Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang

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Detektorempfänger sind in der Regel für den Empfang von Radiosendern konzipiert, die mit AM in den Bändern DV, SV [1, 2] und seltener auch im HF-Band arbeiten. Im UKW-Bereich werden sie praktisch nicht eingesetzt. Dies liegt zum einen daran, dass es notwendig ist, einen für seine Erkennung ausreichenden Signalpegel zu erhalten. Im DV- und MV-Bereich wird dies durch eine Vergrößerung der Antennenlänge erreicht, im VHF-Bereich ist dies nahezu nutzlos, da die Wellenlänge nur wenige Meter beträgt. Zweitens muss die Auswahl des empfangenen Signals sichergestellt werden. Wenn dafür im LW- und SW-Bereich eine Güte der belasteten Schaltung von 25...100 erforderlich ist und die Schaltung mit herkömmlichen LC-Elementen realisierbar ist, dann ist im VHF-Bereich eine Güte von mehr als 100 erforderlich und das ist auch der Fall nicht so einfach zu bekommen.

Es gibt noch ein weiteres Problem: Ein einfacher Diodendetektor kann nur AM-Signale demodulieren. Um FM-Signale zu demodulieren, ist es daher notwendig, zunächst FM in AM umzuwandeln. Dies kann über die Steigung der Amplituden-Frequenz-Kennlinie (Resonanzkurve) des Schwingkreises erfolgen, wie in Abb. 1.

Bei dieser Einstellung führen Änderungen der Frequenz des empfangenen Signals zu Änderungen seiner Amplitude. Das Signal kann dann mit einem einfachen Diodendetektor demoduliert werden. Es ist klar, dass für eine gute Umrechnung eine große Steigung der Kennlinie erforderlich ist, d. h. wiederum hoher Gütefaktor der Schaltung.

Der Spiralhohlraumresonator hat eine hohe Güte (Abb. 2).

Es enthält einen runden oder rechteckigen Schirm, in dessen Inneren eine einschichtige Spule platziert ist. Ein Ende davon ist zum Bildschirm hin geschlossen, das andere Ende ist offen. Um die Frequenz des Resonators abzustimmen, wird von der Seite des offenen Ausgangs der Spirale ein Metallkern oder eine Metallplatte darauf gebracht, und die Kapazität des Resonators ändert sich. Der Gütefaktor unbelasteter Spiralresonatoren kann je nach Bauart und Abstimmfrequenz im Bereich von 200...5000 liegen.

Das Schema des UKW-FM-Empfängers des Detektors ist in Abb. 3 dargestellt. XNUMX.

Seine Basis ist ein Spiralhohlraumresonator. Über den Stecker XS1 wird eine externe Antenne an die Spirale angeschlossen. Die Frequenz des Empfängers wird durch einen variablen Kondensator C1 eingestellt. Ein Halbbrückengleichrichter (Detektor) wird aus den Dioden VD1, VD2 aufgebaut, an die über den Kondensator C2 ein Signal vom Resonator empfangen wird. An den Ausgang des Detektors wird über ein abgeschirmtes Kabel eine Last angeschlossen (seine Kapazität glättet die HF-Welligkeit des erkannten Signals) – hochohmige Telefone oder ein Ultraschallfrequenzgerät mit hohem Eingangswiderstand. Je höher der Lastwiderstand, desto größer ist die Güte des Resonators, was bedeutet, dass ein größeres Signal an die Dioden gelangt und der Pegel des 3H-Signals ansteigt.

Um einen solchen Empfänger herzustellen, müssen Sie zunächst einen Spiralresonator herstellen. Dafür eignet sich ein zylindrisches Metallgefäß aus verzinntem Blech, am besten mit Metalldeckel. Das Empfängerdesign ist in Abb. dargestellt. 4 ist für den Bereich 88...108 MHz ausgelegt.

Wir haben 1 Nescafe-Kaffeedose mit einem Durchmesser von 75 und einer Höhe von 70 mm verwendet. Spirale 2 ist mit PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 2 mm gewickelt und enthält 6 Windungen. Die Wicklung ist rahmenlos, mit einem Durchmesser von 35 mm und einer Länge von 36...40 mm. Es empfiehlt sich, die Windungszahl etwas zu erhöhen, um bei Bedarf eine weitere Anpassung durch Kürzen der Spirale vornehmen zu können. Das untere Ende des Drahtes wird durch das Loch in der Seitenwand geführt, gebogen und an der Außenseite angelötet. Der XS1-Stecker wird auf der Boden- oder Seitenseite montiert und der Mittelkontakt im Abstand von ca. 0,1...0,15 Windungen vom Wicklungsanfang (ohne Berücksichtigung des geraden Drahtstücks) mit der Spirale verbunden. Auf der Innenseite der Dose, näher am Ende der Spirale, sind Dioden angelötet und einer der Anschlüsse wird durch eine Isolierhülse herausgeführt.

Der Kondensator C2 ist ein Stück PEV-2 0,4...0,5-Draht mit einer Länge von 20...30 mm, das neben den Windungen der Spirale platziert wird. Der bewegliche Teil des Kondensators C1 besteht aus einer Metallscheibe 3, die an einer Schraube 4 befestigt ist. Diese Schraube bewegt sich in einer Mutter oder Hülse 5, die mit der Abdeckung 6 verlötet ist. Die Scheibe 3 kann aus bestehen Blech, sein Durchmesser entspricht dem Durchmesser der Spirale, um Verluste darin zu reduzieren, müssen Sie 1...3 Sektoren mit einem Winkel von mehreren Grad ausschneiden.

Um einen Spiralresonator herzustellen, können Sie Metalldosen mit einem anderen Durchmesser verwenden. Je größer der Durchmesser, desto höher ist der Qualitätsfaktor. Ein Resonator mit einem Spalttopf mit anderem Durchmesser oder für einen anderen Bereich kann mit einer vereinfachten Methode [3] berechnet werden, die durchaus zufriedenstellende Ergebnisse liefert.

Zunächst sollten Sie sich bemühen, eine Dose (siehe Abb. 2) mit einem Verhältnis H/D = 1,2...1,3 zu wählen, wobei H die Höhe der Dose ist; D ist der Durchmesser der Dose. Wenn das Verhältnis unterschiedlich ist, erhöht sich der Berechnungsfehler. Anzahl der Windungen N = 2586/(Fr), wobei F die obere Abstimmfrequenz (MHz) ist; r ist der Radius der Dose (cm). Der Durchmesser der Spiralwicklung (in der Mitte des Drahtes) d = r, Wicklungslänge I = 1,5r, Wicklungssteigung a = I/N, Drahtdurchmesser b = a/4. Es empfiehlt sich, den Abstand von den Spulenenden zu den unteren und oberen Wänden im Bereich L = 0,25...0,3D einzuhalten.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Glases Folgendes. Entscheidend ist die Sauberkeit der Innenfläche; gut ist es, wenn sie glänzt. Es ist wünschenswert, dass keine Verbindungen parallel zur Spule vorhanden sind. Da diese jedoch in den meisten Fällen vorhanden sind, müssen Sie auf deren Qualität achten und sie gegebenenfalls löten. Das untere, geerdete Ende der Spule muss im rechten Winkel zur Seitenwand geführt werden.

Basierend auf dem oben Gesagten können wir den Schluss ziehen, dass das vom Autor verwendete Glas nicht die beste Option ist. Das H/D-Verhältnis lag bei etwa 1, weshalb die unteren Windungen zu nahe an der Bodenwand lagen, was bedeutete, dass der Qualitätsfaktor abnahm. Der Berechnungsfehler überschritt nicht 8...10 % - die Windungszahl sollte 6,5 betragen, nach der Anpassung stellte sich jedoch heraus, dass sie 6 betrug.

Die Antenne war ein Stück Draht mit einem Durchmesser von 1...1,5 mm und einer Viertelwellenlänge, in diesem Fall etwa 70 cm. Der Pegel des empfangenen Signals hängt stark von der Ausrichtung der Antenne und ihrem Standort ab. Es empfiehlt sich, im Empfänger Hochfrequenz-Germanium-Detektordioden mit möglichst geringer Kapazität zu verwenden.

Um einen lauten Empfang über Kopfhörer zu erhalten, ist eine hohe Feldstärke des empfangenen Signals erforderlich, was in unmittelbarer Nähe des Radiosenders möglich ist. In diesem Fall muss man sich bemühen, die Güte des Resonators zu erhöhen, indem man die Kapazität des Kondensators C2 verringert, also ein Stück Draht aus der Spirale entfernt.

Bei großer Entfernung zum Radiosender ist der Telefonempfang aufgrund des geringen Signalpegels schwierig. Dann muss das Signal vom Detektor zum Ultraschall-Echolot gesendet werden, dessen Eingangswiderstand mehr als 100 kOhm betragen muss und dessen Empfindlichkeit 1...3 mV betragen muss. Wenn kein solcher Ultraschall-Echolot vorhanden ist, können Sie ihn selbst herstellen und so den gesamten UKW-FM-Empfänger herstellen. Darüber hinaus können Sie ein vorhandenes Ultraschallgerät verwenden, indem Sie eine passende Stufe auf einem Feldeffekttransistor herstellen.

Beim Testen des Empfängerlayouts mit dem Autor des Artikels wurde aufgrund der Entfernung zu den sendenden Radiosendern (der nächste, aber nicht der leistungsstärkste, in einer Entfernung von 2 km, der Rest liegt weiter entfernt) bei Telefonen mit einem Widerstand von mehreren kOhm, es wurde nur ein Radiosender empfangen, und zwar schwach. Ich musste Ultraschallfrequenz hinzufügen, woraufhin drei Radiosender (von sieben in diesem Bereich) sehr laut (ungefähr gleich) und in guter Qualität empfangen wurden. Zwei davon wurden lauter empfangen, wenn die Antenne horizontal ausgerichtet war, und einer wurde lauter empfangen, wenn die Antenne vertikal ausgerichtet war. Die Frequenzen dieser Radiosender liegen etwa 2 MHz auseinander und es wurden keine gegenseitigen Störungen beobachtet. Der Empfänger befand sich auf der Fensterbank, die Antenne war etwa 70 cm lang. Messungen ergaben, dass die Bandbreite des belasteten Spiralresonators in dieser Anordnung etwa 800...850 kHz betrug, was einem Gütefaktor von etwa 125 entspricht.

Bei hohem Signalpegel empfiehlt es sich, den Qualitätsfaktor und damit die Selektivität zu erhöhen, indem der Eingangsstecker näher am geerdeten Ende der Spirale angeschlossen wird. Es ist zu beachten, dass der Empfänger weder über ein AGC-System noch über einen Begrenzer verfügt, sodass die Spannung des 3H-Ausgangssignals vom Pegel des empfangenen Signals abhängt. Dadurch werden leistungsstärkere Radiosender mit höherer Lautstärke empfangen.

Die Ultraschallschaltung ist in Abb. 5 dargestellt. XNUMX, ein.

Seine Basis ist die Mikroschaltung K174UN7 in einem vereinfachten Standardanschluss. Am Eingang des Ultraschallgebers ist am Transistor VT1 ein Quellenfolger installiert, der den Eingangswiderstand erhöht. Die Lautstärke wird über den Widerstand R3 geregelt, der Widerstand R4 stellt die optimale Verstärkung der Mikroschaltung ein.

Die Verbindung zum Empfänger sollte mit einem abgeschirmten Kabel möglichst kurzer Länge erfolgen. Durch die Kombination eines Resonators und eines Ultraschall-Echolots in einem Design, beispielsweise in einem Gehäuse aus einem Teilnehmerlautsprecher, können Sie einen guten UKW-FM-Empfänger herstellen. Wenn der Signalpegel am Empfangsort so hoch ist, dass am Empfängerausgang eine konstante erfasste Spannung von mehr als 1 V vorliegt, muss die Source-Folger-Schaltung gemäß Abb. modifiziert werden. 5 B.

Alle Teile des Ultraschallgeräts sind auf einer Leiterplatte aus Glasfaserfolie untergebracht, deren Skizze in Abb. dargestellt ist. 6.

Folgende Teile können im Gerät verwendet werden: Feldeffekttransistor - KP303G, D, KP307A, B; Polarkondensatoren - K50; unpolar - K10-17; variabler Widerstand - SP4, SPO; manipuliert - SPZ-19; Festwiderstände - MLT, S2-33.

Literatur

1. Polyakov V. Theorie: Ein bisschen über alles. 4.3 Funkempfänger für AM-Signale. – Radio, 1999, Nr. 9, S. 49,50.
2. Polyakov V. Verbesserung des Detektorempfängers. – Radio, 2001, Nr. 1, S. 52, 53.
3. Hanzel G. Handbuch des Filterdesigns. - M.: Sov. Radio, 1974.

Autor: I. Aleksandrov, Kursk

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