В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Рис. 5.42. Вариант УПЧ

5.3.5. Приемник на микросхеме К174ХА2

Принципиальная схема

Микросхема К174ХА2 предназначена для вещательных АМ-диапазонов, однако она сохраняет свою работоспособность при частотах входных сигналах вплоть до 27 МГц, что позволяет использовать ее в аппаратуре радиоуправления. Приемник имеет чувствительность не хуже 3 мкВ, кроме того, применение в качестве избирательных устройств в УПЧ колебательных контуров позволяет выбрать промежуточную частоту в широких пределах (300—1000 кГц). Этот факт существенно облегчает подбор пары кварцевых резонаторов для передатчика и приемника.

Принципиальная схема приемника изображена на рис. 5.43.

Рис. 5.43. Принципиальная схема приемника

Микросхема DA1 использована в стандартном включении. Частота гетеродина задается кварцевым резонатором ZQ1. Компаратор полностью аналогичен примененному в разделе 5.3.1 . Данные катушек приведены в табл. 5.5.

Параметры катушек индуктивности и конденсаторов фильтров ПЧ даны для частоты 465 кГц. При использовании другой промежуточной частоты f прнеобходимо произвести пересчет количества витков и емкостей конденсаторов, пользуясь простым правилом. Для нового значения частоты вычисляем вспомогательный коэффициент n= f пр(кГц)/465. Новое значение емкости вычисляется по формуле С= 1000 (пФ)/ n, а новое количество витков N= 78/√ n.

Детали и конструкция

Печатная плата приемника изготавливается из двухстороннего стеклотекстолита в соответствии с рис. 5.44. При желании повысить чувствительность приемника, на его вход можно добавить УРЧ, собранный по такой же схеме, как у приемника на рис. 5.61.

Рис. 5.44. Печатная плата

5.4.1. Особенности работы приемников

Этот тип приемников, называемых еще гетеродинными, исчерпывающе описан Поляковым В. Т. в многочисленных публикациях. Достаточно познакомится, например с [12]. По этой причине отметим только самые существенные особенности.

Амплитудно-модулированное колебание в простейшем случае, когда модуляция осуществляется одним тоном, выглядит так, как это показано на рис. 5.45.

Аналитическое выражение АМ-колебания при этом имеет вид:

В правой части отчетливо видны три гармонические составляющие, которые и представляют собой спектр этого колебания. Спектр изображен на рис. 5.45, б .

Рис. 5.45. Графики AM-колебания

Такое колебание поступает в смеситель (рис. 5.46), где умножается на вторую гармонику гетеродинного напряжения, выражение для которой имеет вид

u г( t ) = U г. m∙cos(2π∙2 f г∙ t)

Рис. 5.46. Структурная схема приемника

Частота гетеродина ( f г) выбирается в два раза меньше частоты сигнала ( f 0), чтобы предотвратить просачивание гетеродинного напряжения в антенну через входную цепь (ВЦ), настроенную на f 0.

В приемнике используется смеситель на встречно-параллельных диодах, обеспечивающий преобразование на второй гармонике [12]. При этом обеспечивается равенство f 0= 2 f г. В результате на выходе смесителя получается сумма гармоник:

Первое слагаемое в квадратных скобках представляет собой постоянную составляющую, так как аргумент косинуса равен нулю. Второе слагаемое имеет удвоенную частоту сигнала и через фильтр нижних частот (ФНЧ) не проходит. Третье и пятое слагаемые формулы имеют частоту F m, и легко проходят через ФНЧ. Их сумма и представляет собой полезный сигнал, изменяющийся во времени по закону огибающей входного сигнала (рис. 5.45, г ). Четвертое и шестое слагаемые имеют частоты, лежащие в окрестностях удвоенной частоты сигнала и не пропускаются ФНЧ на выход.

Таким образом, рассмотренный принцип приема позволяет без амплитудного детектора выделить полезный сигнал непосредственно (прямо) из принимаемого высокочастотного сигнала. Отсюда и название метода — прямое преобразование. Как видно из схемы и графиков, избирательность по соседнему каналу в таком приемнике будет определяться амплитудно-частотной характеристикой ФНЧ, а на низких частотах, как известно, легко получать несложные фильтры с крутыми спадами характеристики. Смеситель можно располагать непосредственно за ВЦ у самого входа приемника, а стало быть, все усиление можно реализовывать в УНЧ, что существенно упрощает борьбу с самовозбуждением усилителей. Достаточно одного-двух операционных усилителей для обеспечения чувствительности приемника не хуже 1 мкВ.

Существенным недостатком приемников прямого преобразования является очень жесткое требование к стабильности частоты гетеродина. Действительно, вышеприведенные рассуждения справедливы только при условии 2 f г= f 0. Отклонение одной из частот на 100–200 Гц сводит к нулю разборчивость сигнала на выходе приемника. Даже при одинаковых частотах, но меняющейся во времени разности фаз амплитуда выходного сигнала будет «плавать» во времени. Если идет речь о модуляции радиосигнала прямоугольными импульсами, как это имеет место в радиоуправлении, то выходные импульсы будут иметь не только плавающую амплитуду, но и меняющуюся полярность, что, конечно, недопустимо. По этой причине в описанных ниже конструкциях используется расстройка в 10–20 кГц между частотой излучаемого сигнала и частотой второй гармоники гетеродина. В этом случае, как можно самостоятельно убедиться, на выходе смесителя получится низкочастотный сигнал на разностной частоте, промодулированный прямоугольными импульсами (см. рис. 5.48, а ).

5.4.2. Приемник на транзисторах

Принципиальная схема

Приемник предназначен для работы с амплитудно-манипулированными сигналами длительностью не менее 0,5 мс. Частота настройки — 28 МГц. Чувствительность, при отношении «сигнал/шум» = 10 — не хуже 1 мкВ (4–5 мкВ без УРЧ). Амплитуда положительных импульсов на выходах всех каналов практически равна напряжению питания (5–6 В).

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 5.47.

Рис. 5.47. Принципиальная схема

Она очень похожа на схему приемника прямого преобразования, но, по сути, представляет собой супергетеродин с очень низкой промежуточной частотой (8—10 кГц). Принимаемый сигнал, представляющий собой высокочастотные импульсы с прямоугольной огибающей, через входной контур поступает на вход усилителя радиочастоты, собранного на транзисторе VT1. Постоянное напряжение на втором затворе управляет коэффициентом усиления транзистора и выбрано таким, при котором УРЧ имеет максимальное усиление ( К u~ 10), не приводящее еще к самовозбуждению.