Приемники прямого преобразования - это простые и надежные устройства, позволяющие осуществлять прием радиосигналов без использования промежуточной частоты. Такие приемники легко собрать своими руками и настроить даже начинающему радиолюбителю. Давайте подробно разберем их устройство, достоинства и недостатки, чтобы сделать правильный выбор схемы и компонентов для конкретных целей.
Принцип работы приемников прямого преобразования
В отличие от супергетеродинных приемников, в приемниках прямого преобразования отсутствует промежуточная частота. Принимаемый сигнал сразу преобразуется в низкочастотный сигнал звукового диапазона путем смешивания с сигналом гетеродина, имеющим частоту, равную частоте настройки приемника.
Это упрощает схему и настройку приемника, однако приводит к некоторым недостаткам:
- Высокий уровень помех от соседних станций и наводок из-за низкой избирательности
- Возможны помехи от гетеродина, проникающего во входные цепи
- Требуется тщательная фильтрация помех и шумов
Поэтому приемники прямого преобразования чаще используются любителями и для простого приема сигналов, не требующего высокой чувствительности и избирательности.
Основные узлы приемника прямого преобразования
Рассмотрим основные функциональные узлы, входящие в состав приемника прямого преобразования. Входные цепи обычно включают в себя защиту от помех, аттенюатор и настроечный контур для выделения сигнала нужной частоты. Иногда входные цепи опускают, используя широкополосный вход.
Гетеродин
Гетеродин генерирует сигнал, частота которого подстраивается под частоту принимаемой станции. Для этого используется генератор с резонансным контуром и варикапом или переменным конденсатором.
В смесителе происходит преобразование принимаемого радиосигнала в сигнал звуковой частоты путем перемножения с сигналом гетеродина. В простейшем случае это диодный смеситель, либо сборка на транзисторах или микросхемах.
Усилитель низкой частоты
Усилитель низкой частоты усиливает преобразованный сигнал до уровня, достаточного для воспроизведения в наушниках или динамике. Как правило, используется двух- или трехкаскадная схема усиления на транзисторах или операционных усилителях.
Схемы приемников прямого преобразования Полякова
Одна из наиболее известных и часто применяемых схем приемников прямого преобразования - это схема Полякова. Рассмотрим ее подробнее.
В классическом варианте схема приемника Полякова использует в качестве смесителя встречно-параллельное включение диодов с преобразованием на удвоенной частоте гетеродина. Такая схема обладает хорошими шумовыми характеристиками и не требует сложной настройки.
Существует множество модификаций схемы Полякова с различными улучшениями: использование полевых транзисторов во входных цепях, применение операционных усилителей, а также современных микросхем, таких как NE612, для реализации смесителя и УНЧ.
Преимущества и недостатки
К достоинствам схем Полякова можно отнести простоту и надежность, а к недостаткам - невысокую избирательность и чувствительность по сравнению с супергетеродинными приемниками. Тем не менее, эти схемы хорошо подходят для начинающих и позволяют принимать довольно отдаленные станции.
Кроме классической схемы Полякова, существует ряд других интересных схем приемников прямого преобразования.
- Схема приемника Сергея Беленицкого. Это простая и эффективная схема с применением полевых транзисторов, позволяющая легко настраивать приемник и получать хорошие результаты.
- Приемник с применением микросхемы NE612. Микросхема NE612 интегрирует в одном корпусе смеситель и УНЧ, что упрощает создание компактного приемника с минимумом внешних компонентов.
- Использование цифровых микросхем. Применение современной элементной базы позволяет реализовать приемник прямого преобразования полностью на цифровых микросхемах с последующей программной обработкой сигнала.
Выбор диапазона и элементной базы
При проектировании приемника прямого преобразования важно правильно выбрать рабочий диапазон и элементы схемы. Давайте разберем основные моменты.
- Рабочие частоты любительских диапазонов. Для любительской радиосвязи обычно используются следующие диапазоны КВ: 160 м (1.8-2.0 МГц), 80 м (3.5-3.8 МГц), 40 м (7-7.1 МГц), 20 м (14-14.35 МГц). Их нужно учитывать при расчете приемника.
- Расчет параметров контуров. Для настройки на выбранный диапазон рассчитываются значения индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов входного и гетеродинного контуров по стандартным формулам.
- Подбор катушек индуктивности и конденсаторов. Подходящие катушки индуктивности можно намотать самостоятельно или взять готовые из различной радиоаппаратуры. Для конденсаторов лучше использовать малошумящие с воздушным диэлектриком.
Практическая сборка приемника прямого преобразования
Перейдем к практическим аспектам создания приемника прямого преобразования.
- Выбор материалов и компонентов. Для успешной сборки приемника важно выбрать качественные компоненты, особенно это касается транзисторов, диодов, конденсаторов. При покупке обращайте внимание на технические характеристики.
- Печатная плата или монтаж на макетной плате. Печатная плата обеспечит надежный монтаж, однако можно обойтись и макетной платой. Главное - качественно выполнить монтаж и правильно расположить элементы.
- Особенности распайки радиоэлементов. При пайке нужно обеспечить хороший контакт выводов с проводниками и исключить "холодные" пайки. Рекомендуется применять качественный припой и флюс.
Экранирование и фильтрация помех
Для уменьшения наводок желательно экранировать узлы приемника металлическим корпусом. Также применяются RC-цепочки для фильтрации помех по питанию.
- Настройка и регулировка приемника. После сборки приемника необходимо провести его настройку для обеспечения работоспособности и оптимальных характеристик.
- Настройка входных контуров. Входные контуры настраиваются на резонанс в середине выбранного диапазона с помощью подстроечных конденсаторов или индуктивностей.
Подбор режимов усилительных каскадов
Подбираются токи покоя, напряжения смещения и напряжения питания усилительных транзисторов или микросхем для обеспечения оптимального усиления.
- Регулировка чувствительности и избирательности. Чувствительность настраивается уровнем усиления УНЧ, а избирательность - добротностью входных контуров и шириной полосы фильтров.
- Возможности модернизации приемников прямого преобразования. Даже простые приемники прямого преобразования можно модернизировать для улучшения характеристик. Рассмотрим основные направления модернизации.
- Улучшение входных цепей. Входные цепи можно улучшить, добавив полосовые фильтры для подавления помех или предусилитель на полевом транзисторе для увеличения чувствительности.
- Применение активных фильтров. Использование активных RC-фильтров на операционных усилителях позволяет значительно улучшить избирательность по сравнению с простыми пассивными LC-фильтрами.
Цифровая обработка сигнала
Применение АЦП и цифровой обработки сигнала микроконтроллером или ПК дает возможность реализовать гибкую фильтрацию, улучшение отношения сигнал/шум, автоматическую подстройку и другие полезные функции.
- Приемник прямого преобразования для начинающих. Для тех, кто только делает первые шаги в радиолюбительстве, можно порекомендовать следующую простую и надежную схему приемника.
- Простая и надежная схема. В основе - классическая схема Полякова на минимуме элементов: диодный смеситель, два каскада усиления НЧ на транзисторах и простейший LC-фильтр.
- Минимум настроек. Такая схема не требует сложной настройки - достаточно совместить частоты входного и гетеродинного контуров. Усиление фиксировано резисторами.
- Возможность приема дальних станций. Несмотря на простоту, такая схема при грамотной распайке позволяет уверенно принимать дальние любительские радиостанции. Хорошее начало для новичка!
- Использование приемников прямого преобразования. Где можно применить такие простые приемники? Рассмотрим основные варианты.
Прием любительской и профессиональной связи
Конечно, базовое применение - прием любительских радиостанций. Но также возможен прием и прослушивание профессиональных сетей связи.
- Мониторинг диапазонов. Приемники прямого преобразования удобны для мониторинга ситуации на диапазонах, наблюдения за распространением радиоволн.
- Изучение принципов радиоприема. На таких простых схемах удобно изучать принципы работы приемника, влияние разных узлов на качество приема.
- Советы по выбору приемника прямого преобразования. В завершение дадим несколько полезных советов по выбору оптимального варианта приемника прямого преобразования.
Заключение
В этой статье мы подробно разберем устройство и принцип работы приемников прямого преобразования, рассмотрим различные схемы, в том числе классическую схему Полякова. Узнаем, как выбрать диапазон и элементную базу, собрать и настроить такой приемник. Также дадим советы по модернизации и практическому применению приемников прямого преобразования.
