Приемники кв прямого усиления: Радиоприемник прямого усиления на СВ, 2020 год, Москва. Что можно услышать? / Хабр

Схема радиоприёмника прямого усиления для коротковолнового диапазона

— Нет, всё-таки раньше времена были другие… Копейку за деньги считали…

— А я Вам больше скажу. Были времена когда «копейку» считали хорошим автомобилем!

— Золотые времена… Эх, молодёжь…

— Вот кто-нибудь помнит, как детекторные приёмники слушали? Вот это — времена были…

— А приёмники прямого усиления? Как звучали… Просто сказка, а не звук!

А что? Во мне, так ещё живут воспоминания о «сказочном» звучании приёмника прямого усиления, с грехом пополам сварганенного в
далёком юношеском угаре.

Поэтому сразу после опредмечивания узкополосного КВ преселектора, описанного на странице
  ссылка на страницу ,
я загорелся идеей протестировать его и в качестве входного каскада ППУ.

Причём подвергнуть его испытанию не на привычных для данных типов
радиоприёмников СВ и ДВ волнах, а в несвойственном для них коротковолновом диапазоне, тем паче, что измеренная полоса пропускания преселектора
давала шанс на благоприятный исход мероприятия.

Итак, определились — входная часть коротковолнового приёмника прямого усиления это преселектор, описанный в статье по приведённой ссылке.

Рис.1

Как и положено, приёмник прямого усиления способен принимать вещательные АМ станции в диапазонах, отведённых ему резонансной
частотой входного колебательного контура.

В нашем случае — это 6 коротковолновых радиовещательных диапазонов от 49 до 16 метров.

Переключение на нужный диапазон производится посредством простого тумблерка с нейтральным положением, подключающего к катушке
индуктивности конденсаторы различных номиналов.

Каждому из трёх положений тумблера соответствует по два КВ диапазона: 49 и 41м, 31 и 25м, 22 и 16м.

Что ещё нужно радиоприёмнику прямого усиления для полного счастья?

Не так уж и много — ВЧ усилитель и детектор, тем более, что мы знаем, что живёт в миру замечательная микросхема AD8307,
представляющая собой логарифмический усилитель и детектор в одном флаконе.

Рис.2

Чувствительность AD8307 — около 40 мкв при динамическом диапазоне 92 dB, что в совокупности с усилением преселектора с
подключенным умножителем добротности выдаст на-гора около 10 мкв общей чувствительности.

Входной фильтр C1-C3, L1-L2 подавляет внедиапазонные помехи ниже 5 Мгц и выше 20 Мгц для предотвращения эффекта прямого
детектирования мощных внеполосных сигналов, в первую очередь УКВ/ФМ станций. Катушки — китайские полосатые дроссельки.

Всё остальное — в полном соответствии с datasheet-ом производителя микросхемы.

Поскольку в моё электрохозяйство лишней AD8307 ниоткуда не закатилось, было принято решение гульнуть по полной и склепать
«коротковолново-АэМистый Hi-End» по схеме, присущей устройствам УПЧ на двухзатворных полевых транзисторах.

Рис.3

Здесь всё в соответствии с классикой жанра.

Контуры L1C5, L2C9, L3C14 формируют полосу пропускания усилителя в диапазоне 6-17МГц, не очень прямоугольную, с некоторым ослаблением
усиления на краях диапазона, но вполне приемлемую для наших исследовательских изысканий.

Для того чтобы не изуродовать незаурядный параметр динамического диапазона, выдаваемого входным преселектором, регулировку громкости
было решено организовать посредством изменения коэффициента усиления УВЧ, который в свою очередь зависит от напряжений на
верхних затворах полевых транзисторов.

При верхнем положении движка переменного резистора R2 и, соответственно, при максимальных напряжениях на затворах транзисторов,
коэффициент усиления УВЧ составил величину 54-57дБ.

Транзистор Т4 включен по схеме истокового детектора… И на этом, собственно говоря — всё.

Осталось дождаться вечера и проверить
работоспособность приёмника в боевых условиях коротковолнового эфира.

Смеркалось… На столе чинно расположились широкополосная рамочная антенна, коротковолновый преселектор и усилитель высокой частоты.

— А где же рюмка водки, фарфоровая тарелка, накрахмаленная салфетка? – съязвила, проходящая мимо жена.

— Не надо грязи, женщина, будет Вам и белка, будет и свисток, — огрызнулся я и подключил всё это хозяйство к усилителю.

Поначалу всё было замечательно!

Приёмник ловил все те же станции, что и Tecsun PL-660, назначенный в качестве временного эталона, причём качество звука
было значительно чище и приятнее, особенно это ощущалось при приёме музыкальных программ.

Эфирные шумы, конечно, никуда не подевались, но их спектральный состав казался несколько менее раздражающим по сравнению с окварцованным
китайцем.

Вещь!!! — подумал я.

Однако часам к 11-ти попёрло на 41-метровке, количество принимаемых станций увеличилось в разы и они беззастенчиво
стали налезать друг на друга.

А когда завывания арабского муэдзина гордо зазвучали в мелодическом миноре под аккомпанемент оркестра Пензенской областной филармонии,
пришло понимание того, что избирательность по соседнему каналу новоявленного приёмника явно слабовата для работы в
условиях сильно загруженного эфира.

Ну, что ж!

Пора резюмировать достижения и определить перспективы развития мероприятия.

Приёмник прямого усиления для работы в коротковолновом диапазоне имеет право на жизнь!

Величина параметра избирательности по соседнему каналу не велика и находится на уровне регенеративных приёмников в недовозбуждённом
состоянии. При этом качество звучания в условиях не сильно забитого эфира (конечно если можно говорить о каком-либо качестве на КВ)
значительно выигрывает перед любыми типами приёмных устройств.

Ну и самое главное — были подтверждены высокие селективные свойства ранее описанного узкополосного коротковолнового преселектора.

Приемник прямого преобразования на диапазон 40 метров

В рамках статьи Детекторный AM-приемник: теория и практика мы сделали наш первый радиоприемник. Надо признать, что данный приемник оставляет желать лучшего. Принять на него можно только мощные широковещательные AM-радиостанции. Притом, слышны они преимущественно в ночное время, и в динамике звучат совсем негромко. Сегодня мы познакомимся с более серьезной конструкцией — приемником прямого преобразования.

Примечание: Для повторения описанного приемника не требуется какое-либо сложное оборудование вроде анализатора спектра. Почти все компоненты, из которых состоит приемник, просто работали с первого раза и не требовали никакой настройки. Исключением является только гетеродин, в котором требуется подобрать кварцевые резонаторы и номинал катушки. Для его настройки подойдет любой КВ-приемник, например, тот же RTL-SDR v3.

Теория

Рассмотрим структурную схему приемника прямого преобразования:

Иллюстрация позаимствована из The ARRL Handbook. Идея в следующем.

Сигнал с антенны проходит через фильтр. Фильтр оставляет только те частоты, которые мы можем захотеть принять. Например, для радиолюбительского диапазона 40 метров, это будут частоты 7.0-7.2 МГц. На схеме фильтр изображен вместе с предусилителем. С его помощью сигнал можно усилить на несколько децибел. Но, строго говоря, предусилитель не является обязательным. Далее идет смеситель, который перемножает сигнал с антенны с сигналом от гетеродина. Гетеродин имеет частоту, близкую к той, которую мы хотим принять. Допустим, нас интересует телеграфный сигнал на 7.011 МГц. При частоте гетеродина 7.010 МГц на выходе смесителя сигнал окажется на 7.011 МГц минус 7.010 МГц или ровно 1 кГц, что попадает в интервал от 20 Гц до 20 кГц, которые может слышать человек. Затем этот сигнал проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель низкой частоты (УНЧ) и воспроизводится на динамике или в наушниках.

Если вы помните, как работает смеситель, то можете обратить внимание на небольшую проблему. Допустим, на частоте 7.009 МГц также работает какой-то радиолюбитель. Тогда на выходе смесителя его сигнал окажется на той же частоте 1 кГц. То есть, два совершенно разных сигнала смешаются в один. Это называется зеркальный канал (image frequency).

Описанная проблема является главным недостатком приемника прямого преобразования. Также она является основной причиной, почему большинство современных приемников являются не приемниками прямого преобразования, а супергетеродинами. С другой стороны, описанный эффект может быть по-своему интересен, особенно если вы никогда не слышали его вживую. Главное же преимущество приемника прямого преобразования — простота конструкции.

Домашнее задание: Вещательные AM-радиостанции в диапазоне 41 метр идут с шагом 5 кГц: 7.205 МГц, 7.210 МГц, 7.215 МГц, и так далее. Каждая радиостанция занимает полосу в 5 кГц. Если сделать приемник прямого преобразования на этот диапазон, будет ли для него актуальна проблема зеркального канала? Объясните ответ.

Практика

Сделаем приемник на телефонный участок радиолюбительского диапазона 40 метров. Воспользуемся гетеродином из статьи Генератор переменной частоты Super VXO, а также смесителем из заметки Диодный кольцевой смеситель: теория и практика. Таким образом, нам остается сделать только фильтр ВЧ, предусилитель, ФНЧ, а также УНЧ.

Фильтр ВЧ был сделан по следующей схеме:

Это фильтр Чебышева нижних частот 7-го порядка. Фильтр был рассчитан в Elsie, а затем подогнан под имеющиеся компоненты в LTspice. Для запуска Elsie под MacOS я использую CrossOver. Почему был использован фильтр нижних частот вместо полосно-пропускающего фильтра? Просто в данной задаче нижние частоты нам не мешают, а компонентов в ФНЧ потребуется меньше. Кроме того, ФНЧ имеет меньшие вносимые потери.

В моем исполнении фильтр получился таким:

А вот его АЧХ:

Помним, что выход нашего гетеродина богат гармониками. Поэтому необходимо получить как можно большую аттенюацию в диапазоне 20 метров. Иначе приемник будет одновременно принимать станции с двух или более радиолюбительских диапазонов. Теперь допустим, что некая радиостанция проходит на 20 метрах с уровнем S9+20, и мы используем двухдиапазонную антенну на 20 и 40 метров. Тогда наш приемник будет принимать сигнал с уровнем примерно:

>>> (9*6+20-51.8)/6
3.7000000000000006

… S3-S4. Это все еще достаточно много. Для решения проблемы можно сделать второй такой же фильтр и поставить его на выходе гетеродина. Правда, это не спасет от нечетных гармоник, потому что они создаются самим смесителем. Также мы помним, что смеситель создает и другие артефакты. Более выигрышным решением будет поставить второй фильтр следом за первым, добившись еще большей аттенюации на 20 метрах. Впрочем, в своем приемнике я не стал использовать второй фильтр. Это бессмыслено, поскольку в моем QTH на 40 метрах уровень шума сильно выше S4.

Делать предусилитель изначально не планировалось. Выяснилось, что приемник работает и без него, однако радиолюбителей слышно довольно тихо. Причина, как я думал на тот момент, могла быть в слишком низком уровне сигнала от гетеродина для оптимальной работы смесителя. Мы знаем, что диодному кольцевому смесителю требуется уровень LO порядка 7 dBm. Выход же нашего LO составляет 4 dBm.

Был рассчитан усилитель примерно на 10 dB:

Можно заметить, что 4 dBm + 10 dB это больше, чем нам нужно. На то есть две причины. Во-первых, меня беспокоило, что усиление может оказаться меньше расчетного. Добавить небольшой аттенюатор всегда проще, чем переделывать усилитель. Во-вторых, на самом деле диодный кольцевой смеситель хорошо работает и с уровнем LO 10-13 dBm.

Схема взята из книги Hands-On Radio Experiments за авторством Ward Silver, NØAX и слегка адаптирована под имеющиеся компоненты и требуемый уровень усиления. Похожую схему можно найти в статье «A Beginner’s Look at Basic Oscillators», написанной Doug DeMaw, W1FB для журнала QST за февраль 1984 года, и вошедшую в книгу QRP Classics. В обоих источниках схема приводится в качестве буфера для VXO. Это обычный каскад с общим эмиттером (common-emitter amplifier). Трансформатор L1-L2 преобразует нагрузку 50 Ом в 50×(12/3)² = 800 Ом, которые транзистор и видит на коллекторе.

Усилитель получился вот таким:

Он был проверен при помощи анализатора спектра со следящим генератором. На частотах от 1 до 30 МГц получилось усиление от 9 до 13 dB. На 7 МГц усиление составило 11 dB.

Впрочем, усиление сигнала от LO не дало желаемого эффекта. Зато усиление отфильтрованного сигнала с антенны позволило существенную повысить уровень аудио-сигнала. В таком положении усилитель и был оставлен.

УНЧ был сделан на базе популярной интегральной схемы LM386 по схеме из даташита [PDF]:

Конденсаторов на 250 мкФ не нашлось, поэтому я использовал 220 мкФ. На одной плате с УНЧ был размещен небольшой RC-фильтр. Резистор 3.3 кОм с конденсатором 15 нФ дают полосу по уровню -3 dB около 3 кГц, в самый раз для SSB:

>>> 1/(2*pi*3300*15/1000/1000/1000)
3215.251375593845

Стоит напомнить, что крутизна АЧХ такого простого фильтра составляет лишь 6 dB на октаву (удвоение частоты). Если в ±15 кГц будет работать мощная станция, мы также услышим ее в наушниках, что есть большой минус. Плюс же такого решения заключается в интересном, необычном звучании приемника. Также он создает эффект «панадаптера» в мозгу пользователя. С более сложными фильтрами я хотел бы поэкспериментировать отдельно.

Плата с RC-фильтром и УНЧ:

LM386 имеет выходную мощность 0.325 Вт и рассчитан на нагрузку 8 Ом. С типичными наушниками-затычками 16 Ом 0.1 Вт к УНЧ нет никаких претензий. Закрытые наушники 38 Ом 1.6 Вт звучат очень громко. В тихой комнате их можно использовать в качестве динамика.

Результат

Все перечисленные компоненты были помещены в корпус от сгоревшего компьютерного блока питания, который мне любезно подарил сосед:

Сигнал идет по отрезкам кабеля RG-174. Между компонентами не помешали бы экранирующие перегородки. Делать я их пока не стал. Во-первых, работает и без них, а во-вторых, приемник планируется дорабатывать.

В корпусе имеется большое отверстие под вентилятор. Его было решено закрыть при помощи оргстекла:

Решетка расположена очень удачно. В будущем я собираюсь разместить за ней динамик. Конечно же, к такому корпусу я не мог не сделать подсветку:

Приемник питается напряжением от 9 до 13.8 В. Первое соответствует батарейке «крона», второе — стандартному напряжению питания КВ-трансиверов. Потребление тока составляет порядка 35-60 мА, в зависимости от напряжения питания и громкости.

Fun fact! Используя описанные принципы, можно сделать приемник на телеграфный участок диапазона 40 метров, телефонный участок диапазона 80 метров, да и вообще любой диапазон, не обязательно радиолюбительский.

Если у вас нет полноразмерной КВ-антенны, это не страшно. Приемник работает с небольшой телескопической антенной или куском провода длиной около метра. Конечно, на такую антенну вы примите меньше станций, особенно если проживаете в городе с высоким уровнем шума от импульсных блоков питания и всякого такого.

Заключение

Безусловно, это не самый выдающийся КВ-приемник на свете. Но он работает, и довольно сносно. Представленную конструкцию можно использовать, как основу для будущих экспериментов. В приемник можно добавить S-метр, частотомер, схему автоматической регулировки усиления (АРУ), улучшить НЧ-фильтр и добавить встроенный динамик.

А на этом у меня все. Как обычно, буду рад вашим комментариям и вопросам.

Дополнение: В приемник был установлен динамик 8 Ом 1 Вт диаметром 75 мм. За счет объема корпуса он звучит очень громко, даже когда ручка регулировки громкости повернута лишь наполовину.

Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Самодельный QRP трансивер на диапазон 40 метров и Супергетеродинный приемник на диапазон 40 метров.

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.

КВ приемник прямого усиления » S-Led.Ru

Если раньше СВ и ДВ радиостанции были везде, то сейчас это ограничивает территорию применения таких приемников, поскольку радиовещательные станции во многих городах России уже полностью бросили СВ и ДВ и перебрались на УКВ.

Держится пока только KB диапазон (и будет держаться, так как обеспечивает почти неограниченную дальность приема). А почему бы не попробовать схему прямого усиления на KB радиовещательном диапазоне ? Конечно, чувствительность и селективность супергетеродина много выше, но что-то должен принять и приемник прямого усиления, особенно если в данной местности нет мощных СВ и ДВ радиовещательных станций.

Радиоприемник прямого усиления, описываемый в этой статье, — есть эксперимент в данном вопросе, который принес довольно неожиданный результат. Приемник выполнен по классической схеме прямого усиления 2-V-1.

Входной сигнал выделяется входным контуром L1-C2 и через катушку связи L2 поступает на двухкаскадный усилитель на транзисторах VT1 и VT2. В каскадах нет ничего особенного, — более интересен детектор. Он выполнен на двух кремниевых диодах, включенных по схеме удвоения. Для того, чтобы эти диоды хорошо работали со слабыми сигналами на них через резистор R5 подан открывающий ток.

Экспериментируя с сопротивлением R5 выяснилось, что для конкретной пары диодов можно подобрать такое сопротивление резистора, при котором чувствительность детектора будет максимальной. Для двух диодов КД503А его величина получилась равной 36 кОм. После детектора следует обычный одно-каскадный УНЧ, нагруженный на головные телефоны сопротивлением 32 Ом с последовательно включенными капсюлями (всего 64 Ом). Питание — от одного гальванического элемента напряжением 1,5 V.

Работает приемник с наружной антенной (десятиметровый отрезок провода заброшенный на дерево с балкона 3-го этажа 5-этажного кирпичного жилого дома). Роль заземления выполняет водопроводная система того же дома (труба подключена монтажным проводом к общему минусу схемы).

Для намотки входного контура используется ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 12 мм из феррита 400НН. Обе катушки намотаны на одной бумажной гильзе, с трением перемещающейся по сердечнику. Катушка L1 содержит 25 витков провода ПЭВ 0,31, катушка L2 — 5 витков того же провода.

Переменный конденсатор С2 — с воздушным диэлектриком от старого приемника «Альпинист» (используется только одна его секция). Корпус переменного конденсатора одновременно служит и шасси для установки печатной платы приемника.

Переменный конденсатор можно заменить любым другим, желательно с воздушным диэлектриком. Если использовать более доступный КПЕ-2 на 10-495 пФ, то его емкость нужно понизить включив с ним последовательно конденсатор на 500пФ или включив обе его секции последовательно (как выводы обкладок использовать выводы статоров, а вывод роторов не подключать). Можно использовать и переменный конденсатор с твердым диэлектриком, — это позволит сделать очень миниатюрную конструкцию, но на KB точную настройку будет получить сложнее, или потребуется хороший верньер, к тому же, будут помехи от статического электричества, которое накапливается в диэлектрике переменного конденсатора от трения при повороте его ротора.

Станции KB диапазона расположены часто и занимают очень малые участки по сравнению с СВ и ДВ, поэтому настройка приемника на станцию получается очень острой. Вращать ротор С2 нужно очень медленно и осторожно иначе радиостанции будут «проскакивать» так быстро, что создается впечатление пустого эфира. Поэтому, нужно предусмотреть верньер с большим замедлением. Верньер может быть на шкивах с ниткой или шестеренчатый. Очень хорошо использовать червячный привод. Если используются отмеченные на схеме номиналы деталей, то налаживание каскадов по постоянному току не обязательно. Поэтому, налаживание сводится к настройке детектора и подгонке диапазона перекрытия по частоте.

Монтаж всей схемы кроме источника питания, входного контура и разъема для головного телефона, выполнен на небольшой печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Дорожки на фольге нарисованы перманентным маркером (для письма по стеклу) черного цвета. Плата протравлена в растворе хлорного железа. При сверлении отверстий (самодельной бор-машинкой), отверстиям под выводы транзисторов придана овальная форма.

Подключив антенну и заземление нужно временно заменить резистор R5 включенными последовательно переменным резистором на 200 кОм и постоянным на 4-6 кОм. Изменяя сопротивление переменного резистора, выберете такое, при котором в головных телефонах будет слышен наибольший шум эфира. Затем выпаяйте эти резисторы и измерьте их сопротивление, чтобы узнать каким должен быть R5. В принципе, можно так и оставить переменный резистор, чтобы можно было регулировать чувствительность приемника, если это нужно.

После установки R5 близкого к нужному номиналу (или установке переменного резистора, его заменяющего, в положение максимальной чувствительности), попробуйте настроить приемник на станцию. В авторском варианте, приемник принимал днем уверенно две радиостанции, а ночью прослушивалось до десятка, но со значительными помехами от соседних по частоте радиостанций.

Точно диапазон перекрываемых частот не выяснялся, но при необходимости его можно «подогнать» перемещением гильзы с катушками по ферритовому стержню и изменением числа витков L1.

Радиосхемы. — КВ приемник прямого усиления

КВ приемник прямого усиления

категория
Схемы радиоприемников
материалы в категории

Радиоконструктор №12 2006

Приёмники прямого усиления не отличаются высокой чувствительностью и селективностью, поэтому, схемы прямого усиления очень редко используются для приёма в радиовещательных КВ-диапазонах. Обычно приёмник прямого усиления, — это несложное средство для приёма местных радиостанций на средних или длинных волнах.

И все же, существуют способы повышения чувствительности и селективности приёмника прямого усиления, один из которых, — введение регулируемой положительной обратной связи в УРЧ. Способ состоит в том, что уровень положительной обратной связи (ПОС) в каскаде усиления РЧ устанавливают таким, чтобы он находился на грани возбуждения. Оперируя органами настройки входного контура и регулировки глубины ПОС можно достигнуть чувствительности и селективности достаточной для уверенного приёма удалённых радиостанций в KB радиовещательных диапазонах.

Радиоприёмники, выполненные по такой схеме были широко распространены до Великой Отечественной Войны. Их широкое распространение было следствием значительно более низкой цены, чем супергетеродинного приёмника аналогичной чувствительности и селективности. Главный недостаток — в необходимости тщательной установки глубины ПОС для приёма каждой конкретной радиостанции.

Схема радиоприемника

Принципиальная схема приёмного тракта такого типа, выполненного на более современной элементной базе показана на рисунке. Первый усилительный каскад выполнен на полевом транзисторе VT1. Входной сигнал выделяется контуром L1-C2-C3-C4 и поступает на его затвор. Транзистор включён по схеме с общим стоком Положительная обратная связь осуществляется с затвора на исток через конденсатор С5. Глубина ПОС устанавливается переменным резистором RP1, регулирующим степень связи через С5 между затвором и истоком VT1. Конденсатор С7 снижает вероятность неконтролируемого самовозбуждения.

На транзисторе VT2 выполнен второй каскад усиления, по схеме с общим эмиттером. С9 необходим для уменьшения склонности каскада к самовозбуждению.

Третий каскад на транзисторе VT3 выполняет функции третьего каскада УРЧ и детектора. Продетектированный сигнал фильтруется конденсатором С11. Резистор RP2 служит регулятором громкости. С него сигнал можно подать на вход любого УНЧ.

Приёмник охватывает два радиовещательных KB диапазона, — 41 и 49 метров.

В качестве контурной катушки L1 используется готовый высокочастотный дроссель индуктивностью 5 мкГн. Катушка не подстраивается. Переменный конденсатор С4 — одна секция переменного конденсатора 2х10…495 пф с воздушным диэлектриком. Такие конденсаторы использовались в ламповых радиолах и приёмниках. Если нет именно такого, — сойдет любой другой от приёмника. Но желательно, всё же, с воздушным диэлектриком. Если это будет популярный конденсатор ёмкостью 2х5…260пф нужно обе его секции включить параллельно. Или соответствующим образом изменить С3.

Антенна, — отрезок монтажного провода длиной около двух метров.

Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, транзистор SST310 на J310, Т310 или КП302, КП303.

Эксперименты по приёму KB проводил в сельской местности (район Ладожского озера). В ночное время был возможен приём многих дальних КВ-радиовещательных станций.

Иванов А.

⚡️Приемник прямого усиления | radiochipi.ru

На чтение 2 мин. Опубликовано 13.03.2016
Обновлено 07.07.2019

Прием на КВ диапазоне интересен дальностью Благодаря специфическому свойству распространения радиоволн КВ диапазона (с многократным тропосферным отражением) возможен дальний прием на весьма простое устройство.

Обычно при приеме на КВ используются супергетеродинные схемы. главным достоинством которых является селективность по соседнему каналу, но сама супергетеродинная схема, с её преобразованиями частоты имеет и недостатки, такие как наличие зеркальных каналов приема.
Здесь приводится экспериментальная схема коротковолнового радиовещательного приемника прямого усиления, в схеме которого была попытка устранения недостаточной селективности по соседнему каналу умножением добротности входного контура.

Сигнал от внешней антенны поступает на входной контур L1C2. Для умножения добротности контура используется схема «недовозбужденного» генератора на транзисторах VT3 и VT4 Питание на него подается с переменного резистора R9, которым можно в процессе настройки на станцию регулировать режим этого каскада от генерации до фактически выключенного, ни на что не влияющего состояния. Регулируя этим резистором можно выбрать режим оптимального качества приема в каждом конкретном случае.

Сигнал с контура снимается катушкой связи L2 и поступает на базу первого каскада УВЧ на транзисторе VT1 Напряжение смещения на базе транзистора регулируется переменным резистором R2, с помощью которого можно в широких пределах регулировать коэффициент усиления каскада, а значит и чувствительность приемника, под конкретные условия приема.
Второй каскад УНЧ выполнен на транзисторе VT2. его рабочая точка задана резистором R4 и в процессе эксплуатации не регулируется.

Детектор выполнен на кремниевом диоде VD1. Чтобы повысить чувствительность детектора через диод пропускается прямое постоянное напряжение с коллектора VT2 на общий минус через резистор R7, являющийся регулятором громкости и нагрузкой детектора. Постоянное напряжение обеспечивает смещение точку детектирования в участок АЧХ диода с большой крутизной, что существенно повышает чувствительность детектора и позволяет использовать в детекторе более доступный кремниевый диод.

Катушки L1 и L2 намотаны на каркасе от модуля цветности старого советского телевизора 3-УСЦТ (пластмассовый каркас диаметром 5 мм с ферритовым подстроечным сердечником). Катушка 11 содержит 24 витка провода ПЭВ 0.23 с отводом от середины. Катушка L2 намотана на поверхность L1. 6 витков того же провода L3 и L4 готовые ВЧ-дроссели.
Автор

Как выбрать радиоприемник

В настоящее время на рынке электронного оборудования предлагаются сотни моделей приемников радиовещания от десятков производителей. Как правильно выбрать радиоприемник? В данном обзоре рассматриваются аспекты выбора устройства, наиболее подходящего вашим целям и задачам. Для этого проанализированы технические параметры, которые необходимо учитывать при подборе лучшего радиоприемника с хорошим приемом в ваших условиях.

Что такое радиоприемник

Радиоприемник — это устройство, которое способно избирательно принимать из эфира радиоволны, модулированные звуком, и выделять и воспроизводить этот звуковой сигнал. На английском языке название таких устройств звучит как reciever (ресивер). Кроме того, в настоящее время появились устройства, которые принимают передачи радиостанций, вещающий не в реальном эфире, а в интернет-среде. Они получили название интернет-радиоприемники.

Бытовые эфирные радиоприемные устройства можно классифицировать по нескольким признакам:

1. По принимаемому диапазону радиоволн : ДВ, СВ, КВ, УКВ.
2. По виду используемой модуляции: АМ, FM.
3. По применяемому тюнеру: аналоговые, цифровые.
4. По исполнению: стационарные, портативные (переносные, карманные).
5. По способу питания: сетевые, батарейные, аккумуляторные.

Интернет-радиоприемники в настоящий момент являются наиболее передовым сегментом радиоприемных устройств и способны обеспечить слушателя более качественным звуком, к тому же независимым от месторасположения аппарата. Главное — обеспечить доступ к интернет через Wi-Fi.

Преимущества интернет-радиоприемников

Интернет-радиоприемники обладают рядом преимуществ перед эфирными:

1. Высокое качество звука.
2. Прямой доступ к тысячам радиостанций.
3. Независимость качества приема станций от месторасположения аппарата.
4. Расширенный поиск музыки.

• Высокое качество звука обеспечивается за счет широкой полосы воспроизводимых частот, не ограниченных узкой полосой сигнала в ДВ, СВ, КВ эфирных аппаратах.
• Доступ к вещанию нескольких тысяч радиостанций происходит напрямую через интернет, независимо от местонахождения интернет-радиостанций.
• Интернет-радиоприемник не нужно носить по квартире в поисках места хорошего приема. Он работает с отличным качеством везде, где есть доступ к сети интернет.
• Поиск музыки можно вести по нескольким параметрам: по стране, жанру или популярности.

Вместе с тем, интернет-радиоприемники не работают без доступа к интернет. Однако, этот вопрос легко решается, если в аппарат дополнительно встроить возможность приема из эфира, как это сделано, например, в моделях Sangean WFR-27C, Sangean WFR-28C, Sangean WFR-29C и WFR-30.

Интернет-радиоприемник Sangean WFR-27C:

Диапазоны волн эфирных радиоприемников

По длине волны диапазоны радиовещания разделяются на:

1. Длинноволновый.
2. Средневолновый.
3. Коротковолновый.
4. Ультракоротковолновый.

• Вещательный длинноволновый диапазон (ДВ) имеет длины волн от 700 до 2000 м, зарубежное обозначение LW — Longe Waves. Характерна малая зависимость распространения от времени суток. Волна распространяется на сотни километров и достигает даже 1000 км в зависимости от мощности передатчика. Количество вещательных радиостанций этого диапазона постоянно сокращается в связи с самым низким качеством звука на этих волнах.
• Cредние волны с длиной 200 — 540 м обозначаются как СВ, за рубежом MW — Midle Waves. Распространение имеет большую зависимость от времени суток. Днем СВ распространяются также, как ДВ. Но ночью происходит отражение волн от ионосферы и они могут передаваться на тысячи километров.
• Характерной особенностью коротковолнового диапазона КВ (10-100 м) является дальнее распространение. Причем в зависимости от длины волны волны хорошо отражаются или днем или ночью. Этот диапазон в радиоприемниках обычно делится на несколько поддиапазонов: два (ночной и дневной) или более. Диапазоны КВ: 90, 75, 60, 49, 40, 31 м — ночные; 25, 21, 19, 16, 15, 13, 11 м — дневные. За рубежом эти волны называются SW — Short Waves.
• Ультракоротковолновый диапазон; исторически имеет два поддиапазона: отечественный УКВ (частоты 65,8-74 МГц) и зарубежный FM (87,5-108 МГц), хотя название последнего отображает название модуляции Frequency Modulation, с помощью которой передается звук. Для УКВ частот характерно малое количество помех, ближнее распространение и вещание с самым лучшим качеством звука из всех диапазонов.

Виды модуляции радиоприемников

Модуляция — это способ, с помощью которого звук накладывается на радиоволну, которая и переносит информацию на расстояние. Сама волна так и называется «несущая». Модуляция носит название в соответствии с тем параметром волны, который меняется при наложении звука. Для радиовещания используется два вида модуляции:

1. Амплитудная (АМ).
2. Частотная (ЧМ).

• Амплитудная модуляция применяется на ДВ, СВ и коротких волнах. АМ подвержена сильному влиянию импульсных помех и грозовых разрядов. Преимущество амплитудной модуляции — узкая полоса сигнала.
• Частотная модуляция ЧМ, название которой на английском языке Frequency Modulation (FM или ФМ), используется на УКВ, наиболее широком частотном диапазоне. ФМ радиоприемники обеспечивают наиболее качественный звук. Однако, ФМ сигнал занимает гораздо более широкую полосу, чем АМ. Поэтому FM не используется на других диапазонах.

Цифровые радиоприемники и аналоговые

В бытовых радиоприемных устройствах используется два вида тюнера:

1. Аналоговый.
2. Цифровой.

• В аналоговых радиоприемниках преобразование и обработка радиосигналов ведутся с помощью традиционных аналоговых методов: усиление, преобразование, детектирование. А настройка на станции ведется старинным способом — с помощью вращения колеса настройки.

Пример аналогового аппарата: Sangean PR-D6.

• Цифровой тюнер, управляемый процессором, дает не только высокую стабильность частоты, но и может обеспечить множество удобных дополнительных функций.

Пример цифрового радиоприемника: Tecsun PL-380.

Аналоговые радиоприемники

Схемотехника аналоговых радиоприемников построена обычно по двум принципам:

1. Супергетеродинный прием.
2. Прямое усиление.
3. Прямое преобразование.

• Супергетеродинный радиоприемник любой входной сигнал преобразует в промежуточную частоту (ПЧ), на которой и осуществляется основное усиление сигнала. Процесс преобразования происходит в смесителе, на который подается входная частота и сигнал от гетеродина — генератора плавного диапазона, который вырабатывает такую частоту, чтобы в сумме или разности со входным сигналом получилась ПЧ. Поскольку промежуточная частота неизменна, то приемный тракт ПЧ оптимизирован по усилению и подавлению внеполосных сигналов. Поэтому супергетеродины обеспечивают наилучшее качество приема радиостанций.
• Приемники прямого усиления обычно работают на длинных, средних или коротких волнах с амплитудной модуляцией (АМ). Они имеют более простую схемотехнику, и, соответственно более низкую стоимость. Однако, все усиление происходит на звуковых частотах и на входной частоте, которая изменяется в зависимости, от того, какую радиостанцию мы принимаем. Поэтому тракт с перестраиваемой частотой не может быть так оптимизирован, как ПЧ у супергетеродинов. Устройства прямого усиления имеют более низкую чувствительность и избирательность — способность принимать выбранную радиостанцию при наличии мощной станции на соседних частотах.
• Прямое преобразование часто применяется в простых FM радиоприемниках. Преобразование модулированного высокочастотного сигнала в звуковые частоты происходит непосредственно на частоте гетеродина или на его второй гармонике, а автоматическая подстройка частоты (АПЧ), обеспечивающая синхронную подстройку, управляется непосредственно от звукового сигнала. Приемники прямого преобразования по простоте схемотехники сравнимы с аппаратами прямого усиления, но обеспечивают более хорошие технические характеристики по сравнению с ними.

Производители радиоприемников в настоящее время предпочитают не указывать по какой схеме собрана приемная часть. И нельзя с уверенностью сказать про конкретный аппарат, не увидев его схему, что он — супергетеродин, прямого усиления или прямого преобразования. Однако, можно быть уверенным, что недорогие приемные устройства — не супергетеродины.

Технические характеристики радиоприемников

К основным техническим характеристикам радиоприемников относятся:

1. Чувствительность.
2. Избирательность по соседнему каналу.
3. Избирательность по зеркальному каналу.
4. Выходная мощность.
5. Потребляемый ток.

• Чувствительность показывает какой наиболее слабый сигнал способен принять данный аппарат. Чувствительность по напряжению измеряется в микровольтах (мкВ), а по напряженности поля — в милливольтах на метр (мВ/м). Чем ниже эти значения, тем более слабую радиостанцию может воспроизводить радиоприемник.
• Избирательность по соседнему каналу определяет способность качественно принимать полезный сигнал при наличии мощной мешающей радиостанции на соседней частоте. Подавление соседнего канала в хороших аппаратах достигает миллионов раз, поэтому избирательность выражается в логарифмических единицах — децибелах (дБ). Чем выше значение, тем лучше избирательность. У хороших приемников она выше 60 Дб и достигает 100 дБ.
• Избирательность по зеркальному каналу характерна только для супергетеродинов. Она аналогична вышеописанному параметру, но мешающий сигнал при этом находится не на соседней частоте, а на зеркальной. Зеркальный канал приема образуется за счет того, что в смесителе происходит преобразование входной частоты не только в сумме с частотой гетеродина, но и в разности. Качественные входные контура выделяют полезный сигнал и подавляют зеркальный канал приема. Данная характеристика измеряется также в децибелах.
• Выходная мощность показывает насколько громкий звук можно ожидать от данного образца. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) или миллиВатах (мВт). Для стационарных аппаратов характерны значения выходной мощности в несколько Ватт или десятков Ватт, для карманных — сотни миллиВатт, а для портативных устройств — 1 или несколько Ватт. Чем выше значение выходной мощности, тем громче звук.
• Потребляемый ток важен для батарейных или аккумуляторных образцов. Он позволяет рассчитать на какое время хватит заряда батарейного источника питания. Ток измеряется в Амперах или миллиамперах. Меньший по значению ток обеспечит более долгую работу устройства.

Поскольку бытовые радиовещательные приемники в данный момент не подлежат обязательной сертификации, то производители данных радиоприемных устройств, в лучшем случае, указывают только чувствительность, выходную мощность и потребляемый ток радиоприемных устройств.

Преимущества цифровых радиоприемников

Наличие процессора в цифровых радиоприемниках позволяет использовать дополнительные преимущества:

1. Стабильность частоты.
2. Автопоиск каналов.
3. Кнопки памяти каналов.
4. Часы, будильники, таймеры сна.
5. Cистема Radio Data System (RDS).
6. Воспроизведение звуковых файлов.
7. Работа с внешними USB накопителями и флеш-картами.

• Цифровой синтезатор обеспечивает высочайшую точность частоты и стабильность настройки на радиостанцию.
• Поиск радиостанций может осуществляться в двух режимах: ручном и автоматическом с записью частот найденных станций в ячейки памяти.
• Любимые радиостанции можно записать в кнопки памяти и выбирать их в одно нажатие.
• Радиоприемник с часами позволяет не только знать точное время, но многие модели могут включать или выключать устройство в заданное время, используя его как будильник. А также по таймеру выключать аппарат, если длительное время не нажималась ни одна кнопка.
• Система RDS получает и выдает на дисплей текстовую информацию, передаваемую в цифровом виде вещательной радиостанцией одновременно со звуком.

Например, радио с RDS — Eton Traveler III.

• Цифровой радиоприемник с usb портом может воспроизводить звуковые файлы распространенных форматов, например, MP3.
• В качестве внешних накопителей обычно используются USB-флешки, включаемые в юсб порт, или SD-карты, помещаемые в специальный слот.

Переносные портативные и стационарные радиоприемники

Радиоприемники по месту использования делятся на несколько групп:

1. Стационарные.
2. Портативные (переносные).
3. Карманные.

• Стационарные радиовещательные приемники представляют собой аппараты, предназначенные для установки в помещении. Питание таких устройств может производится как от сети переменного тока, так и от батареек или аккумуляторов. Аппараты этой группы можно также разделить на:
  • Настенные.
  • Настольные.

  Пример стационарного настольного аппарата с пультом управления — Sangean WR-2:

• 
  Портативные или переносные радиоприемники предназначены для работы как в помещениях, так и на открытых пространствах. Их также можно разделить на несколько групп:
  На фото — переносная модель Tecsun PL-360.
• Карманные радиоприемники хотя и можно отнести к портативным, но из-за малых размеров они отнесены в отдельную группу. Они настолько малы, что их можно поместить в карман и всегда иметь при себе. Недостатком таких устройств является недостаточно высокая громкость для большого открытого пространства, обусловленная малыми размерами аппаратов.
  

Сетевые и аккумуляторные радиоприемники

По способу питания радиовещательные приемники разделяются на:

1. Радиоприемники с питанием от сети.
2. Акккумуляторные.
3. Батарейные.

• Сетевые аппараты получают питание от стационарной сети переменного тока и, как правило, имеют встроенный блок питания. Однако такие модели могут иметь и отдельный адаптер питания.

На фотографии — радио с сетевым питанием — БЗРП РП-301.

• Аккумуляторные радиоприемники питаются от встроенной аккумуляторной батареи (АКБ), зарядка которой может производиться встроенным зарядным устройством или внешним.

Пример — модель со встроенным аккумулятором Лира РП-260-1:

• Батарейные радиоприемники работают от сменных батареек, которые могут иметь различный типоразмер для разных моделей устройств: A, AA, AAA, AAAA, B, C, D. Наиболее часто используемые батарейные элементы, так называемые «пальчиковые», имеют типоразмер AA (диаметр 14.5 мм, длина 50.5 мм). Они производятся уже более 100 лет, начиная с 1907 года. Обычно любой батарейный приемник можно питать от аккумуляторов соответствующего типоразмера. Если конструкцией не предусмотрен заряд такой АКБ, то можно использовать дополнительно приобретаемое внешнее зарядное устройство.

Часто производитель выпускает радиоприемные устройства с комбинированным питанием:

Интернет-радиоприемники

Интернет-радиоприемники занимают отдельную нишу, так как:

1. Обладают более широкими функциональными возможностями, чем эфирные.
2. Обеспечивают высокое качество воспроизведения, независимо от места расположения.
3. Требуют постоянного подключения к сети интернет.

У аппаратов этого класса основным способом подключения к интернет является Wi-Fi:

Например, стерео интернет-радиоприемник Sangean WFR-29C:

На фото — интернет-радиоприемник с USB входом Sangean WFR-28C:

Обзор популярных брендов радиоприемников

В настоящее время на рынке электронной техники предлагаются радиовещательные приемники десятков различных производителей. Рассмотрим бренды производителей, предлагающих продукцию по доступным ценам и с хорошим качеством.

Радиоприемники Sangean

Тайваньская компания Sangean основана в 1974 году, имеет штаб-квартиру в Новом Тайпее и офисы в Нидерландах и США. Производство расположено в Китае. Sangean предлагает самый широкий спектр радиоприемных устройств с отличным качеством. Рассмотрим самые интересные модели:

Радиоприемники Лира

Отечественный производитель Ижевский радиозавод (ИРЗ) выпускает радиоприемные устройства под бредом Лира. Российские радиоприемники отличаются хорошим качеством, соответствием стандартам ГОСТ и невысокой ценой. Наиболее удачные образцы:

Радиоприемники Tecsun

Китайская компания Tecsun, основанная в 1994, фокусируется на производстве радиовещательных приемников УКВ, КВ и СВ диапазонов. Некоторые выпускаемые модели позаимствованы у фирмы Eton. Наиболее интересные примеры продукции:

Радиоприемники Perfeo

Еще один китайский производитель, Onyx International, специализируется на изготовлении электронных книг под брендом Onyx. Радиоприемные аппараты для продажи в России выпускаются под бредом Perfeo. Лучшие модели:

Радиоприемники Сигнал и БЗРП

Бердский завод радиоприемников выпускает устройства под брендом БЗРП. Распространяет свою продукцию через сеть дилеров, самым известным из которых является компания «Сигналэлектроникс», которая и сама производит некоторые модели радиоприемных устройств под торговой маркой «Сигнал». Наиболее интересные образцы этих производителей:

Радиоприемники Eton

Американская компания Eton была основана в 1983 году. Первоначально она называлась Lextronic. Наиболее интересные модели у нее — радиоприемные устройства для сложных условий работы:

• Влагозащищенный радиоприемник Eton FRX-5
• Пыле-влагонепроницаемый противоударный приемник Eton FRX-4
• Всеволновый цифровой приемник для путешествий Eton Traveler III black.

Рекомендации по выбору радиоприемника

Для правильного выбора радиоприемника вначале надо определить основную цель его использования:

1. Для дома.
2. Дачи.
3. Кухни.
4. Походов.
5. На работу.
6. Для стройки.
7. Активного отдыха.
8. Для ванной комнаты.
9. Приема интернет-вещания.

Какие ваши предпочтения по приему передач:

• Дальние радиостанции.
• Местные станции с высоким качеством звука.

Кроме того надо определиться, какие из дополнительных функций вам необходимы:

1. Часы.
2. Будильник.
3. Таймер сна.
4. RDS информация.
5. MP3 плеер.
6. Вход для наушников.
7. Наличие кнопок памяти радиостанций.
8. Функция записи прослушиваемых передач.

Какое питание аппарата вы предпочитаете:

Для дома или работы рекомендуем стационарные модели с питанием от сети или батарейные/аккумуляторные переносные устройства. Лучшими приемниками для работы и дома являются:

Sangean ATS-909X

Perfeo PF-SV922

Для кухни будет удобен простой ФМ приемник Лира РП-246:

Для ванной комнаты нужен настенный водонепроницаемый радиоприемник, такой как Sangean H-201. Аппарат можно использовать в качестве радиоточки, поскольку он имеет возможность крепления на стену и 5 фиксированных настроек и способен заменить трехпрограммный приемник.

Пыле-влагозащищенный радиоприемник советуем для активного отдыха на берегу водоема или для стройки — Sangean U4.

Если вы хотите получить дополнительные функции, то стоит выбрать цифровой радиоприемник с необходимым функционалом. Для прослушивания дальних радиостанций рекомендуем модели с диапазонами КВ (SW) и СВ (LW), для местного высококачественного приема — УКВ-FM аппараты, особенно стерео FM радиоприемники.

Надеемся, что наши советы помогут вам выбрать и купить лучший радиоприемник с доставкой .

Схема КВ-Приемника прямого усиления » Паятель.Ру

Приемники прямого усиления не отличаются высокой чувствительностью и селективностью, поэтому, схемы прямого усиления очень редко используются для приема в радиовещательных КВ-диапазонах. Таким устройством обычно является приемник прямого усиления, несложное средство для приема местных радиостанций на средних или длинных волнах. И все же, существуют способы повышения чувствительности и селективности приемника прямого усиления, один из которых, — введение регулируемой положительной обратной связи в УРЧ.

Способ состоит в том, что уровень положительной обратной связи (ПОС) в каскаде усиления РЧ устанавливают таким, чтобы он находился на грани возбуждения. Оперируя органами настройки входного контура и регулировки глубины ПОС можно достигнуть чувствительности и селективности достаточной для уверенного приема удаленных радиостанций в KB радиовещательных диапазонах.

Приемники, выполненные по такой схеме были широко распространены. Их широкое распространение было следствием значительно более низкой цены, чем супергетеродинного приемника аналогичной чувствительности и селективности. Главный недостаток — в необходимости тщательной установки глубины ПОС для приема каждой конкретной радиостанции.

Принципиальная схема приемного тракта такого типа, выполненного на более современной элементной базе показана на рисунке. Первый усилительный каскад выполнен на полевом транзисторе VT1 Входной сигнал выделяется контуром L1-C2-C3-C4 и поступает на его затвор. Транзистор включен по схеме с общим стоком. Положительная обратная связь осуществляется с затвора, на исток через конденсатор С5. Глубина ПОС устанавливается переменным резистором RP1, регулирующим степень связи через С5 между затвором и истоком VT1. Конденсатор С7 снижает вероятность неконтролируемого самовозбуждения.

На транзисторе VT2 выполнен второй каскад усиления, по схеме с общим эмиттером. С9 необходим для уменьшения склонности каскада к самовозбуждению.

Третий каскад на транзисторе VT3 выполняет функции третьего каскада УРЧ и детектора Продетектированный сигнал фильтруется конденсатором С11. Резистор RP2 служит регулятором громкости. С него сигнал можно подать на вход любого УНЧ. Приемник охватывает два радиовещательных KB диапазона, — 41 и 49 метров.

В качестве контурной катушки L1 используется готовый высокочастотный дроссель индуктивностью 5 мкГн. Катушка не подстраивается Переменный конденсатор С4 — одна секция переменного конденсатора 2×10…495р с воздушным диэлектриком Такие конденсаторы использовались в ламповых радиолах и приемниках.

Если нет именно такого, — сойдет любой другой от приемника. Но желательно, все же, с воздушным диэлектриком Если это будет популярный конденсатор емкостью 2х 5…260р. нужно обе его секции включить параллельно. Или соответствующим образом изменить С3.

Антенна — отрезок монтажного провода длиной около двух метров. Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, транзистор SST310 на J310, Т310 или КП302, КП303. Эксперименты по приему KB проводил в сельской местности. В ночное время был возможен прием многих дальних КВ-радиовещательных станций.

Преимущества приемников прямого преобразования

Преимущества приемников прямого преобразования

Производительность и достоинства сигнальной цепи приемника с прямым преобразованием в контексте приложений беспроводной сотовой связи 3G и 4G

РАКЕШ СОНИ и ЭРИК НЬЮМАН
Analog Devices, Норвуд, Массачусетс
http://www.analog.com

Операторы сотовой связи жаждали возможности развертывать универсальную беспроводную инфраструктуру, которую можно запрограммировать в полевых условиях для обслуживания ряда сотовых услуг.В конечном счете, беспроводная инфраструктура, развернутая в областях с интенсивным сотовым трафиком, должна обеспечивать динамическую гибкость, позволяющую радиооборудованию адаптироваться к изменяющимся условиям сигнала.

Многостандартная / многодиапазонная радиосвязь помогает решить эту дилемму, предоставляя оборудование, которое может быть адаптировано к потребностям развертывания. Современное прямое преобразование представляет собой убедительное решение для программируемых радиостанций и предлагает экономическую выгоду и потенциальное преимущество в производительности по сравнению с традиционными приемными решениями.

Кроме того, архитектуры с прямым преобразованием предлагают большую свободу в обращении к нескольким рабочим диапазонам с использованием одного аппаратного решения. Это обещает быть более экономичным решением, и теперь оно позволяет создавать высокопроизводительные мультистандартные / многодиапазонные радиостанции. В этой статье мы обсудим производительность и достоинства сигнальной цепи приемника с прямым преобразованием в контексте приложений беспроводной сотовой связи 3G и 4G.

Линейка высокопроизводительных сигнальных цепей прямого преобразования

Приемник прямого преобразования напрямую демодулирует модулированную РЧ несущую до частот основной полосы частот, где сигнал может быть непосредственно обнаружен и переданная информация восстановлена.Архитектура прямого преобразования была первоначально разработана в 1932 году как замена супергетеродинных приемников.

Уменьшение количества компонентов за счет исключения каскадов промежуточной частоты (ПЧ) обеспечило привлекательное решение. Путем исключения каких-либо промежуточных частотных каскадов и прямого преобразования сигнала в эффективную частоту с нулевой ПЧ можно игнорировать проблемы изображения, связанные с супергетеродинными архитектурами.

Однако другие проблемы, связанные с прямым преобразованием, включая утечку гетеродина, смещения постоянного тока и характеристики искажения, затруднили практическую реализацию.Последние достижения в технологии интегральных радиочастотных схем теперь позволяют применять традиционную архитектуру прямого преобразования (гомодинную) для реализации широкополосных высокопроизводительных приемников.

Рис. 1. Последние достижения в технологии интегральных радиочастотных схем теперь позволяют применять традиционную архитектуру прямого преобразования (гомодинную) для реализации широкополосных высокопроизводительных приемников, как показано выше.

Широкополосный приемник прямого преобразования представлен на рис.1. Некоторые из наиболее важных характеристик компонентов выделены в цепочке сигналов. Путь прохождения сигнала приемника начинается от подключения порта антенны к дуплексору.

Дуплексеры часто используются в системах дуплекса в частотной области (FDD), таких как W-CDMA и некоторые версии WiMax. Сеть дуплексных фильтров гарантирует, что передатчик не генерирует слишком много нежелательной энергии за пределами лицензированной полосы частот, помогая при этом отклонять любые нежелательные внеполосные сигналы из-за перегрузки входного сигнала приемника.

Как правило, за несколькими каскадами малошумящего усилителя следует дополнительная полосовая селективная фильтрация и схемы заполнения / согласования, предназначенные для оптимизации рабочих характеристик в интересующем диапазоне частот. Каскады LNA, используемые для демонстрационных целей, предлагают очень хорошие характеристики широкополосной связи и улучшенные характеристики узкополосной связи с добавлением внешних сетей настройки.

В приложениях, где приемник должен работать с очень широким диапазоном частотных диапазонов, может потребоваться использовать матрицу переключения для настройки различных антенных сетей и каскадов LNA, которые были оптимизированы для определенных частотных диапазонов.После входного каскада с низким уровнем шума желаемая несущая частота преобразуется с понижением частоты до основной полосы частот с помощью IQ-демодулятора.

Гетеродин (гетеродин) подается на смесители I и Q на той же несущей частоте, что и полезный сигнал. Это генерирует суммарную и разностную частоты на выходных портах I / Q основной полосы частот, где фильтры нижних частот сильно отклоняют суммарную частоту и пропускают только разностную частоту.

Для сценария с нулевой ПЧ разностная частота показывает огибающую основной полосы полезного сигнала.Часто бывает выгодно масштабировать амплитуду отфильтрованного I / Q-сигнала основной полосы частот с усилением с переменным усилением.

VGA позволяет регулировать уровни I / Q-сигнала до оптимального уровня для аналого-цифрового преобразования. Как правило, перед аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) может применяться дополнительная фильтрация, чтобы гарантировать, что высокочастотный шум и потенциальная утечка или мешающие тоны не попадают обратно в полосу полезного анализа сигнала.

Динамический диапазон приемника

В приемнике используются высокопроизводительные интегральные схемы RF, которые обеспечивают широкий диапазон частот и высокий мгновенный динамический диапазон.Мгновенный динамический диапазон является важной характеристикой для любого приемника, который должен работать в среде с несколькими несущими, где полезные сигналы могут иметь соседние мешающие сигналы со значительно более высокими уровнями мощности.

Двухтональный SFDR может предоставить разработчикам системы более точное предсказание нелинейного поведения. Обычной практикой является проверка устойчивости приемника в условиях блокировки большого сигнала с использованием однотональных и двухтональных сигналов помех. Изучая нелинейное поведение приемника при двухтональном возбуждении, можно вычислить различные точки пересечения, которые помогают количественно оценить и смоделировать характеристики искажения и общий динамический диапазон приемника.

Рис. 2. Выше показаны характеристики двухтональной интермодуляции приемника на Рис. 1.

На рисунке 2 показан выходной спектр I + jQ приемника, когда он представлен двумя большими мешающими непрерывными тонами, которые находятся в непосредственной близости от предполагаемой частоты полезного сигнала. В этом тестовом примере входные сигналы подавались с входными уровнями –30 дБмВт. Это представляет собой пессимистический сценарий блокировки, который является гораздо более серьезным, чем любые стандартные условия тестирования блокировки, которые требуются в сотовых системах 3G и 4G.

При дискретизации сигнала вблизи или на частотах основной полосы частот гармонические искажения из-за нелинейностей второго, третьего, четвертого и даже пятого и седьмого порядков могут ограничивать производительность в условиях входного большого сигнала. В частности, нелинейное поведение I / Q-демодулятора должно быть достаточно адекватным, чтобы гарантировать, что элементы интермодуляции, генерируемые как полезными, так и нежелательными сигналами, не искажают интересующие полезные сигналы.

Вместо того, чтобы сосредотачиваться в первую очередь на точке пересечения третьего порядка (IP3) — общей метрике искажения, которая является фокусом в большинстве конструкций приемников выборки узкополосной ПЧ — также важно сосредоточиться на условиях искажения из-за нелинейностей четного и нечетного порядка.Такие нелинейности часто количественно оцениваются с использованием показателей IP2, IP4 и IP5. Как правило, важно проверять все паразитные сигналы, поступающие в полосе анализа приемника при наихудших условиях входа, чтобы гарантировать надежную работу.

В таких жестких условиях блокировки продукты интермодуляции из-за нелинейностей высокого порядка могут попадать в полосу частот и снижать чувствительность приемника. Наиболее важные нелинейные члены отмечены на рис. 2.

Обратите внимание, как члены нечетного порядка подходят близко к основным входным тонам.Это помогает объяснить, как близко расположенные мешающие сигналы могут генерировать продукты интермодуляции, которые попадают в полосу полезного сигнала. Разностная частота мешающих тонов (f2 — f1), являющаяся результатом конечной нелинейности приемника второго порядка, также может попадать в полосу полезного сигнала при использовании архитектур с прямым преобразованием.

В качестве примера, ADIsimRF, бесплатный онлайн-калькулятор цепочки сигналов от Analog Devices, использовался для моделирования характеристик динамического шума и искажений приемника в различных условиях испытаний.Характеристики нелинейного перехвата были смоделированы и измерены до нелинейных членов седьмого порядка и сравнены с каскадными перехватами, предсказанными с помощью ADIsimRF.

Анализируя нелинейное поведение отдельных компонентов и общие результаты каскадирования, можно было бы лучше оптимизировать линейку приемников для достижения наивысшего уровня мгновенных характеристик динамического диапазона. Использование этого подхода привело к получению высокочувствительного приемника с

Утечка гетеродина и снижение чувствительности смещения постоянного тока

Любая утечка гетеродина, исходящая обратно к входному РЧ-порту, может отражаться обратно в приемник и смешиваться с гетеродином.Самосмешивание приводит к квадрату формы сигнала гетеродина, который генерирует вторую гармонику, обычно на очень высокой частоте и сильно ослабленную фильтрацией основной полосы частот, и смещение по постоянному току, которое попадает в полосу частот приемника с прямым преобразованием. Обратите внимание на член постоянного тока на рис. 2.

Методы калибровки и коррекции смещения постоянного тока часто требуются в любой системе с дискретизацией основной полосы частот. Остаточное смещение постоянного тока эквивалентно мешающему сигналу в пределах полосы анализа сигнала. Для смягчения проблемы можно применить несколько методов, включая отслеживание и подавление постоянного тока, связь по переменному току в основной полосе частот или просто путем выбора компонентов с хорошими характеристиками постоянного тока, включая высокие характеристики искажения четного порядка.

Квадратурные дефекты и отклонение изображения

Рассогласование амплитуды и фазы I / Q может привести к ухудшению отношения сигнал / шум. В идеальном I / Q-демодуляторе I / Q-сигналы основной полосы частот имеют идеальное фазовое соотношение 90 ° между векторами I и Q и, как говорят, находятся в идеальной квадратуре. В таких условиях различение символов в цифровой области можно легко определить по мгновенным траекториям вектора I / Q.

Когда несоответствие I / Q поражает систему, векторы символов I / Q будут страдать от амплитудных и фазовых ошибок, которые ухудшат восстановленное SNR для интересующих сигналов.Статические искажения I / Q можно исправить с помощью цифровых методов.

Важно изучить эффективность подавления изображения приемником прямого преобразования в зависимости от уровня сигнала и смещения от несущей частоты. Понимание однотональных ухудшений I / Q приемника помогает упростить процесс интерпретации измеренных характеристик при применении модулированного сигнала.

Производительность MER

Коэффициент ошибок модуляции (MER) — это мера, используемая для количественной оценки точности модуляции цифрового радиопередатчика или приемника.В идеально линейной и бесшумной системе сигнал, принимаемый приемником, будет иметь все траектории I / Q-символа, отображаемые в точные идеальные местоположения созвездия сигнального пространства, но различные недостатки в реализации (такие как дисбаланс амплитуды, минимальный уровень шума и фазовый дисбаланс ) приводят к отклонению фактических измеренных векторов символов от идеальных положений. Приемник прямого преобразования показывает примерные уровни производительности MER для различных схем модуляции. На рисунках 3 и 4 показаны характеристики MER по отношению к входной мощности для сигналов OFDMA, WiMAX и WCDMA шириной 10 МГц соответственно.

Рис. 3. Зависимость MER от RF Входная мощность для сигнала OFDMA WiMAX 10 МГц.

В общем, приемник демонстрирует три различных ограничения MER по сравнению с мощностью принимаемого входного сигнала. При сильных уровнях сигнала компоненты искажения, попадающие в полосу частот из-за нелинейностей в приемнике, вызовут сильное ухудшение MER.

На средних уровнях сигнала, когда приемник ведет себя линейно и сигнал намного превышает любые вклады шума, MER достигает оптимального уровня, на котором преобладает квадратурная точность демодулятора, сети фильтров и усилителя с переменным усилением (VGA ), а также точность испытательного оборудования.

По мере того, как уровни сигнала уменьшаются так, что шум является основным вкладом, характеристики MER в зависимости от уровня сигнала будут демонстрировать ухудшение отношения дБ к дБ с уменьшением уровня сигнала. На более низких уровнях сигнала, когда шум оказывается доминирующим ограничением, MER в децибелах оказывается прямо пропорциональным SNR.

Рис. 4. Зависимость MER от RF Входная мощность для сигнала WCDMA для случаев нулевой ПЧ, низкой ПЧ и блокировщика.

Более пристальный взгляд на рис. 4 показывает отказоустойчивые характеристики приемника при различных сценариях.Можно ожидать, что вариант с низкой ПЧ 5 МГц будет наиболее многообещающим, поскольку он защищен от любых смещений постоянного тока и вкладов фликкер-шума, которые связаны со случаем нулевой ПЧ. При более низких уровнях мощности шумовые характеристики приемника довольно постоянны. Даже при наличии однотонального или двухтонального блокиратора (общий тестовый пример для требований базовой станции W-CDMA) отклонение коэффициента шума находится в пределах 1 дБ.

Рис. 5. Зависимость отклонения изображения от частоты РЧ для различных ПЧ WCDMA.

Коэффициент отклонения изображения — это отношение уровня сигнала промежуточной частоты (ПЧ), создаваемого желаемой входной частотой, к уровню, создаваемому частотой изображения. Коэффициент отклонения изображения выражается в децибелах. Соответствующее отклонение изображения имеет решающее значение, поскольку мощность изображения может быть намного выше, чем мощность полезного сигнала, тем самым затрудняя процесс преобразования с понижением частоты.

На рисунке 5 показано отклонение изображения в зависимости от нескольких частот ПЧ для W-CDMA. Приемник обеспечивает отличное отклонение неоткалиброванного изображения.За счет дополнительной цифровой коррекции целесообразно добиться подавления изображения более 75 дБ, что позволяет приемникам прямого преобразования одновременно захватывать несколько соседних сигналов с сильно различающимися уровнями мощности (ключевая особенность для конструкций приемников с несколькими несущими). ■

(PDF) Усиление оптической антенны 2: приемные антенны

F. Согласованный локальный осциллятор

Теперь рассмотрим узкоспециализированный случай, когда

распределение гетеродина совпадает с распределением сигнала

, за исключением постоянного коэффициента амплитуды.

Такая ситуация могла бы быть реализована физически, увеличив пучок гетеродина и затем сфокусировав его

через линзу, затемненную по центру, имеющую прозрачную апертуру, малую по сравнению с увеличенной шириной пучка.

Число F фокусирующей оптики и размер

, центральное затемнение относительно прозрачной апертуры

можно затем выбрать для согласования с соответствующими величинами

в оптической последовательности сигнального луча.

Уравнение (13) тогда уменьшится до

(kRDS) ‘_2 duF

[J (u) yJj (yu)] 2_,

21 с (I —

f) 1 y

2

(17)

, что идентично выражению, полученному для случая прямого обнаружения

[Ур. (4)] на рис. 2. Последний рисунок

подразумевает, что потеря обнаружения может быть на

меньше, чем достижимая с помощью гауссовского локального распределения осциллятора

, позволяя внешним кольцам

сигнала распределения Эйри падать. на детекторе.

Поскольку распределения полей совпадают, внешние кольца

положительно влияют на общую мощность IF

, тогда как в ситуациях, которые рассматривались до

, они приводят к частичному подавлению сигнала IF sig-

нал.

Илл. Резюме

Коэффициент усиления реального приемника снижен по сравнению с идеальным значением

, равным 47rA / X

2 (см. Рис. 7 в части 1). Редукция

в дБ из-за блокировки падающего света

центральной заслонкой показана на рис.1, а

рис. 2 и 4-6 дают потери в дБ на детекторе для прямого обнаружения di-

и гетеродинного обнаружения, соответственно,

лет. Для системы прямого обнаружения общее усиление приемника

может быть получено путем суммирования отдельных значений.

значений из рис. 7 в части 1 этой статьи и

рис. 1 и 2 в Части 2. Конечно, влияние

оптических элементов с потерями или неединичных коэффициентов усиления детектора и квантовой эффективности

необходимо учитывать отдельно для

.’

В гетеродинных (или гомодинных) системах обнаружения

эффективное усиление приемника зависит от распределения электрического поля гетеродина

и сигналов

лучей через детектор. Было получено аналитическое выражение

для потерь обнаружения как функция обобщенного распределения гетеродина

[Ур. (13)].

Числовые значения были получены для некоторых важных частных случаев

: (1) однородный LO; (2) Гауссовский LO; и

(3) согласованный LO.Для равномерного освещения гетеродином

общий коэффициент усиления приемника получается как

суммирования вкладов из Рис. 7 в Части 1

(47rA / X

2) и Рис. 1 и 4 в настоящей статье. Для

гауссовских или согласованных гетеродинов рис. 4 заменен на

, размещенными на рис. 5 и рис. 2, соответственно. При освещении формы uni-

гетеродином оптимальные характеристики

достигаются при отношении радиуса детектора к радиусу

пятна Эйри, равному примерно 0.74,6 Для гауссова освещения

последнее отношение немного меньше

, чем 1,0 с оптимальным радиусом Эйри к гауссову

радиуса пятна (RA / w) приблизительно 2,2. Только что процитированные числа

меняются незначительно, так как коэффициент y затемнения

варьируется в пределах 0-0,5. Значение

q1H

для этих оптимизированных случаев нанесено на график против коэффициента затемнения

на рис. 6. Чуть лучше производительность может быть получена, если распределение поля гетеродина

совпадает с распределением сигнала. .Тогда выражение

для усиления приемника идентично выражению

, полученному для прямого обнаружения.

В данной статье мы рассмотрели эффекты затемнений, габариты детектора и (для гетеродинных или гомодинных систем

) распределения гетеродина

на усиление приемника. Изменения в усилении

из-за ошибок наведения или несоосности системы

не обсуждались, и следует отметить, что системы

, в которых гетеродин сфокусирован на

детектора, требуют более строгого допуска юстировки —

ас. .4 Некоторые общие соображения относительно поля зрения

гетеродинного приемника были отклонены Зигманом5, который пришел к выводу, что диаграмма направленности антенны приемника

зависит не только от общих размеров антенны

, но и от комплексный локальный осциллятор —

амплитуда генератора, приходящаяся на фотоприемник. Мы надеемся рассмотреть внеосевые эффекты этого типа в будущей статье

.

В заключение, описание передающей и

приемной оптических антенн с точки зрения коэффициента усиления по мощности

значительно упрощает расчет отношения сигнал / шум в лазерном радаре

или системе связи.Эффект затемнения

, распределения гетеродина и размеров детектора

можно быстро учесть, используя кривые, представленные в частях 1 и 2 этой статьи

. Числовые значения для передатчика

и усиления приемника, полученные из кривых, равны

и включены в уравнение диапазона СВЧ

Ps = PTGTGRTTTRTA (X / 4rR) ‘, (18)

, где Ps — эффективная мощность сигнала. на детекторе

PT — выходная мощность самого лазера до ввода любой внешней оптики, GT — коэффициент усиления передатчика

, оцененный в Части 1 этой статьи, GR — усиление приемника

, оцененное в Часть 2, TT и TR учитывают re-

полных и поглощающих потерь в передатчике и

оптике приемника, TA — атмосферная передача,

и (X / 47rR)

2 — так называемые потери в пространстве, представляющие

влияние расстояния до цели R на мощность сигнала

.

Ссылки

1. B. J. Klein и J. J. Degnan, Appl. Опт. 13, 2134 (1974).

2. Борн М., Вольф Э. Основы оптики (Пергамон, Оксфорд,

,

, 1965), с. 416.

3. См., Например, Х. Мельхиор, М. Б. Фишер и Ф. Р. Арамс,

Proc. IEEE, 58, 1466 (1970).

4. Б. Дж. Пейтон, А. Дж. ДиНардо, Г. М. Канишан, Ф. Р. Арамс, Р.

А. Ланге и Э. В. Сард, IEEE J. Quantum Electron QE-8,

225 (1972).

5. A. E. Siegman, Proc. IEEE 54, 1350 (1966).

6. Оптимальное значение r находится в диапазоне от 0,72 для y = 0 до 0,76 для y

= 0,5.

Октябрь 1974 г. / Том. 13, № 10 / ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА 2401

SANWA

НЕОБЫЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ В КЛАССЕ

<ОСОБЕННОСТИ>

1 МАСТЕР НАСТРОЙКИ ДЛЯ ЛЕГКОЙ НАСТРОЙКИ

ТИП АВТОМОБИЛЯ (8 ТИПОВ МОДЕЛЕЙ) МОЖЕТ БЫТЬ УСТАНОВЛЕН ЛЕГКО.

2 SSL (SANWA SYNCHRONIZED LINK) -СОВМЕСТИМОЕ

Совместимое оборудование может быть установлено передатчиком

с помощью функций CODE AUX.

＊ Совместимое оборудование: SUPER VORTEX SERIES,

SV-PLUS SERIES, SGS-01C (регулировка усиления)

3 LIGHT BODY (366g)

EASY OPERATION FOR CHILDREN

MIDDLE CLASS (ENTRY LEVEL