Селективный предусилитель KB диапазона
Борис СТЕПАНОВ (RU3AX), г. Москва
Одним из недостатков приемных трактов современных трансиверов является то, что их входные цепи имеют относительно большую полосу пропускания. Это позволяет существенным образом упростить конструкцию много-диапазонного аппарата, повысить его эксплуатационные характеристики. Однако возрастающая с каждым днем насыщенность эфира в ряде ситуаций заставляет нас вспомнить, что сигналы мешающих радиостанций, которые работают вне полосы пропускания приемного тракта (но достаточно близко к ней), лучше всего подавлять на входе приемника, сразу после антенны. Иными словами, вспомнить об узкополосных входных цепях.
Поскольку они имеют полосу пропускания меньше полос, которые отведены для любительской радиосвязи, возникает необходимость подстраивать их при смене рабочей частоты. Это, безусловно, определенное неудобство, но выигрыш от улучшения реальной избирательности приемного тракта нередко компенсирует потери в оперативности. Во всяком случае, при повседневной работе в эфире.
Так, если на диапазоне 40 метров на входе трансивера установить колебательный контур с добротностью 200, полоса пропускания будет 35 кГц — немногим меньше телеграфного участка этого диапазона. Такой контур будет уже достаточно эффективно подавлять, к примеру, сигналы соседних любительских SSB-радиостанций и, конечно, не так уж далеко отстоящих от любительского диапазона мощных вещательных радиостанций. Подобную селективную систему можно сделать отключаемой и работать без нее с большей оперативностью, если это позволяет помеховая обстановка (на данном диапазоне в данное время).
На KB диапазонах изготовить катушку с добротностью 200 в любительских условиях не просто, но реально. Более серьезной оказывается проблема согласования входного контура с антенной и входом трансивера. Эти цепи в большинстве случаев имеют низкое
сопротивление (обычно 50 Ом), и схемные решения не должны сильно снижать добротность катушки.
Один из вариантов такой селективной приставки к приемному тракту трансивера предложил финский радиолюбитель Jukka Vermasvuori (OH2GF). Его описание было опубликовано в статье "Virityspiirit LA-vastaanottimissa" в журнале "Radioamatoori" (2004, № 8, р. 17—19). Схема этой приставки показана на рис. 1. В авторском варианте она перекрывает полосу частот 5,9...25 МГц (определяется конденсатором переменной емкости С2).
Puc.1
Для выбора оптимальной связи в такой широкой полосе частот конденсатор связи С1 также переменный. Такой способ связи низкоомного источника сигнала с колебательным контуром известен и суть его простая. Источник сигнала с выходным сопротивлением R и конденсатор связи С включены последовательно. Несложно определить, какие параметры будет иметь эквивалентная им параллельная RC-цепь, подключенная к контуру. Если произведение (2nfRC)2 много меньше единицы, к контуру будут подключены конденсатор с емкостью, очень близкой к емкости конденсатора связи С, и резистор с сопротивлением R/(2пfRC)2.
Например, для входной цепи на рис. 1 на частоте 6 МГц и емкости конденсатора С1 20 пФ это произведение будет примерно 0,0014, а шунтирующее контур сопротивление потерь, вносимое антенной, — около 35 кОм. Эквивалентное сопротивление ненагру-женного входного контура на этой частоте мень-
ше — примерно 17 кОм. Иными словами, шунтирование контура, естественно, есть, и нагруженная его добротность уменьшается примерно на треть. Однако, если мы уменьшим емкость конденсатора связи в два раза (до 10 пФ), при тех же условиях снижение добротности контура из-за подключения низ-коомной антенны будет всего около 10%.
Подробнее о подобном способе связи и его особенностях можно прочитать, например, в статье Б. Степанова "Простой гетеродинный индикатор резонанса" (Радиоежегодник—1985. — М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1985).
Однако вернемся к рис. 1. Для уменьшения влияния последующих цепей на селективные свойства входного контура сигнал с него поступает на широкополосный усилительный каскад. Он выполнен на полевом транзисторе с изолированным затвором VT1, причем его влияние на входной контур умень-
шено тем, что затвор транзистора подключен лишь к части витков катушки L1. Выходное сопротивление селективного предусилителя — 50 Ом.
Естественно, что самый ответственный узел устройства — его входной контур. Катушка индуктивности при указанных на схеме пределах изменения емкости конденсатора С2 и выбранном перекрытии по частоте должна иметь индуктивность 2,4 мкГн.
Чтобы у катушки была высокая добротность, ее каркас должен иметь относительно большой диаметр — в авторской конструкции он был 32 мм. Каркас должен, естественно, иметь малые потери. Здесь задача упрощается тем, что от этой катушки не требуется высокой механической стабильности. Поэтому в отсутствие качественного каркаса из радиочастотной керамики его можно сделать, например, крестообразным из тонких полистироловых пластин. Катушка при этом будет практически "бескаркасной".
Следует иметь в виду, что экран уменьшает индуктивность катушки, причем тем больше, чем он ближе к ней. Обычно его диаметр выбирают не меньше двух диаметров катушки, при этом снижение индуктивности будет не более 20 %. В описываемой конструкции в качестве экрана была использована алюминиевая банка из-под пива (или иного напитка) объемом 0,33 л. Ее диаметр — 66 мм, длина — 115 мм.
Катушка входного контура не должна иметь каких-либо магнитопроводов — нелинейные процессы в ней при больших сигналах могут свести достоинства такого преселектора на нет.
Для катушки надо использовать провод сравнительно большого диаметра — 1...2 мм, желательно посеребренный.
Индуктивность катушки рассчитывают по стандартной формуле для однослойных катушек с рядовой намоткой
Здесь L — индуктивность катушки, мкГн; D — диаметр катушки, см; £ — длина намотки, см; п — число витков.
При других параметрах конденсатора С2 и требуемой полосы перестройки ее индуктивность будет отличаться от приведенного выше значения.
В авторском исполнении удалось реализовать ненагруженную добротность входного контура в пределах 260...350 в зависимости от частоты измерений. Это позволило обеспечить нагруженную добротность этого контура в пределах 115... 150.
Отвод для подключения затвора транзистора VT1 сделан от середины катушки L1.
Транзистор 2SK241GR — это универсальный полевой транзистор, используемый в УКВ ЧМ приемниках и высокочастотных усилителях.
Широкополосный трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе с внешним диаметром 10 мм и внутренним 4 мм из материала 4С6 производства фирмы PHILIPS. Этот материал (как и очень близкий к нему материал 4С65) имеет начальную магнитную проницаемость
125. Каждая обмотка имеет по 8 витков провода диаметром 0,2 мм (намотка "в три провода").
В целом предусилитель имеет коэффициент передачи по напряжению около 15 дБ. Причем коэффициент усиления транзистора VT1 — всего около 2 (нагрузка в цепи стока — 200 Ом, крутизна транзистора— 10 мА/В). Практически все "усиление" обеспечивается трансформацией сигнала на входном контуре.
На рис. 2 приведена АЧХ преселек-тора на самой низкой его рабочей частоте — 6 МГц.
Puc.2
Видно, что полоса пропускания по уровню -3 дБ у него около 40 кГц и, следовательно, нагруженная добротность входного контура — примерно 150. Эта кривая получена для относительно сильной связи с антенной (емкость конденсатора С1 — 20 пф), что хорошо согласуется с расчетом, приведенным в начале статьи.
На рис. 3 для четырех частот приведены АЧХ преселектора при его перестройке в рабочей полосе частот.
Puc.3
На каждой из этих частот оптимальная связь входного контура с антенной подбиралась регулировкой конденсатора С1.
Монтаж предусилителя — навесной, на пластине, которая крепится сбоку к экрану катушки индуктивности входного контура (рис. 4).
Радио 10-2010