ТРАНЗИСТОРНЫЙ КВ КОНВЕРТЕР

В. Луговой, Радио №3/1965, ст. 47

Транзисторный конвертер, сконструированный минским радиолюбите­лем т. Луговым, предназначен для приема любительских радиостанций в в диапазонах 14, 20 и 40 м (основная масса радиолюбителей-коротко­волновиков всех стран мира работает в диапазонах 20 и 40 м.) Конвертер прост по конструкции, собрать и наладить его легко. Он присое­диняется к любому приемнику, имеющему средневолновый диапазон и поз­воляет принимать не только телефонные, но и телеграфные передачи. При подключении конвертера к приемнику «Атмосфера-2» чувствитель­ность этой системы будет не хуже 25 мкв, а ослабление помех по зеркаль­ному каналу не менее 30 дб.

Конвертер имеет интересную особенность, а именно, в нем применена электронная настройка. Как осуществляется эта настройка, рассказано в статье.

Схема (рис. 1). Конвертер имеет три каскада: преобразовательный на тран­зисторе П402 (T1), усилитель ПЧ на транзисторе П401 (Т₂) и регенератив­ный усилитель ( Q — умножитель) на транзисторе П401 (Т₃).

Напряжение сигнала радиостан­ции, наведенное в антенне, подклю­ченной к конвертеру, поступает на ползунок потенциометра R₁. Вращая этот ползунок, можно менять уро­вень ВЧ сигнала, поступающего в катушку связи входного контура конвертера. Диод Д9Б (Д₁) установ­лен для того, чтобы напряжение сиг­нала на катушке L₁ не превышало определенной величины (0,3 в). При напряжениях меньше 0,3 в этот диод заперт, и ток из антенны будет идти через потенциометр R₁ конденсаторы C1 и С₂ в катушку L1. При увеличе­нии напряжения сигнала или помехи до 0,3 в и выше диод Д₁ открывается, и ток с точки соединения конденса­торов C1 и С₂ замкнется через диод на землю. Ограничение величины напряжения сигнала на выходе конвертера необходимо для пред­отвращения выхода из строя деталей конвертера (в особенности транзисторов и полупроводниковых диодов) при случайных перегрузках.

Для уменьшения искажений при­нимаемого сигнала входная цепь конвертера выполнена по сложной схеме. Она содержит два колебатель­ных контура, настраиваемых в резо­нанс на принимаемую частоту. Пер­вый контур состоит из катушки L₂, конденсаторов С₃—С₇ и кремниевого стабилитрона Д810 (Д₂), ^а второй — из катушки L₃, конденсаторов С₉— С₁₃ и кремниевого стабилитрона Д810 (Д₃). Контуры индуктивно свя­заны с антенной и базой транзистора Т₁ преобразовательного каскада через катушки связи L₁ и L₄, а между собой — при помощи конденсатора малой емкости С₈.

Для настройки контуров в резо­нанс вместо конденсаторов перемен­ной емкости применены кремниевые стабилитроны Д810 (Д₂ ^и Дз)- Такое необычное использование кремние­вых стабилитронов оказалось воз­можным благодаря тому, что плос­костным полупроводниковым диодам присущ особый эффект, который со­стоит в следующем.

Полупроводниковый диод состоит из двух различных полупроводнико­вых материалов: с преобладанием отрицательных электронных зарядов (типа п) и положительных дырочных (типа р). На стыке полупроводников различных типов расположен слой, который называется р—п переходом. Присоединим к диоду источник внеш­него напряжения отрицательным полюсом к полупроводнику типа р, а положительным — к полупровод­нику типа п. Тогда электроны и дыр­ки под действием внешнего электри­ческого поля будут оттянуты к по­верхностям полупроводников, про­тивоположным р—п переходу. Око­ло этого перехода образуется область с малым количеством зарядов, кото­рую можно рассматривать как ди­электрик конденсатора. Обкладками этого конденсатора будут области Р и п полупроводников, богатые за­рядами.

Меняя напряжение внешнего ис­точника тока, можно менять емкость диода, работающего в качестве кон­денсатора. Чем больше напряжение, тем сильнее оттягиваются заряды от р—п перехода и тем меньше будет, емкость диода — конденсатора. Опи­санный выше эффект ярко выра­жен у полупроводниковых кремние­вых диодов, основное назначение которых — стабилизация напряже­ния (кремниевых стабилитронов). Поэтому они и применены в конвер­тере.

Преобразовательный каскад на транзисторе П402 (T1) собран по совмещенной (аддитивной) схеме, где в качестве преобразователя вход­ного сигнала и гетеродина исполь­зуется один и тот же транзистор. Упрощенная схема каскада приве­дена на рис. 2. Каскад работает сле­дующим образом. Принимаемый сиг­нал подается на базу транзистора. Колебательный контур гетеродина, состоящий из катушки L6, сопря­гающих конденсаторов С₁₉—С₂₃ и кремниевого стабилитрона Д810 (Д₄), индуктивно связан с транзисто­ром T1 при помощи катушки L₅. Эта катушка имеет отвод, присоеди­ненный через конденсатор С₁₆ к эмит­теру Т₁. Концы L₅ присоединены к коллектору T1 (последовательно с катушкой L₇ фильтра ПЧ) и мину­су батареи питания, который в кон­вертере соединен с шасси. Таким образом получается широко извест­ная трехточечная схема генератора. Теперь, если в контуре L₆С₁₉_₂₃Д₄ благодаря какому-либо внутреннему процессу возникнут колебания, они сразу же появятся в катушке L₅ и возникнет непрерывная генерация.

На базу транзистора T1 поступают одновременно два напряжения — входного сигнала и гетеродина (по­следний через цепь общего минуса). Режим этого транзистора подобран так, что он работает на нелинейном участке характеристики. Благодаря этим причинам в коллекторном токе транзистора T1 появляются состав­ляющие, частота которых равна сум­ме или разности частот входного сигнала и гетеродина. Одна из этих частот используется в качестве проме­жуточной. Она выделяется резонанс­ным контуром и усиливается в каскаде усиления ПЧ, собранном по схеме с общей базой на транзис­торе П401 (Т₂). Этот каскад кроме усиления напряжения ПЧ отделяет преобразователь конвертера от входа приемника для того, чтобы не воз­никали паразитные связи, которые могут вызвать свисты в громкогово­рителе.

Промежуточная частота в конвер­тере выбрана равной 1500 кгц, пото­му что на эту частоту можно наст­роить любой широковещательный приемник, предназначенный для ра­боты с конвертером. Напряжение ПЧ с выхода конвертера подается на вход (гнезда «антенна» и «земля») широковещательного приемника и служит для него как бы напряжением сигнала, принимаемым с антенны. Для улучшения чувствительности и избирательности конвертера в него введен регенеративный усилитель (за рубежом такие усилители назы­вают Q — умножителями). Этот уси­литель собран на транзисторе П401 (T₃). В коллекторную цепь транзис­тора включен колебательный контур L₉С_2б, настроенный на промежуточ­ную частоту. Коллектор и эмиттер Т₃ соединены между собой через кон­денсатор С₂₇, чем осуществляется положительная обратная связь (ре­генерация). Ток эмиттера Т₃ можно регулировать при помощи потенцио­метра R₁₂, включенного как реостат. Когда ток эмиттера невелик, каскад не возбуждается. При постепенном увеличении тока эмиттера условия для возбуждения каскада (генерации) будут все более и более благоприят­ными и, наконец, генерация возник­нет. Известно, что при подходе к по­рогу генерации увеличивается доб­ротность контура (в данном случае L₉C₂₆) и усиление каскада, к кото­рому подключен этот контур. Про­следив по принципиальной схеме (рис. 1), можно легко увидеть, что контур L₉С₂₆ присоединен параллель­но контуру фильтра ПЧ L₇С₁₇ через конденсатор С₂₄. Контур L₇С₁₇ имеет малую добротность и, следовательно, широкую полосу пропускания (кри­вая а на рис. 3). При подключении к нему контура L₉С_2б с высокой доб­ротностью на узкой части полосы пропускания (кривая б на рис. 3) усиление резко увеличится, что улуч­шит чувствительность и избиратель­ность конвертера.

Если довести каскад регенератив­ного усилителя до генерации, то он будет работать как второй гетеро­дин, и на конвертер будет возможно принимать станции, работающие не­затухающими колебаниями (CW) и на одной боковой полосе (SSB). При необходимости каскад может быть отключен выключателем Вк₂.

Для того чтобы конвертер хорошо работал, напряжение источника его питания должно быть стабильным. Лучше всего питать конвертер от аккумулятора 7Д0,1.При питании приемника от батарей («Крона» или 2—3 штуки КБС-Л-0,5) необходи­мо включать их через простейший стабилизатор, состоящий из сопро­тивления R₁₆ и кремниевого стаби­литрона Д808 (Д₆). Диод Д7А (Д₅) предотвращает порчу транзисторов при случайном неправильном вклю­чении источника питания. Конвертер потребляет ток около 4,5 ма. Сопро­тивления R₂—R4, R9—R15 образуют цепи температурной стабилизации транзисторов.

Конструкция. Конвертер монти­руется на плате из изоляционного материала (гетинакс, текстолит, ор­ганическое стекло) толщиной 1,5 мм и размерами 210 X 70 мм. Располо­жение деталей на плате показано на рис. 4. Гнезда антенны и заземления, а также потенциометр и отвер­стие для выходного коаксиального кабеля находится на боковой стенке футляра. Отдельные каскады кон­вертера экранируются (экраны пока­заны на рис. 4 пунктиром). Катушки наматываются на полистироловых каркасах диаметром 7,5 мм и длиной 40 мм (можно использовать каркасы контуров телевизора «Рубин-102»). Данные катушек приведены в таб­лице. Для переключателя П₁ исполь­зуется одноплатный галетный пере­ключатель на три положения (жела­тельно керамический). Транзисторы должны иметь коэффициент усиле­ния B=50-120. Конденсаторы С₅, С₇, С₁₁, С₁₃, С₂₁, С₂₃ необходимо уста­навливать первого класса точности (с отклонением от номинальной ем­кости ±5%).

Кремниевые стабилитроны Д₂, Д₃ и Д₄ отбираются так, чтобы их мак­симальная емкость была равна 560±5% пф. Отбор можно производить при помощи измерителя добротности (Q-метра) следующим образом. Выбрав подходящую эталонную ка­тушку индуктивности из комплекта, прилагаемого к Q-метру, встав­ляют ее в гнезда «индуктивность». Емкость контура Q-метра устанав­ливают наименьшую (по соответст­вующей шкале). Затем по формуле

определяют резонансную частоту контура (в кгц), которая должна по­лучиться при подключении к зажи­мам «емкость» стабилитрона с необ­ходимой величиной максимальной емкости. В формулу подставляют величину индуктивности L (в мгн), обозначенную на футляре — экране эталонной катушки и минимальную емкость Q-метра С_мин в пф. Най­денную резонансную частоту устанавливают на соответствующей шка­ле Q — метра и, подключая к нему стабилитроны, отбирают те, при включении которых стрелка прибора- измерителя Q отклонится. Потенциометр настройки R₅ дол­жен быть хорошего качества. Лучше всего применять малогабаритный потенциометр типа СПО чешской фирмы «Тесла» с выключателем

Конвертер соединяется с приемни­ком коаксиальным кабелем РК19 длиной 400 мм. Футляр конвертера размерами 213 X 73 X 30 мм сделан из алюминия толщиной 1,5 мм и ок­рашен серой нитрокраской.

Налаживание. Проверив монтаж, присоединяют к конвертеру источник питания напряжением 8—10 в через миллиамперметр. Если показания миллиамперметра будут в пределах 4-6 ма, то это значит, что транзис­торы исправны, и режим их работы нормален. В противном случае нуж­но проверить транзисторы.

Не подключая конвертер к при­емнику, включают последний и на­ходят в участке средневолнового диапазона 1400—1600 кгц место, свободное от радиостанций. Под­ключив к приемнику сигнал-генера­тор и индикатор выхода по макси­мальному показанию последнего точно определяют частоту настройки приемника. Отключив сигнал-генера­тор от приемника, присоединяют к нему конвертер, а сигнал-генератор к базе транзистора T1 через конден­сатор 100—200 пф и, вращая сердеч­ники катушек L₇ и L₁₀, настраивают их на промежуточную частоту. Окончив настройку ПЧ, подгоняют диапазоны гетеродина. Для этого устанавливают на сигнал-генераторе поочередно частоты 21,0; 21,45; 14,0; 14,35; 7,0, 7,1 Мгц, Переклю­чая конвертер на соответствующий диапазон и вращая движок потен­циометра по показаниям инди­катора выхода определяют, настраи­вается ли контур гетеродина на эти частоты. В противном случае подгонку производят обязательно сначала на 40-метровом диапазоне вращением сердечника катушки L₆ и лишь потом на 14- и 20-метровых диапазонах соответственно подстро­ечными конденсаторами С₂₀ и С₂₂. После этого определяют граничные частоты диапазонов. Для этого уста­навливают движок потенциометра R₅ в одно из крайних положений, вра­щают ручку настройки сигнал-генератора до максимальных показаний индикатора выхода и записывают частоту по шкале настройки сигнал- генератора. Эту процедуру повто­ряют на всех диапазонах конвертера в обоих крайних положениях потен­циометра R₅.

Затем сигнал-генератор подклю­чают к гнездам «антенна» и «земля» конвертера и производят настройку входных контуров при крайних положениях движка потенциометра R₅. На сигнал-генераторе устанав­ливают заранее определенные гра­ничные частоты. Настройка произ­водится по максимальным показа­ниям индикатора выхода, сначала 40-метрового, а затем 14- и 20-метро­вых диапазонов соответственно сер­дечниками L₂L₃ и подстроечными конденсаторами С₄С₁₀; С₆С₁₂. При налаживании в конвертере может наступить самовозбуждение, что легко определить по наличию показаний индикатора выхода при отключенном сигнал-генераторе. В этом случае нужно ввести в пре­образовательный каскад цепь нейт­рализации по рис. 5 (обозначена жирными линиями).

Во время настройки каскад реге­неративного усилителя должен быть выключен (выключателем Вк₂). После окончания настройки вклю­чают этот каскад, настраивают кон­вертер на какую-либо слабо слыши­мую станцию и вращают сердечник катушки L9 до увеличения громкости приема этой станции. Затем, пово­рачивая движок потенциометра R₁₂, проверяют по свисту во время приема телефонных станций* возни­кает ли генерация. На этом налажи­вание конвертера заканчивается

При работе с конвертером не реко­мендуется производить подстройку ручкой настройки приемника. Если станции в пределах диапазона будут расположены очень тесно, нужно включить последовательно потенцио­метру R₅ еще один с сопротивлением 5—10 ком. При помощи этого потен­циометра можно получить очень плавную растяжку диапазона в лю­бом месте