Приймач мав телескопічну антену довжиною близько 1,4 м. Цікаво чи можливий прийом на таку коротку антену? Вдалося почути, досить слабо, одночасну роботу двох станцій. Але що здивувало - гучність прийому періодично зростала і падала практично до нуля через кожні 5-7 м, причому для кожної станції по-різному!
Відомо, що на ДВ, і навіть на СВ, де довжина хвилі досягає сотень метрів, таке неможливо. Довелося зупинитися в точці максимальної гучності прийому однієї зі станції і уважно послухати. Виявилося - "Радіо Ностальжі", 100,5 FM, що віщає з недалекої Балашихи.
Прямої видимості антен радіоцентру не було. Як же передача з ЧС могла прийматися на амплітудний детектор? Наступні розрахунки і експерименти показують що це цілком можливо і абсолютно не залежить від самого приймача.
Найпростіший детекторний УКХ приймач
Схема приймача, що відповідає цим вимогам, показана на рис. 1 Вона дуже близька до тієї, по якій був виконаний приймач, згадуваний вище і дозволив виявити саму можливість детекторного прийому. Доданий лише контур УКХ діапазону.
Мал. 1. Принципова схема найпростішого детекторного УКВприймача.
Пристрій містить штиркової телескопічну антену WA1, безпосередньо пов'язану з контуром L1 С1, налаштованим на частоту сигналу. Антена тут також є елементом контуру, тому для виділення максимальної потужності сигналу треба регулювати як її довжину, так і частоту настройки контуру. У ряді випадків, особливо при довжині антени, близькою до чверті довжини хвилі, її доцільно підключити до відведення контурної котушки, а положення відведення підібрати по максимальній гучності.
Зв'язок з детектором регулюється підлаштування конденсатором С2. Власне детектор виконаний на двох високочастотних германієвих діодах VD1 і VD2. Схема повністю тотожна схемі випрямляча з подвоєнням напруги, однак продетектированного напруга подвоювалося б лише при досить великої ємності конденсатора зв'язку С2, але навантаження на контур була б надмірною, а його добротність низькою. В результаті знизилися б напруга сигналу в контурі і гучність звуку
У нашому ж випадку ємність конденсатора зв'язку С2 невелика і подвоєння напруги не відбувається. Для оптимального узгодження детектора з контуром ємнісний опір конденсатора зв'язку має дорівнювати середньому геометричному між вхідним опором детектора і резонансним опором контуру. При цьому умови в детектор віддається максимальна потужність високочастотного сигналу, відповідна і максимальній гучності.
Котушка L1 без каркасу, вона містить 5 витків дроту ПЕЛ або ПЗВ діаметром 0,6-1 мм, намотаних на оправці діаметром 7. 8 мм. Підібрати необхідну індуктивність можна, розтягуючи або стискаючи витки при налаштуванні.
Конденсатор змінної ємності (КПЕ) С1 найкраще використовувати з повітряним діелектриком, наприклад, типу 1КПВМ з двома-трьома рухливими і однією-двома нерухомими пластинами. Його максимальна ємність невелика і може становити 7-15 пФ. Якщо пластин більше (відповідно і ємність більше), доцільно або видалити частину пластин, або включити послідовно з КПЕ постійний або підлаштування конденсатор, зменшивши, таким чином, максимальну ємність. Як С1 підійдуть також малогабаритні конденсатори "плавної настройки '' від транзисторних приймачів з КВ діапазоном.
Конденсатор С2 - керамічний підлаштування, типу КПК-1 або КПК-М ємністю 2. 7 пФ Допустимо використовувати і інші Конденсатори підлаштування, а також встановити КПЕ, подібний С1, вивівши його ручку на панель приймача. Це дозволить регулювати зв'язок "на ходу", оптимізуючи прийом
Діоди VD1 і VD2, крім зазначених на схемі, можуть бути типів ГД507Б, Д18, Д20 Блокувальний конденсатор С3 керамічний, ємність його некритична і може мати значення коливатися від 100 до 4700 пФ.
Налагодження приймача нескладно і зводиться до налаштування контура конденсатором С1 на частоту станції та регулюванню зв'язку конденсатором С2 до отримання максимальної гучності. Налаштування контура при цьому неминуче зміниться, тому всі операції треба провести послідовно кілька разів, одночасно вибираючи і найкраще місце для прийому.
Воно, до речі, зовсім не обов'язково має збігатися (і швидше за все, не буде) з тим місцем, де максимальна напруженість поля. Про це слід поговорити докладніше і пояснити, нарешті, чому взагалі цей приймач може приймати сигнали з ЧС.
Інтерференція і перетворення ЧС в АМ
Якщо контур L1С1 нашого приймача налаштувати так, щоб несуча ЧМ сигналу потрапила на скат резонансної кривої, то ЧС буде перетворюватися в АМ Подивимося, яка для цього повинна бути добротність контуру. Вважаючи смугу пропускання контуру дорівнює подвоєною девіації частоти, отримуємо Q = fo / 2 * f = 700 як для верхнього, так і для нижнього УКХ діапазонів.
Реальна добротність контуру в детекторному приймачі буде, ймовірно, менше через невисоку власної добротності (близько 150. 200) і шунтування контуру і антеною, і вхідним опором детектора. Проте слабке перетворення ЧС в АМ можливо, і, таким чином, приймач буде ледве-ледве працювати, якщо його контур злегка засмутити вгору або вниз по частоті.
Однак є значно більш потужний фактор, що сприяє перетворенню ЧС в АМ, - це інтерференція. Дуже рідко приймач знаходиться в зоні прямої видимості антени радіостанції, частіше її закривають будівлі, пагорби, дерева та інші відображають предмети. До антени приймача приходить кілька променів, розсіяних цими предметами.
Навіть в зоні прямої видимості крім прямого променя антени приходить кілька відображених. Сумарний сигнал залежить як від амплітуд, так і від фаз складаються компонент.
Два сигналу складаються, якщо вони в фазі, т. Е. Різницю їх шляхів кратна цілому числу довжин хвиль, і віднімаються, якщо вони в протифазі, коли різниця їх шляхів становить той же число довжин хвиль плюс ще пів хвилі. Але ж довжина хвилі, як і частота, змінюється при ЧС! Буде змінюватися і різниця ходу променів, і їх відносне зрушення фаз. Якщо різниця ходу велика, то навіть невелика зміна частоти призводить до значних зрушень фаз. Елементарний геометричний розрахунок приводить до співвідношення:
де, дельта t - різниця ходу променів, необхідна для зсуву фази на ± Пі / 2, т. е. для отримання повної АМ сумарного сигналу; tдельтаf - девіація частоти. Під повною АМ ми тут розуміємо зміна амплітуди сумарного сигналу від суми амплітуд двох сигналів до їх різниці. Формулу можна забезпечити високий ступінь спрощення, якщо врахувати, що твір частоти на довжину хвилі fo * (лямбда) одно швидкості світла с; дельта t = c / 4 * дельта f.
Тепер легко порахувати, що для отримання повної АМ двухлучевого ЧM сигналу достатня різниця ходу променів близько кілометра. Якщо різниця ходу менше, то пропорційно зменшиться і глибина АМ. Ну, а якщо більше?
Тоді за один період модулюючого звукового коливання сумарна амплітуда интерферирующего сигналу кілька разів пройде через максимуми і мінімуми, і спотворення при перетворенні ЧM в АМ виявляться надзвичайно сильними, аж до повної нерозбірливості звукового сигналу при прийомі на АМ детектор.
Інтерференція при ЧM - явище надзвичайно шкідливе. Вона викликає не тільки супутню паразитную АМ сигналу, як ми тільки що бачили, а й паразитную фазову модуляцію, що призводить до викривлення навіть при прийомі на хороший приймач ЧM. Ось чому важливо винести антену в те місце простору, де переважає один сигнал.
Завжди краще використовувати спрямовану антену, оскільки вона збільшує прямий сигнал і послаблює відображені, що приходять з інших напрямків.
Лише в нашому випадку найпростішого детекторного приймача інтерференція зіграла корисну роль і дозволила прослухати передачу, але передача може бути чутна слабо або з великими спотвореннями не скрізь, а лише в окремих місцях. Цим і пояснюються періодичні зміни гучності прийому в Терлецький парку.
Детекторний з частотним детектором
Радикальний спосіб покращити якість полягає в використанні частотного детектора замість амплітудного. На рис. 2 показана схема портативного детекторного УКВприймача з простим частотним детектором, виконаним на одному високочастотному германієвих транзисторів УТ1.
Застосування германієвого транзистора обумовлено тим, що його переходи відкриваються при пороговому напрузі близько 0,15 В, що дозволяє детектувати досить слабкі сигнали. Переходи кремнієвих транзисторів відкриваються при напрузі близько 0,5 В, і чутливість приймача з кремнієвим транзистором виходить значно нижче.
Мал. 2. Детекторний УКХ приймач з частотним детектором.
Як і в попередній конструкції, антена пов'язана з вхідним контуром L1С1, налаштованим на частоту сигналу за допомогою КПЕ С1. Сигнал з вхідного контуру подається на базу транзистора. З вхідним контуром індуктивно пов'язаний інший - L2С2, також настроюється на частоту сигналу.
При ЧС, в залежності від відхилення частоти, зсув фази також змінюється, відповідно до фазочастотной характеристикою (Ф4Х) контуру L2С2. При відхиленні частоти в одну сторону зрушення фази зменшується і напівхвилі сигналів на базі і емітер перекриваються більше, в результаті чого Продетектірованний струм зростає.
При відхиленні частоти в іншу сторону перекриття півхвиль зменшується і струм падає. Так відбувається частотне детектування сигналу.
Коефіцієнт передачі детектора прямо залежить від добротності контуру L2С2, вона повинна бути якомога вище (в межі, як ми порахували, до 700), тому-то зв'язок з емітерний ланцюгом транзистора обрана слабкою. Звичайно, такий найпростіший детектор не пригнічує АМ сигналу, більш того, його Продетектірованний ток пропорційний рівню сигналу на вході, що є очевидним недоліком. Виправдання - лише у виключній простоті детектора.
Котушки приймача безкаркасні, вони намотані проводом ПЕЛ 0,7 на оправці діаметром 8 мм. L1 містить 5 витків, а L2 - 7 витків з відведенням від 2-го витка, рахуючи від заземленого виводу. Якщо є можливість, котушку L2 бажано намотати посрібленим проводом для підвищення її добротності, діаметр проводу при цьому некритичний.
Індуктивність котушок підбирається стисканням і розтягуванням витків так, щоб добре чутні УКХ станції виявилися в середині діапазону перебудови відповідного КПЕ. Відстань між котушками в межах 15. 20 мм (осі котушок паралельні) підбирають підгином їх висновків, припаяних до КПЕ.
З описаним приймачем можна провести масу цікавих експериментів, досліджуючи можливість детекторного прийому на УКХ, особливості проходження хвиль в умовах міської забудови і т. Д. Не виключені і експерименти з подальшого вдосконалення приймача.
Приймач з живленням від енергії поля
Але прийом виходить неважливим через відсутність частотного детектора (ЧД). Другий приймач (рис. 2) в якійсь мірі вирішує цю проблему, але потужність сигналу в ньому також використовується неефективно через квадратурного харчування транзистора високочастотними сигналами. Тому вирішено було застосувати в приймальнику два детектора: амплітудний - для живлення транзистора; частотний - для кращого детектування сигналу
Схема розробленого приймача показана на рис. 3. Зовнішня антена (петлевий диполь) з'єднується з приймачем двухпроводной лінією, виконаної з стрічкового УКВ кабелю з хвильовим опором 240 .300 Ом. Узгодження кабелю з антеною виходить автоматично, а узгодження з вхідним контуром L1С1 досягається підбором місця підключення відводу до котушки.
Взагалі кажучи, несиметричне підключення фідера до вхідного контуру зменшує стійкість антенно-фідерної системи, але, з огляду на низьку чутливість приймача, тут це не має особливого значення.
Вхідний контур L1С1 налаштований на частоту сигналу, і виділяється на ньому високочастотне напруга випрямляється амплітудним детектором, виконаним на високочастотному діод VD1. Оскільки при ЧС амплітуда коливань незмінна, вимог до згладжування випрямленої постійної напруги практично ніяких немає.
Проте щоб зняти можливу паразитне АМ сигналу при багатопроменевому поширенні (див. Вище розповідь про інтерференції), ємність згладжує конденсатора С4 обрана значною. Випрямлена напруга служить для харчування транзистора VT1, а для контролю споживаного струму і одночасної індикації рівня сигналу служить стрілочний індикатор РА1.
Мал. 3. Схема УКВприймача з живленням від енергії поля.
Квадратура ЧД приймача зібраний на транзисторі VT1 і фазосдвігающій контурі L2С2. Високочастотний сигнал на базу транзистора подається з відведення котушки вхідного контуру через конденсатор зв'язку С3, а на емітер - з відведення котушки фазосдвигающей контуру. Робота детектора відбувається точно так само, як і в попередній конструкції.
Для підвищення коефіцієнта передачі ЧД і більш повного використання підсилюючих властивостей транзистора на його базу подано зміщення через резистор R1, тому-то і довелося встановити розділовий конденсатор С3. Зверніть увагу на його значну ємність - вона обрана такою для замикання низькочастотних струмів на емітер, т. Е. Для "заземлення" бази по звукових частот. Це підвищує коефіцієнт посилення транзистора і збільшує гучність прийому.
Конструкція приймача може бути найрізноманітнішою, але необхідна передня панель з встановленими на ній КПЕ С1 і С2 (їх постачають окремими ручками настройки) і кнопкою SB1. Щоб руху рук не впливали на настройку контурів, панель бажано зробити металевої або з фольгованого матеріалу.
Конденсатори С1 і С2 - типу КПВ з максимальною ємністю 15 .25 пФ конденсатори СЗ-С5 використані керамічні, малогабаритні.
Котушки L1 і L2 безкаркасні, намотані на оправках діаметром 8 мм і містять 5 і 7 витків відповідно. Довжина намотування 10. 15 мм (регулюють при налаштуванні).
Провід ПЕЛ 0,6. 0,8 мм, але краще використовувати посріблений, особливо для котушки L2. Відводи зроблені від 1 витка до електродів транзистора і від 1,5 витків антени.
Котушки можна розташувати як співвісно, так і паралельно один одному. Відстань між котушками (10. 20 мм) підбирають при налагодженні. Приймач буде працювати навіть при відсутності індуктивного зв'язку між котушками - ємнісний зв'язку через междуелектродного ємність транзистора цілком достатньо. Трансформатор Т1 взятий готовий, від трансляційного гучномовця.
Як VT1 підійде будь-який германієвого транзистор з граничною частотою не нижче 400 МГц. При використанні р-п-р транзистора, наприклад, ГТ313А полярність включення стрілочного індикатора і діода слід змінити на зворотну. Діод може бути будь-яким германієвих, високочастотним.
Для приймача годиться будь-який індикатор з струмом повного відхилення 50-150 мкА, наприклад, стрілочний індикатор рівня запису від магнітофона.
Налагодження приймача зводиться до налаштування контурів на частоти добре чутних радіостанцій, підбору положення відводів котушок по максимальній гучності і якості прийому, а також зв'язку між котушками. Корисно підібрати і резистор R1, теж по максимальній гучності.
З описаної антеною на балконі приймач забезпечував високоякісний прийом двох станцій з найбільш потужним сигналом при відстані до радіоцентру не менше 4 км і при відсутності прямої видимості (загороджували будинку). Колекторний струм транзистора становив 30. 50 мкА.
Зрозуміло, можливі конструкції детекторних УКХ приймачів не обмежуються описаними. Навпаки, їх слід розглядати лише як перші досліди в цьому цікавому напрямку. Якщо застосувати ефективну антену, винесену на дах і спрямовану на цікаву для радіостанцію, можна отримати достатню потужність сигналу навіть на значній відстані від радіостанції.