Receptores VHF FM com PLL. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Vários receptores simples de conversão direta VHF FM com phase-locked loop (PLL) são oferecidos à atenção dos radioamadores, implementados pela sincronização direta da frequência do oscilador local com o sinal recebido [1].

Todos os projetos usam um receptor de rádio, cujo circuito é mostrado na Fig. 1. Este é um conversor de frequência com um oscilador local combinado, que executa simultaneamente as funções de um detector síncrono. O circuito de entrada L1C2 é sintonizado na frequência do sinal recebido e o circuito oscilador local L2C6 é sintonizado em uma frequência igual à metade dela. A conversão ocorre no segundo harmônico do oscilador local, de modo que a frequência intermediária fica na faixa de áudio. As funções de controle de frequência do oscilador local são realizadas pelo próprio transistor VT1, cuja condutividade de saída (desvia o circuito L2C6) depende da corrente do coletor e, portanto, do sinal de saída do receptor.

Fig. 1

Como oscilador local, o transistor VT1 é conectado de acordo com o circuito OB e como conversor de frequência - de acordo com o circuito OE. O sinal de entrada é alimentado à base do transistor do circuito de banda larga L1C2, sintonizado na frequência média (70 MHz) da faixa recebida. O oscilador local é sintonizado na faixa de frequência de 32,9 ... 36,5 MHz, de modo que a frequência de seu segundo harmônico esteja dentro dos limites da faixa de transmissão VHF (65,8 ... 73 MHz).

A eficiência do receptor depende do nível do segundo harmônico das oscilações do oscilador local na corrente de coletor do transistor VT1. Para aumentar a amplitude deste componente, a capacitância do capacitor de realimentação positiva C7 é escolhida 2...3 vezes maior que a necessária para geração na frequência fundamental.

Como um detector síncrono, o transistor VT1 é conectado de acordo com o circuito OB. Ele fornece uma amplificação do sinal de frequência de áudio (intermediário), aproximadamente igual à relação das resistências dos resistores R2 / R3. O circuito R2C3 bloqueia o oscilador local de RF e é a carga do detector síncrono. A constante de tempo deste circuito permite pular toda a banda de frequência ocupada pelo sinal estéreo complexo (CSS). Ao receber apenas transmissões monofônicas, a capacitância do capacitor C3 pode ser aumentada para obter uma constante de tempo padrão de 50 µs. A tensão na saída do receptor é de 10...30 mV (suficiente para ouvir transmissões de rádio em telefones ligados em vez do resistor R2) e não depende do nível do sinal da estação de rádio recebida.

O receptor descrito não é inferior em sensibilidade ao super-regenerativo, mas ao contrário dele, não "ruído" na ausência de um sinal. Quando o oscilador local é sintonizado em uma frequência que é metade da frequência da estação de rádio, ocorre uma captura, acompanhada de um clique, após o qual, em determinada banda de retenção, o receptor "segue" a frequência do sinal recebido, transportando a sua detecção síncrona. O PLL e o bom desacoplamento dos circuitos de entrada e heteródino (devido à grande diferença em suas frequências de sintonia) levaram a uma radiação insignificante na antena e possibilitaram o abandono do amplificador de radiofrequência. A desvantagem do receptor é a extensão excessiva da banda de retenção para sinais fortes e sua detecção direta, no entanto, isso é mais ou menos típico de todos os receptores PLL de conversão direta FM.

Os transistores de silício também podem ser usados ​​no receptor (por exemplo, KT315V). As bobinas L1, L2 são sem moldura (diâmetro interno 5 mm, passo do enrolamento 1 mm) e contêm, respectivamente, 6 (com uma derivação do meio) e 20 voltas de fio PEV-2 0,56.

Um diagrama esquemático de um rádio de bolso que oferece recepção mãos livres é mostrado na fig. 2. A recepção é realizada na antena de loop WA2, sintonizada pelo capacitor C2 no meio da faixa de transmissão de VHF. A bobina L1 serve para conectar a antena ao dispositivo receptor, que é montado em um dos transistores do microconjunto DA1 e é sintonizado na faixa pelo capacitor C8. O pré-amplificador AF é feito em outro transistor de microconjunto, o último está nos transistores VT1-VT3. A potência de saída do amplificador em carga com resistência de 8 ohms (cabeça dinâmica 0,25GD-10) quando alimentado por dois elementos A332 (3 V) é de 50 mW. Ao receber sinais fracos, é recomendável usar uma antena externa WA1 conectada via conector X1.

Fig.2 (clique para ampliar)

O receptor pode ser montado em qualquer caixa de plástico adequada. Uma antena de quadro (uma volta de um enrolamento isolado ou fio de montagem com um diâmetro de 0,3 ... 0,5 mm) é colocada ao longo de seu perímetro e fixada com cola. As dimensões aproximadas do quadro são 100x65 mm. A bobina de comunicação L1 é sem moldura (diâmetro interno - 5, passo do enrolamento - 1 mm) e contém 2 ... 4 voltas. A bobina L2 pode ser a mesma do receptor de rádio de acordo com o diagrama da fig. 1. No entanto, para evitar o efeito de microfone que pode ocorrer devido à conexão acústica entre o qual e o cabeçote dinâmico BA1, é melhor enrolá-lo de volta em volta em um quadro unificado de uma bobina de ondas curtas de um rádio portátil receptor (por exemplo, a marca Okean) com um aparador de ferrite. Neste caso, deve conter 9 voltas de fio PEV-2 0,27. Um capacitor de sintonia com um dielétrico de ar pode servir como um capacitor de sintonia.

O estabelecimento começa com a verificação dos modos dos transistores. A tensão nos emissores dos transistores VT2, VT3, igual à metade da tensão de alimentação, é definida selecionando o resistor R11. Além disso, curto-circuitando o circuito oscilador local L2C6 e aplicando um sinal AF de vários milivolts ao emissor do transistor DA1.1. certifique-se de que ele passe por todo o caminho do receptor. O modo do oscilador local é regulado pela seleção do resistor R1, o nível do segundo harmônico - capacitor C7. Os limites de alcance são definidos alterando a indutância da bobina L2. O circuito de entrada é sintonizado com o capacitor C2, focando na banda máxima de retenção dos sinais das estações de rádio recebidas.

Na fig. 3 mostra um diagrama esquemático de um receptor FM VHF estéreo simples. Para obter a máxima sensibilidade, um circuito oscilante serial L1.1C3, sintonizado no meio da faixa VHF, é incluído no circuito de realimentação positiva da cascata no transistor DA7. O receptor é sintonizado no alcance com o variômetro L2. A constante de tempo do circuito R2C3 permite pular a banda de frequência ocupada por um sinal estéreo complexo, com um roll-off na frequência de 46,25 kHz de não mais que 3 dB. Um amplificador de restauração de frequência de subportadora de 1.2 kHz é montado no transistor DA31,25. Ele é carregado pelo circuito L4C8 sintonizado nesta frequência, conectado em série com o resistor R5. A impedância ressonante deste circuito é escolhida de modo que, quando totalmente ligado, um nível de recuperação de frequência de subportadora de 14 ... 17 dB seja forneceu. (Como segue de [2], o fator de qualidade do circuito restaurador de frequência da subportadora pode diferir do padrão. Isso não leva a distorções não lineares durante a detecção, enquanto uma diminuição na diafonia em frequências abaixo de 300 Hz praticamente não tem efeito sobre o efeito estéreo).

Fig.3 (clique para ampliar)

O estágio de buffer no transistor VT1 é conectado diretamente ao anterior. Ele tem um ganho de baixa tensão (cerca de dois), alta impedância de entrada e não ignora o circuito de recuperação de subportadora.

Do coletor do transistor VT1, oscilações polares moduladas através do controle de volume R8 chegam ao detector polar, feito nos diodos VD1, VD2.Para simplificar o projeto, o controle de volume é incluído na frente do detector. Os elementos L5 e C17 fornecem volume, respectivamente, em frequências de som mais baixas e mais altas. O detector polar é carregado com circuitos R9C11 e R10C12. compensando a pré-ênfase dos sinais estéreo originais. Ao receber transmissões monofônicas, o detector polar é curto-circuitado pela chave SA1.

O amplificador estéreo AF é montado nos transistores VT2-VT5, o estágio de saída opera no modo A. A potência de saída do amplificador a uma carga com resistência de 8 ohms é de 1 ... 2 mW, o consumo de corrente é de 7 .. 8 mA. O amplificador também pode funcionar em telefones estéreo com resistência de 8 ... 100 Ohms.

O projeto do variômetro é mostrado na fig. 4a. Seu corpo 1 é usinado em fluoroplast, a rosca M5 é cortada por dentro. O grampo de fixação 2 é feito de fio de cobre com diâmetro de 0,5 mm, o pino trimmer 3 é feito de latão. Botão de afinação 4 - qualquer pronto ou caseiro. O número 5 indica a caixa do receptor, 6 - a placa de circuito.

Figura.4

A bobina do variômetro L2 contém 16 voltas de fio PEV-2 0.56, bobinas L1 e L3 (sem moldura, diâmetro interno 5, passo do enrolamento 1 mm) - respectivamente 6 (com um toque do meio) e 10 voltas do mesmo fio. A bobina L4 do circuito de recuperação de sinal da subportadora (155 voltas) é enrolada com fio PEV-2 0,2 ​​em uma armação móvel colocada em um segmento de uma haste de ferrite (M400NN) com diâmetro de 8 e comprimento de 20 mm. O enrolamento do indutor L5 contém 500 voltas de fio PEV-2 0,1, o circuito magnético é feito de placas de permalloy Sh3Kh6. Capacitor C8 - KM-5 com tensão nominal de 50 V. Ao escolher o capacitor C3, deve-se observar que ele deve ter baixa indutância e baixas perdas na faixa de frequência recebida. O interruptor de alimentação é combinado com o conector X2 (tomada ONTS-VG-4-5/16-r, plugue ONTS-VG-4-5/16-V), sua função é realizada por um jumper conectando os pinos 1 e 4. eliminar a influência das mãos na frequência do oscilador local das cascatas no microconjunto DA1 são colocados na tela. Como antena pode ser utilizado um pedaço de fio de aço de 20 ... 30 cm de comprimento e 1 ... 1.5 mm de diâmetro. A extremidade livre do fio deve ser dobrada, dando-lhe a aparência de um anel.

A sintonia eletrônica pode ser inserida no receptor (Fig. 4, b). Neste caso, é configurado com um resistor variável R18. do motor do qual a tensão de polarização é fornecida ao varicap VD3. O resistor é conectado diretamente à fonte de alimentação do receptor. Com uma tensão de 1,5 V, é possível cobrir aproximadamente metade da faixa. A segunda metade pode ser bloqueada aplicando uma polarização direta ao varicap (na esquerda - de acordo com o diagrama - posição do interruptor SA2). Ao usar um dispositivo com um receptor de acordo com o diagrama na fig. 2, a tensão de alimentação deve ser aplicada através do filtro de desacoplamento R19C20, e a chave SA2 deve ser excluída.

A configuração do receptor começa com a configuração do modo de operação dos estágios de saída selecionando os resistores R11, R14 (até que a corrente quiescente do coletor dos transistores VT5, VT6 esteja dentro de 5 ... 8 mA). Em seguida, verifique a resposta de frequência do decodificador estéreo. Para fazer isso, ao curto-circuitar a bobina L2, um sinal AF com uma tensão de vários milivolts é aplicado ao emissor do transistor DA1.1. O sinal de saída é removido do resistor R8, tendo previamente ajustado seu controle deslizante para a posição extrema esquerda (de acordo com o diagrama), e o interruptor SA1 para a posição mostrada no diagrama. A queda na resposta de frequência a uma frequência de 46,25 kHz não deve exceder 3 dB (se necessário, isso é obtido selecionando o capacitor C3), e seu aumento a uma frequência de 31,25 kHz (com o circuito L4C8 sintonizado) deve ser de pelo menos 14 dB (5 vezes).

Você também pode configurar o decodificador estéreo para o sinal estéreo recebido. Para isso, um milivoltímetro de alta resistência é conectado em paralelo com os contatos da chave SA1 e movendo a bobina L4 ao longo da barra de ferrite, o circuito de recuperação de frequência da subportadora é sintonizado na componente CC máxima na saída do detector polar. Com um circuito sintonizado, deve ser de 0.25 ... 0,3 V, e com um dessintonizado ou curto-circuitado - 0,05 V. Se necessário, selecione o resistor R7, alcançando a faixa dinâmica máxima da cascata no transistor VT2.

Na fig. A Figura 5 mostra um diagrama de uma conexão VHF ao receptor de transistor industrial "VEF-202" [3] (as designações posicionais de suas partes de acordo com o esquema de fábrica são indicadas entre colchetes). O prefixo é montado no interruptor do tambor na barra da faixa 52..75 m. Para sintonizar na faixa, uma das seções do capacitor de capacitância variável C3 é usada, a recepção é realizada em um telescópio antena. O sinal da saída do set-top box é enviado para a entrada do amplificador AF através do alojamento do interruptor da bateria. Para isso, um fio flexível é soldado à saída do decodificador, cuja segunda extremidade (dobrada em forma de anel) é conectada ao invólucro do switch por meio do parafuso de fixação da alça. O sinal é retirado de qualquer parte fixa da chave (por exemplo, de um dos parafusos de montagem) e alimentado no ponto de conexão do resistor R29 e do capacitor C71 do receptor.

Fig.5 (clique para ampliar)

As bobinas L1 (5 voltas com um toque da 2ª) e L2 (9 voltas) são enroladas volta a volta com fio PEV-2 0,31 em quadros de bobinas na faixa de 52-75 m.

Antes da instalação, a barra do interruptor é completamente desmontada. Use um ferro de solda para remover contatos desnecessários e instale os que faltam. Um capacitor de sintonia C2 é colocado próximo à bobina da antena. O microconjunto é instalado no orifício para a terceira bobina da barra.

Quando o set-top box é fabricado como uma unidade autônoma, a energia deve ser fornecida a qualquer outro receptor através do filtro de desacoplamento R7C10. A tensão de alimentação do set-top box deve ser de 3,5 ... 4,5 V.

Literatura

1. Polyakov V. Broadcasting FM receivers with phase-locked loop.- M.: Radio and communication, 1983.
2. Kononovich L. Radiodifusão estereofônica - M.: Svyaz, 1974.
3. Belov I. F., Dryzgo E. V. Handbook of transistor radios. lamas de rádio, eletrofones. Parte I. Receptores portáteis e radiogramas. - M.: Rádio soviética. 1976.

Autor: A.Zakharov, Krasnodar; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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