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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Receptor universal VHF FM (70-150 MHz). Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / recepção de rádio Há alguns anos, o autor enfrentou a tarefa de criar um receptor móvel monocanal em miniatura capaz de sintonizar em uma ampla faixa de frequência e receber FM de banda larga e banda estreita, seja por comutação ou, em casos extremos, com alterações mínimas. O estudo de descrições técnicas e experimentos com receptores FM de chip único baseados em K174XA34 e similares mostraram o fracasso completo deste último para uso em projetos sérios - baixa sensibilidade e seletividade, incapacidade de controlar a largura de banda, uso problemático de um oscilador local estável, etc. Em seguida, o autor vasculhou quase todas as revistas "Radio" e "Radio Amateur" dos anos anteriores, na esperança de encontrar algo pronto. Infelizmente, como esperado, nada pronto para ser encontrado. No entanto, as construções [5,8,9] despertaram o maior interesse. Além disso, o projeto mais ideal se parecia com o seguinte - HF e conversor de [9], IF e detector de [5], e HPF e VLF de [8]. Ao mesmo tempo, o design acabou sendo bastante complicado. A próxima etapa da pesquisa foi uma revisão dos sites da Internet dos fabricantes de chips. Foi aqui, no site da MOTOROLA, que o autor descobriu [13] um circuito receptor que realmente incluía todas as ideias dos projetos acima. O esquema deste receptor, com pequenas adições e "erros" explícitos excluídos, é mostrado na Fig. 1.
Tendo trabalhado criativamente no esquema acima, o autor implementou a seguinte versão dele (Fig. 2). O circuito receptor é construído levando em consideração as recomendações de [13] e outros projetos listados e não listados na lista de referências, bem como a teoria apresentada em [1]. Vale a pena notar que o conceito de universal provavelmente não é totalmente correto. Em vez disso, o receptor pode ser chamado de base, porque. o design facilita a adição de um sintetizador de frequência e uma segunda conversão de frequência, transformando-o em um receptor de comunicação decente. Para um conhecimento mais detalhado dessas questões, sugiro baixar a documentação necessária no site da MOTOROLA [11,12,13]. De passagem, observo que é possível tornar o receptor de banda estreita sem recorrer à segunda conversão de frequência, que será discutida mais adiante. O receptor pode ser reconstruído na faixa de 70 a 150 MHz sem alterar os valores dos elementos de sintonia. A sensibilidade real do receptor é de cerca de 0.3 μV. Tensão de alimentação - 9 volts. Deve-se notar que a tensão de alimentação do MC3362 é de 2 a 7 volts e o MC34119 é de 2 a 12 volts. Portanto, o MC3362 é alimentado por um regulador de tensão 78L06, com tensão de saída de 6 volts.
O estágio de entrada do receptor é feito de acordo com o circuito ressonante tradicional. O sinal da antena A1 através da bobina de acoplamento L1 entra no circuito de entrada L2. A conexão indutiva com a antena não foi feita por acaso, pois esta é a única maneira de garantir uma boa correspondência com várias antenas e em uma ampla faixa de frequência [1,6,7]. Para reduzir o efeito de derivação do circuito L2 pelos circuitos de entrada, e aumentar seu fator de qualidade, e consequentemente estreitar a largura de banda e aumentar a seletividade, foi aplicada uma inclusão incompleta do circuito. O transistor de efeito de campo KP307G é usado como elemento amplificador. O transistor especificado tem características de alta inclinação e desempenho de ruído aceitável. O KP350 de porta dupla tem as mesmas características, mas tem muito medo de eletricidade estática e também requer elementos adicionais para fornecer polarização na segunda porta. Todos os outros transistores apresentaram piores resultados tanto em termos de ganho quanto de ruído. O sinal amplificado é alocado no circuito L3, que, pelos mesmos motivos de L2, possui uma inclusão incompleta. Do circuito L3, através da bobina de acoplamento L4, o sinal entra no misturador. Tal esquema fornece uma influência mútua mínima de UHF e um mixer, aumenta a seletividade e fornece correspondência máxima com o estágio de entrada do mixer, feito de acordo com um esquema diferencial. A frequência de referência é fornecida do oscilador local interno ao misturador. Os elementos de referência do oscilador local são C7L5 e a matriz varicap incorporada, alterando a tensão na qual o resistor R6 pode ser usado para sintonizar levemente a frequência. O resistor R5 foi projetado para criar um "estiramento". Em princípio, R5, R6 e C6 podem ser eliminados conectando a 23ª perna do MC3362 ao fio positivo, e a reestruturação é realizada pelos elementos C7 e L5. A partir da 20ª perna, o sinal do oscilador local pode ser aplicado ao sintetizador de frequência, e a tensão de controle deve ser aplicada neste caso à 23ª perna. Um sinal de frequência de separação de 6,5 MHz (mas também pode ser 10,7 MHz e 5,5 MHz, isso foi verificado) é alimentado ao filtro piezocerâmico Z1 e, além disso, ignorando o primeiro FI e o segundo conversor, para o segundo FI, limitador e fase detector. A partir do detector de fase, através do filtro passa-altas em C13R9, que fornece um corte de frequências acima de 5 kHz [2,3], o sinal é alimentado ao amplificador de LF, feito conforme o circuito em ponte, no microcircuito MC34119. Ao contrário da série 174, este amplificador possui ganho significativo, alta resistência à autoexcitação, baixo ruído próprio, eficiência muito alta e um pequeno número de elementos adicionais. A potência de saída em uma carga de 20 ohms é de cerca de 0,2 watts. Se o receptor for planejado para ser usado como transmissor de banda larga, recomendo alterar os valores de C13R9 com base nas recomendações de [2,3], ou eliminar completamente esse circuito. Detalhes e projeto. Infelizmente, a versão do receptor não foi trazida para a versão "em caixa". Em primeiro lugar, isso não era necessário e, em segundo lugar, o autor está muito mais interessado no processo de "conhecimento e criação" do que "pentear e lamber". Portanto, aqueles que desejam repetir esse design terão que criar a placa de circuito impresso por conta própria. Aliás, isso tem que ser feito mesmo que haja um desenho, porque muitas vezes não há aqueles elementos que o autor usou. E o esquema é bastante simples, então não deve haver dificuldades com isso. A breadboard que o autor usou tem dimensões de 100x30 mm. e é feito de fibra de vidro de folha dupla face, 1,5 mm de espessura. Todas as peças estão localizadas na lateral dos condutores impressos (não há necessidade de fazer furos), e o segundo lado é usado como tela. Como é bom, não posso dizer. Suspeito que isso contribua para o aparecimento de capacitâncias parasitas. Se você olhar para as unidades industriais de VHF e UHF, então, por algum motivo, todas elas são feitas em folha de um lado. Resistores, capacitores e capacitores eletrolíticos podem ser de qualquer tipo. Capacitores Trimmer do tipo PDA, mas pode haver outros. O resistor R6 é desejável para usar um multi-voltas. O contorno do detector de frequência LC é obtido de um receptor importado (chinês) e deve ser verde ou azul. A capacitância de tal circuito a uma frequência de 10,7 MHz é 90 pF. Portanto, para uma frequência de 6,5 MHz, uma capacitância adicional Ca é 150 pF, e para uma frequência de 5,5 MHz, 250 pF.[14] O filtro piezocerâmico Z1 pode ser de qualquer tipo. Embora o microcircuito seja projetado para uma impedância de saída de 300 ohms (para 10,7 MHz) e 1,5 kΩ na entrada (455 kHz). No entanto, todos os filtros funcionam bem. É necessário apenas observar que os filtros são diferentes mesmo para a mesma frequência e possuem larguras de banda diferentes, algo em torno de 10-20% da frequência de operação e, portanto, a seletividade será diferente. Além disso, nas frequências de 6,5 MHz e 5,5 MHz, além dos filtros passa-faixa, também são produzidos filtros notch (supressão). Eles geralmente são marcados com um ponto e listrados com dois. Os indutores L2, L3, L5 têm o mesmo design. Eles são enrolados em molduras com diâmetro de 5 mm (essas molduras são usadas em TVs SKM e SKD da 3ª e 4ª gerações), com fio prateado de 0.7 mm e possuem 5 voltas cada. Comprimento do enrolamento 6 mm. As bobinas são dispostas verticalmente. Dentro das bobinas está o núcleo. Latão para operação em banda superior (140 MHz), ou ferromagnético para operação em banda inferior (70 MHz). A bobina de comunicação L1 tem 4 voltas (volta a volta) com um fio PEL 0,3 no terminal superior L2. A bobina de comunicação L4 tem 2 voltas (volta a volta) com um fio PEL 0,3 no terminal superior L3. A ramificação em L2 e L3 é feita a partir do meio. Todos os contornos foram calculados usando [14], com base nas seguintes considerações. O comprimento do enrolamento é de 6 mm, o número de voltas é de 5 + 1 (uma volta adicional leva em consideração o comprimento das torneiras e a indutância dos trilhos), o diâmetro do enrolamento é de 5.5 mm (0.5 mm leva em consideração a folga de o enrolamento). Após o cálculo, obtemos L=0.13µg. Para sintonizar uma frequência de 108 MHz, as capacitâncias dos capacitores devem ser as seguintes: C1=C4=17 pF. O oscilador local opera abaixo da frequência recebida, e uma matriz varicap com uma capacitância mínima de cerca de 5 pF é adicionalmente conectada ao circuito, portanto C5 \u19d 5-14 \uXNUMXd XNUMX pF. Os resultados calculados coincidiram quase perfeitamente com a prática ao levar em conta a capacitância de montagem de 2-3 pF e a capacitância fonte-dreno de 2 pF. (17 - 3 - 2 \u12d 1 pF. Foi essa capacitância que C4 e C140 mostraram.) A frequência limite do oscilador local é de 150 MHz e, levando em consideração o núcleo de latão, XNUMX MHz. Para quem deseja usar um receptor de 144 MHz ou superior, recomendo reduzir o número de voltas das bobinas L2, L3, L5 para 4. Se o receptor for planejado para ser usado como transmissor de banda larga, recomendo alterar os valores de C13R9 com base nas recomendações [2,3], ou eliminar essa cadeia em geral. O ajuste ULF não é necessário. Pode ser necessário selecionar o valor de R12 para o valor ideal de ganho e largura de banda de graves conforme recomendado em [4]. Para ajustar o PD, o filtro piezo é desconectado do pino 19 e um sinal modulado em frequência é aplicado a ele na frequência do FI selecionado. Por exemplo, usei um oscilador convencional de cristal de três pontos, com um varicap conectado em série com quartzo, modulando-o com um gerador AF convencional em um único transistor de [2]. Para sintonizar o oscilador local em uma determinada faixa, usei o mesmo gerador de RF, convertendo-o em um gerador LC, e o mesmo RF de transistor único. O gerador está localizado próximo ao receptor, no qual o UHF é desligado (o resistor R4 é soldado) e o capacitor C7 é sintonizado na frequência do gerador. Em seguida, o UHF é conectado, a capacitância C1 é ajustada para o mínimo e L3 é ajustado pelo capacitor C4 para o volume máximo do sinal. Em seguida, a antena é conectada (um pedaço de fio de 50-100 cm) e o circuito L2 é sintonizado com o capacitor C1. O ajuste fino final dos contornos é feito por núcleos de ajuste. Se o UHF começar a ficar excitado ao ajustar L2, recomendo deixá-lo um pouco desafinado, acima da frequência recebida. Algumas notas. O receptor especificado pode ser convertido em uma versão de banda estreita. Isso pode ser feito de várias maneiras: 1) Habilite a segunda transformação. Isso é fácil de fazer observando o diagrama mostrado na Fig. 1. O quartzo deve ser selecionado 465 kHz acima ou abaixo do primeiro IF. É desejável fazer o primeiro IF 10,7 MHz para aumentar a seletividade do canal de imagem. O circuito LC deve ser usado a partir do IF dos receptores russos transistorizados SV-DV-KB. Usar contornos de receptores importados (chineses) com coloração amarela é problemático, porque eles têm uma frequência de sintonia de 455 kHz, e nem sempre é possível alcançá-la até 465 kHz. Como filtro Z2 (Fig. 1), você pode usar FP1P-024, FP1P1-60.1 ou algo semelhante; 2) Você também pode usar uma única conversão se substituir Z1 (Fig. 2) por um filtro de quartzo pronto FP1P1-307-18 com frequência de 10,7 MHz e largura de banda de 18 kHz e tamanhos muito grandes, ou com MCF -10,7-15 com a mesma frequência e largura de banda de 15 kHz. As dimensões deste filtro são muito menores que 15x10x10 mm. No entanto, existem problemas sérios com esta opção. A essência disso é que a tensão de baixa frequência de saída do detector de frequência (fase) é menor, quanto mais larga a banda do contorno BH e menor o desvio de frequência. (Isso explica ainda mais porque FM de banda estreita usa um FI baixo.) Portanto, para obter volume suficiente, é necessário estreitar a largura de banda do circuito LC (o que é muito difícil) ou colocar um amplificador adicional na frente do ULF. E são ruídos! Há mais uma opção. Em vez de LC, use um ressonador de quartzo de 10,7 MHz, conforme implementado em [5]. No entanto, o MC3362 não foi projetado para esta aplicação e o autor não o testou. Para quem quiser fazer isso, recomendo usar um chip MC13136 quase semelhante, mas projetado para um ressonador de quartzo em um buraco negro, em vez de um LC. Além disso, ambas as opções têm uma desvantagem comum. Com uma largura de banda estreita, as flutuações na frequência do oscilador local tornam-se muito perceptíveis, ou seja, é necessário um sintetizador ou estabilização de quartzo. Mais uma observação. No receptor (Fig. 2), o autor realizou uma dupla conversão, fazendo a primeira FI de 10,7 MHz e a segunda de 6,5 MHz. O resultado foi deprimente. O receptor mal recebeu uma estação de rádio com potência de 1,5 kW localizada a uma distância de 2-3 km. A substituição do microcircuito não deu nenhum resultado, não realizei outros procedimentos. Para quem deseja reduzir ainda mais o tamanho do receptor, recomendo usar o MC3363, que possui um transistor UHF embutido no gabinete, além de um sistema de redução de ruído. Mas é produzido apenas em um pacote plano, o que complica sua instalação e é muito mais caro, cerca de 200-250 rublos, contra 25 rublos MS3362. O MC34119 custa o mesmo. Algumas conclusões passageiras. Estou experimentando com o receptor fornecido, bem como com os blocos RF e IF do receptor chinês, Ural-Auto, Melody-106, ou seja, Eu uso HF do receptor desenvolvido, e IF de outro e vice-versa, o autor tirou as seguintes conclusões, talvez já conhecidas: 1) a qualidade do receptor (sensibilidade e seletividade) é determinada principalmente pela qualidade do bloco IF-FR e é praticamente independente do bloco RF;
Literatura 1. Barkan V.F., Zhdanov V.K. Receptores de rádio. 1972.
Autor: Alexey Bolshakov; Publicação: cxem.net
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