РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЙ УКВ ПРИЕМНИК С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ
М. ШИКИН, г. Санкт-Петербург
Одной из проблем при построении супергетеродинного приемника является устранение приема зеркального канала. Известный способ двойного преобразования с достаточно высокой первой промежуточной частотой в приемниках с амплитудной модуляцией используется давно. А вот для приемников с частотной модуляцией такого способа не применяли. Между тем задача решается довольно просто: нужно правильно выбрать значение первой промежуточной частоты.
Диапазон принимаемых приемником частот - 53... 108 МГц - выбран с расчетом приема как звукового сопровождения программ телевизионных каналов (с 1-го по 5-й), так и обоих поддиапазонов УКВ (65,8 ..74 и 87,5...108 МГц). Чувствительность приемника при отношении сигнал/шум 40 дБ - не хуже 10 мкВ в телевизионных каналах, 6 мкВ - в диапазоне 65,8...74 МГц и 14 мкВ - в диапазоне 100... 108 МГц. Избирательность по зеркальному каналу, измеренная по первой промежуточной частоте, в низкочастотном участке приема не хуже 41 дБ, в высокочастотном участке - не хуже 18 дБ. Последний из названных параметров не должен смущать радиолюбителей, так как при выбранной высокой первой промежуточной частоте на участках зеркального канала вещательные станции отсутствуют вообще.
Монофонический приемник построен с использованием микросборки УПЧЗ-2, ранее широко применявшейся в схемах отечественных телевизоров. Она является готовым усилителем промежуточной частоты 6,5 МГц, содержит пьезокерамический фильтр сосредоточенной селекции с центральной частотой 6,5 МГц, частотный детектор и предварительный УЗЧ с регулируемым коэффициентом усиления.
Приемник можно было бы выполнить и с одинарным преобразованием, но при таком построении с низкой промежуточной частотой (6,5 МГц) он будет иметь либо низкую избирательность по зеркальному каналу, либо придется применять УКВ блок с несколькими перестраиваемыми избирательными контурами, настроенными на частоту входного сигнала. При частоте гетеродина выше частоты сигнала (F3к= Fосн к+ 2Fпч = Росн к + 13 МГц, где F3K - частота зеркального канала приема, Fосн к - частота основного канала приема, Fпч - промежуточная частота) возможны следующие нарушения в приеме сигналов:
- при приеме звукового сопровождения 1 -го канала телевидения на частоте 56,25 МГц может мешать радиостанция, работающая на частоте вблизи 69,25 МГц;
- при настройке на прием радиостанции на частоте около 70,75 МГц возможны помехи со стороны сигнала звукового сопровождения 3-го канала телевидения (83,75 МГц);
- прием в диапазоне 87,5...95 МГц может сопровождаться помехами от радиостанций, работающих в диапазоне частот 100,5... 108 МГц;
- при приеме звукового сопровождения 3-го канала телевидения (83,75 МГц)
возможна помеха от радиостанции, работающей на частоте вблизи 96,75 МГц.
Кроме того, на участках диапазона частот, не отведенных для вещания, будут приниматься станции зеркального канала приема. Например, диапазон 65,8...74 МГц будет приниматься как зеркальный при настройке приемника на частоты 52,8...61 МГц.
Если частоту гетеродина выбрать ниже частоты сигнала, картина изменится, но не улучшится, и создаст дополнительную проблему - коэффициент перекрытия по частоте гетеродина придется увеличить с 1,92 до 2,18.
В силу указанных выше причин было принято решение выполнить приемник с использованием телевизионных нормализованных узлов и двойным преобразованием частоты. Схема приемника приведена на рис. 1. Первая ПЧ - 32 МГц, вторая - 6,5 МГц. Первая ПЧ примерно соответствует первой ПЧ звука стандартных телевизионных приемников. Выбрана она так, чтобы зеркальный канал был расположен между 5-м и 6-м телевизионными каналами (несущая звука 5-го канала - 99,75 МГц, несущая изображения 6-го канала - 175,25 МГц). Частота первого гетеродина приемника выше частоты входного сигнала, при этом зеркальный канал приема по первой ПЧ оказывается в диапазоне 117... 172 МГц.
Входной контур L2C2VD1 имеет индуктивную связь с антенным входом Для обеспечения большей добротности вход микросхемы DA1 (К174ПС1) подключен к части витков катушки L2. Контур перестраивается в диапазоне 53...108 МГц варикапом VD1. Первый преобразователь выполнен на микросхеме DA1, его гетеродин с колебательным контуром L3C4-C9VD2 имеет частоту перестройки в пределах 85...140 МГц.
Настройка на принимаемые станции осуществляется переключателем диапазона SA1 (ступенчатое изменение напряжения на варикапах) и переменными резисторами R8 и R9 (плавное изменение напряжения) - для каждого поддиапазона свой орган настройки. Такое построение позволяет сохранить настройку приемника на не используемом в данный момент поддиапазоне. Переключатель SA2 выполняет роль включения и отключения системы АПЧГ.
Первая промежуточная частота (32 МГц) выделяется контуром L4C10 и через катушку связи L5 подается на вход второго преобразователя частоты, собранного на микросхеме DA2. Частота второго гетеродина (контур L6C13-C16) фиксирована и равна 38,5 МГц. Поэтому при настройке приемника на частоту приема 77 МГц будет принята немодулированная несущая - вторая гармоника сигнала второго гетеродина. Именно эта единственная пораженная точка и выбрана точкой разделения на два диапазона принимаемых приемником частот.
Для преобразования симметричного выходного сигнала второго преобразователя частоты в несимметричный и согласования высокого выходного сопротивления DA2 с низким входным сборки А1 служит контур L7C17 с катушкой связи L8, настроенный на частоту 6,5 МГц. Конденсатор С24 необходим для компенсации частотных предыскажений, вносимых на передающей стороне.
УМЗЧ собран на микросхеме DA3.
Приемник питается от сетевого блока, принципиальная схема которого показана на рис. 2. Потребляемый ток по цепи +9 В в режиме молчания - примерно 30 мА. Он в основном определяется током модуля УПЧЗ-2.
Puc.2
Однополупериодный выпрямитель на диодах VD8, VD9 формирует на фильтрующем конденсаторе С34 постоянное напряжение, равное удвоенной амплитуде переменного напряжения, снимаемого с обмотки III T1 (-28 В). Для лучшей фильтрации применен активный фильтр на транзисторе VT1 типа КТ972. Выходное напряжение стабилизировано цепью R21VD10. Схема удвоения с последующим формированием необходимого для питания цепей варикапов напряжения выбрана из условий лучшей стабильности при понижении напряжения первичной сети в пределах до 15 %.
Конденсаторы СЗО и С31 в цепи первичной обмотки трансформатора питания соединяют по высокой частоте сетевой шнур с корпусом, и он служит противовесом.
Детали приемника установлены на универсальной печатной плате (макетке) и соединены между собой проводниками во фторопластовой изоляции.
Катушка L2 - бескаркасная, намотана посеребренным проводом диаметром 0,6 мм на оправке диаметром 7 мм (7 витков), при установке на плату ее следует растянуть до длины 10 мм. Отводы от 2 и 5-го витков подпаяны непосредственно к проводу катушки. Катушка связи L1 - один виток из провода диаметром 0,3 мм в изоляции расположена поверх витков L2 в средней ее части. Катушка L3 - 4 витка, L4 - 15 витков с отводом от середины, L5 - 3 витка поверх L4 в средней ее части и L6 - 15 витков. Все эти катушки намотаны виток к витку проводом диаметром 0,3 мм в лаковой изоляции на каркасах диаметром 5 мм с ферритовыми или карбонильными подстроечниками. Для катушки L7 использованы арматура и ферритовые чашки от контуров ПЧ радиоприемника "Альпинист", она имеет 20 витков провода диаметром 0,2 мм с отводом от середины. Катушка L8 - 5 витков такого же провода, расположена поверх витков L7.
Конденсаторы, входящие в состав контуров гетеродинов (С5-С8 и С13- С16), должны иметь группу ТКЕ М47 или М75 для обеспечения необходимой стабильности частоты настройки приемника. Конденсаторы СЗО, С31 - керамические, с рабочим напряжением не менее 300 В.
Переменные резисторы R8, R9 и R12 типаСП4-1.
Модуль УПЧЗ-2 можно заменить на УПЧЗ-1М с учетом того, что нумерация выводов у него другая.
Трансформатор Т1 изготовлен на базе маломощного тороидального трансформатора питания для печатного монтажа ТПП-32, у которого только одна вторичная обмотка с напряжением 28 В. В данной конструкции она использована для формирования напряжения +30 В. Дополнительная обмотка на напряжение 12 В - 400 витков, намотана поверх имеющихся проводом диаметром 0,2 мм и использована для формирования напряжения +9 В.
Приемник вместе с блоком питания размещен в корпусе, изготовленном из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Детали корпуса скреплены между собой пайкой. Габариты корпуса 53x170x36 мм. Для подключения антенны предусмотрена приборная розетка типа СР-50-73ФВ; разъемом для подсоединения внешнего громкоговорителя служит стандартная розетка для подключения акустической системы.
Настройку приемника удобнее начинать с выходного УМЗЧ. Подав на него питание +9 В от лабораторного блока питания, а на вход через разделительный конденсатор (им может быть и С25) какой-либо сигнал звуковой частоты, убеждаются в его работоспособности.
Затем следует проверить каскад с модулем УПЧЗ-2. Вывод 3 модуля отсоединяют от катушки L8 и прикасаются к нему пальцем - при исправном модуле обычно можно услышать работу коротковолновых радиостанций (эффект более нагляден в вечернее время).
Для проверки преобразователя частоты на вход микросхемы DA2 через дополнительную катушку связи, содержащую 1 виток и намотанную рядом с L4, L5 на том же каркасе, необходимо подать от лабораторного высокочастотного генератора сигнал с частотой 32 МГц, модулированный звуковой частотой 1 кГц, девиация +50 кГц. Регулируя подстроечники катушки L6, а затем L7 и L4 и последовательно уменьшая уровень сигнала от высокочастотного генератора, добиваются наибольшей чувствительности с входа второго преобразователя на частоте 32 МГц При этом необходимо убедиться, что частота второго гетеродина выше частоты 32 МГц на 6,5 МГц, а не ниже на ту же величину. Это можно сделать, подав от высокочастотного генератора частоту 45 МГц, - на выходе приемника должен появиться модулирующий сигнал, так как 45 МГц - это зеркальный канал приема по второй промежуточной частоте.
И наконец, проверяют первый преобразователь частоты на DA1. Для его регулировки понадобится источник напряжения +30 В (для изменения емкости вари-капов). Настройка входной цепи и колебательного контура первого гетеродина ничем не отличается от настройки сопряжения контуров обычного супергетеродинного приемника с одинарным преобразованием частоты.
Границы принимаемых приемником частот устанавливают в нижней части диапазона (53 МГц) подстроечником катушки L3, в верхней части диапазона (108 МГц) - подбором конденсатора С6. Настройку входного контура осуществляют, подав на вход приемника сигнал от генератора шума либо ориентируясь на прием радиостанций, работающих в эфире, и даже на собственный шум входного каскада. В нижней части диапазона подстройку выполняют сжимая или растягивая витки катушки L2, в верхней части диапазона - подстройкой конденсатора С2, проделывая это несколько раз до получения приемлемого сопряжения по всему диапазону. Необходимо также подстроить контур ПЧ (L4C10) на максимум чувствительности приемника, так как после подключения к нему выводов 2 и 3 микросхемы DA1 его настройка может измениться.
При известном навыке радиолюбителя приемник можно настроить и без приборов, если подходить к делу внимательно и осознанно. Выставить частоту второго гетеродина можно, ориентируясь на прием его второй гармоники самим же приемником. Этот сигнал должен иметь частоту 77 МГц (38,5x2). Принимаемый как немодулированная несущая, он должен располагаться между последней принимаемой радиостанцией, работающей в диапазоне 65,8.. .74 МГц и несущей звукового сопровождения третьего телевизионного канала (83,75 МГц), рядом с несущей изображения этого же канала (77,25 МГц). Контуры счастотами 6,5 и 32 МГц, а также входной контур подстраивают по максимуму шумов при настройке приемника на "незаселенный" участок эфира либо настраивают по наилучшему соотношению сигнал/шум при приеме слабых сигналов станций (уменьшая размер антенны или отключив ее совсем).
При желании можно изменить эффективность работы АПЧГ подбором резистора R6. При уменьшении сопротивления этого резистора полоса удержания АПЧГ расширяется, а при увеличении сужается. Правда, с расширением полосы удержания сужается диапазон частот, принимаемых приемником.
В Санкт-Петербурге, например, много радиостанций, работающих в обоих УКВ диапазонах, ведутся телевизионные передачи на 1, 3, 6, 8 и 11 -м частотных каналах метрового диапазона. Все радиовещательные станции ЧМ, а также звуковое сопровождение программ 1 и 3-го каналов телевидения принимаются на данный приемник в черте города с достаточно высоким качеством. "Ложных" радиостанций (с побочных каналов приема) практически нет. После настройки приемника на нужную радиостанцию какая-либо подстройка его в течение дня не требуется, он стабильно "держит частоту". Антенной приемника автора служит монтажный провод длиной около 75 см (четверть волны на частоте 100 МГц), который чаще всего бывает скручен в бухту так, что длина антенны не превышает 30 см.
В заключение хочу отметить, что в качестве первого преобразователя частоты вполне подойдет любой селектор каналов от телевизоров СКМ, СКД, СКВ. При использовании всеволнового селектора появляется возможность приема звукового сопровождения программ, идущих по любому каналу телевидения, причем разнос поднесущих изображения и звука не играет роли. Это может быть полезно в районах, где принимаются зарубежные телевизионные программы на отечественные телевизоры, но без звука. В таких случаях для получения звукового сопровождения достаточно подключить селектор каналов вместо каскада на DA1, намотав на катушку L4 еще одну катушку связи (ориентировочно 3 витка), концы которой подсоединить к выходу селектора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Атаев Д. И., Болотников В. А. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой аппаратуры. Справочник. - М.: МЭИ, 1991
2 Бриллиантов Д. П. Портативные черно-белые телевизоры - М • Связь, 1979
3 Ельяшкевич С. А. Цветные телевизоры ЗУСЦТ. Справочное пособие - М.: Радио и связь, 1989
Радио 11/2000, с.18-20.