Приемник радиоспортсмена (АМ + SSB)

А. Тарасов, Радио №8/1964, ст.33

Приемник предназначен для приема сигналов любительских ра­диостанций, работающих телеграфом (CW), телефоном с амплитудной мо­дуляцией (AM) и на одной боковой полосе (SSB) в диапазонах 80, 40, 20, 14 и 10 метров. Чувствительность при отношении сигнала к шуму 3 : 1 на всех любительских диапазонах не хуже 1,5 мкв. Необходимая изби­рательность во время работы в режимах AM и SSB достигается при помощи фильтра сосредоточен­ной селекции с полосой пропускания 4000 гц и коэффициентом прямоугольности на уровне 0,01 не хуже двух. При работе телеграфом для улучшения избирательности приме­няется кварцевый фильтр, пропус­кающий полосу частот 400 гц. Изби­рательность по зеркальному каналу при значении первой ПЧ 1000-1500 кгц не хуже 50 дб. Выход приемника рассчитан на подключе­ние низкоомных головных телефо­нов и встроенного громкоговори­теля 0,1 ГД-3. Приемник питается от двух батарей КБС-Л-0,5. Потреб­ляемый ток не, превышает 30 ма. Внешний вид приемника.

Кроме своего основного назначе­ния приемник может быть также использован для работы в средне­волновом радиовещательном диапа­зоне.

Схема. Приемник построен по схеме с двойным преобразованием частоты (см. рис. 1). Входная часть его (конвертер) содержит перестраи­ваемый преселектор с одним каска­дом усиления ВЧ, смеситель и гете­родин с фиксированными для каж­дого поддиапазона частотами наст­ройки. Начиная со входа первой ПЧ приемник представляет собой однодиапазонный супергете­родин (интерполятор), состоящий из обычных элементов: перестраивае­мой входной части (явля­ющейся в данном случае фильтром первой ПЧ), сопряженного с ней ге­теродина, смесителя, уси­лителя ПЧ и т. д. Таким образом установка тре­буемого поддиапазона производится переклю­чением элементов кон­вертера, а выбор частоты внутри поддиапазона — перестройкой интерполя­тора. Более подробно работа приемника, по­строенного по такой блок-схеме описана в статье В. Комылевича (UA1CJ) («Радио» 1961 г., № 1). Преселектор кон­вертера имеет два под­диапазона, перекрываю­щие полосы частот от 3 до 10 Мгц и от 10 до 30 Мгц. Гетеродин пер­вого преобразователя вы­полнен с кварцевой ста­билизацией частоты. Ча­стоты гетеродина выбра­ны так, чтобы начала всех любительских диа­пазонов на шкале интер­полятора находились в одной точке. Это позво­лило использовать одну и ту же шкалу точной настройки. Для упроще­ния конструкции прием­ника в нем перекрывает­ся только часть десяти­метрового диапазона (от 28,5 до 29,5 Мгц).

Принципиальная схема приемника приведена на рис. 2. На входе прием­ника включен двухкон­турный полосовой фильтр с комбинированной ем­костной связью. Наст­ройка фильтра и контура в коллекторной цепи транзистора T1 произво­дится строенным блоком конденсаторов перемен­ной емкости C1, С2 С11. На поддиапазоне 3— 10 Мгц индуктивностями контуров полосового фильтра, а также кон­тура усилителя ВЧ слу­жат катушки L₂, L4 и L6, на втором поддиапа­зоне (10—30 Мгц) па­раллельно к ним, с по­мощью переключателя П₁ подключаются катушки Lз, L5 и L₇. Усилитель ВЧ собран на транзисторе П410 (T1) по схеме с общей базой. В описываемом при­емнике схема с общей базой исполь­зуется во всех каскадах усилителей ВЧ и ПЧ. По мнению автора, хотя эта схема дает меньшее усиление, но является более устойчивой в работе и не вызывает трудностей при нала­живании.

В приемнике применена несколько своеобразная схема питания. В нем заземлен не плюс, а минус батареи питания, причем средняя точка бата­рей (+4,5 в) используется для пита­ния базовых цепей, а напряжение всей батареи (+9 в) — для питания эмиттерных цепей. При такой схеме питания транзисторов контуры, включенные в коллекторные цепи, оказываются «заземленными», что уменьшает опасность возбуждения усилителей ВЧ и ПЧ. Сопротивле­ния, включенные в эмиттерные цепи, обеспечивают необходимую стаби­лизацию режимов транзисторов по постоянному току и одновременно являются сопротивлениями развязы­вающих фильтров. Режимы транзи­сторов по постоянному току при та­ком их включении определяются, в основном, величиной сопротивле­ния в цепи эмиттера и практически не зависят от значения коэффициента усиления по току и других парамет­ров транзисторов. Кроме этого, при выбранной схеме питания потенци­алы баз будут постоянно фиксиро­ваны, что позволяет получить высо­кую степень стабилизации без при­менения делителей для питания баз.

Связь усилителя ВЧ со вторым контуром полосового фильтра осу­ществляется с помощью катушки связи L8, часть витков которой рас­положена на каркасе катушки L4, а часть — на каркасе L5. Аналогич­ную намотку имеет катушка связи с антенной (L1), размещенная на каркасах катушек L2 и L3. Антенная катушка L1 рассчитана на подключе­ние к антенне с волновым сопротив­лением 75 ом.

Первый смеситель приемника соб­ран на транзисторе П410 (Т2) по схеме с общим эмиттером для напря­жения сигнала и с общей базой для напряжения первого гетеродина. Связь смесителя с контурами уси­лителя ВЧ и первого гетеродина индуктивная (катушки связи L9 и L11). В коллекторную цепь смесителя через катушку связи L12 включен контур фильтра первой ПЧ.

В первом гетеродине используются два транзистора П410. Первый (Тз) работает в каскаде бесконтурного кварцевого генератора, а второй (Т4) буфером — умножителем часто­ты. В гетеродине применены четыре кварца на частоты: 5 Мгц — для работы в диапазоне 80 метров (пер­вая гармоника), 8,5 Мгц—- для 40­метрового диапазона (первая гар­моника), 7,75 Мгц — для 20-мет­рового диапазона (вторая гармо­ника — 15,5 Мгц) и 7,5 Мгц для 14 и 10-метровых диапазонов (третья гармоника — 22,5 Мгц и четвертая гармоника — 30 Мгц). Буфер —ум­ножитель гетеродина собран также по схеме с общей базой. В коллектор­ной цепи умножителя включен кон­тур, состоящий из катушки L_1о и емкостей С23—С31, переключаемых одновременно с переключением квар­цев. Сопротивления R12 и R13, шун­тирующие контур умножителя, вклю­чены для того, чтобы выходное нап­ряжение первого гетеродина на всех диапазонах было одинаковым (200 мВ). Конденсатор С22, шунтирую­щий эмиттерную цепь, служит для получения требуемой формы колеба­ний и подбирается так, чтобы обеспе­чить необходимую амплитуду вто­рой, третьей и четвертой гармоник на выходе умножителя. Нагрузкой первого смесителя служит двухкон­турный фильтр первой ПЧ. Связь между контурами фильтра емкост­ная. Настройка фильтра и контура второго гетеродина— производится блоком конденсаторов С35С43С44 в диапазоне 550—1550 кгц. Емкость каждой секции блока изменяется в пределах 20 — 400 пф.

Переключатель Пз служит для перевода приемника на работу в средневолновом диапазоне. При этом вместо катушки первого контура фильтра Д13 к конденсатору С43 подключается катушка индуктив­ности L16 магнитной антенны, а пи­тание конвертера отключается.

Второй контур фильтра первой ПЧ индуктивно связан со входом вто­рого смесителя, собранного на тран­зисторе П403 (Т5). Нагрузкой сме­сителя служит одиночный контур Л17С48, настроенный на частоту 465 кгц. Связь коллекторной цепи транзистора Т5 с этим контуром автотрансформаторная.

Гетеродин второго преобразова­теля построен на транзисторе П403 (T7) по трехточечной схеме с индук­тивной связью. Он генерирует ча­стоты в диапазоне 1015—2015 кгц. В отличие от транзисторов усилите­лей ВЧ и ПЧ база транзистора T7 питается от делителя напряжения (сопротивления R15 и R16), так как источник питания гетеродина стабилизирован с помощью стабилит­рона Д808 (Д1) и не имеет средней точки. Диод Д1 и сопротивление R21 подобраны так, что при изменении напряжения батарей от 9 до 7,5 в напряжение питания транзистора T7 остается неизменным (7,2 в). Напря­жение второго гетеродина (150 ±20 мв) с катушки связи L₂₀ подается на эмиттер транзистора Т5 второго смесителя через конденсатор С_4б.

По аналогичной схеме собран на транзисторе П14 (T11) гетеродин для приема незатухающих колебаний (третий гетеродин). Для упрощения переключателя телефон — телеграф питание гетеродина осуществляется также без использования средней точки батареи.

Усилитель второй ПЧ — четырехкаскадный на транзисторах П403 (Т6 Т8 Т9 Т₁₀). Первый каскад усили­теля нагружается либо на двух­кристальный кварцевый фильтр, на­грузкой которого, в свою очередь, является пятизвенный фильтр сосре­доточенной селекции (ФСС), либо непосредственно на ФСС. В первом случае полоса пропускания усили­теля определяется кварцевым фильт­ром и равна 400 гц, а во втором слу­чае — фильтром сосредоточенной се­лекции, полоса пропускания кото­рого 4000 гц. Изменение полосы осу­ществляется переключателем П4. На­грузкой второго каскада усилителя служит двухконтурный полосовой фильтр с емкостной связью (L33 С71 и L34 С72), а третьего и четвер­того каскадов — одиночные контуры L35С76 и L37 С79. Вторая промежу­точная частота равна 465 кгц.

Величина эмиттерного тока тран­зисторов, включенных по схеме с об­щей базой, зависит от сопротивления в цепи эмиттера. Усиление каскада, в свою очередь, зависит от величины эмиттерного тока. Это обстоятельст­во было использовано для создания эффективной системы АРУ путем питания эмиттерных цепей каскадов второй ПЧ через общее регулируе­мое сопротивление. Таким сопротив­лением служит транзистор П14 (Т13). Эмиттер транзистора T13 подключен (через миллиамперметр S-метра) к источнику питания, а в цепь коллек­тора включены регулируемые ка­скады. База этого транзистора питается через сопротивление на­грузки усилителя постоянного тока собранного на транзисторе П14 (T12). В отсутствие сигнала напряжение на сопротивлении нагрузки детек­тора АРУ Дз (R33) равно нулю, транзистор T12 закрыт и напряжение на его нагрузке мало. Поэтому на базу транзистора T13 поступает боль­шое отрицательное (по отношению к эмиттеру) напряжение. Транзистор полностью открывается и практи­чески не влияет на работу регули­руемых каскадов усилителей ПЧ. Когда сигнал на выходе усилителя ПЧ достигает определенной величи­ны, напряжение на нагрузке детек­тора АРУ (Дз) открывает транзистор Т12. Это приводит к увеличению внутреннего сопротивления транзи­стора Т13, вследствие чего ток регу­лируемых каскадов уменьшается.

Постоянная времени АРУ зависит от емкости конденсатора C82. Описан­ное устройство АРУ глубоко и эф­фективно регулирует усиление. При изменении напряжения на входе приемника на 60 дб, напряжение на его выходе изменяется не более чем на 6 дб.

При переходе в телеграфный ре­жим цепь АРУ разрывается тумбле­ром П5 и одновременно подается питание на третий гетеродин. Для ручной регулировки усиления при работе приемника в телеграфном режиме, когда АРУ выключена, по­следовательно с транзистором Т13 в цепь питания эмиттеров регулируе­мых каскадов включен потенцио­метр R34

В приемнике детектором сигнала служит диод Д2Е (Д2). Нагрузкой его служит потенциометр R32 регу­лятора громкости. Детектор сигнала работает как в телефонном, так и в телеграфном режимах. Напряже­ние третьего гетеродина в последнем случае подается на базу транзистора T₁₀, которая подключена к контуру гетеродина L31С66 через конденсатор С78 и катушку связи L32, имеющую малое количество витков, поэтому, когда третий гетеродин выключен, конденсатор С78 оказывается «зазем­ленным» и каскад на транзисторе Т_1о работает как обычный усилитель с общей базой.

Усилитель НЧ в приемнике выпол­нен по бестрансформаторной схеме на шести транзисторах (T14 — Т19). Первые два транзистора (Т14—Т15) работают в каскадах предваритель­ного усиления напряжения, а осталь­ные образуют оконечный каскад, работающий по двухтактной схеме в режиме класса В.

Для измерения уровня принимае­мого сигнала предусмотрен S-метр. Миллиамперметр S-метра (на 3 ма) включен в цепь питания эмиттеров каскадов усилителя второй ПЧ. При отсутствии сигнала через транзи­сторы этого усилителя протекает полный ток и стрелка прибора откло­няется на всю шкалу. По мере уве­личения сигнала ток транзисторов уменьшается и стрелка смещается влево. При помощи этого же мил­лиамперметра можно контролиро­вать напряжение батареи питания, нажав кнопку Кн1. Эта кнопка должна быть без арретира.

Конструкция и детали. Приемник состоит из семи блоков, соединенных штыревыми разъемами. Расположе­ние блоков показано на рис. 3. Кас­кады приемника, смонтированные на том или другом блоке, обведены на рис. 1 пунктиром. Каждый блок заключен в футляр, изготовленный из листового 3-мм дюралюминия. Крышки футляров сделаны из мил­лиметрового дюралюминия. Монтаж блоков интерполятора выполнен на платах из 2-мм текстолита. На этих платах установлены пустотелые за­клепки, образующие опорные точки для монтажа. Электрические соеди­нения сделаны с одной стороны пла­ты луженым медным проводом без изоляции, диаметром 0,5 мм. Детали установлены с другой стороны платы.

В блоке первого гетеродина и блоке усилителя ВЧ конвертера при­менен объемный монтаж. Вид на монтаж приемника снизу, а также некоторых блоков показан на вкладке.

Выходной трансформатор Tp1 имеет сердечник из пермаллоя Ш6 X 6. Первичная обмотка транс­форматора содержит 350 витков про­вода ПЭЛ 0,12, а вторичная — 100 витков провода ПЭЛ 0,25.

Данные катушек приемника при­ведены в таблице.

Переключатель П2 — стандартный одноплатный на пять положений с керамической платой. Так как высота блока первого гетеродина невелика (30 мм), ось переключателя расположена вертикально и связана с осью ручки управления с помощью конических шестерен. Переключа­тель усилителя ВЧ сделан из деталей стандартного галетного переключа­теля с гетинаксовыми платами. Переключатели Пз и П4 изготов­лены из деталей семиклавишного переключателя поддиапазонов для радиовещательных приемников II класса. Для управления пере­ключателями Пз и П4 необходимо нажать кнопку, выведенную на пе­реднюю панель или, наоборот, вер­нуть ее в исходное положение.

Для разъемов блоков использо­ваны штырьки и гнезда от разъемов типа ШР. Гнезда вставлены в отвер­стия, просверленные в прямоуголь­ных брусках из органического стекла толщиной 8 мм и закреплены штифтами. Штырьки закреплены на полосках текстолита толщиной 3 мм, располагаемых на соответствующей стенке блока.

Наружный футляр приемника сде­лан из дюралюминия толщиной 1,5 мм, покрытого серой эмалью.

Налаживание. Общий порядок на­лаживания приемника такой же, как у аналогичных (см., например, статью В. Комылевича «Диапазон­ный коротковолновый приемник» в «Радио», 1961 г., № 1). Особенности налаживания, связанные с приме­нением транзисторов, описаны ниже.

При настройке блоков интерполя­тора особое внимание следует обра­тить на смеситель, подбирая тран­зистор Т5, напряжение подводимое к нему от гетеродина и режим по постоянному току так, чтобы полу­чить наилучшее соотношение сигнал/шум на выходе приемника. Тщательной настройке должны под­вергаться также фильтр сосредото­ченной селекции и кварцевый фильтр. Первый следует настраивать следующим образом. После предва­рительной настройки контура L17С48 на вход смесителя подают сигнал с частотой 465 кгц, переключатель П4 устанавливают в положение Широкая полоса, подключают к кон­туру L23 ламповый вольтметр и, замкнув катушку L24, настраивают контур L23C56 на максимум показа­ний лампового вольтметра. Затем переносят замыкающую перемычку на катушку L25 и настраивают кон­тур L24C57 на минимум показаний, переносят перемычку на катушку L26 и настраивают контур L25C58 на максимум показаний и т. д. до последнего контура фильтра. Все нечетные контура настраивают на максимум показания лампового вольтметра, а все четные — на ми­нимум. Далее подключают ламповый вольтметр к коллектору-транзистора Т8 и подстраивают первый (L23С56) и последний (L27C64) контуры фильт­ра по максимуму показаний, а затем проверяют форму кривой избира­тельности обычным способом.

При настройке кварцевого фильтра важно точно настроить контур L19 С₅₀, а затем с помощью дифферен­циального конденсатора С51 и пере­стройкой в небольших пределах кон­тура L23C56 добиться симметричной формы кривой избирательности фильтра и наибольшего затухания за пределами полосы пропускания. Кварцы фильтра должны быть по­добраны так, чтобы их частоты отли­чались друг от друга на 250—300 гц.

При настройке цепей АРУ следует подобрать сопротивление, R35 так, чтобы падение напряжения на тран­зисторе T13 без сигнала составляло 0,3 — 0,4 в. Напряжение третьего гетеродина на базе транзистора Т_1о должно быть таким, чтобы он не переходил в режим ограничения (на контуре L37C79 напряжение не долж­но превышать 1,5 в).

При настройке первого гетеродина целесообразно предварительно точно замерить индуктивность катушки L₁₀ рассчитать величины емкостей кон­тура для каждого значения частоты и подключить соответствующие кон­денсаторы (с некоторым отклонением в меньшую сторону). Затем с по­мощью малоемкостного градуиро­ванного конденсатора переменной ем­кости, надо точно подобрать емкость
дополнительных конденсаторов. Окончательную настройку контура умножителя следует производить с помощью конденсаторов С23—С27, после подключения его к смесителю. Настройку усилителя ВЧ необхо­димо начинать с поддиапазона 3 — 10 Мгц и только после его окон­чательной настройки переходить к поддиапазону 10 — 30 Мгц. Ем­кость конденсатора связи С5 во вход­ном фильтре (доли пф) следует под­бирать на верхней части второго поддиапазона так, чтобы получить максимальный коэффициент пере­дачи фильтра, но и не допустить провала в его частотной характе­ристике. Чтобы получить хорошую чувст­вительность приемника, целесооб­разно подобрать наименее шумящие транзисторы T1 и Т2. Конденсатор С14, шунтирующий коллекторную цепь смесителя, подбирают так, что­бы получить хорошую фильтрацию напряжения первого гетеродина. Од­нако при этом нельзя допускать, чтобы частота резонанса контура, образованного емкостью конденса­тора С14 и катушкой L12, попала в диапазон перестройки интерполя­тора. Следует отметить также, что чувствительность приемника можно улучшить, если изменить конструк­цию переключателя катушек УВЧ. Использование только одного кон­такта на замыкание как это сделано в приемнике, не позволяет осуще­ствить автотрансформаторную связь коллекторной цепи транзистора T1 с контуром L6L7 для оптимального согласования выходного сопротив­ления транзистора с сопротивлением нагрузки.

Для улучшения условий приема, в режиме SSB целесообразно изме­нить также схему детектора сиг­нала, применив одну из разновид­ностей балансных схем.

Построенный приемник был испы­тан радиоспортсменом-коротковолно­виком И. Жученко (UA1CC), ездив­шим с ним в SSB экспедицию по Таджикской ССР. В экспедиции приемник работал хорошо и вполне удовлетворил радиоспортсмена.