Схемы простых КВ приёмников прямого преобразования на
микросхемах

Осваиваем радиолюбительский эфир без усилий и существенных
материальных затрат

Начало на странице –  ссылка на страницу.

Хорошие результаты при конструировании приёмников прямого преобразования можно получить при использовании специализированных микросхем – смесителей, предназначенных для работы в приёмо-передающих трактах. Оптимальной среди таких аналоговых ИМС является микросхема двойного балансного смесителя SA612A, обладающая высоким параметром динамического диапазона (85-90дб) и широким диапазоном рабочих частот (0-500 Мгц). Функционально близкий отечественный аналог – К174ПС1 имеет несколько худшие параметры, однако также с успехом может быть применён при построении ППП.
Давайте рассмотрим примеры таких реализаций и начнём с конструкции 3-диапазонного приёмника прямого преобразования, опубликованной в журнале Радиоконструктор №11, 2017 г. под авторством Костычева Л. И.

Модернизированный трёхдиапазонный КВ-приёмник

Приёмник построен по схеме прямого преобразования и работает в трёх КВ-диапазонах: 80, 40 и 20 метров. Выбор диапазона осуществляется переключением контурных катушек.

Рис.1 Схема приёмника прямого преобразования со смесителем SA612

Сигнал из антенны поступает сначала на аттенюатор на основе переменного резистора R1. Такая регулировка на входе приёмника позволяет избежать перегрузки каскадов при большом уровне входного сигнала.
Входной контур состоит из катушки (нужная катушка выбирается секцией переключателя S1.1 в зависимости от диапазона) и конденсаторов С1 и С2. Эти конденсаторы образуют ёмкостный трансформатор, через который сигнал поступает на контур и который используется для согласования контура с входом.
Вход преобразователя частоты микросхемы SA612 симметричный. У него есть два входа – выводы 1 и 2. Входной контур подключён между этими двумя входами. А вывод 2 «заземлён» по переменному току через конденсатор СЗ.
В гетеродине работает контур на основе катушек L4-L6, переключаемых второй секцией переключателя S1, - S1.2. Контур гетеродина перестраивается переменным конденсатором С10, максимальная ёмкость которого ограничена конденсатором С9.
Противофазные сигналы продуктов преобразования с выходов преобразователя частоты (выводы 4 и 5) поступают на противофазные входы УНЧ на микросхеме А2 через регулятор громкости на основе сдвоенного переменного резистора R5. Этот резистор регулирует в одинаковой степени уровни обеих противофазных сигналов, что позволяет установить оптимальный уровень сигнала на входах УНЧ и исключить его перегрузку при мощном сигнале.
Конденсатор С5 подавляет суммарный сигнал частот, оставляя разностный. Подача противофазных сигналов с выхода симметричного преобразователя на противофазные входы ОУ на А2 приводит к тому, что УНЧ на основе А2 не чувствителен к синфазным сигналам, то есть помехам от наводок, к которым так чувствительны приёмники прямого преобразования вследствие высокого коэффициента передачи по НЧ. Здесь же усиление УНЧ по синфазному сигналу низко, а по противофазному – максимально. Поэтому полезный сигнал усиливается, а сигнал наводок подавляется.
Контурные катушки намотаны на секционных пластмассовых каркасах с ферритовыми подстроечными сердечниками диаметром 2,5 мм и длиной 12 мм:
L1 – 53 витка ПЭВ 0.12,
L2 – 27 витков ПЭВ 0.12,
L3 – 13 витков ПЭВ 0,35,
L4 – 33 витка ПЭВ 0,12,
L5 – 14 витков ПЭВ 0,35,
L6 – 9 витков ПЭВ 0,35.
Переменный конденсатор С10 – с твёрдым диэлектриком. Такие КПЕ используются в карманных приёмниках с АМ-диапазонами.
Микросхему SA612 можно заменить на SA602, NE612, NE602.
Приёмник перекрывает диапазоны частот значительно шире установленных любительских КВ-диапазонов.
Монтаж выполнен на куске фольгированного стеклотекстолита, со стороны фольги. Основная часть фольги служит общим минусом, а монтаж точек, не соединённых с общим минусом ведётся на «пятачках», вырезанных в фольге, как на монтажных стойках. «Пятачки» можно вырезать в фольге с помощью небольшой электродрели или сверлильного станка, в который вместо сверла вставлена металлическая трубка необходимого диаметра. Края трубки нужно обработать крупным напильником, чтобы придать режущей поверхности шероховатость.

Поскольку гетеродин смесителя работает на частоте принимаемого сигнала, необходимо расположить катушки входного контура как можно дальше от гетеродинных. Это позволит избежать проникновения сигнала гетеродина во входной контур, что необходимо для нормальной работы приёмника.

Применение ИМС двойного балансного смесителя, коим является SA612, при достаточной "чистоте" гетеродинного сигнала (а он, при использовании встроенного гетеродина – довольно "чистый"), даёт возможность вообще отказаться от каких-либо входных диапазонных фильтров. Именно такую идею предложил А. Иванов в статье "КВ-приёмник на обзорный диапазон 1,8-7,5 МГц". Вот что пишет автор:

Приёмник выполнен по схеме прямого преобразования и рассчитан на приём телеграфных и телефонных сигналов. Органами настройки являются два переменных конденсатора, первый для плавной перестройки в пределах всего диапазона, второй для точной подстройки.

Рис.2 Схема приёмника прямого преобразования на диапазон 1,8-7,5 МГц

Приёмник состоит из преобразователя частоты на микросхеме NE612 (аналог SA612), усилителя НЧ на микросхеме LM386 и транзисторе VT1.
Сигнал от антенны поступает на входной регулятор чувствительности – переменный резистор R1. В схеме приёмника нет автоматической регулировки усиления, поэтому чувствительность регулируется вручную.
Входной контур отсутствует. В простом приёмнике прямого преобразования входной контур не является такой уж важной деталью, как, например, в супергетеродинном. Зеркального канала здесь нет. Хотя, конечно входной контур полезен для отстройки от приёма сигналов на гармониках гетеродина. При желании входной контур можно сделать, а перестраивать его второй секцией конденсатора С8 (если он будет двухсекционным).
Преобразователь частоты выполнен на ИМС А1 типа NЕ612 (аналог SA612). Входной сигнал поступает на её вывод 1. Частота настройки гетеродина зависит от контура L1-C6-C7-C8-C9. Плавная настройка в пределах всего диапазона осуществляется переменным конденсатором С8, а точная подстройка – переменным конденсатором С6. Частота гетеродина численно равна частоте настройки приёмника, поэтому частоту настройки можно контролировать частотомером, измеряя частоту на отводе катушки L1.
Продукт преобразования выделяется на выводе 5. Конденсатор С4 – электролитический. Конденсатор С5 подавляет ВЧ составляющую продукта преобразования (суммарный сигнал частот гетеродина и входной).
На транзисторе VT1 – первый усилительный каскад. В процессе налаживания его коэффициент усиления можно изменять подбором сопротивления R4. Цепь R5-C11 представляет собой простейший ФНЧ. Далее – регулятор громкости R6 и основной усилитель НЧ на микросхеме LM386.Нагружен усилитель на стереофонические головные телефоны, обмотки которых включены последовательно. Можно использовать любые телефоны или динамик сопротивлением 8-100 Ом.
Единственная намоточная деталь – катушка контура гетеродина. Она намотана на цилиндрическом каркасе диаметром 5 мм с подстроечным сердечником из феррита 100ВЧ диаметром 2.5 мм. Намотка рядовая виток к витку. Число витков 35, отвод сделан от 8-го витка считая снизу по схеме.
Переменные конденсаторы – с твёрдым диэлектриком. У С6 используется только одна секция, а у С8 обе секции включены параллельно. Но желательно использовать конденсаторы с воздушным диэлектриком.

Хороших результатов можно добиться, применив в смесителе ППП интегральные электронные ключи, представляющих собой ИМС аналоговых высокочастотных мультиплексоров типа 74НС4053 или 74НС4066. Именно такую конструкцию описали в своей статье авторы О. Шипилов и Г. Кобрин.

Простой приёмник прямого преобразования

Приёмник обеспечивает приём любительских станций, работающих телеграфом и однополосной модуляцией в одном из любительских KB диапазонов: 160, 80, 40, или 20 м. Его конструкция очень проста и может быть рекомендована для повторения начинающими радиолюбителями.

Рис.3 Схема приёмника прямого преобразования на ИМС 74НС4066

Приёмник сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 7 до 12 В. Потребляемый ток при этом составляет около 9 мА.
Выходной мощности УНЧ, выполненного на микросхеме К157УЛ1А, вполне достаточно для прослушивания эфира с комфортной громкостью на наушники с сопротивлением капсюлей 32 Ом или более. Благодаря низкому уровню шумов, К157УЛ1А позволяет при несложном схемном решении достичь высокой чувствительности приёмника.
При приёме радиостанций сигнал из антенны через конденсатор С1 поступает в колебательный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С2 и СЗ. Добротность контура выбрана невысокой — такой, чтобы полоса пропускания была равна ширине диапазона. Выделенные контуром сигналы через катушку связи L2 поступают на ключевой преобразователь частоты, выполненный на микросхеме DD1. Основная особенность схемы преобразователя заключается в том, что преобразование происходит на частоте, которая в 2 раза выше частоты гетеродина. Аналогичный принцип преобразования используется в смесителе на встречно-параллельных диодах, предложенном В.Т. Поляковым.

Рассмотрим работу преобразователя на электронных ключах.

Рис.4 Рис.5

Гетеродин выполнен на элементах DD1.3 и DD1.4. При соотношении номиналов резисторов R1, R2 к R3 18/1 постоянная составляющая напряжения на конденсаторах С1 и С2, входящих в состав контура – около 1,7 В Амплитудное значение напряжения гетеродина при этом – около 1,3 В. Из графиков на рис.5 видно, что напряжение на конденсаторах С1 и С2, к которым подключены управляющие входы ключей DD1.1 и DD1.2, достигает порога открывания (2,5 В) при уровне переменного напряжения около 0,7 от амплитудного значения. При таком соотношении переменной и постоянной составляющих напря- жения на контуре длительность открытого состояния ключа составляет 1/4 периода колебания гетеродина. Так как напряжения гетеродина на конденсаторах С1 и С2 находятся в противофазе, то DD1.1 и DD1.2 открываются по очереди на 1/4 периода колебаний гетеродина с промежутком также в 1/4 его периода колебаний. Таким образом, время открытого и закрытого состояний ключа, образованного параллельным соединением DD1.1 и DD1.2, составляет 1/2 периода колебаний с частотой в 2 раза выше частоты гетеродина, что является оптимальным с точки зрения эффективности преобразования на частоте, которая в 2 раза больше частоты гетеродина.

Гетеродин, выполненный на ключах микросхемы 74НС4066, устойчиво работает на частотах до 11 МГц (при напряжении питания 5 В) и до 18 МГц (при напряжении питания 10 В), при этом частота преобразования составляет 22 и 36 МГц соответственно.
Преобразователь частоты, гетеродин которого работает на частоте, которая в 2 раза ниже частоты приёма, имеет несколько очень полезных свойств. Во-первых, на более низкой частоте легче получить ее необходимую стабильность. Во-вторых, уменьшается уровень сигнала гетеродина, проникающего в антенну, что обеспечивает значительное снижение вероятности появления помехи в виде мультипликативного фона. В-третьих, учитывая, что входной и гетеродинный контуры настроены на разные частоты, эти контуры можно располагать в непосредственной близости друг от друга, не опасаясь увеличения проникновения сигнала гетеродина во входные цепи приёмника и разбаланса смесителя. Следовательно, упрощается конструкция приёмника и уменьшаются его размеры.
Настройка на принимаемые радиостанции осуществляется сдвоенным конденсатором переменной ёмкости С5, включённым в цепь контура гетеродина. На выходе преобразователя при помощи фильтра нижних частот (ФНЧ), образованного конденсаторами С9, С10 и индуктивностью L4, выделяется полезный низкочастотный сигнал с двумя боковыми полосами (DSB): 2Fr – Fc и Fc – 2Fr, а остальные продукты преобразования рассеиваются на резисторе R2.
С выхода ФНЧ сигнал поступает на усилители DA1.1 и DA1.2, а затем – на головные телефоны (наушники) или внешний УНЧ.
Конденсатор переменной ёмкости С5 – сдвоенный. Диапазон перекрытия по ёмкости указан в таблице.

Диапазон, м	Минимальн. частота гетеродина, кГц	С1,  пФ	С3,  пФ	С4, С6, пФ	Диапазон перес- тройки С5, пФ	L1,  мкГ	L3,  мкГ
160	910	22	270	3300	480	23	16
80	1745	15	100	2200	380	16	6,4
40	3495	12	62	1000	50	6,4	3,9
20	6995	6,8	22	560	30	3,9	1,7

Можно также применить стандартный КПЕ, ёмкость которого перестраивается в пределах 9...350 пФ. В этом случае последовательно с каждой секцией включается по дополнительному конденсатору: для диапазона 40 м – ёмкостью 82 пФ, а для диапазона 20 м – 56 пФ. Следует заметить, что настройка на радиостанции довольно острая, поэтому КПЕ желательно использовать с верньером.
В качестве каркасов для катушек удобно использовать корпуса от пластиковых шприцев объёмом 2 мл. Для расчёта количества витков можно воспользоваться любым калькулятором, находящимся в сети в открытом доступе.
Катушка L2 наматывается поверх L1 и имеет в четыре раза меньшее количество витков.

Настройка. После проверки правильности монтажа приёмник подключают к блоку питания напряжением 8...12 В. Сначала проверяют работу гетеродина и любым доступным методом устанавливают диапазон его перестройки по частоте.
Входной контур настраивается конденсатором С2 или подстроечным сердечником катушки (если применяется катушка с сердечником) по наибольшей громкости принимаемого сигнала.
Для исключения «микрофонного эффекта» в завершение настройки витки катушек следует залить расплавленным парафином или несколькими каплями цианакрилатного клея (суперклея).
Некоторые радиостанции принимаются при длине антенны всего 1,5...2 м, но для полной реализации возможностей приёмника к нему желательно подключить антенну длиной 5 м и более, а также заземление. При использовании симметричных антенн (например, диполя), заземление не требуется, а фидер (коаксиальный кабель) можно подключить к отводу катушки L1 или к дополнительной обмотке связи, намотанной поверх L1.