Детектор АМ, ЧМ, CW и SSB сигналов

(многомодовый детектор)
На заре радиолюбительства наиболее популярной была CW модуляция. Телеграф долгое время находился на пике своей популярности. Но стремление общаться посредством речи, было естественным желанием человека – как результат не замедлила появиться АМ модуляция. А далее всё «пошло-поехало» как на дрожжах – появилась ЧМ модуляция (более помехоустойчивая, да и несколько менее энергозатратная – к тому же, и сам ЧМ модулятор несколько проще, чем АМ), затем SSB и её разновидности (выигрыш в мощности уже составил 16 раз!), далее появились цифровые виды связи и многие другие (типа «экзотических» шумоподобных сигналов, где модуляция производится с помощью кодирования-декодирования). Вместе с появлением различных видов модуляции создавались и соответствующие типы демодуляторов (детекторов этих видов сигналов). И хотя среди радиолюбителей на данный момент времени наиболее популярными являются виды модуляций типа SSB (CW) и PSK (цифровая), всё же нет-нет, да и появляются в эфире станции, работающие в АМ и ЧМ режимах. Таковые можно встретить не только на УКВ диапазонах, но и на КВ, например, на десятиметровом, а также в СВ участке. А потому желание иметь в своём приёмнике детектор, способный детектировать все вышеуказанные типы модуляций, думаю, не будет казаться таким уж неестественным.
В этой статье рассказывается о несложном детекторе АМ, ЧМ, CW, SSB сигналов, причем качество детектирования всех вышеуказанных типов сигналов довольно высокое.
На рисунке №1 показана принципиальная схема детектора АМ, ЧМ, CW, SSB сигналов пассивного типа (на детектор не подаётся напряжение питания) – в некоторой литературе детекторы такого типа называют, в противоположность сказанному мной, активными в режиме детектирования ЧМ сигналов по причине управления процессом детектирования самим же сигналом, но, на мой взгляд, из-за отсутствия питающего напряжения на каскаде его всё же следует именовать, именно, пассивным (ибо тогда и кольцевой диодный балансный смеситель тоже следует называть активным – по аналогии, а это не так).
Непосредственно детектор выполнен на полевом транзисторе VT2. Напряжение промежуточной частоты 5 МГц подаётся на вход детектора (С3) амплитудой до 0,5 вольта (не более, иначе неизбежны нелинейные искажения!).
Детектирование АМ сигналов (выключатель SA1 в режимах детектирования АМ и ЧМ сигналов выключен) происходит на pn-переходе транзистора (по типу диодного детектора – однополупериодная схема). Коэффициент передачи такого детектора зависит практически линейно от подводимого напряжения и изменяется от 0 до 0,9 при изменении напряжения от 0 до 0,3 вольта. Контур L2, C7, установленный в затворной цепи транзистора, настроен на промежуточную частоту 5МГц. В режиме детектирования он не представляет большого сопротивления для звуковой частоты, а для частоты ПЧ является дополнительным элементом селекции сигнала. Фильтр L3, C8 отсеивает сигналы ПЧ, в результате на нагрузке R6 выделяется сигнал звуковой частоты.
В режиме детектирования ЧМ сигналов параметры уровней рабочих сигналов те же. В этом режиме детектирования контур L2, C7 играет важную роль. Поскольку этот контур почти не нагружен (сопротивление затворной цепи полевого транзистора очень высоко), его добротность весьма высока. Через ёмкость конденсатора С4 на него поступают колебания промежуточной частоты. Колебания ПЧ на этом контуре будут сдвинуты по фазе на 90 градусов относительно входной частоты ПЧ (5МГц), причина сдвига – проход через конденсатор С4. Напряжение на контуре L2, C7 будет управлять проводимостью транзистора. Когда входной сигнал не модулирован по частоте, транзистор закрыт, и напряжение на выходе отсутствует. С изменением частоты входного сигнала в ту или другую сторону фазовый сдвиг между сигналами не будет равен 90 градусов и на выходе возникнет напряжение – будет выделяться модулирующий сигнал. Крутизна амплитудно-частотной характеристики ЧМ детектора зависит от добротности контура L2, C7. При шунтировании контура резистором она уменьшится.
В режиме детектирования сигналов SSB и CW на каскад, выполненный на транзисторе VT1, подаётся питающее напряжение +12 вольт (через SA1). Этот каскад представляет собой опорный кварцевый генератор с включением кварца между базой и коллектором транзистора. Такой генератор рассчитан на работу с высокоомной нагрузкой. Через конденсатор связи С5 сигнал ОКГ частотой 5МГц подаётся на затвор транзистора VT2. При смешивании с сигналом ПЧ на выходе детектора выделяется сигнал звуковой частоты (при CW сигнале – сигнал биений). Катушка L1 служит для установки более точной частоты генерирования ОКГ.
Данный детектор использовался мной в приёмнике на частоту 29МГц и показал хорошие результаты. Непосредственно к выходу детектора подключался транзисторный усилитель низкой частоты, выполненный на пяти транзисторах КТ201 и КТ203 (выходной каскад – последовательно-параллельная бестрансформаторная схема).
На рисунке №2 показан детектор сигналов АМ, ЧМ, SSB, CW аналогичный вышеописанному, но, несмотря на внешнюю схожесть, он имеет и существенные отличия (активный).
Так, сам детектор построен на транзисторном каскаде, выполненном по каскодной схеме, в которой оба транзистора включены по схеме с общим затвором. На первом транзисторе (VT2) выполнен непосредственно детектор, а на втором (VT3) – предварительный усилитель низкой частоты. Работа данного детектора аналогична вышеописанному, однако он обладает ещё и усилением (Ку не менее 50-ти по напряжению).
Данный детектор проверялся в приёмнике на 29МГц, выполненном на микросхемах. Непосредственно к выходу детектора подключались УНЧ, реализованные на микросхемах К174УН14 (зарубежный аналог - TDA-2003), либо К174УН7. Микросхемы при этом развивали свою полную паспортную мощность. К выходу детектора можно подключить непосредственно и высокоомный телефон, например, ТОН-2 или ТА-56 (сопротивление катушки 1,6 кОм), что удобно при настройке. Результат во всех режимах детектирования был хорошим.
Катушки L1 и L2 в обеих схемах выполнены на каркасах диаметром 5мм внавал. L1 намотаны проводом ПЭЛ-0,31 и имеют по 41 витку, L2 – имеют по 31 витку такого же провода. Катушки имеют подстроечные ферритовые сердечники. L3 (на обоих схемах) – стандартный дроссель ДМ-0,4 индуктивностью 20 мкГн. Его можно изготовить и самостоятельно, намотав на резисторе МЛТ-0,5 сопротивлением 1мОм, 130 витков провода (внавал) ПЭЛ-0,1.
Настройку детекторов начинают в режиме ЧМ. На вход детекторов подают сигнал с ГСС частотой 5МГц, амплитудой 0,1…0,5 вольта и модулированный по частоте тональным сигналом 1кГц. К выходам детекторов подключают усилители низкой частоты (ко второму варианту детектора можно непосредственно подключить высокоомные телефоны). Подстраивая сердечник катушки L2, добиваются качественного приёма сигнала на выходе (на слух). Во втором варианте детектора следует ещё подобрать и сопротивление резистора R5 по максимуму сигнала на выходе УНЧ.
Настройку в режиме детектирования SSB (CW) ведут путём подстройки сердечника катушки L1 до получения качественного сигнала на выходе УНЧ (переключатель SA-1 замкнут) – частота опорного генератора при этом оказывается за нижним скатом частотной характеристики фильтра основной селекции приёмника. Естественно, при этом подаваемый на вход детектора сигнал должен быть однополосным (можно подать сигнал с трансивера, уменьшив его выходную мощность до минимума).
В режиме АМ настройка детектора не требуется – на вход от ГСС подаётся АМ модулированный сигнал и проверяется его качество на слух.
Рубцов В.П. UN7BV. 05.07.2011г. Астана. Казахстан.