HELLORADIO.RU — интернет-магазин средств связи
EN FR DE CN JP

УКВ приемник

УКВ ЧМ приемник с синтезатором частоты

Несмотря на обилие в продаже промышленных радиоприемников, интерес к их конструированию среди радиолюбителей не снижается. Особенно популярны радиовещательные приемники УКВ-ЧМ диапазона. Однако в последние годы ситуация на УКВ кардинально изменилась - появился второй диапазон, резко выросло количество станций и еще более резко увеличился объем рекламы в передачах.

Промышленные же модели сравнительно дешевых УКВ ЧМ приемников обычно имеют плавную перестройку по диапазону с помощью конденсатора переменной емкости, в лучшем случае 3-4 фиксированные настройки. Да и чувствительность массовых моделей оставляет желать лучшего. Количество же станций в крупных городах измеряется уже десятками, а уровень сигнала в условиях многоэтажной застройки может сильно изменяться даже если просто приблизиться к антенне приемника. Вот и приходится слушателям потреблять хрипящую и скрипящую "долгожданную рекламу", ведь чтобы перестроиться на другую станцию, нужно твердой рукой, точно и аккуратно вращать ручку настройки. Почти как четверть века назад, выискивая на коротких волнах "Голос Америки". 

Есть, конечно, и высококачественные музыкальные центры, способные удовлетворить самого взыскательного слушателя, имеющие достаточное количество фиксированных настроек, что позволяет быстро переключать программы. Однако и эта категория аппаратуры имеет, на мой взгляд, один существенный недостаток (кроме цены, разумеется). Обилие кнопок и символов с самыми нужными и простыми, по мнению разработчиков, но совершенно неожиданными и непредсказуемыми, по мнению пользователей, функциями, делает практически невозможным изменение параметров, а особенно, предварительных настроек без основательного изучения заводской инструкции. А количество станций растет, и настройки приходится иногда изменять... Для людей, неискушенных в радиотехнике, в первую очередь для женщин, задача может стать практически невыполнимой даже при наличии хорошо иллюстрированной инструкции на родном языке.

Предлагаемый УКВ ЧМ приемник наряду с развитыми сервисными функциями имеет простое и интуитивно понятное управление, высокую чувствительность, избирательность и помехоустойчивость. Возможно программирование 31 фиксированной настройки на любые радиостанции в диапазоне 65...108мгц. Питание всех блоков, кроме УНЧ, осуществляется от одного источника 5в, потребляемый ток - менее 30ма. У автора приемник эксплуатируется на кухне вместо "трехпрограммника", однако вполне может послужить основой для автомобильного или переносного приемника, а также работать в составе радиокомплекса.

Приемник собран по классической схеме с промежуточной частотой 10,7мгц и состоит из нескольких функционально законченных блоков. Сигнал из антенны поступает на вход блока УКВ, схема которого показана на рис.1.

Схема блока УКВ

Основа блока - широко распространенная микросхема К174ПС1. Необходимая чувствительность и избирательность по зеркальному каналу обеспечивается резонансным усилителем на VT1, VT2. Благодаря применению варикапов типа КВ132 блок перекрывает диапазон частот 65...108мгц при изменении управляющего напряжения в пределах всего 1...4в. Из особенностей схемы следует также отметить наличие буферного усилителя сигнала гетеродина на VT3. Сигнал ПЧ выделяется на контуре L6, C16 и через катушку связи L7 подается на вход усилителя промежуточной частоты. УПЧ и демодулятор (рис.2) выполнены на микросхеме К174ХА6 в типовом включении.

Схема УПЧ и демодулятора

Схема УНЧ Без особого ущерба для качества работы можно использовать и более распространенную К174УР3, включив ее по типовой схеме. В этом случае придется немного изменить конфигурацию дорожек печатной платы блока. Пьезофильтры ZQ1 и ZQ2 на частоту 10,7мгц обеспечивают необходимую избирательность по соседнему каналу.

Демодулированный сигнал с выхода блока через регулятор громкости поступает на УНЧ, выполненный на микросхеме К174УН14 (рис.3). Кроме собственно УНЧ, в этот блок входит также и стабилизатор на 5в для питания приемника.

Высокая стабильность настройки приемника обеспечивается благодаря применению синтезатора частоты на основе 1508ПЛ1. Схема синтезатора показана на рис.4. Сигнал гетеродина блока УКВ через буферный усилитель поступает на вывод 10 DA1. Управляющее напряжение формируется на выводах 12, 13 и через фильтр НЧ R5, R6, R7, C9, C10 подается на варикапы для перестройки по диапазону. В коллекторную цепь VT1 включен светодиод, размещенный на передней панели приемника, который индицирует захват частоты синтезатором. Код, определяющий частоту настройки, загружается в синтезатор через выводы 2, 3, 4 DA1 с блока управления.

Схема синтезатора

Блок управления является "изюминкой" данной конструкции и на его работе следует остановиться более подробно. Схема блока показана на рис. 5. Его основа - микроконтроллер PIC16F84 (или PIC16C84).

Схема блока управления

Для перестройки по диапазону в приемнике использован валкодер. Подобная система настройки широко применяется в связной аппаратуре КВ диапазона, но, очевидно, вследствие своей сложности, практически не используется в бытовой аппаратуре. Конструкция валкодера, разработанная автором, проста и доступна для повторения в домашних условиях. Более подробно она будет описана ниже. Сигналы с валкодера преобразуются в прямоугольные импульсы двумя компараторами на операционном усилителе К1401УД3. Резисторы R6 и R8 создают небольшую положительную обратную связь, исключающую дребезг на фронтах импульсов.

Кроме валкодера, управление настройкой приемника осуществляется с помощью четырех кнопок: UP, DOWN, MEMORY, SERVICE. Номер принимаемого канала и частота настройки отображаются на 10-разрядном ЖКИ индикаторе с встроенным микроконтроллером HT1613. Такие индикаторы широко применяются в телефонах с АОН. Вы можете загрузить фирменную техническую документацию на модуль HT1613 (70кб) и микросхему синтезатора 1508ПЛ1 (74кб) . Питание индикатора осуществляется от стабилизатора +1,5в на R13, HL1. Светодиод HL1 красного цвета свечения используется в качестве стабилитрона и, вследствие очень малого тока, потребляемого индикатором, может быть заменен резистором 18...20ком.

Приемник может работать в двух режимах: «Работа» и «Настройка». Их переключение происходит при нажатии на кнопку SERVICE. После включения питания устанавливается режим «Работа» и приемник настраивается на канал "по умолчанию". Это может быть любой канал с 1 по 31, выбранный пользователем. Например, если любимая радиостанция работает на частоте 102,3мгц и запрограммирована на 13 канал, на индикаторе после включения приемника отобразится следующая информация: 13--102300. Нажимая на кнопки UP или DOWN можно мгновенно перестроиться на 14 или 12 канал соответственно.

При вращении валкодера также происходит перестройка с одного канала на другой в сторону увеличения или уменьшения. Плотность настройки в данной конструкции - примерно 14 каналов на 1 оборот, т.е. все каналы можно пройти менее, чем за 3 оборота ручки настройки. Таким образом, процесс перестройки со станции на станцию практически не отличается от привычного, за одним принципиально важным исключением. Станции могут быть запрограммированы в любом порядке, независимо от их рабочих частот, например, 102,3мгц; 65,85мгц; 72,91мгц и т.д., а переход со станции на станцию осуществляется практически мгновенно и нет необходимости точно подстраиваться. Достаточно не глядя повернуть ручку настройки и приемник перестроится на другую станцию, причем настройка будет точной, а звук чистым и качественным без хрипов и скрипов, свойственных популярным приемникам на 174ХА34.

При нажатии на кнопку MEMORY канал, на который был настроен приемник, становится "каналом по умолчанию". Именно на него будет в дальнейшем настраиваться приемник после включения питания. Успешное выполнение операции подтверждается кратковременным появлением в 3 и 4 разрядах индикатора символов: PP.

Программирование предварительной настройки на каналы осуществляется в режиме «Настройка». Для входа в этот режим следует нажать на кнопку SERVICE. При этом в 3 и 4 разрядах индикатора вместо символов "--" будут индицироваться символы: LL. После этого, нажимая на кнопки UP или DOWN следует выбрать номер канала и настроиться на желаемую станцию, вращая ручку валкодера. При вращении будет осуществляться плавная перестройка по диапазону в пределах 65...108мгц с шагом 10кгц. Настроившись на станцию, следует нажать на кнопку MEMORY. Затем, аналогично, можно запрограммировать следующий канал, выбрав его номер кнопками UP или DOWN. Запрограммировав все радиостанции, для выхода из режима настройки, следует снова нажать на кнопку SERVICE.

Как видите, все просто и логично. Если нанести на кнопки соответствующие надписи на родном языке, пользоваться приемником сможет даже ребенок. В особо тяжелых случаях, если приемником будут пользоваться женщины, кнопки следует сделать небольшого размера и разместить так, чтобы они не привлекали внимания. А основным органом управления пусть будет валкодер.

Следует отметить одну важную особенность в работе микроконтроллера блока управления. При работе приемника контроллер загружает код частоты в синтезатор и посылает необходимую информацию на индикатор. После этого, если пользователь не нажимает ни одну из кнопок и не вращает валкодер, делать контроллеру больше нечего, кроме как ожидать активности радиослушателя. Поэтому, с целью снижения уровня помех и потребляемого тока, программа в этой ситуации переводит микроконтроллер в режим «SLEEP», отключая тактовый генератор и полностью приостанавливая работу PIC. Выход из этого режима осуществляется по прерыванию при любой манипуляции с кнопками или валкодером. Почему-то подобный эффективный прием улучшения электромагнитной совместимости радиоэлектронных устройств практически не используется ни в любительских, ни в профессиональных разработках.

Схема межблочных соединений

Валкодер Конструкция валкодера понятна из рис.7. Диск с прорезями, излучатель и фотоприемник использованы от отслужившей свой срок мышки фирмы MITSUMI. Диск имеет 43 прорези, что обеспечивает 86 импульсов на оборот. При шаге 10кгц плотность настройки получается 860кгц на оборот. Для остальных конструктивных элементов валкодера наверняка что-нибудь найдется в "ящике с хламом", который есть у каждого радиолюбителя. При сборке излучатель и приемник должны быть расположены точно также, как они располагались в мышке. Крепятся они за счет пайки выводов жестким проводом к контактным площадкам. Вся конструкция должна быть закрыта светонепроницаемой крышкой.

От той же самой мышки использован и керамический резонатор на 4мгц в блоке управления. Может возникнуть вопрос, а нельзя ли использовать сигнал тактового генератора PIC контроллера в качестве опорного для синтезатора частоты? Нет, нельзя. Те, кто внимательно читал вышеизложенное, знают, почему. Если очень туго с кварцами, можно попробовать использовать сигнал 4мгц с синтезатора в качестве тактового для PIC, но на практике эта возможность не проверена.

Все детали высокочастотных блоков приемника должны быть малогабаритными, иметь выводы минимальной длины. Неполярные конденсаторы - керамические, с малыми потерями, например, типа КМ (знаю, знаю, в них содержится палладий). Варикапы типа КВ132, похоже не имеют полноценной замены, они должны иметь одинаковые параметры. Данное условие выполнить не сложно, ведь обычно варикапы этого типа продаются уже подобранные по параметрам в полиэтиленовых пакетиках в комплекте по 3 штуки. Именно такие и следует приобретать. Полевой транзистор КП307Е можно заменить на КП303А,Б или другой с напряжением отсечки не более 1,5в. Вместо операционного усилителя 1401УД3 можно применить два любых других, способных работать от однополярного источника 5в, например КР140УД1208. В блоке УПЧ блокировочный конденсатор C3 должен быть подпаян непосредственно к выводам 1 и 12 микросхемы DA1 со стороны печатных проводников. Номинал резистора R7 уменьшать не следует. При несоблюдении этих условий УПЧ может работать неустойчиво. Микросхема синтезатора 1508ПЛ1 устанавливается со стороны печатных проводников. Будьте внимательны при распайке выводов!

Намоточные данные катушек:

Обозначение Число витков Провод Каркас Примечание
L1 (блок УКВ) 2+7 ПЭВ-2 0,31мм Бескаркасная, на оправке диаметром 3 мм 2 витка со стороны "земли"
L2 10  
L3 4 Между витками L2, в средней части.
L4 2 На одной оси с L5, с торца
L5 9  
L6 6+6 ПЭВ-2 0,31мм Полистироловый, диаметром 5мм от контуров КВ с подстроечником Ф-100, в экране Намотка в 2 провода
L7 5 ПЭВ-2 0,1мм Поверх L6 в средней части
L1 (блок УПЧ) 6 ПЭВ-2 0,31мм  

Все блоки приемника закрепляются с помощью металлических стоек на токопроводящем экране, например, на листе алюминия или фольгированного гетинакса. Общий провод каждого блока должен иметь электрический контакт с этим экраном непосредственно около блока. При несоблюдении этого условия возможно появление помех от синтезатора.

Налаживание приемника следует начинать с блока УПЧ, которое заключается в установке коллекторного тока транзистора VT1 в пределах 2...2,5ма и настройке контура L1, C8 на среднюю частоту полосы пропускания пьезофильтров.

Наиболее тщательно следует подойти к наладке блока УКВ, т.к. от этого будет зависеть чувствительность приемника. Токи всех транзисторов также должны быть в пределах 2...2,5ма. Первоначально напряжение настройки следует подать с дополнительного переменного резистора, а к выходу сигнала гетеродина Fg подключить частотомер. Вращая конденсатор C12 и сжимая или растягивая витки катушки L5 нужно установить диапазон перестройки гетеродина 75...120мгц при изменении напряжения настройки в пределах 1...4в. При этом конденсатор C12 не должен оказаться в положении минимальной емкости. При необходимости следует изменить число витков L5. После настройки витки катушки заливаются парафином и вновь контролируется диапазон перестройки гетеродина. Т.к. индуктивность катушки немного изменится, возможно, потребуется вновь растянуть витки или уменьшить их количество, расплавив парафин паяльником.

Затем следует провести сопряжение настроек всех контуров блока УКВ. В нижней части диапазона это делается путем сжатия или растяжения витков катушек L1 и L2, а в верхней - с помощью конденсаторов C2 и C7. Эту операцию можно выполнить непосредственно по сигналам радиостанций, добиваясь равномерной чувствительности по диапазону. После настройки катушки также необходимо залить парафином и вновь проконтролировать, а при необходимости, подкорректировать сопряжение настроек. Контур L6, C18 настраивается на 10,7мгц.

Чувствительность УНЧ (рис.3) можно изменить, подбирая номинал R1. В блоке синтезатора (рис.4) следует проконтролировать частоту опорного кварцевого генератора, подключив частотомер через конденсатор емкостью 3..4 пф к выводу 6 DA1. В небольших пределах частоту можно изменять конденсатором C6. Если не удастся добиться генерации кварца точно на частоте 4мгц, нужно применить другой кварц или смириться с небольшой погрешностью индикации частоты настройки приемника.

В блоке управления (рис.5) необходимо проверить работу компараторов и валкодера. Вращая валкодер и наблюдая сигналы на выходах компараторов с помощью двухлучевого осциллографа или визуально, подключив к ним 2 светодиода, следует добиться симметрии полуволн и сдвига фазы между ними 90 градусов. Если этого не удастся достичь изменением положения движка R12, необходимо изменить взаимное расположение излучателя и фотоприемника валкодера.

После настройки все блоки соединяются между собой согласно рис.6 и проверяется работа приемника в целом.

Следует отметить, что данная конструкция не может быть рекомендована в качестве первого приемника юного радиолюбителя, поэтому в описании отмечены только наиболее существенные моменты, а общепринятые методики настройки подробно не описываются.

В качестве примера вы можете загрузить чертеж печатной платы блока УНЧ  (39кб) в графическом формате, подготовленном для распечатки из PAINT в масштабе 1:1. Чертежи всех остальных плат в таком же виде, а также программу для PIC контроллера можно заказать у автора. Готовых печатных плат, к сожалению, нет, но по чертежам их без труда можно изготовить вручную. Все платы, кроме УНЧ и блока управления, односторонние. На двух последних со стороны установки деталей есть несколько дорожек, которые, в случае необходимости, можно заменить проволочными перемычками. Первоначально предполагалось в качестве синтезатора использовать КФ1015ПЛ4, но экземпляр, с большим трудом приобретенный автором, оказался неработоспособным. А другого приобрести не удалось. Пришлось применить 1508ПЛ1, переделать плату синтезатора и переписать программу PIC контроллера. Поэтому, программа существует в 2-х вариантах - для синтезатора на 1508ПЛ1 (схема которого приведена в данном описании) и для синтезатора на КФ1015ПЛ4. Ввиду малой распространенности последнего схема и плата для него должным образом не оформлены. Подробную информацию по КФ1015ПЛ4 можно найти в журнале "Радио"  №3 стр. 46 и №4 стр.41, 42 за 1999 год.

В заключение необходимо отметить, что опытные радиолюбители могут применить в данном приемнике модуль индикатора и синтезатор другого типа, переписав соответствующие подпрограммы обслуживания. Например, вы можете загрузить схему и чертеж платы блока синтезатора для этого приемника на SAA1057 saa1057.zip, разработанные одним из радиолюбителей. Без труда можно изменить также диапазон рабочих частот и шаг перестройки. В ЖКИ модуле HT1613 имеется не использованная в данной конструкции функция часов. Для ее реализации необходимо питание индикатора осуществить от автономного источника +1,5в и добавить несколько кнопок для установки времени. Более подробно возможности индикатора описаны в технической документации на него.


mailto: ra4nalr (at) write.kirov.ru

mailto: ra4nal (at) yandex.ru

http://ra4nal.qrz.ru

http://ra4nalr.tut.ru

© 2001г.  Воспроизведение материалов сайта в любом виде только с согласия автора.

Другие схемы в этом разделе

УКВ синтезатор частоты на микросхеме LM7001 Улучшение смесителей в "Радио-76"

Партнеры