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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK FM-Empfänger für den 430-MHz-Bereich. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Die Entwicklung der Amateurfunkkommunikation auf VHF unter Verwendung von Schmalband-FM wird, wie in [1] erwähnt, hauptsächlich durch das Fehlen einfacher Konstruktionen von VHF-FM-Empfängern, -Sendern und -Transceivern eingeschränkt. Der beschriebene Empfänger ist aufgrund der Verwendung eines Phasenregelkreisdetektors (PLL) [2] relativ einfach. Das Gerät arbeitet im Band 430...440 MHz. Seine Empfindlichkeit bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 10 dB beträgt 0,1 μV. Der Empfänger ist auf einer Überlagerungsschaltung mit einer Frequenzumsetzung aufgebaut (Abb. 1). Der Lokaloszillator besteht aus einem G1-Oszillator mit Quarzfrequenzstabilisierung, der Schwingungen mit einer Frequenz von 45 MHz erzeugt, Frequenzverdreifachern U3, U4, Verstärker A4 und Bandpassfiltern Z5, Z6.
Schwingungen mit einer Frequenz von 405 MHz aus dem Lokaloszillator werden dem Mischer W zugeführt. Auch hier werden über das Eingangsfilter Z1 Sendersignale empfangen. Das vom Mischer U1 umgesetzte Spektrum der Zwischenfrequenzen liegt im Bereich von 25...35 MHz. Die Bandbreite des ZF-Pfades (mit den Verstärkern A1, A2) wird durch die Filter Z2-Z4 bestimmt. Herkömmliche Empfängerkonstruktionen beinhalten außerdem die Verwendung eines zweiten Frequenzwandlers, eines abstimmbaren zweiten lokalen Oszillators und eines Schmalband-ZF-Verstärkers mit einem FM-Detektor – tatsächlich wird ein zusätzlicher FM-Empfänger benötigt. In diesem Gerät wird als Schmalband-FM-Empfänger ein Direktumwandlungsempfänger mit einer U2-PLL verwendet, der auf einem einzigen Transistor [3] aufgebaut ist und eine gute Empfindlichkeit und Selektivität aufweist. Ein schematisches Diagramm des Signalpfads ist in Abb. dargestellt. 2. Der Mischer besteht aus einer Rückwärtstunneldiode VD1. Der ZF-Verstärker enthält zwei identische Verstärkungsstufen, die nach einer Kaskodenschaltung mit den Transistoren VT1, VT2 bzw. VT3, VT4 aufgebaut sind. Auf dem VT5-Transistor ist ein synchroner Phasendetektor montiert, der die Zwischenfrequenz in Audiofrequenz umwandelt. Die Umwandlung erfolgt bei der zweiten Harmonischen der erzeugten Schwingungen, da die Schaltung L7C18C20 durch den Kondensator C20 im Bereich von 12,5...17,5 MHz abgestimmt wird. Die Selektivität wird durch die Wirkung einer PLL gewährleistet: Wenn sich die Frequenz des lokalen Oszillators der Hälfte der Signalfrequenz des empfangenen Senders nähert, wird diese Frequenz erfasst und FM synchron erkannt [3]. In diesem Fall beträgt die Ausgangsspannung 3H, unabhängig vom Pegel der FM-Eingangssignale, was der Wirkung von AGC entspricht, und Amplitudenmodulation und Impulsrauschen werden ebenfalls unterdrückt. Das 3F-Band (ca. 3 kHz) wird durch den Tiefpassfilter (LPF) R19C17 bestimmt. Am Empfängerausgang kann ein RC- oder LC-Tiefpassfilter höherer Ordnung eingesetzt werden, was das Signal-Rausch-Verhältnis weiter verbessert.
Die Verwendung nur eines VT5-Transistors anstelle eines mehrstufigen FM-Empfängers reduzierte den Gesamtrauschpegel des Pfades erheblich. Entscheidend hierbei ist, dass die Basis dieses Transistors 3H über einen Hochleistungskondensator C16 (10 μF) mit einer gemeinsamen Leitung verbunden ist. Es wurde experimentell festgestellt, dass die Kapazität dieses Kondensators die Leistung des PLL-Systems bestimmt. Um sowohl den lokalen Oszillator als auch den Mischer zu betreiben, reicht es aus, wenn die Kapazität nur 10 pF beträgt. In diesem Fall funktioniert das PLL-System jedoch praktisch nicht und der Pegel des 000H-Rauschens des Transistors VT3 steigt stark an. Ein Ausgangstonsignal mit einem Pegel von mehreren zehn Millivolt kann einem einfachen 3-Stunden-Verstärker zugeführt werden. Das schematische Diagramm des lokalen Oszillators des Empfängers ist in Abb. 3 dargestellt. 1. Der lokale Oszillator wird nach dem traditionellen Schema zum Multiplizieren der Frequenz des Hauptoszillators hergestellt, der auf einem Transistor VT45 aufgebaut ist und mit einer Frequenz von 1 MHz arbeitet - der dritten mechanischen Harmonischen des Quarzwiderstands ZQ2. Die Kaskade am Transistor VT2 ist ein Frequenzverdreifacher. Seine Last ist eine auf 8 MHz abgestimmte L135C3-Schaltung. Die Kaskade am Transistor VT3 verstärkt sich. Die L12C135-Schaltung hebt ein 4-MHz-Signal hervor. Der zweite Frequenzverdreifacher ist auf einem VT4-Transistor aufgebaut. Seine Last - die Schaltung auf den Elementen L6-L17, C18, C 20, C405 - wählt ein Signal mit einer Frequenz von 4 MHz aus und unterdrückt die Nebenprodukte der Frequenzmultiplikation. 19über die Kommunikationsschaltung C7L8 wird das Signal der Schaltung L21C22C4 zugeführt, die die Filterung des Ausgangssignalspektrums weiter verbessert, 9über die Kommunikationsschleife L405 werden Schwingungen mit einer Frequenz von 1 MHz dem Ausgangsanschluss XWXNUMX und dann dem zugeführt Rührgerät.
Strukturell ist der Empfänger in zwei Gehäusen aus versilbertem Messing (Kupfer) montiert und durch Trennwände in Abschnitte unterteilt. Der Signalblock wird durch volumetrische gedruckte Verdrahtung auf der Platine hergestellt. Der lokale Oszillator verwendet eine volumetrische Montage auf Stützstiften, die mit PTFE-Buchsen vom Gehäuse isoliert sind. Die tragenden Elemente für die Leistungskreise sind Sperrkondensatoren C5, C7, C9, C11, C13, C15, C16. Die Lage der Hauptelemente in den Blöcken ist in Abb. dargestellt. 4. Die Anschlüsse der Elemente sollten so kurz wie möglich sein; die Spulen L4, L5 und Leitungen L6, L8 in der Lokaloszillatoreinheit werden direkt an die Anschlüsse der Kondensatoren C17, C18, C20-C22 angelötet. Um die Größe von Mikrowellen-Oszillationssystemen zu reduzieren, werden im Eingangskreis des Signalpfads und in den Ausgangskreisen des lokalen Oszillators Spiralresonatoren verwendet, deren Länge um ein Vielfaches kürzer ist als die von Streifenleitungen [4]. Die L1-Leitung im Hochfrequenzgerät besteht aus einem versilberten Kupferband mit einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 1 mm, das zu einer Spirale mit einem Durchmesser von 6,5 und einer Steigung von 2,5 mm gerollt ist. Die Anzahl der Windungen in der Spirale beträgt 5, die Gewindegänge erfolgen aus der 1. und 4. Windung. Die Leitung L8 des Lokaloszillatorblocks ist ähnlich aufgebaut, jedoch ohne Anzapfungen. Die Kommunikationsschleifen L7, L9 bestehen aus Klammern aus versilberten Kupferdrahtstücken mit einem Durchmesser von 0,8 und einer Länge von 30 mm (Abb. 4). Resonator L6 ist ein versilberter Streifen mit den Maßen 48x4x1 mm. Die Gewindebohrer befinden sich in einem Abstand von 6,5+9,5+16 mm (gerechnet ab dem mit dem Gehäuse verbundenen Ende).
Die Spulen L2, L3, L5, L7 im Signalblock sind rund um rund mit PEV-2 0,5-Draht gewickelt; L2 enthält 5 + 4 Windungen, L3, L5 - jeweils 6 + 4, L7 - 12. Im lokalen Oszillator haben die Spulen L2 und L3 2 + 1,5 Windungen, L4 und L5 - jeweils 3 Windungen. L2 und L3 werden mit einem Abstand von 2 mm mit einem versilberten Draht mit einem Durchmesser von 0,8 mm hergestellt, L4, L5 - mit einem Abstand von 4 mm mit einem versilberten Draht mit einem Durchmesser von 1,2 mm. Diese Spulen werden auf Polystyrolrahmen mit einem Durchmesser von 6,5 mm aus den UPCHI-Pfaden von einheitlichen Fernsehgeräten gewickelt. Drosseln L4, L6 - DM-0,1. Der Kondensator C20 der Signaleinheit besteht aus einem Abstimmkondensator mit einem Luftdielektrikum und einer länglichen Achse; direkt neben der Kontur L7C18 platziert. Festwiderstände - MLT. Trimmerkondensatoren – KPVM, Stützkondensatoren – KO-2 oder jede geeignete Größe mit einer Kapazität von 1000...6800 pF, der Rest – KM, KD. Kondensatoren C16, C22 im Signalblock - K53-1 oder K50-6. Anstelle der GI401A-Diode können Sie GI401B, AI402A mit einem beliebigen Buchstabenindex anstelle von GT313B-Transistoren verwenden - KT3128A, KT3127A, KT328B. Der Transistor GT31 IE (VT5 in der Signaleinheit) wird durch GT311I, KT306B, KT312B, KT316A ersetzt. Die Einrichtung des Empfängers beginnt ab dem Signalblock. An den Ausgangsstecker XW1 wird ein 3H-Verstärker angeschlossen. Schließen Sie dann die Stromquelle an und stellen Sie sicher, dass die Kaskade am Transistor VT5 funktioniert, indem Sie den Emitter des Transistors mit einem Schraubendreher berühren. Wenn der Transistor ordnungsgemäß funktioniert, sollten Sie einen Wechselstromhintergrund hören. Als nächstes wird eine Antenne oder ein Standardsignalgenerator (SSG) an den Kollektor des Transistors VT4 angeschlossen und der Empfang wird durch Umstrukturierung der C20C18L7-Schaltung erreicht! Amateurfunksender oder „GSS“-Trägerfrequenz im Bereich 28...30 MHz. Bei der Abstimmung auf den Träger sollte die Frequenz erfasst und gehalten werden. Bei Bedarf Kondensatoren C18 und C19 auswählen, um einen stabilen Empfang zu erreichen [3]. Danach , die Antenne oder GSS wird an den Basistransistor VT3 und dann an den Verbindungspunkt der Elemente VD1 und C2 angeschlossen und die Funktionsfähigkeit des ZF-Pfades überprüft. Die Schaltkreise L2C3C4, L3C8R8, L5C14R16 werden so eingestellt, dass die Bandbreite des ZF-Pfades beträgt 25...35 MHz, Die Einstellung des Lokaloszillatorblocks beginnt mit einem Quarzoszillator – es muss eine stabile Erzeugung bei der dritten mechanischen Harmonischen des Quarzresonators vorliegen. In den restlichen Stufen werden die Schaltungen auf die in Abb. 3. Dann wird der Ausgang des Lokaloszillatorblocks mit dem Mischer des Signalblocks verbunden und durch Zuführen einer Trägerfrequenz im Bereich von 430 ... 440 MHz an den Antenneneingang vom GSS wird das Signal durch Abstimmung empfangen die L7C20C18-Schaltung. Danach wird der Signalpegel am Empfängereingang auf einen Frequenzhaltefehler reduziert und durch Anpassen der L1C1-Schaltungen in der Signaleinheit und L6C20, L8C21C22 im lokalen Oszillator wird eine zuverlässige Erfassung und Speicherung der Signalfrequenz erreicht. Diese Operationen werden wiederholt, bis der Minimalwert des Eingangssignals erreicht ist, der immer noch das Halten der Frequenz sicherstellt. Damit ist die Einrichtung des Empfängers abgeschlossen. Literatur
Autor: A. Mikhelson (UA6AFL), Krasnodar; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Kommentare zum Artikel: Andrew Die Endstufe und der FM-Detektor sind im Wesentlichen "Zakharovs UKW-FM-Empfänger" aus der Zeitschrift Radio. Ein solcher Empfänger wurde von mir in den 90er Jahren zusammengebaut und zeigte eine schreckliche Instabilität und Empfindlichkeit (der Signalpegel sollte mehrere zehn Millivolt betragen). UPCH-Verstärkung - maximal 60 dB. Wir betrachten: 0,1 μV - 3 dB = 66 nVolt. Die Eingangsimpedanz der ersten Stufe beträgt ca. 2000 Ohm. Transformationskoeffizient - Quadratwurzel (2000/50) = 6. Gesamt - 0,4 μV am Eingang des IF. Wir multiplizieren mit dem Verstärkungsfaktor des IF 1000, wir erhalten - 400 μV. Das heißt, der akzeptable Signalpegel am Empfängereingang sollte 10-mal höher sein. Irgendwo um 10 Mikrovolt. Andernfalls müssen Sie sicherstellen, dass die Fliege / der Wind / die Sonne den lokalen Oszillator und den Detektor vom Typ "Zakharov VHF FM Receiver" nicht niederschlagen.
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