Разделы сайта
Наш опрос
Как вам этот сайт?
Полезные материалы
10  
Метки и теги

Новости сайта
Спаммерские атаки
  • 16 июнь
  • Здравствуйте, уважаемые! Нас долгое время не было, а тут такое... Спаммеры, коих мильёны, дошли и до нас. Наплодили кучу профилей с ссылками.
    В новом году мы будем больше!
  • 2 январь
  • В 2011 году планируется залить на сайт несколько тысяч книг и журналов, тысячи радиолюбительских схем и конструкций, кучу полезных программ и прочего!
    С Новым годом!
  • 1 январь
  • Дорогие читатели, с Новым годом вас! Всех благ и успехов во всех начинаниях! Ура!!! Будем радовать вас максимум полезной информации!
    Журналы Радио
  • 29 декабрь
  • На сайте началась загрузка журналов "Радио" от 1946 года до 2010. Каждый пост будет содержать журналы за конкретный год.
    Наполняемся мало помалу...
  • 23 декабрь
  • Первым делом я решил залить на сайт научно-технической периодической литературы (журналы и книги).
    Архив новостей
    Поиск даташитов
    Например TDA7294

    СУПЕРГЕТЕРОДИН

    Практикум четырнадцатый

    СУПЕРГЕТЕРОДИН

     

    Большая часть предыдущих практикумов была посвя­щена приемнику прямого усиления. Именно с него обыч­но и начинается практическое знакомство с радиоприемной техникой. Затем наступает следующий, более слож­ный этап радиолюбительского творчества — изучение и конструирование супергетеродинного приемника, обла­дающего лучшими, чем приемник прямого усиления, чув­ствительностью и селективностью.

    Структурная схема супергетеродина. Супергетеродин от приемника прямого усиления отличается в основном методом усиления модулированных колебаний высокой частоты. В приемнике прямого усиления высокочастотный сигнал радиостанции усиливается без какого-либо изме­нения его частоты. В супергетеродине же принятый сиг­нал преобразуется в колебания так называемой проме­жуточной частоты, равной обычно 465 кГц, на которой и происходит основное усиление сигнала. Что же касается детектирования, усиления колебаний низкой частоты и .преобразования их в звуковые колебания, то эти про­цессы в приемниках обоих типов происходят принципи­ально одинаково.

    Структурную схему супергетеродина и упрощенные графики, иллюстрирующие процессы, происходящие в основных узлах и блоках приемника этого типа, ты ви­дишь на рис. 81. Его входной контур, с помощью кото­рого осуществляется настройка на радиостанции, такой же, как в приемнике прямого усиления. С «(его приня­тый сигнал радиостанции поступает в смеситель. Сюда же, в смеситель, подается еще сигнал от местного мало­мощного генератора колебаний высокой частоты, назы­ваемого гетеродином. В смесителе они преобразуются в колебания промежуточной частоты (ПЧ), равной разно­сти частот гетеродина и принятого сигнала, которые да­лее усиливаются и детектируются. В большинстве случа­ев промежуточная частота равна 465 кГц. Колебания низкой частоты, выделенные детектором, тоже усиливаются и динамической головкой громкоговорителя преобразу­ются в звуковые колебания.

    Смеситель вместе с гетеродином выполняет функ­цию преобразования частоты, поэтому этот каскад су­пергетеродина называют преобразователем. В данном случае, это преобразователь с отдельным гетеродином. В выходную цепь преобразователя включены колебатель­ные контуры, настроенные на частоту 465 кГц. Они об­разуют фильтр промежуточной частоты (ФПЧ), выделяю­щий колебания промежуточной частоты и отфильтровы­вающий колебания частот входного сигнала, гетеродина и их комбинаций.

    Запомни: при любой настройке радиовещательного супергетеродина частота его гетеродина Должна превы­шать частоту входного сигнала на 465 кГц, то есть на значение промежуточной частоты. Так, например, при настройке приемника на радиостанцию, несущая частота которой 200 кГц (длина волны 1500 м), частота гетероди­на должна быть 665 кГц (665 — 200 =465 кГц), для прие­ма радиостанции, частота которой 1 МГц (длина волны 300 м), частота гетеродина должна быть 1465 кГц (1465 кГц-1 МГц = 465 кГц) и т. д.

    Чтобы получить постоянную промежуточную частоту  при настройке приемника на радиоволну любой длины, нужно диапазон частот гетеродина сдвинуть по отноше­нию к диапазону частот, перекрываемому входным кон­туром, на частоту, равную промежуточной. Достигается это соответствующим подбором чисел витков катушек входного и гетеродинного контуров, включением в кон­туры так называемых сопрягающих конденсаторов и од­новременной настройкой этих контуров двухсекционным блоком конденсаторов переменной емкости.

    Преобразователь частоты. Преобразователи частоты подавляющего большинства любительских и массовых промышленных супергетеродинов однотранзисторные. Их называют преобразователями с совмещенными гетеро­динами, так как один и тот же транзистор выполняет од­новременно роль гетеродина и смесителя.

    Упрощенная схема такого преобразователя частоты показана на рис. 82. Сигнал радиостанции, на частоту ко­торой настроен входной контур LKCKl через катушку свя­зи LСВ подается на базу транзистора V. Через ту же катушку связи на базу того же транзистора подается и сигнал гетеродина. В результате в коллекторной цепи транзи­стора возникают колебания промежуточной частоты.

    Сигнал гетеродина, ча­стота колебаний «которого определяет настройку при­емника, можно также пода­вать в эмиттерную цепь транзистора. Результат будет та­ким же.

    Полную принципиальную схему возможного вариан­та однотранзисторного преобразователя частоты, опыты с которым мы предлагаем провести, изображена на рис. 83. Колебательный контур гетеродина образуют: ка-лушка L3, индуктивность которой можно изменять в не­больших пределах ферритовым подстроечным сердечни­ком, конденсатор переменной емкости С4, сопрягающий конденсатор С5 и подстроечный конденсатор Сб. Вход­ной контур состоит из катушки L1, конденсатора пере­менной емкости С2 и подстроечного конденсатора СЗ. Контур связан с внешней антенной с помощью конден­сатора небольшой емкости С1.

    Какова роль сопрягающего конденсатора С5 в гете­родинном контуре? Это конденсатор обеспечивает на­стройку гетеродинного и входного контуров в середине диапазона, соответствующую разности их частот, равной 465 кГц. В низкочастотном участке диапазона,- когда ем­кости конденсаторов настройки С4 и С2 наибольшие, контуры подстраивают подбором индуктивностей кату­шек L3 и L7, а в высокочастотном участке диапазона — подстроечными конденсаторами С6 и СЗ. Высокочастот­ный участок диапазона, перекрываемого приемником, часто называют началом, а низкочастотный — концом диапазона.

    Катушка L3 гетеродинного контура имеет два отвода, превращающих ее в высокочастотный автотрансформа­тор. Ее нижняя (по схеме) секция, включенная через кон­денсатор С8 в эмиттерную цепь транзистора, выполня­ет роль катушки обратной связи, благодаря которой ге­теродин возбуждается и генерирует колебания высокой частоты.

    При включении питания в контуре L3C4C5C6 возникают очень слабые высокочастотные колебания, из которых наиболее сильными являются колебания, частота; кото­рых равна резонансной частоте контура. Через верхний (по схеме) отвод катушки L3, катушку L2 и конденсатор С7 часть напряжения высокой частоты с контура подает­ся на базу транзистора. Возникающие в результате это­го изменения базового тока вызывают в несколько раз более мощные колебания эмиттерного тока, значитель­ная часть которого через конденсатор С8 и нижний (по схеме) отвод катушки L3 поступает в контур гетероди­на. Это приводит к увеличению амплитуды высокочастот­ных колебаний в контуре гетеродина. Часть их снова по­дается на базу транзистора и т. д. Этот процесс продол­жается до тех пор, пока не установится равновесие, ког­да энергия высокочастотных колебаний, вводимых в кон­тур, станет равной энергии потерь в контуре и цепи базы. Сигналы радиостанции, принятые антенной, поступа­ют в цепь базы транзистора (как и в приемнике прямо­го усиления) через катушку связи L2 и конденсатор 07. В результате совместного воздействия колебаний гетеро­дина и высокочастотного сигнала радиостанции в кол­лекторной цепи транзистора преобразовательного каска­да возникают колебани-я.многих частот, из которых кон­тур L4C9, настроенный на частоту 465 кГц, выделяет в основном колебания этой промежуточной частоты и от­сеивает колебания всех других частот. С контура L5C10, индуктивно связанного с контуром L4C9, сигнал проме­жуточной частоты подается на вход усилителя ПЧ.

    Какова роль резисторов RlR31 Они стабилизируют режим работы транзистора VI преобразовательного ка­скада. Осуществляется это следующим образом. Рези­сторы R1 и R2 образуют делитель напряжения источни­ка питания, с которого на базу транзистора подается от­рицательное напряжение смещения. При этом эмиттерный ток транзистора автоматически устанавливается такого значения, что на базе по отношению к эмиттеру оказы­вается напряжение смещения, равное 0,1 — 0,2 В, которое и открывает транзистор. Если по какой-либо причине ток эмиттера начнет увеличиваться, например из-за по­вышения окружающей температуры, то и падение на­пряжения на резисторе R3 станет увеличиваться, а сме­щение на базе транзистора, наоборот, уменьшаться, что уменьшит ток эмиттера до первоначального значения. Аналогично происходит стабилизация режима работы транзистора при уменьшении тока в эмиттерной цепи.

    Каскад на транзисторе V2 с головными телефонами В1 в коллекторной цепи выполняет роль пробника де­тектора и усилителя колебаний НЧ. Резистор R4 обеспе­чивает необходимый режим работы транзистора по по­стоянному току. Такой каскад ты уже использовал в про­стейших транзисторных приемниках. Чуть позже этот транзистор будет работать в усилителе ПЧ опытного су­пергетеродина.

    Для опытов с преобразовательным каскадом супер­гетеродина (по схеме рис. 83) потребуются: два высоко­частотных маломощных транзистора серий П403, П416, П422, ГТ308, КТ326, КТ361 с коэффициентом h21э не ме­нее 50, двухсекционный блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ), желательно малогабаритный, головные телефоны и источник постоянного напряжения 9 В. Источ­ником питания могут быть две батареи 3336Л, соединен­ные последовательно, или сетевой блок питания, смонти­рованный тобой ранее.

    Катушки входной цепи, контуров гетеродина и ФПЧ сделай сам, используя для их намотки провод ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,12...0,14. Роль высокочастотного сердечника ка­тушек L1 и L2 будет выполнять отрезок ферритового стержня марки 400НН или 600НН диаметром 8 и длиной 40...50 мм (рис. 84, а). Контурная катушка L1 должна содержать 70...75 витков, а катушка связи L2 — 6...8 вит­ков. Намотай их на бумажных гильзах, которые бы с не­большим трением можно было перемещать по стержню.

    Для катушек контуров ге­теродина и ФПЧ можно ис-пользрвать готовые унифи­цированные каркасы с фер-ритовыми кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 84, б), аналогичные им самодельные каркасы с та­кими же кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 85, 0) или отрезки ферритового стержня 400НН диа­метром 8 и длиной 15...20 мм (рис. 84, г). Каркас конст­рукции второго варианта можно сделать так: склеить из бумаги тонкостенную гильзу, затем насадить на нее с клеем БФ-2 ферритовые кольца марки 600НН с внешним диаметром 8 мм и хорошо просушить. Внутрь каркаса должен входить ферритовый стержень той же марки диа­метром 2,8 и длиной 12 мм.

    Гетеродинная катушка L3, намотанная на готовом или самодельном каркасе с ферритовыми кольцами (по рис. 84, в), должна содержать 105 витков с отводами, считая от начала (на схеме начало катушки обозначено точкой), от 6-го и 15-го витков, а катушки L4 и L5 кон­туров ФПЧ — по 110 витков. Отвод в катушке L5, тоже считая от начала, сделай от 15...20 витка. Если использо­вать отрезки ферритового стержня (по рис. 85, г), то ка­тушка L3 должна содержать 60 витков с отводами от 3-го и 8-го витков, L4 — 65 витков, L5 — тоже 65 витков, но с отводом от 8... 10 витка.

    При таких данных контурных катушек супергетеродин будет перекрывать диапазон средних волн, а контуры ФПЧ могут быть настроены на частоту 465 кГц.

    Детали опытного приемника можно монтировать на макетной панели, но лучше на специально сделанном шасси, рис. 84. Общая длина . шасси, с учетом посте­пенного добавления к преобразователю частоты усили­теля ПЧ, детектора и однокаскадного усилителя НЧ, око­ло 240 мм, ширина 80 мм. Расстояние между попереч­ными рядами монтажных стоек — 20 мм, между продоль­ными — -15 мм. Блок КПЕ (от любого малогабаритного супергетеродина) укрепи на шасси с помощью -крон­штейна из листового металла, лицевая сторона которого будет одновременно и шкалой настройки. Ферритовый сердечник катушек L1 и L2 закрепи в отверстии, просверленном в панели шасси. Каркасы катушек L3, L4 и L5, сделанные по рис. 84, в, могут удерживаться на пане­ли пластилином (чтобы их можно было перемещать). Рас­стояние между осями катушек L4 и L5 ФПЧ — около 2 мм. Подстроенные конденсаторы СЗ и С6 типа ПК-М или КПК-1 с наибольшей емкостью 20...30 пФ. Постоян­ные конденсаторы — типа КЛС, КСО, КДК, КТК. Емкости С7, С8 и СП не должны быть меньше 3000 пФ.

    Монтируя гетеродинную катушку L3, не перепутай выводы: ее начало должно соединяться с плюсовым про­водником источника питания, первый (от начала) отвод — через конденсатор С8 с эмиттером транзистора VI, вто­рой — с катушкой связи L2, конец — с точкой соединения конденсаторов С5 и Сб.

    Включив питание, сразу же измерь и, если надо, под­бором резисторов R1 и R4 установи рекомендуемые кол­лекторные токи покоя транзисторов. Затем, замкнув на­коротко катушку L3, чтобы сорвать генерацию гетероди­на, проверь, работает ли гетеродин. При замыкании ка­тушки L3 коллекторный ток транзистора и напряжение на резисторе R3, измеренное высокоомным вольтметром, должны резко изменяться. Если изменений тока или напряжения нет, значит, гетеродин не самовозбуждается.

    Чтобы проверить пробник, достаточно коснуться паль­цем вывода базы транзистора V2. При этом, в телефо­нах должен появиться звук низкого тона, являющийся признаком работоспособности этого каскада.

    Теперь замкни катушку L3, а к верхнему (по схеме) выводу катушки связи L2 (на рис. 83 — точка .а), предва­рительно отпаяв его от конденсатора С7, подключи транзисторный пробник. У тебя получится простейший однотранзисторный приемник. Присоедини к нему антен­ну и заземление, ротор подстроечного конденсатора СЗ поставь в положение наименьшей емкости, катушку L1 сдвинь на середину сердечника, а затем, вращая ось блока КПЕ, настраивай приемник на радиостанции сред­неволнового диапазона, прием которых в вашей местно­сти возможен. На кронштейне блока КПЕ сделай отмет­ки, соответствующие настройке на эти станции. Таким образом ты узнаешь диапазон волн, перекрываемый входным контуром преемника. Если катушку L1 сдвинуть ближе к краю сердечника, чтобы уменьшить ее индук­тивность, диапазон немного сдвинется в сторону более коротких волн.

    После этого восстанови соединение катушки связи L2 с конденсатором С7, удали перемычку, замыкающую ка­тушку L3, пробник подключи к коллектору транзистора VI (на рис. 84 — точка б), а подстроечный сердечник ка­тушки L4 введи внутрь каркаса примерно на две трети. Теперь колебания промежуточной частоты, выделяемые контуром L4C9 ФПЧ, будут преобразовываться пробни­ком в звуковые колебания.

    Теперь установи ось блока КПЕ-в положение; соот­ветствующее приему наиболее длинноволновой станций диапазона и настрой на нее приемник только изменени­ем индуктивности катушки гетеродина подстроечным сердечником. После этого установи ось блока КПЕ в по­ложение приема наиболее коротковолновой станции и настрой на нee только подстроечным конденсатором С6. Затем, настраивая приемник на те же радиостанции, до­бейся наиболее громкого их приема: в конце.диапазо­на — смещением по сердечнику- катушки L1, в начале — подстроечным конденсатором СЗ входного контура.

    Остается настроить на промежуточную частоту второй контур ФПЧ — контур L5C10. Для этого подключи проб­ник к отводу катушки L5 (на рис. 83 — точка в).

    Усилитель ПЧ. Принципиально усилитель ПЧ суперге-теродина работает так же, как и усилитель ВЧ приемни­ка прямого усиления.. Но он усиливает сравнительно уз­кую полосу модулированных колебаний промежуточной частоты, неизменной при любой настройке приемника.

    Схема опытного усилителя ПЧ и монтаж его деталей на том же шасси, на котором испытан преобразователь частоты, показаны на рис. 86. Транзистор V2, исполь­зуемый во время предыдущих опытов в пробнике, здесь работает усилителем ПЧ, а пробником стал V3 (любой высокочастотный малой мощности с h21э 40...60).

    В коллекторную цепь транзистора включен однокон­турный фильтр ПЧ L6C12, a катушка L7 является ка­тушкой связи усилителя ПЧ со следующим каскадом при­емника. Данные контура L6C12 точно такие, как и кон­тура L4C9 первого ФПЧ. Катушку L7, которая должна содержать 70...80 вит­ков провода ПЭВ-1 О, t...0,12, намотай по­верх катушки L6. Отвод сделай от 15...20-го вит­ка, считая от начала.

    Монтируя усилитель и пробник, между ними на плате оставь место для деталей детектор­ного каскада.

    Включив питание, сразу же измерь и, ес­ли надо, подбором ре­зисторов R4 и R7 уста­нови рекомендуемые токи покоя коллектор­ных цепей транзисто­ров. Чтобы проверить, работает ли преобра­зователь частоты и по­дается ли сигнал радио­станции на вход усили­теля ПЧ, подключи пробник к базовой це­пи транзйстора V2 (на рис. 86 — точка а). За­тем пробник переклю­чи на коллектор тран­зистора V2 (на рис. 86 — точка б) и под­строй контур L6C12 на промежуточную частоту. После этого пробник переключи на отвод катушки связи L7 (на рис. 86 — отвод в) и снова, добиваясь наибольшей громкости звука в телефонах, подстрой дополнительно контур L6C12.

    Итак, преобразователь частоты дополнен усилителем ПЧ. Можно заняться следующим узлом супергетеродина.

    Детектор и предварительный усилитель НЧ. Чтобы пробник превратить в диодный детектор и предваритель­ный усилитель НЧ, в его входную цепь надо ввести то­чечный диод, например, серии Д9 или Д2 (с любым бук­венным индексом), а транзистор перевести на работу в режиме усиления. Схема этой части опытного супергетеродина показана на рис. 87. Она тебе хорошо знакома по приемникам прямого усиления. Только там детектиру­ется непосредственно сигнал радиостанции, здесь же де­тектируется сигнал промежуточной частоты. Низкочастот­ный сигнал снимается с нагрузочного резистора R7 дио­да V3 и через разделительный конденсатор С15 подает­ся на базу транзистора V4, который теперь работает в каскаде усиления НЧ.

    Детали детекторного каскада монтируй на шасси меж­ду транзисторами V2 и V4.

    Какова должна быть громкость приема? Примерно такой же, как с пробником. Но качество звука должно улучшиться, так как диодный детектор меньше, чем тран­зисторный, искажает детектируемый сигнал.

    Предлагаю три коротких эксперимента.

    Отключи заземление. Приемник должен продолжать работать, хотя несколько тише.

    Отключи и внешнюю антенну, а прием веди на маг­нитную антенну, роль которой 6удет выполнять катушка входного контура с ее ферритовым стержнем. При этом шасси придется расположить вертикально, чтобы магнит­ная антенна была в горизонтальном положении. Учти и ее направленные свойства.

    В выходную цепь приемника вместо телефонов вклю­чи абонентский громкоговоритель, используя его согла­сующий трансформатор в качестве выходного. Он дол­жен работать,, но не так громко, как хотелось бы. Что­бы он звучал громче, надо, следовательно, дополнить приемник усилителем НЧ. Как это сделать, ты уже знаешь.

    В заключение — небольшой совет. Начерти полную схему супергетеродина, соединив вместе ее участки, по которым монтировал опытные цепи и каскады. Она по­может закрепить в памяти основные принципы работы приемника этого типа и стать исходной при конструиро­вании супергетеродина.



    Другие статьи по теме: