Б.Попов  UN7CI

Схема представляет собой супергетеродин с кварцевым фильтром для приёма SSB и CW.

Для упрощения конструкции гетеродины интегрированы.

Применение в тракте ПЧ широкополосных усилителей на двухзатворных полевых транзисторах обеспечивает минимум шумов и устойчивое усиление.

АРУ - совмещённая.

 

Особенностями схемы являются:

- чувствительность - 0,25 мкВ;

- диапазоны принимаемых частот - 80, 20 метров;

- аттенюатор входного сигнала -20 дБ;

- совмещённое переключение: диапазонов, боковой полосы, включения питания;

- стабильность частоты: в первые 5 минут - уход на 120 Гц, далее - не более 30 Гц в час;

- электронная настройка на частоту переменным однооборотным резистором;

- АРУ имеет задержку до S7, время восстановления 1,5 с и глубину регулировки не менее 60 дБ;

- ФНЧ с обмоткой миниатюрного реле;

- громкоговорящий приём;

- ток потребления от источника питания – 17 (13) мА;

- диапазон питающих напряжений от 10 до 16 Вольт.

 

Этот приёмник разработан и исполнен в макете. Опробован на различных типах антенн, вплоть до «верёвки» длиной 1 м.

 

Высокое качество сигнала и устойчивая радиоприемника позволили автору предложить эту конструкцию вашему вниманию.

 

В приемнике KENT основным элементом, определяющим большинство качественных характеристик приемника, выбран фильтр, состоящий из 6-ти кварцевых резонаторов (КФ). Сомнения, что такой КФ при достаточно простой схемотехнике всего приемника, будет излишне сложным элементом в настройке, разрешились экспериментальным путем. Ведь, как показывает практика, сделать нормальный фильтр из 6 кристаллов - задача не совсем из простых. Казалось бы, хотя на приём это и мало заметно, но в данной схемотехнике и 4-е кристалла «выше-крыши!».

В этой схеме автором были опробованы 4-х-, 6-ти- и 8-ми-кристальные КФ. Затухание в полосе прозрачности КФ - самое минимальное. В 6-ти кристальном фильтре -6-8 дБ...

Установлено, что при соблюдении ёмкостей схемы фильтра настройка КФ не требуется.

Прием с 6-ю резонаторам - комфортный, как на фирменном аппарате.

С 4-мя - прослушивается вторая боковая полоса при мощных сигналах (!), а 8-ми кристальный - это высокий уровень спортивной аппаратуры. Итак, выбираем 6 кристаллов. Ведь делаем для себя.

Теперь, что касается конструкции, частот перекрытия ГПД, ДПФ и отсутствия других диапазонов.

В KENT при формировании частот приёма по диапазонам, использован принцип общего ГПД на двух диапазонах с инверсией частотной арифметики.

Благодаря удачному значению частоты ПЧ, резонанса 8867 кГц кварцевого резонатора PAL, оказывается возможным перекрытие 80-ти и 20-ти метровых диапазонов по их активной середине. Так определилась двухдиапазонность приемника, что является оптимальным выбором. Ведь для введения других любительских диапазонов потребуется переключение кроме частот ГПД входных фильтров, боковой полосы и может возникнуть проблема стабильности на ВЧ диапазонах.

  Кроме того, переключатель диапазонов выполняет дополнительно функцию включателя питания схемы, а также обеспечивает включение нужной боковой полосы.

   В качестве катушки гетеродина, конечно, оптимально найти катушку с воженной медью или серебром, но это проблематично из-за значительной индуктивности в 19 мкГн. Стабильность частоты, заявленная в начале статьи, получена с катушкой на обычном каркасе от приёмника, из пластмассы, диаметром 6,5 мм, в металлическом экране и ферритовым подстроечным сердечником, который имеют окраску торца красным. Намотка проводом ПЭВ-2 0,3 мм, количество витков – 38.

Число витков контура ПЧ (в экране) – 20 вит.

Число витков в ДПФ на 20 метров – 20 вит., связи. – 4 вит.

Число витков ПФ на 80 м – 40 вит., связи – 8 вит.

  В контуре ГПД желательно установить конденсаторы типа КСО, группа Г.

Катушку ГПД с неплохой стабильностью можно намотать на ферритовом колечке, но при этом будет отсутствовать возможность плавной подстройки индуктивности, возможна механическая нестабильность из-за недостаточной фиксации витков, появляется проблема отсутствия экранировки электромагнитного поля с целью исключения влияния внешних факторов. По указанным причинам контурную катушку гетеродина на кольце мотать не следует.

   Уместно отметить следующее обстоятельство. Перестройка по частоте в приемнике KENT осуществляется регулировкой напряжения на варикапах, у которых, как известно, температурная стабильность желает быть лучшей.

Применение варикапной матрицы за счёт встречного включения элементов немного улучшает эту характеристику. Однако температурный дрейф ёмкости матрицы после подачи на неё напряжения ощутим. Это не долговременная температурная нестабильность, а так называемый "выбег" частоты при включении.

Автору удалось преодолеть эту проблему путём насадки небольшого радиатора охлаждения из листового алюминия (зажим) на корпус варикапной матрицы КВС111А.

   И, далее, самое главное об основном органе настройки радиоприемника - про переменный резистор.

От качества переменного резистора зависит механическая стабильность электрического контакта, плавность хода и максимальный угол перекрытия частоты.

На один оборот переменного резистора частоты настройки приёмника приходится изменение частоты гетеродина в 200 кГц (!). При этом отсутствует дополнительный резистор точной подстройки.

Удивительно, но оказывается этого варианта достаточно, чтобы точно, плавно осуществлять настройку на частоту корреспондентов SSB. Правда ручку настройки нужно насадить большего диаметра или в карманном варианте применить диск (лимб) с насечкой по окружности.

Приемлемой стабильности приема можно достичь применением разных типов резистора, например, проволочного.

Автор испытывал несколько типов малогабаритных переменных резисторов с угольным напылением.

Особенно впечатлили импортные резисторы. Так очень эффектно вращение переменных резисторов со старых корейских РС мониторов, у которых регуляторы диски-насадки находятся внизу под экраном.

Также в магазине автор приобрёл резистор фирмы "Шарп". Этот резистор с разрезанной вдоль осью и продольной насечкой по диаметру. Результат от его применения очень положительный.

   Но и среди отечественных переменных резисторов есть достойный соперник. Подобные резисторы регулировочные однооборотные с круговым перемещением подвижной системы предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

В зависимости от конструкции и способа монтажа резисторы изготовляют:

СП3-4аМ, СП3-4вМ - одинарные, для навесного монтажа;

СП3-4бМ, СП3-4гМ - одинарные, для печатного монтажа;

СП3-4дМ - сдвоенные, для навесного монтажа.

Промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду E6 с допусками ±20% (до 220x103 Ом); ±30% (свыше 220x103 Ом).

   Удовлетворительное качество удалось реализовать, применяя отечественный переменный малогабаритный резистор типа СП3-4аМ.

Номинал переменного резистора настройки, вообще говоря, не строгий. При других (близкого порядка) номиналах, с помощью подстроечного резистора можно легко выставить зону перекрытия по частоте.

   Частота резонанса кварца опорного гетеродина устанавливается подстроечным конденсатором на скате АЧХ КФ в режиме USB. Режим LSB (частота выше) устанавливается автоматически при подаче напряжения на варикап через катушку связи полосового фильтра 20-метрового диапазона. Возможен любой другой вариант в схеме приёмника электронной коммутации (p-i-n диодный ключ) или коммутацией переключением подстроечных конденсаторов отдельным реле.

   В качестве основных усилительных элементов приемника применены две микросхемы К174ПС1 и два полевых транзистора КП327.

Такое включение К174ПС1 автор применяет с неизменно прекрасным результатом, начиная с приемника KARLSON. Как и в других конструкциях, примененные в миниатюрном приёмнике KENT - это решение оптимально и укладывается в понятие «разумной достаточности».

   Что касается варианта, если сигнал гетеродина подавать на ноги микросхемы 7 и 8, а входной сигнал на ноги 11 и 13. При этом можно обойтись без предлагаемого аттенюатора, т.к. упадёт усиление и аттенюатор уже действительно будет вряд ли нужен. Более того, потребуется отдельный гетеродин, т.к. внутренние элементы гетеродина К174ПС1 при этом будут задействованы с другой целью. Ожидание, что при этом улучшаться динамические показатели при достаточном оставшемся усилении – неоправданно. В таком варианте проще вообще сменить уровень схемотехники – например, добавить в схему приемника ключевой смеситель и синтезатор частоты, совмещённый с частотомером. Т.е., динамика возрастает и пропорционально ей «растёт» блок отдельного гетеродина.

   Еще один вопрос – возможность замены КП327 на импортные BF998. Эти транзисторы имеют разные передаточные характеристики по смещению и потому не взаимозаменяемы.

  Широкополосные трансформаторы, с учетом мизерных амплитуд сигналов в тракте ПЧ – любые, выполненные на ферритовых кольцах диаметром 7-10 мм, проницаемостью около 400 – 1000.

   Третья микросхема, примененная в качестве УЗЧ приемника - LM386. Она включена по классической схеме. На ее входе стоит низкочастотный фильтр (ФНЧ), состоящий из конденсатора 15н и обмотки реле РЭС-49 используемая, как индуктивность. Подключенный к среднему выводу переменного резистора - регулятора усиления конденсатор 10н является "тон-компенсатором", корректируя АЧХ в области ВЧ (подрезает). В зависимости от положения регулятора усиления конденсатор 10н срезает шум и дополнительно уменьшает склонность к самовозбуждению усилителя.

Выбрать реле РЭС-49 для установки в ФНЧ проще всего, измерив сопротивление его обмотки, ориентируясь на результат около 2 кОм. Поскольку обмотка реле используется в ФНЧ, как соответствующая индуктивность, то можно и ее измерить – она должна быть около 500 мГн. Этим параметрам соответствуют РЭС-49 (паспорт 0001) на 27 В, или с другим паспортом - 423 (старое обозначение). Замеренное сопротивление обмотки 1750 -1800 Ом.

   Система АРУ работает следующим образом.

Диоды в детекторе АРУ включены так, что они формируют напряжение АРУ отрицательной полярности. Если до порога срабатывания напряжение на вторых затворах полевиков около +1В, как падение напряжения на прямых ветвях ВАХ последовательно включённых двух диодах, то при определённом напряжении на нагрузке двухполупериодный диодный детектор АРУ выдаёт отрицательное напряжение в цепь управления, которое в свою очередь вычитает фиксированное на затворах напряжение положительной полярности вплоть до отрицательной величины, что надёжно припирает каскады УПЧ.

Именно поэтому ёмкость фильтра детектора АРУ - униполярный конденсатор из двух электролитов.

В связи с простейшей схемой детектора АРУ в которой отсутствуют цепочки формирования (разделения) скорости срабатывания-отпускания и узла обработки импульсных помех, схема в приёмнике KENT работает с полезным сигналом и импульсами интегрировано. Т.е., напряжение на конденсаторе фильтра пропорционально времени воздействия сигнала преобладания.

Для мощного SSB сигнала время восстановления около 1,5 с.

При воздействии импульсной помехи, конденсатор фильтра АРУ заряжается частично и при окончании помехи быстро разряжается на резисторе 270 кОм. Тем самым автоматически решается проблема исключения "выпадения" сигнала принимаемой SSB или CW станции от короткого импульса помехи.

   В зависимости от обстановки в эфире возможны следующие варианты реакции АРУ на полезный сигнал:

Вариант первый - сигнала в эфире нет, присутствует только природный шум эфира.

При малом сигнале на входе приёмника усиление каскадов радиотракта (и ПЧ в том числе) - максимально.

Вращая регулятор громкости НЧ можно регулировать усиление от мах. до мин. на громкоговоритель или головные телефоны.

Вариант второй - в эфире появился сигнал с уровнем S5. Громкость вполне достаточная для прослушивания станции. Регулировкой резистора можно выставить сигнал на любом уровне по необходимости.

При этом все сигналы от уровня шума до S7 (порог начала срабатывания АРУ) отчётливо слышны по аналогии уровней (слабый - не громко, громкий - действительно). Это позволяет выделить слабые сигналы на фоне мощных (эффект выключенного АРУ).

Вариант третий - сигнал превышает уровень громкости комфортного восприятия (особенно на наушники). Тогда начиная с S7 и выше вступает в действие цепь АРУ, обратно пропорционально уменьшая усиление тракта ПЧ. Это позволяет обеспечить комфортное прослушивание и исключить болевые ощущения от "удара по ушам".

Т.е. вращая регулятор громкости мы параллельно уменьшаем уровень НЧ. При этом кольцо АРУ всегда отслеживает пороговый уровень выше S7.

   При различном сопротивлении нагрузки меняется амплитуда напряжения на детекторе АРУ? Это и хорошо! Динамик - малого сопротивления, он в стороне, да и громкость ему не помешает при S9.

Наушники - сопротивлением больше, значит и амплитуда регулировки от АРУ будет больше. Соответственно и порог срабатывания сместится до комфортного приёма при S7. Между прочим, в кольцах АРУ других приёмников, где задействован S-метр, как индикатор уровня напряжения АРУ, такое невозможно провернуть ибо S-метр будет до S7 просто "молчать". Поэтому уровень шума приёмного тракта с классической АРУ выше.

   В  приёмнике же KENT - эффект двойной: как бы приём без АРУ, но безопасность перегрузки обеспечена.

В проведенных автором экспериментах с АРУ был пробно установлен отдельный усилитель сигнала АРУ на дополнительной микросхеме LM386, высокоскоростной детектор АРУ и управляющий полевой транзистор 2N7000. Задержка АРУ была опущена до S3.

При прослушивании реального эфира, как и следовало ожидать, принципиальной разницы в комфорте ощущений замечено не было.

   Таким образом, вариант АРУ, организованого в KENT - оптимален для миниатюрного приёмника.

На схеме приемника, после экспериментов, были откорректированы элементы: порог начала срабатывания АРУ сдвинут до уровня S5 и уменьшено время восстановления до 0,5 с.

   Стремясь к экономичному энергопотреблению (все-таки приемник миниатюрный, а значит легкий, компактный, автономный, носимый в кармане), к сожалению, следует отвергнуть применение батареи типа «Крона». Это обусловлено, прежде всего, тем, что "Крона" обладает большим внутренним сопротивлением, и при скачках потребляемого тока УНЧ при максимальных амплитудах сигнала появляется "подплакивание" сигнала CW и SSB. В промышленных карманных приёмниках АМ это не имеет значение, здесь же спасает интегральный стабилизатор L7808. Кроме того, питание от «Кроны» - не лучший вариант в плане стоимости.

Уменьшить энергопотребление можно, безболезненно отказавшись от стабилитрона КС147 и резистора 470 Ом. Стабилизации L7808 вполне хватает. Проверено, что подстроечным резистором 47 кОм можно установить нужный сектор перекрытия по частоте.

   Таким образом, ток потребления приёмником приблизительно будет около 13мА (!).

   Во время подготовки этой статьи к публикации от автора пришло интересное сообщение, что ему всё-таки удалось запитать без проблем схему KENT от батареи аккумуляторов типа «Крона» - «GP 170mAh 8,4V».

Для этого нужно всего лишь заменить интегральный стабилизатор на 5-вольтовый типа LM78L05 и исключить вообще цепь стабилитрона КС147, запитав подстроечный резистор 47 кОм непосредственно от 5 В.

   Настройка приёмника KENT.

Отключить антенну.

Подать питание на схему.

Перевести переключатель диапазонов в положение 20 м.

Вывести регулятор усиления на максимум.

Вращая диэлектрической отвёрткой подстроечный конденсатор в опорном гетеродине (ОГ) установить центральное положение частоты ОГ на АЧХ фильтра по одинаковому тембру шумов при вращении в обе стороны.

Подать ВЧ напряжение от генератора стандартных сигналов (ГСС) через разделительный конденсатор на вход КФ с уровнем S5 и частотой около 8867 кГц.

Плавно изменяя частоту ГСС, найти точку нулевых биений с ОГ.

Вращением подстроечного конденсатора установить тон биений около 1400 Гц USB.

Подстроечный резистор 47 кОм вывести в верхнее по схеме положение.

Подав на антенный вход приёмника сигналы от ГСС с частотами вблизи 20-мерового диапазона определиться с диапазоном приёма методом фактического сигнала (биений) с ГСС и вогнать перекрытие приёма 14000 кГц - 14200 кГц с изменением частоты ГПД 5,133-5,333 кГц. Корректировку границ, растяжку осуществлять подстроечным резистором 47 кОм и ферритовым сердечником катушки ГПД.

Установить частоту ГСС 14,00 МГц с уровнем S3 приёма и вращением сердечника первого контура входного полосового фильтра добиться максимума приёма сигнала.

Установить частоту ГСС 14,20 МГц, настроить второй контур фильтра.

Перевести переключатель диапазонов в положение 80 м.

Подать на антенный вход сигнал ГСС частотой 3,72 МГц и настроить первый контур полосового фильтра.

Подать сигнал частотой 3,54 МГц и настроить второй контур диапазонного фильтра.

При переключении на диапазон 80 м режим LSB устанавливается автоматически.

   В заключение предлагаю вашему вниманию печатную плату приёмника KENT. Её размеры 90х127 мм, она выполнена из одностороннего стеклотекстолита.

В схему внесены некоторые изменения касающиеся печатного монтажа (см. ссылку ниже).

Так, трёхпозиционный переключатель заменён на кнопку с фиксацией типа П2К, установлен маломощный стабилизатор напряжения, микросхема LM386 запитана 12 В, оставлен узел со стабилитроном КС147, т.к. ток его потребления всего 2 мА (!) и т.д.

 

 Б.Попов, UN7CI

     г.Петропавловск, Казахстан

 

  https://prograham.jimdo.com/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%BA-kent/