Конструкция радиоприемника

Корпус, все элементы колебательного контура и регулятор громкости взяты из ранее построенного радиоприемника. Подробности, размеры и шаблон шкалы смотрите здесь. Ввиду простоты схемы печатную плату не разрабатывал. Радио детали спаял на небольшом пятачке макетной платы.

Испытал радиоприемник. На удалении 200 км от ближайшей радиостанции с подключенной внешней антенной принял днем 2-3 станции, а вечером до 10 и более радиостанций. Смотрите видео. Содержание передач вечерних радиостанций  стоит изготовления такого приемника.

Контурная катушка намотана на ферритовом стержне диаметром 8 мм и содержит 85 витков, антенная катушка содержит 5-8 витков.

Как указывалось выше, приемник может легко быть повторен начинающим радио конструктором.

Не спешите сразу покупать микросхему TA7642 или ее аналоги K484, ZN414. Я нашел микросхему в радиоприемнике стоимостью 53 рубля ))). Допускаю, что такую микросхему можно найти в каком нибудь сломанном радиоприемнике или плеере с АМ диапазоном.

Детали.

Резисторы.

В приемнике используются постоянные резисторы мощностью 0,25 — 0,125 Вт отечественного и импортного производства. Переменный резистор R3 типа СП3-36, а резистор R8 типа СП3-3 или любой импортный подходящего размера.

Конденсаторы.

Постоянные конденсаторы любые малогабаритные.Оксидные конденсаторы должны быть на напряжение на менее 6 Вольт.Допускается незначительный разброс емкостей конденсаторов по сравнению с указанными на схеме.

Катушки.

Катушки L1 и L2 бескаркасные. Их наматывают виток к витку на цилиндрической оправке внешним диаметром 4,5 и 5 мм. Катушка L1 имеет 3 витка, внутренний диаметр 4,5 мм и намотана проводом ПЭВ-1 0,5 (сечение провода 0,5мм). Катушка L2 имеет 7 витков, внутренний диаметр 5 мм и намотана проводом ПЭВ-1 0,9 (сечение провода 0,9мм).

После намотки катушку L1 необходимо растянуть на длину 4…5мм, а L2 на длину 7…10мм. И в дальнейшем, когда обе катушки будут распаяны на плате, то для уверенного приема радиостанций их длину придется немного корректировать для увеличения или уменьшения индуктивности.

Диоды.

Диоды VD2 и VD3 обязательно должны быть кремниевыми из серии КД521А, Б или КД522А, Б. Использование других диодов нежелательно, так как это увеличит минимальное напряжение стабилизатора и потребует подбора компенсирующего резистора R1.

Транзистор VT1 любой из серии КТ3102.

Микросхемы.

В приемнике применены микросхемы К174ХА34 (DA1) и К174УН31 (DA2).

Для подключения внешнего питания, а также для отключения питания приемника на плате устанавливаются миниатюрные разъем и выключатель. Если не планируется питать приемник от внешнего источника питания, то разъем не нужен.

При использовании миниатюрного корпуса динамическую головку ВА1 желательно подобрать как можно меньшим диаметром и высотой. В этой конструкции приемника использовалась головка 0,25 Вт — 8 Ом, диаметром 30 мм и высотой 4 мм, а корпус был взят от детских счетных палочек.

На этом закончу, а Вы пока подбирайте детали. В следующей части будем делать печатную плату и распаивать детали.

И уже по сложившейся традиции выкладываю ролик, где показано, как подготовить печатную плату для приемника.

Удачи!

Литература:

1. Н. Герасимов «Двухдиапазонный УКВ приемник», Радио 1994 №8.
2. Микросхема К174УН31 — низковольтный усилитель мощности звуковой частоты. Техническая документация АДБК.431120.573ТУ

Основные правила изготовления

Приёмник, изготовленный в домашних условиях, должен быть мобильным или возимым. Советские магнитолы VEF Sigma и «Урал-Авто», более современный Manbo S-202 – тому пример.

Приемник содержит минимум радиоэлементов. Это несколько транзисторов или одна микросхема, без учёта навесных деталей в схеме. Они не должны стоить дорого. Вещательный приёмник, обходящийся в миллион рублей, – почти фантастика: это не профессиональная рация для военных и спецслужб. Качество приёма должно быть приемлемым – без лишних шумов, с возможностью на КВ-диапазоне слушать весь мир в поездках по странам, а на УКВ – удаляться от передатчика на десятки километров.

Нужна шкала (или хотя бы разметка на ручке настройки), позволяющая прикинуть, какой диапазон и какая частота прослушивается. Многие радиостанции напоминают слушателям, на какой частоте производится вещание. Но повторять 100 раз в день, например, «Европа Плюс», «Москва 106,2» уже не в моде.

Приемник должен быть пыле- и влагозащищённым. Это обеспечит корпус, например, от мощной колонки, в которой есть резиновые вставки. Самому сделать такой корпус тоже можно, но он герметично закрыт почти со всех сторон.

Входные цепи супергетеродина и приемника прямого преобразования

Наконец, на рис. 11 показана схема входной цепи простейшего супергетеродинного приемника, а на рис. 12 приемника с нулевой промежуточной частотой — приемника прямого преобразования.

Рис. 11. Схема конвертера В. Беседина.

Конвертер В. Беседина (рис. 11) «переносит» входной сигнал из полосы частот 2…30 МГц на более низкую «промежуточную» частоту, например, 1 МГц [Р 4/95-19]. Если на диоды VD1 и VD2 подать сигнал частотой 0,5…18 МГц от ГВЧ, то на выходе LC-фильтра L2C3 выделится сигнал, частота которого f3 равна разности частоты входного сигнала f1 и удвоенной частоты гетеродина f2: f3=f1-2f2 или Af3=Af1-2f2.

Обратите внимание:  Делаем на ардуино дубликатор домофонных ключей

А если эти частоты кратны друг другу (f1=2f2), рис. 2, то к выходу устройства можно подключить УНЧ и принимать телеграфные сигналы и сигналы с однополосной модуляцией.

Рис. 12. Схема конвертера на транзисторах.

Заметим, что схема на рис. 12 легко преобразуется в схему на рис. 11 заменой транзисторов в диодном включении непосредственно диодами, и наоборот.

Чувствительность даже простых схем прямого преобразования может достигать 1 мкВ. Катушка L1 (рис. 11, 12) содержит 9 витков провода ПЭВ 0,51 мм, намотанных виток к витку на каркасе диаметром 10 мм. Отвод от 3-го витка снизу.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Инструменты и материалы

В качестве расходных материалов потребуются.

  1. Набор радиодеталей – список составляется по выбранной схеме. Нужны резисторы, конденсаторы, высокочастотные диоды, самодельные катушки индуктивности (или дросселя вместо них), ВЧ-транзисторы малой и средней мощности. Сборка на микросхемах сделает устройство малогабаритным – меньше смартфона, чего не скажешь о транзисторной модели. В последнем случае потребуется разъём стандарта на 3,5 мм для наушников.
  2. Диэлектрическая пластина для печатной платы – из подручных материалов, не проводящих ток.
  3. Винты с гайками и гровер-шайбами.
  4. Корпус – например, от старой колонки. Деревянный корпус изготавливается из фанеры – для него также понадобятся мебельные уголки.
  5. Антенна. Телескопическая (лучше использовать готовую), но подойдёт и кусок изолированного провода. Магнитная – наматывается на ферритовый сердечник самостоятельно.
  6. Обмоточный провод двух разных сечений. Тонким проводом наматывается магнитная антенна, толстым – катушки колебательных контуров.
  7. Сетевой шнур.
  8. Трансформатор, диодный мост и стабилизатор на микросхеме – при питании от сетевого напряжения. Для питания от аккумуляторов размером с обыкновенную батарейку встроенный адаптер питания не нужен.
  9. Провода для внутреннего монтажа.

Инструменты:

  • пассатижи;
  • бокорезы;
  • набор отвёрток для мелкого ремонта;
  • ножовка по дереву;
  • ручной лобзик.

Радиоприемники своими руками

Схемы радиоприемников

В этом разделе мы разместили схемы различных радиоприемников. Причем многие из них чрезвычайно просты и доступны для самостоятельной сборки даже для начинающих радиолюбителей

Радиоприемники своими руками

Детекторный радиоприемникFM радиоприемник на микросхемах К174ХА34 (TDA7021) и К174ХА10 (TDA1083)Простой УКВ ЧМ радиоприемникРадиоприемник на микросхеме К174ХА42Радиоприемник на микросхеме TDA7088TРадиоприемник на микросхеме TDA7000 (КС1066ХА1)Радиоприемник на операционном усилителеМиниатюрный радиоприемник на микросхеме KA22429Конвертор на микросхеме К174ПС1Радиоприемники на микросхемах серии CXAРегенеративный приемникНеобычный детекторный радиоприемникПростой КВ радиоприемникРадиоприемник без батареекКонвертер из FM диапазона в УКВРадиоприемник на одном транзистореРЕГЕНЕРАТИВНЫЙ УКВ-ЧМ РАДИОПРИЁМНИККВ приемник прямого усиленияЭлектронная шкала в радиоприемникеРадиоприемник на двух транзисторахЭксперименты с обратной связьюУКВ\ЧМ приемник на одном транзистореЛюминесцентная шкала для радиоприемникаРадиоприемник «Муравей»Радиоприемник без питанияОбратная связь в КВ приемниках (теория)КВ приемник начинающего радиолюбителяДетекторный с усилителемЭкономичный радиоприемник прямого усиленияПростой FM приёмникУКВ-ЧМ приемник с низковольтным питаниемДачный радиоприемникСинхронный гетеродинный УКВ\ЧМ приемникДекодер стереосигналаМодернизация старых радиоприемниковСтереоприемник FM диапазона с улучшенными характеристикамиСтереофонический УКВ ЧМ радиоприемник на CXA1238TA2003- простой радиоприемникРадиоприемник на два диапазонаБеспроводной видеопередатчик

Антенны. Самодельные антенны. Конструкции самодельных антенн

Простая WiFi антеннаУсилители SWA для антенн типа «Решетка»Усовершенствованные усилители SWA для антенны-решеткиГде можно применять усилители от «Решетки»Мощный антенный усилитель на полевом транзистореМалошумящий антенный усилительМалошумящий антенный усилитель для диапазона 50-840 ГцРазновидности антенн и увеличение их эффективностиБуферный видеоусилительАнтенна «чебурашка»Двухканальная антенна для аналогового телевиденияКонструкции телевизионных антеннАнтенна для удаленного приема DVB-T2Узконаправленная антенна для приема ДМВШирокополосный антенный усилительРасчет самодельных телевизионных антеннСферическая антеннаСамодельная антенна «Паутинка»Двухкаскадный антенный усилительАнтенный усилитель для приема телевизионного сигналаАнтенна 3,5-28 мГцАвтомобильная антенна диапазона 144 мГцПеределка антенны «Волновой канал» под прием DVB-T2Антенны УКВ из типовых элементовПрибор для ориентировки антеннСамодельная активная антеннаПростая антенна ДМВСамодельный индикатор наведения спутниковой антенныПростая широкополосная антеннаАктивный разветвитель для антенныШирокополосный антенный усилитель ТВ сигналовСелективный антенный усилитель ДМВ диапазонаКольцевая антенна для приема ДМВПеренастраиваемый антенный усилительСторож для активной антенныКоммутатор телевизионных антеннВсеволновая малогабаритная телевизионная антеннаВЧ кабели и разъемыАктивная антенна для приема ДМВ

Современные радиоприёмники

Современные аппараты очень похожи на радиоприёмники СССР: они используют ту же антенну, на которой возникают слабые электромагнитные колебания. В антенне появляются высокочастотные колебания от разных радиостанций. Они не используются непосредственно для передачи сигнала, но осуществляют работу последующей цепи. Сейчас такой эффект достигается с помощью полупроводниковых приборов.

Широкое развитие приёмники получили в середине 20-го века и с тех пор непрерывно улучшаются, несмотря на замену их мобильными телефонами, планшетами и телевизорами.

Общее устройство радиоприёмников со времён Попова изменилось незначительно. Можно сказать, что схемы сильно усложнились, добавились микросхемы и транзисторы, стало возможным принимать не только аудиосигнал, но и встраивать проектор. Так приёмники эволюционировали в телевизоры. Сейчас при желании в аппарат можно встроить всё, что душе угодно.

Принципиальная схема УКВ приемника.

За основу приемника взята многофункциональная микросхема К174ХА34 (DA1), предназначенная для работы в низковольтных моно- и стереофонических радиовещательных приемных устройствах в диапазонах УКВ-1 и УКВ-2. Она представляет собой готовый супергетеродинный УКВ приемник, содержащий все узлы, необходимые для приема и обработки радиовещательных сигналов – от антенного входа до выхода сигнала звуковой частоты.

Обратите внимание:  Как почистить унитаз с помощью пластмассовой бутылкой

С антенны WA1 принимаемый сигнал радиостанций поступает на входной колебательный контур L2, C13, C16, настроенный на середину принимаемого диапазона 88 – 108 МГц, а с контура поступает на вход микросхемы (выводы 12, 13).

К другому входу микросхемы (выводы 4, 5) подключен контур гетеродина L1, C2, VD4. Изменением резонансной частоты этого контура приемник настраивают на нужную радиостанцию, где органом настройки является варикап VD4. Емкость варикапа изменяют постоянным напряжением настройки, снимаемым с движка переменного резистора R3.

Напряжение настройки хорошо стабилизировано и практически не зависит от напряжения источника питания в диапазоне 1,8…3 В. Стабилизация необходима для того, чтобы при разрядке батарей не смещалась частота настройки приемника. Стабилизация тока выполнена на элементах VT1, R1, R4, R5, VD1 — VD3.

Вся остальная обработка сигналов – смешение, детектирование, предварительное усиление звукового сигнала осуществляется микросхемой.

Обработанный низкочастотный сигнал станции с вывода 14 микросхемы через резистор R7 и постоянный конденсатор С12 поступает на верхний вывод переменного резистора R8, выполняющего роль регулятора громкости. С движка переменного резистора сигнал подается на вход УЗЧ приемника, выполненного на низковольтном усилителе мощности К174УН31 (DA2), специально разработанного для работы в малогабаритной аппаратуре. К выходу УЗЧ через электролитический конденсатор С20 подключена динамическая головка ВА1.

Питается приемник от двух пальчиковых батареек, включенных последовательно. Нормальная работа приемника сохраняется при снижении напряжения питания до 1,9 В. Это обусловлено работой микросхемы К174ХА34.

Собранный без ошибок и исправных деталей приемник начинает работать сразу. Вся настройка заключается лишь в подгонке индуктивности катушек входного и гетеродинного контуров.

Терминология

Колебательным контуром в простейшем виде называются катушка и конденсатор, замкнутые в цепь. С помощью них из всех поступающих сигналов можно выделить нужный за счёт собственной частоты колебаний контура. Радиоприемники СССР, как, впрочем, и современные устройства, основаны на этом сегменте. Как все это функционирует?

Как правило, питание радиоприёмников происходит за счёт батареек, количество которых варьируется от 1 до 9. Для транзисторных аппаратов широко используются батареи 7Д-0.1 и типа «Крона» напряжением до 9 В. Чем больше батареек требует простая схема радиоприёмника, тем дольше он будет работать.

По частоте принимаемых сигналов устройства делятся на следующие типы:

  1. Длинноволновые (ДВ) — от 150 до 450 кГц (легко рассеиваются в ионосфере). Значение имеют приземлённые волны, интенсивность которых уменьшается с расстоянием.
  2. Средневолновые (СВ) — от 500 до 1500 кГц (легко рассеиваются в ионосфере днём, но ночью отражаются). В светлое время суток радиус действия определяется приземлёнными волнами, ночью — отражёнными.
  3. Коротковолновые (КВ) — от 3 до 30 МГц (не приземляются, исключительно отражаются ионосферой, поэтому вокруг приёмника существует зона радиомолчания). При малой мощности передатчика короткие волны могут распространяться на большие расстояния.
  4. Ультракоротковолновые (УКВ) — от 30 до 300 МГц (имеют высокую приникающую способность, как правило, отражаются ионосферой и легко огибают препятствия).
  5. Высокочастотные (ВЧ) — от 300 МГц до 3 ГГц (используются в сотовой связи и Wi-Fi, действуют в пределах видимости, не огибают препятствия и распространяются прямолинейно).
  6. Крайневысокочастотные (КВЧ) — от 3 до 30 ГГц (используются для спутниковой связи, отражаются от препятствий и действуют в пределах прямой видимости).
  7. Гипервысокочастотные (ГВЧ) — от 30 ГГц до 300 ГГц (не огибают препятствий и отражаются как свет, используются крайне ограниченно).

При использовании КВ, СВ и ДВ радиовещание можно вести, находясь далеко от станции. УКВ-диапазон принимает сигналы более специфично, но если станция поддерживает только его, то слушать на других частотах не получится. В приёмник можно внедрить плейер для прослушивания музыки, проектор для отображения на удалённые поверхности, часы и будильник. Описание схемы радиоприёмника с подобными дополнениями усложнится.

Внедрение в радиоприёмники микросхемы позволило значительно увеличить радиус приёма и частоту сигналов. Их главное преимущество в сравнительно малом потреблении энергии и маленьком размере, что удобно для переноса. Микросхема содержит все необходимые параметры для понижения дискретизации сигнала и удобства чтения выходных данных. Цифровая обработка сигнала доминирует в современных устройствах. Радиоприёмники СССР были предназначены только для передачи аудиосигнала, лишь в последние десятилетия устройство приёмников развилось и усложнилось.

Принцип работы радиоприёмников

В самом общем виде радиоприёмники СССР работали по следующей схеме:

  1. Из-за колебаний электромагнитного поля в антенне появляется переменный ток.
  2. Колебания фильтруются (селективность) для отделения информации от помех, т. е. из сигнала выделяется его важная составляющая.
  3. Полученный сигнал преобразуется в звук (в случае радиоприёмников).

По схожему принципу появляется изображение на телевизоре, передаются цифровые данные, работает радиоуправляемая техника (детские вертолёты, машинки).

Первый приёмник был больше похож на стеклянную трубку с двумя электродами и опилками внутри. Работа осуществлялась по принципу действия зарядов на металлический порошок. Приёмник обладал огромным по современным меркам сопротивлением (до 1000 Ом) из-за того, что опилки плохо контактировали между собой, и часть заряда проскакивала в воздушное пространство, где рассеивалась. Со временем эти опилки были заменены колебательным контуром и транзисторами для сохранения и передачи энергии.

Обратите внимание:  Двухтактный двигатель на газу своими руками

В зависимости от индивидуальной схемы приёмника сигнал в нём может проходить дополнительную фильтрацию по амплитуде и частоте, усиление, оцифровку для дальнейшей программной обработки и т. д. Простая схема радиоприёмника предусматривает единичную обработку сигнала.

Схемы простейших приёмников

Схема простейшего радиоприёмника для сборки дома была разработана ещё во времена СССР. Тогда, как и сейчас, устройства разделялись на детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного типа, рефлексные, регенеративные и сверхрегенеративные. Наиболее простыми в восприятии и сборке считаются детекторные приёмники, с которых, можно считать, началось развитие радио в начале 20-ог века. Наиболее сложными в построении стали устройства на микросхемах и нескольких транзисторах. Однако если вы разберетесь в одной схеме, другие уже не будут представлять проблемы.

Сверхрегенеративный радиоприемник на FM диапазон

Сверхрегенеративный радиоприемник обладает высокой чувствительностью (до ед. мкВ) при достаточной простоте. На рис. 4 приведен фрагмент схемы сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова (без УНЧ, который может быть выполнен по одной из приводимых ранее схем — Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах) [Рл 3/99-19].

Рис. 4. Схема сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова.

Высокая чувствительность приемника обусловлена наличием глубокой положительной обратной связи, благодаря которой коэффициент усиления каскада после включения радиоприемника довольно быстро возрастает до бесконечности, схема переходит в режим генерации.

Для того чтобы самовозбуждение не происходило, а схема могла работать как высокочувствительный усилитель высокой частоты, используют очень оригинальный прием. Как только коэффициент усиления каскада усиления возрастет выше некоторого заданного уровня, его резко снижают до минимума.

График изменения коэффициента усиления от времени напоминает пилу. Именно по этому закону изменяют коэффициент усиления усилителя. Усредненный же коэффициент усиления может доходить до миллиона. Управлять коэффициентом усиления можно при помощи специального дополнительного генератора пилообразных импульсов.

На практике поступают проще: в качестве такого генератора используется по двойному назначению сам высокочастотный усилитель. Генерация пилообразных импульсов происходит на неслышимой ухом ультразвуковой частоте, обычно десятки кГц. Для того чтобы ультразвуковые колебания не проникали на вход последующего каскада УНЧ, используют простейшие фильтры, выделяющие сигналы звуковых частот (R6C7, рис. 4).

Сверхрегенеративные приемники обычно используют для приема высокочастотных (свыше 10 МГц) сигналов с амплитудной модуляцией. Прием сигналов с частотной модуляцией возможен за счет преобразования частотной модуляции в амплитудную и последующего детектирования эмиттерным переходом транзистора полученного таким образом амплитудно-модулированного сигнала.

Преобразование частотной модуляции в амплитудную происходит в случае, если приемник, предназначенный для приема амплитудно-модулированных сигналов, настроить неточно на частоту приема частотно-модулированного сигнала.

При такой настройке изменение частоты принимаемого сигнала постоянной амплитуды вызовет изменение амплитуды сигнала, снимаемого с колебательного контура: при приближении частоты принимаемого сигнала к частоте резонанса колебательного контура амплитуда выходного сигнала растет, при удалении от резонансной — снижается.

Наряду с неоспоримыми достоинствами, схема «сверхрегенератора» обладает массой недостатков. Это — невысокая избирательность, повышенный уровень шумов, зависимость порога генерации от частоты приема, от напряжения питания и т.д.

При приеме радиовещательных ЧМ-сигналов в диапазоне FM —  100…108 МГц или сигналов звукового сопровождения телевидения, катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Диаметр провода — 1 мм. L2 имеет 2…3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.

Для диапазона 66…74 МГц катушка L1 содержит 5 витков диаметром 5 мм из провода 0,7 мм с шагом 1…2 мм. L2 имеет 2…3 витка такого же провода. Обе катушки не имеют каркасов и расположены параллельно друг другу. Антенна выполнена из отрезка монтажного провода длиной 50… 100 см. Настройку устройства осуществляют потенциометром R2.

Историческая справка

7 мая 1895 года считается днём рождения радиоприёмника. В этот день российский учёный А. С. Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Русского физико-химического общества.

В 1899 году была построена первая линия радиосвязи длиной 45 км между островом Гогланд и городом Котка. Во время Первой мировой войны получили распространение приёмник прямого усиления и электронные лампы. Во время военных действий наличие радио оказалось стратегически необходимым.

В 1918 году одновременно во Франции, Германии и США учёными Л. Левви, Л. Шоттки и Э. Армстронгом был разработан метод супергетеродинного приёма, но из-за слабых электронных ламп широкое распространение этот принцип получил только в 1930-х годах.

Транзисторные устройства появились и развивались в 50-х и 60-х годах. Первый широко используемый радиоприёмник на четырёх транзисторах Regency TR-1 был создан немецким физиком Гербертом Матаре при поддержке промышленника Якоба Михаэля. Он поступил в продажу в США в 1954 году. Все старые радиоприёмники работали на транзисторах.

В 70-х начинается изучение и внедрение интегральных микросхем. Сейчас приёмники развиваются с помощью большой интеграции узлов и цифровой обработки сигналов.