Текст книги "КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!"
Автор книги: Александр Кульский
Жанр:
Технические науки
сообщить о нарушении
Текущая страница: 19 (всего у книги 23 страниц)
«Н»: Действительно, универсальная микросхема!
«С»: А ты, дружище, полагал, что я выбрал ее просто так?
«Н»: Так что никак нет!
«А»: Молодца, братец!..
«С»: Ну, я полагаю, мы продвинулись в этом вопросе настолько, что можно, наконец, приступить к начертанию ее благородия принципиальной электрической схемы ЭЛЕКТРОННО-СЧЕТНОГО ЧАСТОТОМЕРА!
«А»: Но еще не ЦОУ?
«С»: Поживем – увидим!
Глава 27. Универсальная цифровая шкала
«Спец»: Ну…. «я буду начинать, прошу теперь мне не мешать»!
«Аматор»: Схема частотомера мне нравится. Но боюсь, без «прогулки по схеме» нам не обойтись (рис. 27.1)!
Рис. 27.1. Схема принципиальная электрическая универсального ЦОУ
«Спец»: А кто возражает?
Ну, а поскольку начинать следует всегда с самого начала, то начнем мы нашу «прогулку» по схеме с самого входного разъема. Мы знаем, что на этот разъем, посредством соответствующего по длине и красоте кабеля, подается сигнал от ГИД, например. Это будет просто необходимо сделать, поскольку знать частотные характеристики гетеродина крайне важно.
«Незнайкин»: Итак, сигнал поступает на вход широкополосного УВЧ, собранного по рассмотренной ранее схеме. Затем усиленный сигнал подается на вход микросхемы D7…
«А»: Я только никак не возьму в толк… Ведь К193ИЕЗ – цифровая схема! А сигнал на нее поступает синусоидальный! Значит ей предварительный формирователь импульсов не требуется?
«С»: А я ведь не зря говорил, что это совершенно особая микросхема! Как раз она превосходно работает при подаче на ее вход СИНУСОИДАЛЬНОГО сигнала! Да и входной ее импеданс таков, что она отлично согласуется с вышеуказанным усилителем.
«А»: А как с согласованием напряжения питания?
«С»: Это напряжение для K193HE3 равно +5,2 вольта. Так что совместимость с сериями: 133; 533; 555; 1533 – полная. Таким образом, даже при частоте входного сигнала 85,5 МГц (а это для нашего случая максимальная частота), выходной сигнал микросхемы равен 8,5 МГц. Так что по входной частоте имеется ТРЕХКРАТНЫЙ резерв!
«А»: Забавно, что такой же частотный резерв, относительно максимальной входной частоты 8,55 МГц, имеет второй счетчик К133ИЕ2!
«Н»: На выходе которого максимальная частота равна 855 кГц. Ну, а какой запас по частоте будет у третьего счетчика на К176ИЕ2?
«С»: А вот для этой схемы запас по частоте порядка ДВУХ!
«А»: Это все хорошо и даже отлично, но… серию К176 придется запитывать отдельно, поскольку ее напряжение питания несколько ОТЛИЧАЕТСЯ по величине!
«С»: Безусловно, но разве ты не помнишь слова пилота Дэвида Боумена, которые он передал на Землю с борта «Дискавери», когда подлетал к Сатурну?
«Н»: Я помню! Боумен сказал: «Я преодолел уже более МИЛЛИАРДА километров, а потому последние СТО – меня не остановят!..»
«С»: Браво, Незнайкин! Роман «Космическая Одиссея 2001 года» ты знаешь отлично! И хотя мы создаем не «ЭАЛ-9000», а просто высококачественный радиоприемник, небольшое усложнение схемы ни в коем случае не должно приводить нас в состояние шока!
«А»: Тем более, когда это действительно оправдано и ЛЕГКО реализуемо. Да, в этом случае разумно будет запитать микросхемы D1 и D2 от такого вот узелка, как показано на рис. 27.2.
«Н»: Всего-навсего четыре компонента?
«С»: Я искренно рад, что вы преодолели барьер количественной боязни! Это немаловажный фактор. Поскольку от значительного количества компонентов в современной электронике даже с переходом на БИС и СБИС уйти все равно не удалось! Но вы не задаете вопрос о том, как поведет себя микросхема К176ИЕ2, если на ее счетный вход будут поступать «чужие» логические уровни!?
«А»: И то правда… А как же быть?
«С»: Во-первых, лучше всего применить согласователь уровней. Дело в том, что уровни ТТЛ и ТТЛШ такие: логическая «1» – не менее 2,4 вольта, а логический «0» – не выше +0,8 вольта. Это при стандартном напряжении питания +5 вольт!
«А»: То ли дело КМОП! Там все проще гораздо: логическая «1» равна напряжению питания, а логический «0» соответствует потенциалу «земли»! А мы встретились с необходимостью обеспечить НОРМАЛЬНУЮ работу К176ИЕ2 на достаточно высокой для него частоте – 855 кГц в ТЯЖЕЛЕЙШЕМ из режимов – при несогласованных логических уровнях! А если счетчик станет сбоить?
«С»: Почему «если»? Наверняка именно так и произойдет! Поэтому предлагаю поступить следующим образом – ставим логический преобразователь! Вот его схема (рис. 27.3). Один из вариантов, вернее сказать.
Но у нас вопрос решен еще проще. Согласователь уровней выполнен на транзисторе VT2. С его коллектора сигнал подается на инвертор, в качестве которого используется часть микросхемы D5. С ее выхода импульсы подаются на D9. А вот далее счетные импульсы поступают на вход ПЯТИРАЗРЯДНОГО счетчика, собранного на микросхемах D10—D14. В то же время, системный генератор, собранный на микросхеме D2 – вырабатывает секундные импульсы, поступающие на вход D-триггера, выполненного на D3 (К561ТМ2).
«Н»: А что такое D-триггер?
«С»: Вообще триггер – это логическое устройство, способное хранить ОДИН БИТ данных! Наименование этой единицы информации (один бит), происходит от слов «binary digit» – ДВОИЧНЫЙ РАЗРЯД. К триггерам принято относить ВСЕ устройства, которые имеют ДВА устойчивых состояния.
Различают RS-триггеры, названные так по названию их входов управления: R (reset-сброс) и S (set-установка). А также Т-триггеры (toggle – переключатель), выполняющие только одну функцию – деление частоты некоторой тактовой последовательности, подаваемой на вход «С» в ДВА РАЗА!
«А»: Я читал, что в природе есть еще J-K-триггеры. У них нет неопределенности в таблице состояний, когда, зная, каковы входные сигналы, НЕВОЗМОЖНО ОДНОЗНАЧНО определить выходные.
«С»: Верно! Но наиболее часто (вот как в нашем случае), применяются триггеры с ЕДИНСТВЕННЫМ входом данных D (data). Так называемые D-триггеры. Для такого триггера требуется ВСЕГО четыре внешних вывода: вход D, тактовый вход С и два выхода: Q и HE-Q. Сигналы на этих выходах ВСЕГДА в противофазе относительно друг-друга. Так вот, микросхема К176ТМ2 (К561ТМ2) содержит ДВА РАЗДЕЛЬНЫХ D-триггера!
«Н»: А что ИМС К561ТМ2 делает в нашем частотомере?
«С»: Работать тебе, Незнайкин, в будущем, не иначе, как в контрразведке! Больно профессиональные вопросы задаешь! Она, видишь ли, участвует в реализации очень важной технической задачи – один из ее D-триггеров (с помощью еще трех микросхем) формирует последовательность синхронизированных служебных импульсов. Которые в нужные моменты в течение КАЖДОГО счетного интервала подаются на входы «НЕ-R» пятиразрядного счетчика, а также на входы «С» пятиразрядного преобразователя кодов, собранного на микросхемах D15—D19.
«Н»: А что означает понятие СЧЕТНЫЙ ИНТЕРВАЛ?
«А»: Великий комбинатор говорил, помнится, что тех, кто не читает газет, нужно морально убивать на месте! Так что, Незнайкин, запомни следующее. СЧЕТНЫЙ ИНТЕРВАЛ – это период времени, за который происходит подсчет числа поступающих импульсов, с их запоминанием и выдачей окончательного числа подсчитанных импульсов на соответствующие разряды цифрового индикатора.
«С»: Все так, только я еще бы упомянул о том, что в нашем частотомере, а равно и в будущей схеме ЦОУ, счетный интервал равен в точности ОДНОЙ секунде!
«А»: Ну, а если взять более длительный счетный интервал, скажем, ДВЕ секунды, то при поиске станций, когда регулятор настройки находится в движении, это вызовет большое неудобство!
И потом – ОДНА секунда – это как раз достаточное время, чтобы осознать, какая частота «идет» через тракты приемника!
«С»: Действительно, для большинства практических применений – это оптимум! Хотя в профессиональных, точных электронно-счетных частотомерах используют счетный интервал порядка ДЕСЯТИ секунд и более!
«А»: Если нужно индицировать частоту с точностью СЕМЬ-ВОСЕМЬ знакомест?
«С»: Именно так! Заметим, кстати, что пока идет подсчет количества импульсов в каждом ПОСЛЕДУЮЩЕМ счетном интервале, на цифровом индикаторе сохраняется результат ПРЕДЫДУЩЕГО ПОДСЧЕТА. Сам момент ОБНОВЛЕНИЯ показания на индикаторе продолжается НЕ БОЛЕЕ нескольких десятков микросекунд! И глаз оператора его не замечает. И если предыдущее и последующее показания РАВНЫ, а это характерно, например, при подсчете частоты кварцованных генераторов, то на индикаторе «застынут» одни и те же показания!
«А»: Но если мы имеем дело с ГПД, то даже не прикасаясь к рукоятке настройки, мы увидим «дрейф» последнего разряда. Никакого «бульканья» не будет, просто каждую секунду последняя цифра станет немного «гулять». Туда-сюда, туда-сюда.
«Н»: Это как пелось в каком-то шлягере: «… а мне курортников возить, по морю Черному ходить: туда-сюда, туда-сюда, туда-сюда…»?
«А»: Потом расслабишься, Незнайкин! Еще рановато… Итак, подсчитанные за один счетный интервал импульсы, в коде 1-2-4-8 поступают на соответствующие входы ИМС К176ИД2…
«С»: А далее, преобразованные в семисегментный позиционный код, подаются на СЕМИСЕГМЕНТНЫЕ же цифровые индикаторы АЛ304Г.
«А»: Или подобные?
«С»: Или подобные!..
Но я полагаю, что вы с Незнайкином уже достаточно подготовлены для того, чтобы приступить к практическому изготовлению частотомера. А потому – желаю успеха в этом деле!
«А»: Спасибо за пожелание… И все же на душе осталось легкое облачко…
«С»: «Я тучи разгоню руками»! Не является ли причиной этого тот бесспорный факт, что частотомер – это еще не ЦОУ?
«А»: Вы правы, маэстро! Я подумал и о том, не применить ли нам в будущем ЦОУ, для общего уменьшения количества корпусов, микросхемы более высокого уровня интеграции?
«С»: Которые взяли бы на себя функцию вычитания в каждом счетном интервале из общего количества поступающих импульсов именно того их числа, которое соответствует промежуточной частоте?
«А»: А что, разве подобные схемы не выпускаются?
«С»: Перед тем, как дать вам принципиальную электрическую схему частотомера, я специально обращался в отделы маркетингов нескольких электронных предприятий. Но даже «кузница микросхем» – объединение «Квазар» – ничем не смогло мне помочь!
«Н»: А заграница?…
«А»: Во время ближайшего ланча с президентом американской или японской полупроводниковой фирмы, дорогой Незнайкин, будь добр, не забудь спросить о том, не могут ли они оказать нам соответствующую помощь в части комплектации…
«Н»: Можешь быть спокоен!..
«С»: Как говорил Козьма Прутков-инженер: «Если хочешь ехать в такси, а судьба предлагает автобус, то выбирай автобус, ибо он следует по расписанию». Поэтому дружненько взбодрились, собрались с духом и подумали о том, что же конкретно нам нужно сделать, чтобы можно было трансформировать частотомер в ЦОУ!
«А»: Прежде всего, в каждом счетном интервале вычитать значение промежуточной частоты.
«С»: А какие для этого существуют пути?
«А»: После того, как вы, Спец, расскажете об этом, мы тоже сможем принять участие в дискуссии по данному вопросу!..
«С»: В таком случае, я приступаю.
Мы знаем, что ЦОУ и только ЦОУ способны обеспечить высокую точность измерения частоты принимаемого сигнала, возможность бесшумной настройки на желаемую частоту даже в момент «молчания» нужной нам радиостанции.
Мы упоминали о том, что непосредственное измерение частоты принимаемого сигнала затруднено тем, что он может быть мал по уровню или вообще отсутствовать. Почему и прибегают к косвенным методам измерения, основанным на использовании частоты гетеродина – fгет.
«А»: Для чего при индицировании частоты сигнала fc и вводится поправка на промежуточную частоту fпр.
«С»: А поскольку у нас частота гетеродина ВЫШЕ частоты принимаемого сигнала, то можем записать:
fc = fгет – fпр
«Н»: Мы уже говорили об этом!
«С»: Но мы еще не говорили о способах введения поправки на fпр!
А их, между прочим, есть несколько!
Эти способы основаны на следующем:
а) применяются два счетчика частоты;
б) применяется один счетчик частоты и дополнительный дешифратор на fпр;
в) используется один реверсивный счетчик частоты;
г) применяется счетчик частоты с предварительной установкой.
Но и это не все! Применение СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО МИКРОПРОЦЕССОРА обеспечивающего не схемным, а программным путем выполнение ЛЮБОЙ из перечисленных операций плюс еще целый ряд возможностей!
Вот, действительно, современный подход!
«А»: А мы будем заниматься микропроцессорами?
«С»: Ими занимаются во всем мире. Но применение микропроцессоров в радиотехнических разработках требует предварительного опыта применения ОБЫЧНОЙ цифровой техники. Запомните это и торопитесь медленно!
«Н»: Но выбор и так не маленький! Так на каком же из четырех способов мы остановимся?
«С»: На втором! ЦОУ с одним счетчиком частоты и дополнительным дешифратором на fпр обеспечивает выполнение нужной нам операции с минимальным преобразованием топологии схемы частотомера.
Сущность метода, напомним, заключается в том, что за время измерения счетчик подсчитывает количество импульсов, начиная с нулевого состояния, до тех пор, пока не пройдет число импульсов, равное fпр. Затем, счетчик сбрасывается в НУЛЬ, а подсчет продолжается.
Вместо ДВУХ счетчиков здесь используется ТОЛЬКО ОДИН. Который за ПЕРИОД ОДНОГО счетного интервала ОБНУЛЯЕТСЯ ДВАЖДЫ!
А теперь внимательно присмотритесь к схеме частотомера… В ней есть немало скрытых резервов!
«А»: Например, мы не использовали возможность предустановки ИМС К176ИЕ2 по входам S1—S4?
«С»: Да хотя бы! Но… можно решить задачу еще изящнее! Что мы сейчас и попробуем сделать! Возвратимся к рассмотрению нашего старого доброго счетчика К176ИЕ2. Так какой сигнал на входе «НЕ-R» нужен для обнуления счетчика, Незнайкин?
«Н»: На «НЕ-R» для этого нужно подать логическую «1»!
«С»: Отлично! А сейчас нам предстоит подумать о том, откуда взять нужный нам сигнал и КАК его подать на вход «НЕ-R», чтобы за КАЖДЫЙ счетный интервал счетчик ОБНУЛЯЛСЯ бы ДВАЖДЫ!?
Кроме того, наша первая промежуточная частота 55,5 МГц. Но ведь входную частоту ГПД мы УЖЕ ПОДЕЛИЛИ В 1000 раз!
«А»: Что и обеспечило нам возможность применения КМОП ИМС в основном счетчике! Но… было бы несправедливым не разделить теперь на 1000 и значение промежуточной частоты!
«Н»: То есть поправка на промежуточную частоту берется уже не 55,5 МГц, а 55,5 кГц! Верно?
«С»: А то… Именно эти 55,5 кГц и должны вычитаться в КАЖДОМ счетном интервале!
А теперь даю вам домашнее задание к нашей следующей встрече – зарисовать фрагмент нашего частотомера, а именно двоично-десятичный пятиразрядный счетчик с указанием того, какое логическое состояние БУДЕТ ИМЕТЬ МЕСТО на КАЖДОМ из его ДВАДЦАТИ ВЫХОДОВ, в момент поступления на счетный вход «СР» ИМС D1 °CЧЕТНОГО ИМПУЛЬСА № 55500?!
Глава 28. «Большой приемник» – окончательный вариант
«Аматор»: Дорогой Спец, вот, пожалуйста, полюбуйтесь на нашего Незнайкина!..
«Спец»: Да, я вижу, он полон смущения, и я даже сказал бы, какого-то непонятного раскаяния… Что с тобой, дорогой юный друг, уж не заболел ли ты?
«Незнайкин»: Все много хуже… Я провел бессонную ночь, с карандашом в руках ползая по схеме частотомера и… мне вдруг показалось, что я все позабыл. Это ужасно, но я хотел бы просить Вас, о высокочтимый и уважаемый Учитель, снова вернуться к теме частотомера, но уже более подробно.
«Спец»: Вот к чему приводит чрезмерное увеличение просмотром японских и китайских кинолент, особенно на средневековую тему! Но может у тебя есть еще просьбы? Говори уже все разом.
«А»: Действительно, семь бед – один ответ.
«Н»: Разве что еще одна. Я хотел бы привести в окончательный вид все принципиальные схемы нашего БОЛЬШОГО ПРИЕМНИКА. Ведь это лучше сделать сейчас, чем запутаться в них потом, на стадии «железа».
«С»: Знаешь, Аматор, а ведь в просьбе Незнайкина есть рациональное зерно. И потом, мы ничего не говорили по поводу режимов, отладки, настройки… Так что давайте подводить БОЛЬШУЮ ЧЕРТУ. То есть придадим всему циклу наших бесед по постройке приемника, конкретно-законченный вид.
«Н»: Вот за это – огромное спасибо! И еще одно… Один мой приятель (я рассказал ему о том, что собираюсь строить «большой приемник»), который тоже испытывает желание, как он выразился, «склепать» что-нибудь эдакое, заспорил со мной, почему именно приемник, а не что-нибудь другое. Он никак не может выбрать, с чего начать…
«С»: Я тебя понял. По этому поводу могу заметить следующее. Лет 20–25 назад в моде был лозунг: «Электроника – это наше будущее!». Шли годы, и то, что считалось технической мечтой, утопией, разбушевавшейся не в меру фантазией – все это действительно стало реальностью.
Это и начиненные до предела самой совершенной электроникой межпланетные автоматические станции. И искусственные спутники Земли, через которые осуществляется ретрансляция телевизионных передач из любой страны мира. Это замечательные персональные компьютеры, количество которых в мире на сегодняшний день исчисляется многими десятками миллионов. Стоит ли упоминать о новейших поколениях превосходных цветных телевизоров, которые уже сейчас сочетают в себе преимущества как собственно телевидения, так и компьютеров, объединяя воедино их, поистине, сказочные возможности.
Видеомагнитофоны высочайшего класса, аудиотехника, музыкальные центры, сотовая связь, пейджеры, плейера… Перечислять можно долго. Но вот что парадоксально. Отношение у различных людей ко всей этой великолепной, самой разнообразной, изготовленной с учетом всех нюансов современнейшего дизайна технике – далеко неоднозначное. И дело совсем не в том, кому по душе, допустим, тот или иной вариант исполнения, те или иные потребительские достоинства всех этих электронных чудес.
Проблема, хотя ее осознают далеко не все, заключается в том, что существует достаточно многочисленная группа технически мыслящих, творческих людей, которые, полной мерой воздавая должное уважение тем, кто создал и создает сегодня все это великолепие, в то же время испытывают потребность ПОНЯТЬ, как функционирует то или иное изделие. Приобщиться не только к наружному оформлению и оптимальному использованию превосходного «забугорного» изделия, но и ВНИКНУТЬ в его внутреннюю суть.
Вот именно такие люди и являются тем резервом технической мысли, которая, по большому счету, и обеспечивает в значительной мере мировой прогресс в области электроники! Часть из них – это профессиональные разработчики в области электронной техники. Ученые и инженеры. Но существует также многочисленная армия энтузиастов, которым, по той или иной причине, не пришлось попасть в ряды разработчиков-профессионалов.
Но технический потенциал таких людей достаточно высок. А что касается идей, то их, как говорится – не занимать!
Как быть им? И как быть тем представителям молодежи, у которых создание электронных изделий – любимое хобби?
А ведь такие представители младшего поколения – это возможная будущая техническая элита СНГ. Вот почему помочь таким людям получить практический опыт в области изготовления и разработки достаточно сложных и интересных электронных изделий, приобщить их к замечательному миру современных схемотехнических решений – это задача не только достойная, но и необходимая. Радиолюбитель-конструктор – вот на кого рассчитано нижеизложенное.
Но с чего начать будущему электронному инженеру? Какое направление выбрать? Может компьютеры? Будем откровенны, повторить в любительских условиях уровень компьютерной схемотехники (нет, не той, которая достигнута в этой области сегодня – это невозможно!) даже десятилетней давности– задача сомнительная. Правда; можно «лепить» достаточно современные системы из плат, сделанных на заводах Гонконга, Малайи: Европы… Но это оправдано тогда, когда подобным образом дополняется какое-то самостоятельное, оригинальное изделие. Но просто состыковывать между собой чьи-то стандартные платы – где же тут особое творчество?
Или взять, да и построить цветной телевизор, для начала? Но современный цветной телевизор – это далеко не то изделие, с которого стоит начинать – хлопотно это и очень дорого. Да и микросхемы большого уровня интеграции, поверьте, мало чем могут помочь для развития у радиолюбителя-конструктора важнейшего умения – «схватывать» и «прочитывать» схемы.
Таким образом, выбор оптимального объекта приложения творческих сил в современном радиолюбительском конструировании – задача непростая. В данном случае лозунг «цель оправдывает средства» – не только справедлив, но и является определяющим. Так какая же область современной электроники является именно тем «золотым сечением», которое гармонично сочетает в себе доступную для творческого осмысления схемотехнику и компонентную базу, приобретение которой не поставит конструктора на грань финансовой пропасти. Наконец, обеспечит радиолюбителю приобретение того бесценного опыта, который позволит в дальнейшем с уверенностью углубиться и в другие направления электроники?
Такая область имеется – это конструирование высокочувствительных, высокоизбирательных и помехоустойчивых коротковолновых и всеволновых радиоприемников, основанных на современной идеологии создания подобной аппаратуры.
Итак, цель поставлена – самостоятельно изготовить и отладить коротковолновый высококачественный радиоприемник, позволяющий вести уверенное прослушивание удаленных радиостанций в диапазоне частот от 5 до 30 мегагерц. При этом контроль частоты принимаемых станций производить по цифровой шкале.
«А»: Ну, Незнайкин, теперь ты обеспечен аргументацией для дискуссий со своим приятелем?
«Н»: Без сомнения!
«Спец»: Вот и прекрасно. А теперь я хочу предложить вам обоим, чтобы больше уже не возвращаться к этим вопросам, следующий порядок «чистового» рассмотрения вопроса. По мере необходимости, мы будем детализировать и схемотехнические, и конструкционные, и общие моменты.
Итак, прежде всего рассмотрим окончательную структурную схему.
Предлагаемый высокочувствительный, помехоустойчивый коротковолновый радиоприемник, представляет из себя СУПЕРГЕТЕРОДИН С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ. Причем первое преобразование осуществляется «вверх», что дает возможность радикально решить вопрос о таком важнейшем параметре, как избирательность по «зеркальному» каналу.
В то время, как у обычных супергетеродинных приемников, выполненных по принципу однократного преобразования частоты «вниз» (ПЧ – 465 кГц), избирательность по «зеркальному» каналу в диапазоне КВ не превышает 30 дБ, в приемниках с преобразованием «вверх» этот параметр составляет величину порядка 80 дБ и выше. Кроме того, избирательность по «соседнему» каналу (т. е. относительно станции, частота которой отличается на 10 кГц от той, прием которой осуществляется), которую в обычных супергетеродинных приемниках не удается сделать лучше 42 дБ, при использовании принципа преобразования «вверх», легко достигает уровня 70 дБ и выше. Что соответствует величинам, характеризующих профессиональную аппаратуру.
То же самое относится и к динамическому диапазону входных сигналов. В приемниках с двойным преобразованием частоты (первое – «вверх») применяется, как правило ДВУХПЕТЛЕВОЕ АРУ (автоматическая регулировка усиления), что обеспечивает несравненно более качественный прием в условиях сильного замирания сигнала при значительном уровне индустриальных помех.
Итак, на рис. 28.1. приведена структурная схема высококачественного радиоприемника с двойным преобразованием частоты.
Первое преобразование осуществляется «вверх». Это означает, что значение первой промежуточной частоты (ПЧ1) выбрано много выше, чем самое высокое значение частоты из спектра принимаемых приемником сигналов. В данном случае весь спектр принимаемых сигналов соответствует МЕЖДУНАРОДНОМУ диапазону коротких волн (КВ) и составляет:
минимальная частота приемника – 5 мегагерц,
максимальная частота приемника – 30 мегагерц.
Этот интервал частот, в свою очередь, разбит на восемь растянутых поддиапазонов:
Первая промежуточная частот (ПЧ1) выбрана стандартной и составляет величину – 55,5 МГц.
Проанализируем, как осуществляется функционирование радиоприемника, выполненного на основании приведенной выше структурной схемы. Прошу, маэстро Аматор…
«А»: Сигнал частоты, на которой осуществляется прием и которая может быть любой в интервале от 5 до 30 МГц, от антенны А поступает на вход селектора каналов приема. Этот селектор каналов представляет собой систему из восьми не перестраиваемых полосовых фильтров, обеспечивающих определенные полосы пропускания, соответствующих приведенным выше поддиапазонам (рис. 28.2).
С выхода Б сигнал поступает на вход ВЧ-аттенюатора R, реализованного на р-i-n-диоде. Который, в том случае, если амплитудное значение высокочастотного сигнала невелико, находится в состоянии максимальной высокочастотной проводимости. Следовательно, проходящий через него высокочастотный сигнал, практически, не ослабевает. Далее, с выхода R сигнал подается на вход высоколинейного малошумящего широкополосного усилителя А1, нагрузкой которого является преобразователь частоты (смеситель) VI.
На второй вход преобразователя VI подается высокочастотный синусоидальный сигнал с выхода генератора плавного диапазона (ГПД) G1.
Диапазоны перестройки ГПД находятся, что естественно, в следующей связи со спектром принимаемых радиоприемником частот. Тогда напомним еще раз частоты диапазонов (табл. 28.1).
Таким образом, на выходе VI образуется целый спектр различных частот, являющихся продуктом физического процесса частотного преобразования частоты сигнала и частоты гетеродина. Но только ОДНА из этого спектра, а именно, соответствующая ПЕРВОЙ промежуточной частоте fпр1, соответствует полосе прозрачности высокоизбирательного кварцевого фильтра Z2. С выхода Z2, выделенная и отфильтрованная частота, равная первой промежуточной, т. е. 55,5 МГц, поступает на вход усилителя первой промежуточной частоты А2, нагрузкой которого является второй преобразователь частоты V2.
Второй преобразователь частоты необходим для осуществления процесса переноса полезного сигнала с частоты 55,5 МГц на значительно более низкую вторую промежуточную частоту fпр2, на которой и будут осуществляться такие манипуляции с сигналом, как основное усиление его величины и детектирование.
В описываемом приемнике в качестве ПЧ2 (второй промежуточной частоты) выбрана частота, равная 1,455 МГц. Легко видеть, что в этом случае, второй гетеродин G2 НЕ ДОЛЖЕН быть перестраиваемым. Но вот требования к стабильности его частоты достаточно велики. Частота колебаний G2 выбрана равной 54,045 МГц. Поскольку это стандартизованная частота для современного ряда кварцевых резонаторов. Далее сигнал с частотой, равной второй промежуточной, т. е. 1,455 МГц подается на вход резонансного усилителя ПЧ2, обозначенного на структурной схеме – А3, перед которым находится селективный фильтр Z3. С выхода А3 сигнал поступает на вход детектора V3, осуществляющего выделение сигнала низкой (звуковой) частоты, поступающей затем на вход УНЧ (усилителя низкой частоты) или, как иногда принято его именовать – УМ3Ч (усилителя мощности звуковой частоты). Нагрузкой которого и является динамик BF.
Как и показано на структурной схеме (см. рис. 28.1.), радиоприемник снабжен ДВУХПЕТЛЕВОЙ системой АРУ – автоматической регулировки усиления. Поясним необходимость применения подобной системы. Начнем с цепи АРУ-2. Подобная цепь присутствует в любых супергетеродинных приемниках. Даже тех, которые реализуют принцип ОДНОКРАТНОГО преобразования частоты. В том числе самых простых и дешевых. Задача такой АРУ – предотвращать перегрузку УНЧ, а, следовательно, искажение звукового сигнала, в случае резкого возрастания уровня сигнала ПЧ на выходе УПЧ приемника, что особенно характерно для КВ диапазонов. Это явление, в свою очередь, связано с резким возрастанием амплитуды принимаемого сигнала в точке приема.
Так что само наличие петли АРУ-2 в предлагаемом для повторения приемнике не является чем-то особенным. Совсем другое дело – качественно– количественные характеристики и сам принцип, положенный в основу действия АРУ-2 в данном случае. Как будет показано ниже, качество АРУ-2, которое достигнуто оригинальным схемотехническим решением, значительно выше, чем можно добиться применением, ставших уже стандартными решений. Но, сохранение высокой линейности функционирования УПЧ2 в широком динамическом диапазоне поступающих на его вход сигналов от преобразователя частоты V2, к сожалению, не является окончательной гарантией высокого качества приема, поскольку велика вероятность того, что возможна ситуация, при которой НИКАКИЕ качественные характеристики петли АРУ-2 не спасут положения!
Это, например, может произойти в случае, если уровень сигнала на антенном входе начинает резко возрастать. Тогда, если не принимать соответствующих мер, на пределе своей линейности может оказаться даже усилитель ВЧ А1. Вот почему и потребовалось применение цепи АРУ-1.
Именно цепь АРУ-1 является надежной защитой от разнообразных помех, которые возникают ЕЩЕ ДО первого преобразователя частоты в связи с тем, что любое проявление нелинейности усилителя А1 приводит к возникновению, так называемых, интермодуляционных искажений. Они проявляются на выходе приемника, когда на его вход воздействует одновременно два или более сигналов, частоты которых НЕ совпадают с частотами основного и побочного каналов радиоприема.
«Спец»: Замечательно, уважаемый Аматор. Добавлю только, что перегрузка входного УВЧ А1 опасна еще и тем, что может возникнуть эффект, так называемого, БЛОКИРОВАНИЯ. Это означает изменение уровня сигнала или отношения сигнал/шум на входе приемника при воздействии радиопомехи, частота которой НЕ совпадает ни с одной частотой основных и побочных каналов приема.
«Н»: Час от часу не легче! А что же все наши резонансные цепи!? Сколько трудов и все напрасно?
«Спец»: Кто сказал – напрасно! Вот уж нет! Но ты не должен забывать, что любая реальная радиотехническая цепь, обладает определенной нелинейностью. И реальная радиотехника – это борьба за приближение к идеалу! Никаких интермодуляционных искажений при идеальной линейности, скажем, УВЧ – не было бы.
«А»: И весь вопрос в том, чтобы склонять в нашу пользу количественные показатели. Ведь согласись, есть большая разница, если те же интермодуляционные помехи уже накладываются на полезный сигнал при уровнях, например, 50 милливольт, что и случается в обычной схемотехнике, или при уровнях около 1 вольта, что характерно для лучших связных устройств!?
«Спец»: Мы не станем останавливаться сейчас на перечислении иных видов помех, бороться с которыми АРУ-2 не может в принципе. Так что применение аттенюатора R, являющегося, по сути дела, исполнительным устройством системы автоматического регулирования минимизации уровня перекрестных, интермодуляционных и прочих помех – необходимая мера при конструировании современных как профессиональных, так и любительских приемников. Вот после этого можем перейти к рассмотрению окончательного варианта принципиальной электрической схемы радиоприемника с преобразованием «вверх».
