Преселектор

Этот преселектор разрабатывался для приёмника прямого преобразования. Но если внести соответствующие коррективы в схему сопряжения то можно его применить и в супергетеродине. Исходной задачей было увеличить чувствительность и избирательность по ВЧ не снижая динамический диапазон. Чтобы не снизить ДД, при усилении УВЧ скажем 10 дв нужно чтобы входная цепь при расстройке 20 кГц обеспечивала подавление те же 10 дв. Применение трех-четырех контурных пресселекторов эффекта необходимого не дает. Применил Q – умножитель на входе- результат обнадежил.

И тут родилась идея (похоже у меня одного, по крайней мере в Интернете обнаружить ничего похожего не удалось) применить два последовательно включенных Q – умножителя.

Схема проста, найдена на СКР, применена из-за своей простоты. Аналогичная схема применена в гетеродине. Сопряжение никаких проблем не составляет.

Несколько слов о деталях: Трех секционный кон-ор нужно юстировать, Для этого нужно одну из секций выбрать в качестве контрольной. После этого полностью выводим пластины к-ра и тестером меряем емкости всех секций. Обычно разница не более 1 пф. Теперь если присмотреться к крайним пластинам секций, то можно увидеть, что они разрезаны на сектора. Вводим к-р на величину первого сектора и не трогая контрольную секцию и регулируя на двух других секциях расстояние между статором и введенным сектором выравниваем емкости с точностью 1-2 ПФ. Далее вводим до второго сектора – регулируем и так далее.

Потом три растягивающих кон-ра и три контурных кон-ра подбираем как можно точнее. Чтобы не возиться с подбором контурных конденсаторов лучше взять необходимые по номиналу, а параллельно им поставить подстроечные 30 пф. Все это вместе обеспечит синхронную перестройку по диапазону.

Кроме того я применил конденсаторы для небольшой расстройки входных контуров ( с ними получается более гибкая система ,сильнее ощущается эффект). Контурные катушки применены самые простые на полистироловых каркасах диам. 8 мм с подстроечными сердечниками. Отвод от 1\3 считая от земли.

О настройке

Установив резисторы положительной связи в среднее положение, конденсаторы расстройки тоже в среднем положении (если установлены), сердечники катушек приблизительно в одинаковом положении, выводим 3-х секционный к-р приблизительно на 4/5 и регулировкой контурных подстроечных к-ров добиваемся максимальной чувствительности (проще по шуму эфира). Затем на 4/5 вводим к-р и регулируя индуктивности сердечниками добиваемся максимальной чувствительности. Далее приблизительно на один угол поворачиваем резисторы (увеличивая обратную связь) и цикл повторяем. Обычно достаточно 3-4 циклов, если хочется поточнее то 5-6 циклов. Согласование получается практически идеальное. Применял я и гетеродин на половинную частоту, (конденсаторы и метод настройки оставался прежними) изменяя количество витков катушки, согласование оставалось прежним. Вообще настройка проста и выполняется за несколько минут по шуму эфира.

Конструкция

Платы выполнены поверхностным монтажом. Вообще этот вид монтажа мне представляется оптимальным для радиолюбителей. Отпадает необходимость сверлить отверстия, упрощается монтаж (двухсторонний скотч либо клей), легко выполняется замена деталей, надежность очень высокая. Размещение деталей в «линейку». Плата расположена с тыльной стороны передней панели.

Результаты

Результат превзошел ожидания. Появилась возможность увеличить усиление по ВЧ до 25 – 30 дв (по самым скромным оценкам) без снижения ДД. Кроме того увеличивая положительную связь (добротность) и снижая общий уровень сигнала АТТ можно значительно улучшить отношение сигнал/шум. Инструментальных замеров не проводилось (ввиду отсутствия приборов) но полоса по В.Ч. сужалась настолько что оказалось реально заметно выделить В.Ч. или Н.Ч. составляющую принимаемого сигнала. Кроме того при расстройке Q – умножителя в сторону от несущей можно заметно увеличить подавление нерабочей боковой.

Чтобы убедится в эффективности устройства неоднократно проводил эксперименты наблюдая за работой радиолюбителей на два приемника (с одной антенной) выполненных по одной схеме но с разными входными цепями - обычный ДПФ и сдвоенный Q – умножитель, во всех случаях Q – умножитель давал очень хороший эффект. Например - удавалось вытянуть до вполне разборчивого сигнал, который на первом приемнике был, не различим в шумах.

Недостатки

Устройство обладает одним но существенным недостатком, при перестройке по диапазону (если перестройка составляет 150-200кГц и больше) при подходе к ВЧ краю диапазона величина обратной связи возрастает и может возникнуть генерация Q – умножителей, поэтому нужно регулировать связь кроме того количество ручек на лицевой стороне панели возрастает.

Все это создавалось в 2003-2004 году поэтому, как и у всякой конструкции просматриваются варианты доработки.

1. Применить более совершенные и менее шумящие транзисторы..
2. Применить более добротные катушки.

Вообще впечатления остались самые хорошие, по-моему аппарат имеет право на жизнь. Все опыты проводились на диапазоне 80 метров.

О дальнейшей разработке в этом направлении в следующий раз.

---

ЧАСТЬ II

Видимо нужно подробнее рассказать о том, что даёт применение умножителей или активной входной цепи (АВЦ - с лёгкой руки ua3urs) на входе приемника.

Увеличение усиления до смесителя даёт возможность снизить усиление (в случае ППП) по низкой частоте и тем самым уменьшить собственные шумы приемника. Кроме того, смеситель работает с более высоким уровнем входного сигнала и уровень гетеродинного напряжения становится не столь критичен, что впрочем, не столь уж важно для смесителей управляемых меандром. Сами регенераторы шумят незначительно, гораздо меньше, чем УНЧ, обеспечивающий такую же чувствительность. Смеситель при этом работает с сигналом находящимся в полосе прозрачности, а остальные мешающие сигналы ослабляются на довольно приличную величину (в случае 2-х каскадной АВЦ с ручной регулировкой на 20 и более дБ). Таким образом, регулируя усиление (при приеме с сильного сигнала -затухание) по ВЧ до смесителя можно снизить уровень внеполосных помех облегчив условия работы смесителя и значительно увеличить динамический диапазон приемника.

Общеизвестно, что усиление до смесителя снижает ДД, но не в этом случае. Здесь получается - чем выше усиление АВЦ, тем выше устойчивость приемника к внеполосным помехам. Очевидно, что наличие АРУ по цепи ВЧ очень желательно, это значительно повысит удобство работы с таким приемником.

АВЦ с автоматическим поддержанием порога регенерации, описанные во второй части дают усиление порядка 10-15дБ в полосе около 10 кГц и являются весьма устойчивым устройством, которое достаточно настроить один раз и не требующим подстройки во время работы.

АВЦ с ручным управлением позволяют добиться значительно более высоких результатов и являются более гибкой системой.

Устойчивость самих АВЦ к мощным сигналам высока и хотя специальных испытаний не проводилось, работая на диапазоне 80 метров, где наличие сигналов с уровнем + 50-60 дБ не редкость я ни разу не заметил какой либо погрешности.

Как мне представляется особым классом АВЦ являются регенераторы, работающие в режиме генерации, в этом случае устойчивость очевидна (это какой же нужно уровень входного сигнала, что бы сорвать генерацию?), при этом формируется достаточно узкая полоса пропускания позволяющая выделять НЧ, ВЧ, или средние частоты принимаемого сигнала SSB (в условиях помех очень полезное свойство). Собственные колебания АВЦ синхронизируются с гетеродином и приему не мешают. Особенно хорошо это видно на панораме SDR . Я проводил испытания на SDR приемнике имеющим свой гетеродин, к которому вместо входной цепи был подключен ППП с двумя умножителями на входе, сигнал брался после регулируемого УВЧ. Поэтому на картинках присутствует сигнал гетеродина ППП, впрочем, это даже удобно в некоторой степени – на панораме хорошо видно на какую частоту настроены входные цепи. В случае применения АВЦ с SDR или другими типами приемников достаточно один из умножителей использовать как опорный и с ним синхронизировать колебания остальных (возможно потребуются более совершенные системы синхронизации). Как я уже писал выше ППП сами эти колебания не страшны, в этом случае они синхронизированы с гетеродином приемника, в случае супергетеродина они будут, находится на месте подавленной несущей и возможно потребуется применение режекторного фильтра, в случае же с SDR колебания находятся за полосой пропускания фильтра и ни сколько не мешают.

Теперь несколько слов о собственно синхронизации. Лучше всего это видно на SDRе по увеличению амплитуды сигнала, (в моём случае) гетеродина либо опорного регенератора, но и в режиме ППП это определяется по возросшей чувствительности и изменению тембра сигнала. Далее расстройкой регенераторов можно сформировать различной формы АЧХ входного устройства, вершину можно перемещать выше или ниже несущей примерно на 4 кГц (при этом синхронизация сохраняется) , регулируя обратную связь и взаимную расстройку можно притупить или заострить вершину АЧХ.

Таким образом, ценой на мой взгляд незначительного усложнения конструкции приемника (либо изготовления отдельного устройства) можно улучшить следующие характеристики приемника:

1. Чувствительность

2. Реальную избирательность

3. Динамический диапазон

Часть вторая.

Чтобы устранить основной недостаток первой конструкции был разработан второй вариант Q-умножителя.

В этой схеме порог обратной связи поддерживается автоматически. Идея эта высказана нашим  уважаемым В.Т. , а я   лишь слегка доработал её. Здесь я применил строенный Q – умножитель (возможно это перебор),два первых каскада работают на автомате .а третий, ближний к смесителю оборудован конденсатором подстройки для оперативности.

Конструкция задумывалась многодиапазонной поэтому используется слегка переделанное шасси «Казахстана» с его конденсатором и барабаном.

Работает это следующим образом: если обратная связь становится слишком глубокой то колебания возникшие на истоке Т-1 усиливаются Т-2, выпрямляются диодами  и изменяя смещение на затворе Т-1 удерживают его на пороге генерации

Схема 2

Изображена схема одного каскада, каскады выполнены по одинаковой схеме.

Связь первого каскада с антенной лучше выполнить  индуктивной для этого на каркасе первой катушки установить подвижную катушку связи 4-5 витков  и отрегулировать связь так, чтобы сопротивление антенны  не слишком шунтировало  добротность. Между каскадами связь можно осуществить  двумя способами, в первом случае соединить точки «А» (см. схему) через конденсаторы ёмкостью 5-10 пф. (минимальный шум), во втором случае точку «Б» предыдущего каскада соединить с точкой «А» следующего ( больше усиление но и шума больше)

Снимать сигнал на смеситель удобно с точки  «Б» при этом  не происходит шунтирования контура  входным сопротивлением смесителя. Всё что говорилось в первой части о деталях, настройке и конструкции  справедливо и в этом случае.

Варианты доработки

1. Применить более совершенные и менее шумящие транзисторы..

2. Применить более добротные катушки

3. Оптимизировать  усиление в цепях автоматики чтобы сделать ещё уже АЧХ

Все опыты проводились на диапазоне 80 метров.

---

ЧАСТЬ III

Что даёт применение умножителей или активной входной цепи (АВЦ - с лёгкой руки ua3urs) на входе приемника?

Увеличение усиления до смесителя даёт возможность снизить усиление (в случае ППП) по низкой частоте и тем самым уменьшить собственные шумы приемника. Кроме того, смеситель работает с более высоким уровнем входного сигнала и уровень гетеродинного напряжения становится не столь критичен, что впрочем, не столь уж важно для смесителей управляемых меандром. Сами регенераторы шумят незначительно, гораздо меньше, чем УНЧ, обеспечивающий такую же чувствительность. Смеситель при этом работает с сигналом находящимся в полосе прозрачности, а остальные мешающие сигналы ослабляются на довольно приличную величину (в случае 2-х каскадной АВЦ с ручной регулировкой на 30 и более дБ). Таким образом, регулируя усиление (при приеме с сильного сигнала - затухание) по ВЧ до смесителя можно снизить уровень внеполосных помех облегчив условия работы смесителя и значительно увеличить динамический диапазон приемника.

Общеизвестно, что усиление до смесителя снижает ДД, но не в этом случае. Здесь

получается - чем выше усиление АВЦ, тем выше устойчивость приемника к внеполосным помехам. Вот это как поясняет Владимир Тимофеевич Поляков: «"Общеизвестное" усиление до смесителя - широкополосное усиление. Такой УРЧ поднимает уровень всех сигналов, и полезных, и мешающих. Регенеративный преселектор узкополосен - он увеличивает преимущественно полезный сигнал, в этом его существенное отличие.
Пример: диапазон 80м, конструктивная добротность входного контура 100, полоса без регенерации 36 кГц, и все соседние мощные сигналы проходят на смеситель. Сделаем регенерацию М=10. Полезный сигнал возрастет в 10 раз (на 20 дБ), а полоса станет 3,6 кГц. Соседние сигналы будут ослаблены по сравнению с полезным! Вводя дополнительное ослабление в 3 раза (-10дБ) аттенюатором, или (лучше) широкополосной ООС в том же регенераторе, получаем усиление полезного сигнала на 10 дБ и ослабление помех по сравнению со случаем без регенерации. Вот и рост ДД! »

АВЦ с автоматическим поддержанием порога регенерации, описанные во второй части дают усиление порядка 10-15дБ в полосе около 10 кГц и являются весьма устойчивым устройством, которое достаточно настроить один раз и не требующим подстройки во время работы.

АВЦ с ручным управлением позволяют добиться значительно более высоких результатов и являются более гибкой системой. Описанный ниже преселектор благодаря оптимальному режиму работы обладает всеми выше перечисленными параметрами, а простота конструкции позволяет легко его повторить.

Устойчивость самих АВЦ к мощным сигналам высока и хотя специальных испытаний не проводилось, работая на диапазоне 80 метров, где наличие сигналов с уровнем + 50-60 дБ не редкость я ни разу не заметил какой либо погрешности.

Расстройкой регенераторов можно сформировать различной формы АЧХ входного устройства, вершину можно перемещать выше или ниже несущей примерно на 4 кГц, регулируя обратную связь и взаимную расстройку можно притупить или заострить вершину АЧХ, сформировать двугорбую АЧХ и т.д.

Таким образом, ценой, на мой взгляд, незначительного усложнения конструкции приемника (либо изготовления отдельного устройства) можно значительно улучшить следующие характеристики приемника:

1. Чувствительность
2. Реальную избирательность
3. Динамический диапазон

Всё о чём говорилось выше, проверялось в диапазоне 80 метров

Предлагаемая вашему вниманию АВЦ на диапазон 80 метров создана на основе узла разработанного Владимиром Тимофеевичем Поляковым \RA3AAE\ и описанном в журнале Радио № 11 за 2001г.

Схема узла совершенно очаровала меня своей целесообразностью и простотой. Мне осталось лишь приспособить его для поставленной цели.

Конструкция.

АВЦ представляет собой двухкаскадный Q-умножитель. Применение двух вышеупомянутых узлов позволяют легко получить подавление вне полосы прозрачности АВЦ 30- 40 дБ и более.

Благодаря оригинальному схемному решению резисторы, регулирующие порог регенерации можно размещать в любом удобном месте, что значительно облегчает конструирование устройства. Кроме того, применение батарейного питания и очень небольшой потребляемый ток позволяют создать простое и компактное устройство.

На передней панели размещены: выключатель, резисторы регулировки обратной связи, конденсатор подстройки 2-й ступени и собственно двухсекционный конденсатор настройки, по желанию здесь можно разместить аттенюатор. На задней панели установлены гнезда антенны и выхода.

Если выключатель питания применить на два направления, то имеет смысл, одно направление использовать для питания, а вторым замыкать вход и выход приставки для организации обхода (в противофазе конечно).

Детали.

Двух секционный конденсатор нужно юстировать, Для этого нужно одну из секций выбрать в качестве контрольной. После этого полностью выводим пластины к-ра и тестером меряем емкости обоих секций. Обычно разница не более 1 пф. Теперь если присмотреться к крайним пластинам секций, то можно увидеть, что они разрезаны на сектора. Вводим к-р на величину первого сектора и, не трогая контрольную секцию и регулируя на второй секции расстояние между статором и введенным сектором выравниваем емкости с точностью 1-2 ПФ. Далее вводим до второго сектора – регулируем и так далее.

Потом два растягивающих кон-ра и два контурных кон-ра подбираем как можно точнее. Все это вместе обеспечит синхронную перестройку по диапазону. Кроме того, я применил конденсатор для небольшой расстройки входного контура одного из умножителей, это позволяет регулировать ширину и форму полосы пропускания АВЦ. Для компенсации влияния этого конденсатора на настройку, во втором умножителе установлен подстроечный конденсатор.

Контурные катушки размещены на полистироловых каркасах диам.7 мм с подстроечными сердечниками. ЭТО ВАЖНО - Обмотка катушек выполнена в два слоя, первичная обмотка состоит из 45 витков провода 0,25 мм с отводом от 15 витка. Отвод припаивается на корпус (массу), часть катушки, содержащая 15 витков на базу транзистора, а часть катушки, содержащая 30 витков на коллектор. Катушка связи, содержащая тоже 45 витков такого же провода, намотана на бумажном каркасе (моем случае внутренним диаметром 8 мм) позволяющим одеть её поверх первичной обмотки. Кроме того, вторичную обмотку я подключал так чтобы вывод обмотки соединенный с корпусом был с той же стороны каркаса, что и вывод первичной обмотки соединенный с коллектором транзистора.

Катушка связи с антенной из 30 витков размещена на свободной части каркаса катушки первого от входа умножителя на бумажном каркасе позволяющая плавно регулировать связь на расстоянии 1 см от контурной, включена так, что бы сторона (катушки связи) соединенная с корпусом располагалась со стороны контурной катушки. Ещё один подстроечный сердечник завернут приблизительно на половину в катушку связи (все это вместе стабилизирует работу устройства). Резисторы обратной связи для удобства нужно оснастить ручками с указателем положения. Остальные детали можно использовать самые обычные.

Схема.

Схема узла подробно описана в журнале «Радио» № 11 за 2001 год.

Настройка.

Настройка устройства очень проста. После выполнения монтажа нужно отключить от контурного конденсатора катушку связи на обоих умножителях (конденсатор расстройки в среднем положении) и тестером отрегулировать компенсирующий конденсатор так, чтобы емкость обоих ветвей была одинаковой. После этого припаять катушки на место, резисторы регенерации из положения максимального сопротивления повернуть приблизительно на 1\4 тем самым, сузив полосу приема, включить АВЦ, двухсекционным конденсатором настроится на максимальный шум эфира и далее (лучше всего в режиме SDRа, но можно и на слух) по максимальному шуму эфира настроить сердечниками катушки. На этом можно закончить настройку. В целом настройка напоминает настройку ДПФ.

Исполнение.

Платы выполнены поверхностным монтажом. Вообще этот вид монтажа мне представляется оптимальным для радиолюбителей. Отпадает необходимость сверлить отверстия, упрощается монтаж (двухсторонний скотч либо клей), легко выполняется замена деталей, надежность очень высокая. На рисунке приведен чертеж печатной платы.

Чертеж выполнен на обычной ученической бумаге в клеточку. Заранее вырезанную по размеру и слегка прошлифованную (нулевкой) заготовку платы подкладываем под чертеж и с помощью керна или шила отмечаем центры будущих контактных пятачков. Затем с помощью рейсфедера лаком наносим рисунок. Далее следует травление и лужение.

Собранный узел. Здесь изображена плата в первом, пробном варианте, на чертеже вторая- доработанная.

Затевать лазерно-утюжный способ ради небольших плат я считаю нецелесообразно. Общая компоновка может быть самая разнообразная, на фото один из вариантов.

Результаты.

Результаты испытаний показали очень неплохую устойчивость устройства во всех режимах. Подавление вне полосы прозрачности легко достигает 30- 40 дБ, а это значит на столько же увеличивается динамический диапазон всего приемника. Полосу пропускания можно расширять или суживать, менять форму полосы от двугорбой до весьма острой (до звона). Ниже приведены различные виды полосы пропускания.

Недостатки.

Основной недостаток тот же, что и в первом варианте – склонность к заходу в режим генерации при значительном изменении частоты настройки, но выражена она гораздо меньше, Тщательная настройка практически полностью устраняет основной, вернее единственный недостаток.

Если подавление не будет превышать 30-35 дБ, то система получается весьма и весьма устойчивой даже при значительных изменениях частоты настройки (3,550 - 3,800 МГц)

Итог.

Испытания проводились с приемником ПП, трансивером SDR, приемником Р326 , во всех случаях эффект был весьма положительный. В отличие от первых двух конструкций устройство обладает ярко выраженной способностью подавлять внеполосные помехи, причем наличие усиления или ослабления в полосе приёма и ширина полосы прозрачности зависит от ёмкости выходного конденсатора. В таблице результаты натурных испытаний:

ёмкость конденсатора		6,2 пф	20 пф	33 пф
АВЦ выключена
антенна напрямую		-62,4	-53,5	-62,8
обход		-63	-54	-63,4
шум общий		-115	-105	-115
АВЦ включена
шум общий		-145	-145	-145
расстройка 20 кГц		-101	-91,5	-85,8
расстройка 10 кГц		-101	-81,3	-69,5
расстройка 5 кГц		-89	-70,4	-66
расстройка 0кГц		-69,5	-57	-46

Единица измерения дБм

Собственный шум приемника-145дБм

Начальные данные разняться слегка, но нам важны относительные изменения. Можно сделать некоторые выводы:

1. В случае 33 пФ имеется усиление около 17 дБ, ослабление при расстройке 20кГц- 40 дБ.
2. В случае 20 пф имеется ослабление 3дБ, ослабление при расстройке 20кГц- 40 дБ.
3. В случае 6,2 пф имеется ослабление 6 дБ, ослабление при расстройке более 10кГц уже не увеличивается.

Видимо наилучший вариант 25 пф

Остальные выводы можно сделать самостоятельно. Видимо здесь протекают процессы, когда на краях полосы пропускания ОС получается в противофазе и происходит подавление внеполосных сигналов.

В заключении нужно сказать, что устройство, на мой взгляд, получилось простым, надежным и весьма устойчивым.

Все опыты проводились на диапазоне 80 метров.

Для форума на СКР
Александр (UA6AGW)