Узлы связного приёмника

(часть №1, всего частей шесть)
Входные фильтры
В подборке статей этой темы я расскажу о не очень сложной схеме приёмника, который можно построить из представленных для внимания узлов (также, можно использовать их и как отдельные узлы в других конструкциях). Этот приёмник рассчитан на приём всех радиолюбительских КВ диапазонов с сигналами CW, SSB, AM, ЧМ модуляциями. Обычно, такие приёмники называют базовыми, но мне представляется, что только работой в эфире его функции не стоит ограничивать – это своего рода и измерительный прибор радиолюбителя – таковые ещё называют контрольными приёмниками, ибо они позволяют настраивать другие радиолюбительские конструкции – прослушивать работу, настраивать и градуировать генераторы, передатчики, усилители мощности, аппаратуру радиоуправления моделями. Ну а возможность прослушать ещё и модуляции АМ, ЧМ не только позволяет принять и СБ диапазон, но и просто понастальгировать по прошлым временам и на любительских участках (на 28 МГц, например), а также банально послушать вещательные станции, каковых немало в непосредственной близости от РЛ диапазонов.
В радиолюбительских конструкциях в качестве входных фильтров приёмников чаще всего используют двухзвённые полосовые фильтры, гораздо реже одиночные параллельные контуры и ещё реже трехзвенные (и более) фильтры. Причем, двухзвённые фильтры, чаще неперестраиваемые. Это и понятно – такая конструкция не очень сложная, но обладает довольно неплохими параметрами, а ввиду не сильно большой полосы частот любительских диапазонов, вполне удовлетворяет радиолюбителей, так как во многих случаях неплохо перекрывает радиолюбительские участки. У таких фильтров есть как положительные моменты, так и недостатки. Положительные: простота конструкции, небольшие габариты, отсутствие крупногабаритных настроечных элементов (переменных конденсаторов), крутые скаты (что обеспечивает хорошую фильтрацию от сигналов, расположенных вне любительских диапазонов). Отрицательные: необходимость применения отдельного фильтра на каждый диапазон (обычно применяется одиннадцать фильтров, в каждом по два контура, итого – 22 катушки … «не хило!»), сложная коммутация, невысокая избирательность по соседнему каналу (от сигналов, лежащих в полосе пропускания фильтра), повышенные входные шумы (из-за широкополосности фильтра).
В предлагаемой для внимания схеме входных фильтров, я сделал попытку устранить вышеназванные недостатки подобных фильтров. На рисунке №1 показана принципиальная электрическая схема входных фильтров приёмника. Она включает в себя три канала пропускания. Первый с полосой перекрытия 18…30 МГц, второй с переключаемыми участками 9…15 МГц и 6…8 МГц, третий тоже переключаемый 3…4 МГц и 1,8…2,5 МГц. Каждый канал представляет собой двухзвённый перестраиваемый фильтр. От диапазонного он отличается тем, что входящие в него контура настроены точно в резонанс на одной частоте, а также в схему введены элементы перестройки по частоте. На рисунке 3 показана АЧХ такого фильтра. В отличие от неперестраиваемого двухзвённого диапазонного фильтра (его АЧХ показана на рис.4), контура которого несколько расстроены от центральной частоты для увеличения полосы пропускания с целью перекрытия необходимого частотного участка, это также увеличивает крутизну скатов (улучшается прямоугольность фильтра), хотя в то же самое время несколько снижает уровень входного сигнала, уменьшая общую чувствительность приёмника (сигнал в любом участке АЧХ не попадает на максимум характеристики каждого из входящих в фильтр контуров из-за их расстройки относительно друг друга), перестраиваемый двухзвённый фильтр имеет более острую настройку (смотри рис. 3). Это улучшает избирательность по соседнему каналу, так как меньше близлежащих станций попадает в полосу пропускания, уменьшается и количество входных шумов (повышается отношение сигнал-шум) – подключите антенну напрямую к входу приёмника, минуя частотно-избирательную систему на входе, и вы убедитесь, что шуметь приёмник стал гораздо сильнее (здесь наблюдается, примерно, такой же эффект), увеличивается чувствительность приёмника – обратите внимание на рисунки 3 и 4. Они нарисованы в одинаковых масштабах. Заштрихованные области АЧХ имеют одинаковую площадь (площадь можно рассматривать в качестве энергетики прошедшего через фильтр входного сигнала - в качестве аналогии, так сказать). Учитывая тот факт, что элементы фильтров идентичны (при этом добротность контуров одинакова, связь между контурами тоже одинакова – просьба не путать картинки АЧХ, показывающие её изменение от величины связи между контурами в фильтре, с теми, о которых идет речь в данном случае – здесь разговор о другом), площади (подразумевай - мощности сигналов) одинаковы, но из-за различной конфигурации АЧХ амплитуда сигналов, прошедших через фильтры будет разная – в перестраиваемом узкополосном она будет больше, чем в неперестраиваемом широкополосном (учитывая, что последующие каскады, следующие за фильтром очень высокоомны – выигрыш в напряжении есть существенный факт).
На практике работа в эфире с применением такого фильтра воспринимается как увеличение чувствительности приёмника (по сравнению с широкополосным фильтром), как улучшение избирательности и, одновременно, как снижение уровня входных шумов. В то же самое время, такое схемное решение позволило сократить число применённых катушек с двадцати двух до шести, отказаться от применения громоздкого переменного конденсатора (применение варикапов резко повысило миниатюрность схемы), да и коммутация диапазонов стала проще, резко уменьшилась длина соединительных проводников, а это – меньше наводки на входные цепи, меньше шумов на входе (в схеме использовано всего 8 реле и только одна секция галетного переключателя – следует заметить, что галетных секций в приёмнике применено две – вторая галета используется для коммутации диапазонов ГПД).
Следует также отметить, что высокое входное сопротивление и очень маленькая входная ёмкость затворных цепей полевых транзисторов смежных с фильтром каскадов, способствует простоте сопряжения входящих в фильтры контуров во всех участках каждого диапазона (изменение режима транзистора от уровня усиливаемого сигнала почти не оказывает влияния на фильтр). Этому же способствует и возможность настройки катушек с разных их концов (по два подстроечных сердечника в каждой катушке) – в результате каждый частотный участок фильтра имеет свои органы настройки (при уменьшенном количестве катушек). Сама настройка таких фильтров по сложности не сильно отличается от стандартной (дополнительно следует только соблюдать последовательность настройки контуров, причем сопряжение достаточно произвести на одной частоте – центральной).
Схема коммутации переключающих реле входных фильтров показана на рисунке №2. На частотном канале «18…30 МГц» (диапазоны 18, 21, 24, 28, 28,5; 29 МГц) включаются реле К1 и К2 (К1 подключает антенну, а К2 вход смесителя). Одновременно, параллельно с вышеуказанными реле, питающее напряжение подаётся и на усилитель радиочастоты VT1 (он весьма уместен при приёме станций с АМ и ЧМ модуляциями, к тому же, именно, на этом высокочастотном участке КВ диапазона – на более же низкочастотных диапазонах он порой даже … вреден). На частотном канале «9…15 МГц» (диапазоны 10, 14 МГц плюс участки с вещательными КВ станциями) включаются реле К3 и К4 (настройку этого фильтра начинают, именно, на этом участке сердечниками, расположенными сверху по схеме, нижние сердечники при этом желательно вывернуть почти до конца). На частотном канале «6…7 МГц» (диапазон 7,0 МГц плюс участки с вещательными КВ станциями) вместе с реле К3 и К4 срабатывает ещё и реле К5 (настройка ведётся нижними по схеме подстроечными сердечниками). На частотном канале «3…4 МГц» (диапазон 3,5 МГц плюс участки с вещательными КВ/СВ станциями) включаются реле К6 и К7 (настройку начинают с этого участка подстроечными сердечниками верхними по схеме – нижние желательно вывернуть почти до конца). На частотном канале «1,8…2,5 МГц» плюс участок с вещательными СВ станциями) вместе с К6, К7 включается ещё и реле К8 (настройку ведут нижними по схеме сердечниками).
При настройке движок резистора R10 следует поставить в среднее положение. На вход фильтра подать сигнал от ГСС со средней частотой настраиваемого фильтра через конденсатор небольшой ёмкости. При этом второй контур либо отключают, либо закорачивают. Контроль ведут по максимуму показаний высокоомного вольтметра или осциллографа (измерительный прибор подключают на верх контура через конденсатор ёмкостью несколько пикофарад). Далее восстанавливают схему, прибор перемещают на второй контур и, подстраивая его (а после этого ещё раз и первый), добиваются максимума показаний. На ВЧ канале прибор следует установить на выходе УРЧ (VT1). Затем проверяют сопряжения контуров в каналах ещё и по краям частотных участков.
Катушки L1 и L2 намотаны на цилиндрических каркасах диаметром 8 мм. Намотка выполнена посеребренным медным проводом, толщиной 0,41 мм. Длина намотки 5 мм. Количество витков – по 4 каждая. Отвод у L1 от середины. Эти катушки заключены в отдельные алюминиевые экраны и имеют карбонильные резьбовые подстроечные сердечники диаметром 5 мм и длиной 10 мм.
Катушки L3 и L4 намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 5 мм и содержат по 26 витков провода ПЭЛ-0,16. Намотка выполнена виток к витку. Отводы у L3 от 10-го и 18-го витков, считая снизу, у L4 от 10-го витка, считая снизу. Между половинами катушек (в районе нижних отводов) следует оставить разрыв (пространство каркаса без намотки) длиной 5 мм (расстояние между частями обмотки катушек) с целью уменьшения влияния подстроечных сердечников друг на друга. Расстояние между центрами катушек 16 мм. Катушки заключены в общий (без перегородки) алюминиевый экран. С каждой из сторон катушки ввинчены резьбовые ферритовые сердечники (для каждого диапазона свой, итого - 4 штуки для двух катушек, длина подстроечника 14 мм, диаметр 3,5 мм, резьбовые, феррит марки 400НН).
Катушки L5 и L6 намотаны на таких же каркасах, что и L3, L4 и имеют такие же подстроечные сердечники и также заключены в аналогичный алюминиевый экран. Они содержат по 70 витков провода ПЭЛ-0,16. Отводы у L5 от 30-го и 58-го витков, считая от заземленного вывода, у L6 – от 30-го витка. Витки катушек L5 и L6 (намотку обоих катушек производить однотипно) равномерно распределены по каркасу на длине 25 мм. Причем, на первых 10 мм расположены первые 30 витков (до первого отвода), а на последних 10 мм оставшиеся витки. Между половинами катушек (в районе нижних отводов) следует оставить разрыв (пространство каркаса без намотки) длиной 5 мм (расстояние между частями обмотки катушек) с целью уменьшения влияния подстроечных сердечников друг на друга.
Намотку всех катушек следует вести в одну сторону.
10.08.2013г. Рубцов В.П. UN7BV. Астана, Казахстан.
Продолжение следует!