Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang

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Das ungebrochene Interesse unerfahrener Funkamateure am Bau einfacher Direktverstärkungsempfänger zwang den Autor, die Entwicklung eines weiteren wirtschaftlichen Mittelwellenempfängers in Angriff zu nehmen, der mit niederohmigen Kopfhörern arbeitet. Selbstverständlich flossen auch seine bisherigen Entwicklungen in den Entwurf ein, insbesondere der empfindliche Amplitudendetektor, der in Radio, 1994, Nr. 7, S. 10 beschrieben wird. XNUMX. Es stellte sich heraus, dass dieser Detektor die einfache Einführung eines automatischen Verstärkungsregelungssystems (AGC) in den Hochfrequenzverstärker (RFA) des Empfängers ermöglicht und nur bei ausreichend starken Signalen funktioniert, d. h. es stellt sich heraus, dass dies der Fall ist „AGC mit Verzögerung“.

Der Empfang erfolgt über die magnetische Antenne WA1 (siehe Abbildung). Der Eingangskreis wird durch eine Spule und einen variablen Kondensator (VCA) C1 gebildet. Da der HF-Empfänger Bipolartransistoren verwendet, die den Eingangskreis erheblich belasten, wird eine selten verwendete sequentielle Verbindungsschaltung zum Eingangskreis der ersten Stufe verwendet, die auf dem Transistor VT1 gemäß einer Schaltung mit gemeinsamer Basis (CB) hergestellt wird. Sie erlaubte uns auch, die Kommunikationsspule aufzugeben.

Schauen wir uns die Funktionsweise der Eingangsschaltung genauer an. Bekanntlich ist der Eingangswiderstand einer Kaskade mit einem OB klein und beträgt mehrere zehn, maximal hunderte Ohm, wobei er mit abnehmendem Strom durch den Transistor zunimmt. Indem wir diesen Widerstand r in Reihe mit dem Eingangskreis schalten, erhalten wir seinen Gütefaktor, der ungefähr X/r entspricht, wobei X der Blindwiderstand der Spule oder des Kondensators des Kreises ist (bei der Resonanzfrequenz sind sie gleich). Den Eigenwiderstand der Spule vernachlässigen wir, da dieser bei hochwertiger Fertigung deutlich kleiner als r ist. Wenn die Frequenz der Schaltung erhöht wird, erhöht sich die Reaktanz linear und der Gütefaktor Q erhöht sich proportional zur Frequenz f.

Gleichzeitig ist die Schleifenbandbreite gleich f/Q. Folglich sollte sie bei der Abstimmung über den gesamten Bereich konstant bleiben, wodurch der Hauptnachteil von Direktverstärkungsempfängern beseitigt wird – eine sehr schmale Bandbreite am Niederfrequenzende des Bereichs und eine übermäßig breite am Hochfrequenzende.

Wir erstellen eine ungefähre Berechnung. Bei einer Frequenz von 500 kHz ist die Kapazität des KPI maximal (180 pF) und sein Blindwiderstand beträgt 1.7 kOhm. Wenn wir den Eingangswiderstand der Kaskade zusammen mit einem parallel geschalteten Widerstand R1 r - 50 Ohm nehmen, erhalten wir Q = 35 und eine Bandbreite von 15 kHz. Am hochfrequenten Ende des Bereichs verdreifacht sich die Frequenz (1500 kHz), die Reaktanz steigt auf 5 kOhm und der Gütefaktor steigt auf 100.

In diesem Fall bleibt die Bandbreite gleich (15 kHz).

Damit dies in der Realität der Fall ist, muss der intrinsische (konstruktive) Gütefaktor der Schaltung, der praktisch durch den Gütefaktor der Spule bestimmt wird, hoch sein, mindestens 250. Wenn der intrinsische Gütefaktor der Schaltung nicht ausreicht, wird der Die angegebenen Abhängigkeiten können beibehalten werden, indem die Verbindung mit der Schaltung mit zunehmender Frequenz geschwächt wird. Dies kann durch Nebenschließen des Widerstands R1 mit einem Kondensator erreicht werden, der während der Einrichtung ausgewählt wird. Dies ist zwar auf einen gewissen Empfindlichkeitsverlust am Hochfrequenzrand des Bereichs zurückzuführen.

Der HF-Verstärker des Empfängers ist ein zweistufiger Verstärker, der aus Transistoren VT1, VT2 unterschiedlicher Struktur besteht und eine direkte Kopplung zwischen den Stufen über Gleichstrom aufweist. Die Hauptspannungsverstärkung erfolgt über die erste Stufe, die zweite ist über einen Emitterfolger angeschlossen und verstärkt nur den Signalstrom. Vom Ausgang der HF-Frequenzsteuerung wird das Signal an einen Amplitudendetektor gesendet, der aus einem Transistor VT3 und den Dioden VD1, VD2 besteht.

In Abwesenheit eines Signals beträgt die Spannung am Kollektor des Transistors VT3 etwa 1 V. an der Basis - 0.5 V. Die Diode VD1 wird durch einen kleinen Basisstrom geöffnet, d. h. der Arbeitspunkt liegt im Kennlinienbereich mit Maximum Krümmung, entsprechend der Schwellenspannung von Silizium-Halbleiterbauelementen von etwa 0.5 V.

Negative Halbwellen des Eingangssignals können den Transistor nicht schließen, da dies durch den zunehmenden Strom durch die Diode VD 1 verhindert wird. Positive Halbwellen öffnen den Transistor und die Spannung an seinem Kollektor sinkt. Die Diode schließt und negative Halbwellen des erfassten Signals werden am Kollektor des Transistors ausgegeben. Über die Diode VD2 wird der Filterkondensator C5 durch diese Halbwellen entladen und die erfasste Spannung erscheint am Ausgang des Detektors.

Abhängig von der Amplitude des Signals sinkt diese Spannung von 1.5 V (ohne Signal) auf -0.5 V (maximales Signal). Vom Ausgang des Detektors wird die Vorspannung über die VD3R4-Kette an die HF geliefert Transistoren. Die Diode VD3 „frisst“ etwa 0.5 V, daher sinkt der Vorspannungsstrom bei maximalem Signal auf nahezu 0 und die HF-Transistoren schließen.

So funktioniert das AGC-System, das es ermöglichte, auf die Verwendung eines Lautstärkereglers im Receiver zu verzichten. Die Kondensatoren C2 und C3 filtern die AGC-Spannung, schließen die Audiofrequenzen kurz und leiten nur die Gleichstromkomponente an die Basis weiter. Die erforderliche Kapazität wird vom Oxidkondensator C3 bereitgestellt, da dieser jedoch bei hohen Frequenzen einen spürbaren Widerstand aufweisen kann, ist zusätzlich ein Keramikkondensator C2 erforderlich. Beide Kondensatoren können durch eine Keramikkapazität von 0,15...0,68 µF ersetzt werden.

Neben der Verringerung der Verstärkung tritt bei diesem Gerät ein weiteres günstiges Phänomen auf: Der Eingangswiderstand der ersten Stufe des Verstärkers steigt bei starken Signalen, da dieser schließt und der Emitterstrom des Transistors VT1 abnimmt. Dadurch wird der Qualitätsfaktor der Eingangsschaltung reduziert und ihre Bandbreite erweitert, was beim Empfang lokaler Sender nützlich ist – die Wiedergabe höherer Frequenzen des Audiospektrums wird verbessert

Betrachten wir nun die Frage der Signalpegel an verschiedenen Stellen im Hochfrequenzpfad des Empfängers. Ein nicht sehr leistungsstarker Mittelwellenradiosender erzeugt in einer Entfernung von mehreren hundert Kilometern eine Feldstärke von etwa 10 mV/m. Die effektive Höhe der magnetischen Antenne beträgt etwa 0.01 m. Dadurch beträgt die im Eingangskreis wirkende Signalspannung etwa 100 μV. Dieser wird an den Emitter des ersten HF-Transistors angelegt (die Spannung an der Spule L1 bzw. am Kondensator C1 ist Q-mal größer, dieser Umstand wird in dieser Entwicklung jedoch nicht genutzt). Die Spannungsverstärkung des ersten Transistors beträgt ungefähr 100 und die des zweiten liegt nahe bei eins. Dies bedeutet, dass der Detektor eine Signalspannung von etwa 10 mV erhält, was für den normalen Betrieb völlig ausreicht. Die Amplitude des erkannten AF-Signals erreicht Zehntel Volt.

Diese Spannung reicht völlig aus, um Telefone mit niedriger Impedanz zu betreiben, der Ausgangsstrom des Detektors muss jedoch deutlich erhöht werden. Aus diesem Grund ist der NF-Verstärker nach einer zusammengesetzten Emitterfolgerschaltung mit Transistoren VT3, VT4 unterschiedlicher Struktur aufgebaut. Der erforderliche Vorstrom wird nicht von der Stromquelle, sondern vom Ausgang des Detektors bezogen, wo eine stabile Spannung von 1.5 V anliegt, leicht abhängig vom Grad der Batterieentladung, die mit steigendem Signalpegel leicht abnimmt. Diesem Zweck dient die Kette R7C6. Der Widerstand R7 beeinflusst den Anfangsstrom der NF-Verstärkertransistoren und der Kondensator C6 sorgt für den ungehinderten Durchgang der NF-Signale.

Um sicherzustellen, dass die Funktion des Empfängers bei Verwendung stark entladener galvanischer Elemente mit erhöhtem Innenwiderstand nicht beeinträchtigt wird, wird die Stromquelle durch die Kondensatoren C7 und C8 überbrückt. Der erste sorgt für eine niedrige Impedanz bei Radiofrequenzen und der zweite bei Audiofrequenzen. Kopfhörer werden an den Anschluss X1 angeschlossen.

Ein wenig zu den Details. Besser ist es, die Magnetantenne auf einen großen Magnetkern zu wickeln, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 10 und einer Länge von 200 mm aus 400NN- oder 600NN-Ferrit. Spule L1 enthält in diesem Fall 75 Windungen LESHO-Draht (Litzdraht) 21x0,07. Der Draht wird Windung für Windung in einer Lage auf einen Rahmen aus Wachspapier gewickelt. Sie können eine vorgefertigte Mittelwellen-Magnetantenne von veralteten Transistorempfängern verwenden. Normalerweise verfügt es auch über eine Koppelspule, die besser entfernt oder in Reihe mit der Schleifenspule geschaltet werden sollte, damit sie bei hohen Frequenzen keine parasitären Resonanzen erzeugt und so den Weg für Störungen ebnet.

KPE C1 mit festem Dielektrikum wird aus einem Kinder-Amateurfunkgerät verwendet. Jeder KPI von Transistorempfängern ist mit gleichem Erfolg geeignet. Wenn eine KPI-Einheit vorhanden ist, empfiehlt es sich, beide Abschnitte parallel zu schalten, um den Einstellbereich des KPI zu erweitern, wobei ein Luftdielektrikum nicht schlechter, aber viel größer ist.

Transistoren der im Diagramm angegebenen Serie können beliebige Buchstabenindizes haben. Dioden VD1-VD3 – alle Siliziumdioden, Hochfrequenzdioden mit geringer Leistung oder gepulst, zum Beispiel die Serien KD520 – KD522. Widerstände und Kondensatoren – jede Art. Die Keramikkondensatoren C2, C4, C6, C7 und C9 können eine Kapazität von 0,01 bis 0,15 μF haben, der Oxidkondensator C3 – von 0,15 bis 2 μF, C8 – von 20 μF und höher.

Kopfhörer mit niedriger Impedanz – TM-2, TM-4 oder von importierten Playern. In der letzteren Version kann ein Paar Stereo-Telefone durch Überbrücken der entsprechenden Kontakte am Stecker parallel oder besser in Reihe geschaltet werden, um ihren Widerstand zu erhöhen, wodurch Sie bei gleicher Lautstärke Ultraschallstrom „einsparen“ können. In diesem Fall müssen Sie jedoch die Anschlüsse eines der Telefone auf diese Weise vertauschen. damit sie phasengleich arbeiten.

Der Empfänger wird auf einer Leiterplatte, auf einer perforierten Getinaks-Platte oder auf dickem Karton mit Löchern für die Anschlüsse der Teile montiert. Es wird empfohlen, die Detektorteile nicht in unmittelbarer Nähe der Magnetantenne und der Steuereinheit zu platzieren, um parasitäre Verbindungen und eine Selbsterregung der HF-Frequenzsteuerung zu vermeiden. Die Platine wird in jedem Fall in geeigneter Größe platziert.

Die Einrichtung des Empfängers beginnt mit der Einstellung des Ruhestroms des Ultraschallgebers (2 2 5 mA) mit den angeschlossenen Telefonen durch Auswahl des Widerstands R7. Der Strom wird mit einem Milliamperemeter gemessen, das parallel zu den offenen Kontakten des Schalters SA1 angeschlossen ist. Während der Messungen empfiehlt es sich, den URF „abzuschalten“, indem eine Drahtbrücke zwischen der Basis des Transistors VT1 und dem gemeinsamen Draht angeschlossen wird. Anschließend wird der Jumper abgezogen und der HF-Strom durch steigende Stromaufnahme (ca. 0,7 mA) bestimmt. Genauer gesagt wird der HF-Modus durch Auswahl des Widerstands R4 eingestellt und die Spannung am Emitter des Transistors VT2 gemessen – sie sollte etwa die Hälfte der Versorgungsspannung betragen.

Der letzte Vorgang besteht darin, die Grenzen des Empfangsbereichs festzulegen, indem die Anzahl der Windungen und die Position der L1-Spule auf dem magnetischen Antennenstab ausgewählt werden. Die Navigation erfolgt bequem über den leistungsstarken Radiosender „Mayak“ mit einer Frequenz von 549 kHz – der Empfang sollte mit der KPI-Kapazität nahe am Maximum erfolgen.

Ein ordnungsgemäß zusammengebauter und eingestellter Empfänger ist recht sparsam und verbraucht einen Strom von etwa 3 mA aus einer Batterie aus zwei in Reihe geschalteten „Finger“-Elementen (Typ 316 oder AA). Innerhalb der Region Moskau sorgte es für einen zuverlässigen Empfang fast aller zentralen Radiosender im CB-Bereich.

Autor: V.Polyakov, Moskau

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