Информационный портал MSEVM






Главная > Радиоприем > Устройство для синхронного детектирования АМ сигналов

В.Богданов г.Ленинград

Синхронное детектирование АМ сигналов привлекает сейчас внимание как специалистов, так и радиолюбителей. И это неудивительно, поскольку такое детектирование позволяет существенно улучшить качество радиоприема: снизить коэффициент нелинейных искажений, повысить отношение сигнал/шум и селективность приемника по соседнему каналу, уменьшить искажения при радиоприеме в условиях замирания радиовещательных сигналов.

Синхронное детектирование можно применять и в приемниках прямого преобразования и в традиционных супергетеродинах. В первых из них с помощью синхронного детектирования принимаемый высокочастотный сигнал преобразуется непосредственно в сигнал звуковой частоты, а во вторых синхронный детектор заменяет традиционный диодный детектор, выполняя в сущности его функции.

Оба названных способа использования синхронного детектирования имеют как достоинства, так и недостатки. Так, приемники прямого преобразования, позволяя получить высокое качество продетектированного сигнала, имеют недостаточную чувствительность и помехозащищенность. Супергетеродинные приемники с синхронным детектором, наряду с возможностью получения хорошего качества звукового сигнала, обеспечивают высокую чувствительность и селективность, но из-за необходимости большого усиления по промежуточной частоте требуют принятия специальных мер по предотвращению самовозбуждения.

В предлагаемой вниманию читателей статье приводится описание устройства синхронного детектирования для супергетеродинного радиоприемника. Его можно применять в уже готовых приемниках, рассчитанных на прием сигналов радиовещательных станций в ДВ, СВ и KB диапазонах. Желательно, чтобы они имели хорошие усилители ЗЧ и громкоговорители, тогда легче почувствовать улучшение качества приема, которые дает устройство синхронного детектирования.

Однако целесообразнее использовать синхронное детектирование в приемниках, специально разрабатываемых для высококачественного приема AM сигналов. Наибольший эффект от его применения наблюдается в СВ диапазоне, где сравнительно высокое качество радиовещательного сигнала сочетается с удовлетворительными условиями приема.

Функциональная схема супергетеродинного приемника с устройством синхронного детектирования приведена на рис.1. Такой приемник обладает всеми достоинствами супергетеродина с синхронным детектором, но в нем отсутствует такой его недостаток, как склонность к самовозбуждению, поскольку основное усиление производится не только по промежуточной, но и по звуковой частоте.



Усилитель ВЧ A1, смеситель UZ1, гетеродин G1 и ФСС (или пьезокерамический фильтр) Z1 этого приемника ничем не отличаются от используемых в обычных супергетеродинных радиоприемниках. С выхода ФСС сигнал ПЧ поступает на устройство синхронного детектирования, выделенное на рис.1 цветовым фоном. Первый каскад его U1 охвачен цепью АРУ. Часть сигнала ПЧ поступает с него на собственно синхронный детектор UR1, а часть - на узел U2, формирующий сигнал АРУ и сигнал, управляющий синхронным детектором. Высокочастотные составляющие продетектированного сигнала отфильтровываются фильтром Z2, после чего он поступает на усилитель ЗЧ A2, обеспечивающий усиление по НЧ, регулятор уровня R1, усилитель мощности ЗЧ A3 и, наконец, на громкоговоритель BA1. Сигнал для управления синхронным детектором формируется генератором, управляемым напряжением (ГУН). Разность между сигналом этого генератора и сигналом ПЧ поддерживается равной 90° системой ФАПЧ. Прежде чем попасть на синхронный детектор, сигнал ГУН проходит через цепочку WT1, которая сдвигает его фазу на 90°. В результате сигналы, приходящие на синхронный детектор, оказываются синфазными, что и позволяет осуществить синхронное детектирование AM сигнала.

Устройство синхронного детектирования имеет следующие технические характеристики:

Частота входного сигнала ПЧ, кГц 465
Чувствительность, мкВ, при глубине модуляции 30% и отношении сигнал/шум 20 дБ 20
Коэффициент усиления 500
Коэффициент нелинейных искажений, %, не более 1
Отношение сигнал/шум, дБ, при входном напряжении 0,5 мВ, частоте модуляции 1000 Гц и глубине модуляции 80% 55
Диапазон действия АРУ, дБ 40
Диапазон воспроизводимых частот, Гц 50...6300
Потребляемый ток, мА 30
Напряжение источника питания, В 12

Принципиальная электрическая схема устройства приведена на рис.2. Сигнал ПЧ через диод VD1 цепи АРУ поступает на каскад, выполненный на транзисторе VT1. Этот каскад имеет небольшое усиление и обеспечивает разветвление сигнала ПЧ. Сигнал ПЧ с коллектора VT1 через конденсатор C4 поступает на синхронный детектор, собранный на микросхеме DA1, а с эмиттера через конденсатор C5 - на микросхему DA2 (К174ХА6). Микросхема К174ХА6 в данном устройстве выполняет функции усиления и ограничения входного АМ сигнала, в результате которых устраняется амплитудная модуляция. Ограниченный сигнал поступает далее на входящий в состав микросхемы фазовый детектор, куда подается также и сигнал с ГУН, выполненного на транзисторе VT3. Частота ГУН равна 465 кГц. Сигнал с выхода фазового детектора (вывод 7 микросхемы DA2) через фильтр нижних частот системы ФАПЧ R15 C13 R16 C16 поступает на варикапную матрицу VD2. Противофазные же сигналы с истока и стока транзистора VT3 через фазосдвигающую цепь R27, C26 поступают на эмиттерный повторитель на транзисторе VT4 и далее на синхронный детектор на микросхеме DA1. Диод VD3 ограничивает амплитуду колебаний сигнала ГУН и улучшает его форму.

Схема синхронного детекора

Микросхема DA2 вырабатывает сигнал АРУ. Он снимается с ее вывода 14 и через фильтр АРУ R8 C6 подается на усилитель АРУ на транзисторе VT2. Диод VD1 и каскад на транзисторе VT1 образуют регулируемый усилитель. При увеличении входного сигнала ПЧ растет постоянное напряжение на выводе 14 микросхемы, и когда оно достигнет примерно 0,6 В, транзистор VT2 начнет открываться и его коллекторное напряжение и напряжение потенциала анода диода VD1 будут уменьшаться. При этом будет падать ток через диод VD1, уменьшится его проводимость и снизится сигнал, поступающий на транзистор VT1. Чтобы не допустить перегрузки смесителя и устройства синхронного детектирования, желательно, чтобы система АРУ охватила и усилитель ВЧ. Продетектированные, противофазные сигналы с микросхемы DA1 проходят через ФНЧ C17, R18, C21, C18, R19, C22 и поступают на усилитель ЗЧ на микросхеме DA3 КР140УД8А. Напряжение питания на микросхему DA2, транзисторы VT2, VT3, VT4 подается от стабилизатора на элементах VT5, VD4, R30.

Устройство синхронного детектирования было собрано автором на печатной плате, однако чертеж ее не приводится, поскольку целесообразно разводить печатную плату для всего супергетеродинного приемника. Важно отметить, что печатную плату целесообразно изготовить из двустороннего фольгированного стеклотекстолита со сплошной металлизацией той стороны платы, где расположены детали. Это увеличит устойчивость работы устройства. Чтобы уменьшить наводки ГУН на вход микросхемы DA2, нужно максимально к ней приблизить катушки L1, L2, а саму микросхему разместить так, чтобы ее вывод 18 был как можно ближе к эмиттеру транзистора VT1.

В устройстве были применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КМ-6 (C24), КД (C19), оксидные К50-6 или К50-16, остальные К10-7В. Катушки L1 и L2 намотаны на каркасе от контура ПЧ транзисторного приемника. Первая содержит 22+89 витков провода ПЭВ 0,13, а вторая - 22 витка провода ПЭЛ 0,08.

Вместо микросхемы КР140УД8А можно использовать любой ОУ с напряжением питания ±6,3 В. Варикапную матрицу КВС120А можно заменить тремя варикапами КВ127А, включенными параллельно, транзистор КТ368А - любым высокочастотным транзистором структуры N-P-N. Вместо стабилитрона Д814А можно применить КС175А.

Налаживание устройства синхронного детектирования начинают с усилителя ЗЧ. При этом необходимо проверить напряжение на выходе усилителя (вывод 6 микросхемы DA3), которое должно быть равно половине напряжения питания. Стабилизированное напряжение на эмиттере транзистора VT5 должно составлять 7 В. Далее с помощью резистора R11 следует произвести балансировку микросхемы DA1, добиваясь минимума нелинейных искажений.

Рис.3а Рис.3б


Рис.3в

Схема соединения приборов при измерении коэффициента нелинейных искажений показана на рис.3б. Здесь G1 - генератор Г4-165, UR1 - устройство синхронного детектирования, G2 - источник питания, Z1 - фильтр ФШ-2 с полосой пропускания 200...20.000 Гц, P1 - измеритель коэффициента нелинейных искажений С6-7, PS1 - осциллограф С1-55. Закончив налаживание усилителя ЗЧ, с помощью осциллографа проверяют форму сигнала ГУН, поступающего на микросхему DA1. Если форма его искажена, ее можно улучшить, подбирая емкость конденсатора C19 и сопротивление резистора R20. Далее в отсутствие входного сигнала ПЧ следует убедиться в том, что диод VD1 системы АРУ открыт и падение напряжения на нем составляет 0,7 В. Затем, подав от высокочастотного генератора на вход устройства AM сигнал частотой 465 кГц и контролируя выходной сигнал ГУН, подстроечным сердечником катушки L1 нужно настроить генератор на частоту 465 кГц. В момент точной настройки должен появиться выходной звуковой сигнал. Подбором сопротивления резистора R27 следует добиться его максимальной величины. На этом налаживание устройства синхронного детектирования заканчивают. Если ощущается недостаточная селективность по соседнему каналу, то после синхронного детектора вместо RC-фильтров можно включить LC-фильтры, аналогичные примененным в AM приемнике В.Полякова [Л]. При желании и наличии приборов, кроме коэффициента гармоник, можно измерить АЧХ устройства, а также его чувствительность, отношение сигнал/шум, коэффициент усиления и диапазон действия АРУ. Схема соединения приборов при измерении АЧХ показана на рис.3в. Здесь G1 - генератор Г4-165, G3 - генератор ГЗ-102, G2 - блок питания, UR1 - устройство синхронного детектирова ния, PV1 - милливольтметр ВЗ-38. Схема соединения приборов при измерении всех остальных параметров приведена на рис.3а. Обозначение приборов то же, что и в рассмотренных выше измерительных схемах.

Для проверки работы устройства синхронного детектирования в различных диапазонах автор использовал высокочастотный тракт и усилитель ЗЧ радиоприемника ВЭФ-317. Для оценки качества приема радиовещательных сигналов был собран макет супергетеродинного приемника с СВ диапазоном. Качество приема заметно улучшилось, конечно, в тех пределах, в которых это возможно в СВ диапазоне и в городских условиях при значительном уровне помех. Было отмечено также, что хлопки при захвате радиостанции и срыве мало ощутимы, поэтому от введения бесшумной настройки автор отказался.

В заключение хотелось подчеркнуть, что предлагаемое устройство при небольших изменениях можно использовать для приема SSB и CW сигналов. Для этого нужно отсоединить верхний (по схеме) вывод резистора R15 от вывода 7 микросхемы DA2 и подать на него постоянное напряжение, равное примерно 2 В (рис.4). При такой схеме ГУН уже не будет засинхронизирован входным сигналом.

Использование в качестве SSB и CW детктора - 21571 байт



Литература

Поляков В. Синхронный AM приемник. - Радио, 1984, №8, стр.31.










e-mail рассылки
Радиолюбитель
Подписаться письмом
















Яндекс цитирования Rambler's Top100