенной устанавливают конденсатором C1 такой, чтобы большинство станций прослушивалось со средней громкостью. Это избавляет от введения специального регулятора громкости.

Правильно налаженный приемник имет коэффицинт усиления, измереный как отношение звукового напряжения на телефонах, к высокочастотному напряжению на клеммах антенны, около 15 000. Напряжение собственых шумов приемника, приведеного к клемме антенны, не превышает 1мкВ. Телеграфный сигнал величиной 1,5 ...2 мкВ уже хорошо различается в телефонах.

Шум эфира при использовании антенны длиной всего несколько метров намного превосходит собственные шумы приемника. Однако, для получения достаточной громкости приема желательно, чтобы длина антенны была не менее 15...20 м.

Приемник прямого преобразования

Приемник принимает сигналы любительских радиостанций в диапазонах 7, 14 и 21 МГц. К числу особенностей схемотехнического решения следует отнести отсутствие переключателя диапазонов и то, что частота гетеродина не изменяется при переходе с одного диапазона на другой.
Чтобы понять это нужно вспомнить что частоты любительских КВ диапазонов расположены в правильной геометрической прогрессии. То есть, гармоники НЧ диапазонов оказываются в ВЧ диапазонах. Поэтому, гетеродин работает на частотах диапазона 7 МГц, а при приеме на диапазонах 14 МГц и 21 МГц, соответственно смеситель работает на второй и третьей гармонике гетеродина. Поэтому, гетеродин можно не переключать. Смена диапазонов производится перестройкой входного полосового фильтра. Обычно, в такой схеме используют переключаемые входные контура или контурные емкости. Это требует наличия переключателя и значительного числа других деталей. Здесь, вместо того чтобы изменять ступенчато частоту настройки входного фильтра, его частота перестраивается плавно с помощью двухсекционного переменного конденсатора. На ручке-указателе, закрепленной на оси этого конденсатора нужно сделать три отметки, соответствующие настройке входного полосового фильтра на диапазон 7 МГц, 14 МГц и 21 МГц. Кроме упрощения механической конструкции схемы выбора диапазонов, такой способ позволяет в случае необходимости немного подстраивать входной фильтр так, чтобы, например, отстроиться от помех или получить максимум чувствительности и селективности в нужном участке выбранного диапазона.

Рассмотрим схему. Сигнал от антенны поступает через коаксиальный разъем Х1. На сдвоенном переменном резисторе R1 сделан плавный входной аттенюатор, которым можно регулировать чувствительность приемника (ручка подписана «Уровень»). Далее, - двухзвенный полосовой фильтр на контурах L2-C4.1-C1-C3-C2-C4.2-L3, перестраиваемый с помощью сдвоенного переменного конденсатора с воздушным диэлектриком С4. Катушка L1 служит для связи входного аттенюатора с фильтром.
На выходе полосового фильтра включен однотактный ключевой смеситель на полевом транзисторе VT1. Сигнал гетеродина поступает на затвор транзистора и он работает как сопротивление, управляемое сигналом, поступающим на затвор, фактически ключующий входной сигнал на выходную емкостную нагрузку. Закрывающее напряжение на затворе VT1 устанавливается автоматически из-за выпрямляющего действия перехода транзистора.
Открывание VT1 происходит при определенной величине напряжения на его затворе. При этом, изменяя величину синусоидального напряжения гетеродина мы изменяем угловую величину (точку синусоиды) на которой открывается VT1. Таким образом, изменяя величину напряжения гетеродина мы изменяем скважность импульсов открывания VT1. В данном случае, при работе на гармониках, для получения равномерной чувствительности во всех диапазонах нужно чтобы скважность была около четырех. Для того чтобы этого достигнуть нужно, чтобы VT1 был с напряжением отсечки как минимум в два раза меньше чем у VT2.
На выходе смесителя образуется комплекс частот, низкую частоту с полосой 3 кГц из которого выделяет П-образный ФНЧ C10-L5-С11. Далее, - усиление низкочастотного сигнала с помощью УНЧ, состоящего из предварительного усилителя на транзисторе VT3 и усилителя мощности на микросхеме А1, нагруженного на миниатюрный дингамик В1 сопротивлением звуковой катушки 8 Ом. Резистор R6 служит для регулировки громкости.
Гетеродин сделан на транзисторе VT2 по схеме индуктивной трехточки. Контур гетеродина L4-C7-C6-C5 перестраивается переменным конденсатором С5 с воздушным диэлектриком. Частота гетеродина перестраивается в пределах 6,9-7,2 МГц. Для того чтобы получить необходимый диапазон перестройки максимальная емкость переменного конденсатора С5 уменьшена последовательным включением С6, а минимальная емкость уве-личина параллельным включением емкости С7 к контурной катушке.
Напряжение питания гетеродина стабилизировано стабилитроном VD1.
Все высокочастотные катушки намотаны на каркасах с сердечниками из карбонильного нильного железа. Каркасы сделаны из каркасов контуров ПЧИ старых ламповых чернобелых телевизоров. Такой каркас представляет собой основание и трубку с резьбой, внутри которой расположено два резьбовых сердечника из карбонильного железа. Нужно извлечь сердечники из трубки, и отпилить кусок трубки равный примерно 2/3 от общей длины. Затем ввернуть в неё один из этих сердечников. Каркас готов. Все контурные катушки содержат по 12 витков провода ПЭВ 0,43. Катушка L1 намотана на поверхность L2 и содержит 4 витка. Катушка L4 имеет отвод от 4-го витка считая снизу по схеме.
Эти катушки устанавливаются в корпусе приемника вертикально, и закрепляются с помощью капли эпоксидного клея. Нужно приготовить эпоксидный клей и дать ему застыть до пастообразного состояния. Затем, нижнюю часть каркаса катушки обмокнуть в этот клей, так чтобы на нем образовалась
крупная капля, и поставить катушку в нужном месте корпуса. После застывания каркас катушки будет надежно закреплен в корпусе приемника.
В качестве катушки L5 использована универсальная магнитная головка от старого кассетного магнитофона. Корпус головки используется как экран катушки (он соединен с общим минусом питания).
В смесителе можно использовать транзисторы КП307А, КП307Б, КПЗОЗА, КПЗОЗБ, КПЗОЗИ, BF245A.
В гетеродине нужно применять транзисторы с напряжением отсечки не менее 3,5V, -КП307Г, КПЗОЗГ, КПЗОЗД, КПЗОЗЕ, КП302Б, КП302В, BF245C.
Переменные конденсаторы - двухсекционные типа КПЕ2-В или аналогичные, от старых ламповых радиол и приемников. Такой конденсатор имеет обычно две секции по 10-495пф или 11-500 пф. Эти конденсаторы хороши свой стабильностью и отсутствием шума от статических разрядов, который может быть при работе конденсаторов с твердым диэлектриком (от электризации при трении пластин о диэлектрик). Конденсаторы С1 и С2 керамические типа КПК-6 или другие аналогичные подстроечные. Можно использовать и подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. А можно и вообще от них отказаться, заменив их постоянными емкостью по 10 пФ. Но в этом случае оптимизация настройки входного фильтра усложняется (можно действовать только подстроечниками катушек).
Конденсаторы СЗ, С6, С7 должны быть с минимальным ТКЕ, в противном случае настройка будет нестабильной.
Настройка сводится к проверке работоспособности УНЧ. Далее, с помощью частотомера нужно определить диапазон перестройки гетеродина и подстройкой L4, а так же, подбором емкости С7 ввести его в диапазон не уже 6,9-7,2 МГц (но не шире 6,8-7,3 МГц). Частотомер подключать через конденсатор емкостью не более 2 пФ.
Следующий этап, - установка пределов и сопряжение настроек контуров входного фильтра.
Далее, - градуировка.

Снегирев И.
Литература:
1. Гоигоров И.Н. Простой приемник наблюдателя. ж.Радиоконструктор 12-99, с. 12-13.

Принципиальные схемы приёмника прямого преобразования на транзисторах. Назначение узлов.

1. Преселектор-усилитель радиочастоты.

В задачу этого блока входит ослабление сильных внедиапазонных мешающих сигналов, побочных каналов приёма, соответствующих частотам 2Fгет., 3Fгет. и т.д. и увеличение минимального уровня принимаемых в заданном диапазоне сигналов до уровня собственных шумов преобразователя (2), что способствует повышению чувствительности приёмника.

Преселектор усилитель - схема

Рис. 3. Схема полосового фильтра.

2. Преобразователь частоты.

Преобразователь осуществляет непосредственный перенос радиочастоты (РЧ) в звуковую частоту (ЗЧ). Он должен иметь высокий коэффициент передачи, малый уровень шума (для повышения чувствительности). В конструкции используется смеситель на встречно-параллельных диодах.

3. Гетеродин.

Гетеродин - генератор колебаний высокой частоты небольшой мощности. Гетеродин во многом определяет качество приёма радиостанции. Первое, очень важное требование, предъявляемое к гетеродину - высокая стабильность его частоты. Любая незначительная нестабильность гетеродина будет приводить к изменению тона телеграфного либо спектра телефонного сигналов. Другое, не менее важное требование состоит в отсутствии модуляции сигнала гетеродина шумом, фоном переменного тока, изменениями напряжения питания. Плавная перестройка частоты гетеродина осуществляется с помощью конденсатора переменной ёмкости.

Схема гетеродина приведена на Рис. 4.

4. Фильтр нижних частот (ФНЧ).

ФНЧ должен подавлять низкочастотные сигналы, частота которых верхней границы речевого спектра (>3 кГц). Качество фильтра определяется в первую очередь числом фильтрующих звеньев (порядком). В конструкции приёмника использован однозвенный индуктивно-ёмкостный фильтр.

Схема фильтра нижних частот Рис. 5.

5. Усилитель звуковой частоты (УЗЧ).

В приёмнике прямого преобразования почти всё усиление происходит в УЗЧ. Он должен иметь большое усиление, порядка 10тыс. … 100тыс. раз, по возможности наименьший уровень шума, обладать достаточной мощностью для обеспечения работы телефонов или громкоговорителя. УЗЧ должен быть хорошо защищённым от наводок электромагнитных волн непосредственно на его вход, наводок по электропитанию.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ). Рис. 6.

В данной конструкции предусмотрен приём сигналов на головные телефоны с сопротивлением 50 Ом.

Конструкция и детали.

Перечень номиналов использованных деталей:

Преселектор-усилитель, преобразователь (1,2) см. рис.2.

Резисторы (мощностью 0,25 Вт):

• R1 - 560 Ом,
• R2 - 10 Ом,
• R3 - 100 Ом,
• R4 - 10 Ом,
• R5 - 1,8 кОм.

Конденсаторы:

• С1 - 10 н,
• С2 - 0,1 мкФ,
• С3 - 10 н,
• С4 - 10 н.

Диоды VD1, VD2 - КД503А.

Транзистор VT1 - КТ3102Г.

• Трансформатор Т1 - на ферритовом кольце 2000 НМ, 18 витков ПЭВ-0,15, намотка в три свитых провода.

Гетеродин. (3) Рис. 4.

Резисторы:

• R1 - 12 Ком,
• R2 - 12 кОм,
• R3 - 680 Ом,
• R4 - 220 Ом.

Конденсаторы:

• С1 - 220 пФ,
• С2 - 5-50 пФ КПЕ,
• С3 - 220 пФ,
• С4 - 470 пФ,
• С5 - 510 пФ,
• С6 - 0,1 мкФ.

Диод VD1 - КС168А.

Транзистор VT1 - КТ315А.

Фильтр нижних частот (ФНЧ). (4) рис. 5.

Конденсаторы:

• С1 - 47 н,
• С2 - 47 н,

Дроссель Т1 - на ферритовом кольце 2000 НМ, 250 витков ПЭЛШО-0,12.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) (5) рис.6.

Резисторы:

• R1 - потенциометр, 4,7 кОм,
• R2 - 22 кОм,
• R3 - 12 кОм,
• R4 - 10 кОм,
• R5 - 47 кОм,
• R6 - 47 кОм,
• R7 - 2,2 кОм,
• R8 - 12 кОм,
• R9 - 2,4 кОм.

Конденсаторы:

• С1 - 10 мкФ,
• С2 - 4,7 мкФ,
• С3 - 47 мкФ,
• С4 - 10 мкФ.

Транзисторы:

• VT1 - КТ3102Г,
• VT2, VT3 - КТ315А.

Итак, радиоприемник испытывался на коллективной радиостанции и показал хорошие результаты: услышано многие российские и зарубежные радиостанции. Приемник отлично подходит для начинающего радиолюбителя для наблюдений за диапазоном 40 метров. Автор работы: Голубкин Николай Сергеевич, г. Ростов-на-Дону.

Обсудить статью ПРИЁМНИК ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Уважаемые читатели, Вы знаете что такое: детектор, «деревянная антенна», металлический изолятор? А почему это зеркало зеркальное? Что такое радио FM? Вы слышали про такое как: гармоники, обратная связь, супергетеродин? Из какой «оперы» такие названия как: максимум максиморум, DSB, SSB, ПАЛСЕКАМ? Что чернее чёрного? И почему это кино, которое Вы смотрите по телевидению, короче на 4%? А Вы знаете как подключить два-три телевизора к одной антенне? А почему одни спутники «висят» над землёй, а другие движутся? Если Вы затрудняетесь с ответом или впервые слышите обо всём этом, или Вам просто интересно, то все мои мини-лекции для Вас!

Все мини-лекции в большей или меньшей степени связаны между собой. И содержание предыдущей лекции так или иначе раскрывает содержание последующей! Насколько возможно, постараюсь Вас не нагружать подробностями. Думаю, что Вы узнаете что-то новое для себя, полезное и посмотрите на всё другими глазами!?

Что же это за приёмник такой, прямого преобразования?! Это, что-то новенькое? Но как оказалось, новое - хорошо, очень хорошо забытое старое! Про прямое преобразование впервые я узнал где-то в семидесятые и то случайно. Собрал небольшой приёмник схема на рис3., - да, работает и даже неплохо! Но каково же было моё удивление когда я узнал, что этот принцип случайно был применён ещё в 1901-м году. И была обнаружена некая закономерность, что случайно включенный генератор позволил резко повысить качество приёма. Такой генератор был назван гетеродином. Умный словарь нам опять же поясняет, что гетеродин с греческого heteros «другой» + dynamis «сила». То есть вспомогательный генератор, придающий нам силу, большие возможности. С появлением амплитудной модуляции и новых методов приёма все «гетеро» стали как-то уходить на второй план. А с изобретением супергетеродина в 30-х годах про эти «гетеро» и вообще забыли напрочь!

О том, что такое супергетеродин я уже рассказывал Вам в предыдущей лекции. А почему же именно супер? И что такое супер, - слово которое нередко звучит сейчас со всех сторон? А тот же умный словарь поясняет, что супер от латинского super «сверху, над». А сверху, над, это над чем? А над тем, что в начале радиоэры в приёмниках использовалось для приёма телеграфных сигналов, то есть над гетеродином. С помощью этого самого гетеродина можно было принимать сигналы не только на телеграфный аппарат, но и на слух! Что сейчас, до сих пор и практикуется. И при помощи того же самого гетеродина, чтоб он был здоров! А супер это как бы над тем вот телеграфным гетеродином. Так, что получается если в бытовых приёмниках (как пример в предыдущей лекции) нет гетеродина для приёма телеграфа, то стало быть он и не супергетеродин, а так себе, - чёрти, что и сбоку дверца?! Ну дык, раз уж так назвали?.. Ну и чёрт с ним, с бытовым приёмником, пусть будет супергетеродином!

Итак, мы с Вами познакомились на предыдущих лекциях с видами приёма и самими приёмниками. Это: детекторные, прямого усиления и супергетеродин. Детекторные и прямого усиления приёмники одного и того же принципа. Настройка на нужную частоту, детектирование и усиление. И более ничего! В супергетеродине (блок-схема рис1.) путь от антенны и до детектора несколько иной. Сигнал после фильтрации входным контуром зеркальных и прочих каналов попадает в смеситель. Туда же попадает частота вспомогательного генератора, - гетеродина. На выходе смесителя от такого воздействия получается частота биения, названная промежуточной. После дополнительного усиления она попадает наконец-то в детектор. Ну, далее всё также как и в приёмнике прямого усиления.

А так как человек существо мыслящее, то ему вдруг стукнуло, а почему бы не обойтись без всяких промежуточностей?.. А взять, да получить сразу же результат, - звуковую частоту? Сказано-сделано! Так родился новый принцип, - принцип прямого преобразования. Стало быть и приёмники стали называться приёмниками прямого преобразования. Хорошо? Хорошо-то хорошо, да ничего хорошего?! Как оказалось, что для приёма популярной амплитудной модуляции такой принцип мягко говоря не пригоден! А уж про частотную даже и говорить не стоит. А для чего же он тогда пригоден?

На рис2. показана блок-схема такого приёмника прямого преобразования. Если приглядеться, то многое напоминает супергетеродин... На схеме ПФ - полосовой фильтр, тот же контур, что и в супергетеродине. После смесителя тоже стоит фильтр, только не какой-то там промежуточной, а сразу же низкой частоты, звуковой. А далее аналогично рис1. УНЧ, - усилитель низкой частоты и громкоговоритель (головные телефоны). Усиление как видите в основном происходит в УНЧ и никаких-то там сложнейших фильтров! А выжимать из УНЧ все соки мы уже давно научились!

На рис3. Вы видите уже принципиальную схему простого приёмника испробованного мною ещё в восьмидесятые годы. Если кто-то, когда-то, что-то собирал (приёмники, усилители и пр.) могли заметить, что нет в схеме ничего сверх-сверх, обычные и вполне доступные комплектующие! И схема уж всяко проще любого супергетеродина. Хотя чувствительность в пять раз выше обычного бытового приёмника. И по показателям даже приближается к промышленным, связным!

Чтобы не загромождать картинку я убрал данные составляющих. Если у кого-то появится интерес, - без проблем, через E-mail стало быть! Плюс ко всему, есть ещё и электронные книги в тему. На схеме: жёлтыми метками обозначен входной контур. Зелёным цветом два диода, - смеситель. Пурпурные метки, фильтр НЧ. Синий цвет, всё, что касается УНЧ. И наконец, красным цветом все составляющие гетеродина.

Теперь, когда Вы немного в теме, поговорим о том что же это за прямое преобразование?! И хотя всё это на стадии бесконечных экспериментов, но?.. Но всё это в основном делается радиолюбителями, даже довольно грамотными! И один из них пишущий! Это Поляков Владимир Тимофеевич. По крайней мере несколько его книг можно найти в сети или в магазинах в бумажном варианте.

Это книги: «Радиолюбителям о технике прямого преобразования»; «Приёмники прямого преобразования для любительской связи»; «Трансиверы прямого преобразования» и ряд других.

Так кто же применяет этот принцип прямого преобразования? И вообще в чём кайф от этого всего? Ну!.. Пока это всё применяют радиолюбители-коротковолновики. Или просто интересующиеся радиолюбительством. Какой же вид модуляции в настоящее время применяют коротковолновики для проведения связей? Ушли в прошлое такие виды как АМ (Амплитудная модуляция) и ЧМ (Частотная модуляция). И, что? Для телеграфной связи (CW) собственно ничего не изменилось: всё те же посылки точек и тире, в виде высокочастотных импульсов, а в телефонии - SSB, так называемая связь на одной боковой полосе. Как получается SSB-сигнал я рассказывал в Мини-лекции «Модуляция». В общем виде (так уж всё получается!) мы принимаем набор радиочастот с изменяющейся амплитудой и каждая такая радиочастота первоначально соответствовала определённой звуковой!

А как определить что, есть что? Правильно! Точкой опоры является несущая частота. Но это в АМ-сигнале. Там расстояние на частотной шкале от несущей до какой либо радиочастоты соответствовал определённой, звуковой! Железная привязка! Но несущую отрезали и?.. И теперь её нужно восстановить, но уже на месте приёма. Но как попасть куда надо? А надо ли? И, что произойдёт если не туда, куда надо? Конца света конечно не будет, а всего лишь сдвиг звукового спектра! Голос оператора с той стороны (в большинстве случаев Вы его просто можете не знать?) может изменяться в больших пределах и Вы лично решаете какой Вам приятнее?! А меняя расстояние (на шкале частот) между восстановленной несущей и спектром радиочастот боковой полосы путём настройки, Вы заставляете своего корреспондента говорить то басом, то тенором... Естественно, это Ваш выбор!

А, что телеграф? Как SSB-сигнал, так и CW, телеграфный на обычный бытовой приёмник Вы не примете. Точнее примете, но толку никакого! Телеграф будет хлопать Вам по ушам и не более, а SSB какое-то кваканье-хрюканье неразборчивое и всё! И только при включение искусственной несущей (гетеродина) всё меняется до неузнаваемости! Телеграф начинает мелодично пиликать. SSB превращается в чистую человеческую речь!

Но проблема зеркальных каналов только в простых приёмниках неразрешима. В более сложных, ненужную полосу пропускания (зеркальный канал) убирают так называемым фазовым методом! На рис5. (a) осцилограмма фазового метода подавления зеркального канала. В данном случае нижней боковой полосы пропускания (НБП). Зелёным цветом помечена оставшаяся верхняя боковая полоса пропускания (ВБП). В реальности полоса пропускания будет выглядеть как на рис2. (a), но без нижней боковой, та, что обозначена синим цветом. Так, что не всё так плохо?! В случае приёма прямого преобразования (с подавленной одной боковой полосой) субъективно эфир кажется более чистым и прозрачным! И даже при очень слабом сигнале есть 100% уверенность, что Вы принимаете истинную частоту, а не зеркально-комбинационную грязь?!

Как же всё это выглядит в реальности при приёме на наш простой приёмник рис3.? Но с телеграфом там можно не беспокоиться, иногда такая ситуация (с двумя полосами пропускания) бывает даже полезна! Посмотрите на рис4.(b). Скажем у нас основной канал слева от fг частоты гетеродина, зеркальный справа. Мы можем перестроить частоту гетеродина правее зеркального. После чего он превратится в основной, но уже отодвинутый от какой-нибудь помехи! Так часто делается. А что с SSB? Здесь гораздо хуже! Мешающий сигнал рис4.(a)(SSB и имеющий такую же боковую полосу {красного цвета}, что и основной {зелёного цвета}) в силу своего положения относительно несущей, оказывается вывернутым наизнанку! Самые низкие частоты речевого спектра становятся верхними, а верхние нижними! Речь становится отвратительной и непонятной... На рис4.(с) видны пересекающиеся спектры основного и зеркального каналов, хотя они и не находятся на одной частоте! И если радиолюбителей это ещё как-то устраивает (они выкручиваются как могут?!), то профессионалов, - нет! По крайней мере пока я не слышал о применение прямого преобразования в профессиональной технике?! Но это пока...

То о чём я хочу Вам рассказать далее не очень относится к теме, а скорее к её практической стороне. На рис5. показана передняя часть приёмника прямого преобразования. Очень похожего на промышленный образец? Ну, в общем, это где-то, так! Маленькая ручка управления слева (RF) это аттенюатор, по-русски регулятор уровня сигнала, поступающего из антенны. Вторая маленькая ручка, она справа внизу, регулятор громкости (AF). Тумблер переключения фильтров НЧ (CW/SSB) в правом верхнем углу лицевой части приёмника. И наконец-то (посередине) ручка настройки на частоту станции. Так-как аппарат однодиапазонный (80 метровый), то и шкала одна. В принципе перестроить на другой диапазон не составит большого труда.

А откуда я всё это взял, этот приёмник очень похожий на промышленный? История такова. Некто польский радиолюбитель (SP5DDJ) разработал и материализовал данный приёмник. Он изначально предназначался для начинающих радиолюбителей. Как уж там всё дальше было, только вот я обнаружил некий сайт http://radio-kits.ucoz.ru/index/prostoj_ppp_na_80_m/0-25 а уже оттуда вышел на сайт самого автора разработки. Одним словом, некто продаёт как бы наборы для сборки такого приёмника, - своего рода радиоконструктор! А так-как цены указаны в гривнах, то не трудно догадаться откуда уши торчат?! Как бы там не было, но на сайте много фото и есть даже видео о сборке приёмника и даже демонстрация его работы. Даже если Вы не собираетесь контактировать с автором того сайта и расплачиваться с кем-то гривнами, то можете хотя бы послушать демонстрацию работы приёмника. И если Вы внимательны, то можете обратить внимание на некоторые неудобства в этом приёмнике! Он в основном предназначен только чтобы просто послушать, а не работать по-серьёзному в эфире!

Кстати, в Ютюбе есть видео:
это первая часть https://www.youtube.com/watch?v=8KhM0CwVxUc
а, это вторая https://www.youtube.com/watch?v=GUiuzEwpzPo

Продолжение темы в следующей мини-лекции «Сверхрегенератор»

Рецензии

Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

Рассмотренная схема детекторного приемника позволяет получить информацию об амплитуде принимаемого радиосигнала. Эффективность работы детектора определяет .

Первые приемники прямого преобразования появились на заре развития радиотехники, когда ещё не было радиоламп, связь проводилась на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже профессиональные — детекторными.

Было замечено, что чувствительность детекторного приемника существенно возрастает, если на детектор подать колебания маломощного генератора, работающего на частоте, близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Рассмотрим природу этого явления.

Избирательность детекторного приемника по частоте обеспечивается полосовым фильтром, включенным на входе . Ту же самую задачу можно решить, если перенести энергию принимаемого сигнала в область низких частот. В этом случае можно будет осуществить фильтром низкой частоты, сложность которого при тех же характеристиках подавления соседнего канала будет в два раза меньше. Перенос спектра радиочастот в область низких частот можно осуществить при помощи следующего тригонометрического преобразования:

В качестве второго синусоидального сигнала с частотой, совпадающей с частотой принимаемого радиосигнала, применяется сигнал местного генератора, называемого гетеродином. Напряжение на выходе перемножителя, который в данном случае называется синхронным детектором, будет записываться следующим образом:

Напряжение удвоенной частоты радиосигнала легко может быть подавлено фильтром низкой частоты. Процесс переноса модулирующих частот с частоты рабочего канала на нулевую частоту поясняется рисунком 1.

Рисунок 1. Процесс рабочего канала на нулевую частоту

Приемника прямого преобразования, реализующая описанный выше принцип переноса спектра полезного сигнала в область низких частот, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема приемника прямого преобразования

В этом приемнике полосовым фильтром выделяется группа частот, в которой присутствует входной сигнал, затем синхронным детектором осуществляется перенос спектра в область низких частот. Подавление частот соседних каналов в данной схеме может осуществить как полосовой фильтр на входе детектора, так и фильтр низкой частоты, расположенный на его выходе. Известно, что сложность фильтра низкой частоты в два раза ниже сложности полосового фильтра с той же самой избирательностью. Поэтому схема приемника прямого преобразования выгоднее как с точки зрения надежности, так и с точки зрения стоимости устройства.

Определим требования к фильтру низкой частоты (ФНЧ) приемника прямого преобразования. На рисунке 3 приведены спектры полезного сигнала и сигнала соседнего канала. На этом же рисунке приведена фильтра нижних частот синхронного детектора, входящего в состав приемника прямого преобразования.

Рисунок 3. Требования к фильтру низкой частоты в приемнике прямого преобразования

Сложность фильтра низких частот зависит от его порядка. Требования к порядку фильтра приемника прямого преобразования задаются крутизной ската его амплитудно-частотной характеристики фильтра (АЧХ). В общем случае эти требования зависят от конкретного вида сигнала, применяемого в данной системе связи.

Пусть частота соседнего канала будет в три раза больше верхней частоты полезного сигнала. Тогда расстройка частоты F ск = f ск /f в будет равна 3, и фильтр первого порядка обеспечит подавление этой частоты в три раза. Эта же цифра может быть выражена в децибелах:

Обычно требуется подавление соседнего канала не менее 60 дБ. Тогда необходимый порядок фильтра нижней частоты можно определить при помощи следующей формулы:

Итак, в данном случае фильтра шестого порядка недостаточно и требуется применить седьмого порядка.

В современных вариантах приемника прямого преобразования на выходе фильтра стоит аналого-цифровой преобразователь и схема цифровой обработки сигналов. В этом случае задача подавления соседнего канала может осуществляться этой цифровой схемой, и тогда требования к фильтру, расположенному на выходе перемножителя, могут свестись к требованиям к фильтру первого порядка, и его задача будет заключаться в подавлении высокочастотных образов полосы пропускания цифрового фильтра (антиалайсинговый фильтр).

Требования к усилителю низкой частоты определяются необходимым коэффициентом усиления полезного сигнала. Часто значение необходимого коэффициента усиления достигает нескольких тысяч. Тогда на первое место выходят шумовые характеристики усилителя. В этом случае желательно ограничить полосу сигнала и на выходе УНЧ для подавления его внеполосного шума.

Изменение уровня полезного сигнала в зависимости от условий распространения радиоволн может потребовать применения схемы автоматической регулировки усиления (АРУ). Эта схема будет рассмотрена нами в последующих главах.

В рассмотренной на рисунке 2.9 схеме, требуется обеспечить точную синхронизацию сигнала гетеродина и принимаемого сигнала. Это выполнить достаточно сложно. Кроме того, следует учитывать тот момент, что исходный сигнал может содержать информацию, заложенную в фазе высокочастотного сигнала, поэтому для того, чтобы не потерять ее, необходимо в качестве сигнала гетеродина формировать сигнал комплексной экспоненты, или, иначе говоря, синусоидальный и косинусоидальный сигнал одновременно:

Так как приращение фазы в сигнале может быть как положительным, так и отрицательным, то в нем могут присутствовать как положительные, так и отрицательные частоты (рисунок 2.10). Эта ситуация иллюстрируется рисунком 2.13.

Рисунок 4. Направление вращения вектора фазы при положительной и отрицательной частотах

Для переноса спектра исходного сигнала в данном случае потребуется два умножителя сигналов. В результате на выходе схемы будет сформировано два квадратурных сигнала I и Q. Радиоприемник, построенный по такому принципу, называется приемником прямого преобразования. Его структурная схема приведена на рисунке 3.

Рисунок 5. Структурная схема приемника прямого преобразования

В этой схеме подавление частот соседнего канала осуществляется фильтрами низкой частоты, которые расположены сразу после частотных преобразователей (умножителей). После подавления помех осуществляется основное усиление принимаемого сигнала. Окончательное демодулирование принятого сигнала производится схемой цифровой обработки сигналов, которая может быть выполнена либо на , либо на программируемой логической схеме (ПЛИС).

Для построения фильтра нижней частоты с той же крутизной ската частотной характеристики требуется в два раза меньше элементов по сравнению с полосовым фильтром, поэтому, с математической точки зрения, эта схема является идеальной при построении радиоприемников.

Схема прямого преобразования позволяет легко строить многодиапазонные приемники. Для перехода с одного диапазона на другой достаточно сменить частоту гетеродина. Это очень удобно для реализации одновременно GSM, GPRS и 3G приемников.

К сожалению, в настоящее время очень трудно реализовать умножители с достаточно большим и только по мере развития цифровых технологий эта схема постепенно становится все более распространенной и с ее помощью удается реализовывать все более высококачественные приемники.

Если бы в схеме приемника прямого преобразования удалось реализовать идеальный умножитель, то больше никакого блока на входе синхронного детектора не требовалось. К сожалению это не так. Поэтому на входе умножителя приходится ставить полосовой фильтр, от которого требуется уменьшить количество мешающих сигналов, поступающих на вход синхронного детектора. Это позволяет приблизить его свойства к свойствам идеального умножителя. Тем не менее, требования к полосовому фильтру получаются значительно ниже по сравнению с требованиями, если бы полосовой фильтр должен был выполнять подавление соседнего канала.

Литература:

Вместе со статьей "Приемник прямого преобразования частоты" читают:

Основной функцией радиоприемного устройства является извлечение полезной информации из принимаемого сигнала...
http://сайт/WLL/DetPrm.php

Для увеличения чувствительности радиоприемника (уменьшения коэффициента шума приемника) между входом синхронного детектора и выходом входного устройства приемника размещают малошумящий усилитель...
http://сайт/WLL/PrmPrjamUsil.php

Для того чтобы решить проблему роста необходимой добротности с ростом несущей частоты, стали разбивать задачу на два этапа - перестройка по диапазону частот, и обеспечение избирательности по соседнему каналу...
http://сайт/WLL/PrmSupGeter.php

При двойном преобразовании частоты сначала переносят группу каналов на первую промежуточную частоту, выделяют ее, а затем выделяют рабочий канал на второй промежуточной частоте. Этот процесс...
http://сайт/WLL/PrmDvPreobr.php