Приёмник и антенна диапазона 136 кГц, или с чего начать освоение ДВ...

 Александр КУДРЯВЦЕВ (RN3AUS), г. Москва

Любительский длинноволновый диапазон не столь популярен, как, например, KB диапазон 20 метров. Но и он "живёт" круглый год — здесь регулярно работают радиолюбители нашей страны, многих европейских стран, а также радиолюбители других кон­тинентов. В этом можно убедиться, собрав предлагаемый в этой статье несложный приёмник с синтезатором частоты и активную антенну. С октября по май на ДВ открыт сезон DX-прохождений, и задача этой статьи , в какой-то степени помочь начинающему "длинноволновику" начать первые опыты.

   Когда я начал осваивать радиолюби­тельский диапазон 135,7... 137,8 кГц, подходящей аппаратуры (фирменного трансивера или SSB-приёмника, охва­тывающего длинноволновый диапазон) у меня не было. Пришлось приёмник конструировать самостоятельно.

Приёмник 

   За основу были взяты конструкции, описанные в [1, 2]. Конечно, от просто­го транзисторного смесителя нельзя было ожидать хороших динамических характеристик, но работа приёмника предполагалась за городом, на даче, где эфир тихий и чистый. В сельских же условиях, полагал я, большая динамика не нужна, скорее всего, важна простота устройства и его чувствительность. Также хотелось обойтись минимальным числом намоточных элементов и таким образом упростить изготовление.

Принципиальная схема приёмника представлена на рис. 1. Сигнал из ан­тенны через разъём XW1 поступает на вход приёмника, защищённый газовым разрядником FV1 на напряжение 75 В Хотя от прямого попадания молнии он не спасёт, но от разрядов приближаю­щейся грозы и ошибочно включённого собственного передатчика приёмник будет защищён. Резистор R2 служит для снятия электростатического заряда с антенны.

Через конденсатор С2 и резистор R4, выполняющий функцию аттенюато­ра с ослаблением 20 дБ, сигнал посту­пает на первичную обмотку трансфор­матора Т1, который обеспечивает со­гласование фидера с полосовым фильт­ром (СЗ, С4, С6, С8, L2, L3) с полосой пропускания около 20 кГц. Выход фильт­ра нагружен большим входным сопро­тивлением истокового повторителя на транзисторе VT1, цепь его затвора защищена диодами VD3 и VD4. К истоку транзистора подключён режекторный фильтр на пьезокерамическом резона­торе ZQ1 500 кГц, призванный дополни­тельно ослабить сквозной канал приё­ма по ПЧ. Далее сигнал поступает на базу транзистора VT3 смесителя, в эмиттерную цепь которого подаётся напряжение сигнала первого гетероди­на с частотой 363...365 кГц. Транзис­торы VT2 и VT3 включены по каскодной схеме, что улучшает как работу смеси­теля, так и согласование с фильтром основной селекции — электромехани­ческим фильтром ZB1. Такой вариант позволил обойтись без дополнитель­ных катушек согласования и, соответ­ственно, без намоточных элементов Выделенный ЭМФ сигнал промежуточ­ной частоты поступает на каскодный апериодический УПЧ на транзисторах VT4 и VT5 и затем на базу транзистора VT6, выполняющего функцию детекто­ра. На эмиттер транзистора подаётся сигнал с второго гетеродина частотой 500 кГц.

С резистора R34 низкочастотный сигнал через фильтр нижних частот R36C38 и переменный резистор R38 (регулятор громкости) поступает на УЗЧ, выполненный на транзисторах VT7 и VT8. С коллектора VT8 через цепь C48R47 сигнал может быть подан на микрофонный вход звуковой карты ком­пьютера. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT9 предназначен для подключения низкоомных головных те­лефонов. Конденсаторы С44, С45 уст­раняют самовозбуждение усилителя.

Услышать сигналы любительских ДВ станций, как правило, не удаётся, они чрезвычайно слабы, и возможен только визуальный приём по спектрограмме на экране компьютера в режиме сверх­медленного телеграфа QRSS с приме­нением специальных программ [3]. На слух удобно контролировать работу приёмника и антенны по сигналам мощ­ных служебных передатчиков, оцени­вать "прозрачность эфира", да и для меня лично без слухового приёма нет и радио.

На транзисторах VT10 и VT11 собран усилитель-формирователь сигнала пер­вого гетеродина. Кстати, при налажива­нии приёмника, если ещё не готов син­тезатор, достаточно между базой VT10 и коллектором VT11 подключить конден­сатор ёмкостью несколько десятков пикофарад (на печатной плате для этого предусмотрено соответствующее мес­то), и усилитель превратится в LC-генератор. Это удобно для настройки конту­ра L5C20 на частоту 364 кГц и позволяет налаживать приёмник независимо от наличия синтезатора.

Второй гетеродин собран на транзис­торе VT12. Его частота 500 кГц стабили­зирована кварцевым резонатором ZQ2. Работу генератора синхронизирует внешний сигнал синтезатора. Контур L6C33 настроен на 500 кГц и улучшает спектральную чистоту сигнала. При от­сутствии внешнего сигнала синхрони­зации настройка контура определяет частоту генерации.

Цепь SA2, VD1, FU1, С1, L1 служит для подачи питания на активную антенну по коаксиальному кабелю. Диод VD1 защи­щает от попадания внешнего напряже­ния в цепи приёмника. Самовосстанав­ливающийся предохранитель FU1 отклю­чит питание антенны при коротком за­мыкании. Светодиод HL1 индицирует включение питания антенны, HL2 сигна­лизирует о превышении напряжения 15 В.

Налаживание приёмника несложно и сводится к установке указанных в контрольных точках на схеме значений напряжения подбором соответствую­щих резисторов. Настройку входного ДПФ можно выполнить традиционным методом с помощью ГСС и осцилло­графа либо, когда к приёмнику под­ключены синтезатор и антенна, по мак­симуму принимаемых шумов.

Все детали приёмника (кроме ре­зистора R26 и светодиода HL3) смон­тированы на печатной плате размера­ми 100x150 мм из двусторонне фольгированного стеклотекстолита. Фоль­га со стороны установки деталей используется как общий провод и экран. Отверстия для выводов дета­лей раззенкованы. Чертёж платы и расположение элементов показаны на рис. 2.

В приёмнике применены постоянные резисторы МЛТ. керамические конден­саторы — К10-7В (или их импортные аналоги), оксидные конденсаторы — К50-35 или их импортные аналоги. Конденсатор С2 — К73-9 или аналогич­ный на рабочее напряжение не менее 100 В. Дроссели L1 и L8 — стандартные ДПМ 0,1 и ДПМ 0,4 соответственно. Катушки L2 и L3 — КИВП индуктив­ностью 2 мГн в экранах с подстроечни- ками. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе голубого цвета диаметром 12 мм фирмы Amidon и содержит 4 (I) и 12 (II) витков прово­да ПЭВ-2 0,25. Катушки L4—L7 намота­ны на ферритовых магнитопроводах диаметром 10 мм светло-зелёного цвета, демонтированных со старой материнской платы. Катушка L4 содер­жит 5 витков, a L5 — 25 витков провода ПЭВ-2 0,2. Катушки L6 и L7 —28 и 6 вит­ков соответственно. Фильтр ZB1 — ЭМФ-500-9Д-ЗВ или другой на 500 кГц с верхней боковой полосой.

Газовый разрядник VL1 — В 88069-Х 180-S102, ЕС75Х 5кА/5А фирмы Epson.

Разъёмы XS1 и XS2 - ST-214N; XS3 — PLS (однорядная вилка на плату с двумя контактами); XS4 — DS-313. Разъём XW1 — BNC-7044.

Плата приёмника размещена в само­дельном корпусе, собранном из алюми­ниевых пластин, и крепится к нему с помощью четырёх уголков (фото на рис. 3).

На фронтальной панели приёмника установлены разъёмы питания, линей­ного и телефонного выходов, регулятор громкости, кнопки управления синтеза­тором и светодиоды индикации каналов настройки. На задней панели располо­жены разъём антенны, выключатель ат­тенюатора, выключатель и светодиоды индикации питания активной антенны, а также клемма для подключения зазем­ления. С целью снижения разного рода наводок и шумов корпуса приёмника и компьютера желательно соединить с заземлением одним проводом.

Для питания приёмника потребуется трансформаторный источник посто­янного тока с выходным напряжением + 12...15 В при токе 0,5 А. Вместо резистора R27 можно уста­новить резонансный контур, что замет­но увеличит усиление по ПЧ, а самовос­станавливающийся предохранитель FU1 заменить электронным ограничи­телем тока, собранным по схеме, при­ведённой на рис. 4 (испытан автором в другой конструкции и показал хорошие результаты).

Синтезатор

Источником сигнала первого гетеро­дина в приёмнике служит цифровой синтезатор частоты на недорогом мик­роконтроллере АТМеда8. Почему синте­затор? Стабильность LC или обычного кварцевого генератора, вполне доста­точная для работы традиционными видами связи, слишком мала для приё­ма QRSS, когда длительность одной точки может составлять одну или даже две минуты! Полоса приёма спектроанапизатора при этом составляет всего лишь несколько герц, так что любая нестабильность более 1 Гц в час просто не позволит ничего принять —сигнал "уползёт" из этого узкого окошка. Кварцевый генератор позволяет прини­мать не далее QRSS30, а большинство станций, удалённых от вашего QTH более чем на 1000 км, можно увидеть, как правило, только в QRSS 60-120. Посему нужна исключительно высокая стабильность всех генераторов! Кроме того, при наличии температурного дрейфа частоты гетеродинов, измеряв-мого долями герца в час, принятый сиг­нал на экране будет иметь характерный и неприятный "кривой" вид Конечно, "прочитать" сигнал можно, но вот выло­жить такой скриншот в Интернете, чтобы его посмотрели другие радиолю­бители, и тем самым подтвердить факт приёма, будет как-то неловко.

В процессе работы перестраивать ДВ приёмник практически не нужно, и синтезатор может формировать, в принципе, одну фиксированную часто­ту. Ширина полосы частот диапазона — 2100 Гц, укладывается в полосу пропус­кания фильтра ПЧ. Но иногда желатель­но контролировать эфир несколько выше или ниже основной рабочей час­тоты, где круглосуточно работают мощ­ные служебные станции. По их сиг­налам удобно оце­нивать качество работы приёмного тракта, антенны и следить за про­хождением. Сле­довательно, опти­мально иметь три частоты настрой­ки. Такой синтеза­тор был разрабо­тан Андреем Хаткевичем (EW6GB) [4]. А мне потребо­валось перерабо­тать его схему и конструкцию, при­менив другой мик­роконтроллер под свои условия, и, соответственно, модифицировать микропрограмму.

Схема синтезатора приведена на рис. 5. 

Сигнал образцового генератора G1 (речь идёт о кварцевых генераторах серий TXO и TCXO на частоты 10.. .20 МГц, имеющих превосходную термостабиль­ность и долговременную стабильность частоты) с частотой 16 МГц поступает на микроконтроллер AVR АТМедав (DD1). Он программно формирует циф­ровые выборки образцового синусои­дального сигнала и выдаёт их на вось­миразрядный порт D. Цифроаналоговый преобразователь на резисторах R1—R16 преобразует сигнал в аналого­вую форму. Сформированный си­нусоидальный сигнал с частотой около 11 кГц поступает на вход фазового детектора системы ФАПЧ микросхемы DD5 (вывод 14). Внутренний генератор микросхемы — ГУН (генератор, управ­ляемый напряжением) формирует сиг­нал в полосе частот 363...365 кГц, кото­рый с вывода 4 DD5 через формирова­тель на элементах DD2.3, DD2.4 посту­пает на выход синтезатора, а также на вход микросхемы DD4 — делителя час­тоты на 32. С выхода делителя (вывод 3 DD4) сигнал (с частотой около 11 кГц) поступает на второй вход фазового де­тектора (вывод 3 DD5) системы ФАПЧ. В случае рассогласования частот сиг­нал ошибки с вывода 13 микросхемы DD5 через RC-фильтр R28C9 поступит на вход управления ГУН (вывод 9).

ЛИТЕРАТУРА

1.  Борисов В. Приёмник начинающего радиоспортсмена. — Радио, 1980, № 10. с. 51,52; 1981, № 1с. 59, 60.

2.  Корнеев Н. Конвертер коротковолно­вика. — Радио, 1983, № 4, с. 52—54

3.  Что такое медленный телеграф? — <http://ua3vvm.qrz.ru/qrss-tech/html/ what-qrss.htm>

4.  EW6GB LF PAGE. — <http://ew6gb.at. tut. by >

(Окончание следует)