11 схем простейших радиоприемных устройств

11 схем простейших радиоприемных устройств

Длительное время радиоприемники занимали одно из первых мест по популярности среди других радиоэлектронных конструкций. Появление новых звуковоспроизводящих устройств, CD-плееров, магнитофонов и бурное развитие компьютерной техники оттеснило с ведущих позиций радиоприемную технику, не снизив ее значимости.

Приемники подразделяются на детекторные, прямого усиления, супергетеродинного типа, прямого преобразования, с положительными обратными связями (регенеративные, сверхрегенеративные) и др.

Простой двухтранзисторный радиоприемник прямого усиления

Простой приемник прямого усиления показан на рис. 1 . Он содержит перестраиваемый входной колебательный контур — магнитную антенну и двухкаскадный усилитель НЧ.

Первый каскад усилителя одновременно является детектором ВЧ модулированного сигнала. Как и многие ему подобные простые приемники прямого усиления, этот приемник способен принимать сигналы мощных, не столь удаленных радиостанций.

Катушка индуктивности намотана на ферритовом стержне длиной 40 и диаметром 10 мм. Она содержит 80 витков провода ПЭВ-0,25 мм с отводом от 6-го витка снизу (по схеме).

Рис. 1. Схема простого радиоприемника на двух транзисторах.

Рефлексный приемник Ю. Прокопцова

Радиоприемник, сконструированный Ю. Прокопцевым (рис. 3), предназначен для приема в средневолновом диапазоне . Приемник собран также по рефлексной схеме.

Рис. 3. Схема рефлексного радиоприемника на СВ диапазон.

Антенна выполнена из отрезка ферритового стержня 400НН длиной 50 и диаметром 8 мм. Катушка L1 содержит 120 витков провода ПЭЛШО-0,15 мм однослойной намотки, а L2 — 15…20 витков того же провода. Налаживание приемника сводится к установке коллекторного тока транзистора VT2, равным 8… 10 мА, с помощью резистора R2. Затем настраивают коллекторный ток транзистора VT3 в пределах 0,3…0,5 мА подбором резистора R4.

Приемники супергетеродинного типа в рамках настоящего обзора рассматривать не будем. Впрочем, при желании они могут быть получены объединением приемника прямого усиления (рис. 1 — 3) и конвертера (рис. 10), либо из приемника прямого преобразования (рис. 11).

Сверхрегенеративный радиоприемник на FM диапазон

Сверхрегенеративный радиоприемник обладает высокой чувствительностью (до ед. мкВ) при достаточной простоте. На рис. 4 приведен фрагмент схемы сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова (без УНЧ, который может быть выполнен по одной из приводимых ранее схем — ) .

Рис. 4. Схема сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова.

Высокая чувствительность приемника обусловлена наличием глубокой положительной обратной связи, благодаря которой коэффициент усиления каскада после включения радиоприемника довольно быстро возрастает до бесконечности, схема переходит в режим генерации.

Для того чтобы самовозбуждение не происходило, а схема могла работать как высокочувствительный усилитель высокой частоты, используют очень оригинальный прием. Как только коэффициент усиления каскада усиления возрастет выше некоторого заданного уровня, его резко снижают до минимума.

График изменения коэффициента усиления от времени напоминает пилу. Именно по этому закону изменяют коэффициент усиления усилителя. Усредненный же коэффициент усиления может доходить до миллиона. Управлять коэффициентом усиления можно при помощи специального дополнительного генератора пилообразных импульсов.

На практике поступают проще: в качестве такого генератора используется по двойному назначению сам высокочастотный усилитель. Генерация пилообразных импульсов происходит на неслышимой ухом ультразвуковой частоте, обычно десятки кГц. Для того чтобы ультразвуковые колебания не проникали на вход последующего каскада УНЧ, используют простейшие фильтры, выделяющие сигналы звуковых частот (R6C7, рис. 4).

Сверхрегенеративные приемники обычно используют для приема высокочастотных (свыше 10 МГц) сигналов с амплитудной модуляцией. Прием сигналов с частотной модуляцией возможен за счет преобразования частотной модуляции в амплитудную и последующего детектирования эмиттерным переходом транзистора полученного таким образом амплитудно-модулированного сигнала.

Преобразование частотной модуляции в амплитудную происходит в случае, если приемник, предназначенный для приема амплитудно-модулированных сигналов, настроить неточно на частоту приема частотно-модулированного сигнала.

При такой настройке изменение частоты принимаемого сигнала постоянной амплитуды вызовет изменение амплитуды сигнала, снимаемого с колебательного контура: при приближении частоты принимаемого сигнала к частоте резонанса колебательного контура амплитуда выходного сигнала растет, при удалении от резонансной — снижается.

Наряду с неоспоримыми достоинствами, схема «сверхрегенератора» обладает массой недостатков. Это — невысокая избирательность, повышенный уровень шумов, зависимость порога генерации от частоты приема, от напряжения питания и т.д.

При приеме радиовещательных ЧМ-сигналов в диапазоне FM — 100…108 МГц или сигналов звукового сопровождения телевидения, катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Диаметр провода — 1 мм. L2 имеет 2…3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.

Для диапазона 66…74 МГц катушка L1 содержит 5 витков диаметром 5 мм из провода 0,7 мм с шагом 1…2 мм. L2 имеет 2…3 витка такого же провода. Обе катушки не имеют каркасов и расположены параллельно друг другу. Антенна выполнена из отрезка монтажного провода длиной 50… 100 см. Настройку устройства осуществляют потенциометром R2.

Причины затухания сигнала

Цифровые и аналоговые сигналы постепенно затухают при движении в передающей среде. Снижение амплитуды указывается в дБ — децибелах. Ослабление ЭМВ в 2 раза соответствует потерям в 6 дБ.

Величина затухания зависит от:

  • расстояния, которое проходит электромагнитная волна;
  • несущей частоты передатчика (чем выше, тем больше потери) или длины волны;
  • состояния и материала проводящей среды;
  • наличия помех на пути распространения ЭМВ;
  • качества регенерации и коррекции;
  • формы сигнала.

Цифровой дискретный радиосигнал, проходя через повторитель, чаще всего полностью восстанавливается без потери информации.

Аналоговые сообщения при усилении сохраняют все приобретенные искажения и шумы. Соотношение сигнал\шум постепенно ухудшается, и в некоторый момент усиление теряет смысл, т. к. невозможно восстановить информацию.

Наиболее характерная форма помех для линий передач — перекрестная наводка. Причиной появления искажений могут быть неисправности оборудования, трещины изоляции. При передаче сигналов по проводам для устранения помех пары перевивают.

Экранирующие свойства материалов стен и отделки зданий также способны ослабить радиосигнал. Сильный экран — металлический сайдинг, алюминиевые сэндвич-панели, крыши из профлиста, металлочерепицы и т.д.

Особенности распространения радиоволн

Ультракороткие волны с частотной модуляцией — frequency modulation (FM) — не огибают препятствия, имеющие размеры больше нескольких метров. Ионосфера земли для них прозрачна. Поэтому считается, что УКВ распространяются только в пределах прямой видимости. В помещениях радиоприемник улавливает в большинстве случаев неоднократно отраженный от разных объектов сигнал.

На качество передачи информации влияют осадки в виде снега и дождя, а также источники электромагнитных помех:

  • распределительные подстанции;
  • линии электропередачи;
  • работающий у дома крупногабаритный транспорт.

Например, однотонный низкочастотный звук в магнитоле — следствие работы расположенного недалеко генератора переменного тока.

Дальность распространения волны зависит от мощности радиостанции.

При отражении радиоволн от препятствий они взаимно усиливаются при синфазном сложении или ослабляют друг друга в случае противофазы. Кроме этого, если присутствует синфазное переотражение от поверхности земли, то формируются участки с максимальным уровнем сигнала — зоны Френеля.

Картина распределения волн для выбранного места определяет диаграмму направленности антенны, которая нужна, чтобы обеспечить качественный прием.

Создаем антенну

Для устойчивой работы приемного устройства требуется обеспечить следующие параметры:

  • минимально допустимую высоту;
  • линейную поляризацию;
  • небольшое электрическое сопротивление;
  • диапазон частот — 88-108 МГц;
  • диаграмму направленности — чаще всего условно-круговую;
  • максимальный коэффициент усиления;
  • приемлемый вес и размер.

Наиболее простая схема у полуволнового вибратора, который подойдет для мобильных аппаратов, но не отличается направленностью и помехозащищенностью.

Если нужна антенна для стационарного радио, а расположение передающей станции точно скоординировано, лучше выбрать изделие по типу волнового канала. Узкий луч такой конструкции обеспечивает избирательный прием с минимальным захватом посторонних шумов и помех.

Когда требуется расширить диапазон у имеющейся антенны, можно добавить параллельно несколько вибраторов, пересчитав длину по специальной таблице.

Трубная антенна

Чтобы сделать устройство для приема радиоволн, задействовав контур отопления или водопровода в доме, нужно предварительно подготовить остальные элементы самодельного приспособления:

  1. Ферритовый сердечник. Например, можно взять деталь от трансформатора черно-белого телевизора, собранного на лампах, из схемы строчной развертки.
  2. 2 м медного провода диаметром 0,25 кв. мм для монтажа.
  3. Фольгу из латуни или меди хорошего качества.
  4. Изоленту и клей. Подойдет ПВА.
  5. Разъем для подсоединения готового изделия к радиоприемнику.

Порядок сборки антенны:

  1. На одну половину ферритового сердечника наматывают катушку индуктивности. Для этого бумага в 2 слоя укладывается на сердечник и закрепляется изолентой.
  2. Оставляется 1 см перекрытия, прокладывается один слой фольги. Стороны витка изолируются липкой лентой.
  3. На металлизированную поверхность наматывается катушка из 25 колец провода.
  4. На 25, 12 и 7 витке делаются выводы.
  5. Вся конструкция вновь накрывается металлизированным экраном.
  6. 25 и 12 контакты контура подключаются ко входу приемника, а с 7 вывод заземляют. Если будет нужна дополнительная настройка качества сигнала, то подбирают обмотки в связном контуре.

Мощность на входе радио увеличивается в 2 раза за счет вертикального положения труб. Аппаратура такой схемы защищена от помех, т. к. трубопровод чаще всего безопасно заземлен.

Антенна из фольги

Для УКВ-диапазона можно изготовить антенну из металлической фольги.

Понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • припой, флюс, паяльник;
  • разъем для соединения с радиоприемником;
  • кусок экранированного кабеля с R = 50-75 Ом;
  • квадратный отрез металлизированного материала (лучше медного);
  • диэлектрик — текстолит, ДВП, сухая доска по размеру изделия.

Последовательность действий:

  1. Нужно вырезать рамку из фольги в форме незамкнутого квадрата шириной 1,5 см со сторонами 13-15,5 см.
  2. Внизу рамки делают прорезь 1-1,5 см.
  3. На ровный жесткий диэлектрик клеят изготовленную ранее рамку.
  4. Зачищают 3-4 см провода и припаивают жилу и экран к нижним сторонам рамки возле разреза.
  5. С другого конца подсоединяют разъем так, чтобы металл соединялся с «землей” приемника, а жила — с антенным входом.

Устройство можно разместить в помещении или на открытом воздухе. Для улучшения качества сигнала подбирают высоту и угол поворота самодельной антенны.

Всенаправленная FM-антенна из коаксиального кабеля

Почти круговая диаграмма направленности получается у приспособления для приема радиоволн, сделанного из коаксиального кабеля.

Чтобы самому собрать устройство, понадобятся:

Изделие, рассчитанное на работу в диапазоне 87,5-108 МГц, собирается в следующем порядке:

  1. С одной стороны коаксиального кабеля длиной 75 см аккуратно удаляют изоляцию без повреждения экранирующей оплетки.
  2. Экран немного сжимают, как пружину. Когда он станет свободней двигаться, выворачивают его на изолированный участок наизнанку. Вывернутая часть согласует антенну с РК по волновому сопротивлению и одновременно служит противовесом.
  3. Получившийся штырь помещают в ПВХ-трубу и крепят к мачте.
  4. Центральную жилу подключают ко входу приемника. Если он отсутствует, то к металлической телескопической антенне, например у магнитолы.
  5. Экран соединяют с «землей” или минусом батареи.

Экранированный кабель хорошо работает в условиях помех. Для настройки качества сигнала меняют высоту и месторасположение конструкции. Так как длина антенны — 75 см, она считается четвертьволновой — 1\4 часть от 3 м (приблизительная длина принимаемой волны).

Проволочная антенна

Простая формула для расчета длины волны: 300/частоту (МГц). Для радиостанций FM — 2,7-3,4 м.

На основе этой информации можно сделать для дома антенну из проволоки.

Понадобится изготовить рамку в соотношении 1,01-1,02 к величине волны:

  1. Если материал диаметром 3 мм и толще, то выбирают пропорцию 1.01. Стороны прямоугольника должны относится друг к другу как 2,02:1.
  2. Диаграмма направленности проволочного рамного приемного устройства — в форме восьмерки. В том случае, когда в помещении можно задействовать окно, которое расположено в направлении радиостанции, рамку крепят скотчем к стеклу.
  3. Концы рамки соединяют с радиоприемником экранированным кабелем с сопротивлением 50-75 Ом. На вход магнитолы подключают центральную жилу, а экран — к общему проводу.

Сделанное своими руками изделие часто работает лучше покупных дипольных приборов.

Все соединения лучше пропаять, чтобы обеспечить хорошее качество сигнала.

Если конструкция расположена на траверсе или мачте, то середину рамки — точку с нулевым потенциалом — можно заземлить. Это обезопасит работу прибора во время грозы и улучшит электростатические характеристики антенны.

Регенеративные радиоприемники на транзисторах КП303

Регенеративные приемники, или приемники, использующие для увеличения чувствительности положительные обратные связи, в промышленных разработках не встречаются. Однако для освоения всевозможных вариантов реализации приемной техники можно рекомендовать ознакомиться с работой двух таких устройств конструкции И. Григорьева (рис. 5 и 6) .

Рис. 5. Схема приемника для приема сигналов AM в диапазоне КВ, СВ и ДВ.

Приемник (рис. 5) предназначен для приема сигналов AM в диапазоне коротких, средних и длинных волн. Его чувствительность на частоте 20 МГц достигает 10 мкВ. Для сравнения: чувствительность наиболее совершенного приемника прямого усиления примерно в 100 раз ниже.

Рис. 6. Схема простого регенеративного радиоприемника на диапазоны частот 1,5…40 МГц.

Приемник (рис. 6) способен работать в диапазоне 1,5…40 МГц. Для диапазона 1,5…3,7 МГц катушка L1 имеет индуктивность 23 мкГн и содержит 39 витков провода диаметром 0,5 мм на каркасе диаметром 20 мм при ширине намотки 30 мм. Катушка L2 имеет 10 витков такого же провода и намотана на этом же каркасе.

Для диапазона 3…24 МГц катушка L1 индуктивностью 1,4 мкГн содержит 10 витков провода диаметром 2 мм, намотанного на каркасе диаметром 20 мм, при ширине намотки 40 мм. Катушка L2 имеет 3 витка с диаметром провода 1,0 мм.

УКВ ЧМ радиоприемник на транзисторе ГТ311

Для приема сигналов ЧМ можно использовать УКВ приемники прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты. Такие приемники содержат преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполняющим одновременно функции синхродетектора.

Рис. 7. Схема УКВ ЧМ радиоприемника А. Захарова на диапазон частот 66…74 МГц.

Входной контур устройства настроен на частоту приема, контур гетеродина — на частоту приема, деленную пополам. Преобразование сигнала происходит на второй гармонике гетеродина, поэтому промежуточная частота находится в звуковом диапазоне. Схема приемника А. Захарова показана на рис. 7 . Для диапазона частот 66…74 МГц бескаркасные катушки с внутренним диаметром 5 мм и шагом намотки 1 мм содержат, соответственно, 6 витков с отводом от середины (И) и 20 витков (L2) провода ПЭВ-0,56 мм.

Простой приемник прямого усиления с рамочной антенной

Простой средневолновый радиоприемник прямого усиления, собранный по традиционной схеме Г. Шульгиным (рис. 8) имеет рамочную антенну . Она наматывается на заготовке: пластине из фанеры размерами 56x56x5 мм. Катушка индуктивности L1 (350 мкГн) имеет 39 витков провода ПЭВ-0,15 мм с отводом от 4 витка снизу (по схеме).

Рис. 8. Схема радиоприемника с рамочной антенной на СВ диапазон.

Простой радиоприемник с входным каскадом на полевом транзисторе

На рис. 9 показан простой радиоприемник Г. Шульги (без УНЧ) с входным каскадом на полевом транзисторе . Магнитную антенну и конденсатор переменной емкости используют от старого радиоприемника.

Рис. 9. Простой радиоприемник Г. Шульги.

Схема конвертера-преобразователя частоты FM диапазона

Рис. 10. Схема конвертера с 88… 108 МГц на 66…73 МГц.

Гетеродин (генератор) конвертора собран на транзисторе VT2 и работает на частоте примерно 30…35 МГц. Катушка И выполнена из обмоточного провода длиной 40 см, намотанного на оправку диаметром 4 мм. Настройку конвертора производят растягиванием или сжатием витков катушки L1.

Входные цепи супергетеродина и приемника прямого преобразования

Наконец, на рис. 11 показана схема входной цепи простейшего супергетеродинного приемника, а на рис. 12 приемника с нулевой промежуточной частотой — приемника прямого преобразования.

Рис. 11. Схема конвертера В. Беседина.

Конвертер В. Беседина (рис. 11) «переносит» входной сигнал из полосы частот 2…30 МГц на более низкую «промежуточную» частоту, например, 1 МГц . Если на диоды VD1 и VD2 подать сигнал частотой 0,5…18 МГц от ГВЧ, то на выходе LC-фильтра L2C3 выделится сигнал, частота которого f3 равна разности частоты входного сигнала f1 и удвоенной частоты гетеродина f2: f3=f1-2f2 или Af3=Af1-2f2.

А если эти частоты кратны друг другу (f1=2f2), рис. 2, то к выходу устройства можно подключить УНЧ и принимать телеграфные сигналы и сигналы с однополосной модуляцией.

Рис. 12. Схема конвертера на транзисторах.

Заметим, что схема на рис. 12 легко преобразуется в схему на рис. 11 заменой транзисторов в диодном включении непосредственно диодами, и наоборот.

Чувствительность даже простых схем прямого преобразования может достигать 1 мкВ. Катушка L1 (рис. 11, 12) содержит 9 витков провода ПЭВ 0,51 мм, намотанных виток к витку на каркасе диаметром 10 мм. Отвод от 3-го витка снизу.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *