КВ приемник мирового уровня
Приветствую всех!
В школьные годы любил послушать ночью КВ вещательные радиостанции (ну и на СВ были неплохие музыкальные передачи: "Когда не хватает джаза", "Доктор блюз", "Напрямую с запада"...). В последнее время захотелось опять "посерфить" ночной КВ эфир. Можно, конечно, было бы купить хороший КВ приемник или вообще послушать через Интернет (есть большая сеть SDR приемников и онлайн-сервисов), но захотелось собрать что-то самому, ибо это доставляет мне большое удовольствие. После поисков в Интернете решил попробовать простую конструкцию на TBA120. Наскреб КПЕ, дросселя и докупил детали. В принципе, все, что он смог поймать, это Самарского радиолюбителя Виктора (в силу того, что я жил в нескольких домах от его антенного хозяйства).
По итогу было решено собрать что-то другое. Мне понравилась конструкция, предложенная на сайте http://vpayaem.ru/receiver.html. Структурная схема приемника приведена ниже. Принципиальная есть на сайте.
С удовольствием прочитал статью и дополнительно книгу Кульского А.Л. "КВ приемник мирового уровня –это очень просто" (рекомендую прочитать, почерпнул много полезного из нее). Со схемой определились, заказываем компоненты. Готовые катушки решил заказать в магазине "Кварц"( москвичи хорошо его знают). Кварцевые фильтры, модуль Arduino ProMini, синтезатор Si5351А, дисплей на SSD1306 и мелочевку заказал на "АлиЭкспресс". В качестве генератора 43-103, 32,3 и 10,7 МГц решил использовать синтезатор на основе микросхемы SI5351, пользующийся популярностью у радиолюбителей своей простотой и наличием трех выходных каналов. Корпус решил сделать секционированным и экранированным. Первоначально рассматривался вариант изготовления корпуса из латуни, но потом был отвергнут из-за множества причин (ключевая - это цена). Как самый простой и доступный, решил сделать коробочку из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (дешево и легко обрабатывать). Разделил корпус на 5 отсеков: ФВЧ и ФНЧ, смесители и 3 детектора. Думаю, "лишняя" экранировка никогда не повредит. Фото этапа сборки корпуса не осталось. Рисуем и собираем платы. По мере поступления деталей допаиваем. Хоть автор и не советовал "миниатюризировать приемник", я решил использовать по-максимуму SMD компоненты.
Выбор диапазона происходит при помощи реле на 5 В типа AXICOM IM03. Пока нет всех деталей, можно заняться настройкой входных фильтров. Для настройки фильтров на диапазон 86-146 МГц использовал комплект РК2-47 и Я2Р-67.
Если с настройкой фильтров диапазона 86-146 МГц в принципе не возникло сложностей, то для настройки фильтров диапазона 0-30 МГц пришлось снимать АЧХ по точкам, используя осциллограф и генератор Г4-102 (РК2-47 работает от 20 МГц). Предварительно выставил индуктивность катушек согласно схеме при помощи RLC метра. Получил следующую АЧХ (синяя линия) с провалом на частоте примерно 24 МГц. Любые манипуляции с сердечником не помогали (можно судить по отсутствию какого либо влияния на "яму").
Виноватыми в этом оказались катушки, имевшие 3 обмотки, одна из которых имела большое количество витков. Снял все обмотки и намотал новую проводом потолще. Итоговая АЧХ показана красным цветом. Настройку фильтра оставил пока такой, ибо настроить три контура "по точкам" так себе занятие. По возможности подстрою в другой раз.
Катушка фильтра SSB детектора сделана на двух ферритовых кольцах проницаемостью М6000НН размерами К16x10x4,5. Кол-во витков рассчитано в программе COIL32 (COIL64). Намотана проводом ПЭВ 0,315. Индуктивность подогнана по RLC метру. Для экранировки был изготовлен стальной экран ( марка стали КЕ или КН).
Следующим этапом стала сборка схемы управления синтезатором и переделка программного обеспечения под свои задачи. Ссылка на исходник ПО дана в основной статье. Та версия прошивки, которая используется на данный момент, имеет ряд косяков, поэтому предлагать ее я не буду, она требует доработки (займусь попозже). Делаем первое включение и настраиваем полосовой фильтр 43 МГц после первого смесителя. Катушки полосового фильтра были заменены на маленькие дроссели, так как ранее впаянные мной катушки не имели возможность их взаимного перемещения. Лучше намотать катушки толстым проводом и оставить длинные выводы, т.к. небольшие перемещения катушек вызывают изменения в АЧХ полосового фильтра.
Для настройки приемного тракта необходимо подать на антенный вход сигнал частотой 1 МГц и амплитудой 10 мВ, а осциллограф подключить к эмиттерному повторителю на транзисторе Т2 (предварительно необходимо отключить все детекторы). На вход первого смесителя подать частоту 44 МГц. На повторителе при этом будет сигнал частотой 10,7 МГц (32,3 МГц тоже нужно подать на второй смеситель). Путем изменения взаимного положения катушек, подстройки конденсаторов и контура на выходе второго смесителя необходимо добиться максимума сигнала, но амплитудой не более 0,8 - 0,9 от входной величины, т.е. в нашем случае это 8-9 мВ. Желательно использовать насадку-пружинку на щуп осциллографа для уменьшения земляной петли (картинка на экране осциллографа будет более четкой). Также снова повторю, что амплитуда сигналов, подаваемых на 6 вывод NE612, не должна превышать 200-300 мв (peak-to-peak).
Подключаем детекторы и пытаемся поймать какую-нибудь станцию. При правильной сборке приемник работает сразу. Для работы в режимах верхней боковой и нижней боковой в программное обеспечение была введена возможность изменения третей ПЧ. По умолчанию детектор SSB работает в режиме USB, для перевода в режим LSB необходимо поменять частоту ПЧ на 6 кГц, т.е. 10,706 МГц. На кусок провода длинной 2 метра удалось поймать несколько радиолюбителей и пяток вещалок. На УКВ поймал все станции, вещающие в Самаре. На некоторое время приемник был заброшен (свадьба + переезд), и я решил его облагородить, дабы его было удобно носить (прежде всего, взять в отпуск и вывозить в летнее время на природу). Подобрал корпус и вытравил платы для стабилизаторов, генератора и ардуины. Сделал выводы под питание и звук. Подобрал пластиковый корпус. Питание решено было сделать на элементах типа 18650 + внешнее зарядное устройство. Токи потребления по шине +5В порядка 60 мА (с реле до 100 мА), по шине +6 В - 21 мА, по шине 12 В - 36 мА ( с усилителем на LM386 пиково до 150 мА). Поэтому решено было использовать четыре аккумулятора и линейные стабилизаторы типа LDO. Использование повышающих DC-DC рассматривалось, но из-за желания успеть собрать приемник к отпуску было решено сделать попроще. Да и многие DC-DC работают на частотах порядка 1 МГц, что в купе с гармониками может подпортить прием (возможно DC-DC нужно поместить в экранированный корпус и хорошо отфильтровать питание, та еще задача).
Корпус Gainta G765 размерами 156х180х52 мм.
Делаем необходимые отверстия.
На задней панели расположился входной аттенюатор, винтовые клеммы для подключения антенны и заземления. На передней панели выключатель питания, переключатель детекторов (AM, SSB и ЧМ), регулятор громкости, гнездо для подключения наушников, энкодер, дисплей и две кнопки выбора диапазона и полосы (USB\LSB).
Динамик прикрепил на верхнюю крышку, батарейные отсеки приклеены двухсторонним скотчем. На заднюю панель добавил телескопическую антенну (до 500 мм). Плату с синтезатором и ардуино закрыл "коробочкой" из жести.
Так он выглядит сейчас.
Приемник отлично работает на кусок провода в условиях городской квартиры. На мой YouTube канал выложены видео, снятые в отпуске. К сожалению, не всегда погода позволяла поработать с ним на природе https://www.youtube.com/playlist?list=PLbNHdK9sCBrJYEgsWiAMV...
Нравится слушать номерные станции, многие из указанных на сайте http://priyom.org/ слышно и в Самаре (на сайте есть расписание вещания).
Одной из особенности использования в данном приемнике синтезатора Si5351A является то, что при работе на частотах 86-146 МГц в диапазоне от 108 МГц и до практически 119 МГц происходит дублирование радиостанций FM диапазона (качество звука разное). Проведя нехитрые расчеты стало понятно, что в этом виновата вторая гармоника в первом смесителе. Хоть и теоретически синтезатор "должен выдавать меандр" и второй гармоники там быть не должно. Для решения этого вопроса одолжил у товарища осциллограф с полосой до 300 МГц (мой до 50 МГц). По факту меандр сохраняется примерно до 25 МГц. Снял АЧХ синтезатора на холостом ходу, а так же посмотрел спектры сигнала (такой информации в свободном доступе не нашел). В таблице Fприем это частота, на которой ловится станция, Fреал - реальная частота станции, Fгет - частота первого смесителя, далее 2 гармоника от частоты смесителя и последняя колонка - ее разница с частотой ПЧ.
В принципе, с этим уже ничего не сделать, либо если так необходим "чистый" 86-146 МГц диапазон, то можно использовать синтезатор с ФАПЧ, типа ADF4351 (меандр до 2 ГГц + дифференциальный выход). Еще одной важной деталью является размещение делителей напряжения для работы смесителей NE612. С частот 30 МГц и выше размещение делителя непосредственно около смесителя не оказывает влияния на работу приемника. Для частот меньших, где форма стремиться к меандру, лучшим решением будет размещение делителя на стороне синтезатора. Для этого приемника делитель на частоте 10,7 МГц размещен на плате синтезатора, иначе он оказывает влияние на детектор АМ и SSB. Видео о том, как это проявляется, здесь: https://youtu.be/ZaCuFM5h4Fw .
Всем спасибо за внимание, надеюсь, было интересно. Если есть вопросы, то постараюсь ответить.
Денис, г. Самара.
