Глава 3 AM- И ЧМ-РАДИОКОНВЕРТЕРЫ
В практике радиоприема нередко возникает необходимость преобразовывать сигналы одной частоты в другую. Например, частоты радиостанции КВ-диапазона в частоты СВ-диапазона, частоты УКВ-диа-пазона - 65-74 МГц в УКВ-диапазон частот 87-108 МГц и наоборот. Это расширяет возможности существующих радиосредств. Например, прослушивать радиостанции КВ-диапазона на радиоприемниках, имеющих СВ-диапазон, использовать импортные радиоприемники для прослушивания радиостанции в отечественном диапазоне и отечественных радиоприемников для приема радиостанции западного стандарта частот. Нередко возникает проблема преобразования частот в рамках одного какого-нибудь диапазона: KB - в KB, УКВ - в УКВ и т.д.
Поставленные задачи наиболее просто решаются использованием специальных устройств - радиоконвертеров, называемых обычно просто конвертерами. Эти устройства преобразуют сигналы из одних частот в другие. Обычно используют конвертеры для преобразования радиосигналов в диапазонах СВ и KB (сигналы с амплитудной модуляцией) и УКВ (частотная модуляция). Такие конвертеры часто называют, соответственно, AM- и ЧМ-конвертерами. Хотя встречаются АМ-устройства - для УКВ-диапазона и ЧМ - для KB-, СВ- и даже для ДВ-диапазона.
Конвертер, как правило, представляет собой супергетеродинный радиоприемник с обычно неперестраиваемым гетеродином. Кстати, достаточно часто конвертеры имеют коэффициент усиления больше единицы, т.е. производят усиление сигнала. За счет преобразования радиосигнала повышается общая помехозащищенность радиоприема.
В основе схемы конвертера обычно лежит схема смесителя и генератора (гетеродина), осуществляющих преобразование частоты сигнала. Принцип преобразования основан на получении разности или суммы частот входного сигнала и частоты гетеродина: разность - для преобразования из большей частоты в меньшую, сумма - из меньшей частоты в более высокую. Полученная разностная (или суммарная) частота и является выходным сигналом конвертера и, соответственно, входным сигналом для последующего приемника.
На рис.3.1 представлены примеры типовых схем генераторов, часто используемых в гетеродинах конвертеров.
Для обеспечения предварительного усиления входных радиосигналов в составе конвертеров применяют одно- или многотранзисторные усилители высоких частот - УВЧ.
Нарис.3.2-рис.3.4 представлены несколько вариантов схем АМ-кон-вертеров, осуществляющих преобразование радиосигналов из диапазона сигналов KB в радиодиапазон СВ. При этом приведены два варианта схем и конструкций конвертеров: первый - настройка на частоты радиостанций СВ-радиоприемником, второй - элементами конвертера при фиксированной настройке радиоприемника.
Выбирая схему конвертера, следует учитывать, что первый вариант проще и дешевле второго.
На рис. 3.2 представлена одна из схем АМ-конвертера (KB в СВ) с настройкой на необходимую частоту (радиостанции КВ-диапазона) СВ-радиоприемником. Данный конвертер обеспечивает радиоприем КВ-ра-диостанций в четырех поддиапаэонах: 14 м. 20 м, 25 м, 41 м.
Конвертер состоит из гетеродина (Т2) и усилителя-смесителя (Т 1). Гетеродин выполнен по схеме индуктивной трехточки. Напряжение гетеродина подается в эмиттерную цепь смесителя. Входной контур (L1, L2-C7C8/C11C12/C15C16/C19C20) - широкополосный, настроен на середину каждого КВ-диапазона (14 м, 20 м, 25 м, 41 м). Контур гетеродина настраивается так, чтобы при настройке на среднюю частоту каждого КВ-поддиапазона на выходе конвертера получились разностные составляющие с промежуточной частотой, находящейся в середине средневолнового диапазона. Выбор соответствующего поддиапазона осуществляется с помощью переключателя. Выход конвертера подключается к антенному входу СВ-радиоприемника. В качестве антенны конвертера используется отрезок медного провода. Радиоэлементы:
К1=15к. R2=10K. R3=300, R4=lK. К5=6.2к, Кб=3к, R7=13, К8=1к, R9=27:
С1=10н. С2=6.8н. С3=10н, С4=10н, С5=10н, С6=6.8н. С7=30, С8=6-25, С9=47, С10=6-25, С11=47, С12=6-25, С13=91, С14=6-25, С15=180, С16=6-25, С17=220, С18=6-25, С19=390, С20=6-25, С21=620, С22=6-25;
Рис.3.1. Примеры схем генераторов, используемых в гетеродинах конвертеров.
Т1,Т2 - ГТЗ 10И или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ3107, КТ361 и т.д. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
Катушки наматывают на каркасах 5 мм.
L1.L2 размещены на общем каркасе на расстоянии 5 мм одна от другой.
LI - 22 витка ПЭЛШО 0.2, внавал. ширина 5 мм.
L2 - 8 витка ПЭЛ 0.64. с шагом 1.5 мм.
L3 - 13.5 витка ПЭЛ 0.41, с шагом 0.5 мм, отводы от 0.5 и 8.5 витков, считая от заземленного вывода.
L4 - дроссель, 60 витков ПЭЛ 0.12, внавал. ширина 10 мм.
Переключатель КВ-поддиапазонов S1 - П2К.
На рис.3.3 представлен еще один вариант АМ-конвертера (KB в СВ) с фиксированной частотой гетеродина и настройкой СВ-радиоприем-ником. Этот конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в диапазонах: 25 м, 31 м, 41 м, 49 м, 52 м. Радиоэлементы:
Rl=47K,R2=10K,R3=330,R4=lK,R5=5lK,R6=10K,R7=1.2K,R8=1.2K, R9=510, R10=1.2K, R11=33K, Р12=10к;
C1=10-30, C2=20, C3=27, C4=51, C5=75. C6=82, С7=1н-6.8н, С8=1н-6.8н. С9=1н-6.8н, С10=91-220, С11=6.8н-15н, С12=16, С13=24, С14=43, С15=5б, С16=б2, С17=47. С18=3н-10н, С19=3н-10н, С20=10-50мкФ;
Т1,Т2,ТЗ - ГТЗ 10И, ГТЗ 13 или аналогичные, могут быть использованы, КТ3107, КТ361 и т.д.
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д., С20 - К50-6, К53-14 и др.
Катушки наматывают на каркасах диаметром 7 и высотой 10 мм.
Подстройка - ферритовые сердечники диаметром 5 мм.
L1,L2 и L3.L4 расположены на общих каркасах.
L1,L3 - 25 витков ПЭВ 0.3,
L2.L4 - 6 витков ПЭЛШО 0.12.
На рис.3.4 представлен один из вариантов АМ-конвертера (KB в СВ) с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина и фиксированной выходной частотой (СВ). Этот конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в диапазонах: 25 м, 31 м, 41 м, 49 м, 52 м. Радиоэлементы:
Р1=47к, R2=10K. R3=1.2K, Р4=1.2к, R5=820, R6=510, Р7=1.2к, К8=33к, R9=10K, R10=150;
C1=10-30. C2=5-380, С3=1н-6.8н, С4=6.8н-15н, C5;:slн-б.8н, С6=3н, С7=47, С8=5-380, С9=6.8н-15н, С10=10-50мкФ;
Рис.3.2. Схема АМ-конвертера ( KB в СВ )
с фиксированной частотой гетеродина.
Рис.3.3. Схема АМ-конвертера ( KB в СВ )
с фиксированной частотой гетеродина.
Рис.3.4. Схема АМ-конвертера (KB в СВ) с фиксированной выходной частотой (СВ) и с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина.
Т1,Т2 - ГТ310И, ГТ313 или аналогичные, могут быть использова- j ны,КТ3107,КТ361 и т.д.
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д., С10 - К50-6, К53-14 и др.
Катушки наматывают на каркасах диаметром 7 и высотой 10 мм. '
Подстройка - ферритовые сердечники диаметром 5 мм.
L1.L2 и L3,L4 расположены на общих каркасах. '
L1.L3-25 витков ПЭВ 0.3,
L2.L4 - 6 витков ПЭЛШО 0.12. i
Следует заметить, нто приведенный конвертер с перестраиваемыми ' частотами входного контура и фиксированной выходной частотой фактически является обычной и стандартной частью супергетеродинного радиоприемника и всегда присутствуют в его составе. Это его УВЧ и J гетеродин. Для такого узла выходная частота составляет стандартную J фиксированную величину - 465 кГц.
В последнее время более широкое распространение получили ЧМ-конвертеры УКВ-диапазонов. Это объясняется сравнительно простыми t схемами, конструкциями, малыми габаритами и высоким качеством pa- i диопередач, связанных с особенностями ЧМ-модуляции. '
На рис. 3.5 представлены схемы ЧМ-конвертеров, осуществляющих преобразование радиосигналов из диапазона 65.8-73 МГц в диапазон частот 95.8-103 МГц. Данные устройства позволяют прослушивать радиостанции традиционного отечественного диапазона на импортных радиоприемниках и магнитолах.
В схеме конвертера - рис.3.5.а использованы два полевых транзис- \ тора. На Т1 собран усилитель и смеситель, на Т2 - гетеродин. Частота гетеродина - 30 МГц. Частота выходного сигнала равна частоте входного плюс частота гетеродина.
Ввод данного устройства подключается к антенне, в качестве которой может быть использована телескопическая антенна или кусок толстого медного провода. Выход конвертера подключается к антенному i входу или непосредственно к телескопической антенне используемого радиоприемника.
Радиоэлементы:
Rl=lK.R2=2K,R3=100K:
С1=33, С2=6.8н, С3=100, С4=51, С5=100, С6=6.8н; i
Т1.Т2 - КПЗОЗГ.В.Д, можно использовать полевые транзисторы ' КП307, КП302 и др. Конденсаторы типа КЛС. КМ, КД и т.д. L1.L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4: LI ¦ -1+4 витков, L2 - 2+8 витков, подстроечники - латунные, i
Рис.3.5. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров с использованием
полевых транзисторов (65.8-73 МГц в 95.8-103 МГц).
Настройка:
подстроечником катушки L2 устанавливается частота гетеродина равной 30 МГц, с помощью подстроечника L1 входной контур настраивается на середину отечественного диапазона.
Приведенную схему можно использовать как для преобразования радиочастот из отечественного диапазона (65-73 МГц) в зарубежный (87-108 МГц), так и наоборот - из 87-108 МГц в 65-73 МГц. Данный конвертер можно использовать и для других частотных диапазонов. В этих случаях параметры используемых контуров и частоты гетеродина конвертера корректируют в зависимости от выбранных частот входного и выходного сигналов.
На рис. 3.5. б приведена схема конвертера повышенной чувствительности. Для этого к схеме конвертера, представленной и описанной выше, добавлен усилитель высокой частоты на р-п-р транзисторе. Для обеспечения преемственности описания в новой схеме сохранена нумерация сходных элементов предыдущей схемы рис.3.3.а. Радиоэлементы:
Rl=lK, R2=2K, R3=100K, К4=6.8к, R5=360, К6=16к, К7=100к-1М, R8= 100-300;
С1=33, С2=6.8н, С3=100, С4=51, С5=100, С6=6.8н, С7=47-100, С8=33, С9=36-100, С10=160-360, С11=1н-10н;
Tl, T2 - КПЗОЗГ,В,Д, можно использовать полевые транзисторы КП307, КП302 и др.
ТЗ - КТ3127, КТ3128 или аналогичные, могут быть использованы транзисторы ГТЗ 13.
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1, L2, L3 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4 мм; L1, L3 -1+4 витков, L2 - 2+8 витков, подстроечники -латунные.
На рис.3.6 приведены схемы УКВ-конвертеров на биполярных транзисторах. Приведенные параметры радиоэлементов предназначены для преобразования частот диапазона 65-73 МГц в 87-108 МГц. Это позволяет принимать на импортные радиоприемники передачи отечественных радиостанций. Схемы отличаются доступностью деталей, простотой конструкций и настройки.
Радиоэлементы для схемы рис.З.б.а:
К1=150к, К2=1.6-2.2к, К3=150к, К4=1.6-2.2к, R5=470-560, К6=16к, К7=10к;
С1=24, С2=100-150, С3=100-150, С4=100-150, С5=5-20, С6=10,
Рис.3.6. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на биполярных транзисторах (65-73МГц в 95.8-ЮЗМГц).
С7=10-50, С8=100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Т1.Т2.ТЗ - ГТЗ 11И или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ368 или КТЗ 102. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1,L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой - 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй - 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. L3.L4 - на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4, L3 - 4 витка, L4 -10 витков, подстроечник • латунный.
На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90 градусов друг к другу.
Радиоэлементы для схемы рис.3.6.6:
К1=150к, R2=1.6-2.2K, R3=150ic, К4=1.6-2.2к, R5=470-560, R6=16ic, R7=10K;
C1=24, C2=100-150, C3-=\00-l50, С4=100-150, C5=5-20, C6=10,
C7=10-50, C8=100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Т 1,Т2,ТЗ - ГТЗ 11И или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ368 или КТЗ 102. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1,L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой -10 витков провода ПЭВ 1.0, второй - 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. L3 - дроссель, индуктивность не менее 10 мкГн, эту катушку можно намотать на кольце 1000 НН диаметром 5 мм.
L4 - на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4, 10 витков, подстроечник - латунный.
На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90 градусов друг к другу.
К недостаткам приведенных схем следует отнести, например, нестабильность, частоты гетеродина. Это вызвано нестабильностью параметров LC-контура. Схему конвертера можно существенно улучшить, если работу гетеродина стабилизировать кварцевым резонатором.
На рис.З.б.г приведена схема улучшенного варианта конвертера УКВ-диапазона. Частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором. Радиоэлементы для схемы рис.З.б.а:
К1=150к, К2=1.6-2.2к, К3=150к, К4=1.6-2.2к, R5=470-560, К6=16к, R7=10K;
С1=24, С2=100-150, С3=100-150, С4=100-150, С5=5-20, С6=10,
С7=10-50, С8=100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Рис.3.7. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на биполярных и МОП-транзисторах.
Т1,Т2,ТЗ - ГТ311И, КТ368, КТ3102 или аналогичные.
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1,L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой - 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй - 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. L3, L4 - индуктивности не менее 10 мкГн, эти катушки можно намотать на кольцах 1000 НН диаметром 5 мм.
Ql - кварцевый резонатор на частоту 22-36 МГц.
На рис. 3.7 представлены две схемы УКВ-конвертеров в конструкциях которых использованы полевые транзисторы с изолированными затворами - МОП-транзисторы. Это позволяет упростить схемы при повышении их качественных параметров.
Гетеродины выполнены по стандартным схемам. МОП-транзисторы применены в УВЧ.
Радиоэлементы для схемы рис.3.7.а:
R1=560-680, R2=5.1, К3=18к;
С1=30, С2=30, С3=100-300, С4=10, С5= 10-15, С6=1н-10н, С7=2н-6.8н;
Т1 - КП305Ж, КП305Е, Т2 - П416, ГТЗ 10, ГТЗ 13, КТ368 или аналогичные.
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1.L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4; LI - 1+4 витков, L2 - 5 витков, подстроечники - латунные. L3 - на каркасе 6 мм от KB контура радиоприемника, 2+9 витков провода ПЭВ 0.15-0.2.
На рис. 3.7.б представлена схема аналогичного конвертера, отличающаяся от предыдущей наличием дополнительного УВЧ на транзисторе. Это позволяет повысить чувствительность конвертера. Радиоэлементы для схемы рис.3.7.6:
R1=560-680, R2=5.1, К3=18к, R4=6.8K, R5=390, К6=18к;
С1=30, С2=30, С3=100-300, С4=10, С5=10-15, С6=1н-10н, С7=2н-6.8н, С8=30, С9=30-50, С 10=300-510;
Т1 - КП305Ж, КП305Е, Т2 - КТ368, П416, ГТЗ 13, ГТЗ 10 или аналогичные, ТЗ - ГТЗ 10, КТЗ 127А, КТЗ 128А, КТ368 или аналогичные. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
LI, L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0.3-0.4; L1, L4 - 1+4 витков, L2 - 5 витков, подстроечники -латунные. L3 - на каркасе 6 мм от KB контура радиоприемника, 2+9 витков провода ПЭВ 0.15-0.2.