Приемник прямого преобразования для космической связи

В. Поляков (RA3AAE)

Приемник предназначен для приема CW и SSB сигналов любительских радиостанций на 29,3-29,6 МГц через ретрансляторы на исскуственных спутниках Земли. Для приема сигналов используется канал с борта спутников на круговых орбитах с высотой до 2000 км.

Приемник содержит усилитель ВЧ, диодный смеситель, гетеродин и усилитель НЧ. Сигнал с антенны через согласующий конденсатор связи С1 поступает на двухконтурный полосовой фильтр L1C2L2C3 с полосой пропускания около 300 кГц, а затем усиливается транзистором V1. В коллекторной цепи этого транзистора включен контур L3C8, настроенный на частоту 29,45 МГц. Коэффициент усиления УВЧ лишь немного превосходит единицу. Смысл же применения такого усилителя состоит в компенсации потерь в полосовом фильтре и в ослаблении прохождения сигнала гетеродина в антенну.

Технические характеристики

Диапазон принимаемых частот	МГц	29,3-29,6
Чувствительность при соотношении сигнал/шум 10 дБ, не хуже	мкВ	0,3
Входное сопротивление приемника	Ом	75
Селективность при расстройке на 10 кГц	дБ	35
Напряжение источника питания	В	12 (9)
Ток, потребляемый в отсутствие сигнала, не более	мА	20 (7)

Смеситель приемника выполнен на диодах V4 и V5, включенных встречно-параллельно. На него подают принимаемый сигнал (с контура L3C8) и напряжение гетеродина (с части катушки L4). В соответствии с принципом работы смесителя частота гетеродина установлена вдвое ниже частоты принимаемого сигнала, т.е. 14,6-14,8 МГц.

Рис. 1. Принципиальная схема приемника

Гетеродин приемника выполнен на транзисторе V6 по схеме емкостной трехточки что обеспечивает повышенную стабильность частоты, благодаря сравнительно большой емкости конденсаторов С15 и С16, включенных параллельно переходам транзистора. Изменение емкостей переходов в этом случае мало влияет на частоту генерации. Напряжение питания гетеродина стабилизировано стабилитроном V7.

Усилитель низкой частоты. Низкочастотный сигнал, выделенный фильтром нижних частот L5C9C10 с частотой среза 2,8 кГц, поступает на трехкаскадный УНЧ на транзисторах V8-V10, V12, V13. Для повышения температурной стабильности усилитель собран на кремниевых транзисторах. Все три каскада через резисторы R7 и R11 охвачены отрицательной обратной связью по постоянному току.

Оконечный усилитель мощности выполнен по схеме двухтактного эмиттерного повторителя на транзисторах V12, V13 разной структуры. Диод V11 служит для создания небольшого начального смещения выходных транзисторов, что уменьшает искажения типа "ступенька". К выходу приемника можно подключать телефоны с сопротивлением 70-100 Ом или громкоговоритель для городской трансляционной сети. Низкоомные динамические головки можно подключать через согласующий трансформатор с соотношением числа витков обмоток приблизительно 5:1.

Регулировка усиления НЧ сигнала не предусмотрена, поскольку достаточно эффективно действует система АРУ. Цепь АРУ содержит выпрямитель (диоды V2, V3) и сглаживающую RC-цепочку (R2C5). Сигнал на выпрямитель АРУ поступает с выхода приемника через цепочку R13C7. При питании от батареи 9 В напряжение на стабилитроне V7 оказывается ниже рабочего и потребляемый ток резко уменьшается. Если приемник предполагается питать только от батарей, стабилитрон V7 можно не устанавливать. В приемнике приняты меры по увеличению чувствительности и снижению уровня собственных шумов.

На входе усилителя НЧ установлен малошумящий кремниевый транзистор КТ208. В смесителе применены малошумящие диоды с барьером Шоттки КД514А. Весь сигнальный тракт от входа смесителя до базы входного транзистора усилителя НЧ согласован по сопротивлениям, что обеспечивает малые потери мощности сигнала. Сопротивление смесителя, характеристическое сопротивление фильтра нижних частот и входное сопротивление усилителя НЧ равны друг другу и составляют примерно 2 кОм.

Конструкция приемника

Монтаж приемника выполнен на печатной плате размерами 140х50 мм. Цветом на рисунке выделены дорожки, с которых удалена фольга. В высокочастотных цепях приемника применены керамические конденсаторы. Конденсатор С13 - малогабаритный подстроечный с воздушным диэлектриком, содержащий одну подвижную и одну-две неподвижные пластины. Электролитические конденсаторы - К53-1, остальные - КЛС. Резисторы могут быть любых типов.

Рис. 2. Чертеж печатной платы приемника

Контурные катушки L1-L4 и L6 намотаны на каркасах из органического стекла (полистирола) диаметром 6 мм и длиной 13 мм с внутренней резьбой М4. Катушки подстраивают сердечниками СЦР-4 от броневых сердечников СБ-12а. Каждый сердечник распиливают пополам. Длина каждого получается около 5 мм. На их торцах пропиливают шлицы. Намоточные данные катушек приведены в таблице.

Катушка	Число витков	Провод
L1	7	ПЭЛШО 0,25
L2	7	ПЭЛШО 0,25
L3	2 + 5	ПЭЛШО 0,25
L4	4 + 8	ПЭЛШО 0,25
L5	400	ПЭЛШО 0,09
L6	14	ПЭЛШО 0,25

Катушки наматывают виток к витку. Катушка L5 намотана на кольцевом сердечнике из феррита М1500НМ (типоразмер К12х8х6). Можно использовать и другие сердечники с внешним диаметром от 10 до 20 мм, подкорректировав соответственно число витков. Оно должно быть обратно пропорционально корню квадратному из магнитной проницаемости. Например, если применен феррит М3000НМ, число витков следует уменьшить до 270. Диаметр кольца влияет на индуктивность слабее, однако при использовании кольца больших размеров число витков следует несколько уменьшить.

Транзистор КП303Е можно заменить на КП303Д или КП303Г. Диоды V2, V3 - любые кремниевые. В смесителе можно применить с несколько худшим результатом КД503А, КД503Б или КДС523. В гетеродине можно использовать транзисторы КТ312 и КТ315 с любыми буквенными индексами. Усилитель НЧ можно выполнить и на германиевых низкочастотных транзисторах П27А, П28 (V8), МП39-МП42 (V9, V10 и V13), МП9-МП11, МП37 (V12). В этом случае лишь несколько ухудшится термостабильность. Чтобы получить достаточное усиление по низкой частоте, коэффициент h21э должен быть не менее 60-80.

В данном низкочастотном усилителе не следует применять высокочастотные транзисторы, так как в этом случае часто наблюдается трудноустранимое самовозбуждение на частотах 10-100 кГц. Диод V11 - любой маломощный германиевый. Конструктивное оформление приемника может быть любым, важно лишь разместить конденсатор С13 в непосредственной близости от контура гетеродина. Конденсатор присоединяют к контуру короткими жесткими проводниками.

Налаживание приемника

Налаживание приемника начинают с проверки режимов транзисторов. Напряжение на эмиттерах транзисторов V12 и V13 должно быть равно половине напряжения питания. Этого добиваются подбором резисторов R7 и R11. Никакого другого налаживания усилитель НЧ обычно не требует. Токи транзисторов V1, V6 устанавливают резисторами R3 и R4.

Частоту генерации гетеродина устанавливают сердечником катушки L4. Частоту контролируют резонансным волномером или градуированным КВ приемником. Затем следует проверить чувствительность приемника без УВЧ, временно отсоединив вывод стока транзистора V1 от катушки L3. Если присоединить к верхнему выводу катушки L3 через конденсатор связи емкостью 3-5 пФ наружную антенну, должен прослушиваться "шум эфира" и можно принимать сигналы любительских станций. Контур L3C8 при этом настраивают по максимальной громкости приема.

Для достижения максимальной чувствительности следует подобрать напряжение гетеродина на диодах смесителя, регулируя положение отвода катушки L4. В некоторых пределах напряжение гетеродина можно также изменить, регулируя соотношение емкостей конденсаторов С12 и С14. Например, увеличение емкости С12 при соответствующем уменьшении емкости С14 вызывает уменьшение амплитуды колебаний при неизменной их частоте.

Налаживание усилителя ВЧ сводится к настройке контуров L1C2, L2C3, L3C8 в резонанс по максимуму шума на выходе приемника при подключенной антенне. Если усиление высокочастотного усилителя слишком велико (амплитуда шума на выходе приемника с подключенной антенной превосходит 0,5 В) или наблюдается самовозбуждение усилителя, отвод катушки L3 следует переместить ближе к заземленному выводу или зашунтировать эту катушку резистором.

При приеме слабых сигналов любительской станции следует подобрать положение ротора конденсатора связи С1, одновременно подстраивая контур L1C2 в резонанс, по максимуму отношения сигнал/шум на выходе приемника.

"Радио" №12/1978 год