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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Universeller UKW-UKW-Empfänger (70–150 MHz). Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Vor einigen Jahren stand der Autor vor der Aufgabe, einen mobilen Einkanal-Miniaturempfänger zu schaffen, der in der Lage ist, in einem weiten Frequenzbereich abzustimmen und sowohl Breitband- als auch Schmalband-UKW zu empfangen, entweder durch Umschalten oder im Extremfall mit minimalen Änderungen . Das Studium technischer Beschreibungen und Experimente mit Ein-Chip-FM-Empfängern auf Basis von K174XA34 und dergleichen zeigte das völlige Versagen des letzteren für den Einsatz in ernsthaften Designs - geringe Empfindlichkeit und Selektivität, die Unfähigkeit, die Bandbreite zu steuern, die problematische Verwendung eines externen Geräts stabiler lokaler Oszillator usw. Dann hat der Autor fast alle Zeitschriften "Radio" und "Radio Amateur" der vergangenen Jahre durchgesehen, in der Hoffnung, etwas Fertiges zu finden. Leider, wie erwartet, nichts fertig zu finden. Das größte Interesse erregten jedoch die Konstruktionen [5,8,9]. Darüber hinaus sah das optimalste Design wie folgt aus - HF und Konverter von [9], IF und Detektor von [5] und HPF und VLF von [8]. Gleichzeitig erwies sich das Design als ziemlich umständlich. Der nächste Schritt der Suche war eine Überprüfung der Internetseiten von Chipherstellern. Hier, auf der MOTOROLA-Website, entdeckte der Autor [13] eine Empfängerschaltung, die tatsächlich alle Ideen der oben genannten Designs enthielt. Das Schema dieses Empfängers, mit geringfügigen Ergänzungen und expliziten "Fehlern" ausgeschlossen, ist in Abb. eines.
Nachdem der Autor das obige Schema kreativ bearbeitet hatte, implementierte er die folgende Version davon (Abb. 2). Die Empfängerschaltung wird unter Berücksichtigung der Empfehlungen von [13] und anderer in der Literaturliste aufgeführter und nicht aufgeführter Entwürfe sowie der in [1] dargelegten Theorie aufgebaut. Es ist erwähnenswert, dass das Konzept des Universellen wahrscheinlich nicht ganz richtig ist. Vielmehr kann der Empfänger als Basis bezeichnet werden, weil. Das Design macht es einfach, einen Frequenzsynthesizer und eine zweite Frequenzumwandlung hinzuzufügen, was es zu einem anständigen Kommunikationsempfänger macht. Für eine detailliertere Kenntnis dieser Probleme empfehle ich, die erforderliche Dokumentation von der MOTOROLA-Website [11,12,13] herunterzuladen. Nebenbei merke ich an, dass es möglich ist, den Empfänger schmalbandig zu machen, ohne auf die zweite Frequenzumwandlung zurückzugreifen, die später besprochen wird. Der Empfänger kann im Bereich von 70 bis 150 MHz umgebaut werden, ohne die Werte der Abstimmelemente zu verändern. Die tatsächliche Empfindlichkeit des Empfängers beträgt etwa 0.3 μV. Versorgungsspannung - 9 Volt. Es ist zu beachten, dass die Versorgungsspannung des MC3362 2 bis 7 Volt und die des MC34119 2 bis 12 Volt beträgt. Daher wird der MC3362 über einen Spannungsregler 78L06 mit einer Ausgangsspannung von 6 Volt versorgt.
Die Eingangsstufe des Empfängers ist nach dem traditionellen Schwingkreis aufgebaut. Das Signal von der Antenne A1 durch die Kopplungsspule L1 tritt in die Eingangsschaltung L2 ein. Die induktive Verbindung mit der Antenne ist kein Zufall, denn nur so ist eine gute Anpassung an verschiedene Antennen und über einen weiten Frequenzbereich gewährleistet [1,6,7]. Um den Effekt des Nebenschließens der L2-Schaltung durch die Eingangsschaltungen zu verringern und ihren Qualitätsfaktor zu erhöhen und folglich die Bandbreite zu verengen und die Selektivität zu erhöhen, wurde eine unvollständige Einbeziehung der Schaltung angewendet. Als verstärkendes Element kommt der Feldeffekttransistor KP307G zum Einsatz. Der angegebene Transistor hat eine hohe Flankensteilheit und ein akzeptables Rauschverhalten. Das Double-Gate KP350 hat die gleichen Eigenschaften, aber es hat große Angst vor statischer Elektrizität, und es erfordert auch zusätzliche Elemente, um das zweite Gate vorzuspannen. Alle anderen Transistoren zeigten schlechtere Ergebnisse sowohl in Bezug auf die Verstärkung als auch auf das Rauschen. Das verstärkte Signal wird dem L3-Kreis zugewiesen, der aus den gleichen Gründen wie L2 eine unvollständige Inklusion aufweist. Von der Schaltung L3 tritt das Signal durch die Koppelspule L4 in den Mischer ein. Ein solches Schema sorgt für eine minimale gegenseitige Beeinflussung von UHF und einem Mischer, erhöht die Selektivität und sorgt für eine maximale Anpassung an die Eingangsstufe des Mischers, die gemäß einem Differentialschema hergestellt ist. Die Referenzfrequenz wird vom internen Lokaloszillator dem Mischer zugeführt. Die Referenzelemente des lokalen Oszillators sind C7L5 und die eingebaute Varicap-Matrix, durch Ändern der Spannung, auf die der Widerstand R6 verwendet werden kann, um die Frequenz leicht abzustimmen. Der Widerstand R5 soll eine "Strecke" erzeugen. Im Prinzip können R5, R6 und C6 eliminiert werden, indem der 23. Zweig des MC3362 mit dem positiven Draht verbunden wird, und die Umstrukturierung wird durch die Elemente C7 und L5 durchgeführt. Ab dem 20. Zweig kann das Lokaloszillatorsignal an den Frequenzsynthesizer angelegt werden, und die Steuerspannung muss in diesem Fall an den 23. Zweig angelegt werden. Ein Trennfrequenzsignal von 6,5 MHz (es können aber auch 10,7 MHz und 5,5 MHz sein, dies wurde geprüft) wird dem piezokeramischen Filter Z1 und weiter unter Umgehung der ersten ZF und des zweiten Wandlers der zweiten ZF, Begrenzer und Phase zugeführt Detektor. Vom Phasendetektor wird das Signal über den Hochpassfilter auf C13R9, der eine Grenzfrequenz von über 5 kHz [2,3] bietet, dem NF-Verstärker zugeführt, der gemäß der Brückenschaltung auf der Mikroschaltung MC34119 hergestellt wurde. Im Gegensatz zur 174-Serie hat dieser Verstärker eine signifikante Verstärkung, einen hohen Widerstand gegen Selbsterregung, ein geringes Eigenrauschen, einen sehr hohen Wirkungsgrad und eine geringe Anzahl von Zusatzelementen. Die Ausgangsleistung an einer 20-Ohm-Last beträgt etwa 0,2 Watt. Soll der Receiver als Breitband-Sender genutzt werden, dann empfehle ich die C13R9-Werte anhand der Empfehlungen [2,3] zu ändern, oder diese Schaltung ganz zu eliminieren. Details und Design. Leider wurde die Receiver-Version nicht auf die "Boxed"-Version gebracht. Erstens war dies nicht erforderlich, und zweitens interessiert sich der Autor viel mehr für den Prozess des „Wissens und Schaffens“ als für „kämmen und lecken“. Wer dieses Design wiederholen möchte, muss die Leiterplatte daher selbst züchten. Das muss übrigens auch dann gemacht werden, wenn es eine Ziehung gibt, denn oft fehlen jene Elemente, die der Autor verwendet hat. Und das Schema ist ziemlich einfach, daher sollte es keine Schwierigkeiten geben. Das Steckbrett, das der Autor verwendet hat, hat Abmessungen von 100x30 mm. und besteht aus doppelseitiger Glasfaserfolie, 1,5 mm dick. Alle Teile befinden sich auf der Seite der Leiterbahnen (es müssen keine Löcher gebohrt werden), die zweite Seite dient als Abschirmung. Wie gut es ist, kann ich nicht sagen. Ich habe den Verdacht, dass dies zum Auftreten von parasitären Kapazitäten beiträgt. Wenn Sie sich industrielle VHF- und UHF-Geräte ansehen, dann sind sie aus irgendeinem Grund alle auf einseitiger Folie hergestellt. Widerstände, Kondensatoren und Elektrolytkondensatoren können von beliebiger Art sein. Trimmerkondensatoren vom PDA-Typ, aber es kann auch andere geben. Der Widerstand R6 ist wünschenswert, um einen Multiturn zu verwenden. Die Kontur des LC-Frequenzdetektors stammt von einem importierten Empfänger (chinesisch) und sollte grün oder blau sein. Die Kapazität einer solchen Schaltung bei einer Frequenz von 10,7 MHz beträgt 90 pF. Daher beträgt die zusätzliche Kapazität Ca bei einer Frequenz von 6,5 MHz 150 pF und bei einer Frequenz von 5,5 MHz 250 pF.[14] Das piezokeramische Filter Z1 kann beliebiger Art sein. Obwohl die Mikroschaltung für eine Ausgangsimpedanz von 300 Ohm (für 10,7 MHz) und 1,5 kΩ am Eingang (455 kHz) ausgelegt ist. Allerdings funktionieren alle Filter einwandfrei. Es muss nur beachtet werden, dass die Filter selbst für die gleiche Frequenz unterschiedlich sind und unterschiedliche Bandbreiten haben, etwa 10-20 % der Betriebsfrequenz, und daher die Selektivität unterschiedlich sein wird. Außerdem werden bei Frequenzen von 6,5 MHz und 5,5 MHz neben Bandpassfiltern auch Kerbfilter (Unterdrückungsfilter) hergestellt. Sie sind normalerweise mit einem Punkt markiert und mit zwei gestreift. Die Induktivitäten L2, L3, L5 sind gleich aufgebaut. Sie sind auf Rahmen mit einem Durchmesser von 5 mm (solche Rahmen werden in SKM- und SKD-Fernsehern der 3. und 4. Generation verwendet) mit 0.7 mm versilbertem Draht gewickelt und haben jeweils 5 Windungen. Wickellänge 6 mm. Die Spulen sind vertikal angeordnet. In den Spulen befindet sich der Kern. Messing für Betrieb im oberen Band (140 MHz) oder ferromagnetisch für Betrieb im unteren Band (70 MHz). Die Kommunikationsspule L1 hat 4 Windungen (Windung zu Windung) mit einem PEL 0,3-Draht am oberen Anschluss L2. Die Kommunikationsspule L4 hat 2 Windungen (Windung an Windung) mit einem PEL 0,3-Draht am oberen Anschluss L3. Die Verzweigung bei L2 und L3 erfolgt von der Mitte aus. Alle Konturen wurden mit [14] berechnet, basierend auf den folgenden Überlegungen. Die Wicklungslänge beträgt 6 mm, die Anzahl der Windungen 5 + 1 (eine zusätzliche Windung berücksichtigt die Länge der Abgriffe und die Induktivität der Bahnen), der Wicklungsdurchmesser beträgt 5.5 mm (0.5 mm berücksichtigt die Lockerheit von die Wicklung). Nach der Berechnung erhalten wir L=0.13µg. Um auf eine Frequenz von 108 MHz abzustimmen, sollten die Kapazitäten der Kondensatoren wie folgt sein: C1=C4=17 pF. Der lokale Oszillator arbeitet unterhalb der empfangenen Frequenz, und eine Varicap-Matrix mit einer Mindestkapazität von etwa 5 pF ist zusätzlich an die Schaltung angeschlossen, daher C5 \u19d 5-14 \uXNUMXd XNUMX pF. Die berechneten Ergebnisse stimmten nahezu perfekt mit der Praxis überein, wenn die Montagekapazität von 2-3 pF und die Source-Drain-Kapazität von 2 pF berücksichtigt wurden. (17 - 3 - 2 \u12d 1 pF. Es war diese Kapazität, die C4 und C140 zeigten.) Die Grenzfrequenz des Lokaloszillators beträgt 150 MHz und unter Berücksichtigung des Messingkerns XNUMX MHz. Wer einen Empfänger mit 144 MHz oder höher verwenden möchte, dem empfehle ich, die Windungszahl der Spulen L2, L3, L5 auf 4 zu reduzieren. Soll der Empfänger als Breitbandsender eingesetzt werden, dann empfehle ich, die Werte zu ändern von C13R9 basierend auf Empfehlungen [2,3], oder diese Kette generell eliminieren. ULF-Tuning ist nicht erforderlich. Es kann erforderlich sein, den Wert von R12 für den optimalen Wert von Verstärkung und Bassbandbreite zu wählen, wie in [4] empfohlen. Zum Abgleich der PD wird das Piezofilter von Pin 19 getrennt und mit einem frequenzmodulierten Signal mit der Frequenz der gewählten ZF beaufschlagt. Zum Beispiel habe ich einen herkömmlichen Dreipunkt-Quarzoszillator mit einem in Reihe mit Quarz geschalteten Varicap verwendet und ihn mit einem herkömmlichen NF-Generator auf einen einzelnen Transistor aus [2] moduliert. Um den lokalen Oszillator auf einen bestimmten Bereich abzustimmen, habe ich denselben HF-Generator verwendet, indem ich ihn in einen LC-Generator umwandelte, und denselben Einzeltransistor-HF. Der Generator befindet sich neben dem Empfänger, an dem die UHF ausgeschaltet ist (der Widerstand R4 ist angelötet) und der Kondensator C7 auf die Frequenz des Generators abgestimmt ist. Dann wird der UHF angeschlossen, die Kapazität C1 auf das Minimum eingestellt und L3 über den Kondensator C4 auf die maximale Signallautstärke eingestellt. Dann wird die Antenne angeschlossen (ein Stück Draht 50-100 cm) und der L2-Kreis mit dem Kondensator C1 abgestimmt. Die finale Feinabstimmung der Konturen erfolgt durch Tuningkerne. Wenn der UHF bei der Feinabstimmung von L2 anfängt aufzuregen, empfehle ich, ihn etwas verstimmt zu lassen, oberhalb der empfangenen Frequenz. Ein paar Anmerkungen. Der angegebene Empfänger kann in eine schmalbandige Version umgewandelt werden. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen: 1) Aktivieren Sie die zweite Transformation. Dies lässt sich leicht anhand des in Abb. dargestellten Diagramms bewerkstelligen. 1. Quarz muss 465 kHz über oder unter der ersten ZF ausgewählt werden. Es ist wünschenswert, die erste ZF auf 10,7 MHz einzustellen, um die Selektivität des Bildkanals zu erhöhen. Die LC-Schaltung muss von der ZF der russischen Transistor-SV-DV-KB-Empfänger verwendet werden. Die Verwendung von Konturen importierter (chinesischer) Empfänger mit Gelbfärbung ist problematisch, weil Sie haben eine Abstimmfrequenz von 455 kHz und es ist nicht immer möglich, diese bis 465 kHz zu erreichen. Als Filter Z2 (Abb. 1) können Sie FP1P-024, FP1P1-60.1 oder ähnliches verwenden; 2) Sie können auch eine Einzelwandlung verwenden, wenn Sie Z1 (Abb. 2) durch ein fertiges Quarzfilter FP1P1-307-18 mit einer Frequenz von 10,7 MHz und einer Bandbreite von 18 kHz und sehr großen Größen oder mit MCF ersetzen -10,7-15 mit gleicher Frequenz und 15 kHz Bandbreite. Die Abmessungen dieses Filters sind viel kleiner als 15 x 10 x 10 mm. Es gibt jedoch ernsthafte Probleme mit dieser Option. Das Wesentliche davon ist, dass die niederfrequente Ausgangsspannung des Frequenz-(Phasen-)Detektors umso kleiner ist, je breiter das Band der BH-Kontur und je kleiner die Frequenzabweichung ist. (Dies erklärt weiter, warum Schmalband-FM eine niedrige ZF verwendet.) Um eine ausreichende Lautstärke zu erhalten, ist es daher erforderlich, die Bandbreite des LC-Kreises zu verengen (was sehr schwierig ist) oder einen zusätzlichen Verstärker vor den ULF zu stellen. Und das sind Geräusche! Es gibt noch eine weitere Möglichkeit. Verwenden Sie anstelle von LC einen 10,7-MHz-Quarzresonator, wie in [5] implementiert. Der MC3362 wurde jedoch nicht für diese Anwendung entwickelt und der Autor hat ihn nicht getestet. Für diejenigen, die dies tun möchten, empfehle ich die Verwendung eines fast ähnlichen MC13136-Chips, der jedoch für einen Quarzresonator in einem Schwarzen Loch anstelle eines LC ausgelegt ist. Außerdem haben beide Optionen einen gemeinsamen Nachteil. Bei schmaler Bandbreite machen sich Schwankungen der Lokaloszillatorfrequenz sehr bemerkbar, d.h. es ist entweder ein Synthesizer oder eine Quarzstabilisierung erforderlich. Noch eine Beobachtung. Im Empfänger (Abb. 2) führte der Autor eine Doppelwandlung durch, wobei die erste 10,7-MHz-ZF und die zweite 6,5-MHz-ZF wurde. Das Ergebnis war deprimierend. Der Empfänger empfing kaum einen Radiosender mit einer Leistung von 1,5 kW in einer Entfernung von 2-3 km. Das Ersetzen der Mikroschaltung führte zu keinen Ergebnissen, ich führte keine weiteren Verfahren durch. Für diejenigen, die die Größe des Empfängers weiter reduzieren möchten, empfehle ich die Verwendung des MC3363, der einen im Gehäuse eingebauten UHF-Transistor sowie ein Rauschunterdrückungssystem hat. Es wird jedoch nur in einem planaren Paket hergestellt, was die Installation erschwert und viel teurer ist, etwa 200-250 Rubel, gegenüber 25 Rubel MS3362. Der MC34119 kostet das gleiche. Einige vorübergehende Schlussfolgerungen. Ich experimentiere mit dem angegebenen Empfänger sowie mit den HF- und ZF-Blöcken des chinesischen Empfängers Ural-Auto, Melody-106, d.h. Ich verwende HF vom entwickelten Empfänger und IF von einem anderen und umgekehrt. Der Autor hat die folgenden, vielleicht bereits bekannten Schlussfolgerungen gezogen: 1) die Qualität des Empfängers (Empfindlichkeit und Selektivität) wird hauptsächlich durch die Qualität des ZF-FR-Blocks bestimmt und ist praktisch unabhängig vom HF-Block;
Literatur 1. Barkan V.F., Zhdanov V.K. Radioempfänger 1972.
Autor: Alexey Bolshakov; Veröffentlichung: cxem.net
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