СИНХРОННИЙ AM ПРИЙМАЧ

В. ПОЛЯКОВ, м. Москва


Застосування синхронного детектора в AM приймальнику дозволяє значно підвищити якість демодуляції сигналу, виключивши спотворення, обумовлені нелінійністю звичайного детектора обвідної. Одночасно знижується рівень шумів, зменшуються перешкоди від сусідніх станцій. Останні не детектуються синхронним детектором, а лише перетворюються за частотою, тому при розладу більше 10 … 20 кГц заважають сигнали виявляються в погано чутність і легко відфільтровує ультразвукової області спектру. Синхронний детектор дав також можливість розширити смугу відтворюваних частот до 10 кГц, тобто повністю реалізувати спектр модулюють сигналів, що передаються радіостанціями в ефір.

Основні технічні характеристики
Чутливість (при вихідній потужності 50 мВт), мВ / м, не гірше …. 1
Діапазон відтворюваних частот, Гц …………………………….. 50 … 10 000
Селективність при розладу ± 20 кГц, дБ, не менше …………………….. 26

Харчується приймач від джерела напругою 12 … 15 В, споживаний струм (при малій гучності) не перевищує 40 мА.
У описуваному варіанті приймач розрахований на прийом передач радіостанцій, що працюють на частотах 549, 846, 873 і 918 кГц. Змінивши ємності конденсаторів і (або) числа витків магнітної антени та котушки гетеродина, приймач можна налаштувати на частоти інших радіостанції діапазонів СВ і ДВ.
Принципова схема приймача наведена на малюнку. Прийом ведеться на вбудовану антену магнітну WA1. Вхідний контур складається з котушки L1 і підключаються до неї конденсаторів С1-С8, для точної настройки на частоти вибраних радіостанцій служать Конденсатори підлаштування С2, С4, С6, резистори R1 – R3 знижують добротність контуру магнітної антени, розширюючи його смугу пропускання приблизно до 20 кГц.
Підсилювач радіочастоти (РЧ) зібраний на транзисторах VT1, VT2 і служить не стільки для посилення сигналу, скільки для погодження щодо високого резонансного опору коливального контуру магнітної антени з низьким вхідним опором ключового змішувача. Крім того, підсилювач РЧ захищає вхідний контур від проникнення радіочастотного напруги з боку цифрової частини приймача.
Гетеродин зібраний на польовому транзисторі VT3 і налаштований (у кожному положенні перемикача SA1) на почетвереній частоту прийнятого сигналу. У контур гетеродина входить котушка L2, що приєднується секцією SA1.2 перемикача конденсатори С9 – С13 і Варикап VD1, підлаштовуються його точно на почетвереній частоту сигналу.

Зі стоку транзистора VT3 сигнал гетеродина подається на цифровий дільник частоти на чотири, зібраний на тригерах мікросхеми DD1
(Як показала практика, тригери серії К176 нормально працюють при частоті вхідного сигналу до 4 МГц). На виходах тригерів формується четирехфазное (0, 180, 90 і 270 °) напругу з частотою приймається сигналу. Воно має прямокутну форму і шпаруватості (відношення періоду до тривалості імпульсу), що дорівнює 2. Логічна мікросхема DD2 формує імпульси з шпаруватістю 4, по черзі відкривають ключі балансних змішувачів, зібраних на мікросхемі DD3. Сигнальні входи ключів з'єднані разом, і на них подається напруга сигналу, що приймається з виходу підсилювача РЧ. Два нижніх за схемою ключа утворюють балансний змішувач (фазовий детектор) системи фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ). Він виробляє напругу помилки, пропорційне відхиленню зсуву фаз між напругами сигналу і гетеродина від 90 °. Напруга помилки згладжується конденсаторами С21 і С22, посилюється операційним підсилювачем DA1.1 і через пропорційно-інтегруючий фільтр R10R11C27 надходить на варикапів VD1, VD2, підлаштовуючи частоту гетеродина.
Якщо при включенні приймача чи переведенні налаштувань частота сигналу знаходиться в межах смуги захоплення, система ФАПЧ захоплює його, встановлюючи точне рівність частот і фазовий зсув сигналів на входах змішувача 90 °. При цьому на входах балансного змішувача, утвореного двома верхніми (за схемою) ключами, фази сигналів збігаються, що й необхідно для синхронної демодуляції AM коливань.
Демодульованого сигнал звукової частоти (ЗЧ) з виходу синхронного детектора надходить на симетричний фільтр нижніх частот (ФНЧ) L3C17-З20 з частотою зрізу 10 кГц. Цей фільтр, який визначає селективність приймача, послаблює сигнали сусідніх по частоті радіостанцій, які після перетворення в детекторі потрапляють в ультразвукову область частот. Для спрощення конструкції обидві котушки симетричного фільтра розміщені на одному магнітопроводі, що цілком допустимо при дотриманні порядку підключення їх висновків, показаного на схемі. Пов'язане з цим деяке зменшення ослаблення синфазних перешкод не має значення, оскільки вони добре придушуються операційним підсилювачем DA1.2, на якому зібрано попередній підсилювач ЗЧ. Ланцюг R12C24 вирівнює вхідні опору інвертується і неінвертуючий вхід ОП.
Деталі та конструкція. Магнітна антена приймача виконана на круглому магнітопроводі діаметром 8 і довжиною 160 мм із фериту марки 600НН. Котушка L1 містить 52 витка проводу ЛЕШО 21×0, 07, намотаного виток до витка на склеєній з кабельної папери гільзи. Для котушки гетеродина L2 (8 +24 витка проводу ПЕЛ 0,15) використана уніфікована арматура від фільтрів ПЧ портативних приймачів. Котушка L3 ФНЧ (2X130 витків дроту ПЕЛ 0,15) намотана в два дроти на ферито-вом (2000НМ) кільці типорозміру К16X8X5.
У вхідному і гетеродина контурах приймача застосовані конденсатори КТ-1 і підстроєні конденсатори КПК-М. Решта конденсатори КЛС і К50-6. Постійні резистори будь-які малогабаритні. Замість транзистора КП303А в підсилювачі РЧ можна використовувати й інші транзистори цієї серії, якщо в ланцюг витоку включити резистор автоматичного змішування, шунтувати конденсатором ємністю 0,01 … 0,5 МКФ (транзистор КП303А ланцюга змішання не вимагає, оскільки у нього досить мало напругу відсічення). Транзистор VT2 – будь-який високочастотний структури pn-р. З таким же успіхом в цьому каскаді буде працювати і високочастотний транзистор структури np-п (наприклад, серії КТ315), якщо його колектор з'єднати з дроту живлення, а емітер (через резистор R5) із загальним проводом. Гетеродин можна зібрати на транзисторі КПЗОЗА. Опір резистора R7 в цьому випадку необхідно збільшити до 1,8 … 2,2 кОм.
Мікросхему К176ТМ2 (DD1) можна замінити на К176ТМ1. При відсутності мікросхеми К176ЛЕ5 можна обійтися без неї. У цьому випадку виходи тригерів дільника частоти (DD1) з'єднують безпосередньо з керуючими входами балансних змішувачів (DD3), а у вихідні ланцюга ключів (висновки 2, 3, 9 і 10) включають резистори опором 2,2 кОм (інакше одночасне відкривання двох ключів порушить роботу балансних змішувачів). Слід, однак, врахувати, що через введення цих резисторів коефіцієнт передачі змішувачів дещо знизиться. Для автопідстроювання можна використовувати й інші варикапів серії КВ104. Стабілітрон VD3 – будь-який з напругою стабілізації 9 В.
Конструкція приймача може бути будь-який, необхідно тільки подбати про те, щоб довжина проводів, що з'єднують плату з перемикачем SA1, була мінімальною, а магнітна антена розташовувалася можливо далі від цифрових мікросхем.
Налагодження приймача починають з вимірювання напруги на емітер транзистора VT2 підсилювача РЧ. Воно має бути близько 4,5 В. При необхідності цього домагаються підбором резистора R4. Потім за допомогою осцилографа перевіряють роботу гетеродина і цифрової частини приймача. На витоці транзистора VT3 повинно бути напруга синусоїдальної форми, на виходах тригерів мікросхеми DD1 – прямокутної з шпаруватістю 2, а на виходах мікросхеми DD2 – такої ж форми, але зі шпаруватістю 4. Якщо гетеродин генерує, а тригери не перемикаються, необхідно підібрати резистор R7. Режими роботи ОУ перевіряють, вимірюючи напругу на висновках 9 і 13 мікросхеми DA1: на першому з них воно має дорівнювати 4,5 В, а на другому – в межах 3 … 7 В. Якщо ОУ DA1.1 увійшов до насичення (напруга на виводі 13 близько до нуля або до напруги харчування), необхідно перевірити роботу цифрової частини приймача і при необхідності збалансувати підсилювач, включивши резистор опором кілька мега між інвертується входом (висновок 3) і загальним проводом плі дроту живлення +9 В.
Далі налаштовують приймач на частоти радіостанцій. Це можна зробити, подаючи радіочастотне напруга від генератора стандартних сигналів через петлю зв'язку на магнітну антену або просто приймаючи сигнали радіостанцій. Налаштування починають із самою довгохвильової радіостанції (549 кГц). Обертаючи подстроечнік котушки L2, знаходять станцію по характерному свисту і, перебудовуючи гетеродин у бік пониження його висоти, домагаються захоплення частоти системою ФАПЧ (биття звукової частоти при цьому зникають, і передача прослуховується чисто, без спотворень). Вхідний контур підлаштовують конденсатором С8 за максимальною гучності прийому. Аналогічно налаштовують приймач і при інших положеннях перемикача SA1, але подстроечнік котушки L2 більше не чіпають (частоту гетеродина встановлюють Конденсатори підлаштування С9, С10 і С12).
При наявності наведень сигналу гетеродина на магнітну антену налаштування приймача ускладнюється. Справа в тому, що фаза напруги наведення непередбачувана і, крім того, залежить від налаштування вхідного контуру. Синхронно детектіруясь в змішувачі системи ФАПЧ, напруга наводки зрушує частоту гетеродина, тому налаштування вхідного і гетеродина контурів виявляються взаємопов'язаними. Цей шкідливий ефект практично не виявляється, якщо напруга сигналу, що приймається на магнітній антени більше напруги наведень.

"Радіо", 1984, № 8, с. 31-34