Эксперименты с приемниками прямого преобразования. Часть 2.

Автор: __
Опубликовано 24.05.2016
Создано при помощи КотоРед.

Приемник прямого преобразования с ЧМ.

Прежде чем делать «Приемник прямого преобразования с ЧМ», сначала делаем маломощный передатчик-маячок с ЧМ. Про подобный генератор м ЧМ можно здесь почитать.

https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=2644775#p2644775

А про его настройку можно почитать в этой статье.

https://radiokot.ru/start/analog/practice/08/

Особо обратить внимание, что там написано про катушку, что стоит последовательно с кварцем. У меня эта катушка L1 получилась четыре секции по 7 витков. Провод любой. По правде говоря я её раз пять перематывал, что бы получить нужную мне частоту передатчика.

У меня оптимальная частота получилась 28, 634 МГц при частоте гетеродина 28,64 МГц, но об этом потом. Кварцы я вытащил из материнской платы компьютера и они у меня 14,318 МГц. В принципе можно любые одинаковые на частоты 13 – 14,5 МГц или 26 – 28 МГц на основную гармонику. В случае кварцев 26 – 28 МГц на основную гармонику передатчик нужно сделать по схеме генератора Колпитца, что даже будет лучше. Схема подобного генератора похожа на схему гетеродина приемника, только кварц включается через катушку и варикап, как в схеме выше. В моем случае контур L2, С6 настроен на удвоенную частоту кварца. Подбором R2 установил девиацию частоты ±2 кГц. Импульсы на резисторе R4 должны иметь скругленную форму, что бы не было никаких выбросов.

Добиваются подбором конденсатора С4. У меня сначала импульсы так выглядели и при этом из-за резкого изменении частоты генератора, в выходном сигнале получались выбросы, что вносили искажения при детектировании.

Катушка L2 намотана на каркасе диаметром 6 мм с сердечником из карбонильного железа. Можно ВЧ феррит. Количество витков 15. Провод 0,4 мм.

Настройка, как уже писал описана в статье по ссылке, что дал выше.

Теперь приемник.

За основу взял то, что делал для приема АМ, только транзистор VT6, что там стоит в качестве детектора, перевел в линейный режим, т.е. просто в режим усиления. Т.о. при переходе на ЧМ мы смогли увеличить усиление, т.к. сейчас повышение шума перед детектором уже не так критично, как это было в случае АМ. Понятно, это в какой то мере повысило чувствительность приемника.

После этого каскада поставил счетный частотный детектор из этой статьи.

https://radiokot.ru/konkursCatDay2015/43/

Работает он по принципу описанному в книжке

Кононович Л. М. «Современный радиовещательный приемник»

Технически схема ЧД в той статье реализована так.

Только в виду того, что частота на которой работает детектор намного ниже, чем в статье по ссылке, просто увеличил емкость конденсатора в дифференцирующей цепочке С3 до 510 пф и увеличил конденсаторы в интеграторе. Принцип действия подобного ЧМ детектора описан в статье по ссылке, что выложил выше. Это так называемый счетный ЧМ детектор.

В итоге получилась такая схема.

Резистор R10 уменьшил, что бы немного увеличить полосу пропускания, что желательно сделать в случае ЧМ.

Меняя частоту в передатчике изменением индуктивности катушки L1, что стоит последовательно с кварцем определил, что оптимальная частота передатчика должна на 6 кГц отличаться от частоты гетеродина в приемнике.

Для грубого поиска нужной частоты можно также при настройке варикап заменить подстроечным конденсатором 8/30 пф, что облегчит настройку. Просто включаем передатчик и приемник. Осциллограф на коллектор VT5 и изменяя частоту передатчика ищем максимум. Если идет ограничение, то передатчик нужно отодвинуть подальше. Все это делается без модуляции. Просто отпаиваем С3 в передатчике.

Теперь включаем в передатчике модуляцию и на осциллографе видим примерно такое.

Неравномерность амплитуды говорит о том, что частоту передатчика нужно подстроить еще точнее. Подстраиваем подкручивая катушку L1 в передатчике и добиваемся, что бы неравномерность уменьшить. Идеала добиться трудно. Я оставил так.

На разную величину амплитуды на картинках можно не обращать внимания. Просто при фотографировании во втором случае передатчик был ближе к приемнику.

Теперь щуп осциллографа к коллектору VT6. Это сигнал, что поступает на вход частотного детектора(ЧД).

Видим сигнал постоянной амплитуды, что и нужно в случае ЧМ.

Меняем развертку осциллографа и тогда уже видны импульсы.

Видим «прыгающие» импульсы, что и понятно, у нас же частотная модуляция. Вот я модуляцию выключаю и импульсы уже не «прыгают»

В ЧД эти импульсы дифференцируются цепочкой C15, R 15. После дифференцирования должны получить короткие импульсы одинаковой длительности и одинаковой амплитуды. Потом они интегрируются и на выходе ЧД получаем наш сигнал.

Этот сигнал немного усиливаем и подбором режима этого усилителя добиваемся примерно такой картинки.

Потом подаем на компаратор(триггер Шмидта) и получаем нужные импульсы.

После триггера Шмидта стоит обычный ключ. У меня усилитель, триггер Шмидта и ключ так выглядит.

Резисторами R1 и R9 и добиваются нужного сигнала подаваемого на триггер Шмидта. Из картинки видим, что в моем случае уровень срабатывания должен быть порядка 2,2 вольта.

Но здесь и оказалась «засада». Качественное детектирование зависит от крутизны фронтов импульсов, что поступают на дифференцирующую цепочку C15, R 15 Крутизна же импульсов зависит от уровня сигнала и  при слабом сигнале, когда расстояние между передатчиком и приемником большое, длительность фронтов импульсов поступающих на вход ЧД увеличивается, что приводит к снижению уровня продифференцированных импульсов и соответственно к снижению уровня сигнала на выходе ЧД, т.е. получилось, что ЧД в какой то мере реагирует на амплитуду сигнала. Нас в данном случае интересует крутизна спада импульсов поступающих на ЧД.

Если большая дальность не нужна, то с этим можно смириться, т.к. при сильном сигнале крутизна фронтов импульсов поступающих на ЧД довольно приличная. Если же нужна  дальность, то после усилителя перед частотным детектором нужно поставить компаратор.

Я поставил триггер Шмидта, хотя, как уже говорил, можно и интегральный компаратор и компаратор на ОУ, как впрочем на ОУ сделать и усилитель полностью.

Я все это пробовал в следующих схемах делать даже на логике, т.е. и усилитель и компараторы делал на К561ЛЕ5, хотя для этих целей подойдут любые КМОП инвертора. Любую логику можно же перевести в линейный режим и использовать в качестве усилителей, а также сделать на ней пороговый элемент. Если терпения хватит, то потом нарисую, а сейчас ставим триггер Шмидта между усилителем и частотным детектором.

Это схема полностью на транзисторах которую я использовал для своих экспериментов.

Как видим, отличие только в том, что между усилителем и ЧД включен компаратор, в данном случае триггер Шмидта. Дальность при этом увеличилась раза в два.

В общем итог получился такой, что сильно упростив высокочастотную часть схемы приемника, пришлось довольно сильно увеличить обработку сигнала по НЧ. Преимущество конечно в том, что все таки настройка схем НЧ легче, т.к. не требуются специфичные приборы для их настройки. После ЧД ставим, как и в схеме выше пороговый элемент. Эту часть схемы можно взять и из других конструкций, что будут описаны ниже в следующих частях.

Теперь, как раньше писал, попробуем избавиться от ФНЧ с катушкой и попробуем сделать после смесителя полосовой фильтр на основе комбинации активных ФВЧ и ФНЧ на транзисторах, а потом попробуем фильтр сделать и на ОУ.

Дальше "Часть 3"

Все вопросы в Форум.