Схема. Любительские приёмники на двухзатворных полевых транзисторах
На базе конструкции, описанной в моей предыдущей статье «Простой приёмник наблюдателя на двухзатворных полевых транзисторах» («Радио», 2011, № 10, с. 60—63), изменяя параметры только входных и гетеродинных контуров, можно создавать разные варианты любительских радио- приёмников на низкочастотные диапазоны.
Например, на рис. 1 приведена принципиальная схема высокочастотной части (смеситель и гетеродин) для двухдиапазонного варианта приёмника — на 160 и 80 метров. Продолжение схемы (не показанная часть) полностью соответствует базовому варианту (см. рис. 2 в предыдущей статье). Нумерация совпадающих элементов сохранена, её продолжают вновь введённые элементы.
В показанном на схеме положении переключателя SA1 включён диапазон 160 метров. Двухконтурный диапазонный полосовой фильтр (ДПФ) на элементах L1, L2, С2—С6, С39, С42 по структуре подобен фильтру, применённому в базовом варианте, и перекрывает частотную полосу от 1,8 до 2 МГц. Внешнюю антенну, в зависимости от её типа, следует подключать согласно рекомендациям для базового варианта. Для перехода на диапазон 80 метров замыкают контакты переключателя SA1 и параллельно катушкам L1, L2 с индуктивностью 22 мкГн подключают катушки L5, L6 с индуктивностью 8,2 мкГн. В результате настройка ДПФ смещается точно в полосу частот диапазона 80 метров — 3,5…3,8 МГц.
Контур ГПД диапазона 160 метров состоит из катушки L3, конденсатора переменной ёмкости С38 и конденсаторов С40, С8—С10. Номиналы последних выбраны из расчёта обеспечить с достаточным запасом диапазон перестройки ГПД — 2,28…2,52 МГц. При включении диапазона 80 метров параллельно катушке L3 подключают катушку L7 и конденсатор С41, в результате диапазон перестройки ГПД смещается к требуемому — 3,98…4,32 МГц, также с некоторым запасом. Запас перестройки ГПД позволил отказаться от операции точной укладки диапазонов. В результате при установке исправных деталей указанных на схеме номиналов ВЧ блок практически не требует настройки, достаточно конденсаторами С39 и С42 подстроить фильтр на середину диапазона 160 метров по максимуму сигнала.
Резонансные цепи выполнены на малогабаритных аксиальных дросселях типа ЕС24 стандартных номиналов. Оптимизация номиналов контурных элементов под стандартный ряд упростила не только конструкцию приёмника, но и его налаживание.
Разумеется, при отсутствии готовых можно применить самодельные катушки, самостоятельно рассчитав требуемое число витков, например, по методике, приведённой в предыдущей статье. При этом можно отказаться от подстроечных конденсаторов и настройку ВЧ блока провести регулировкой индуктивности самодельных катушек по стандартной или упрощённой методике, приведённой ниже.
На рис. 2 приведена схема трёхдиапазонного варианта приёмника на 80, 40 и 20 метров (3,5; 7 и 14 МГц соответственно). Он немного сложнее, но и совершеннее предыдущих. Вход приёмника рассчитан на подключение полноразмерной антенны.
Сигнал с антенного разъёма через регулируемый аттенюатор на сдвоенном переменном резисторе R25 и катушку связи L1 поступает на двухконтурный ДПФ диапазона 14 МГц — L2C5C11, L3C17C21 с ёмкостной связью через конденсатор С10.
При включении диапазона 3,5 МГц переключателем SA1) параллельно контурам ДПФ дополнительно подключаются конденсаторы С8, С14, смещающие резонансные частоты контуров на середину этого диапазона, и дополнительный конденсатор связи С13. Резисторы R1 и R2 служат для расширения полосы пропускания фильтра на диапазоне 80 метров.
При включении диапазона 7 МГц (переключателем SA2) к контурам ДПФ дополнительно подключаются конденсаторы С4, С9 и С16, С20 и дополнительный конденсатор связи С15.
Верхние диапазоны, где требуется большие чувствительность и селективность, — узкие (меньше 3 %), нижний, 80 метров, где очень высок уровень помех и вполне достаточно чувствительности порядка 3…5 мкВ, — широкий (9 %). Фильтр имеет самый большой коэффициент передачи по напряжению на частоте 14 МГц с почти пропорциональным частоте снижением в сторону 3,5 МГц. Причём избирательность по зеркальному каналу при ПЧ 500 кГц даже на 14 МГц около 30 дБ — вполне приличное значение, учитывая, что в полосе частот 13… 13,35 МГц нет мощных вещательных радиостанций.
Приёмник работает очень чисто и даже без аттенюатора принимает сигнал с уровнем до S9+40 дБ, без заметных на слух перегрузок. Его чувствительность при соотношении сигнал/ шум 10 дБ — не хуже 3 мкВ на 80-ти метрах и 1 мкВ на 40 и 20-ти метрах. Ток, потребляемый в режиме покоя, — примерно 20 мА и не более 50 мА при максимальной громкости сигнала (на динамической головке сопротивлением 8 Ом).
Гетеродин приёмника выполнен по схеме индуктивной трёхточки на полевом транзисторе VT3. Его контур образован катушкой L5 и конденсаторами С18, С19, С52. Диапазон перестройки ГПД— 13,48…13,87 МГц. На диапазоне 7 МГц параллельно конденсаторам С18 и С19 подключаются дополнительные растягивающие конденсаторы С6, С7 и С12, изменяющие рабочий диапазон генератора до 7,48…7,72 МГц. При переключении на диапазон 3,5 МГц соответственно подключаются конденсаторы С1 — СЗ, с которыми диапазон перестройки ГПД составляет 3,98…4,32 МГц. Связь контура с цепью затвора транзистора VT3 осуществляется посредством конденсатора С22, на котором благодаря выпрямляющему действию p-n перехода диода VD1 образуется напряжение автосмещения, достаточно жёстко стабилизирующее амплитуду колебаний в широком диапазоне частот. Так, например, при возрастании амплитуды колебаний напряжение смещения также увеличивается и усиление транзистора падает, уменьшая коэффициент положительной обратной связи, образующейся при протекании тока транзистора по части витков катушки L5. Отвод к истоку сделан от 1/3 части общего числа витков.
Сигнал ГПД подаётся на смеситель (второй затвор транзистора VT2) через буферный истоковый повторитель. Такое решение вызвано тем, что на диапазоне 20 метров при ПЧ, равной 500 кГц, частоты настройки контуров ДПФ и ГПД очень близки. Реактивное сопротивление контура ГПД для частоты сигнала велико, и сильные сигналы (уровнем S9+40 дБ и более) через межзатворную ёмкость транзистора VT2 попадают непосредственно в контур ГПД, что приводит к небольшой, но заметной на слух паразитной модуляции сигнала ГПД. В принимаемом сигнале появляется неприятный призвук. Истоковый повторитель на транзисторе VT1 устраняет этот эффект.
Остальная часть схемы приёмника полностью соответствует базовому варианту и в дополнительном описании не нуждается.
Все детали приёмника, кроме разъёмов, переменных резисторов и КПЕ, смонтированы на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 67,5×95 мм. С целью уменьшения размеров плата рассчитана на установку в основном SMD-компонентов — резисторов и дросселя L6 типоразмера 1206, а конденсаторов — 0805. Чертёж платы со стороны печатных проводников и расположение крупногабаритных деталей на ней приведены на рис. 3. Расположение SMD-компонентов на плате показано на рис. 4. Фотография собранной платы представлена на рис. 5.
В приёмнике установлен электромеханический фильтр ФЭМ-036-500-2,75, но на плате также предусмотрены посадочные места под наиболее распространённые типы корпусов ЭМФ (цилиндрические и прямоугольные). Все оксидные конденсаторы — импортные малогабаритные, подстроечные конденсаторы — CVN6 фирмы BARONS или аналогичные малогабаритные. Переключатели SA1 и SA2 — П2К с независимой фиксацией и четырьмя переключающими группами. Технологические перемычки S1, S2 и контактные соединения Х1—Х8 — подобные применяемым на компьютерных материнских платах.
Транзисторы VT1 и VT3 можно заменить практически любыми современными полевыми транзисторами с p-n переходом и начальным током стока не менее 5…6 мА — например, BF245B, BF245C, J(U)309—310, КП307Б, КП307Г, КПЗОЗГ—КПЗОЗЕ, КП302А, КП302Б. Вместо ВС847С (VT4) применимы любые кремниевые транзисторы структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 100, например, ВС847— ВС850, ММВТ3904, ММВТ2222.
Катушки приёмника L1—L4 намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,15…0,23 мм на каркасах от малогабаритных контуров ПЧ 455 кГц размерами 8x8x11 мм, подстроечником которых служит ферритовый горшок, имеющий резьбу на наружной поверхности и шлиц под отвёртку (они применялись в недорогих импортных радиоприёмниках и магнитолах). Катушки L2, L3 содержат по 9 витков, a L1 — один виток. Её наматывают поверх нижней части катушки L2, а катушку связи L4 (имеет 5 витков) наматывают поверх нижней части катушки L3.
Гетеродинная катушка L5 намотана на импортном малогабаритном многосекционном каркасе от контура ПЧ 10,7 МГц. Она содержит 19 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,13…0,17 мм, отвод выполнен от 7-го витка, считая от вывода, соединённого с общим проводом. Намотку следует проводить с максимальным натяжением провода, равномерно размещая витки во всех секциях каркаса, после чего катушка плотно фиксируется штатной капроновой гильзой. Весь контур заключён в штатный латунный экран.
При необходимости все катушки можно намотать на любых других, доступных радиолюбителю каркасах, разумеется, изменив число витков для получения требуемой индуктивности (2,2 мкГн) и, соответственно, подкорректировав чертёж печатной платы.
Внешний вид приёмника показан на рис.7, а вид на внутренний монтаж — на рис. 6, где хорошо видна конструкция шкального механизма. В верхней части передней панели вырезано прямоугольное окно шкалы, позади которого на расстоянии 1 мм винтами М 1,5×25 мм закреплён подшкальник. На эти же винты надеты промежуточные капроновые ролики диаметром 4 мм, обеспечивающие необходимый ход тросика. Шкала — линейная, с отображением всех трёх диапазонов. Ось, на которой закреплена ручка настройки, использована от переменного резистора типа СП. От этого же резистора применены элементы её крепления на передней панели. На оси, предварительно зажатой в патрон электродрели, полукруглым надфилем следует сделать небольшую проточку, в которую укладывают два витка тросика (вокруг оси). Стрелка шкалы сделана из отрезка провода ПЭВ-2 диаметром 0,55 мм.
Тракты НЧ и ПЧ проверяют и настраивают аналогично описанию базового варианта приёмника. Далее подключают высокоомный вольтметр через развязывающий резистор сопротивлением 51 — 100 кОм к затвору транзистора VT3 и убеждаются, что на всех диапазонах отрицательное напряжение автосмещения не менее 1 В. Затем по падению напряжения на резисторе R4 определяют ток стока транзистора VT1. Если он больше 7…8 мА, увеличивают сопротивление для получения требуемого значения (5…8 мА).
Затем снимают технологическую перемычку S1 и вместо неё к конденсатору С25 подключают частотомер. Укладку диапазонов ГПД начинают с диапазона 20 метров (переключатели SA1 и SA2 в показанном на схеме положении) Подбором конденсаторов С18 и С19 устанавливают необходимую частотную полосу перестройки гетеродина (с запасом на краях 15…20 кГц), а подстроечником катушки L5 совмещают начало диапазона. Больше катушку не трогают. Далее, нажав на переключатель SA2, переходят к укладке диапазона 40 метров. Устанавливают подстроечный конденсатор С12 в среднее положение (это легко определить по изменению частоты при его регулировке) и подбором конденсаторов С6, С7 добиваются как требуемой полосы перестройки, так и примерного совпадения начала диапазонов, после чего с помощью С12 совмещают их более точно. Затем переходят на диапазон 80 метров (отжав SA2 и нажав SA1) и аналогично, подбором растягивающих конденсаторов С1 и С2, укладывают его границы, а подстроечным конденсатором СЗ совмещают начало диапазона с предыдущими.
При указанной выше конструкции катушки и использовании термостабильных конденсаторов группы МПО (а по сведениям автора, к ним относятся практически все импортные SMD-конденсаторы ёмкостью менее 1000 пФ) стабильность частоты получилась вполне приличной. После 15 мин прогревания приёмник «держит» SSB-станции не менее получаса на диапазоне 20 метров и не менее часа — на нижних диапазонах, и это без всяких дополнительных усилий по термокомпенсации.
Настройку контуров ДПФ следует начинать с диапазона 80 метров. Подключив к выходу приёмника индикатор уровня выходного сигнала (милливольтметр переменного тока, осциллограф, а то и просто мультиметр в режиме измерения переменного напряжения), устанавливают частоту ГСС на середину диапазона 3,65 МГц Расчётная АЧХ ДПФ на этом диапазоне широкая «двугорбая», с провалом в середине диапазона примерно на 1 дБ. Чтобы правильно настроить этот ДПФ без ГКЧ, воспользуемся следующим приёмом. Временно шунтируем катушку L3 резистором сопротивлением 150—220 Ом и, настроив приёмник на сигнал ГСС, подстроечником катушки L2 устанавливаем максимальный уровень сигнала (максимальную громкость приёма). При этом следует с помощью плавного аттенюатора R25 поддерживать на выходе УНЧ уровень сигнала 0,3…0,5 В. Если при вращении подстроечника после достижения максимума наблюдается снижение шума, это свидетельствует, что входной контур настроен правильно. Возвращают подстроечник в положение максимума и приступают к следующему этапу. Если же вращением подстроечника (в обе стороны) не получается зафиксировать чёткий максимум, т. е. сигнал продолжает расти, то контур настроен неправильно и требуется подбор конденсатора. Так, если сигнал продолжает увеличиваться при полном вывинчивании подстроечника, ёмкость конденсаторов обоих контуров С8 и С14 надо немного уменьшить, как правило (если катушка выполнена правильно), достаточно поставить следующий ближайший номинал. И опять проверяют возможность настройки входного контура в резонанс. И наоборот, если сигнал продолжает уменьшаться при полном ввинчивании сердечника, ёмкость конденсаторов С8 и С14 надо увеличить.
После этого подключают шунтирующий резистор параллельно катушке L2 и максимальный уровень сигнала устанавливают подстроечником катушки L3. Вот теперь ДПФ диапазона 80 метров настроен правильно. Больше катушки не трогают и переходят к настройке фильтра на диапазонах 20 и 40 метров. АЧХ фильтров этих диапазонов узкие, одногорбые, поэтому их настраивают просто по максимуму сигнала в средней части диапазона — на частоте соответственно 14,175 и 7,1 МГц. Первым настраивают ДПФ диапазона 20 метров подстроечными конденсаторами С5 и С21, а затем — 40 метров, соответственно, С4 и С20. При достаточно большой антенне настройку ДПФ по приведённой выше методике можно сделать непосредственно по шуму эфира, помня, что лучшее прохождение, а значит, наиболее сильные сигналы на диапазонах 80 и 40 метров будут в тёмное время суток, а на диапазоне 20 метров — в светлое.
Сергей БЕЛЕНЕЦКИЙ (US5MSQ), г. Луганск, Украина
«Радио» №2 2012г.
