Текст книги "Энциклопедия радиолюбителя"

Автор книги: Виктор Пестриков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 30 страниц)

25.6. Микрофонный усилитель трансивера

Низкочастотный сигнал, подаваемый на модулятор (смеситель) трансивера, как известно, не должен превышать определенного уровня, за которым появляются значительные нелинейные искажения. Появление таких искажений ухудшает качество передающегося сигнала. Предотвратить появление нелинейных искажений можно, если микрофон подключать к трансиверу через специальный усилитель.

Схема такого микрофонного усилителя представлена на рис. 25.14.

Рис. 25.14. Принципиальная схема микрофонного усилителя трансивера

Усилитель собран на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Усиленный сигнал через конденсаторы С4 и С5 поступает на ограничитель, выполненный на германиевых диодах VD1 и VD2. Сигнал, в зависимости от типа используемых диодов, ограничивается до уровня 100…200 мВ. Ограниченный сигнал через С6, R4 и С7, R6 поступает на базу транзистора VT2. Каскад на транзисторе VT2 представляет собой обычный эмиттерный повторитель, который позволяет подключить микрофонный усилитель к любым смесителям. Дополнительная регулировка уровня выходного сигнала от нуля до порога ограничения диодов производится переменным резистором R4. Включение переменного резистора R4 после ограничителя сигнала, а не на входе усилителя, значительно упрощает налаживание трансивера на передачу. Эта особенность микрофонного усилителя показывает свои преимущества в схемах трансиверов, в которых отсутствует регулировка усиления по ПЧ в режиме передатчика, а также в трансиверах прямого преобразования. Для предотвращения возможного самовозбуждения, в схему усилителя включены резисторы R1 и R5. Кремниевый диод VD3 служит для упрощения коммутаций «прием-передача».

Усилитель не критичен к типу радиодеталей, главное, чтобы они были исправны и малогабаритные. Все детали микрофонного усилителя монтируются на небольшой печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плату желательно поместить в металлический корпус для предотвращения различного типа наводок.

Налаживание микрофонного усилителя сводится к подбору значения сопротивления резистора R2, при котором на коллекторе транзистора VT1 напряжение равно 1/2 U_пит и подбору R6, при котором на эмиттере транзистора VT2 напряжение также равно 1/2 U_пит.

Эксплуатация описанного микрофонного усилителя на радиолюбительских радиостанциях показывает, что ему присуще хорошее качество сигнала и отсутствие искажений при значительном изменении уровня сигнала с микрофона трансивера.

Шаг 26
Конструирование радио– и телеантенн

26.1. Радиоантенны для приема радиовещательных станций

Находясь вдали от передающих антенн радиовещательных станций, для увеличения дальнобойности приемника и улучшения приема, как правило, подключают к радиоприемникам наружную антенну, а иногда и заземление. Выбор типа антенны зависит от конкретных условий приема в данной местности. Установить антенну на открытой местности, на даче или в деревне не очень сложно. Сложнее это сделать в больших жилых домах, где нет места для проводки антенны. В любом случае, антенна должна быть как можно длиннее (минимум 5…10 м). Ее надо вертикально или, в крайнем случае, наискось подвесить на открытом пространстве. Провод антенны должен находиться как можно дальше от стен здания, деревьев, столбов, проводов и т. д. От правильности сделанной антенны зависит качество и сила звука радиоприемника. Если в приемник от антенны будет приходить мало энергии, то он будет работать неудовлетворительно.

Форм антенн существует очень много, но наиболее распространенными, благодаря своей простоте, являются так называемые Г-образные и Т-образные. В зависимости от того, в каком месте антенны делается снижение провода, который соединяет горизонтальную часть антенны с приемником, антенна и получает свое название. Если антенна имеет снижение в начале горизонтальной части, напоминая своим видом букву «Г», то ее называют Г-образной (рис. 26.1).

Рис. 26.1. Конструкция Г-образной радиоантенны

Если снижение сделано в ее средней части, то антенна – Т-образная. Г-образная антенна чаще применяется в сельской местности, где нет сильных помех радиоприему (рис. 26.1). Эта антенна хорошо работает с детекторным приемником. Т-образная антенна по качеству приема не уступает Г-образной. Она хорошо работает с детекторным приемником, если ее высота и длина такие как у Г-образной антенны. Горизонтальная часть антенны обычно делается из специального бронзового канатика, если его нет, то можно использовать любой провод диаметром 1,5…4 мм. Материал провода особого значения не имеет. Можно применить даже стальной провод, желательно, чтобы он был оцинкованный. Если провод имеет шелковую изоляцию или ей подобную, ее необходимо снять, так как она во время дождя намокнет и утяжелит антенну, что может привести к ее обрыву.

Горизонтальную часть антенны располагают на высоте не менее 2…3 метров от земли или крыши дома. Необходимо заметить, что при приеме на внешнюю антенну большое значение имеет высота антенны над землей. Чем выше будет подвешена антенна, тем лучше будет работать приемник. У Г-образной антенны горизонтальная и вертикальная (снижение) части должны быть выполнены из одного куска провода или канатика. В то время как у Т-образной антенны снижение обязательно припаивают. Горизонтальная часть антенны составляет обычно 15…20 м, в условиях сельской местности ее увеличивают до 40 м. Практически между антенной длинной 10 м и 30 м нет никакой разницы в силе принятых сигналов. Значительно более короткая антенна проигрывает в коэффициенте полезного действия. Более длинная антенна не примет больше станций, а лишь примет больше местных помех, т. е. помех, возникающих в районе от работы электрических установок. Горизонтальная часть антенны крепится на цепочке изоляторов. В цепочке должно быть не менее 2 изоляторов, обычно устанавливают по 3 изолятора с каждой стороны антенны. Делается это с целью избежать токов утечки между антенной и мачтами крепления. Изоляторы используют различного типа промышленного изготовления, обычно орешковые. Если нет орешковых роликов, то можно использовать обычные фарфоровые, которые используются для открытой комнатной электропроводки. В крайнем случае, можно изготовить антенные изоляторы из прямоугольных кусочков текстолита, гетинакса или дерева, размером 300x100 мм. Дерево должно быть твердой породы: дуб, бук или береза. После вырезки дощечек их необходимо проварить в парафине в течение 1 часа и только потом использовать как изоляторы.

Установка внешней антенны

Установку внешней антенны обычно начинают с выбора места. Антенна должна располагаться подальше (порядка 10 м) от высоковольтных линий электропередач, радиотрансляционных линий и других антенн. Один конец антенного провода крепится к цепочке изоляторов, которая, в свою очередь, прикрепляется стальной проволокой к деревянному шесту или высокому дереву. Другой конец антенны, который будет подключаться к приемнику в случае Г-образной антенны укрепляют на крыше дома аналогично первому. У Т-образной антенны конец закрепляют, предварительно припаяв снижение антенны в ее средней части. Место пайки необходимо обязательно защитить от воздействия внешней среды и покрыть влагозащитной краской или липкой изоляцией. С целью предотвращения обрыва горизонтального провода антенны при сильном ветре желательно один из ее концов крепить с помощью блока и груза. Подбирая массу груза, можно регулировать натяжение провода антенны. Если деревья, к которым крепится антенна, не очень высокие и необходимо увеличить высоту подвеса антенны, то на вершинах деревьев крепят деревянные шесты.

Снижение антенны вводят в помещение через предварительно сделанное отверстие в стене или оконной раме. В отверстие желательно вставить фарфоровую или резиновую трубку и уже через них вводить снижение антенны. Снижение подводится вертикально таким образом, чтобы оно не касалось стен и крыши. Провод снижения должен проходить на расстоянии 30 см от стены дома, чем дальше, тем лучше. С этой целью его прикрепляют к изолятору, находящемуся на специальной стойке, укрепленной на крыше.

В больших городах, где много различных промышленных помех, иногда устанавливают самую простую внешнюю антенну, вертикальную или штырьевую. Эта антенна подобна снижению антенны. Сделать такую антенну гораздо проще, чем вышеупомянутые. Вертикальная антенна дает меньшее напряжение сигнала, нежели Г– и Т-образные антенны и имеет коэффициент полезного действия до 75 %. Такую антенну применяют только для ламповых и транзисторных приемников, у которых есть запас чувствительности. Детекторный приемник работает с такой антенной удовлетворительно в том случае, если она поднята на высоту более 20 метров. Конструктивно вертикальная антенна представляет собой металлический штырь длиной 2…6 м, закрепленный на изоляторе, установленном на высоком шесте. Иногда свободный конец штыря расщепляют на три части. Другой вариант конструктивного исполнения такой антенны представляет шест, к вершине которого крепится провод антенны через два изолятора. Вертикальная антенна работает лучше всего, если она настроена таким образом, что имеет длину l, равную l = 1/4, где l – длина рабочей волны.

Известные типы антенн, метелки, ежи и т. д. по существу являются штырьевыми антеннами и своими формами и усложнениями не увеличивают коэффициент полезного действия. Штырьевую антенну желательно устанавливать как можно выше над землей. Нужно помнить, что железная крыша или заземленная труба представляют собой землю. Исходя из этого, установка антенны на пятиэтажном или семиэтажном доме мало скажется на коэффициенте полезного действия антенны.

Заземление

Кроме самой антенны и снижения, составной частью каждого радиоприемника является заземление, которое как бы есть вторым полюсом антенного устройства. Надежное заземление особенно необходимо для радиоприемников с невысокой чувствительностью, например, детекторных. Заземление, к тому же защищает радиоприемник от ударов молнии в антенну. Заземление представляет собой закопанный в землю металлический лист с припаянным к нему проводником, который включается в гнездо «Земля» радиоприемника.

Главным для заземления является то, чтобы земля, в которую закопан лист, была достаточно влажной, то есть была хорошим проводником. На даче или в сельской местности заземление можно сделать таким образом (рис. 26.2).

Рис. 26.2. Варианты устройства заземления

Взять ненужный металлический предмет, например, оцинкованное ведро, корыто и т. д. Главное, чтобы он не был покрыт краской. К металлическому предмету припаивают железный или медный провод диаметром 3…4 мм и место пайки покрывают масляной краской. Выкопав яму глубиной 1… 1,5 м, кладут в нее сделанную деталь, закапывают и плотно утрамбовывают землю. Для повышения качества заземления, в яму насыпают слой древесного угля.

Древесный уголь легко втягивает воду и долго удерживает влажность, увеличивая тем самым электропроводность. Время от времени при сухой погоде необходимо поливать водой или еще лучше раствором поваренной соли (стакан соли на ведро воды) место расположения заземления. Если же поблизости есть колодец, то его можно использовать для установки заземления. Для этого на его дно опускают оцинкованный лист железа или оцинкованное ведро, с припаянным толстым медным проводом диаметром 1,5…2 мм, который будет использоваться для подключения к приемнику. Этот провод можно закопать в землю на небольшую глубину, чтобы удобно было его подвести к приемнику. Перед опусканием в колодец такой конструкции заземления, необходимо металлический лист и провод залудить (покрыть слоем олова). Это делается с целью предотвращения отравления воды.

Сделать качественное заземление в сельской местности как видим не проблема, в то время как в городе это не всегда удается. Чаще всего приходится мириться с несовершенством сделанного заземления. В городе лучше использовать в качестве заземления водопроводные трубы. Место на водопроводной трубе тщательно очищается от краски и ржавчины. Лучше поверхность зачистить до блеска, так как плохой контакт является источником помех. На подготовленное место крепят с помощью винта и гайки металлическую скобу, к которой и припаивают заземление. Для заземления можно использовать и трубы центрального отопления, но качество его в этом случае будет ниже. Нужно ПОМНИТЬ, что использовать в качестве заземления газовые трубы и телефонные кабели строго запрещается.

Заведенные в помещение снижение антенны и провод заземления подсоединяют к грозовому переключателю (рис. 26.3).

Рис. 26.3. Конструкция грозового переключателя

Переключатель необходим для отключения антенны от приемника и переключения ее на заземление при приближении грозы, а также после окончания радиоприема. Лучше всего держать антенну заземленной и подключать ее только при радиоприеме. Заземленная антенна представляет собой хороший молниеотвод. Следуя этому правилу, вы полностью обезопасите себя при пользовании радиоприемником. Если не удастся достать готовый грозовой переключатель, то его можно сделать самому. Для этого вырезают металлические полоски шириной 10 мм и делают из них 6 уголков с отверстиями диаметром 3 мм для крепления. Далее вырезают из металла две одинаковые пластинки размером 20x200 мм с зубцами. Нож переключателя представляет собой прямоугольную пластину 10x90 мм из листовой латуни толщиной 1 мм. На одном конце ножа закрепляют деревянную или пластмассовую ручку, а на другом – отверстие диаметром 3 мм. Собирают переключатель на панели размером 160x40 мм из дерева или пластмассы.

Только теперь, когда антенна, заземление и грозовой переключатель готовы, можно пользоваться внешней антенной для приема радиопередач промышленным или самодельным радиоприемником.

26.2. Антенны для радиолюбительских диапазонов

Антенны, используемые в радиолюбительской связи, несколько отличаются от антенн для приема широковещательных станций. Важным элементом любой радиолюбительской радиостанции является антенно-фидерное устройство, которое состоит из излучающей или принимающей антенны и фидера. Фидер представляет собой линию питания, по которой электромагнитная энергия передается от антенны к радиоприемнику или от радиопередатчика к антенне. Формы, размеры и конструкции антенно-фидерных устройств разнообразны и зависят от их назначения. Правильный выбор антенны во многом определяет устойчивость, качество и дальность радиосвязи. Конструируя и совершенствуя аппаратуру радиосвязи, необходимо правильно рассчитать и изготовить антенну, выбрать оптимальное место для ее установки. В противном случае, даже при большой мощности передатчика, установление дальних радиосвязей станет проблемой.

Для успешной работы в эфире радиолюбители имеют несколько типов антенн, которые подключают в зависимости от используемого диапазона. Приведем описание некоторых типов антенн для популярных любительских диапазонов 28,0…29,7 и 144… 146 МГц.

Антенна типа «американка»

Антенна типа «американка» представляет собой простейшую антенну для 10-метрового диапазона (рис. 26.4).

Рис. 26.4. Конструкция антенны типа «американка» для радиолюбительских диапазонов

Антенна имеет излучение типа «восьмерки», перпендикулярное горизонтальному проводнику. Для ее изготовления необходим антенный канатик или медный провод диаметром 3…4 мм.

Штырьевая антенна имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и небольшой угол излучения (рис. 26.5).

С ее помощью в 10-метровом диапазоне удаются дальние связи. Антенна состоит из штыря (металлическая труба диаметром 10…15 мм) и противовесов (изготовляются из антенных канатиков). Четыре противовеса расположены к горизонту под углом 45°, а к друг другу и под углом 90°. Противовесы у основания штыря соединены между собой. Штырь и противовесы изолированы друг от друга. В качестве снижения используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Центральная жила кабеля подключена к штырю, а оплетка – к противовесам.

Рис. 26.5. Штырьевая антенна для радиолюбительских диапазонов

Антенна «двойной квадрат»

Антенна «двойной квадрат» имеет оптимальные размеры, большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол излучения (рис. 26.6). На диапазоны 28,0; 21,0; 14,0 МГц антенна изготовляется из антенного канатика, укрепленного на каркасе, изготовленном из бамбука или другого дерева. Конструктивно антенна состоит из двух рамок, находящихся на расстоянии (0,1…0,25)l друг от друга, l – длина волны. Одна из рамок является активным вибратором, а другая – рефлектором. Антенна излучает в одном направлении, обратное излучение у нее сильно ослаблено. Коэффициент усиления этой антенны составляет 8…10 дБ. Входное сопротивление антенны составляет 75 Ом, если рамки находятся на расстоянии 250 мм. Это позволяет питать антенну коаксиальным кабелем с соответствующим волновым сопротивлением.

Рис. 26.6. Варианты антенны «двойной квадрат» для радиолюбительских диапазонов

Антенна типа «волновой канал»

Антенна типа «волновой канал» имеет усиление около 14 дБ и волновое сопротивление 90 Ом (рис. 26.7). Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости составляет 240, полоса пропускания ±1,5 МГц, что позволяет практически работать во всем диапазоне частот без потерь. Симметрирование антенны с коаксиальным кабелем осуществляется с помощью симметрирующего устройства (рис. 26.8). Антенна изготовляется из медных или дюралюминиевых трубок диаметром 8… 10 мм, которые крепятся на несущей трубке из того же материала длиной 2,5 м и диаметром 20…25 мм.

При установке мачты для крепления антенны необходимо предусмотреть грозозащиту антенн. С этой целью заземляют мачту проводом диаметром 10 мм. Следует помнить, что на хорошую работу радиостанции влияет также и состояние заземления. Поэтому за ним необходимо регулярно следить и время от времени поливать его водой. Использовать водопровод и трубы центрального отопления нельзя.

Рис. 26.7. Конструкция антенны «волновой канал» для радиолюбительских диапазонов

Рис. 26.8. Симметрирующее устройство антенны «волновой канал»

26.3. Простые телевизионные антенны

В зависимости от условий приема при выборе телеантенны руководствуются такими основными ее параметрами: диаграммой направленности, коэффициентом усиления и входным сопротивлением. Рассмотрим конструкции некоторых простых телеантенн доступных в изготовлении начинающими радиолюбителями.

Антенна на 12 каналов

Для приема программ в метровом диапазоне при небольшом расстоянии от телецентра (в зоне уверенного приема) радиолюбители иногда используют простую антенну, конструкция которой представлена на рис. 26.9. Антенна состоит из двенадцати металлических трубок (лучей), которые приварены к двум полукольцам. Вся эта конструкция крепится к деревянной раме соответствующих размеров. Лучи антенны имеют длину 1500 мм и изготовляются из металлических трубок диаметром 10…20 мм. Трубки могут быть медные, латунные или алюминиевые. Деревянная рама имеет размеры 400x400 мм. На рис 26.9 показаны точки (а, б) подсоединения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. К точке «а» припаивается оплетка кабеля снижения, а к точке «б» – его центральная жила.

Антенну располагают таким образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна направлению на телецентр.

Рис. 26.9. Телевизионная антенна на 12 каналов:

_{1 – металлические трубки, 2 – металлические полукольца, 3 – деревянная рамка}

Логопериодическая антенна

В настоящее время широкое распространение получило телевизионное вещание на дециметровых волнах. Для качественного приема программ этого диапазона необходимы соответствующие антенны. В настоящее время имеет большое распространение так называемая логопериодическая антенна. Популярность антенны объясняется тем, что она имеет простую конструкцию и на нее можно принимать программы дециметрового диапазона (ДМВ), с 21-го по 60-й канал (470…790 МГц). Один из вариантов конструкции такой антенны представлен на рис. 26.10. Антенна может быть подключена к любому телевизионному приемнику отечественного или зарубежного производства, который рассчитан на прием сигналов ДМВ. Входное сопротивление антенны 75 Ом, что позволяет использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Антенна принимает электромагнитные волны с горизонтальной и вертикальной поляризацией.

Рис. 26.10. Конструкция логопериодической наружной телеантенны для приема ДМВ

Конструкция антенны представляет собой две параллельные металлические трубки диаметром 16… 19 мм, у которых концы с одной стороны закреплены в отверстиях металлической пластины, а с другой – в текстолитовой, размеры пластин 87x30x5 мм. Крепление концов трубок приведено на рис. 26.10. В металлических трубках, вдоль их длин, на заданном согласно рис. 26.10 расстоянии, просверлены отверстия диаметром 3,3 мм и в них нарезана резьба М4. В полученные отверстия вкручено 14 директоров, изготовленных из прутка 05 мм, на одном конце каждого прутка, на длине 10 мм, нарезана резьба М4. Длины директоров, с учетом части длины конца с нарезанной резьбой, согласно номеру вибратора, указанному на рис. 26.10, приведены в табл. 26.1.

Коаксиальный кабель проходит внутри одной из трубок и распаян согласно рис. 26.10. После окончания сборки антенны необходимо места подпайки кабеля закрасить водостойкой краской для защиты места соединения от влаги. Антенна в особой настройке не нуждается, надо только ее направить в сторону телецентра, и после подпайки телевизионного штеккера она готова к работе.