Простой ЧМ детектор
В.ВЛАСОВ, г. Калуга
Качество приема УКВ приемников прямого преобразования зависит в основном от работы ЧМ детектора с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) (далее просто детектора). Хорошие характеристики имеет детектор, разработанный В. Поляковым [1], однако он содержит достаточно большое количество деталей и имеет относительно высокое напряжение питания (12 В), что затрудняет его использование в малогабаритных радиоприемных устройствах. Более простой детектор предложил А. Захаров [2], но, как отмечалось в [3], этот детектор имеет низкие селективность и помехоустойчивость. Одной из причин неудовлетворительности этих параметров детектора является, по мнению автора данной статьи, неоптимальный режим его работы. Оптимизировать работу детектора изменением величины положительной обратной связи (ПОС) в цепях генератора не удается из-за самовозбуждения детектора в звуковом диапазоне частот. Устранить самовозбуждение удалось, изменив схему генератора и построив его на базе гетеродина любительского приемника [4].
Принципиальная схема усовершенствованного варианта детектора приведена на рис. 1. На транзисторах VT1 и VT2 выполнен двухполюсник с отрицательным сопротивлением. Транзистор VT2 создает необходимую ПОС для возбуждения незатухающих колебаний.
Puc.1
Частота генерации определяется параметрами контура L1C1C2 и внутренними емкостями транзисторов VT1, VT2. Резистор R1 определяет , режим работы генератора по постоянному току. Резистор R2. вместе с конденсатором С5 образуют фильтр нижних частот с частотой среза, равной приблизительно 300 кГц. Глубина ПОС задается резистором R3 и катушкой индуктивности L3. Сигналы ЧМ станций выделяются широкополосным контуром L2C4, настроенным на среднюю частоту УКВ диапазона, а, через конденсатор С3 подаются на базу транзистора VT1. Принцип работы самого детектора аналогичен принципу работы детектора, предложенного А. Захаровым [2], и поэтому здесь не рассматривается.
Оптимальный режим работы детектора устанавливается подбором величины ПОС по минимуму помех радиоприему при достаточной величине полосы удержания принимаемых станций. Величина ПОС регулируется подстроечником катушки индуктивности L3. При большом уровне принимаемых сигналов возможны помехи, связанные с прямым детектированием соседних по частоте станций. Этот вид помех можно устранить, подобрав оптимальную длину приемной антенны.
На рис. 2 приведена схема простого стереоприемника, а котором применен описанный выше детектор. Ориентировочная чувствительность приемника - 100 мкВ, потребляемый ток не превышает 8 мА. В качестве источников питания используются два элемента A316. Антенной служит отрезок провода длиной 20...30 см. При неблагоприятных условиях приема длина антенны может быть увеличена до 1...2 м. Для (прослушивания передач можно использовать стереотелефоны с сопротивлением звуковой катушки постоянному току 40...100 Ом.
Puc.2
Входной сигнал, выделенный контуром L1C1, настроенным на среднюю частоту УКВ диапазона (69,5 МГц), усиливается апериодическим усилителем на 'транзисторе VT1 и через конденсатор С5 подается на вход детектора на транзисторах VT2, VT3. Выделенный детектором комплексный стереосигнал (КСС) с регулятора громкости R6 через конденсатор С10 поступает на вход усилителя КСС на транзисторах VT4, VT5. Поднесущая частота КСС восстанавливается контуром L6C11, настроенным на частоту 31,25 кГц.
Усилитель КСС охвачен глубокой ООС по постоянному току через резисторы R9, R10 и конденсатор С12. Благодаря этой связи режим работы по постоянному току усилителя КСС и последующих каскадов, связанных с ним гальванически, устанавливается автоматически. С выхода усилителя КСС поступает на вход полярного детектора, собранного на германиевых диодах VD1 и VD2. Поднесущая частота продектированного полярным детектором КСС "отфильтровывается конденсаторами С13 и С14.
Эмиттерные повторители на транзисторах VT6 и VT7 согласуют высокое выходное сопротивление полярного детектора с низкоомным сопротивлением стереотелефонов. Базовые токи транзисторов VT6 и VT7 протекают через диоды полярного детектора, в результате на них возникает небольшое напряжение смещения. Такой режим работы полярного детектора позволяет уменьшить нелинейные искажения при детектировании, а также исключить из схемы полярного детектора переключатель "моно-стерео" при приеме монофонических передач [5].
При сборке приемника можно использовать наборы радиодеталей, выпускаемые промышленностью В данном варианте используется корпус приемника из набора "Юность-КП101". Под этот же набор разработана печатная плата (рис. 3). Из него же взят конденсатор переменной емкости (КПЕ), переменный резистор регулятора громкости, ферритовый стержень для магнитной антенны. Подойдут и КПЕ от карманных приемников, а также из других радиолюбительских наборов с максимальной емкостью 150...220 пф и переменные резисторы СП3-3вМ. При монтаже использованы также постоянные резисторы МЛТ-0,25 (R2) и МЛТ-0,125 (остальные), оксидные конденсаторы К50-6 (можно любые другие малогабаритные на напряжение не ниже 6 В), остальные - КТ-1, КТ-2, КЛС.
Функции транзистора VT1 может выполнять любой транзистор серии ГТ311. Транзисторы KT315A можно заменить любыми маломощными высокочастотными кремниевыми транзисторами с граничной частотой генерации при включении по схеме с ОБ не ниже 200 МГц. При такой замене возможно потребуется подобрать резистор R3. Для этого на его место впаивают переменный резистор сопротивлением 4,7 кОм и подстроечник катушки L5 устанавливают в положение, при котором он введен на 1/3 длины каркаса. Меняя сопротивление переменного резистора, устанавливают режим работы генератора близкий к, срыву генерации. В стереотелефонах при этом будет прослушиваться сильный шум. После этого на место переменного резистора устанавливают постоянный с близким номиналом. Транзисторы VT4 - VT7 могут быть заменены любыми маломощными кремниевыми транзисторами соответствующей структуры, имеющими статический коэффициент передачи тока не ниже 60. Разброс этого параметра для транзисторов VT6 и VT7 не должен превышать 30%.
Катушки LI, L3 и L5 содержат соответственно 7, 5 и 7 витков провода ПЭВ-2 0,62, намотанных на стержнях из феррита 600НН длиной 12 и диаметром 2,8 мм. Шаг намотки катушек L1 и L5 составляет 1,5 мм, L3 - 2 мм. Катушка L2 содержит 15 витков провода ПЭЛШО 0,1, намотанных на корпусе резисторе R2. Катушка L4 содержит 8 витков провода ПЭВ-2 0,62, намотанных на латунный (или алюминиевый) стержень диаметром 4 мм и длиной 10 мм. Перед намоткой стержень необходимо обернуть двумя слоями писчей бумаги. Шаг намотки - 1 мм. Катушку L6 наматывают на подвижном картонном каркасе, надетом на отрезок круглого (диаметром 8 мм) или прямоугольного (20Х3 мм) стержня из феррита 400НН или 600НН длиной 60...120 мм. Ее обмотка должна содержать 130... 150 витков провода ПЭВ-2 0,18, равномерно распределенного по каркасу длиной 25 мм.
Для нормальной работы усилителя РЧ сопротивление резисторе R1 в кОм должно быть приблизительно численно равно параметру h21э транзистора VT1. Например, h21э=40, тогда R1=39... 43 кОм и т. д. Остальные каскады приемника подбора элементов не требуют. Напряжение на коллекторах транзисторов VT1 и VT3 должно быть в пределах 1,2... 1,8 В, на эмиттере транзистора VT5 - 1,3...1,5 В. Большие отклонения от указанных значений напряжений указывают на неисправность деталей или ошибки в монтаже. При монтаже важно соблюсти полярность включения диодов VD1 и VD2 согласно схеме. Иначе эмиттерные повторители на транзисторах VT6 и VT7 работать не будут.
Налаживание приемника начинают с настройки его на требуемый диапазон частот подстроечником катушки L3. Его положение выбирают таким образом, чтобы с помощью КПЕ можно было настроиться на все радиостанции, транслируемые в данной местности. Подстроечниками катушек L1, L4, L5 добиваются максимальной полосы удержания принимаемых станций при минимальных мешающих сигналах. Контур L6C11 настраивают, ориентируясь на максимальное проявление стереоэффекта, перемещая катушку L6 по ферритовому стержню. При прослушивании программ могут появляться помехи приему в виде "рокота", которые связаны с работой генераторов разверток телевизоров. Избавиться от них можно, настроив соответствующим образом входной контур приемника. Для этого необходимо витки катушки L1 сдвинуть, а подстроечник удалить. Параллельно катушке L1 следует подпаять подстроечный конденсатор С* КПК-М емкостью 8...30 пф (на плате для него место предусмотрено). Входной контур настраивают подстроечным конденсатором до пропадания помехи. Следует учесть, что настройка входного контура довольно острая и сигнал принимаемой станции часто "уходит". Поэтому операцию настройки следует повторить несколько раз, проверяя на слух подученный результат.
Приемник сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 2,5 В. Это - неглубокий разряд батарей, и их работоспособность можно восстановить, пропуская через них пульсирующий ток [6]. Преемник может питаться и от двух аккумуляторов Д-0.1 или Д-0,25. Для этого необходимо исключить резистор R7 (см. рис. 2), емкость конденсатора С8 уменьшить до 6800 пф, сопротивления резисторов R13 и R14 уменьшить до 470 Ом и поменять местами на-схеме резисторы R11 и R12. Напряжение на эмиттере транзистора VT5 при этом будет равно 1... 1,2 В. Режимы других каскадов приемника не изменятся.
ЛИТЕРАТУРА
1. Поляков В. ЧМ детектор с ФАПЧ приемимка прямого преобразования.-Радио, 1978, N 11, с. 41-43.
2. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ.- Радио, 1985, N 12, с. 28-30.
3. Захаров А. "Кольцевой" стереодекодер в УК8 ЧМ приемниках.- Радио, 1987, N 10, с. 57.
4. Справочнмк радиолюбителя-конструктора.- М.: Радио и связь, 1983, с. 62 (рис. 2. 71).
5. Справочник радиолюбителя- конструктора.- М.: Радио и связь, 1983, с. 71.
6. Маслаев В. Зарядное устройство.- Радио, 1989, N 8, с.62.
РАДИО N 10, 1991 г., c.69-71