Развитие детекторного приёмника
Громкоговорящий детекторный приёмник
Полевой транзистор вместо диода
Полевой транзистор вместо диода
На схеме изображен вариант детекторного приёмника с синхронным детектором на полевом транзисторе.
Затвор полевого транзистора подключен ко всему контуру. Сопротивление цепи затвора чрезвычайно велико и совершенно не нагружает контур, поэтому на нем может развиваться весьма значительное напряжение высокой частоты сигнала — 0.5…3 В. Конденсатор СЗ — обычный блокировочный, он сглаживает высокочастотные пульсации тока после ключа Конденсатором фильтра служит разделительный конденсатор С4 — он заряжается положительными импульсами тока, после чего ток из контура в режиме несущей при немодулированном сигнале вообще перестает потребляться. Контур оказывается ненагруженным, его добротность — большой, а селективность — высокой, Иное дело при
модуляции: когда напряжение на контуре возрастает, по цепи ключ —телефоны протекает ток «дозарядки» конденсатора (положительная полуволна звукового сигнала). Когда же напряжение на контуре уменьшается, конденсатор С4 через ключ и телефоны разряжается на контур, подпитывая контур синфазными импульсами тока (отрицательная полуволна звукового сигнала). Таким образом, на несущей сигнала энергия из контура не потребляется и постоянного тока в телефонах нет, а происходит перекачка энергии из контура в конденсатор и обратно в соответствии со звуковыми колебаниями. При этом потребляется только энергия спектра частот боковых полос сигнала, и она переходит в энергию звука в телефонах.
Приемник «не терпит» неточной настройки — пик АЧХ должен образовываться на несущей. Если же пик окажется на боковой полосе, то он будет появляться лишь при глубокой модуляции, поднимет одну из боковых частот, что приведет к сильным искажениям звукового сигнала. Но это вовсе не значит, что надо настраиваться с точностью до нескольких герц, надо только, чтобы несущая попала на вершину довольно пологой АЧХ нагруженного контура, затем пик вытянется автоматически на несущей сигнала.
Транзистор должен открываться и закрываться при напряжении на затворе, близком к нулевому. Его надо подобрать по сопротивлению канала при нулевом напряжении на затворе. Оно измеряется авометром между выводом стока и всеми остальными выводами, соединенными вместе. К стоку должен присоединяться тот вывод авометра, на котором положительное напряжение (при измерении токов и напряжений этот вывод отрицательный!). С высокоомными телефонами хорошо работают транзисторы с сопротивлением канала в десятки кОм, а с низкоомными — около 1…2 кОм. Если же сопротивление канала очень велико или очень мало, то такой транзистор не подходит — его напряжение «отсечки” составляет несколько вольт и он либо всегда будет закрыт, либо всегда открыт — приема не будет. Полевые транзисторы с изолированным затвором легко пробиваются и выходят из строя от статического электричества, поэтому следует соблюдать все правила обращения с ними: перемыкать выводы при монтаже, паяльник соединить с общим проводом приемника и через резистор 100 кОм с браслетом на руке оператора.
Из транзисторов серии КП305 подойдут экземпляры с буквенными индексами А, Б и Д, имеющие нулевое или небольшое положительное напряжение отсечки. Экспериментируя, автору удалось получить на контуре большое напряжение несущей.
Положение отвода катушки (в пределах 1/4…. 1/20 от общего числа витков) подбирают вплоть до получения максимальной громкости и качества звучания. Можно использовать и катушку связи, соблюдая направление ее намотки (при перемене выводов катушки связи изменяется и полярность зарядки конденсатора С4). Его ёмкость на схеме указана для высокоомных телефонов. Для низкоомных ёе надо увеличить до 22…50 мкФ.
Полезно пропорционально увеличить и ёмкость СЗ. При использовании низкоомных телефонов отвод делается ближе к заземленному выводу катушки. Настройка ведётся конденсатором С1 и ферритовым стержнем катушки.
Приемник работал несколько громче обычного детекторного, зато селективность его оказалась намного выше. Например, радиостанции на частотах 846 и 873 кГц прослушивались раздельно, чего нельзя было добиться с обычным детекторным приемником, поскольку сигналы второй станции были намного сильнее.
Источник: В.Поляков Эксперименты с синхронным детектированием. — Радио, 2001, №4, с.20-22.
Детекторный приёмник — приёмник, не имеющий усилительных элементов и работающий исключительно на энергии принимаемого радиосигнала, предназначен только для приема амплитудно-модулированных (АМ) сигналов.
Детекторный приемник, как правило, состоит из антенны (WA1), заземления, колебательного контура (L1 и C1), диодного детектора (VD1), фильтра НЧ (С2), высокоомного динамика (BF1).
Настройка приёмника на частоту радиостанции производится изменением индуктивности контурной катушки или ёмкости конденсатора, причем конденсатор может отсутствовать, его роль в этом случае выполняет ёмкость антенны.
Даже для приёма мощных радиостанций детекторный приёмник требует, как можно более длинной и высоко подвешенной антенны, а также обязательно заземление. Этим в большой степени определяется чувствительность приёмника. Избирательность детекторного приёмника относительно невысока и полностью зависит от добротности колебательного контура.
Простейший приемник, изображённый на Рис.1, можно сделать из следующих деталей:
- Катушка L1 состоит из 300 витков обмоточного провода любой марки диаметром 0,15-0,2 мм с отводами через каждые 50 витков, намотанную на каркасе в один слой. Отводы понадобятся для возможности настройки на радиостанции в диапазоне средних(СВ) и длинных волн (ДВ). Каркас необходимо изготовить таким, чтобы в нем с трением мог перемещаться ферритовый стержень.
- Ферритовый стержень марки 400НН или 600НН, длиной 12-16 см.
- Конденсатор переменной ёмкости С1 5-400 пФ.
- Германиевый диод (любой из серии Д2 или Д9).
- Высокоомный динамик с катушкой сопротивлением не менее 1500 Ом.
- Конденсатор С2 ёмкостью 2200 пФ.
Подробнее о сборке и экспериментах с данным приёмником можно прочитать в книге Борисова В. Г. «ЮНЫЙ РАДИОЛЮБИТЕЛЬ»
Важное замечание! Для работоспособности любого детекторного приёмника решающее значение играет антенна, заземление и погодные условия. Как правило, антенна – провод несколько десятков метров, подвешенный как можно выше над землёй. К тому же, при приближении грозового фронта, внешняя антенна подлежит обязательному заземлению. Наилучший приём в диапазонах СВ и ДВ обеспечивается после захода солнца в безоблачную погоду – связано со свойствами распространения радиоволн.
Что можно поймать на детекторный приёмник?
К сожалению, по причине прекращения вещания в России (на момент написания статьи), на русском языке ничего поймать нельзя, особенно в городских условиях. В связи с этим, огромное количество простых приёмников (и схем таких приёмников) оказалась не у дел. Доступно, разве что, несколько арабских и европейских станций.
Ниже приводятся несколько схем интересных детекторных приёмников.
Громкоговорящий детекторный приёмник
Данная схема несколько нестандартна. Здесь в качестве детектора используются 2 транзистора, включенных по схеме двухполупериодного преобразователя.
Колебательный контур приемника образуют обмотки Ia или Ib и конденсатор переменно ёмкости С1. В положении «1» переключателя S1 перекрывается диапазон частот 140-880 кГц, в положении «2» — 270 – 1600 кГц.
Трансформатор Тр1 приёмника выполнен на ферритовом стержне согласно приведённой схеме. Обмотка Ia содержит 125 витков ПЭВ-2 0,18 с отводами от 20-го и 48-го витков, считая от вывода «1», обмотка Ib – 36 витков ПЭВ-2 0,35 с отводами от 7-го, 17-го, 19-го витков, считая от вывода «4». Обмотка II размещена равномерно в двух секциях каркаса и содержит 30 витков провода ПЭВ-2 0,31 с отводом от середины. Обмотки III и IV наматываются на соответствующих половинах обмотки II и содержат по 10 витков провода ПЭВ-2 0,44.
Трансформатор Тр2 выполнен на магнитопроводе Ш8х10 из пермаллоя. Обмотка I содержит 1650 витков провода ПЭВ-2 0,1, обмотка II – 165 витков провода ПЭВ-2 0,59. Также можно использовать любой малогабаритный трансформатор с соответствующим коэффициентом трансформации.
В качестве динамической головки применена 4ГД-8Е (или аналогичная по параметрам).
Транзисторы VT1, VT2 германиевые – ГТ108Г, ГТ109В(Г), ГТ115В (Г, Д), а также другие германиевые любой структуры с коэффициентом передачи тока 100..200. При настройке приёмника возможно потребуется подбирать количество витков обмоток Ia и Ib в зависимости от используемой антенны, а также точнее подбирать их положение на сердечники для обеспечения наибольшей чувствительности и избирательности (параметры обмоток приведены для антенны длиной 20м, расположенной на высоте 18м). В случае искажения звука при приеме мощных радиостанций следует уменьшить до 3000-2000 пФ ёмкость конденсатора С2.
Ниже представлена ещё одна схема громкоговорящего приёмника без дополнительного питания
Катушка L1 намотана проводом ЛЭШО 7×0,07 в один слой на бумажной пропарафинированной гильзе, содержит около 200 витков и подстраивается ферритовым стержнем 1000НН диаметром 8 и длиной 160 мм. Можно применить и любой другой литцендрат, смотанный со старых контурных катушек, а при его отсутствии — провод ПЭЛШО 0,15…0,25, а в крайнем случае — провод ПЭЛ. Не исключено применение готовых магнитных антенн от транзисторных приемников с катушкой диапазона ДВ. Конденсатор С1 — типа КПК-2.
В детекторе из широко распространенных наилучшие результаты дали диоды Д18, хорошо работают ГД507, чуть хуже Д311.
Трансформатор Т1 взят от старого трансляционного громкоговорителя. Он намотан на Ш-образном магнитопроводе сечением 1,5 см2, первичная обмотка содержит 2700 витков ПЭЛ 0,12, вторичная — 90 витков ПЭЛ 0,5. Годятся трансформаторы ТВ3 и ТВК от старых ламповых телевизоров. Первичные обмотки аналогичных трансформаторов использованы и как низкочастотные дроссели L2, L3. Их данные некритичны, необходима лишь индуктивность не менее 6…7 Гн, иначе ухудшится воспроизведение самых нижних звуковых частот. Транзисторы — любого типа низкочастотные германиевые, соответствующей проводимости. Если есть возможность, то полезно подобрать их по одинаковому статическому коэффициенту передачи тока.
Сопротивление громкоговорителя постоянному току — 8 Ом.
Приемник можно наладить за несколько минут. Отсоединив усилитель и подключив высокоомные телефоны к точкам А и В, проверяют работу детекторной секции приемника, определяют наличие мощных радиостанций, если необходимо, подбирают число витков контурной катушки L1. Настройку производят простейшим способом — передвижением ферритового стержня в катушке. Затем, подключив усилитель к приемнику и высокоомный вольтметр постоянного тока параллельно конденсатору С6, настраивают приемник на частоту мощной радиостанции и подбирают ёмкость конденсатора связи С1 по максимуму показаний. Имейте в виду, что напряжение питания нарастает довольно медленно (несколько секунд) из-за большой емкости накопительного конденсатора. Подключив параллельно С2 другой конденсатор ёмкостью несколько тысяч пикофарад и выждав несколько секунд, замечают показания вольтметра. Затем подбирают такую емкость С2, чтобы напряжение упало на 20…30 % из-за возросшего тока покоя транзисторов. В авторском варианте эти значения были 5,5 и 4 В. Больше в приемнике регулировать нечего.
Антенна понадобиться максимально возможной длины (30м и более), и размещенная как можно выше. «Заземлением» могут служить трубы центрального отопления.
Ниже приведена таблица принимаемой автором оригинальной статьи мощности от вещающих в то время радиостанций:
Источник: В.Поляков Громкоговорящий приёмник с мостовым усилителем и питанием «свободной энергией», — Радио, 2001, №12, с.12-13.
Развитие детекторного приёмника
В простейших приемниках (рис. 1,а) колебательный контур сильно нагружается детектором. Хотя при этом громкость и чувствительность остаются вполне приемлемыми, селективность (избирательность) оказывается недостаточной. Из-за низкой добротности контура нередко одновременно прослушиваются две-три станции.
Допустим, что приёмник настроен на среднюю частоту диапазона СВ (1 МГц). Индуктивность катушки L1 — 200 мкГн, ёмкость конденсатора С1 — 120 пФ (типичные значения). Их реактивные сопротивления равны примерно 1,2 кОм, а резонансное сопротивление всего контура в Q раз больше. При конструктивной (без нагрузки) добротности Q = 200 получаем 240 кОм, то есть для диапазона ДВ резонансное сопротивление контура приближается к мегаому.
В то же время входное сопротивление детектора принято считать равным половине сопротивления нагрузки, в качестве которой используют высокоомные головные телефоны с полным сопротивлением на звуковых частотах всего 10… 15 кОм (полное сопротивление телефонов больше указанного на их корпусе из-за индуктивности телефонных капсюлей).
Таким образом значительно шунтируется контур, а его реальная добротность оказывается менее 10 (отношение сопротивления нагрузки к реактивному сопротивлению элементов контура). Ослабляя связь контура с детектором, можно повысить добротность, а следовательно, и селективность. Громкость при этом практически не изменится, поскольку в контуре с большей добротностью возрастает и напряжение сигнала, что в значительной мере компенсирует уменьшение сигнала на детекторе. Связь обычно регулируют подключением детектора к отводу катушки (рис. 1.б) и подбором положения отвода.
Максимальный КПД антенной цепи достигается при полном включении антенны в контур и отсутствии контурного конденсатора. Настройку ведут изменением индуктивности катушки, а контурной ёмкостью в этом случае служит ёмкость антенны. Если же антенна велика и ее ёмкость значительна, конденсатор настройки нужно включить последовательно с антенной (рис. 1 ,б).
Такой приемник работает лучше предыдущего и обладает большей селективностью, но… регулировать связь детектора с контуром не очень удобно, поскольку для этого потребуется изготовить катушку со множеством отводов и регулировка все равно происходит скачками.
Известен способ согласования сопротивлений с помощью ёмкостной связи, при котором ёмкостное сопротивление конденсатора должно равняться среднему геометрическому из согласуемых. В нашем примере (согласуются 240 и 6 кОм) оно составит около 40 кОм, а соответствующая ёмкость — всего 4 пФ! Выходит, что связь можно плавно регулировать обыкновенным подстроечным конденсатором типа КПК или КПМ.
Но конденсатор связи разрывает цепь детекторного диода по постоянному току. Чтобы устранить этот недостаток, можно поставить второй диод (рис. 2). На первый взгляд, получим детектор с удвоением напряжения. На самом деле из-за малой ёмкости конденсатора С2 удвоения нет. Во время отрицательного полупериода колебаний в контуре этот конденсатор заряжается через диод VD1, а при положительном — отдает свой заряд через диод VD2 в нагрузку, т.е. телефоны BF1, зашунтированные блокировочным конденсатором СЗ для сглаживания пульсаций.
Чем меньше ёмкость конденсатора С2, тем меньше заряд и соответственно энергия, отбираемая из контура. Цепь связи вносит в контур и небольшое реактивное (ёмкостное) сопротивление, которое автоматически компенсируется при настройке контура в резонанс с принимаемыми колебаниями сигнала.
В качестве L1 в экспериментальной конструкции этого приемника была использована длинноволновая катушка магнитной антенны, содержащая 240 витков провода ПЭЛ 0,2, намотанных в один слой виток к витку на каркасе диаметром 12 мм. При настройке в каркас катушки вдвигался стержень диаметром 10 мм из феррита 400НН от той же антенны. Диапазон перестройки получился от 200 кГц (при замкнутом конденсаторе С1 и полностью вдвинутом стержне) до 1400 кГц (при удалении стержня и уменьшении ёмкости конденсатора С1).
В приведённой схеме кремниевые диоды (с порогом 0,5 В) работают почти так же хорошо, как германиевые (с порогом 0,15 В). Более того, оказалось возможным подключать к приемнику и низкоомные (50-70 Ом) головные телефоны, что совершенно недопустимо в традиционном варианте. Ёмкость конденсатора связи при этом требуется несколько большая — до 40…50 пФ. Правда, громкость звучания будет меньше из-за значительных потерь на прямом сопротивлении диодов.
На рис.3 показан простейший бесконтурный вариант приёмника (рис. 3). Все детали можно подпаять к выводам телефонов, а антенной может служить полутораметровый отрезок монтажного провода с зажимом “крокодил» на конце для подвески провода к веткам деревьев или другим высоким предметам. Противовесом (вместо заземления) был шнур телефонов, имеющий некоторую ёмкость С на слушателя и далее на землю. Даже в таком примитивном варианте можно прослушать работу ряда наиболее мощных радиостанций.
Этот приемник практически не воспринимает низкочастотных наводок, например, от проводов электросети — им препятствует малая ёмкость конденсатора связи С1, через который поступает радиочастотный сигнал. Ток же звуковых частот полностью замкнут в изолированной цепи телефонов BF1 и диодов VD1 ,VD2.
Ещё одна схема приемника приведена на рис. 4, которая также даёт хороший результат.
Источник: В.Поляков Усовершенствование детекторного приёмника. — Радио, 2001, №1, с.52-53