Радиоприемник, работающий на энергии радиоволн
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Экспериментируя с простым хрустальным радиоприемником, неоднократно приходилось следить за тем, чтобы мощности обнаруженного сигнала было достаточно (десятки или сотни микроватт), чтобы обеспечить очень громкий звук в наушниках. Но качество приема не хорошее, потому что нет частотного детектора. Эта проблема частично решается во второй приемник (рис. 2), но сила сигнала также используется неэффективно, потому что транзистор питается от квадратурного высокочастотного сигнала. Поэтому было принято решение использовать в приемнике два детектора: огибающий - для питания транзистора, а Частотный - для улучшения обнаружения сигнала.

Инжир. 3. C1, C2-2.2...15 ПФ, С3 - 0,15 мкф, С4 - 1 мкф, С5 - 1 мкф, Р1-130 к

Принципиальная схема приемника показана на рис. 3. Внешняя антенна (диполи) соединенная с приемником двухпроводной линией, сделанной из кабеля УКВ ленты с импедансом 240...300 ом. Соответствие импеданса между кабелем иантенна выполнена автоматически, и сопрягать импеданса цепи l1c1 бака входного сигнала выполнен путем выбирать соответствующий кран катушки L1. Вообще говоря, неуравновешенное соединение фидера к цепи танка входного сигнала уменьшает шумоизоляцию системы фидера антенны, но потому что низкая чувствительность приемника, оно не имеет значение. Существуют хорошо известные методы сбалансированных соединений для питателя с использованием соединительной катушки или балуна.

Сложенный авторский диполь был изготовлен из обычного изолированного соединительного провода, диполь был размещен на балконе, в месте с максимальной прочностью поля. Длина питателя не превышает 5 м. При такой небольшой длине потери в питателе ничтожны, и поэтому можно успешно использовать сбалансированную линию.

Схема входного резервуара L1C1 настроена на частоту сигнала, а высокочастотное напряжение на l1c1 выпрямляется амплитудным детектором на основе высокочастотного диода VD1. Так как амплитуда FM сигнала имеет постоянное значение, то требований к сглаживанию выпрямленного постоянного напряжения практически нет. Однако для устранения возможной паразитной амплитудной модуляции в случае многолучевого распространения радиосигналов (см. выше рассказ о помехах) емкость сглаживающего конденсатора С4 выбирается достаточно большой. Выпрямленное напряжение постоянного тока используется для питания транзистора VT1. Для контроля потребления тока и индикации уровня сигнала используется аналоговый измеритель тока ПА1.

Реализован квадратурный Частотный демодулятор приемника с транзисторным VT1 и цепью фазовращателя l2c2. Высокочастотный сигнал от крана катушки L1 подается к основанию транзистора VT1 через соединительный конденсатор C3,а его сигнал подается на излучатель транзистора VT1 из крана катушки L2 схемы фазового перехода l2c2. Работа детектора точно такая же, как и в предыдущей конструкции.Для увеличения коэффициента усиления частотного демодулятора на базе транзистора VT1 применяется смещенное напряжение через резистор R1, из-за чего используется соединительный конденсатор C3. Отметим, что конденсатор С3 имеет достаточную емкость (0,15 мкф)-эта емкость выбрана для шунтирования токов низкой частоты, т. е. для заземления основания транзистора ВТ1 для звуковых частот. Это увеличивает коэффициент усиления транзистора и увеличивает объем приема.

Первичная обмотка выходного трансформатора Т1 в коллекторном контуре транзистора VT1 используется для соответствия высокого выходного импеданса транзистора низкому импедансу наушников. Стереонаушники ТДС-1 (8..16 Ом) или TDS-6 (8 Ом) можно использовать с этим радио. Оба наушника (левый и правый каналы) соединены параллельно. Байпасный конденсатор С5 используется для фильтрации высокочастотных токов в цепи коллектора. Кнопка SB1 служит для замыкания коллекторного контура транзистора VT1 при настройке входного контура бака и поиске сигнала.Звук в наушниках при этом исчезает, но чувствительность индикатора PA1 значительно повышается.

Конструкция приемника может быть очень разной, но в любом случае ей нужна передняя панель с ручками двух переменных конденсаторов C1 и C2 (каждый конденсатор имеет индивидуальную ручку) и кнопка SB1. Чтобы уменьшить эффект рук на тюнинг, желательно сделать переднюю панель из металлической пластины или медного ламината. Он может работать также как общий провод приемника. Роторы переменных конденсаторов должны иметь хороший электрический контакт с панелью. Гнездо антенны x1 и разъем для телефона X2 можно разместить либо на передней панели, либо на боковой или задней панели приемника .Его размеры зависят от доступных компонентов. Так что давайте скажем несколько слов о них.

Конденсаторы C1 и C2 типа KPV с максимальной емкостью 15...25 pF. Конденсаторы C3-C5 керамические.

Катушки L1 и L2 бескаркасные (см. Рис. 4), намотанного на оправке диаметром 8 мм, содержит 5 Л1, Л2 содержит 7 витков. Длина обмотки 10...15 mm (сделайте некоторый настраивать путем регулировать длину). Эмалированная медная проволока 0,6...0.8 mm (AWG 20..23) используется, но лучше использовать посеребренный провод, особенно для катушки L2. Краны сделаны от 1 и 1.5 поворотов (L1) и от 1 поворота (L2). Катушки можно аранжировать коаксиально или осью параллельными к одину другого. Расстояние между катушками (10...20 mm) отрегулировано. Приемник будет работать даже при отсутствии индуктивной связи между катушками-емкостной связи через переходную емкость транзистора вполне достаточно. Тональнозвуковой трансформатор T1 TAG-3, он имеет коэффициент замотки 10:1 или 20:1.

Инжир. 4.

Транзистор VT1 можно заменить любым германиевым транзистором с максимальной рабочей частотой Fт не ниже 400 МГц. Можно использовать и p-n-p транзистор, например, GT313A, в этом случае полярность индикатора PA1 и диода VD1 должна быть обратной. Диод может быть любого типа Германия, высокочастотный. В качестве индикатора ПА1 используется любой амперметр с диапазоном тока 50..150 mA можно использовать.

Настройте цепи резервуара на частоту радиостанции, отрегулируйте краны катушек и расстояние между катушками, чтобы получить лучший результат (Максимальный объем и лучшее качество приема). Полезно отрегулировать значение резистора R1 для максимального объема.

На балконе приемник с антенной, описанной выше, обеспечивал высокое качество приема двух станций с самым сильным сигналом от радиоцентра на расстоянии не менее 4 км и без прямой линии визирования (заслоненных зданиями). Ток коллектора транзистора был 30...50 ма.

Конечно, возможная конструкция VHF Crystal radios не ограничивается описанным выше. Наоборот, эту схему следует рассматривать только как первые эксперименты в этой интересной области. При использовании эффективной антенны, размещенной на крыше и ориентированной на радиостанцию, можно получить достаточную мощность сигнала даже на значительном расстоянии от станции. Это обеспечивает качественный прием в наушниках,а в некоторых случаях можно получить громкоговоритель приема. Можно улучшить эти приемники, используя более эффективную схему обнаружения и используя высококачественные резонансные баки, в частности, спиральные резонаторы в качестве резонансных цепей.

 

Из теории детектирования следует, что если на вход нелинейного элемента с вольт-амперной характеристикой, определяемой степенным многочленом

i = Iа. п + au + bu2

поступит амплитудно-модулированный сигнал

u = Umω (1 + m cos Ωt) cos ωt,

то на выходе нелинейного элемента появится низкочастотная составляющая анодного тока:

Таким образом, в состав тока на выходе нелинейного элемента входит постоянная составляющая, ряд высоких частотных составляющих тока с частотами ω, 2ω, ω ± Ω и т. д., составляющая тока модулирующей частоты Ω с амплитудой bU2 m и составляющая тока удвоенной модулирующей частоты с амплитудой в 4/m раз меньшей, чем амплитуда тока основной модулирующей частоты. Эта составляющая является причиной появления на выходе детектора нелинейных искажений, так как сигнала с частотой 212 не было в составе модулированного колебания. Он появился в процессе детектирования. Таким образом, детектирование представляет собой нелинейный процесс. Он может осуществляться лишь при наличии в схеме нелинейного элемента.

На рис. 204, а приведена блок-схема, поясняющая принцип детектирования. Если на выходе детектора включено сопротивление нагрузки Rн, зашунтированиое емкостью Сбл, то при выполнении условия

на сопротивлении Rн выделится лишь постоянное напряжение U, напряжение модулирующей частоты силительный каскад с сопротивлением нагрузки в виде активного сопротивления может выполнять функции детектора, если сопротивление нагрузки зашунтировать емкостью Сбл.UΩ и, кроме того, напряжение удвоенной модулирующей частоты U.

Усилительный каскад с сопротивлением нагрузки в виде активного сопротивления может выполнять функции детектора, если сопротивление нагрузки зашунтировать емкостью Сбл

Детектирование: а — блок-схема; б — схема диодного детектора; в — схема коллекторного детектора

Когда изменение тока детектора пропорционально квадрату амплитуды приложенного напряжения, детектор называют квадратичным. Когда детектор работает с отсечкой тока, но ток детектора изменяется пропорционально амплитуде входного сигнала, такой детектор называют линейным.

Квадратичное детектирование имеет место при уровне входных сигналов Uвх, не превышающих 0,3 в, а линейное детектирование — при Uвх > 0,5 в. Детектор должен обладать:

а) по возможности большим коэффициентом передачи напряжения. Этот коэффициент представляет собой отношение амплитуды модулирующей частоты на выходе детектора к произведению коэффициента модуляции m на амплитуду напряжения несущей частоты на входе детектора:

б) большим входным сопротивлением. Оно определяется отношением амплитуды напряжения несущей частоты на входе детектора к амплитуде тока первой гармоники высокой частоты во входной цепи детектора:

Чем больше входное сопротивление детектора, тем меньшее шунтирующее действие оказывает он на предыдущий каскад;

в) малым коэффициентом фильтрации высокочастотного напряжения. Этот коэффициент характеризует отношение остаточного напряжения высокой частоты на выходе детектора Uω вых к напряжению высокой частоты на входе детектора Uω вх :

г) допустимыми нелинейными и частотными искажениями:

где UΩ2, UΩ3 — амплитуды гармонических составляющих напряжения модулирующей частоты на выходе детектора, появившиеся в процессе детектирования; UΩ1 — амплитуда напряжения модулирующей частоты на выходе детектора.

Частотные искажения обычно оценивают частотной характеристикой, представляющей графически выраженную зависимость коэффициента передачи детектора Kд от частоты F модулирующего напряжения при U и m = const. В идеальном случае — это прямая, параллельная оси частот F.

Наиболее простой и вместе с тем широко применяемой на практике является схема диодного детектора (рис. 204, б ), В схеме использован полупроводниковый диод, однако в равной мере можно было использовать и вакуумный. На сопротивлении нагрузки Rн, состоящем из двух сопротивлений R1 и R2, образуется постоянное напряжение и напряжение звуковой частоты UΩ. Сс — разделительный конденсатор, Rс — сопротивление утечки первого каскада усилителя низкой частоты.

На рис приведена схема коллекторного детектора. При наличии на входе детектора модулированного сигнала высокочастотные составляющие коллекторного тока замыкаются через конденсатор Сбл. Ток звуковой частоты проходит по сопротивлению нагрузки Rн. Напряжение звуковой частоты через переходной конденсатор Сс поступает па вход УННЧ. Емкость конденсатора Сбл составляет сотые доли микрофарады, а емкость Сс — порядка десяти микрофарад; сопротивление нагрузки редко превышает 10 ком. Число витков катушки Lсв обычно в несколько раз меньше числа витков контурной катушки.

а рис, в приведена блок-схема приемника частотно-модулированных сигналов. Это тоже супергетеродин, но в отличие от приемников, предназначенных для приема амплитудно-модулированных сигналов, имеет еще один элемент — ограничитель. Наличие его вызвано необходимостью исключить у основного, частотно-модулированного сигнала дополнительную модуляцию по амплитуде из-за воздействия помех. Функции ограничителя выполняет обычно последний каскад УПЧ, а функции детектора частотно-модулированных колебаний — специальный частотный детектор.

Блок-схемы приемников: а — приемника прямого усиления; б — супергетеродина; в — приемника ЧМ колебании

 

Дата: 2019-02-02, просмотров: 708.