Текст книги "КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!"

Автор книги: Александр Кульский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 23 страниц)

«Н»: Ну, я для себя вопрос однозначно решил в пользу тора! А вот что относительно количества витков и диаметра провода?

«А»: Поскольку первичная обмотка содержит 10 витков на один вольт, то вторичная – тоже! Откуда следует, что: ВТОРИЧНЫЕ ОБМОТКИ 1 и 2 трансформатора Tp1 содержат по 140 витков. А вторичная обмотка Тр2 содержит 100 витков.

Что касается типа обмоточного провода, то самым подходящим будет являться ПЭВ-2 или ПЭВТЛ-2 диаметром 0,39 мм (во всяком случае не ниже 0,35).

«С»: Я посоветовал бы еще одно. Намотать на челнок, примерно, по ВОСЕМЬ МЕТРОВ этого провода, сложенного вдвое. А затем наматывать тор одновременно. Тогда параметры обмоток 1 и 2 будут одинаковыми. Намотку следует производить аккуратно, равномерно распределяя витки по кольцу.

«Н»: А третью обмотку?

«С»: Ее мы наматываем на другой тор.

«А»: Ну, а как мы поступим с питанием варикапов? Что, мотать на тор еще одну обмотку, но тонким проводом?

«С»: Ни в коем случае! Это не только не нужно, но даже вредно!

«А»: Почему вредно?

«С»: Потому что к напряжению, которое запитывает варикапы, предъявляются совершенно особые требования! Несмотря на смехотворный ток потребления, качество и стабильность напряжения должно быть высочайшим!

«Н»: Стабильность – это я понимаю. А вот что такое КАЧЕСТВО напряжения?

«С»: Этот термин следует понимать таким образом, что АМПЛИТУДА ПУЛЬСАЦИЙ выходного напряжения должна быть ИСЧЕЗАЮЩЕ малой! Так, при напряжении 30 вольт, амплитуда пульсаций не должна превышать десятых долей милливольта!

«А»: А почему так строго?

«С»: Такова суровая правда жизни, о любознательные мои друзья! Это напряжение определяет величину емкости колебательного контура генератора плавного диапазона приемника! И здесь «шутки» просто неуместны! Поэтому поступают следующим образом.

Несколько ранее я уже приводил проверенную и отлично зарекомендовавшую себя ПРАКТИЧЕСКУЮ принципиальную схему получения столь необходимых нам 30 вольт высокого качества из, как говорится, любого источника более низкого напряжения. Вспомните рис. 16.4.

«А»: Схема, я тебя узнал. Именно такую мы применили для той же цели и в первом KB-приемнике! Но мне не совсем ясно, почему генератор низкой частоты для преобразователя вы предложили транзисторный, а не на ОУ?

«С»: Во-первых, потому, что этот генератор имеет ОДНОПОЛЯРНОЕ питание! Что очень удобно!

Во-вторых, схема, при необходимости, имеет резервы использования. Снабжена она и системой автоматической стабилизации амплитуды колебаний!

«Н»: Но лампочка, выступающая элементом системы стабилизации амплитуды, сама светиться не должна?

«С»: Нисколько! Напротив, только исключительно острый глаз, да и то вблизи, в темноте, заметит, что нить лампочки слегка порозовела! Смысл применения этой микролампочки заключается в следующем. Для получения гармонических колебаний с МАЛЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ используют инерционно-нелинейную цепь отрицательной обратной связи. Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала уменьшается сопротивление в цепи эмиттера транзистора задающего генератора.

«А»: То есть получается, что лампочка играет роль терморезистора?

«С»: И с величайшим успехом! На транзисторах VT3,VT4,VT5 и VT6 собран симметричный оконечный каскад генератора. Цепь обратной связи поддерживает высокую стабильность работы генератора в достаточно широком диапазоне температур.

«А»: А какие элементы данной схемы определяют рабочую частоту?

«С»: Прежде всего, это конденсатор С1. В представленном на схеме варианте, генератор выдает частоту около 8 кГц. Каскад, собранный на VT7, посредством повышающего трансформатора (собранного на ферритовом колечке) и высококачественного мостового выпрямителя, в качестве которого применена матрица 2Д906А (Б), позволяет получить напряжение около 35 вольт.

«А»: Которое затем подается на компенсационный стабилизатор, в чем-то подобный уже рассмотренным ранее, а во многом и отличающийся! Например, я не возьму в толк, зачем потребовалась микросхема там, где ранее мы обходились с помощью транзисторов?

«Н»: И что это за непонятное включение ДВУХ из них, а именно VT13 и VT14?

«С»: Во-первых, микросхема здесь использована со смыслом и по причине крайней необходимости! Строго говоря, 198НТ1 – это даже не микросхема, а МИКРОСБОРКА, где на одном кристалле сформированы ПЯТЬ транзисторов. Два из них (по схеме VT11 и VT12) имеют объединенный эмиттер.

Поскольку их параметры настолько ИДЕНТИЧНЫ, что попытаться подобрать подобную пару из дискретных транзисторов – конечно можно! Но я очень не советую! Неблагодарное это занятие!

Во-вторых, мало того, что у VT11 и VT12 одинаковые параметры! Эти транзисторы ВСЕГДА будут находиться в одинаковых температурных режимах! В том случае, если у них приблизительно одинаковы коллекторные токи, естественно! Вот что такое технология изготовления транзисторов на ОДНОМ кристалле!

«А»: То есть самая подобранная пара дискретных транзисторов, именно в силу того, что они собраны в разных корпусах, ВСЕГДА будут проигрывать ИНТЕГРАЛЬНОЙ паре?

«С»: Для подобных приложений – ВСЕГДА! Но температурные условия для остальных трех транзисторов микросборки тоже одинаковы! Это позволяет говорить о существовании глубокой обратной связи по температуре. В результате вышесказанного и нестабильность, и температурный дрейф ВСЕГДА будут в несколько раз лучше, чем у тех же схем, но собранных на дискретных транзисторах! Заметьте, в описываемых стабилизаторах напряжения мы широко используем эти особенности микросборок.

«Н»: А почему же, в таком случае, ранее мы применили подобное решение только для питания варикапов?

«С»: Нужды не было! Поскольку, например, питание гетеродинов будет осуществляться не от общих, а от автономных специализированных СН. А в них основой схемы и будут подобные решения!

«А»: Что касается включения транзисторов VT13 и VT14, то, как я понимаю, с их помощью получают опорное напряжение?

«С»: Да, именно эта схема, или ее модификации, применяется в интегральной электронике. Она позволяет получить высокостабильное опорное напряжение при сквозном токе, равном ВСЕГО 100 микроамперам!

«А»: Да это раз в 50 меньше, чем обычно?

«Н»: Ну, а что все-таки представляет собой сам повышающий трансформатор?

«С»: Колечко из феррита, как я уже говорил. Марки 600НН или 1000НН. Типоразмер: К12,0x6,0x4,5. Или К13,0x5,5x5,0. В любом случае первичная обмотка содержит 80 витков провода ПЭВ-2-0,15 или ПЭВ-2-0,13. Параметры вторичной обмотки: 330 витков, равномерно намотанных по кольцу проводом ПЭВ-2-0,1. Лучше всего количество витков вторичной обмотки – подобрать.

«А»: А конструктивно?

«С»: Рисунок печатной платы будет представлен позднее. Но весь этот узел собирается на основе миниатюрных компонентов, на единой плате. Конструктивно он НЕ входит в состав силового блока стабилизаторов напряжения. И размешается отдельно, поближе к варикапам ГПД.

Глава 22. Схемотехника полосовых диапазонных фильтров

«Аматор»: Снявши голову, по волосам не плачут! Мы с Незнайкиным за эти дни изготовили и отладили стабилизатор напряжения по предложенной Вами, уважаемый Спец, и прочувствованной нами принципиальной электрической схеме. Теперь можно было бы приступить и, собственно к приемнику, я полагаю?

«С»: Давно пора! И начнем мы, прежде всего, вот с какого момента… Вы не припомните, друзья, с чего начинается театр?

«Н»: Я слышал, что классики настаивают на том, что театр начинается с вешалки!

«С»: И они совершенно правы! Впрочем, на то они и классики! Но, в таком случае, радиоприемник начинается с определения ДИАПАЗОНА ПРИНИМАЕМЫХ ЧАСТОТ!

В нашем случае, в этот диапазон должны входить ВСЕ короткие волны! Причем не в печальном советско-обрезанном виде, а начиная с 10-метрового диапазона!

«А»: Но ведь официально, KB-диапазон начинается с 11 метров?

«С»: Читай чаше классику, дружище! Как говаривал незабвенный Коровьев Фагот – ВСЕ ЭТО ЗЫБКО И УСЛОВНО! Да вот, чтобы за примером далеко не ходить! Вот передо мной журнал «Радио-Аматор» № 8 за 1996 г. В интереснейшей статье А. Егорова читаем: «В общем случае короткими волнами (КВ) считают волны длиной 10—200 метров (частоты 1,5—30 МГц), хотя в прошлом выпуске рубрики участок волн 100–200 метров мы причислили к СРЕДНИМ волнам. Дело в том, что с физической точки зрения четкой границы между этими диапазонами НЕТ… в приемной аппаратуре (особенно служебной) KB-диапазон начинается с 1,5 МГц».

Так вот, я предлагаю верхней границей приема считать 30 МГц!

«Н»: …Согласие есть продукт непротивления…

«А»: Ты, Незнайкин, славно излагаешь! Но, уважаемый Спец! Это сколько же потребуется поддиапазонов!? Давайте подсчитаем… Итак: 11 м; 13 м; 16 м; 19 м; 25 м; 31 м; 41 м; 49 м; 65 м; 75 м. Итого – десять поддиапазонов! Это только в области коротких волн! А если сюда еще прибавить ДВ; СВ и УКВ?

«С»: Не хотел я об этом, но если ты так настаиваешь… Ты, надеюсь, заметил, что на КВ есть участки, которые не принимаются вообще?

«А»: Естественно заметил…

«С»: Кроме того, на Всемирной административной конференции по радиовещанию, проходившей в 1992 году, было принято решение о введении в эксплуатацию в начале 21 века НОВЫХ КВ-поддиапазонов!

Еще по одному на участках 16 м; 19 м; 25 м; 31 м; 41 м и 49 м! Кроме того, вводятся новые поддиапазоны: 22 м и 15 м. Так что смело можешь их тоже приплюсовать к перечисленным тобой ранее…

«А»: Но ведь в иностранных радиоприемниках тоже применяется разбиение на растянутые КВ-диапазоны!

«С»: Да, применяется! Но ранее только в дорогих, а теперь во многих моделях даже среднего класса предусмотрена возможность перехода на НЕПРЕРЫВНУЮ ШКАЛУ приема! Мы ведь упоминали, например, «Satellit 6001»?

Там предусмотрена такая возможность!

«Н»: А почему вообще нельзя вместо растянутых КВ-поддиапазонов ввести непрерывную шкалу?

«С»: Ввести можно! Но вот будет ли от этого толк? Дело в том, что все упирается в проблему шумов и помех!

Применение растянутых поддиапазонов ограничивает полосу приема в каждом из них величиной, находящейся в пределах от нескольких сотен килогерц до величины, несколько превышающей 1 МГц! Применение во входных контурах резонансной перестройки не спасает ситуацию. Поскольку, особенно на высокочастотных участках КВ, даже в этом случае настройка не может быть сделана достаточно острой.

«А»: Получается, что, расширив поддиапазон, мы только увеличим уровень помех?

«С»: Если исходить из прежних схемных решений, то да! Но не забывайте, что нами Принята иная концепция – радиоприемник с преобразованием первой промежуточной частоты ВВЕРХ! В этом случае вместо резонансного усилителя радиочастоты, стоящего в прежних моделях ПЕРЕД смесителем, мы применяем ШИРОКОПОЛОСНЫЙ усилитель радиочастоты, перекрывающий ОДНОВРЕМЕННО ВЕСЬ КВ-диапазон!

«А»: Но как же сильно, в этом случае, возрастет уровень помех!

«С»: Природа парадоксальна! Применение широкополосного УВЧ, прежде всего, приводит к УМЕНЬШЕНИЮ искажений! Что же касается помех, то ситуация здесь следующая. Многолетние исследования на сей счет, проводившиеся специалистами различных стран, показали, что наиболее рациональным является применение, так называемых, ПОЛУ РАСТЯНУТЫХ поддиапазонов!

В нашем случае предлагается следующее разбиение:

1-ый поддиапазон – 30,0—25,0 МГц;

2-ой поддиапазон – 25,0—22,0 МГц;

3-ий поддиапазон – 22,0—18,0 МГц;

4-ый поддиапазон – 18,0—15,0 МГц;

5-ый поддиапазон – 15,0—12,0 МГц:

6-ой поддиапазон – 12,0–9,0 МГц;

7-ой поддиапазон – 9,0–7,0 МГц;

8-ой поддиапазон – 7,0–5,0 Мгц.

«А»: Что это дает?

«С»: Прежде всего, мы исключаем малоэффективные перестраиваемые резонансные системы из входных цепей. Технически, перечисленные выше диапазоны, будут сформированы на основе, так называемых, ПОЛОСОВЫХ ФИЛЬТРОВ.

«Н»: А что такое полосовой фильтр?

«С»: Для пояснения этого обратимся к старому методу, который никогда нас не подводил – к рисунку! Представим себе, что необходимую нам полосу пропускания Δf, мы пытаемся сформировать с помощью одиночного колебательного контура, АЧХ которого, как известно, напоминает «колокол» (рис. 22.1).

«А»: Но очевидно, что нормальная ситуация будет только на частоте f₀, поскольку по мере удаления от этой частоты сигнал на входе приемника будет падать, что равнозначно ухудшению чувствительности.

«Н»: И, кроме того, пьедестал «колокола» предоставит неплохую возможность проникать на вход приемника помехам и сигналам частот, которые лежат ВНЕ полосы пропускания Δf!

«С»: Вы все правы! Помимо всего прочего, это ведь приводит еще и к увеличению полосы шумов! В общем, пора подвести итог!..

Характеристика, которую имеет ОДИНОЧНЫЙ колебательный контур, нам совершенно не подходит! Ну, а какую характеристику мы могли бы считать ИДЕАЛЬНОЙ?

«А»: Прямоугольную, с шириной полосы основания точно равной Δf₁!

«С»: Умри – лучше не скажешь! Но… «гладко писано в бумаге, да забыли про овраги, а по ним ходить!» Над формированием подобных ИДЕАЛЬНЫХ характеристик радиоинженеры бьются уже десятки лет! В разных радиосистемах, путем применения сложных контуров, удается в той или иной степени ПРИБЛИЗИТЬСЯ к этому идеалу!

Кстати, именно эта задача сейчас и стоит перед нами…

«А»: Ну, а что Вы можете предложить по этому поводу, уважаемый Спец?

«С»: Систему полосовых фильтров, которые давно исследованы и применяются в некоторых профессиональных американских приемниках. Вот ее основной «кирпичик». Я изобразил ниже типичную АЧХ такого полосового фильтра для случая нашего самого высокочастотного поддиапазона 25,0-30,0 МГц (рис. 22.2)!

«А»: На этой схеме я вижу ТРИ катушки индуктивности. Но что приятнее всего – ВСЕ они очень просты! На них нет отводов. И на каждом каркасе размешена только одна обмотка!

«С»: А это, как мы еще не раз убедимся, исключительно выгодное обстоятельство!

«Н»: А что означают значки со стрелками возле каждой индуктивности?

«А»: Так принято изображать наличие в катушке перестраиваемого сердечника. В нашем случае применяются сердечники на основе карбонильного железа. Цилиндрические, резьбовые.

«Н»: Но верхний участок АЧХ не совсем плоский!

«С»: В данном случае лучшего просто не требуется!

Вот таким образом, с помощью подобных полосовых фильтров, общим числом – ВОСЕМЬ, будет перекрыт, без каких-либо пропусков, интересующий нас диапазон коротких волн!

«А»: А почему мы «забыли» участок от 1,5 до 5 МГц?

«С»: Мы не забыли, просто, как мне представляется, это не очень интересный для «путешествий по эфиру» участок! Но в чем проблема? Добавь еще парочку полосовых фильтров и все дела…

«А»: Меня еще интересует такой вопрос: а как все это должно коммутироваться?

«С»: С помощью миниатюрных специализированных реле. Тем более, что имеется некоторый нюанс, очень неприятный, который совершенно не учитывался ранее. Представьте себе, что мы выбрали один из поддиапазонов и осуществляем на нем прослушивание радиостанций. Что в это время будет происходить с остальными полосовыми фильтрами?

«Н»: С теми, которые в данный момент НЕ ПОДКЛЮЧЕНЫ ни к антенне, ни к усилителю?

«С»: Совершенно верно! Итак…

«А»: Ну и странный вопрос! Они же ни к чему не подключены, вы же сами сказали! Да ничего в них не может происходить… Их как будто вообще нет!

«С»: Вот именно – «как-будто»! А они, между прочим, есть! И, представьте себе, живут своей нормальной электромагнитной жизнью! КАЖДЫЙ из неподключенных полосовых фильтров, воспринимает окружающую электромагнитную обстановку! А равно и спектральные всплески, возникающие в различных точках приемника. И ОТВЕЧАЕТ на это ДЕСЯТКАМИ ПОЛНЫХ ПЕРИОДОВ затухающих в этих полосовых фильтрах колебаний, порожденных этими всплесками! И наводит их не только в себе, но и в катушках РАБОТАЮЩЕГО В ДАННЫЙ МОМЕНТ диапазона!

«А»: Ничего себе! А ведь и правда, я не встречал еще, чтобы во входных контурах в отдельные латунные экраны помещались диапазонные катушки!

«С»: А как можно видеть то, чего не существует? Но все эти катушки, в действительности, ОЧЕНЬ чувствительные компоненты! Поэтому размещение всего блока полосовых фильтров под общим экраном (как это давно делается в профессиональных приемниках) вопрос закрыть не может!

«Н»: Ну, а разве применение реле может помочь в этом вопросе?

«С»: И еще как! Особенно в том случае, если их подключить так, как показано на рис. 22.3.

«Н»: А сокращения «Н.Р.» и «Н.З.» – означают НОРМАЛЬНО РАЗОМКНУТЫЙ и НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫЙ контакты?

«А»: Правильно! Тем более, что этот вопрос был задан тобой в качестве чисто риторического!

«С»: Таким образом, все полосовые фильтры, кроме задействованного, полностью закорочены на землю (на корпус прибора). Поэтому НИКАКОГО мешающего влияния они не оказывают. Их обмотки запитываются постоянным током, поэтому подводящие провода могут иметь значительную длину и, в то же время, не являться источником помех и наводок!

«А»: Получается, что применение миниатюрных реле типа РЭС-49 в полосовых фильтрах способно отлично справиться с решением задачи переключения и коммутации КВ-поддиапазонов. Ну, теперь выход блока полосовых фильтров можно через аттенюатор прямо подключить ко входу широкополосного УВЧ!

«С»: Да, если бы вопрос высокочастотного аттенюатора был нами уже решен. Мы уже говорили о том, какой электронный компонент можно взять за основу такого ВЧ-аттенюатора?

«А»: Ну да, мы ведь говорили о р-i-n-диодах… Но еще никак не комментировали пригодность для этой цели ОПТРОНОВ. Мне также приходилось встречать схемы очень простых, но эффективных ВЧ-аттенюаторов, представляющих из себя Т-образное включение резисторов, которые можно подключать в ВЧ-цепи также с помощью контактов реле. Так какой же принцип выбрать?

«С»: Оптроны для этой цели не годятся только из-за того, что минимальное сопротивление их резисторного элемента составляет СОТНИ ОМ. А в ВЧ-цепях необходимы значительно меньшие величины.

«А»: В идеале, близкие к нулю?

«С»: В идеале, ДА!

«Н»: А почему, в конце-концов, не применить схему на р-i-n-диодах? Что, там настолько сложная схема управления?

«С»: Схема, как схема! Основные сомнения относительно р-i-n-диодов возникают только тогда, когда речь заходит об их линейных свойствах по отношению к ВЧ-сигналу. Особенно в том случае, если ВЧ-сигнал имеет достаточно большую амплитуду…

«А»: Но релейные, простые аттенюаторы могут работать только в двух режимах. Или включен, или не включен! А если включен, то ослабляет входной сигнал в определенное число раз. В то время как р-i-n-диоды позволяют ПЛАВНО регулировать величину сигнала! Они, следовательно, хорошо поддаются непрерывному регулированию!

«С»: В том то и дело! Ведь мы, применяя простейший аттенюатор, должны выбирать одно из двух. Или мы просто выводим на панель управления приемника тумблер, посредством которого осуществляем включение Т-образного (или П-образного) резисторного делителя в те моменты, когда, как нам кажется, это требуется.

Или же мы вводим дополнительную электронную систему, которая сама управляет моментом включения – выключения аттенюатора, но если уровень входного сигнала будет колебаться как раз на грани срабатывания автоматики, то слушать станцию будет очень неприятно.

«Н»: Так как же поступить?

«С»: Я предлагаю следующее.

Вот здесь я привожу схему простейшего аттенюатора. Если вы не захотите экспериментировать – примените именно ее! Как самый простой вариант. В этом случае управление аттенюатором осуществляется вручную или автоматически с помощью реле типа РЭС-49 или РЭС-80 (рис. 22.4).

«А»: Ну, а второй вариант, с использованием р-i-n-диодов?

«С»: Этот вариант мне лично представляется даже более предпочтительным. Используя достаточно простой р-i-n-аттенюатор, на диодах типа КА-509А, можно добиться очень неплохих результатов. Так я, в свое время, проводил подобные эксперименты. В диапазоне частот, соответствующем КВ.

«Н»: А как относительно их нелинейных свойств?

«С»: Имеются в виду р-i-n-диоды? Должен сказать, что уже при токе управления 4–5 мА, р-i-n-диоды типа КА-509А имеют ничтожное прямое сопротивление. При этом НИКАКОГО искажения формы входного сигнала я не наблюдал!

«А»: А какова была максимальная амплитуда входных сигналов в ваших экспериментах?

«С»: Около 300 милливольт! Большие сигналы меня просто не интересовали!

«А»: Ну, а как насчет пределов регулировки?

«С»: Все зависит от тока управления. При его уменьшении до нуля, во всех участках KB-диапазона наблюдалось почти полное непрохождение сигнала. Поэтому, входной аттенюатор для нашего приемника будет иметь следующую принципиальную схему (рис. 22.5).

«А»: А что представляет из себя схема управления?

«С»: Мы займемся ею несколько позднее. Вот теперь-то и настала пора определиться со схемой малошумящего широкополосного усилителя высокой частоты.

Именно с обсуждения этого вопроса и начнется наша следующая встреча.