что такое приемник прямого преобразования
Приёмники прямого преобразования АМ и ЧМ сигналов
Более сложные и совершенные синхронные приёмники содержат систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Описанию таких приёмников были посвящены статьи [1,2].
Часть приёмника, состоящую из детекторов U4, U5 и сумматора U6, можно выполнить по схеме, показанной на рис. 3. Балансируют детекторы (добиваются подавления биений частотой F = fc-fг) подстроечными резисторами R1 и R2. Продетектированные сигналы складываются в первичной обмотке трансформатора Т1, который при желании можно заменить ОУ.
Степень подавления сигнала частотой 2F зависит от балансировка каналов и погрешности установки фазового сдвига. При разбалансе усиления в каналах +-1 % и ошибке в установке фазового сдвига +-1° оно достигает 40 дБ. Такое подавление достаточно для радиосвязи и радиовещательного приёма а условиях слабых сигналов или помех Для высококачественного же приёма оно должно быть не менее 60 дБ, что, естественно, требует уменьшения погрешности регулировки на порядок.
Дискриминационная кривая приёмника (зависимость выходного напряжения от расстройки) показана на рис. 5. Её «нуль» соответствует точной настройке гетеродина на частоту несущей сигнала. Обеспечить хорошее подавление биений с частотой F и её гармоник в рассматриваемом приёмнике легче, так как помеха может прослушиваться лишь при F
В. Поляков, г. Москва
Тема: Техника прямого преобразования
Обратные ссылки
Опции темы
Техника прямого преобразования
Мне кажеться неплохо было бы открыть раздел по технике прямого преобразования в разделе КВ аппаратура. В основном обсуждаются конструкции известных фирм и наиболее распространенные самодельные TRX. Для техники прямого преобразования отдельного подфорума не нашел. А ведь это целый класс самой различной аппаратуры.
А почему только тот.
Да полно современных мыльниц-прямое преобразование,только по новому мудро обозвали.
А вообще,правильно.Раздела простых приемников и трансиверов прямого преобразования действительно нет,а там поле не паханое для конструкторов.Тем более с современной елементной базой можно построить хороший приемник размером со спичечный коробок с двумя батарейками.
Ну,на пример на С1815 и TDA7052 получаеться маленькое трьохвольтовое
чудо для начинающих,малошумит и имееет высокий коэфициент усиления
на обычные(даже китайские наушники).
Так,что автор в чем-то прав.
Имеете-выложте.
Я Вам же предложил простой вариант на современных и очеь простых вещах.
Да нет к сожалению, потому я и предложил создать раздел, что бы люди, которые могут поделиться такими конструкциями выкладывали их, делилсь впечатлениями и обменивались опытом постройки.
Я согласен с Вами лишь в том,что сама по себе техника прямого преобразования очень интересна,и опыты в ней с целью достижения высоких результатов весьма ценно.Но,»выкладывать» можно и не все целые конструкции,а даже отдельные блоки,показавшие результат.
Так,что пока лишь вопрос,а Вы сами пробовали спаять похожее чудо?
Например на СМД-компонентах?
Ладно,позже выложу схему вышеуказаного-попробуте и хотя бы впечатление выложте.
Вкладываю для Вас простой приемник.
Несмотря на простоту есть плюсы и минусы(нет предела творчеству!)
1.Очень чувствителен,достаточно трьох метров антены для хорошего приема на 40м(я делал на этот диапазон его).
2.Работает в широком диапазоне питания,от 2В-до 10В.
(Две батарейки ААА-хватает надолго)
3.Регулируем громкость звучания.
4.Настройка на варикапе не габаритна(при низких напряжениях питания
несколько сужаеться диапазон перекрытия0
5.Попробуйте усовершенствовать ему схему ФНЧ-мне было влом искать
маленькие НЧ-трансформаторы от импортных приемников.
Номиналы контуров Вам не даю-делайте сами на какой диапазон охота.
Работает хорошо,но буду ждать замечаний.
С уважением,
Алексей
Я его проектировал для карманного варианта-разместил в корпусе от
сдвоенных контуров старых тв.Антенна-наушники через емкость-так в
маршрутке ТЛГ слушать(при приеме ССБ-есть маленькое неудобство с
постоянной подстройкой).
Поэтому,несколько замечаний.
При больших напряжениях КТ3102 может перегружать МС,а нужен он для
регулировки громкости(МС и без него справляеться).Поэтому УНЧ часть
желательно стабилизировать на 3-5 Вольт стабилитроном.
То же самое с Гетеродином.Но это при условии,что питание будет
не меньше 9 Вольт,иначе стабилитроны не будут работать.
МС бывает СМД и обычный корпус.
Частота настройки гетеродина совпадает с частотой приема.
При желании,можно ввести УВЧ на полевике и сделать карманный ССБ,
на один диапазон(желательно ВЧ-там антенна короче),изменив смеситель
на фазовый.
В общем есть с чем поиграться,это был спроэктирован «чтоб не скучать
в маршрутках».:-)))
73!Алексей
Такие приемники делал, делал конструкции Шульгина и Полякова. На мой взгляд хотя бы однозвенного ФНЧ конечно не хватает. Но я о другом. Кроме таких простейших радиоприемников ведь можно делать неплохие полнофункциональные аппараты. Я о том, что не развита данная тема на форуме. А хотелось бы.
С уважением.
Вряд ли это у Вас выйдет и вряд ли это имеет какой-либо смысл. Для приемников прямого преобразования УНЧ должен иметь усиление порядка 100 тысяч. Добиться этого на лампах будет весьма и весьма проблематично. И почему Вы решили, что ламповые смесители по параметрам будут лучше диодных и что эфир при этом будет каким-то необыкновенным.
Частично согласен(по части УНЧ).Но звучание,эфира даже на простом транзисторном ППП если его
хоть немного тщательней настроить-непередаваемо.Скажем,не такое «сухое».
Хотя,о вкусах не спорят.Просто я еще начинал наблюдать на приемнике «Урал»-
была когда то такая радиола,с дополнительным генратором на 465 кГц.Станции звучали просто изумительно.Даже из-за такого приятного звука есть смысл.Кроме того сам принцип прямого преобразования придает минимум искажений и других
как(Ні!).
А лампы к тому же имеют низкий шум и много других достоинств.
К тому же по данному принцыпу относительно несложно собрать и полноценный
трансивер на все диапазоны-с хорошими «большими» контурами и значительно упрощенным БП.К тому же лампы бывают и маленькие,пальчиковые.Так что смысл
вполне есть.
Спасибо Вам за Ваши посты,как то живее выглядит ветка,но моя мысль такова,
что такой апарат вполне реализуем с набором современных сервисов(ну добавить,хотя бы многофункциональную ЦШ).А насчет УВЧ и УНЧ,согласен с Вами-
к ним придеться уделить более сер»езное внимание.
С уважением,Алексей
Радиоприёмник прямого преобразования
Радиоприёмник прямого преобразования, также называемый гомодинным или гетеродинным — радиоприемник, в котором радиосигнал непосредственно преобразуется в сигнал звуковой частоты с помощью маломощного генератора (гетеродина), частота которого равна (почти равна) или кратна частоте принимаемого сигнала. По сходству принципа действия такой приёмник иногда называют супергетеродином с нулевой промежуточной частотой.
Содержание
История
Первые приемники прямого преобразования появились на заре радио, когда ещё не было радиоламп, связи проводились на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже связные — детекторными.
Было замечено, что чувствительность детекторного приемника к слабым сигналам существенно возрастает, если с приемником был связан собственный маломощный генератор, работающий на частоте близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Первыми гетеродинами служили машинные электрогенераторы, потом их заменили генераторы на вакуумных лампах.
Достоинства и недостатки
Ключевой недостаток, он же ключевое достоинство этого вида приемников — близость зеркального канала приема к принимаемому каналу. Практически это соседние каналы, и отфильтровать зеркальный канал приема на низкой частоте достаточно сложно. В ряде применений зеркальный канал фильтровать не надо вовсе, поскольку он почти гарантированно свободен. Такая ситуация наблюдается в УКВ радиовещании, когда при лицензировании частот соседний канал рядом с мощной радиостанцией стараются оставить пустым. Поэтому приемники прямого преобразования для УКВ радиостанций можно вообще не снабжать входным фильтром, а все остальное легко укладывается в одну микросхему без навесных элементов. Именно такие очень дешевые и миниатюрные приемники сейчас встраивают в электронные гаджеты типа сотовых телефонов.
В случае применения приемника прямого преобразования на КВ, например, для любительской радиосвязи, двухполосный прием становится серьёзным недостатком, так как на узких любительских диапазонах очень много помех от соседних станций. Подавить нежелательный канал приема можно, используя фазокомпенсационный метод. Однако при этом приемник сразу лишается своего важнейшего преимущества — простоты устройства и регулировки.
Радио-как хобби
Приемник прямого преобразования своими руками.
Новая жизнь приемника прямого преобразования В. Т. Полякова.
Данная схема приемника прямого преобразования была разработана В. Т. Поляковым еще где-то в 80-х годах прошлого столетия. Тогда же была опубликована в книге «Азбука коротких волн».
Поэтому решено было повторить эту конструкцию. Вот так выглядит оригинал схемы этого приемника:
Как видно, этот приемник прямого преобразования рассчитан для приема любительских радиостанций в диапазонах 80м и 40м, работающих телеграфом (CW ) и однополосной модуляцией (SSB).
Для повторения выбран громкоговорящий вариант этого радиоприемника с сайта автора:
Некоторые небольшие трудности, возникшие при изготовлении этого приемника прямого преобразования:
1.Гетеродин заработал сразу. Примененный мною конденсатор переменной емкости от радиоприемника Урал-авто имеет диапазон перестройки емкости 6…500 пФ ( вместо 9…360 пФ использованного в авторской конструкции). С целью уменьшения перекрытия по частоте, и облегчения настройки ( так как имеющийся в КПЕ встроенный верньер с замедлением 1:4 не обеспечивает достаточной плавности настройки) последовательно с КПЕ был включен конденсатор емкостью 160 пФ.
Гетеродин изначально был выполнен на транзисторе типа 2N2906. В этом случае не удалось обеспечить оптимальное напряжение на диодах смесителя приемника, не смотря на то, что для этой цели имеются регулировочные резисторы в эмиттерной цепи транзистора ГПД. Эти резисторы должны были бы позволить выставить необходимое напряжения на диодах смесителя индивидуально для каждого диапазона. На практике, оптимальное напряжение удалось выставить только для диапазона 40м. Для диапазона же 80м напряжение было занижено. Не помогло даже увеличение количества витков катушки связи контура гетеродина L3.
Оптимальное напряжение на диодах смесителя –залог нормальной работы приемника. Поэтому пришлось искать решение, и оно нашлось! Решение было простым- вместо 2N2906 был применен транзистор КТ3107И, с коэффициентом h21e=370. В этом случае амплитуда напряжения гетеродина была практически одинаковой и для 40м, и для 80м диапазонов, что позволило выставить оптимальное напряжение, необходимое для работы диодов смесителя.
Проблема была решена следующим образом: малошумящий усилитель NE5532 работает как предварительный каскад усиления. Выходные транзисторы КТ814/КТ815 удалены. В качестве оконечного усилителя мощности НЧ был использован готовый блок УНЧ от радиостанции Лен-Б на микросхеме TBA810S ( аналог-К174УН7):
Каскад на транзисторе Т1 2Т3168В работает как ключ, и блокирует вход УНЧ при работе шумоподавителя радиостанции. Этот каскад нам не нужен. Поэтому элементы T1, R1, R2, R3, R4, C10 удаляем.
Финальная принципиальная схема приемника прямого преобразования:
Приемник прямого преобразования был собран на печатной плате. Так выглядит собранный приемник. Указаны основные элементы приемника:
Собственно плата приемника, конденсатор переменной емкости, плата УНЧ и регулятор громкости закреплены на небольшом импровизированном шасси, изготовленном из дюралюминия.
Вид приемника в сборе:
Справа от платы приемника установлен КПЕ от радиоприемника Урал-авто со встроенным верньером 1:4.
Плата УНЧ закреплена в подвале шасси.
Вот, собственно и все. Настало время проверить работу приемника в реальном эфире. К выходу усилителя НЧ была подключена достаточно мощная колонка Technics SB-HD81:
Данный приемник прямого преобразования был испытан на радиолюбительских диапазонах 80м и 40м. На удивление, продемонстрировал очень неплохое качество приема.
Использованные антенны: для диапазона 40м ( 7 МГц)- полноразмерный наклонный диполь, для диапазона 80м ( 3,5 МГц)- Inverted V.
update от 14.05.2017:
Выкладываю подробно методику подбора оптимального напряжения гетеродина на диодах смесителя. Собственно, данная методика изложена в оригинальной статье-http://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/
Фрагмент схемы приемника, изображены входные цепи, смеситель, гетеродин:
Левый вывод диода VD3 отсоединяем от остальной схемы и присоединяем к нему конденсатор С0 номиналом 100n, второй вывод которого «сидит» на общем проводе:К точке соединения левого вывода диода VD3 и вспомогательного конденсатора С0 подсоединяем цифровой тестер ( например-DT830B):
Номиналы резисторов в эмиттерной цепи транзистора гетеродина VT1 подбираем так, чтобы постоянное напряжение, измеряемое цифровым тестером было в пределах +0,8…+1,0В. Сначала подбирается резистор номиналом 680 Ом для диапазона 40м. И только после этого подбирается резистор номиналом 2,7 кОм для диапазона 80м. После этого удаляем вспомогательный конденсатор С0 и восстанавливаем соединение диода VD3 с остальной частью схемы.
Это общая методика. В моем конкретном экземпляре приемника при применении в гетеродине транзистора КТ3107И надобности в подборе напряжения гетеродина индивидуально для каждого диапазона не было- оказалось достаточно одного общего резистора номиналом 560 Ом.
Видеоролик о работе собранного экземпляра приемника прямого преобразования В. Т. Полякова:
Еще видео о работе приемника. Диапазон 3,5 МГц.
Еще ролик. Диапазон 7 МГц.
Схемы простых КВ приёмников прямого преобразования на микросхемах
Осваиваем радиолюбительский эфир без усилий и крупных материальных затрат
Хорошие результаты при конструировании приёмников прямого преобразования можно получить при использовании специализированных микросхем – смесителей, предназначенных для работы в приёмо-передающих трактах. Оптимальной среди таких аналоговых ИМС является микросхема двойного балансного смесителя SA612A, обладающая высоким параметром динамического диапазона (85-90дб) и широким диапазоном рабочих частот (0-500 Мгц). Функционально близкий отечественный аналог – К174ПС1 имеет несколько худшие параметры, однако также с успехом может быть применён при построении ППП.
Давайте рассмотрим примеры таких реализаций и начнём с конструкции 3-диапазонного приёмника прямого преобразования, опубликованной в журнале Радиоконструктор №11, 2017 г. под авторством Костычева Л. И.
Модернизированный трёхдиапазонный КВ-приёмник
Приёмник построен по схеме прямого преобразования и работает в трёх КВ-диапазонах: 80, 40 и 20 метров. Выбор диапазона осуществляется переключением контурных катушек.
Рис.1 Схема приёмника прямого преобразования со смесителем SA612
Поскольку гетеродин смесителя работает на частоте принимаемого сигнала, необходимо расположить катушки входного контура как можно дальше от гетеродинных. Это позволит избежать проникновения сигнала гетеродина во входной контур, что необходимо для нормальной работы приёмника.
Применение ИМС двойного балансного смесителя, коим является SA612, при достаточной «чистоте» гетеродинного сигнала (а он, при использовании встроенного гетеродина – довольно «чистый»), даёт возможность вообще отказаться от каких-либо входных диапазонных фильтров. Именно такую идею предложил А. Иванов в статье «КВ-приёмник на обзорный диапазон 1,8-7,5 МГц». Вот что пишет автор:
Приёмник выполнен по схеме прямого преобразования и рассчитан на приём телеграфных и телефонных сигналов. Органами настройки являются два переменных конденсатора, первый для плавной перестройки в пределах всего диапазона, второй для точной подстройки.
Рис.2 Схема приёмника прямого преобразования на диапазон 1,8-7,5 МГц
Приёмник состоит из преобразователя частоты на микросхеме NE612 (аналог SA612), усилителя НЧ на микросхеме LM386 и транзисторе VT1.
Сигнал от антенны поступает на входной регулятор чувствительности – переменный резистор R1. В схеме приёмника нет автоматической регулировки усиления, поэтому чувствительность регулируется вручную.
Входной контур отсутствует. В простом приёмнике прямого преобразования входной контур не является такой уж важной деталью, как, например, в супергетеродинном. Зеркального канала здесь нет. Хотя, конечно входной контур полезен для отстройки от приёма сигналов на гармониках гетеродина. При желании входной контур можно сделать, а перестраивать его второй секцией конденсатора С8 (если он будет двухсекционным).
Преобразователь частоты выполнен на ИМС А1 типа NЕ612 (аналог SA612). Входной сигнал поступает на её вывод 1. Частота настройки гетеродина зависит от контура L1-C6-C7-C8-C9. Плавная настройка в пределах всего диапазона осуществляется переменным конденсатором С8, а точная подстройка – переменным конденсатором С6. Частота гетеродина численно равна частоте настройки приёмника, поэтому частоту настройки можно контролировать частотомером, измеряя частоту на отводе катушки L1.
Продукт преобразования выделяется на выводе 5. Конденсатор С4 – электролитический. Конденсатор С5 подавляет ВЧ составляющую продукта преобразования (суммарный сигнал частот гетеродина и входной).
На транзисторе VT1 – первый усилительный каскад. В процессе налаживания его коэффициент усиления можно изменять подбором сопротивления R4. Цепь R5-C11 представляет собой простейший ФНЧ. Далее – регулятор громкости R6 и основной усилитель НЧ на микросхеме LM386.Нагружен усилитель на стереофонические головные телефоны, обмотки которых включены последовательно. Можно использовать любые телефоны или динамик сопротивлением 8-100 Ом.
Единственная намоточная деталь – катушка контура гетеродина. Она намотана на цилиндрическом каркасе диаметром 5 мм с подстроечным сердечником из феррита 100ВЧ диаметром 2.5 мм. Намотка рядовая виток к витку. Число витков 35, отвод сделан от 8-го витка считая снизу по схеме.
Переменные конденсаторы – с твёрдым диэлектриком. У С6 используется только одна секция, а у С8 обе секции включены параллельно. Но желательно использовать конденсаторы с воздушным диэлектриком.
Хороших результатов можно добиться, применив в смесителе ППП интегральные электронные ключи, представляющих собой ИМС аналоговых высокочастотных мультиплексоров типа 74НС4053 или 74НС4066. Именно такую конструкцию описали в своей статье авторы О. Шипилов и Г. Кобрин.
Простой приёмник прямого преобразования
Приёмник обеспечивает приём любительских станций, работающих телеграфом и однополосной модуляцией в одном из любительских KB диапазонов: 160, 80, 40, или 20 м. Его конструкция очень проста и может быть рекомендована для повторения начинающими радиолюбителями.
Рис.3 Схема приёмника прямого преобразования на ИМС 74НС4066
Приёмник сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 7 до 12 В. Потребляемый ток при этом составляет около 9 мА.
Выходной мощности УНЧ, выполненного на микросхеме К157УЛ1А, вполне достаточно для прослушивания эфира с комфортной громкостью на наушники с сопротивлением капсюлей 32 Ом или более. Благодаря низкому уровню шумов, К157УЛ1А позволяет при несложном схемном решении достичь высокой чувствительности приёмника.
При приёме радиостанций сигнал из антенны через конденсатор С1 поступает в колебательный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С2 и СЗ. Добротность контура выбрана невысокой — такой, чтобы полоса пропускания была равна ширине диапазона. Выделенные контуром сигналы через катушку связи L2 поступают на ключевой преобразователь частоты, выполненный на микросхеме DD1. Основная особенность схемы преобразователя заключается в том, что преобразование происходит на частоте, которая в 2 раза выше частоты гетеродина. Аналогичный принцип преобразования используется в смесителе на встречно-параллельных диодах, предложенном В.Т. Поляковым.
Рис.4 Рис.5 |
Гетеродин, выполненный на ключах микросхемы 74НС4066, устойчиво работает на частотах до 11 МГц (при напряжении питания 5 В) и до 18 МГц (при напряжении питания 10 В), при этом частота преобразования составляет 22 и 36 МГц соответственно.
Преобразователь частоты, гетеродин которого работает на частоте, которая в 2 раза ниже частоты приёма, имеет несколько очень полезных свойств. Во-первых, на более низкой частоте легче получить ее необходимую стабильность. Во-вторых, уменьшается уровень сигнала гетеродина, проникающего в антенну, что обеспечивает значительное снижение вероятности появления помехи в виде мультипликативного фона. В-третьих, учитывая, что входной и гетеродинный контуры настроены на разные частоты, эти контуры можно располагать в непосредственной близости друг от друга, не опасаясь увеличения проникновения сигнала гетеродина во входные цепи приёмника и разбаланса смесителя. Следовательно, упрощается конструкция приёмника и уменьшаются его размеры.
Настройка на принимаемые радиостанции осуществляется сдвоенным конденсатором переменной ёмкости С5, включённым в цепь контура гетеродина. На выходе преобразователя при помощи фильтра нижних частот (ФНЧ), образованного конденсаторами С9, С10 и индуктивностью L4, выделяется полезный низкочастотный сигнал с двумя боковыми полосами (DSB): 2Fr — Fc и Fc — 2Fr, а остальные продукты преобразования рассеиваются на резисторе R2.
С выхода ФНЧ сигнал поступает на усилители DA1.1 и DA1.2, а затем — на головные телефоны (наушники) или внешний УНЧ.
Конденсатор переменной ёмкости С5 — сдвоенный. Диапазон перекрытия по ёмкости указан в таблице.
Диапазон, м | Минимальн. частота гетеродина, кГц | С1, пФ | С3, пФ | С4, С6, пФ | Диапазон перес- тройки С5, пФ | L1, мкГ | L3, мкГ |
160 | 910 | 22 | 270 | 3300 | 480 | 23 | 16 |
80 | 1745 | 15 | 100 | 2200 | 380 | 16 | 6,4 |
40 | 3495 | 12 | 62 | 1000 | 50 | 6,4 | 3,9 |
20 | 6995 | 6,8 | 22 | 560 | 30 | 3,9 | 1,7 |
Можно также применить стандартный КПЕ, ёмкость которого перестраивается в пределах 9 — 350 пФ. В этом случае последовательно с каждой секцией включается по дополнительному конденсатору: для диапазона 40 м — ёмкостью 82 пФ, а для диапазона 20 м — 56 пФ. Следует заметить, что настройка на радиостанции довольно острая, поэтому КПЕ желательно использовать с верньером.
В качестве каркасов для катушек удобно использовать корпуса от пластиковых шприцев объёмом 2 мл. Для расчёта количества витков можно воспользоваться любым калькулятором, находящимся в сети в открытом доступе.
Катушка L2 наматывается поверх L1 и имеет в четыре раза меньшее количество витков.
Настройка. После проверки правильности монтажа приёмник подключают к блоку питания напряжением 8 — 12 В. Сначала проверяют работу гетеродина и любым доступным методом устанавливают диапазон его перестройки по частоте.
Входной контур настраивается конденсатором С2 или подстроечным сердечником катушки (если применяется катушка с сердечником) по наибольшей громкости принимаемого сигнала.
Для исключения «микрофонного эффекта» в завершение настройки витки катушек следует залить расплавленным парафином или несколькими каплями цианакрилатного клея (суперклея).
Некоторые радиостанции принимаются при длине антенны всего 1,5 — 2 м, но для полной реализации возможностей приёмника к нему желательно подключить антенну длиной 5 м и более, а также заземление. При использовании симметричных антенн (например, диполя), заземление не требуется, а фидер (коаксиальный кабель) можно подключить к отводу катушки L1 или к дополнительной обмотке связи, намотанной поверх L1.