Наиболее распостраненные схемы детектирования и АРУ в приемниках для АМ, CW, SSB содержат один или два диода. При этом АРУ включается только при АМ, а во время работы CW и SSB усиление приемника определяется величиной напряжения второго гетеродина. Описываемая ниже запатентованная схема детектора пригодна для приема сигналов АМ, CW, SSB.
Когда переключатель П1 находится в положении "АМ", второй гетеродин выключен, сигнал ПЧ детектируется в промежутке сетка-катод лампы 6AS6 (Л1), а усиленное напряжение НЧ снимается с анода этой лампы. Для создания напряжения АРУ служит диод Д1. Подключение диода Д1 к катоду лампы Л1 обеспечивает "задержку" действия АРУ. С помощью переключателя П2 можно изменять постоянную времени фильтра системы АРУ.
Напряжение со второго гетеродина подается на защитную (третью) сетку лампы Л1. В цепи анода лампы Л1 в этом случае выделяется разностная частота (биения) между принимаемым сигналом и напряжением второго гетеродина.
Важным преимуществом этого устройства является наличие развязки между вторым гетеродином и контуром детектора, так что напряжение АРУ не влияет на частоту второго гетеродина.
S-метр включен между катодом лампы Л1 и катодом лампы последнего каскада усилителя ПЧ. Установка его на нуль производится путем изменения положения движка потенциометра R4. Для фильтрации напряжения ПЧ в цепь анода лампы Л1 включен заграждающий фильтр L1C5.
Лампу 6AS6 можно заменить лампой 6Ж2П, а диод 1N91 - любым точечным диодом.
Основное требование к гетеродинам — стабильность частоты вырабатываемых колебаний. Для KB приемников любительской радиосвязи это требование существенно выше, чем к гетеродинам радиовещательного KB приемника (как указывалось выше, радиовещание на KB ведется с амплитудной модуляцией, а любительские радиостанции в основном работают в режимах CWi и SSBi). При приеме сигналов с AMi частота выделенного на выходе приемника напряжения ЗЧ определяется разностью частот несущей и боковых составляющих, излучаемых передающей станцией, и не зависит от стабильности частот гетеродинов приемника с амплитудным детектором. Стабильность настройки такого приемника должна только обеспечить нахождение спектра принимаемого сигнала внутри полосы пропускания приемника, и уход частоты настройки на единицы килогерц вполне допустим. При приеме сигналов CW и SSB частота выделенного на выходе приемника напряжения ЗЧ определяется разностью частоты излучаемого передающей станцией сигнала и частот гетеродинов приемного устройства: если принимается сигнал CW на частоте 14 050 кГц и используется приемник с одним преобразованием частоты при значении ПЧ1 9000 кГц, частоты 1-го и 2-го гетеродинов приемника должны быть равны соответственно 5050 и 8999 кГц, так что на выходе приемника образуется сигнал ЗЧ с частотой 14 050— 5050 — 8999 = 1 кГц. Если в процессе приема при стабильной частоте передатчика частота 1-го гетеродина уйдет на 500 Гц и станет равной 5050,5 кГц, то тон сигнала на выходе приемника изменится на эти же 500 Гц и станет равным 14 050 — 5050,5 — 8999 — 500 Гц. Такое изменение тона принимаемого сигнала CW может привести к его потере, а при приеме SSB вызовет изменение всего спектра телефонного сигнала и полной его неразборчивости. Следовательно, стабильность частот гетеродинов любительского приемника должна обеспечить: сохранение их значений за время проведения связи (до десятков минут) с точностью до десятков герц или, в крайнем случае, до единиц сотен герц; сохранение градуировки шкалы частот приемника (допустимым можно считать уход градуировки не более чем на 0,5 деления шкалы отсчета частоты). Последнее требование может быть выполнено с помощью кварцевого калибратора в сочетании с органами коррекции шкалы или при использовании «цифровой шкалы» — цифрового счетчика частоты за эталонный (заданный кварцевым генератором) отрезок времени. Поэтому принципиальные трудности при создании радиолюбительских KB приемников возникают именно в обеспече-нии кратковременной стабильности частот гетеродинов. Приняв допустимый абсолютный уход частот гетеродинов приемника за несколько минут равным 50 Гц, получим требование кратковременной стабильности частоты высокочастотного гетеродина приемника при работе на диапазоне 10 м 50 Гц/20•106Гц = 2,5•10-6. Такое значение кратковременной относительной стабильности легко реализуется в генераторах с кварцевой стабилизацией. Поэтому в современных профессиональных KB приемниках (а они обеспечивают прием нескольких видов сигналов, включая CW и SSB) частоты гетеродинов формируются из частоты высокостабильного кварцевого генератора в синтезаторах частоты, имеющих дискретную установку частоты с шагом до 10 Гц. Радиолюбителям самостоятельно сделать такие устройства сложно из-за очень высокой стоимости их оборудования и практической невозможности в радиолюбительских условиях создать синтезатор частоты, обеспечивающий требующуюся для гетеродинов спектральную чистоту выходного сигнала.
Спектральная чистота— это наличие в спектре сигнала только одной синусоидальной составляющей. Если вблизи этой составляющей имеются, пусть и очень слабые (которые можно обнаружить только специальными анализаторами спектра), составляющие шумов, то они могут существенно снизить чувствительность приемника. Наличие в сигнале гетеродина его гармонических составляющих и остатков сигналов комбинационных частот, возникших при синтезировании частоты, приведет к появлению большого числа пораженных внутренними помехами точек в рабочих диапазонах. Требуемые характеристики гетеродинов можно получать, используя приводимые ниже схемы.
Схема перестраиваемого гетеродина
На рис. 2.12 приведена схема перестраиваемого гетеродина, который может быть использован в качестве 1-го гетеродина в приемниках, выполненных по схемам рис. 2.1—2.3. Для получения хорошей стабильности частоты и высокой спектральной чистоты сигнала в первом каскаде этой схемы применен генератор с самовозбуждением, собранный на двух биполярных транзисторах VT1, VT2, работающих при малых токах через переходы. Этот генератор формирует на контуре L1C1C2 высокочастотное напряжение амплитудой около 0,5 В. Форма этого напряжения — правильная синусоида. Малая амплитуда напряжения на задающем частоту колебательном контуре предотвращает саморазогрев его деталей, который обычно является причиной значительного ухода частоты после включения приемника с напряжением на контуре гетеродина равным единицам, а иногда и десяткам вольт.
Для исключения влияния режима работы 1-го смесителя на частоту 1-го гетеродина между задающим частоту генератором и выходом гетеродина применены три буферных каскада — широкополосный усилитель на двух полевых транзисторах с малыми проходными емкостями (VT3, VT4) и мощный эмиттерный повторитель на транзисторе VT5. Общее усиление всех трех буферных каскадов 10, так что действующее значение напряжения на выходе устройства около 3 В. Если такое напряжение не нужно (например, для смесителя, выполненного по схеме рис. 2.6), то один из каскадов усиления (на VT3 или VT4) из схемы рис. 2.12 можно исключить.
Катушка L1 наматывается на каркасе из радиофарфора (с малыми потерями и малым коэффициентом температурного расширения). Диаметр каркаса 16 мм. Данные деталей контура задающего частоту генератора для схемы рис. 2.12 приведены в табл. 2.3.
Стабильность частоты гетеродина (рис. 2.12) определяется стабильностями и температурной компенсацией уходов индуктивности катушки L1 и суммы емкостей конденсаторов С1 и С2.
Желательно подобрать каркасы для L1 с канавкой для укладки провода (сечение канавки должно быть меньше диаметра провода, чтобы его положение четко фиксировалось краями канавки). При отсутствии канавки полезно перед намоткой покрыть каркас слоем клея БФ-2 или БФ-6 и просушить его при нормальной температуре в течение 20...30 мин. После этого произвести намотку катушки с максимально возможным натяжением провода. Для хорошего крепления концов обмотки нужны жесткие фиксаторы из металла, вставленные в отверстия каркаса, к которым припаиваются концы обмотки. Намотанную катушку следует выдержать в термостате (можно просто в духовке газовой или электрической плиты) при температуре 90... 120° в течение нескольких часов —до полной полимеризации клея.
Изготовленная таким образом L1 будет иметь (в зависимости от марки материала каркаса) температурный коэффициент индуктивности (ТКИ) + (50...150)•10-6. Соответственно температурный коэффициент емкости (ТКЕ) суммы С1 и С2 должен быть —(50...150)•10-6. У конденсатора переменной емкости с двумя опорами ротора, зазором между пластинами не менее 1 мм и изоляцией, на которой установлен статор из радиокерамики (именно таким и должен быть С2), ТКЕ близок к нулю. Поэтому С1 целесообразно составить из двух включенных параллельно конденсаторов марки КМ-5 или КМ-6 (лучше в изолированном — залитом эпоксидной смолой варианте) групп ТКЕ М-75 и М-150 (т. е. 75•10-6 и 150•10-6). Очень важно выполнить жесткую конструкцию узла с элементами L1, C1, С2. Переключение этих элементов целесообразно выполнить с помощью галетного переключателя с керамическими платами типа ПГК (а не миниатюрного галетного переключателя с пластмассовой платой). Корпус гетеродина лучше использовать фрезерованный из целого куска аллюминие-вого сплава АМГ, Д16, В95 или сделать из листов такого материала толщиной не менее 4 мм.
Сам частотозадающий генератор со всеми его элементами необходимо поместить в отсек, не пропускающий электромагнитные волны KB диапазона. Экранировать надо и оба усилительных каскада. Это обеспечит отсутствие влияния на частоту гетеродина наводок от других элементов приемника и остальных приборов радиостанции.
Схема гетеродина со стабилизацией частоты кварцевым резонатором Обязательной операцией при наладке гетеродина (рис. 2.12) является его температурная компенсация. При этой операции, искусственно повышая температуру всего узла гетеродина (например, нагревая его бытовым рефлектором до 70...80 °С), измеряют уход частоты выходного сигнала. Если этот уход положительный — отрицательный ТКЕ конденсатов определяющего частоту контура по абсолютной величине больше положительного значения ТКИ L1, а если частота гетеродина при его прогреве уменьшается, то значение отрицательного ТКЕ С1 недостаточно. В первом случае нужно увеличить емкость входящего в С1 конденсатора группы М-75 и уменьшить емкость конденсатора группы М-150, во втором случае — поступить наоборот. Эту работу нужно тщательно выполнить для каждого диапазона гетеродина, Точной подгонкой ТКЕ С1 можно добиться ухода частоты гетеродина при повышении его температуры на 50...60° не более чем на 100...200 Гц. В реальной эксплуатации изменения температуры значительно меньше и кратковременная нестабильность частоты гетеродина будет меньше 50 Гц.
В качестве гетеродина с фиксированной частотой в приемнике целесообразно использовать стабилизацию частоты кварцевым резонатором. Достаточно универсальная схема такого гетеродина приведена на рис. 2.13 Емкости С1 и С2 (они равны) для различных частот кварцевого резонатора:
Для точной подгонки частоты гетеродина по схеме рис. 2.13 последовательно с кварцем включается реактивный элемент (для увеличения частоты емкость, для уменьшения — индуктивность). Реально удается таким способом изменить частоту, получаемую при включении кварцевого резонатора с закороченной реактивностью, на ±0,01%. Попытки добиться большего отклонения частоты ведут к срыву генерации.
Схема гетеродина с параметрической стабилизацией частоты
При использовании в качестве фильтра ПЧ2 набора электромеханических фильтров частота 3-го гетеродина должна быть установлена у среза частотной характеристики каждого фильтра. Для набора фильтров, используемого в схеме рис. 2.9, необходимо изменять частоту 3-го гетеродина примерно на 1 кГц, что в устройстве (рис. 2.13) с одним кварцевым резонатором невозможно. Сопряженные с электромеханическими фильтрами ЭМФ-500-1,1-6. ЭФМ-500-0.6-С и ЭМФ-500-0.3-С кварцевые фильтры в наборах с электромеханическими фильтрами отсутствуют. Поэтому для 3-го гетеродина приемника с электромеханическими фильтрами целесообразно использовать схему с параметрической стабилизацией частоты. Удобная для работы со смесительным детектором (рис. 2.10) схема такого гетеродина приведена на рис. 2.14. С помощью подстроечных конденсаторов С8—С12 частоту 3-го гетеродина следует устанавливать в зависимости от положения переключателя SA1:
Достоинством 3-го гетеродина, выполненного по схеме рис. 2.14, является возможность точно подогнать его частоту до получения желаемого тона сигнала на выходе приемника. Можно заменить SA1 с набором подстроечных конденсаторов на один конденсатор переменной емкости 10...50 пФ, ось которого следует вывести на переднюю панель приемника («тон биений»).
Поскольку такой гетеродин заменяет гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты, необходимо обеспечить уход его частоты во всех условиях работы не более чем на ±20 Гц. Это менее жесткое требование, чем требование к стабильности высокочастотного гетеродина, но такая стабильность необходима на все время работы приемника между моментами проверки и коррекции частоты 3-го гетеродина.
Для обеспечения требуемой стабильности частоты ТКЕ конденсаторов С5 и С6 должен быть не более ±150•10-6, а ТКЕ С7 должен быть подобран для компенсации ТКИ L1 способом, описанным при рассмотрении схемы рис. 2.12. Результатом термокомпенсации гетеродина (рис. 2.14) должен быть уход частоты при нагревании узла гетеродина на 50...60° не более ±20 Гц.
Катушка L1 наматывается на керамическом каркасе или каркасе из пластмассы с малым температурным коэффициентом расширения (например, АГ-4); диаметр каркаса 12 мм. Намотка производится проводом ЛЭШО 7 X 0,07 способом «универсаль»; ширина секции 5 мм; число витков 50. Каждый слой этой катушки должен быть пропитан клеем БФ-6 и высушен при нормальной температуре в течение 30 мин. Полностью намотанная катушка выдерживается при высокой температуре до полной полимеризации клея, как это было указано при описании изготовления L1 для схемы рис. 2.12. Схемы и рисунки в прикреплениях: 2.12, Таблица 2.3, 2.13, 2.14, положения переключателя SA1:
