Что же такое действительно современный радиоприемник?
“Спец”: Заходите друзья!.. Я помню, Незнайкин, твою просьбу! А потому сегодня мы поговорим ИМЕННО на тему о современных реальных высококлассных радиоприемниках!
“А”: Я тоже с удовольствием послушаю!
“С”: Это тем более важно, дорогой Аматор, что именно после сегодняшней беседы мы сможем окончательно решить интересующий нас вопрос!
“Н”: Если не секрет — какой?
“А”: Торопись медленно, Незнайкин! Узнаешь еще!
“С”: Итак, начинаем разговор о конкретных приемниках... В 1975 году знаменитая на весь мир и тогда, и ныне, японская фирма SONYвыпускает всеволновый переносный приемник “CRF — 230”. Все схемные и конструктивные решения в нем были направлены на достижение максимально возможных электрических параметров и различных потребительских удобств. Вот его структурная схема (рис. 1).
“А”: Это полная схема “CRF — 230”?
“С”: Нет, только упрощенная структурная схема КВ-тракта! Подобный же тракт, но для ЧМ (частотной модуляции) имеет диапазон УКВ! Который мы здесь не приводим, чтобы не загромождать рисунок. Нет здесь и структурной! схемы СВ—ДВ-блоков. Подобную же структурную схему имел и всеволновый приемник немецкой! фирмы GRUNDIG типа “Satellit-6001”. ВЧ-блок этого приемника позволял принять любую станцию в диапазоне\ частот от 5 до 30 МГц, не пропустив ни одной! И в этой модели использовался принцип, двойного преобразования частоты. В последующие годил использование двойного преобразования частоты стало обязательным не только для “самых-самых” приемников, но прочно внедрилось в схемы значительно более дешевых, так сказать “демократических” моделей! Но в приемнике “Satellit — 6001” первая промежуточная частота равна всего 1,85 МГц. За это пришлось заплатить тем, что ослабление зеркального канала в диапазоне КВна частоте 27 МГц в этом приемнике составило всего ... 40дБ!
“А”: Напомните, какое значение ослабления соответствует обычным, одно-гетеродинным суперам?
“С”: Напоминаю... На частоте 12 МГц ослабление по “зеркалке” составляет величину 28 — 34 дБ!
“Н”: А то новенького предложили мировые фирмы в восьмидесятые годы?
“С”: В конце 80-х упомянутая уже фирма SONY предложила новые технические и конструктивные решения, позволившие взглянуть на приемники совершенно по-новому! Это касается, например, БЛОЧНЫХ радиоприемников. Концепция фирмы заключалась в том, что можно даже в малогабаритной аппаратуре обеспечить такие параметры, что прием самых слабых сигналов буквально с “края света” будет вполне реальным делом! А вот и подтверждение. Приемник фирмы SONY типа “ICF — SW1S”! Его размер — коробка из-под компакт-кассет для магнитофона...
“А”: Видеомагнитофона?
“С”: Представь себе, самого что ни на есть — АУДИО! И вот надо же!... Мало того, что эта “кроха” представляет собой всеволновый приемник! Его система настройки на станцию в любом диапазоне длин волн является ЧЕТЫРЕХВАРИАНТНОЙ!
“А”: Приехали... Это как же понимать? Какие еще четыре варианта?
“С”: Ну, первые два способа знают все. Это — “классическое” вращение ручки настройки, а также и фиксированная настройка на несколько заранее выбранных станций. При этом традиционно применяемая в приемниках “аналоговая” шкала с верньерным устройством заменена жидкокристаллическим дисплеем, на котором индицируется частота принимаемого сигнала, а вместо подстроечных элементов фиксированных настроек предусмотрена электронная память.
“Н”: А еще два вида настройки?
“С”: Вообще, если известна частота передающей станции, то настроиться на нее можно не только “классическим” способом. “ICF — SW1S” снабжен, клавиатурой, подобной кнопочным телефонам. Набрав частоту той или иной станции, оператор—слушатель почти мгновенно “ловит” ее. И, наконец, автоматическая настройка. В этом случае приемник “сам” ведет поиск станции по диапазону. Процесс сканирования прерывается, как только обнаруживается станция. Нажатием кнопки слушатель фиксирует частоту приема.
“А”: Не могу себе представить, куда можно поместить конденсатор переменной емкости в таком “малыше”?
“С”: Да никуда! Нет там его и никогда не было, смею тебя уверить! Да и гетеродин в приемничке из хитрых — хитрый! Японцы в приемнике весом всего ... 230 грамм в качестве гетеродина используют... синтезатор частоты!
“Н”: А что это такое?
“А”: Прав был “товарищ Сухов”, когда утверждал, что “Восток — дело тонкое, Петруха!”
“С”: Еще бы не прав!... Относительно принципа синтеза частоты мы еще побеседуем! Но та же фирма SONY больше всего гордилась в конце 80-х даже не этой удивительной “крохой”!..
“А”: Вы меня просто морально убиваете, уважаемый Спец!
“С”: ...Гордостью специалистов фирмы являлся радиоприемник “CRF — V21”. Его возможности до сих пор поражают специалистов! “CRF — V21” способен (кроме всего прочего), принимать со спутника метеотелеметрию и распечатывать карту погоды с помощью малогабаритного встроенного принтера. Но система индикации и настройки представляет особый интерес. Великолепный по своим параметрам синтезатор частоты гарантирует точность настройки, а следовательно и необходимую для этого стабильность частоты плюс—минус 10 Гц! И в ручном, и в автоматическом режимах! На жидкокристаллическом экране, играющем не последнюю роль в этом приемнике, отображается, если это необходимо... СПЕКТР любого участка диапазона, по которому легко узнать, на каких частотах в настоящий момент ведется работа радиостанций. В памяти приемника содержится информация о частотах и времени выхода в эфир 350 радиостанций! Для ориентировки в них, опять-таки применяется ЖК-экран.
“А”: Они что, выводятся на экран, как в компьютере?
“С”: Да еще в виде многостраничного списка, в котором есть информация о порядковом номере настройки, название станции, ее частота и даже режим приема!
“Н”: Что значит “режим приема”?
“С”: Нормальный, спутниковый или с распечаткой телеметрии! Кроме того, визуально можно определить, какие из занесенных в память станций в данный момент слышны “хорошо”, а какие — “плохо”! Я просто не хочу переутомлять свои голосовые связки, перечисляя прочие многочисленные достоинства этого приемника!
“А”: Но это всеволновый приемник?
“С”: Суди сам!... Его диапазон принимаемых частот: AM - 9-29,99999 МГц; УКВ ЧМ - 76-108 МГц. А масса его составляет не более 9,5 кг.
“А”: ...Хватит, не надо больше! А сколько же может стоить подобное “чудо”?
“С”: Мал золотник, да дорог!.. В конце 80-х его цена была около 15000 долларов! И, насколько мне известно, она мало изменилась с тех пор! Дело в том, что этот приемник полюбили военные, профессионалы, обеспеченные радиолюбители, богатые владельцы собственных яхт...А также администраторы — руководители экспедиций. Поэтому сбавлять цену на “CRF — V21” необязательно! Кроме того, приемник просто стоит этих денег!
“А”: И подобные приемники создают только японские фирмы?
“С”: Сам посуди... Американская фирма ROCKWELL INTERNATIONAL Corp. вышла на рынок специальной и военной аппаратуры со своим приемником, получившим обозначение “HF — 2050”. В нем вообще использована обработка ПЧ-сигналов цифровым способом! Военные США и Канады немедленно заинтересовались этой моделью, которая стоит более 6000 долларов. Представители фирмы заявили, что классические для промежуточной частоты функции преобразования и фильтрации реализуются в зависимости от заказываемого варианта исполнения ЧЕТЫРЬМЯ или ПЯТЬЮ специализированными микропроцессорами! Операции выполняются над сигналами в цифровой форме, полученными с АЦП (аналого-цифрового преобразователя), преобразующего в цифровую форму трехмегагерцовой сигнал промежуточной частоты со скоростью ДВЕНАДЦАТЬ МИЛЛИОНОВ ОТСЧЕТОВ в секунду! Кстати, в схеме радиоприемника используется немногим более 2000 компонентов.
“Н”: А еще примеры подобного рода у Вас имеются?
“С”: Почему нет? Любой коротковолновый приемник должен, если говорить по существу, решать исключительно сложную задачу. Выделять нужный сигнал среди мешающих сигналов, которые порой в МИЛЛИОН раз превосходят его по уровню! Поэтому не только в Японии и США, но и в стране “мистера Пиквика” и “ШерлокаХолмса” тоже занимаются высококачественными радиоприемниками! Так в графстве Беркшир, в известнейшей фирме RACAL создали и в конце 80-х запустили в серию две модели профессиональных коротковолновых радиоприемников: “RA — 1792” и “RA — 6790”, предназначенных, соответственно, для европейского и американского рынков. Характерная особенность этих моделей — применение микропроцессоров и жидкокристаллических индикаторов.
“А”: Индикаторы только фиксируют частоту приема или у них есть и иные функции?
“С”: У них есть и иные функции, совершенно верно замечено... Такие, например, как ввод с клавиатуры и хранение предварительно заданных значений частот, характеристик режимов и параметров цепи АРУ; самоконтроль; дистанционное управление и работу по командам от других приемников! А также цифровой синтез частот и выбор фильтров.
“А”: А использование принципа “преобразования вверх” имеет место в этих приемниках?
“С”: Обязательно! Значение первой промежуточной частоты — 40,455 МГц! В качестве гетеродина используется синтезатор. Его стандартный шаг частоты в модели 1792 — 10 Гц и 1 Гц. А в модели 6790 — только 1 Гц!
Мне еще хотелось бы отметить вот что. Вместо обычного переключателя, задающего быструю или медленную скорость перестройки частоты, в приемниках использована оптическая система контроля положения оси, вращаемой ручкой настройки. Но в этих КВ-приемниках есть возможности, о которых ранее слышать не приходилось. Например, в определенных случаях потребовалось последовательное подключение фильтров ПЧ ... не в обычном порядке!
“А”: Один момент!... Получается, что приемники фирмы RACAL используют какие-то принципы автоматического варьирования структурной схемой?
“С”: Да, дополнительная подпрограмма может настроить приемник на внутренний сигнал известной частоты, после чего микропроцессор производит анализ характеристик КАЖДОГО фильтра в полосе пропускания и запоминает эту информацию! Следовательно, сами фильтры на плате могут быть установлены в ПРОИЗВОЛЬНОМ ПОРЯДКЕ и тем не менее допустим их последовательный выбор с передней панели! Высокая линейность и широкий динамический диапазон входных ВЧ каскадов предотвращает модуляцию слабого принимаемого сигнала мощной помехой!
“А”: А есть ли какая-нибудь информация о ВЧ-тракте?
“С”: Известно, что в этих приемниках использован балансный ключевой смеситель, который обеспечивает линейное переключение при уровне входных сигналов до сотен милливольт и требует напряжения от гетеродина в несколько вольт!
“А”: Все вышесказанное характерно для радиовещательных и специальных приемников в одинаковой степени?
“С”: Во всяком случае, в последние 10—15 лет наметилась и развивается тенденция приближения параметров радиовещательных приемников высокого класса к специализированным профессиональным.
“А”: Остался, как я понимаю, только один туманный вопрос. А именно — что представляет собой СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ?
“С”: Ну, что такое собственно синтезатор частоты мы сейчас выясним... В тех случаях, когда в приемниках требуется исключительно стабильный, но в то же время перестраиваемый в широком диапазоне гетеродин, создание высококачественного ГПД (генератора плавного диапазона) является технической проблемой! По этой причине задача решается путем формирования дискретного множества частот, как говорят в вузовских учебниках по радиотехнике, КОГЕРЕНТНЫХ С ЧАСТОТОЙ ОДНОГО ВЫСОКОСТАБИЛЬНОГО ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ! При разработке гетеродинов на основе синтезаторов частот используется цифровой метод формирования и стабилизации сеток частот.
“А”: Что может представлять собой структурная схема цифрового синтезатора частот?
Работа синтезатора частоты осуществляется следующим образом. Частота опорного кварцевого генератора ОГ понижается в цифровом делителе ЦД1 до частоты fon и подается на фазовый детектор ФД. На другой его вход подводится напряжение от управляемого генератора УГ, частота которого, понижается в цифровом делителе ЦД2 в Кцл2 раз! Переменный коэффициент деления Кцл2 определяется управляющим напряжением Uуnp. Выходное напряжение ФД после ФНЧ подается на управляющий элемент УЭ, который стабилизирует частоту УГ. Должен сказать, что есть достаточно большое количество схем СЧ. Ведущие в техническом отношении страны .наладили выпуск синтезаторов частоты в виде интегральных схем, сочетающих в себе все необходимые функции.
“А”: А у нас, если я верно понял, есть только один выход — клепать СЧ из дискретных деталей?
“С”: Ты недалек от истины, или, как сказал бы Васисуалий Лоханкин, от “сермяжной правды жизни”!
“Н”: А какую-нибудь конкретную реализацию СЧ Вы могли бы привести?
“С”: Ты полагаешь, что тебе от этого станет легче? Тогда учти следующее обстоятельство. Несмотря на то, что к настоящему времени предложено множество схем прямого и косвенного синтеза частот, тем не менее большинство из них не обеспечивает необходимые шумовые и спектральные параметры гетеродина. Те же, которые обеспечивают, базируются на использовании дефицитных иностранных микросхем! Но все же одну структурную схему синтезатора, которая используется в ряде промышленных конструкций, я приведу.
“Н”: А этот синтезатор годится для приемников с “преобразованием вверх”?
“С”: А как же иначе? Изображенный ниже синтезатор, предназначен для перекрытия тридцати сегментов шириной 1 МГц в диапазоне 45,5 -^ 75,5 МГц, при первой ПЧ равной 45,5 МГц! Такой синтезатор использован, например, в КВ-приемнике, разработанном RC2AM (рис. 3).
В этом синтезаторе используется кварцевый генератор на 46 МГц, плавный гетеродин, перекрывающий диапазоны 6,5 — 5,5 МГц, атакже ГУН (генератор управляемый напряжением), работающий в диапазоне 45,5 — 75,5 МГц. Сигнал ГПД смешивается с сигналом 46 МГц, в результате чего выделяется полоса частот 39,5 — 40,5 МГц, которая, смешиваясь с частотой ГУН, дает частоту, лежащую в диапазоне 6 — 35 МГц. Устанавливая коэффициент деления делителя частоты в пределах от 6 до 35, добиваются, чтобы при работе генератора, управляемого напряжением, в нужном диапазоне частота сигнала на выходе делителя была 1 МГц, на которой и происходит захват и удержание частоты петлей фазовой автоподстройки, включающей фазовый детектор и интегратор. На второй вход ФД подается опорный сигнал 1 МГц!
“А”: Но ведь изготовить подобный синтезатор в домашних условиях — это гигантский труд!
“С” Совершенно верно! И я даже сказал бы — Сизифов труд! Поскольку шумовые характеристики этого синтезатора все равно оставляют желать лучшего!
“Н”: Так получается, не изготовив высококачественного синтезатора, мы не смогли бы построить приемник с преобразованием “вверх”?!
“С”: Выше головы, парни! Все вовсе не так плохо! Пока на рынках появятся доступные синтезаторы частоты в интегральном исполнении, высококачественные ГПД еще послужат верой и правдой, в том числе и в приемниках с преобразованием “вверх”! Тем более, что шумовые характеристики гетеродинов на основе ГПД — существенно лучше, а схемы — значительно проще!
“Н”: Я лично очень благодарен Вам и Аматору, что имел возможность получить достаточно четкое представление о структурных схемах и особенностях современных радиовещательных приемников KB диапазона. Но остался один неясный для меня вопрос...
“А”: Интересно, какой именно?
“Н”: Почему вы так много внимания и времени уделили ИМЕННО ЭТОЙ ТЕМЕ?
“А”: А ты что, до сих пор не догадался? Или желаешь, чтобы точки над “i” расставил я?...
“Н”: Логичное заключение...
“А”: Ну что же... Весь наш цикл бесед, в некоторых из которых принимал участие и ты, был посвящен, в сущности, только одному — обсуждению структурной схемы коротковолнового переносного радиоприемника, ПОСТРОЙКУ КОТОРОГО МЫ ВСКОРЕ И НАЧНЕМ!
“Н”: Вы — это значит Спец и ты, Аматор?
“А”: Не совсем!...-Мы с тобой, дружище Незнайкин! Ты что, не веришь в свои творческие силы?
“С”: Дорогой Незнайкин!... В дни моей юности был очень популярен кинофильм “Последний дюйм”! Так вот там один из персонажей фильма пилот Бен утверждал: “Сынок, в жизни можно сделать все, если не надорваться!...” Поэтому, чтобы избежать подобной неприятности, как мне кажется, задело лучше взяться вдвоем!
“А”: Вопросы, предложения, возражения и прочее имеются?
“Н”: Да меня эта идея, откровенно говоря, захватила уже давно! Я просто признаваться не хотел!... И все — таки... А получится?... Как Вы полагаете, уважаемый Спец?
“С”: Дорогие друзья! Постройка подобного приемника преследует сразу несколько целей! Поэтому с полным на то основанием можно утверждать, что это — многоцелевая задача! Первое — в процессе постройки и отладки подобного приемника, знания и навыки, которые при этом приобретаются, в любом случае подготавливают человека к дальнейшей работе в интереснейшей области практической электроники! А люди, имеющие подобные навыки, без работы не останутся! Во-вторых, давайте вспомним, например, что говорил Михаил Сергеич Горбачев в своем интервью после окончания Великого Форосского заточения?
“А”: Это когда он заявил, что единственным источником информации для него была, вещающая на KB, станция “Радио Свобода”?
“С”: В точности так! Друзья мои, хороший КВ-приемник ВСЕГДА обеспечит вам возможность прорыва “информационной блокады”! Независимо оттого, находитесь ли вы на Форосе, или в иной географической точке нашей многострадальной...
“А”: Но ведь сейчас не глушат!?...
“С”: А какими словами заканчивается вторая книга А. Дюма о похождениях трех мушкетеров?...
“А”: Помнится, словами д'Артаньяна?!...
“С”: И это верно!... Д'Артаньян произносит мудрую фразу: “...отведите мне комнату в бельэтаже. Я теперь капитан мушкетеров! Но ... оставьте за мной и чердак! Никогда не знаешь, что может случиться в жизни!”
“А”: Убедительно! И даже очень!..
“С”: Естественно, гениальный писатель!... Ну и в-третьих! Конечно, имея, например, ну совершенно лишние доллары, которые просто непонятно куда девать, вы можете, походив по маркетам, приобрести японский или голландский КВ-приемник высокого класса, который будет ублажать ваш глаз, слух и чувство собственного достоинства!... Кроме всего прочего, это обеспечит вам возможность “ловить” ВЕСЬ МИР! Но учтите, что высококлассный приемник стоит очень дорого!
“Н”: Каков уровень цен, хотя бы примерно?
“С”: За КВ-приемник с профессиональными параметрами около 2000 долларов!
“А”: Больше вопросов не имею!...
“Н”: А я— тем более!...
“С”: Тогда, друзья мои, начинаем наш “военный совет”! РИС-1,РИС-2,РИС-3 в прикреплениях:
