1. Устройство
Блок-схема приёмника прямого усиления
Радиоприёмник прямого усиления (герадеаус) состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.
Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.
Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. Усилитель высокой частоты (УВЧ), как правило, представляет собой несколько каскадов избирательного транзисторного усилителя. С УВЧ сигнал подаётся на диодный детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на динамик или наушники.
В литературе приёмники прямого усиления классифицируют по числу каскадов усилителей низкой и высокой частоты. Приёмник с n-каскадами усиления высокой и m-каскадами усиления низкой частоты обозначают n-V-m, где V обозначает детектор. Например, приёмник с одним каскадом УВЧ и одним каскадом УНЧ обозначается 1-V-1. Детекторный приёмник, который можно рассматривать как частный случай приёмника прямого усиления, обозначается 0-V-0.
Полуволновой вибратор.
Простейшая антенна — полуволновой вибратор, состоит из двух отрезков провода, направленных в противоположные
стороны, в одной плоскости.
Общая длина их составляет половину длины волны, а длина
отдельного отрезка — четверть.
Если один из концов вибратора направлен вертикально, вместо второго может использоваться земля,
или даже — общий проводник схемы передатчика.
Например, если длина вертикальной антенны составляет — 1 метр, то для радиоволны длиной 4 метра
(диапазон УКВ)
она будет представлять наибольшее сопротивление.
Соответственно, эффективность такой антенны будет максимальной — именно для радиоволн этой
длины, как при приеме, так и при передаче.
Говоря по правде, в диапазоне УКВ, наиболее уверенный прием должен наблюдаться, при горизонтальном
расположении антенны.
Это связано с тем, что передача в этом диапазоне с на самом деле, выполняется
чаще всего, с помощью горизонтально расположенных полуволновых вибраторов.
Поэтому, именно — полуволновой вибратор(а не четвертьволновой) будет являться более эффективной приемной антенной.
Первая радиосвязь на СВ.
В общем, после серии испытаний, построили мы тогда второй передатчик по отработанным эскизам и схеме. Он отличался от первого лампой 6п15п в модуляторе, силовым трансформатором и некоторыми конструктивными мелочами. Добившись совпадения частот — провели первую радиосвязь. Поприветствовали друг друга в эфире и стали по очереди орать как идиоты в микрофоны «рас – рас, рас два три, как слышно прием». По научному – «регулировка глубины модуляции» называется : -) . И почему-то, тогда нам было пофиг, что сидим мы на вещательном СВ диапазоне и средь бела дня крякаем как дураки «на всю ивановскую» из своих пятиэтажек. Два не пуганных идиота : -) . Сейчас бы я себе такого конечно не позволил. Но тогда, — это было круто!
Вся эта возня с постройкой и испытанием передатчика, вместе с частыми перерывами заняла времени — наверно около года.
Позывной моего передатчика был «Орион», позывной передатчика друга – «Импульс». В дальнейшем мы крутили музыку после 12 ночи. Разговоры «за жизнь» не вели, по тому, как и так каждый день тынялист в техникуме.
2. Преимущества и недостатки
Главное преимущество приёмника прямого усиления — простота конструкции, в результате чего его может собрать даже начинающий радиолюбитель. В СССР в 1970-80 гг продавались, а в других странах продаются и ныне, радиоконструкторы — наборы деталей для изготовления приёмника прямого усиления на транзисторах
Кроме того, радиоприёмники прямого усиления (в отличие от супергетеродинных приёмников) отличаются отсутствием паразитных излучений в эфир, что может быть важно, если необходима полная скрытость приёмника. Имеется и ряд других преимуществ, из которых такие как:
- Большой динамический диапазон,
- Линейность,
- Отсутствие «зеркальных» и прочих побочных каналов,
- Отсутствие свистов при перенастройке —
привели к тому, что сейчас именно этот тип приёмника закладывается в основу программно-определяемого радио при работе на частотах до десятков МГц, где возможна работа современных доступных АЦП напрямую, без преобразования частоты.
Основной недостаток приёмника прямого усиления — малая селективность (избирательность), то есть малое ослабление сигналов соседних радиостанций по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приёмник (к регенеративному приемнику, являющемуся разновидностью приемника прямого усиления, это не относится). Поэтому этот тип приёмников удобно использовать только для приема мощных радиостанций, работающих в длинноволновом или средневолновом диапазоне (из-за особенностей распространения волн в ионосфере длинноволновые и средневолновые сигналы не могут распространяться слишком далеко, поэтому приёмник «видит» только ограниченное число местных станций). Из-за этого недостатка приёмники прямого усиления не производятся промышленностью и в основном используются ныне только в радиолюбительской практике.
Как правило, радиоприёмники этого типа могут принимать только амплитудно-модулированные радиопередачи. Также желательно подключение внешней антенны и заземления, в связи с их невысокой чувствительностью, ограниченной усилением.
Трёхпрограммные приёмники проводного вещания также используют схему прямого усиления.
По схеме прямого усиления работал и знаменитый телевизор КВН. Это оказалось возможным благодаря тому, что он принимал только 3 канала в метровом диапазоне волн, телевизионные каналы достаточно разнесены для достижения хорошей селективности и при прямом усилении, а телепередатчиков в то время в СССР было мало.
Стерео-передатчик своими руками схема
Схема радио-стереопередатчика звука
Для стереопередатчиков существует специализированная микросхема, BA1404
.О собенностьюпередатчика на BA1404 является высокое качество звука и улучшенное звуковое разделение стерео. Это достигнуто использованием кварцевого резонатора на 38 кГц, который обеспечивает частоту пилот тона для кодера стереосигнала.
Применяться стерео-передатчик может как в быту, так и в автомобиле, для передачи звука с носителя(телефон,плеер и др), так как обладает не передачей стереозвука.
Такой небольшой стереопередатчик станет неплохой заменой фм тюнера.
Средние волны
Днем пустуют даже в Москве. На диапазоне, где могут поместиться чуть ли не 60 радиостанций (если считать через 18 кГц под сигнал 16K0A3EGN), вещает всего пять. С наступлением темноты становятся слышны дальние АМ-радиостанции, и их можно насчитать до 30. Некоторые азиатские “налазят” на наши и европейские и создают помехи. Однако в США днем этот диапазон вовсе не пустует, и ночью дальние станции не мешают приему местных. И диапазон средних волн (MW) там живет и здравствует, и с чистым звучанием! И АМ-приемники имеются почти во всех автомобилях, как у них, так и у нас! Что, у них там, эфир другой? Просто они грамотно подходят к использованию естественных ресурсов. Может быть, нам стоит более внимательно изучить американский опыт организации средневолнового радиовещания? Ведь американцам не откажешь в рационализме и умении считать деньги.
Средние волны во все времена в СССР были основным диапазоном радиовещания. Парк радиоприемников у населения хоть и сильно сократился с годами, однако еще имеется, и весьма значительный. Да и в современных китайских радиоприемниках и музыкальных центрах тоже присутствует средневолновой “АМ-диапазон”. Другое дело, что нынешнее молодое поколение, преимущественно воспитанное в духе общества потребления, не имеет тяги к познанию, и в массе своей понятия не имеет, что, кроме FM, существуют и другие диапазоны радиовещания. Но это вопрос государственной молодежной политики, информирования и продвижения. Как только будет принято решение, так и ситуация изменится. Все же технические составляющие для оживления этого диапазона имеются в наличии. Просто нужен грамотный стратег – в первую очередь радиоинженер и профессионал в области радиовещания, которому будет поручено заниматься этим на государственном уровне.
FM передатчик своими руками
УКВ-FM радио-передачтик своими руками, работает в нетрадиционном диапазоне 175-190 МГц.Данные радиомикрофон несложен в сборке. С целью повышения стабильности частоты задающего генератора, базовая цепь транзистора усилителя мощности запитана от стабилизатора напряжения (R5, LED1).
Использован SMD RED
светодиод. Уход частоты при «просадке» питания от 3-х до 2,2-х вольт составляет не более 100КГц. При касании антенны рукой, частота отклоняется тоже незначительно. Если у вас приемник с хорошей АПЧ — он это изменение отслеживает и ухода частоты в процессе работы передатчика не происходит вообще.
↑ Конструкция и детали
Шасси, как я уже писал, выполнено из листовой 2мм меди. Прошу прощения за неприглядный местами внешний вид – краска с годами кое-где облупилась.
В центре установлен трансформатор.
Под ним сетевой переключатель типа 4П2Н от военки, он имеет два направления и четыре положения – выкл., прогрев, полное питание и выкл. Тут же рядом выходят выводы сетевой обмотки транса.
С ручкой переключатель соединён стальным стержнем через подшипник.
Сзади размещены четыре банки К50-29 10000мкФх100В.
В то время они оказались под рукой (современные раз в 6-8 меньше по объёму и легко влезают внутрь подвала). Там же находятся лампы стабилизаторов.
На задней стенке – гнёзда, клеммы, предохранительные колодки. На передней стенке – ручки переключателя сети и регуляторов “баланс нуля”. Вдоль левого и правого бортов расположены лампы, сверху спереди – приборы.
Детали, в основном, отечественные, используемые в военке.
Сигнальные и слаботочные цепи развёл проводом МС. Монтаж, за исключением стабилизаторов смещения и нескольких элементов стабилизатора высокого анодного, навесной.
Общие провода входного каскада собраны в точку у катодных резисторов и кондёра фильтра.
“Земли” катодных резисторов ОК и цепей смещения спаяны вместе. Далее общие провода всех каскадов и каналов сводятся на конденсаторах фильтра высокого анодного. Методом тыка на шасси была определена точка общего заземления усилителя, она оказалась в центре рядом с сетевым переключателем. В эту же точку припаялся конец от экранирующей обмотки силовика. Кстати, наличие этого соединения, в плане фона, ощутимо на слух. В нижнюю крышку шасси я врезал два небольших плоских вентилятора (12Вх170мА) для обдува панелек 6С33С-В.
Дальнейшая судьба передатчика.
Если объективно — поначалу это было очень круто, но со временем быстро надоело. Собственно сам процесс постройки передатчика на СВ диапазон оказался намного интереснее чем проигрывание в эфире нескольких десятков магнитофонных кассет.
Потом друг уехал учиться в другой город, где и остался. Свой передатчик он завещал своему младшему брату — балбесу, который по ходу сразу же разобрал его на детали. А я еще немного покрутил музыку и забросил это дело. Но иногда, достаю с антресоли передатчик и как в старые добрые времена, после 12-ти ночи включаю на пол часика музыку, вставляя в паузы позывной «Орион».
Такая вот, немного грустная история двух ламповых пиратских радиопередатчиков на вещательный СВ диапазон в одном маленьком уездном городе.
Принципиальная схема
Принятый штыревой (W1) или наружной (W2) антенной УКВ сигнал приходит на высокочастотный дроссель L1, а затем через разделительный конденсатор С2 поступает на первую сетку пентодной части лампы V1.
Напряжение высокой частоты, выделенное дросселем L2, с анода ?1.1 подается через конденсатор С5 на колебательный контур L3C8 сверхрегенератвноого детектора. Он собран на триодной части лампы V1 по схеме с емкостной связью.
Режим сверхрегенерации, обеспечивающий очень большое усиление сигнала, создается благодаря включению в цепь сетки конденсатора С7 и резистора R6. Величину анодного питания устанавливают с помощью подстроечного резистора R8.
Высокочастотная составляющая напряжения в анодной цепи триода задерживается фильтром L4C9, а низкочастотная через конденсатор CG и резистор R5 поступает на первую сетку пентода V1.1.
Он используется одновременно и для усиления низкой частоты, то есть работает по рефлексной схеме. Низкочастотной нагрузкой в анодной цепи пентода служит первичная обмотка 1-2 выходного трансформатора Т1.
Рис. 1. Принципиальная схема лампового УКВ ЧМ приемника на лампе 6Ф1П (6Ф12П).
Его вторичная обмотка 3-4 через регулятор громкости — переменный резистор R4 — соединена с динамической головкой прямого излучения В1.
Конденсатор G4 замыкает цепь высокочастотной составляющей анодного тока пентода, а также уменьшает усиление высших частот звукового диапазона. Последнему обстоятельству способствует и конденсатор С9, ослабляя неприятный шум, свойственный сверхрегенеративным приемникам.
Для снижения собственного излучения сверхрегенеративного детектора, создающего помехи расположенным вблизи радиоприемникам, принят ряд мер. Вход приемника отделен от детектора каскадом на пентоде V1. 1 с малой проходной емкостью.
Невелика также емкость конденсатора связи С5. Благодаря этому излучение через антенну существенно уменьшается. Непосредственное же излучение самого приемника экранирует его металлический корпус. Кроме того, в цепи питания включены заградительные высокочастотные дроссели L5 и L6.
Для возможного подключения внешних устройств (усилителя, магнитофона) предусмотрены гнезда Х2.
Принципиальная схема
Принципиальная схема приведена на рисунке в тексте. Входного контура нет. Сигнал от антенны W1, в качестве которой можно использовать любой проводник, например, отрезок монтажного провода, через разделительный конденсатор С1 поступает на первый каскад УРЧ на транзисторе VT1, включенном по схеме с общей базой.
Рабочая точка транзистора задается соотношением сопротивлений резисторов R2 и R3, определяющих напряжение на его базе. Усиленный сигнал с коллектора через катушку связи L1 поступает на контур L2-C4, который является средством настройки приемника на станцию. В контуре используется переменный конденсатор от супергетеродинного приемника.
У этого конденсатора есть две секции по 6-240 пФ. Данные секции включены параллельно. В результате получается переменный конденсатор с перекрытием емкости 12-480 пФ.
Этого достаточно для перекрытия вышеуказанного диапазона, но можно использовать конденсатор и с меньшей максимальной емкостью, в этом случае перекрытие ограничится со стороны НЧ части КВ диапазона. С контура ВЧ сигнал поступает на базу VT2.
Рис. 1. Принципиальная схема простого коротковолнового приемника прямого усиления.
Через катушку L2 на базу VT2 так же поступает и постоянное напряжение смещения, полученное с делителя R4-R5. Диод VD1, включенный в эмиттерной цепи VT2 является детектором.
Более того, благодаря тому, что через данный диод протекает постоянный ток эмиттера VT2, точка детектирования смещена в более крутой участок ВАХ диода.
Продетектированный НЧ сигнал снимается с коллектора VТ2 и поступает через регулятор громкости R7 на однокаскадный УНЧ на VT3. В1 — это один наушник (головной телефон).
Теперь о ПОС (положительная обратная связь). Происходит она с эмиттера VТ2 на его базу через контур. Сигнал с эмиттера VТ2 через R6 и С4 поступает на коллектор VТ1, то есть, на катушку связи L1.
Глубина ПОС регулируется переменным резистором R6. Этим резистором можно регулировать состояние приемника от минимальной чувствительности до возникновения генерации. Оптимальный режим с точки зрения максимальной чувствительности и селективности получается на границе у порога самовозбуждения приемника.
Средняя часть диапазона СВ (756–1440 кГц)
Длины волн 210–400 м. Хороши для организации радиовещания в сельской местности со средней и большой степенью пересеченности. Поскольку основная территория России как раз такой и является, то этот диапазон можно считать перспективным для организации преимущественно информационного радиовещания для местных администраций областей и районов, территория которых может быть покрыта вещанием с дальностью 200–300 км с одного передатчика при умеренных затратах на антенные сооружения. Может быть даже, стоит восстановить в этом участке диапазона синхронную сеть вещания радиостанции “Маяк” с его первозданной программой, как в советские времена, по которой уже сильно соскучились очень многие жители отдаленных районов нашей страны. Впрочем, и основную государственную программу “Радио России” сейчас тоже мало где можно принимать…
Сигнальный тракт высококачественного приемника прямого преобразования
Приемник прямого преобразования непосредственно демодулирует ВЧ-сигнал на частоте несущей в основную полосу (полосу модулирующих сигналов), где сигнал можно детектировать и восстановить содержащуюся в нем информацию. Архитектура прямого преобразования была впервые предложена в 1932 году в качестве альтернативы супергетеродинным приемникам. Привлекательность этого решения — в сокращении числа компонентов в схеме за счет исключения из нее каскадов промежуточной частоты (ПЧ).
Также при исключении из схемы каскадов промежуточной частоты и прямом преобразовании сигнала на нулевую ПЧ можно избежать проблем зеркального канала приема, присущих супергетеродинным архитектурам. С другой стороны, ряд проблем, связанных с прямым преобразованием, среди которых утечка сигнала гетеродина, сдвиги постоянной составляющей и высокий уровень искажений, усложняют его реализацию на практике. Однако последние достижения в технологиях производства интегрированных ВЧ-схем сделали возможным использование традиционной архитектуры прямого преобразования (гомодинной архитектуры) при создании высококачественных широкополосных приемников.
На рис. 1 показан широкополосный приемник прямого преобразования и особо выделены некоторые из наиболее критичных параметров компонентов сигнального тракта. Сигнальный тракт приемника начинается с соединения антенного входа и дуплексера. Дуплексеры часто используются в системах с частотным разделением (Frequency Domain Duplex, FDD), таких как W-CDMA и некоторых версиях WiMax. Дуплексный фильтр предотвращает генерацию передатчиком чрезмерных помех вне лицензированного частотного диапазона и, в то же время, помогает подавить любые нежелательные внеполосные сигналы, которые могут привести к перегрузке приемника.
Как правило, за дуплексным фильтром следует несколько каскадов малошумящих усилителей (МШУ) с дополнительными цепями частотно-избирательной фильтрации и согласования, которые позволяют оптимизировать показатели в рабочем диапазоне частот. Показанные в качестве примера на рисунке МШУ обладают очень хорошими характеристиками в широком диапазоне частот и улучшенными показателями в узкой полосе частот при использовании внешних избирательных цепей. В задачах, где приемник должен работать с очень широким спектром частотных диапазонов, может потребоваться применение коммутационной матрицы, которая позволяла бы коммутировать между собой антенные тракты и каскады МШУ, оптимизированные для работы в конкретном диапазоне частот.
После прохождения входного каскада из малошумящих усилителей сигнал требуемой частоты несущей переносится в полосу модулирующих частот при помощи IQ-демодулятора. Для этого на смесители I и Q подается сигнал гетеродина, частота которого равна частоте несущей полезного сигнала. При этом на выходных портах I/Q формируется суммарная и разностная частоты. Сигнал суммарной частоты существенно ослабляется фильтрами нижних частот, которые пропускают на выход только сигнал разностной частоты. При работе на нулевой ПЧ сигнал разностной частоты представляет собой комплексную огибающую полезного сигнала. Зачастую дополнительным преимуществом является возможность масштабирования уровня отфильтрованного I/Q сигнала с переменным коэффициентом усиления. Усилитель с переменным коэффициентом усиления (VGA) позволяет оптимальным образом отрегулировать уровни I/Q сигнала перед выполнением аналого-цифрового преобразования. В общем случае, чтобы избежать проникновения высокочастотного шума, а также интерференционных и иных побочных гармонических составляющих в полосу анализируемого сигнала в результате эффекта наложения, перед подачей сигнала на аналого-цифровые преобразователи (АЦП) может выполняться дополнительная фильтрация.
Параметры СВ передатчика.
Передатчик работал на частоте около 1000 кгц. Все это конечно условно – по стрелке приемника в середине диапазона СВ. Прием я вел на радиоприемник «Селга 405» — в основном при испытаниях передатчика. Включал после 12 ночи магнитофон с музыкой, подключенный к передатчику и выходил на улицу с «Селгой», спрятанной под куртку. Прослушивание велось на один наушник. И вот так ходил я по ночному городу, как спец агент с секретным заданием — проверяя дальность и качество приема. С таким же заданием ходил иногда и мой друг, но в своем районе – 1 км от меня. Чтобы контролировать качество передачи можно было дольше – я замедлял двигатель магнитофона. Так время проигрывания кассеты увеличивалось с 30 минут до 1 часа. Результатами испытаний мы остались довольны. Во всех частях нашего района был прием. Правда, на окраинах намного хуже. Вероятно, из за не очень хорошей антенны. Помех в те времена на СВ диапазоне было мало – не то что сейчас, с массовым появлением импульсных блоков питания и прочей излучающей гадости. Так что в принципе наш передатчик покрывал запланированную территорию.
Отладка самодельной рации
Даже если вы тщательно следовали указанному алгоритму, техника может работать неисправно. Для того чтобы наладить работу механизма, задействуйте переменный резистор и подождите максимальной громкости шипения рации.
Если ваш голос, излучаемый второй рацией, сильно искажен, подберите другие резисторы и займитесь созданием волномера, схему которого вы можете найти в Интернете вместе с фото самодельных раций. К слову, проверять качество связи нужно на расстоянии 5, затем 10 и 20 метров, делать это лучше на открытом пространстве.
Мы описали пошаговый алгоритм того, как можно сделать рацию своими руками. Он должен помочь вам создать собственный механизм, обеспечивающий связь с родными или друзьями во время похода, туризма, рыбалки или контакта с ребенком.
Не забывайте соблюдать меры предосторожности во время работы с указанной техникой для того, чтобы избежать риска получения таких травм, как ожог или удар током
