Текст книги "Юный техник, 2009 № 11"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сверхрегенераторы
Окончание. Начало в предыдущем номере.
Частота суперизации определяется суммарным сопротивлением резисторов R1—R3 и емкостью конденсатора С4. Если ее уменьшить до нескольких сотен пикофарад, прерывистая генерация прекращается и устройство становится регенеративным приемником.
При желании можно установить переключатель, а конденсатор С4 составить из двух, например, емкостью 470 пф с подключаемым параллельно 0,047 мкф. Тогда приемник, в зависимости от условий приема, можно будет использовать в обоих режимах. Регенеративный режим обеспечивает более чистый и качественный прием с меньшим уровнем шума, но требует заметно большей напряженности поля и сложнее в управлении. Обратную связь регулируют переменным резистором R2, ручку которого (так же, как и ручку настройки) следует вывести на переднюю панель корпуса приемника.
Излучение этого приемника в сверхрегенеративном режиме ослаблено по следующим причинам: амплитуда вспышек колебаний в контуре невелика, порядка одной десятой доли вольта, к тому же маленькая рамочная антенна излучает крайне неэффективно, имея низкий КПД в режиме передачи.
Усилитель ЗЧ-приемника собран по схеме с непосредственной связью на транзисторах VT2 и VT3 разной структуры. В коллекторную цепь выходного транзистора включены низкоомные головные телефоны (или один телефон) типов ТМ-2, ТМ-4, ТМ-6 или ТК-67-НТ сопротивлением 50 – 200 Ом. Подойдут телефоны от любого плеера. Необходимое смещение на базу первого транзистора УЗЧ подается не от источника питания, а через резистор R4 из эмиттерной цепи транзистора VT1, где, как упоминалось, уже имеется стабильное напряжение около 0,5 В. Конденсатор С5 – разделительный, он пропускает к базе транзистора VT2 колебания ЗЧ.
Пульсации гасящей частоты 30…60 кГц на входе УЗЧ не фильтруются, поэтому усилитель работает как бы в импульсном режиме – выходной транзистор закрывается полностью и открывается до насыщения. Ультразвуковая частота вспышек телефонами не воспроизводится, но импульсная последовательность содержит составляющую со звуковыми частотами, которые слышны. Диод VD1 служит для замыкания «экстратока» телефонов в момент окончания импульса и закрывания транзистора VT3, он срезает выбросы напряжения, улучшая качество и несколько повышая громкость воспроизведения звука.
Питается приемник от гальванического элемента напряжением 1,5 В или дискового аккумулятора напряжением 1,2 В. Потребляемый ток не превышает 3 мА, при необходимости его можно установить подбором резистора R4.
Налаживание приемника начинается с проверки наличия генерации, вращением ручки переменного резистора R2. Она обнаруживается по появлению довольно сильного шума в телефонах или при наблюдении на экране осциллографа «пилы» в форме напряжения на конденсаторе С4. Частота суперизации подбирается изменением его емкости, она зависит и от положения движка переменного резистора R2. Следует избегать близости частоты суперизации к частоте стереоподнесущей 31,25 кГц или к ее второй гармонике 62,5 кГц, иначе могут прослушиваться биения, мешающие приему.
Далее нужно установить диапазон перестройки приемника, изменяя размеры рамочной антенны – увеличение диаметра понижает частоту настройки. Повысить частоту можно не только уменьшением диаметра самой рамки, но и увеличением диаметра провода, из которого она выполнена.
Неплохое решение – использовать оплетку отрезка коаксиального кабеля, свернутого в кольцо. Индуктивность понижается и при изготовлении рамки из медной ленты или из двух-трех параллельных проводов диаметром 1,5–2 мм, разнесенных на 0,5…1,5 см.
Диапазон перестройки достаточно широк, и его нетрудно выполнить без приборов, ориентируясь на прослушиваемые станции.
Отечественный диапазон УКВ-1 (нижний) 65–74 МГц приемник перекрывает полностью. В диапазоне УКВ-2 (верхнем) 88 – 108 МГц транзистор КТ361 иногда работает неустойчиво – тогда его заменяют более высокочастотным, например, КТ363. Увеличив размеры антенны и/или емкость КПЕ, можно услышать работу радиостанций связного диапазона 33–48 МГц, телевизионные передатчики 1-го – 2-го каналов. Сигнал изображения прослушивается как сильный фон с частотой 50 Гц (это частота следования импульсов кадровой развертки), звуковое сопровождение принимается нормально. Слышна также ТВ-передача в 3-м канале, расположенном как раз между радиовещательными диапазонами УКВ-1 и УКВ-2. Уменьшив диаметр рамки и емкость конденсаторов C1 – С3, удается принять даже радиопереговоры летчиков и диспетчеров гражданской авиации на частотах выше 118 МГц, любительские радиостанции диапазона 144–146 МГц. Применение СВЧ-транзистора VT1 с граничной частотой не ниже 600–700 МГц в этом случае обязательно.
Недостаток приемника – влияние рук, подносимых к антенне, на частоту настройки. Впрочем, он характерен и для других приемников, в которых антенна связана непосредственно с колебательным контуром. Этот недостаток устраняется при использовании усилителя РЧ, как бы «изолирующего» контур сверхрегенератора от антенны. Другое полезное назначение такого усилителя – устранить излучение вспышек колебаний антенной, что практически полностью избавляет от помех соседним приемникам. Усиление УРЧ должно быть очень небольшим, ведь и усиление, и чувствительность сверхрегенератора достаточно высоки.
Этим требованиям в наибольшей степени отвечает транзисторный УРЧ по схеме с общей базой или с общим затвором.
Приемник на диапазон 420–435 МГц
Частоты 420–435 МГц относятся к ультракоротким волнам (УКВ) и соответствуют длине волны около 70 см. УКВ распространяются прямолинейно, поэтому уверенная радиосвязь возможна только в пределах прямой видимости. Лишь очень слабый сигнал, рассеянный на неоднородностях атмосферы, можно обнаружить за горизонтом, используя мощные передатчики, большие направленные антенны и чувствительные приемники.
В условиях городской застройки возможно отражение сигналов от стен зданий и прочих предметов.
Диапазон 420–435 МГц отведен радиолюбителям, и в нем разрешена работа портативных радиостанций с мощностью не более 10 мВт (0,01 Вт). В этом диапазоне работают также некоторые модели радиотелефонов и телефонных «удлинителей», обеспечивающих связь, например, между автомобилем и офисом или квартирой. В результате, особенно в городах, этот диапазон оказался весьма насыщен радиостанциями.
Схема приемника показана на рисунке.
Антенна слабо связана с контуром L1C1. Слабая связь нужна для повышения стабильности работы сверхрегенеративного каскада, собранного на СВЧ-транзисторе VT1. Колебательный контур приемника на столь высоких частотах требует лишь очень небольших индуктивности и емкости, поэтому катушка выполнена в виде прямоугольной рамки размером 2,5 х 1,5 см из медного провода диаметром 1,2 мм.
Провод к разъему антенны припаян около заземленного вывода рамки и проходит около 1 см вдоль ее стороны, обеспечивая вполне достаточную связь. Конденсатор настройки С1 переделан из малогабаритного подстроечного КПЕ с воздушным диэлектриком, у которого оставлены одна неподвижная и одна подвижная пластины. Дополнительно в контур входит и коллекторная емкость транзистора.
Обратная связь осуществляется через емкостной делитель из междуэлектродной емкости коллектор-эмиттер транзистора и конденсатора С2 малой емкости. Как и в предыдущих конструкциях, транзистор использован в «барьерном» режиме, когда напряжения на коллекторе и базе равны 0,5 В относительно эмиттера. Питание в эмиттерную цепь транзистора поступает через дроссель Др1, содержащий около 10 витков тонкого провода, намотанного на оправке диаметром 4 мм. Частота вспышек суперизации определяется постоянной времени цепочки R1C3, режим транзистора подбирают подстроечным резистором R2.
Продетектированный сигнал через цепочку R3C4, ослабляющую сверхзвуковую частоту суперизации, поступает на трехкаскадный УЗЧ, выполненный с непосредственной связью между транзисторами. Для повышения экономичности транзисторы работают в режиме микротоков, а выходной каскад нагружен на высокоомные телефоны с сопротивлением постоянному току 3,6–4,4 кОм.
Чтобы устранить влияние телефонов на режим транзисторов УЗЧ, они подключены через разделительный конденсатор С7. Цепочка R8C8 повышает стабильность работы УЗЧ.
Приемник смонтирован на пластинке фольгированного стеклотекстолита со сплошным металлизированным покрытием. Все «заземленные» выводы деталей припаиваются непосредственно к фольге, а остальные – соединяются «в воздухе» обычным навесным монтажом. При желании можно вырезать по краю платы дорожку для подводки питания и/или приклеить несколько «пятачков» из того же фольгированного материала для припайки некоторых соединений. Расположение деталей на плате примерно соответствует принципиальной схеме.
Налаживать приемник начинают с УЗЧ, установив движок резистора R2 в положение максимального сопротивления. Напряжение на коллекторе транзистора VT4 должно составлять примерно половину напряжения элемента питания (0,75—0,8 В), для его корректировки подбирают сопротивление резистора R6. В телефонах должен негромко прослушиваться шум первого транзистора УЗЧ – VT2, а прикосновение к выводам резистора R3 должно вызывать громкий и резкий звук (фон), что указывает на работоспособность УЗЧ. Затем регулируют сопротивление резистора R2 до появления довольно громкого «суперного» шума, указывающего на работу сверхрегенеративного каскада. При настройке на несущую радиостанции шум пропадает и становится слышна модуляция сигнала. Если есть осциллограф, то, присоединив его вход параллельно конденсатору С3, можно увидеть пилообразные колебания с ультразвуковой частотой, соответствующие вспышкам колебаний в контуре.
Далее можно присоединить антенну и попытаться принять сигналы станций.
Простейшая антенна – четвертьволновый штырь длиной 17,5 см (от конца штыря до точки заземления проводника связи с контуром). В заключение устанавливают диапазон настройки приемника и связь с антенной по максимуму чувствительности.
Поскольку вряд ли сразу удастся попасть в диапазон 430 МГц, расскажем о том, что вообще можно услышать на УКВ. На частотах ниже 300 МГц размещены верхние каналы метрового диапазона ТВ. Если они принимаются (видео как сильный фон с частотой кадров 50 Гц, звук на 6,5 МГц выше по частоте), это означает, что размеры катушки L1 и емкость конденсатора С1 велики и их нужно уменьшить. На частотах 300–400 МГц можно услышать служебные радиостанции, а выше 475 МГц – ДМВ-каналы ТВ. Радиостанции с ЧМ и звук ТВ принимаются хорошо, но с провалом при центральной настройке.
Если же немного расстроить приемник, то ЧМ преобразуется в AM на скате резонансной кривой контура приемника, а амплитудная модуляция (AM) хорошо демодулируется сверхрегенератором.
Приемник испытывался с маломощным (около 10 МВт) передатчиком, собранным на таком же транзисторе (КТ399А) и с такой же антенной (провод длиной 17 см).
В.ПОЛЯКОВ, профессор
ДАВНЫМ-ДАВНО
Очень многие люди издавна страдали морской болезнью. Врачи пытались лечить их разными способами, в том числе и довольно экзотическими. Например, итальянский врач Гальяно предлагал крепко стягивать область желудка ремнем. Проблему пытались решать и изобретатели, предложившие многочисленные варианты успокоителей качки. Скажем, бостонский изобретатель Исаак Френсис Добсон придумал такое решение. Стол вместе со стульями укреплялся на раме, которая, в свою очередь, подвешивалась к потолку (см. рис.).
В тихую погоду вся конструкция могла быть закреплена с помощью специального штыря с пружиной. Но как только на море начиналось волнение, штырь опускали вниз движением рукояти, и стол со стульями оставались висеть свободно, в то время как пол каюты ходил ходуном.
В 1870 году в журнале «Сайянтифик Американ» была описана конструкция англичанина Ньювелла, который предлагал размещать часть каюты на кардановом подвесе, что обеспечивало ее обитателям спокойствие даже в самом бурном море.
И наконец, изобретатель Генри Бессемер, чье имя стало знаменитым после изобретения оригинального способа выплавки стали, в конце XIX века попал в шторм, переплывая пролив Ла-Манш. Очевидно, путешествие так вымотало его, что он вскоре предложил салон-поплавок, имевший форму цилиндра и удерживавшийся в одном положении с помощью гироскопа.
Проблема не решена окончательно и по сей день, хотя некоторые суда ныне имеют успокоители качки. Действуют они так. По бортам судна имеются специальные цистерны, в которые по системе клапанов перекачивается забортная вода с таким расчетом, чтобы противодействовать кренам судна. Используют и выдвижные горизонтальные рули, перекладывающиеся, чтобы скомпенсировать качку.
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Какой минерал надоумил исследователей назвать Марс Красной планетой?
2. Какое оружие – электромагнитное или огнестрельное – удобнее для солдата на сегодняшний день. Почему?
3. Могут ли приборы отличить звук падения в воду капли от звука падения стеклянного шарика такого же размера?
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 6 – 2009 г.
1. Вагоны большой грузоподъемности, как правило, должны быть и больших габаритов. Тоннели же на железной дороге рассчитаны на состав стандартной ширины и высоты. Да и нагрузка на рельсы не может превышать определенную величину.
2. Как показал опыт управления луноходами, ими трудно было управлять из-за запаздывания радиосигнала. До Марса же и обратно сигнал будет идти около 40 минут. За это время многое может произойти.
3. Мыльная пленка всегда стремится занять такую форму, чтобы поверхность ее была возможно меньше. Пузыри «бегут» по трубке из-за разности диаметров отверстий и соответственно разности площадей.
* * *
Точных ответов на сей раз не дал никто.
Был близок к победе наш многократный призер Михаил Бахтиниз Самарской области.
* * *
А почему?Отчего радуга имеет форму дуги? Почему в древнем Новгороде писали на кусочках бересты? Чем могут удивить современных людей достижения металлургов Средних веков? Отчего лимоны, апельсины и некоторые другие растения называют цитрусовыми?
Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в один из самых красивых городов Европы – Барселону.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВШАКак зарождалась отечественная бронетехника и какими были прототипы современных танков, вы узнаете, прочитав следующий номер, и сможете пополнить свою коллекцию «Музея на столе» сразу двумя моделями – Т18 (МС-1) и Т24.
Юные электронщики смогут собрать домашнее устройство, способное самостоятельно включать и выключать электроприборы или освещение там, где находится человек.
Подводим итоги конкурса «Хотите стать изобретателем?» и предлагаем новые задания.
Владимир Красноухов скрасит часы вашего досуга новой оригинальной головоломкой, и конечно же, «Левша» даст читателям практические советы.
* * *
