Схема и описание fm приемников. Простая схема радиоприемника: описание
Практикумдля начинающих.
От детекторного приёмника к супергетеродину.
Самодельный радиоконструктор. Часть 6.
Так получилось, что 3-я часть радиолюбительского конструктора, которая была посвящена УКВ приёмникам, вырвалась вперёд, так как была факультативным занятием. Поэтому я уберу этот пробел и в этом посту расскажу о самых простых детекторных и прямого усиления приёмниках УКВ (FM ) диапазона.
В Москве радиовещательные станции работают в двух диапазонах.УКВ 1 занимает частоту 65,9 -74 МГц и в УКВ 2 радиостанции работают в интервале частот 87,5 – 108 МГц. В двух диапазонах используется частотная модуляция (ЧМ) и на всех приёмниках иностранного производства этот вид модуляции сокращённо обозначается FM (frequency modulation – частотная модуляция). В переводе встречается и такое сочетание буквФМ.
С 90-х годов импортные радиоприёмники с диапазоном УКВ 2 (FM
) основательно заполонили
рынок, и в настоящий момент эфир полностью освоен радиовещательными компаниями
и на этом участке волн уже работают более 40 станций.
| Рис. 1. Детекторный УКВ (FM) приёмник. |
Простота конструкции детекторного УКВ приёмника соблазняет. Соединяете вместе тройку - четвёркудеталей, и несколько радиовещательных станций слышны в наушниках. В городских условиях, где много помех этот приёмник будет работать лучше, чем выполненный на средних или длинных волнах, правда при условии, что радиовещательный УКВ передатчик или ретранслятор находится недалеко от вашего дома. В моём случае дальность уверенного приёма составила шесть километров.
Нужен ли такой приёмник? Детекторный, самый простой, сделанный по классической схеме? Чтобы ответить на эти вопросы соберите эту конструкцию, а когда соберёте, то поймёте, что не зря провели время. Много интересных опытов можно провести с простым приёмником. Возможно, вам захочется усовершенствовать его, добавить каскад усиления, улучшить селективность, сделать антенну с большим коэффициентом усиления и т. д. То, что вы не остановитесь на достигнутом - уже хорошо.
Детекторный УКВ приёмник.
Это было нечто
похожее на старинный фрегат. Его корпус, объёмный резонатор, длиной 0,75метров
(4-я часть длины волны = 3-м метрам, что соответствует 100МГц), свинченный из
двух оцинкованных корыт, с мачтами направленных антенн типа волновой канал,
поднимался на верёвках, переброшенных через блоки на крышу загородного дома. Я бы
отнёс этот эпизод к первоапрельской шутке, но в городе эта груда металла будет
работать, стоит только подсоединить к ней германиевый диод с высокоомными
наушниками.
 |
| Рис. 2 Детекторный УКВ (FM) приёмник с УНЧ, 0 - V - 1. |
Самый простой УКВ ЧМ детекторный приёмник по схеме не отличается от амплитудного детектора диапазонов: ДВ, СВ, КВ, но по конструкции он будет отличаться катушкой индуктивности, она будет иметь всего несколько витков провода. Такой контур с конденсатором переменной ёмкости около 30 пФ перекрывает сразу 2 диапазона с запасом от 65 до 108 МГц.
С целью повышения добротности, учитывая, что токи ВЧ текут по поверхности проводов, я выбрал диаметр 2 мм, используя медный проводдля электропроводки, сняв с него изоляцию и намотав 4 витка на оправке диаметром 1,2 см.
 |
| Фото 1. Катушка индуктивности. |
Детектирование ЧМ сигнала в звуковую частоту происходит в
два этапа. ЧМ сигнал сначала преобразуется в АМ, благодаря тому, что настройка
на радиостанцию происходит на скате частотной характеристики контура, что
приводит к изменению амплитуды ЧМ сигнала (чем выше частота или плотность заполнения,
тем больше меняется амплитуда сигнала и наоборот). Преобразованный, АМ сигнал
превращается в звуковую частоту амплитудным детектором на диоде.
Но услышать эфир с
такого приёмника возможно в непосредственной близости передатчика, поэтому
желательно сразу же подключить УНЧ с низкоомным телефоном или компьютерную
колонку, так как скат контура на принимаемой частоте очень пологий и изменение
амплитуды в результате преобразования ЧМ сигнала в АМ очень малы. Когда я всё
это подсоединял, то мне самому было интересно чего же я услышу. Ведь
колебательный контур имеет на этой частоте полосу около 5 МГц, а это значит,
что около 10 станций я должен услышать одновременно.
Практически я впервые
собирал такой простой радиоприёмник на эту частоту для ЧМ сигнала.
Детекторный приёмник, выполненный по схеме удвоения напряжения (по Вильярду) Рис.3, не даст на практике существенного выигрыша в громкости (в 2 раза или на 6 дБ). При таком включении диодов контур будет сильнее загружен, и для восстановления его добротности необходимо будет изменить его коэффициент включения илиемкостную связь, и в лучшем случае выигрыш в уровне звука будет на 4 дБ лучше, что на слух почти незаметно. Вместо германиевых диодов, давно снятых с производства, в этой схеме неплохо себя зарекомендовали СВЧ PIN диоды. Я давно их использую, по характеристикам они ближе к германиевым диодам. См. «Простые индикаторы СВЧ поля своими руками».
Игрушка оказалась забавной. Мне удалось насчитать до пяти радиостанций. Конечно, они мешали друг другу, музыка одной накладывалась на речь другой станции, но в целом приёмник принимал эфир, и даже можно было найти участок в диапазоне, когда мощная радиостанция, подавляя более отдалённые, звучалакомфортно. А лучшей антенной в городских условиях оказалось строительное правило, такая алюминиевая планка для выравниваниястен. Её длина1,5 метра, чем не линейный неразрезной вибратор для диапазона УКВ 2. В заземлении УКВ детектор уже не нуждался, и это было преимуществом по сравнению с АМ приёмником, если сравнивать его по тому же количеству деталей.
Но пока оставался один существенный недостаток, это плохая селективность или избирательность по соседнему каналу, ну прямо коммуналка, какая то, игрушка в стиле ретро, память о детстве, об общественной кухне наполненной соседями со своими сплетнями и рассказами. А с другой стороны удобно, слушаешь музыку, а одновременно с ней узнаёшь новости и погоду с другой радиостанции.
Я попытался улучшить добротность контура, чтобы
поднять усиление и добиться хорошей избирательности по соседнему каналу, для
чего сделал катушку из алюминиевой трубки, закрепив её в «тазике для варенья» ,
сконструировавнекое подобие резонатора.
Несмотря на то, что радиостанции
принимались, реального выигрыша не было.
 |
Была ещё идея пристроить к тазику направленную спиральную антенну с высоким коэффициентом усиления, используя медную водопроводную трубу с диаметром витка 0,5 метров и длиной шаговой намотки до 5 метров, но в период резкого спада спроса на алкоголь в результате растущих на него цен, такая конструкция напоминала бы самогонный аппарат производственного масштаба. От затеи пришлось отказаться.
Применение .Несколько десятков таких приёмников, состоящих из с вибраторов в виде отрезков проводов, направленных на ближайший передатчик, колебательные контура, настроенные на мощную радиостанцию, и такое же количество диодов, и - готов неиссякаемый источник энергии, который займёт намного меньше места, чем аналогичные детекторы-накопители ДВ и СВ диапазонов.
Я попробовал избавиться от назойливых соседей и поставил ещё один перестраиваемый резонансный каскад усиления переддетектором, сделав, таким образом,
приёмник УКВ (FM
) прямого
усиления 1 –
V
– 1.
При использовании 2-х резонансных контуров полоса должна сузиться в 1,4 раза, а подавление соседнего канала увеличиться в 2 раза, что и получилось на практике, но оставшаяся довольно широкая полоса (3,5 МГц) захватывала по две станции. Такая конструкция работала только в городе, а в дачной местности, в 70 км от города и в 20 км от ретранслятора, я не смог поймать ни одной станции, только ровный белый шум УНЧ. Правда, стоило мне подсоединиться к телевизионной антенне с усилителем, что-то стало проявляться на уровне шумов, но для качественного функционирования устройства было ещё далеко. Для нормальной работы такого приёмника мне необходимо было вернуться в 50-е годы прошлого столетия и позаимствовать схему телевизора КВН-49, приёмный тракт этого устройства был сделан по схеме прямого усиления. Приёмник имел только два канала. Это была линейка ламп с контурами, которые переключались рычажком-переключателем, замыкающим контактные лепестки по всей длине шасси. А всего 20 лет назад, когда FM диапазон ещё не был освоен, такой самодельный приёмник оказался бы вполне приемлемым в использовании, по крайней мере, в городских условиях. Возвращаться в прошлое с целью усложнения схемы не хотелось.
Применение . Приведённая схема перестраиваемого резонансного усилителя (Рис. 5)прошла испытание временем и довольно успешно применяется по сей день в качестве преселектора в супергетеродинных приёмниках . В более серьёзных аппаратах все подстроечные и переменные конденсаторы заменяются варикапами, а настройка на станцию осуществляется с помощью микропроцессора.
Неперестраиваемый резонансный усилитель ВЧ находит применение для сверхдальней связи, будучи использован в качестве антенного усилителя , установленного непосредственно в антенне. Благодаря узкой полосе приёма, он будет обладать меньшим коэффициентом шума, лучшей защитой от помех по сравнениюс широкополосным апериодическим каскадом, который в основном используется в стандартных антенных усилителях.
Возвращаясь к теме простых приёмников УКВ прямого усиления, я, пожалуй, откажусь от наращивания контуровс целью сужения полосы пропускания, а соберу сверхрегенеративный детекторный каскад для диапазона УКВ-2
Сверхрегенеративный приёмник УКВ (FM ) диапазона.
Не видел человека счастливее в момент, когда он демонстрировал работу своего сверхрегенеративного приёмника. Всего три транзистора на картонке, штыревая антенна и несколько сверхдальних станций захлёбываясь иностранной речью, перебивают друг друга.
Я тоже собирал аналогичные приёмники КВ диапазона для радиоуправляемых моделей и простеньких переговорных устройств. Этот вид детектирования сигнала подкупает своей простотой, но в настоящий момент переходит в разряд ретро, уступая место супергетеродинному приёмнику, который благодаря современной элементной базе будет иметь преимущество.
Но надо отдать должное этому устройству, ибо собрав его, вы не сможете от него оторваться, крутя подстроечные конденсаторы, подбирая режимы, добиваясь согласования с контурами ит. д. в попытке получить от этого радиоприёмника нечто сверхъестественное, как и следует из его названия. Не буду никого разочаровывать, так как сам собрал такой приёмник на диапазон УКВ – 2 (88 – 108 МГц) и уже не один вечер колдую над ним.
 |
| Рис. 6. УКВ (FM) приёмник со сверхрегенеративным детектором. 1 - V - 1 |
У этого приёмника лучше селективность по соседнему каналу, практически переехал в отдельную квартиру. Лучше чувствительность, я уже могу слушать его на даче. Но про остальные параметры мне лучше помолчать. А то пропадёт весь интерес к нему и счастливое лицо, демонстрирующее работу приёмника, никому не суждено будет увидеть.
Конструкция приёмника аналогична предыдущей, но у вас появится непреодолимое желание экранировать сверхрегенеративный детектор ибо, уже поднося руку к катушке демодулятора, его настройка меняется, ведь он включает в себя генератор высокой частоты, излучающий высокочастотную генерацию вспышками благодаря второму генератору, более низкой частоты, и всё это выполнено на одном транзисторе. Я специально немного изменил предыдущую схему, превратив резонансный каскад УВЧ в апериодический, чтобы такую конструкцию легко можно было переделать. Изменению в основном подвергается детектор. Однако лучшую развязку с антенной обеспечит каскодный УВЧ. О нём всё написано в 3-й части радиолюбительского конструктора.
Такой простой УКВ радиоприёмник целесообразно сделать в виде макета в стиле ретро, который можетбыть использован на школьной выставке творчества в качестве практического задания на каникулы. Как демонстрационный радиоприёмник он будет более работоспособен в городских условиях, где много помех, по сравнению с диапазонами СВ и ДВ.
Смотрите продолжение этого поста
«Ламповый регенеративный детектор FM диапазона».
В этом посте собран макет приёмника прямого
усиления по схеме 0 – V
– 1. К ламповому (высокочастотный пентод 6Ж5П) регенеративному
детектору подсоединяется активная колонка и приёмник готов. В городе приём ведётся
на штыревую антенну без заземления. Приобретите билет в детство или в
прошлое и соберите эту ретро-конструкцию. Не пожалеете!
Что такое FM-приемник? Радиоприемник — это электронное устройство, которое принимает радиоволны и преобразует информацию, переносимую ими, в полезную для восприятия человеком. Приемник использует электронные фильтры, чтобы отделить нужный сигнал радиочастоты от всех других сигналов, улавливаемых антенной, электронный усилитель для увеличения мощности сигнала для дальнейшей обработки, и, наконец, восстанавливает нужной информации посредством демодуляции.
Из радиоволн, FM является наиболее популярным. Частотная модуляция широко используется для FM-радиовещания. Преимущество частотной модуляции заключается в том, что она имеет большее отношение сигнал/шум и, следовательно, излучает радиочастотные помехи лучше, чем сигнал амплитудной модуляции равной мощности (AM). Звук из радиоприёмника мы слышим чище и насыщенней.
Частотные диапазоны FM
УКВ (УльтраКороткоВолновый) диапазон с ЧМ (Частотная Модуляция) по английски FM (Frequency Modulation) имеет длину от 10 м до 0,1 мм - это соответствует частотам от 30 МГц до 3000 ГГц.
Для приема вещательных радиостанций актуален сравнительно небольшой участок:
УКВ 64 — 75 МГц. Это наш советский диапазон. На нем много УКВ станций, но только в нашей стране.
Японский диапазон от 76 до 90МГц. В этом диапазоне ведется вещание в стране восходящего солнца.
FM — 88 — 108МГц. — это западный вариант. Большинство ныне продаваемых приемников обязательно работает именно в этом диапазоне. Часто сейчас приёмники принимают и наш совковый диапазон, и западный.
УКВ радиопередатчик имеет широкий канал — 200 кГц. Максимальная звуковая частота, передаваемая в FM, составляет 15 кГц по сравнению с 4,5 кГц в AM. Это позволяет передавать намного более широкий диапазон частот. Таким образом качество передачи FM значительно выше, чем АМ.
Теперь о приёмнике. Ниже представлена схема электроники для приемника FM вместе с его описанием работы.
Список компонентов
- Микросхема: LM386
- Транзисторы: T1 BF494, T2 BF495
- Катушка L содержит 4 витка, Ф=0,7мм на оправке 4 мм.
- Конденсаторы: C1 220nF
- C2 2,2 нф
- C 100 нф х 2 шт
- C4,5 10 мкф (25 V)
- C7 47 нФ
- C8 220 мкф (25 В)
- C9 100 мкф (25 V) х 2 шт
- Сопротивления:
- R 10 кОм х 2 шт
- R3 1 кОм
- R4 10 Ом
- Переменное сопротивление 22кОм
- Переменная емкость 22пф
- Динамик 8 Ом
- Выключатель
- Антенна
- Батарея 6-9В
Описание схемы FM приемника
Ниже, представлена схема простого FM-приемника. Минимум компонентов для приема местной FM станции.
Транзисторы (Т1,2), вместе с резистором 10к (R1), катушкой L, переменным конденсатором (VC)22pF составляют ВЧ генератор (Colpitts oscillator).
Резонансная частота этого генератора устанавливается триммером VC на частоту передающей станции, которую мы хотим принять. То есть, он должен быть настроен между 88 и 108 МГц FM диапазона.
Информационный сигнал, снимаемый с коллектора Т2 поступает на усилитель НЧ на LM386 через разделительный конденсатор (С1) 220nF и регулятор громкости VR на 22 кОма.
FM приемник принципиальная электрическая схема
Принципиальная электрическая схема FM приемника
Перестройка на другую станцию осуществляется изменением ёмкости переменного конденсатора 22 пФ. Если Вы используете какой-либо другой конденсатор, который имеет большую ёмкость, то попробуйте уменьшить количество витков катушки L чтобы настроиться на диапазон FM (88-108 МГц).
Катушка L имеет четыре витка эмалированного медного провода, диаметром 0,7 мм. Катушка наматывается на оправке диаметром 4 мм. Её можно намотать на любом цилиндрическом предмете (карандаш или ручка с диаметром 4 мм).
Если Вы хотите принимать сигнал станций УКВ диапазона (64-75 МГц), то нужно намотать 6 витков катушки или увеличить ёмкость переменного конденсатора.
Когда необходимое количество витков намотаете, катушка снимается с цилиндра и немного растягивается так, чтобы витки не касались друг друга.
Микросхема LM386 представляет собой НЧ аудио усилитель мощности. Он обеспечивает от 1 до 2 Вт, чего достаточно для любого малогабаритного динамика.
Антенна
Антенна используется, чтобы поймать высокочастотную волну. В качестве антенны Вы можете использовать телескопическую антенну любого неиспользуемого устройства. Хороший прием можно также получить с куска изолированной медной проволоки длинной около 60 см. Оптимальную длину медной проволоки можно найти экспериментально.
Приемник можно запитать от батареи 6V-9V.
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Кол-во каналов — 3;
- Кол-во светодиодов — 18 шт;
- Uпит.= 3…12В.
Для анимации каких-либо игрушек, для подарка или просто для творчества можно собрать схему «бегущего огня».
Эффект создания огней бегущих из центра к краям. Очень похоже на лучи солнышко.
Характеристики:
Переход в УКВ диапазон открывает перед конструкторами исключительные радиотехнические возможности: существенное расширение участка частотного спектра, отводимое одной радиовещательной станции; замена АМ модуляции частотной модуляцией (по английски, FM), а следовательно, резкое повышение помехоустойчивости FM радиоприемников; стереофонический радиоприем. Все это, естественно, выдвигает ряд специфических требований, причем как чисто схемотехнических, так и касающихся качества реально необходимой для этого элементной базы.
В самом деле, если речь идет о работе электронных цепей на частотах до 100 МГц и выше, то в 60-е годы лишь очень немногие отечественные транзисторы были в состоянииуверенно "брать" эту частоту, да и то исключительно при использовании их в схеме с общей базой (ОБ). Шумовые же параметры, каки устойчивость, вызывали в то время у специалистов лишь чувства горечи и разочарования. Только к концу 70 х был освоен выпуск относительно недорогих транзисторов, граничные частоты которых преодолели рубеж 1000 МГц в сочетании с малыми шумами. Вот тогда и стало реальным производство транзисторных приемников с FM диапазоном.
Однако, как это обычно происходит, новые возможности всегда порождают и новые проблемы. Прежде всего,это касается демодуляции FM сигналов. Опробованныесхемы простых АМ детекторов здесь уже не проходили. Разработчикам пришлось отказаться и от попыток построения смесителей, совмещенных с гетеродином. Да и сами схемы гетеродинов стали существенно иными, болеесложными. Они “обросли” всевозможными цепями стабилизации и компенсации. Именно тогда фирмой Philips были проведены испытания с целью определения степени необходимости применения в FM приемниках отдельного гетеродина . В частности, рассматривался вопрос о степени ухода частоты гетеродина в зависимости от изменения уровня входного сигнала, поступающего в FM тракт.
Схемные решения сравниваемых между собой блоков были совершенно идентичны вплоть до входа смесителей, а различие касались только конструкции преобразовательного каскада. В первом случае смеситель был совмещенный, а во втором - раздельный. Было доказано, что FM узел с отдельным гетеродином выдерживает значительно более высокие уровни сигналов на входе (до 1 В, приэтом уход частоты составил не более 25 кГц). В то же время в совмещенном смесителе (при входном сигнале всего 0,14 В) уход частоты гетеродина достигал 70 кГц! Все это привело к тому, что приемники с FM диапазоном, несмотря на их чисто транзисторную (а не ламповую)“начинку”, четверть века назад имели довольно внушительные габариты и вес в сочетании с не очень высокими радиотехническими параметрами. Между тем уже сама жизнь требовала скорейшего освоения FM диапазона.
Выход из этой ситуации мог быть только один: появление микросхем - аналоговых процессоров, сочетающих непосредственно на своем кристалле (чипе) целый ряд узлов таких, как УВЧ, смеситель, гетеродин, частотный демодулятор и т.п. К началу 90 х годов такие микросхемы появились в достаточных количествах. Что же до их качества, то лидерство захватили японские, азиатские и ведущие европейские фирмы. Сегодня именно их изделия, скажем, такие известные микросхемы, как СХА1691, СХА1538, СХА1238, наиболее популярны. Вообще, прием радиовещательных станций в городских условиях, учитывая особенности распространения радиоволн , убедительно продемонстрировал существенные преимущества FM вещания. А упомянутые вышемикросхемы, в частности, сделали реальным построение достаточно высококачественных FM приемников карманных габаритов!
Замечу, однако, сразу, что в странах СНГ сегодня весьма популярны сразу два диапазона FM вещания: 66...74МГц и 88...108 МГц. Их обычно именуют “советский” и “западный”. Но дело здесь, конечно же, не только в различии частотных диапазонов вещания. Различен, преждевсего, шаг сетки частот: соответственно 30 кГц и 100 кГц. Помимо этого, различна и девиация частоты FM сигнала:50 кГц и 75 кГц. Ну и, наконец, поляризация излучаемых передатчиками радиосигналов. В “советском” диапазонеона горизонтальная, в то время как в “западном” - вертикальная! Стоит, пожалуй, упомянуть и о том, что “советские” стандарты кодирования FM сигнала тоже были приняты свои, особые!
В СССР была узаконена система с так называемым полярно модулированным (ПМ) сигналом. Эта система известна еще как стандарт OIRT. В этом стандарте аудио сигнал модулирует поднесущую частоту 31,25 кГц таким образом, что в случае передачи стерео сигнала огибающая положительных полупериодов модулирована сигналом левого стереоканала, а отрицательных - правого. Поднесущая частота при этом подавляется только на каких то 14 дБ.
На рис.1 показана функциональная схема FM приемника супергетеродинного типа с однократным преобразованием частоты. При трансляции стереофонических программ после частотного детектора сигнал поступает на стереодекодер.
Как хорошо известно, в супергетеродинных приемникаходна из основных проблем - необходимость подавлениясигнала (помехи) по “зеркальному” каналу. Естественно,что подавлять “зеркалку” следует в преселекторе, т.е. досмесителя. Конечно, чем выше ПЧ, тем проще решить этупроблему. Стандартным значением ПЧ для современного FM вещания можно полагать 10,7 МГц.
Тогда “зеркалка” для “советского” диапазона FM переносится в область 87,2...95,4 МГц, что перекрывается с диапазоном некоторых телевизионных каналов. Известно, что во избежание помех избирательность по зеркальному каналу должна быть не ниже 78 дБ. Но избирательностьпо соседнему каналу - параметр не менее существенный!
Для FM допустимый разнос “соседних” FM каналов притрансляции составляет 180 кГц. Хорошая избирательность особенно важна в городских условиях, поскольку радиовещание ведется из нескольких центров и соседние почастоте, хотя и разнесенные в пространстве, радиостанции способны наводить в антенне сигналы, уровни которых различаются в сотни раз!
Осложняют жизнь икомбинационные помехи, связанные с нелинейностью высокочастотноготракта. Это накладываетряд дополнительных требований к FM тракту. Он должен обеспечивать высокую линейность и селективность входных каскадов, что достигается, впервую очередь, увеличением числа перестраиваемых контуров преселектора. Поскольку современные FM приемники строят в подавляющем большинстве с использованием варикапов, крайне сложно обеспечить требуемый диапазон перестройки преселектора по частоте и практически невозможно качественно перекрыть одним ВЧ блоком оба FM диапазона.
Проблемы FM вещания известны, поэтому в мире получили широкое распространение специализированные интегральные микросхемы (ИМС) на стандартную промежуточную частоту 10,7 МГц, например стерео АМ/FMприемник ТЕА5711. Стандартная схема его использования показана на рис.2. Данная ИМС содержит декодер стереосигнала в западном стандарте CCIR. Необходимость высокой помехозащищенности городского миниатюрного радиоприемника накладывает повышенные требования и на точность настройки всех контуров. Таких контуров несколько, и они содержат высокодобротные катушки индуктивности, которые выполняются в виде отдельного элемента.
Однако создание достаточно высококачественного FM приемника, который практически реализовывал быуже имеющиеся на сегодня наиболее удачные схемные решения, несовместимо с требованиями крайней дешевизны и простоты. Возьмем, например, дешевые приемники китайского производства, имеющие ПЧ 10,7 МГц и перекрывающие диапазоны 65,8...74 МГц и 88...108 МГц. Они,как правило, выполняются в однодиапазонном варианте 65...108 МГц. В результате принимаемые частоты оказываются на краях их полного рабочего диапазона.
При таком значительном перекрытии обеспечить оптимальное сопряжение входного преселектора и частотозадающего контура гетеродина (настройка при этом осуществляется одновременной перестройкой переменных конденсаторов LC контуров) крайне сложно. У контуров отличаются коэффициенты перекрытия, и, как правило, хорошего сопряжения удается добиться только в трех точках - на краях и в середине диапазона, что приводит к неравномерной чувствительности по диапазону. Настройка на станцию тоже является делом непростым, поскольку требует поворота ручки настройки на доли градуса! Иными словами, простые FM приемники - это не аппаратура, а какой то "эрзац", тем более что их внутренние узлы практически не настроены.
Между тем, актуальность создания высококлассного FM приемника очевидна как для передовых мировых производителей, так и для конструкторов из стран СНГ, в частности России. Несколько лет назад сотрудники фирмы “Постмаркет” совместно с радиостанцией “Эхо Москвы” объявили конкурс на лучшее решение в части создания FM приемника для России. Требования при этом, следует заметить, были предъявлены весьма серьезные. Так, в частности, в качестве обязательных требований указывались: работа в двух FM диапазонах; возможность цифровой настройки с запоминанием как минимум 10 станций; цифровая индикация частоты настройки. При этом особо оговаривалась высокая помехозащищенность, т.е. увереннаяработа в условиях сложной электромагнитной обстановки, высокая технологичность и относительно невысокая стоимость. Любопытно, что организаторам конкурса было представлено… только одно техническое решение, которое действительно удовлетворяло непростым исходным требованиям. И поступило оно от группы разработчиков НИИ РП.
Разработчики отказались от классической схемы супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты, который до этого неизменно применялся в конструкциях FM приемников, причем независимо от фирмы производителя, а равно и от класса изделия. Был предложен великолепно себя зарекомендовавший до этого в АМ приемниках (коротковолновых) высокого класса метод инфрадинного приема, т.е. двойного преобразования частоты, при котором значение первой ПЧ значительно выше, чем верхнее значение диапазона рабочих частот .
Для FM диапазона подобное техническое решение ранее вообще не применялось. Функциональная схема инфрадинного FM приемника, предложенная разработчиками НИИ РП, показана на рис.3.
Как несложно видеть, здесь использованы два широкополосных входных преселектора (раздельных) на диапазоны, соответственно, 65,8...74 МГц и 88...108 МГц. Ну и,конечно же, двойное преобразование частоты. При этомпервая ПЧ составляет 250 МГц, следовательно, частота первого гетеродина находится в пределах 315...360 МГц. Таким образом, частота “зеркалки” превышает 565 МГц, а значит, сколько нибудь серьезных проблем для входных преселекторов не возникает. Очень хорошо обстоит дело и с диапазоном перестройки первого гетеродина.
Конечно же, как и в случае двойного преобразования частоты в АМ диапазонах, ключевым элементом перспективного FM приемника, предложенного НИР РП, является фильтр ПЧ. Его АЧХ должна быть, практически, прямоугольной с полосой пропускания 250 кГц при центральной частоте 250 МГц. Добротность такого фильтра всего1000, что существенно меньше добротности узкополосных кварцевых фильтров, применяемых в АМ (обычно15 кГц и 45 МГц соответственно). Вторая ПЧ стандартная,она равна 10,7 МГц. Второй гетеродин настроен на фиксированную частоту, и всю дальнейшую обработку сигнала реализуют стандартные узлы хорошо отработанного тракта 10,7 МГц. Такой приемник в НИР РП был создан и продемонстрировал следующие параметры: шаг перестройки по частоте - 10 кГц (диапазон 65,6...74 МГц) и 100 кГц (диапазон 88...108 МГц); реальная чувствительность - не хуже 3мкВ; двухсигнальная избирательность по соседнему каналу -не хуже 60 дБ.
В этой разработке была изящно обойдена еще одна техническая проблема. Дело в том, что настройка преселектора и монтаж внешних высокодобротных катушек индуктивности, которые плохо поддаются сборке на современных автоматизированных установках поверхностного монтажа, очень усложняют и удорожают производство FM приемников. В данном случае этого не требуется, тем более то большинство катушек индуктивности инфрадинного приемника вполне могут быть выполнены непосредственно как элементы топологии печатной платы.
Таким образом, резервы для создания высококачественного малогабаритного FM приемника имеются. Кроме того, это еще и великолепная предпосылка для разработки перспективных моделей всеволновых малогабаритных приемников, в которых как тракты АМ, так и тракты FM будут реализованы на основе двойного преобразования частоты с “верхней” первой ПЧ.
Литература
- Кульский А.Л. Современные портативные радиоприемники с двойным преобразованием частоты//Радіоаматор. - 2005. - №12. - С.8-11.
- Алексеев Ю.П. Современная техника радиовещательного приема. - М.: Связь, 1975.
- Федоров П.Н. Распространение УКВ в городских условиях//Радіоаматор. - 1998. - №6. - С.58-59.
- Рэд Э.Т. Схемотехника радиоприемников. - М.: Мир,1989.
- Озеров И. УКВ приемник. Быть или не быть “кухонному” радио.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес.- 2002. - №4. - С.24-29.
- Техническое решение, примененное в новом приемнике (преобразование частоты "вверх") конечно интересное и полезное, но есть ли действительно смысл в таком усложнении схемы? Ведь весь "сырбор" из за того, чтобы иметь возможность одновременно принимать сигналы обеих стандартов, только вот есть ли в этом такая уж большая необходимость? Реальность моих родных краев такова, что со времен распада союза диапазон УКВ медленно, но неизбежно отмирает. Количество станций, вещающих на нем, за постсоветские годы сократилось в несколько раз, и сейчас их осталось всего несколько. Зато в диапазоне FM все наоборот - там работают несколько десятков станций, при том передаются программы и тех из них, которые сохранились в диапазоне УКВ (кроме разве что звукового сопровождения 2-ого ТВ канала - это единственная "потеря"), так что никакой реальной необходимости дополнять FM приемники УКВ диапазоном уже нет. А может еще есть места, где дела обстоят иначе, и диапазон УКВ развивается?
- Надо полагать, что в ближайшее время спрос на участок спектра 66 - 76 МГц всё таки возрастёт, возможно, он будет использоваться для перспективных цифровых видов передач, и тогда будут востребованы все те резервы, которые заложены в данном случае. Сейчас радиостанциям в диапазоне 100 - 110 МГц тесно и пришла пора упаковывать их в новые виды передач, и наиболее "безболезненно", по моему мнению, это можно сделать используя диапазон 66-76 МГц, тем более, что аппаратура и оборудование могут использоваться те же, что и раньше. А в диапазоне 100 - 110 МГц разросшийся парк приёмников потребителей не позволит такой свободы в действиях, ибо это скажется на экономической деятельности радиостанций нелучшим образом. Услуги радио в сети Internet существуют давно, но слушатели радио в среде потребителей в абсолютном большинстве используют потребительские радиоприёмники.
- Да, такое уже произошло и у нас, в следствие чего пришлось раздать для радиовещания хранившиеся ранее "в запасе" частоты ниже 100 МГц. Изначальная неохота размещать там радиостанции была вызвана как известно тем, что по существующему стандарту частоту до 100 МГц занимает 5-й ТВ канал, но ведь случаи его реального использования довольно редкие и попадаются только в провинции, в то время как у нас в столице, где и наблюдается наибольший дефицит свободных частот (многие столичные радиостанции не слишком стремятся в провинцию), ТВ вещание вблизи рассматриваемых диапазонов ведется на 2-м и 4-м каналах (кстати, ведь звук 2-го канала тоже попадает в УКВ диапазон, оставляя там меньше свободного места!). Таким образом, практичеки в наиболее проблематичном столичном районе можно использовать частоты примерно с 93-94 МГц. Еще интересно заметить, что хотя у буржуев таких конфликтов между частотами для радио и ТВ нет, однако та же ситуация с теснотой в отведенном диапазоне в крупных городах тоже уже давно существует, но вот о намерениях из за этого вводить какие-то расширения существующих диапазонов я что-то не слышал, о чем кстати свидетельствует и неизменяющаяся за многие последние годы полоса частот настройки радиоприемников. Экспериментальные попытки здесь не в счет, т.к. реального распространения они пока не получили. Думаю, что это не совсем так. Пока в освоении новых принципов радиопередач произойдут реальные продвижения (тем более в краях, где и существует УКВ диапазон), большинство существующей техники УКВ диапазона, как передающей, так и приемной, устареет морально и материально и не будет пригодно к использованию, не говоря уже о том, что во многих случаях существующие устройства (особенно приемные) вообще не способны работать с этими новыми принципами без модернизации или дополнительных блоков, например цифровых декодеров. Существующие тенденции развития связи показывают, что в случае "недостатка пространства" в существующих стандартах и диапазонах расширение как правило (если не всегда!) идет за счет привлечения более высокочастотных диапазонов, имеющих бОльшую пропускную способность. Раньше этого не делалось из за отсутствия "дефицита места" и более высокой стоймости ВЧ оборудования - можно вспомнить хотябы многие отечесвенные ТВ, недоукомплектованные ДМВ блоками. Однако со временем и прогрессом техники обе эти причины становятся неактуальными, на фоне чего идея воскрешения более низкочастотного и узкополосного УКВ диапазона врядли является спасительной, особенно в долгосрочной перспективе. Надо учитывать и еще один аспект - фактом является то, что в настоящее время на постсоветском УКВ-пространстве не менее 90% приемного оборудования - заграничного производства, при том наибольшая часть его, особенно высококачественного - это б/у-шная техника, ввозимая из буржуйских стран и соответственно предназначенная для работы по буржуйским стандартам, от которых врядли стоит ожидать принятия в будущем частот "нашего" УКВ диапазона. Исходя из этого возникает еще один интересный вопрос - а кто же будет производить в достаточных количествах и по конкурентным ценам высококачественное оборудование, например радиоприемное, способное соответствовать новым радиовещательным стандартам? Я думаю, что учитывая общую низкую покупную способность постсоветского массового-простонародного рынка, вероятность заинтересованности серьезных производителей качественной техники производить спецтехнику под "новый" (он же "старый") УКВ стандарт крайне мала. Я буквально на пальцах могу сосчитать известные мне качественные приемники (этот термин опять же относительный, т.к. в большинстве случаев речь идет о моделях низших классов, хотя и от именитых фирм), имеющие в дополнение к буржуйскому еще и наш УКВ диапазон, что как раз и доказывает правильность предыдущего предположения о нецелесообразности действительно массового производства.
- Охота была тискать сюда статью этого русофоба Шмульского, надергавшего куски из Реда и выдающего их за свои чуть ли не свежайшие идеи?
