Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / ricezione radiofonica

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L'interesse instancabile dei radioamatori alle prime armi nella costruzione di semplici ricevitori ad amplificazione diretta ha costretto l'autore a intraprendere lo sviluppo di un altro ricevitore economico a onde medie che funziona con cuffie a bassa impedenza. Naturalmente nella progettazione sono stati utilizzati anche i suoi precedenti sviluppi, in particolare il rilevatore di ampiezza sensibile descritto in Radio, 1994, n. 7, p. 10. Si è scoperto che questo rilevatore consente di introdurre semplicemente un sistema di controllo automatico del guadagno (AGC) nell'amplificatore a radiofrequenza (RFA) del ricevitore e funziona solo con segnali sufficientemente forti, ovvero risulta essere “AGC con ritardo”.

La ricezione viene effettuata utilizzando l'antenna magnetica WA1 (vedi figura).Il circuito di ingresso è formato da una bobina e un condensatore variabile (VCA) C1. Poiché il ricevitore RF utilizza transistor bipolari, che caricano in modo significativo il circuito di ingresso, viene utilizzato un circuito di connessione sequenziale raramente utilizzato al circuito di ingresso del primo stadio, realizzato sul transistor VT1 secondo un circuito a base comune (CB). Ci ha anche permesso di abbandonare la bobina di comunicazione.

Diamo uno sguardo più da vicino al funzionamento del circuito di ingresso. Come è noto, la resistenza di ingresso di una cascata con un OB è piccola e ammonta a decine, massimo centinaia di Ohm, aumentando al diminuire della corrente attraverso il transistor. Collegando questa resistenza r in serie al circuito di ingresso, otteniamo il suo fattore di qualità approssimativamente pari a X/r, dove X è la reattanza della bobina o del condensatore del circuito (alla frequenza di risonanza sono uguali). Trascuriamo la resistenza attiva della bobina, poiché con una produzione di alta qualità è molto inferiore a r. Quando il circuito viene sintonizzato in frequenza, la reattanza aumenta linearmente e il fattore di qualità Q aumenta proporzionalmente alla frequenza f.

Allo stesso tempo, la larghezza di banda del loop è uguale a f/Q. Di conseguenza, dovrebbe rimanere costante durante la sintonizzazione su tutta la gamma, il che elimina il principale svantaggio dei ricevitori ad amplificazione diretta: una larghezza di banda molto stretta all'estremità delle basse frequenze della gamma e una larghezza di banda eccessivamente ampia all'estremità delle alte frequenze.

Faremo un calcolo approssimativo. Ad una frequenza di 500 kHz, la capacità del KPI è massima (180 pF) e la sua reattanza è di 1.7 kOhm. Prendendo la resistenza di ingresso della cascata insieme ad un resistore collegato in parallelo R1 r - 50 Ohm, otteniamo Q = 35 e una larghezza di banda di 15 kHz. All'estremità della gamma delle alte frequenze, la frequenza triplica (1500 kHz), la reattanza aumenta a 5 kOhm e il fattore di qualità aumenta a 100.

In questo caso, la larghezza di banda rimane la stessa (15 kHz).

Perché ciò avvenga nella realtà, il fattore di qualità intrinseca (costruttiva) del circuito, determinato praticamente dal fattore di qualità della bobina, deve essere elevato, almeno 250. Se il fattore di qualità intrinseca del circuito è insufficiente, il le dipendenze indicate possono essere preservate indebolendo la connessione con il circuito all'aumentare della frequenza, cosa che può essere ottenuta deviando il resistore R1 con un condensatore, selezionato durante la configurazione. È vero, ciò è dovuto ad una certa perdita di sensibilità sul limite delle alte frequenze della gamma.

L'amplificatore RF del ricevitore è a due stadi, realizzato su transistor VT1, VT2 di diversa struttura, con accoppiamento diretto tra gli stadi tramite corrente continua. L'amplificazione della tensione principale è fornita dal primo stadio, il secondo è collegato da un inseguitore di emettitore e amplifica solo la corrente del segnale. Dall'uscita del controllo della frequenza RF il segnale viene inviato a un rilevatore di ampiezza montato su un transistor VT3 e diodi VD1, VD2.

In assenza di segnale, la tensione sul collettore del transistor VT3 è di circa 1 V. alla base - 0.5 V. Il diodo VD1 viene aperto da una piccola corrente di base, ovvero il punto operativo si trova nella sezione caratteristica con il massimo curvatura, corrispondente alla tensione di soglia dei dispositivi a semiconduttore in silicio di circa 0.5 V.

Le semionde negative del segnale di ingresso non possono chiudere il transistor perché ciò è impedito dall'aumento della corrente attraverso il diodo VD 1. Le semionde positive aprono il transistor e la tensione sul suo collettore diminuisce. Il diodo si chiude e le semionde negative del segnale rilevato vengono rilasciate sul collettore del transistor. Attraverso il diodo VD2, il condensatore di filtro C5 viene scaricato da queste semionde e la tensione rilevata appare all'uscita del rilevatore.

A seconda dell'ampiezza del segnale, questa tensione diminuisce da 1.5 V (in assenza di segnale) a -0.5 V (segnale massimo). Dall'uscita del rilevatore, la tensione di polarizzazione viene fornita attraverso la catena VD3R4 all'RF transistor. Il diodo VD3 “mangia” circa 0.5 V, quindi, al segnale massimo, la corrente di polarizzazione diminuisce quasi a 0 e i transistor RF si chiudono.

Ecco come funziona il sistema AGC, che ha permesso di abbandonare l'uso del controllo del volume nel ricevitore. I condensatori C2 e C3 filtrano la tensione AGC, cortocircuitando le frequenze audio e facendo passare alla base solo la componente continua. La capacità richiesta è fornita dal condensatore all'ossido C3, ma poiché può avere una notevole resistenza alle alte frequenze, è necessario anche un condensatore ceramico C2. Entrambi i condensatori possono essere sostituiti con una capacità ceramica da 0,15...0,68 µF.

Oltre alla riduzione del guadagno, in questo dispositivo si verifica un altro fenomeno favorevole: la resistenza di ingresso del primo stadio dell'amplificatore aumenta con segnali forti, poiché si chiude e la corrente di emettitore del transistor VT1 diminuisce. Ciò riduce il fattore di qualità del circuito di ingresso ed espande la sua larghezza di banda, utile quando si ricevono stazioni locali: la riproduzione delle frequenze più alte dello spettro audio viene migliorata

Consideriamo ora la questione dei livelli del segnale in vari punti del percorso della radiofrequenza del ricevitore. Una stazione radio a onde medie non molto potente crea un'intensità di campo di circa 10 mV/m ad una distanza di diverse centinaia di chilometri. L'altezza effettiva dell'antenna magnetica è di circa 0.01 m, di conseguenza la tensione del segnale operante nel circuito di ingresso è pari a circa 100 μV. È questo che verrà applicato all'emettitore del primo transistor RF (la tensione sulla bobina L1 o sul condensatore C1 è Q volte maggiore, ma questo fatto non viene utilizzato in questo sviluppo). Il guadagno di tensione del primo transistor è circa 100 e il secondo è vicino all'unità. Ciò significa che il rilevatore riceverà una tensione di segnale di circa 10 mV, che è abbastanza per il suo normale funzionamento. L'ampiezza del segnale AF rilevato raggiunge i decimi di volt.

Questa tensione è sufficiente per far funzionare i telefoni a bassa impedenza, ma la corrente di uscita del rilevatore deve essere aumentata in modo significativo. Per questo motivo, l'amplificatore AF è realizzato secondo un circuito inseguitore di emettitore composito utilizzando transistor VT3, VT4 di diverse strutture. La corrente di polarizzazione richiesta non si ottiene dalla fonte di alimentazione, ma dall'uscita del rilevatore, dove è presente una tensione stabile di 1.5 V, leggermente dipendente dal grado di scarica della batteria, che diminuisce leggermente all'aumentare del livello del segnale. A questo scopo serve la catena R7C6: il resistore R7 influisce sulla corrente iniziale dei transistor dell'amplificatore AF e il condensatore C6 garantisce il passaggio senza ostacoli dei segnali AF.

Per garantire che il funzionamento del ricevitore non si deteriori quando si utilizzano elementi galvanici altamente scaricati con maggiore resistenza interna, la fonte di alimentazione viene deviata dai condensatori C7 e C8. Il primo fornisce una bassa impedenza alle frequenze radio e il secondo alle frequenze audio. Le cuffie sono collegate al connettore X1.

Un po 'di dettagli. È preferibile avvolgere l'antenna magnetica su un nucleo magnetico di grandi dimensioni, ad esempio con un diametro di 10 e una lunghezza di 200 mm realizzato in ferrite 400NN o 600NN. La bobina L1 in questo caso contiene 75 spire di filo LESHO (filo Litz) 21x0,07. Il filo viene avvolto giro dopo giro, in uno strato su un telaio di carta cerata. È possibile utilizzare un'antenna magnetica a onde medie già pronta da ricevitori a transistor obsoleti. Solitamente è dotato anche di bobina di accoppiamento, che è meglio rimuovere o collegare in serie alla bobina del loop in modo che non crei risonanze parassite alle alte frequenze, aprendo così la strada ai disturbi.

KPE C1 con un dielettrico solido viene utilizzato da un radioamatore per bambini. Qualsiasi KPI dei ricevitori a transistor sarà adatto con uguale successo. Se è presente un'unità KPI, è consigliabile collegare entrambe le sue sezioni in parallelo per ampliare il campo di regolazione del KPI con un dielettrico in aria non peggiore, ma di dimensioni molto maggiori.

I transistor della serie indicata nello schema possono avere qualsiasi indice di lettera. Diodi VD1-VD3: qualsiasi silicio, alta frequenza a bassa potenza o pulsato, ad esempio la serie KD520 - KD522. Resistori e condensatori - qualsiasi tipo. I condensatori ceramici C2, C4, C6, C7 e C9 possono avere una capacità da 0,01 a 0,15 μF, condensatore a ossido C3 - da 0,15 a 2 μF, C8 - da 20 μF e superiore.

Cuffie a bassa impedenza: TM-2, TM-4 o da lettori importati. In quest'ultima versione è possibile collegare una coppia di telefoni stereo in parallelo facendo ponte i contatti corrispondenti sul connettore, o meglio ancora in serie per aumentarne la resistenza, il che consente di “risparmiare” corrente ultrasonica a parità di volume. In questo caso, però, dovrai invertire i cavi di uno dei telefoni in questo modo. in modo che funzionino in fase.

Il ricevitore è montato su un circuito stampato, su una piastra forata o su un cartone spesso con fori per i cavi delle parti. Si consiglia di non posizionare le parti del rilevatore in prossimità dell'antenna magnetica e della centralina per evitare collegamenti parassiti e autoeccitazione del controllo di frequenza RF. La tavola sarà comunque posizionata di dimensioni adeguate.

La configurazione del ricevitore inizia con l'impostazione della corrente di riposo dell'ecoscandaglio (2 2 5 mA) con i telefoni collegati selezionando la resistenza R7. La corrente si misura con un milliamperometro collegato in parallelo ai contatti aperti dell'interruttore SA1. Durante le misure è consigliabile “togliere tensione” all'URF collegando un ponticello tra la base del transistor VT1 ed il filo comune. Quindi il ponticello viene scollegato e la corrente RF viene determinata aumentando il consumo di corrente (circa 0,7 mA). Più precisamente, la modalità RF viene impostata selezionando il resistore R4, misurando la tensione sull'emettitore del transistor VT2: dovrebbe essere circa la metà della tensione di alimentazione.

L'ultima operazione consiste nell'impostare i limiti della portata ricevuta selezionando il numero di spire e la posizione della bobina L1 sull'asta magnetica dell'antenna. È conveniente navigare utilizzando la potente stazione radio "Mayak" a una frequenza di 549 kHz: dovrebbe essere ricevuta con una capacità KPI vicina al massimo.

Un ricevitore correttamente assemblato e regolato è abbastanza economico, consumando una corrente di circa 3 mA da una batteria di due elementi "dito" (tipo 316 o AA) collegati in serie. Nella regione di Mosca ha fornito una ricezione affidabile di quasi tutte le stazioni radio centrali che trasmettono nella gamma CB.

Autore: V.Polyakov, Mosca

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