Данный гетеродинный приемник предназначен для приема радиовещательных станций в диапазоне УКВ 65,8-73 МГц. Если сравнивать его с такого же типа приемниками, то он имеет ряд преимуществ.
Так, по сравнению с супергетеродинами схожей сложности, данный приемник обладает более высокой чувствительностью и избирательностью, более высоким качеством демодуляции сигнала. Он проще в изготовлении и настройке.
Более высокая чувствительность объясняется тем, что в этом приемнике полоса пропускания уменьшена, по сравнению с супергетеродином, со 150 кГц до 22 кГц, что приводит к уменьшению напряжения шумов на выходе приемника, а, следовательно, к уменьшению так называемого порога - минимального уровня входного сигнала, при котором происходит резкое ухудшение приема.
Более высокая избирательность объясняется тем, что приемники прямого преобразования, по сравнению с супергетеродинными, имеют
намного меньше паразитных каналов приема, а сигналы соседних каналов переносятся в область ультразвуковых частот, что исключает их влияние на качество демодулированного сигнала.
Более высокое качество демодуляции — следствие того, что в приемнике прямого преобразования отсутствует частотный детектор и усилитель ПЧ, имеющие АЧХ с крутыми скатами, что в супергетеродинном приемнике приводит к возникновению
нелинейных искажений. От ранее описанных синхронных гетеродинных приемников, данный приемник отличается более высокой чувствительностью и отсутствием таких недостатков как нестабильность настройки и самопроизвольная перестройка на более сильный сигнал соседнего канала.
Чувствительность синхронных гетеродинных приемников ограничивается тем, что дрейф нуля усилителя постоянного напряжения воздействует на частоту гетеродина. Приемник перестает работать, когда дрейф нуля становится примерно равным полосе удержания системы ФАПЧ. В данном приемнике применяются усилители переменного напряжения, что приводит к уменьшению дрейфа нуля и позволяет увеличить чувствительность.
Нестабильность настройки уменьшена за счет уменьшения связи между входной цепью и гетеродином, что достигнуто экранирование гетеродина, и работой его на частоте в два раза ниже частоты принимаемого сигнала. Амплитуда колебаний гетеродина стабилизирована амплитудным ограничителем и в нем, в качестве активного элемента, применяется полевой транзистор, обладающий большей линейностью, чем биполярный. В результате, в процессе перестройки входного контура приемника напряжение на входе управителя частоты практически не меняется.
Кроме того, за счет жесткого ограничения напряжения на входе управителя частоты гетеродина, частота гетеродина под действием управляющего напряжения не может измениться более чем на ± 150 кГц, и поэтому полностью исключена возможность самопроизвольной перестройки частоты на более сильный сигнал соседнего
канала.
Структурная схема приемника показана на рисунке 1. На один из входов сумматора 5 постоянно подается переменное напряжение частотой 40 Гц, от вспомогательного генератора НЧ 17. Если сигнал на входе приемника отсутствует, то ФАПЧ не работает, т.е. находится в разомкнутом состоянии. В этом случае на выходе усилителя переменного напряжения 4 нет переменного напряжения с частотой генератора НЧ 17, а на выходе сумматора 5 будет переменное напряжение с частотой генератора 17 и амплитудой 0,8V. Оно поступает на управитель частоты 6 и модулирует колебания гетеродина 7 по частоте с девиацией около 40 кГц.
Если в антенну приемника подать не модулированное переменное напряжение , по частоте близкое к частоте гетеродина 7, то ФАПЧ
вступает в работу, становится замкнутой.Сначала она уменьшает мгновенную разность частот сигнала и гетеродина 7 до величины
AF*0,34 Гц (величина AF определяется нижним порогом полосы пропускания усилителя переменного напряжения 4). При этом на выходе усилителя 4 появляется переменное напряжение с частотой генератора 17, а амплитуда переменного напряжения на выходе сумматора 5 уменьшается до величины £ 0,4 mV.
Это напряжение поступает на управитель частоты и в небольших пределах меняет частоту гетеродина 7. При этом девиация частоты не превышает 20 Гц, а девиация фазы не более 30° (при увеличении уровня сигнала на входе приемника девиация частоты и фазы колебаний гетеродина 7 уменьшается). Баланс амплитуд переменного напряжения 40 Гц на выходе усилителя 4 и входе сумматора 5 устанавливается автоматически, в зависимости от амплитуды сигнала на входе приемника.
В то же время, на сигнальный вход смесителя 8 с выхода усилителя высокой частоты 1 поступает напряжение сигнала, а на его управляющий вход, через фазовращатель 16 подается модулированное по фазе напряжение гетеродина 7. На выходе смесителя 8 образуется напряжение с частотой вспомогательного генератора 17 (40 Гц), которое через ФНЧ 9 усилитель переменного напряжения 10, ФНЧ 11 и усилитель 12 подается на один из входов демодулятора 13, на его другой вход подается напряжение от генератора 17.
На выходе демодулятора 13 образуется пульсирующее напряжение, которое сглаживается ФНЧ 14 и в виде постоянного напряжения через эмиттерный повторитель 15 и сумматор 5 поступает на управитель частоты 6, изменяющий частоту гетеродина 7, таким образом, что ФАПЧ входит в режим удержания.
Постоянное напряжение на выходе ФНЧ 14 зависит от мгновенной разности фаз напряжений сигнала и гетеродина (без учета фазовой
модуляции колебаний гетеродина), а при точной настройке на сигнал амплитуда переменного напряжения 40 Гц на выходе усилителя 12 стремится к нулю. Фазовращатель 16 сдвигает фазу колебаний гетеродина на 90°. При работе системы ФАПЧ в режиме удержания, напряжения сигнала и гетеродина на входах схемы, состоящей из УВЧ 1, смесителя 2, ФНЧ 3, усилителя 4, сумматора 5, управителя частоты 6 и гетеродина 7. Медленные уходы частоты (0 < F < 0,34 Гц) компенсируются частью схемы, состоящей из смеситепя 8, ФНЧ 9, усилителя 10, ФНЧ 11, усилителя 12, демодулятора 13, ФНЧ 14, эмиттерного повторителя 15, фазовращателя 16 и генератора НЧ 17.
Динамические характеристики системы ФАПЧ определяются амплитудой входного сигнала и формой АЧХ ФНЧ 3, который представляет
собой двухзвенную RC-цепь. Форма АЧХ разомкнутой ФАПЧ прибпижена к форме АЧХ звена первого порядка, поэтому ФАПЧ работает в режиме синхронизации при достаточно большом диапазоне амплитуд входного сигнала. Приемник не имеет системы АРУ поэтому при некоторой амплитуде входного сигнала система ФАПЧ самовозбуждается (режим квазисинхронизма). Но в этом случае приемник сохраняет работоспособность т.к. самовозбуждение системы ФАПЧ не влияет на качество выходного сигнала (частота автоколебаний в ФАПЧ более 50 кГц).
Избирательность приемника по соседнему каналу определяется, в основном, параметрами ФНЧ 3, а избирательность по паразитным каналам приема (на гармониках гетеродина) — параметрами резонансного УВЧ 1.
Принципиальная схема приемника показана на рисунке 2. УВЧ 1 выполнен на транзисторе VT1. Смесители 2 и 8 — на транзисторах VT5 и VT2. ФНЧ 9 и 3 образуют элементы R8C8 и R13C15. Усилители переменного напряжения 10 и 12 выполнены на ИМС А1, а усилитель переменного напряжения 4 — на А2. ФНЧ 11 образуют элементы R9C10. Конденсатор С9 - разделительный. Функцию сумматора 5 (а также амплитудного ограничителя напряжения) выполняет микросхема A3.
Демодулятор 13 выполнен на транзисторе VT3, ФНЧ 14 образован R11C11. Эмиттерный повторитель 15 выполнен на транзисторе VT4.
Он уменьшает влияние входного сопротивления сумматора на параметры ФНЧ R11C11. Вспомогательный генератор 17 выполнен на микросхеме 01, он вырабатывает прямоугольные импульсы частотой примерно 40 Гц. ФНЧ R29C29R28 подавляет высшие гармоники, содержащиеся в импульсном сигнале на выходе 1.3. Резистор R14 служит для балансировки ОУ A3. Эмиттерный повторитель 18 выполнен на VT6, он служит для согласования наушников ВА1 с выходным сопротивлением сумматора. R20C19 - цепь коррекции ВЧ предискажений сигнала.
Управитель частоты — варикап VD1. Гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT7, по схеме емкостной трехточки. Диоды VD2-VD5
служат для стабилизации амплитуды колебаний гетеродина. Элементы C23, C24, R25 образуют развязывающий фильтр. Конденсатор С26
уменьшает паразитное излучение гетеродина.
Гетеродин работает на частоте в два раза ниже частоты принимаемого сигнала. Перестройка колебательного контура УВЧ L1C4 практически не влияет на частоту колебаний гетеродина, что объясняется экранирующим действием заземленных затворов VT2 и VT5. Фазовращатель 16 образуют резистор R7 и входная емкость транзистора VT2, равная, примерно 2 пФ. Эта цепь сдвигает фазу гетеродина примерно на 45°, что необходимо для нормальной работы приемника. Нетрадиционное включение транзисторов смесителя VT2 и VT5 позволяет получить меньшее напряжение отсечки ( — 0,8V вместо
— 2V) и большую крутизну характеристики вблизи точки запирания транзистора.
Приемник собран в металлическом (алюминиевом) корпусе. Гетеродин приемника заключен в экран, кроме того, гетеродин с конденсатором С26, с затворами VT2 и VT5 и с выходом сумматора отрезками коаксиального телевизионного кабеля. Использованы постоянные резисторы МЛТ. Конденсаторы С20, С21, С22, С25 должны иметь малый ТКЕ. В качестве VT1 можно использовать другой СВЧ транзистор с граничной частотой не менее 300 МГц, емкостями переходов не более 3 пФ и малом коэффициентом шума. В качестве VT3 и VT4 - любые ВЧ транзисторы соответствующей структуры. Микросхему К157УЛ1А можно заменить на К157УЛ1Б. ОУ К157УД2 — на любой ОУ широкого применения. Транзисторы КП327А могут быть с другими буквенными
индексами. В гетеродине можно использовать КП305 с другими буквенными индексами, но при этом нужно установить исходное положение рабочей точки в середине линейного участка характеристики транзистора.
Катушки L1 и L2 намотаны на каркасах 6 мм проводом ПЭЛ 0,45 мм и содержат по 5 витков. Катушка L1 имеет латунный сердечник М5, a L2 — сердечник из ВЧ феррита или карбонильного железа с резьбой М5. При правильном монтаже и исправных деталях настройка приемника достаточно проста. Сначала, при отключенной антенне, нужно переменным резистором R14 установить на выходе сумматора (операционный усилитель A3) напряжение +3.5V, затем
подключить антенну и, вращая сердечник L2, настроить приемник на радиостанцию так, чтобы ФАПЧ работала в режиме биений.
Затем, вращая сердечник L1 нужно добиться максимальной амплитуды напряжения биений на выходе приемника.
Затем, плавно вращая сердечник L2, перевести систему ФАПЧ в режим синхронизации, ориентируясь по наилучшему качеству сигнала. Для упрощения
настройки можно зашунтировать контур L1C4 резистором, уменьшив таким образом его добротность, и настроить его на среднюю
частоту УКВ диапазона, а перестраивать приемник тогда можно будет за счет перестройки гетеродина.
С подключенными наушниками приемник потребляет ток 30 mА. Напряжение питания в пределах 10-12V.
