ユニバーサル VHF FM 受信機 (70 ～ 50 MHz)。スキーム、説明

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ユニバーサル VHF FM 受信機 (70 ～ 150 MHz)。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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数年前、著者は、切り替えによって、または極端な場合には最小限の変更で、広い周波数範囲でチューニングし、広帯域と狭帯域の両方の FM を受信できる小型のモバイルシングルチャネル受信機を作成するという課題に直面しました。 .

K174XA34などに基づくシングルチップFMレシーバーを使用した技術的説明と実験の研究は、後者が深刻な設計で使用するための完全な失敗を示しました-感度と選択性が低い、帯域幅を制御できない、外部の使用に問題がある安定した局部発振器などそれから、著者は、準備ができているものを見つけることを望んで、過去数年間のほぼすべての雑誌「ラジオ」と「ラジオアマチュア」に目を通しました。残念ながら、予想通り、何も見つかりませんでした。しかし、構造 [5,8,9] は最大の関心を呼び起こしました。さらに、最適な設計は [9] の HF と変換器、[5] の IF と検出器、[8] の HPF と VLF のようになりました。同時に、デザインはかなり面倒であることが判明しました。

検索の次の段階は、チップメーカーのインターネットサイトのレビューでした。 MOTOROLA の Web サイトで、著者が [13] 上記の設計のすべてのアイデアを実際に含む受信機回路を発見したのはここでした。マイナーな追加と明示的な「失敗」を除外したこのレシーバーのスキームを図 1 に示します。 XNUMX。

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上記のスキームに創造的に取り組んだ著者は、次のバージョンを実装しました（図2）。受信機回路は、[13] の推奨事項と、参考文献リストに記載されているものと記載されていないもの、および [1] に記載されている理論を考慮して構築されています。

普遍的な概念がおそらく完全に正しいとは限らないことに注意してください。むしろ、レシーバーはベースと呼ぶことができます。この設計により、周波数シンセサイザーと11,12,13番目の周波数変換を簡単に追加できるため、適切な通信受信機になります. これらの問題の詳細については、MOTOROLA の Web サイトから必要なドキュメントをダウンロードすることをお勧めします [XNUMX]。ちなみに、後で説明するXNUMX番目の周波数変換に頼ることなく、受信機を狭帯域にすることが可能であることに注意してください。

受信機は、チューニング要素の値を変更することなく、70〜150 MHzの範囲で再構築できます。受信機の実際の感度は約 0.3 μV です。供給電圧 - 9ボルト。 MC3362 の電源電圧は 2 ～ 7 ボルトで、MC34119 は 2 ～ 12 ボルトであることに注意してください。したがって、MC3362 は 78L06 電圧レギュレータを介して電力を供給され、出力電圧は 6 ボルトです。

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受信機の入力段は、伝統的な共振回路に従って作られています。結合コイルＬ１を介してアンテナＡ１からの信号は、入力回路Ｌ２に入る。アンテナとの誘導接続は偶然ではありませんでした。これは、さまざまなアンテナとの良好な整合を、広い周波数範囲にわたって保証する唯一の方法です [1]。入力回路による L1 回路のシャントの影響を減らし、その品質係数を増加させ、その結果、帯域幅を狭めて選択性を高めるために、回路の不完全な包含が適用されました。

KP307G 電界効果トランジスタは、増幅素子として使用されます。指定されたトランジスタは、高勾配特性と許容可能なノイズ性能を備えています。ダブルゲートのKP350も同じ特性を持っていますが、静電気を非常に恐れており、XNUMX番目のゲートにバイアスをかけるために追加の要素も必要です。他のすべてのトランジスタは、ゲインとノイズの両方の点で悪い結果を示しました。

増幅された信号は L3 回路に割り当てられますが、これは L2 と同じ理由で不完全な包含を持っています。回路 L3 から、結合コイル L4 を介して、信号はミキサに入ります。このようなスキームは、UHFとミキサーの相互影響を最小限に抑え、選択性を高め、差動スキームに従って作成されたミキサーの入力段との最大のマッチングを提供します。

基準周波数は、内部局部発振器からミキサに供給されます。局部発振器の基準要素は、周波数をわずかに調整するために抵抗R7を使用できる電圧を変更することにより、C5L6と組み込みのバリキャップマトリックスです。抵抗器 R5 は、「ストレッチ」を作成するように設計されています。原則として、R5、R6、および C6 は、MC23 の 3362 番目の脚をプラス線に接続することによって削除でき、再構築は要素 C7 および L5 によって実行されます。 20 番目のレグから、局部発振器信号を周波数シンセサイザに適用できます。この場合、制御電圧を 23 番目のレグに適用する必要があります。

6,5 MHz の分離周波数信号 (ただし、10,7 MHz と 5,5 MHz も可能、これは確認済み) が圧電セラミックフィルター Z1 に供給され、さらに、第 XNUMX IF と第 XNUMX コンバーターをバイパスして、第 XNUMX IF、リミッター、および位相に供給されます。検出器。

位相検出器から、13 kHz を超える周波数のカットオフを提供する C9R5 のハイパスフィルター [2,3] を介して、信号は、MC34119 マイクロ回路のブリッジ回路に従って作成された LF アンプに供給されます。 174 シリーズとは異なり、このアンプは大幅なゲイン、自己励起に対する高い耐性、低い自己ノイズ、非常に高い効率、および少数の追加要素を備えています。 20 オーム負荷への出力電力は約 0,2 ワットです。

受信機をブロードバンドブロードキャスターとして使用する予定がある場合は、[13] の推奨事項に基づいて C9R2,3 の値を変更するか、この回路を完全に削除することをお勧めします。

詳細とデザイン。残念ながら、レシーバー版は「箱入り」版にはなりませんでした。第一に、これは必須ではありませんでした。第二に、作者は「梳いて舐める」よりも「知識と創造」のプロセスにはるかに興味を持っています。したがって、この設計を繰り返したい場合は、プリント回路基板を自分で繁殖させる必要があります。ちなみに、これは図面があってもやらないといけないので、多くの場合、作成者が使用した要素はありません。スキームは非常に単純なので、これに問題はないはずです。

著者が使用したブレッドボードの寸法は 100x30 mm です。厚さ1,5mmの両面フォイルグラスファイバー製です。すべての部品はプリント導体の側面に配置され (穴を開ける必要はありません)、6 番目の側面はスクリーンとして使用されます。それがどれほど良いか、私には言えません。これが寄生容量の出現に寄与している疑いがあります。産業用の VHF および UHF ユニットを見ると、何らかの理由ですべて片面ホイルで作られています。抵抗器、コンデンサー、電解コンデンサーは、どのようなタイプのものでもかまいません。 PDAタイプのトリマコンデンサですが、他にもあるかもしれません。抵抗器 R10,7 はマルチターンを使用することが望ましいです。 LC 周波数検出器の輪郭は、輸入された受信機 (中国製) から取得され、緑色または青色である必要があります。 90 MHzの周波数でのこのような回路の静電容量は6,5 pFです。したがって、周波数が 150 MHz の場合、追加容量 Ca は 5,5 pF であり、周波数が 250 MHz の場合は 14 pF です [XNUMX]。

圧電セラミックフィルタＺ１は、どのようなタイプのものでもよい。マイクロ回路は1オーム（300 MHzの場合）の出力インピーダンスと入力（10,7 kHz）で1,5 kΩ用に設計されていますが。ただし、すべてのフィルターは正常に機能します。同じ周波数でもフィルタが異なり、動作周波数の約 455 ～ 10% の帯域幅が異なるため、選択性が異なることに注意する必要があります。さらに、20 MHz と 6,5 MHz の周波数では、バンドパスフィルターに加えて、ノッチ (抑制) フィルターも生成されます。それらは通常、5,5 つのドットでマークされ、XNUMX つのストライプで示されます。

インダクタ L2、L3、L5 は同じ設計です。直径 5 mm のフレーム (このようなフレームは、第 3 世代および第 4 世代の SKM および SKD TV で使用されます) に 0.7 mm の銀メッキワイヤーで巻かれ、それぞれ 5 ターンです。巻き取り長さ6mm。コイルは垂直に配置されています。コイルの中にコアがあります。高帯域動作 (140 MHz) 用の真鍮、または低帯域動作 (70 MHz) 用の強磁性体。通信コイル L1 は、上部端子 L4 に PEL 0,3 ワイヤを備えた 2 ターン (ターントゥターン) を持っています。通信コイル L4 は、上部端子 L2 で PEL 0,3 ワイヤを使用して 3 ターン (ターントゥターン) されています。 L2 と L3 での分岐は途中から作られています。

すべての等高線は、次の考慮事項に基づいて [14] を使用して計算されました。巻きの長さは 6 mm、巻き数は 5 + 1 (追加の巻きはタップの長さとトラックのインダクタンスを考慮)、巻きの直径は 5.5 mm (0.5 mm は緩みを考慮)巻き）。計算後、L=0.13µgとなります。 108 MHz の周波数に同調するには、コンデンサの静電容量を次のようにする必要があります。C1=C4=17 pF。局部発振器は受信周波数未満で動作し、最小静電容量が約 5 pF のバリキャップマトリックスが追加で回路に接続されるため、C5 \u19d 5-14 \uXNUMXd XNUMX pF となります。

計算結果は、2 ～ 3 pF の実装容量と 2 pF のソース - ドレイン間容量を考慮に入れると、ほぼ完全に実際の結果と一致しました。（17 - 3 - 2 \u12d 1 pF。C4とC140が示したのはこの静電容量でした。）局部発振器の制限周波数は150 MHzで、真ちゅう製のコアを考慮するとXNUMX MHzです。

受信機を144MHz以上で使用したい場合は、コイルL2、L3、L5の巻き数を4に減らすことをお勧めします。受信機をブロードバンド放送局として使用する予定がある場合は、値を変更することをお勧めします。推奨[13]に基づくC9R2,3の、または一般的にこのチェーンを排除します。

ULF チューニングは必要ありません。 [12] で推奨されているように、ゲインと低音帯域幅の最適値を得るために R4 の値を選択する必要がある場合があります。 PD を調整するには、ピエゾフィルタをピン 19 から切り離し、選択した IF の周波数で周波数変調信号を適用します。例えば、私は従来の 2 点水晶発振器を使用し、バリキャップを水晶と直列に接続し、[4] の単一トランジスタ上の従来の AF 発生器で変調しました。局部発振器を特定の範囲に調整するために、同じ RF 発生器を使用して、それを LC 発生器に変換し、同じ単一トランジスタ RF を使用しました。発電機は受信機の隣にあり、そこでUHFはオフになり（抵抗R7ははんだ付けされます）、コンデンサC1は発電機の周波数に調整されます。次に、UHF を接続し、容量 C3 を最小に設定し、容量 C4 によって L50 を最大信号音量に調整します。次に、アンテナが接続され（100〜2 cmのワイヤ）、L1回路がコンデンサC2で調整されます。輪郭の最終的な微調整は、コアの調整によって行われます。 LXNUMX を微調整しているときに UHF が励起され始めた場合は、受信周波数よりも少し離調したままにすることをお勧めします。

いくつかのメモ。指定された受信機は、狭帯域バージョンに変換できます。

これにはいくつかの方法があります。

1) 1 番目の変換を有効にします。これは、図に示した図を見ると簡単に行うことができます。 465. クリスタルは、最初の IF より 10,7 kHz 上または下で選択する必要があります。ミラーチャネルの選択性を高めるために、最初の IF を 455 MHz にすることをお勧めします。 LC 回路はロシアのトランジスタ SV-DV-KB 受信機の IF から使用する必要があります。輸入（中国）受信機の黄色の輪郭を使用することには問題があります。同調周波数は 465 kHz ですが、常に 2 kHz に到達できるとは限りません。フィルタ Z1 (図 1) として、FP024P-1、FP1P60.1-XNUMX などを使用できます。

2) Z1 (図 2) を周波数 1 MHz、帯域幅 1 kHz、サイズが非常に大きい既製の水晶フィルター FP307P18-10,7-18、または MCF に置き換えると、10,7 回の変換を使用することもできます。 -15-15 で、同じ周波数と 15 kHz 帯域幅です。このフィルターの寸法は、10x10xXNUMX mm よりもはるかに小さいです。

ただし、このオプションには重大な問題があります。その本質は、周波数（位相）検出器の出力低周波電圧が小さいほど、BHコンターの帯域が広くなり、周波数偏差が小さくなることです。 (これは、ナローバンド FM が低い IF を使用する理由をさらに説明します。) したがって、十分な音量を得るには、LC 回路の帯域幅を狭くするか (これは非常に困難です)、ULF の前に追加のアンプを配置する必要があります。そして、それらはノイズです！もう10,7つのオプションがあります。 [5] で実装されているように、LC の代わりに 3362 MHz の水晶振動子を使用します。ただし、MC13136 はこのアプリケーション用に設計されておらず、作成者はテストしていません。これを行いたい人には、ほぼ同様の MCXNUMX チップを使用することをお勧めしますが、LC の代わりに、ブラックホール内の水晶振動子用に設計されています。さらに、両方のオプションには共通の欠点があります。帯域幅が狭いと、局部発振器周波数の変動が非常に顕著になります。シンセサイザーまたは水晶の安定化が必要です。

もう2つの観察。受信機 (図 10,7) では、著者は最初の 6,5 MHz IF と 1,5 番目の 2 MHz を作成する二重変換を実行しました。結果は憂鬱でした。受信機は、3〜XNUMX kmの距離にあるXNUMX kWの電力を持つラジオ局をほとんど受信しませんでした。マイクロ回路を交換しても何の結果も得られなかったので、それ以上の手続きは行いませんでした。

レシーバーをさらに小型化したい方には、ケースにUHFトランジスタを内蔵し、ノイズリダクションシステムを搭載したMC3363の使用をおすすめします。しかし、それは平面パッケージでのみ製造されているため、取り付けが複雑であり、MS200の250ルーブルに対して、約25〜3362ルーブルとはるかに高価です。 MC34119 の価格は同じです。

いくつかの結論。私は、指定された受信機、および中国の受信機、Ural-Auto、Melody-106のRFおよびIFブロックを試しています。私は開発された受信機から HF を使用し、別の受信機から IF を使用します。

1) 受信機の品質 (感度と選択性) は、主に IF-FR ブロックの品質によって決まり、実質的に RF ブロックとは無関係です。
2) IF ユニットの集中選択フィルター (FSS) は、圧電セラミックや水晶フィルターよりも大幅に優れた性能を発揮します。周波数帯域に信号を割り当て、ノイズとともに帯域全体をカットしないでください。

文学

1. Barkan V.F.、Zhdanov V.K. ラジオ受信機. 1972.
2. ブニモビッチ S.G.、ヤイレンコ L.P. アマチュアシングルバンド通信の技術、1970年。
3. Muravin V. 補聴器。アマチュア無線のお手伝い。 93号、42ページ。
4. Grigoriev B. UZCH トランジスタ受信機アマチュア無線を助けるために、第 93 号、p.73。
5. Besedin V. アマチュア無線電話。ラジオ 10、1993 年、p。 29.
6. Kirik O. Melody-106-ステレオ。ラジオ 3、1979 年、p.31。
7. Khmartsev V. 全波ラジオ受信機。ラジオ 8、1974 年、p.31。
8. Stasenko V. 144 ～ 146 MHz の範囲のカーラジオ局。アマチュア無線 2、1992 年、p.20
9. Frolov E.、Dolomanov V.、Berezkin N. 145 MHz の VHF FM 受信機。ラジオ 3 1991、p.22
10. ポリアコフ V. VHF FM ラジオ局。ラジオ 10、1989 年、p.30
11. MC3363 チップの技術的説明。モトローラのウェブサイト。
12. MC3362 チップの技術的説明。モトローラのウェブサイト。
13. MS3362、MS3363の使用に関する追加注意事項。 (AN980.PDF) モトローラの Web サイト。
14. Strange D. 等高線を計算するための IBM PC 用プログラム。

著者: アレクセイ・ボルシャコフ; 出版物: cxem.net

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