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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 VHF 탐지기 수신기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 "검출기 수신기"의 개념은 거대한 안테나 및 장파 및 중파 방송과 밀접한 관련이 있습니다. 출판된 기사에서 저자는 VHF FM 방송을 청취하도록 설계된 VHF 검출기 수신기의 실험적으로 검증된 체계를 인용합니다. VHF에서 탐지기 수신 가능성은 우연히 발견되었습니다. 한 번은 Terletsky 공원 (모스크바, Novogireevo)을 돌아 다니면서 방송을 듣기로 결정했습니다. 다행히도 가장 간단한 루프리스 감지기 수신기를 가져갔습니다. 수신기는 길이 1,4m 정도의 텔레스코픽 안테나를 가지고 있었는데 이렇게 짧은 안테나에서 수신이 가능한지 궁금합니다. 나는 두 스테이션의 동시 작동을 약간 약하게 들었습니다. 그러나 나를 놀라게 한 것은 수신 볼륨이 주기적으로 증가하고 5 ~ 7m마다 거의 XNUMX으로 떨어졌고 각 스테이션마다 다른 방식으로 떨어졌습니다! 파장이 수백 미터에 이르는 극동과 북동부에서도 불가능한 것으로 알려져 있습니다. 방송국 중 하나의 최대 수신 볼륨 지점에서 멈추고 주의 깊게 들어야 했습니다. 인근 Balashikha에서 방송되는 "Radio Nostalgia", 100,5 FM이 나왔습니다. 라디오 센터 안테나의 직접적인 시야가 없었습니다. 진폭 검출기가 FM 전송을 수신하는 방법은 무엇입니까? 후속 계산 및 실험은 이것이 가능하고 수신기 자체와 완전히 독립적이라는 것을 보여줍니다. 가장 간단한 휴대용 VHF 감지기 수신기는 필드 표시기와 정확히 같은 방식으로 만들어지며 측정 장치 대신 고임피던스 헤드폰만 켜야 합니다. 최대 볼륨 및 수신 품질에 따라 감지기를 선택하기 위해 감지기와 회로의 연결을 조정하는 것이 합리적입니다. 가장 단순한 검출기 이러한 요구 사항을 충족하는 수신기 회로가 그림 1에 나와 있습니다. 하나.
이 장치에는 신호 주파수에 맞춰 루프 L1C1에 직접 연결된 휩 텔레스코픽 안테나 WA1이 포함되어 있습니다. 여기서 안테나는 회로의 요소이기도하므로 최대 신호 전력을 강조하려면 길이와 회로의 튜닝 주파수를 모두 조정해야합니다. 경우에 따라 특히 안테나 길이가 파장의 XNUMX/XNUMX에 가까울 때 컨투어 코일의 탭에 연결하고 탭의 위치를 최대 볼륨으로 선택하는 것이 좋습니다. 감지기와의 통신은 튜닝 커패시터 C2에 의해 조절됩니다. 검출기 자체는 두 개의 고주파 게르마늄 다이오드 VD1 및 VD2로 만들어집니다. 이 회로는 전압 배가 정류기 회로와 완전히 동일하지만 결합 커패시터 C2가 충분히 큰 경우에만 검출 전압이 배가되지만 회로의 부하가 과도하고 품질 계수가 낮습니다. 결과적으로 회로의 신호 전압과 음량이 감소합니다. 우리의 경우 결합 커패시터 C2의 커패시턴스가 작고 전압 배가가 발생하지 않습니다. 검출기와 회로의 최적 매칭을 위해 결합 커패시터의 커패시턴스는 검출기의 입력 저항과 회로의 공진 저항 사이의 기하 평균과 같아야 합니다. 이 조건에서 최대 음량에 해당하는 고주파 신호의 최대 전력이 검출기에 제공됩니다. 커패시터 C3은 차단 커패시터이며 검출기 출력에서 전류의 고주파 구성 요소를 닫습니다. 후자의 부하는 직류 저항이 4kOhm 이상인 전화기입니다. 전체 수신기는 작은 금속 또는 플라스틱 케이스에 조립됩니다. 길이가 1m 이상인 텔레스코픽 안테나가 케이스 상단에 고정되어 있고 하단에는 전화 연결 용 커넥터 또는 잭이 고정되어 있습니다. 전화 코드는 수신 쌍극자 또는 균형추의 후반부 역할을 합니다. 코일 L1은 프레임이 없으며 직경 5 ~ 0,6mm의 PEL 또는 PEV 와이어 1회전을 포함하며 직경 7 ~ 8mm의 맨드릴에 감겨 있습니다. 튜닝 중에 권선을 늘이거나 압축하여 필요한 인덕턴스를 선택할 수 있습니다. 가변 커패시터(KPE) C1은 예를 들어 1개 또는 7개의 이동식 플레이트와 15개 또는 1개의 고정 플레이트가 있는 유형 XNUMXKPVM과 같은 공기 유전체와 함께 사용하는 것이 가장 좋습니다. 최대 커패시턴스는 작고 XNUMX ... XNUMXpF가 될 수 있습니다. 더 많은 플레이트가 있는 경우(각각 커패시턴스가 더 큰 경우) 일부 플레이트를 제거하거나 상수 또는 트리머 커패시터를 KPI와 직렬로 연결하여 최대 커패시턴스를 줄이는 것이 좋습니다. CXNUMX로서 KB 범위의 트랜지스터 수신기의 소형 "부드러운 튜닝" 커패시터도 적합합니다. 커패시터 C2 - 용량이 1 ... 2pF 인 세라믹 서브 튜닝, 유형 KPK-7 또는 KPK-M. 다른 트리머 커패시터를 사용하고 손잡이를 수신기 패널로 가져와 C1과 유사한 KPI를 설치할 수 있습니다. 이렇게 하면 "이동 중에" 연결을 조정하여 수신을 최적화할 수 있습니다. 다이어그램에 표시된 것 외에도 다이오드 VD1 및 VD2는 GD507B, D18, D20 유형이 될 수 있습니다. 차단 커패시터 C3은 세라믹이며 커패시턴스가 중요하지 않으며 100에서 4700pF까지 다양합니다. 수신기 설정은 쉽고 커패시터 C1이 있는 회로를 스테이션의 주파수로 튜닝하고 최대 볼륨을 얻을 때까지 커패시터 C2와의 연결을 조정하는 것으로 귀결됩니다. 이 경우 윤곽선 설정이 불가피하게 변경되므로 모든 작업을 순차적으로 여러 번 수행하면서 최적의 수신 위치를 선택해야합니다. 그건 그렇고, 전계 강도가 최대인 장소와 반드시 일치할 필요는 없습니다. 이것은 더 자세히 논의되어야 하며 마지막으로 이 수신기가 FM 신호를 수신할 수 있는 이유를 설명해야 합니다. 간섭 및 FM에서 AM으로의 변환 FM 신호 캐리어가 공진 곡선의 기울기에 떨어지도록 수신기의 L1C1 회로를 조정하면 FM이 AM으로 변환됩니다. 이를 위해 회로의 품질 요소가 무엇인지 봅시다. 루프 대역폭이 주파수 편차의 두 배라고 가정하면 상위 및 하위 VHF 대역 모두에 대해 Q = fо/Δ2f = 700을 얻습니다. 감지기 수신기 회로의 실제 품질 계수는 낮은 고유 품질 계수(150...200 정도)와 감지기의 안테나와 입력 임피던스 모두에 의한 회로 분로로 인해 아마도 더 낮을 것입니다. 그러나 약간의 FM에서 AM으로의 변환이 가능하므로 회로가 주파수에서 약간 위 또는 아래로 디튜닝되면 수신기가 거의 작동하지 않습니다. 그러나 FM에서 AM으로의 변환에 기여하는 훨씬 더 강력한 요소가 있습니다. 바로 간섭입니다. 매우 드물게 수신기가 라디오 방송국 안테나의 가시선에 있으며 더 자주 건물, 언덕, 나무 및 기타 반사 물체로 덮여 있습니다. 이러한 물체에 의해 산란된 여러 빔이 수신기 안테나에 도달합니다. 가시선에서도 직접 빔 외에도 여러 반사 빔이 안테나로옵니다. 총 신호는 합산 구성 요소의 진폭과 위상 모두에 따라 달라집니다. 두 신호가 위상이 같으면 추가됩니다. 즉, 경로 차이가 정수 파장의 배수인 경우 경로 차이가 동일한 수의 파장에 다른 반파를 더한 값일 때 경로 차이가 위상이 아닐 경우 뺍니다. 그러나 결국 주파수와 마찬가지로 파장도 FM에 따라 변합니다! 광선의 경로 차이와 상대 위상 편이가 모두 변경됩니다. 경로 차이가 크면 주파수의 작은 변화에도 상당한 위상 편이가 발생합니다. 기본적인 기하학적 계산은 다음 관계로 이어집니다. 총 신호의; C Δf - 주파수 편차. 여기에서 총 AM이란 두 신호의 진폭 합에서 차이로 총 신호 진폭의 변화를 의미합니다. 주파수와 파장 foλ의 곱이 빛의 속도 c와 같다는 점을 고려하면 공식을 더욱 단순화할 수 있습니다: ΔС = с/0 Δf. 이제 완전한 AM XNUMX-빔 FM 신호를 얻으려면 약 XNUMXkm의 빔 경로 차이가 충분하다는 것을 쉽게 계산할 수 있습니다. 이동 차이가 더 작으면 AM 깊이는 비례하여 감소합니다. 글쎄, 만약 더 있다면? 그런 다음 변조 사운드 진동의 한 주기에서 간섭 신호의 총 진폭이 최대값과 최소값을 여러 번 통과하고 FM에서 AM으로 변환하는 동안 왜곡이 극도로 강해 오디오를 완전히 읽을 수 없게 됩니다. AM 감지기에 수신되었을 때의 신호. FM 간섭은 매우 유해한 현상입니다. 그것은 우리가 방금 본 것처럼 수반되는 AM 스퓨리어스 신호뿐만 아니라 스퓨리어스 위상 변조를 유발하여 좋은 FM 수신기에서 수신될 때에도 왜곡을 유발합니다. 그렇기 때문에 하나의 신호가 우세한 공간에서 안테나를 그 위치로 옮기는 것이 중요합니다. 지향성 안테나는 직접 신호를 증가시키고 다른 방향에서 오는 반사 신호를 감쇠하므로 항상 사용하는 것이 좋습니다. 가장 단순한 검출기 수신기의 경우에만 간섭이 유용한 역할을 하여 전송을 들을 수 있게 했지만 전송은 모든 곳이 아니라 특정 장소에서만 약하게 또는 큰 왜곡으로 들릴 수 있습니다. 이것은 Terletsky Park의 수용량의 주기적 변화를 설명합니다. 주파수 검출기가 있는 검출기 수신을 개선하는 근본적인 방법은 진폭 검출기 대신 주파수 검출기를 사용하는 것입니다. 무화과. 도 2는 단일 고주파 게르마늄 트랜지스터 VT1에서 만들어진 간단한 주파수 검출기가 있는 휴대용 검출기 수신기의 다이어그램을 보여준다. 게르마늄 트랜지스터를 사용하는 이유는 접합부가 약 0,15V의 임계 전압에서 개방되어 다소 약한 신호를 감지할 수 있기 때문입니다. 실리콘 트랜지스터의 접합부는 약 0,5V의 전압에서 열리고 실리콘 트랜지스터를 사용하는 수신기의 감도는 훨씬 낮습니다.
이전 설계에서와 같이 안테나는 KPI C1을 사용하여 신호 주파수에 맞춰진 입력 회로 L1C1에 연결됩니다. 입력 회로의 신호는 트랜지스터의 베이스에 공급됩니다. 다른 하나는 신호 주파수에 맞춰진 입력 회로인 L2C2에 유도적으로 연결됩니다. 유도 결합으로 인한 진동은 입력 회로의 진동에 비해 위상이 90 ° 이동합니다. 코일 L2의 탭에서 신호가 트랜지스터의 이미 터로 공급됩니다. 차단 커패시터 C3 및 고 저항 전화 BF1은 트랜지스터의 콜렉터 회로에 포함됩니다. 신호의 양의 반파가 베이스와 이미 터에 작용하고 이미 터의 순간 전압이 더 높을 때 트랜지스터가 열립니다. 동시에 감지되고 평활된 전류가 콜렉터 회로의 전화기를 통과합니다. 그러나 양의 반파는 회로의 발진 위상이 90° 이동할 때 부분적으로만 겹치므로 감지된 전류는 신호 레벨에 의해 결정되는 최대값에 도달하지 않습니다. FM에서는 주파수 편차에 따라 L2C2 회로의 위상-주파수 특성(PFC)에 따라 위상 편이도 변경됩니다. 주파수가 한쪽으로 편향되면 위상 편이가 감소하고 베이스와 에미터에서 신호의 반파가 더 많이 중첩되어 검출 전류가 증가합니다. 주파수가 반대쪽으로 편향되면 반파의 겹침이 줄어들고 전류가 떨어집니다. 이것이 주파수 신호 감지가 발생하는 방식입니다. 검출기 전달 계수는 L2C2 회로의 품질 계수에 직접적으로 의존하며 가능한 한 높아야합니다 (계산한대로 최대 700까지). 이것이 트랜지스터의 이미 터 회로와의 연결이 선택되는 이유입니다. 약한. 물론 이러한 간단한 감지기는 수신된 신호의 AM을 억제하지 않으며 감지된 전류는 입력의 신호 레벨에 비례하므로 명백한 단점이 있습니다. 정당성은 탐지기의 탁월한 단순성에만 있습니다. 이전과 마찬가지로 수신기는 텔레스코픽 안테나가 위쪽으로 확장되고 전화 잭이 아래에있는 작은 케이스에 조립됩니다. 두 KPI의 핸들이 전면 패널에 표시됩니다. 이 커패시터는 별도로 조정하면 더 큰 볼륨과 더 나은 수신 품질을 얻을 수 있으므로 하나의 장치로 결합해서는 안됩니다. 수신기 코일은 프레임이 없으며 직경 0,7mm의 맨드릴에 PEL 8 와이어로 감겨 있습니다. L1에는 5턴이 있고 L2에는 접지 단자부터 세어 7번째 턴부터 탭된 2턴이 있습니다. 가능하면 L2 코일을 은도금 와이어로 감아 품질 계수를 높이는 것이 좋습니다. 와이어 직경은 중요하지 않습니다. 코일의 인덕턴스는 잘 들리는 VHF 스테이션이 해당 KPI의 튜닝 범위 중간에 있도록 권선을 조이고 늘림으로써 선택됩니다. 15 ~ 20mm 이내의 코일 사이의 거리(코일 축이 평행)는 KPI에 납땜된 리드를 구부려서 선택합니다. 설명된 수신기를 사용하면 VHF에서 탐지기 수신 가능성, 도시 지역의 파도 통과 기능 등을 탐색하여 많은 재미있는 실험을 수행할 수 있습니다. 수신기를 추가로 개선하기 위한 실험은 제외되지 않습니다. 그러나 주석 막이 있는 고임피던스 헤드폰을 수신할 때의 음질은 많이 부족합니다. 이와 관련하여 더 나은 음질을 제공하고 급전선으로 수신기에 연결된 다양한 실외 안테나를 사용할 수 있는 고급 수신기가 개발되었습니다. 현장 전원 수신기 간단한 탐지기 수신기로 실험하는 동안 우리는 탐지된 신호의 전력이 충분히 높고(수십에서 수백 마이크로와트) 전화기의 다소 큰 소리를 제공할 수 있는지 반복적으로 확인해야 했습니다. 그러나 주파수 감지기(FR)가 없기 때문에 수신이 중요하지 않은 것으로 판명되었습니다. 두 번째 수신기(그림 2)는 이 문제를 어느 정도 해결하지만 고주파 신호에 의한 트랜지스터의 직교 전력 공급으로 인해 신호 전력도 비효율적으로 사용됩니다. 따라서 수신기에 두 개의 검출기를 사용하기로 결정했습니다. 진폭 - 트랜지스터에 전원을 공급합니다. 주파수 - 더 나은 신호 감지를 위해. 개발 된 수신기의 구성표는 그림 3에 나와 있습니다. 삼.
외부 안테나(루프 다이폴)는 240 ~ 300 옴의 웨이브 임피던스를 가진 VHF 리본 케이블로 만든 1선 라인으로 수신기에 연결됩니다. 케이블과 안테나의 일치는 자동으로 이루어지며 탭과 코일의 연결 지점을 선택하여 입력 회로 L1CXNUMX과의 일치가 이루어집니다. 일반적으로 피더를 입력 회로에 불균형하게 연결하면 안테나 피더 시스템의 잡음 내성이 감소하지만 수신기의 감도가 낮기 때문에 여기서는 중요하지 않습니다. 커플 링 코일 또는 밸런싱 변압기를 사용하여 피더를 대칭으로 연결하는 잘 알려진 방법이 있습니다. 저자의 조건에 따라 루프 쌍극자는 기존의 절연 장착 와이어로 만들어지고 전계 강도가 최대인 발코니에 배치되었습니다. 피더의 길이는 5m를 초과하지 않았으며 길이가 미미한 경우 피더의 손실은 무시할 수 있으므로 전화선을 성공적으로 사용할 수 있습니다. 입력 회로 L1C1은 신호 주파수로 조정되고 고주파 다이오드 VD1에서 생성된 진폭 검출기에 의해 방출된 고주파 전압이 정류됩니다. 발진 진폭은 FM 동안 변하지 않기 때문에 정류된 DC 전압을 평활화하기 위한 요구 사항이 거의 없습니다. 그러나 다중경로 전파 중에 발생할 수 있는 스퓨리어스 AM 신호를 제거하기 위해(위의 간섭 사례 참조) 평활 커패시터 C4의 커패시턴스가 크게 선택됩니다. 정류 된 전압은 트랜지스터 VT1에 전원을 공급하는 데 사용되며 전류 소비를 제어하고 동시에 신호 레벨을 표시하기 위해 포인터 표시기 PA1이 사용됩니다. 수신기의 직교 주파수 응답은 트랜지스터 VT1과 위상 편이 회로 L2C2에 조립됩니다. 고주파 신호는 커플 링 커패시터 C3를 통해 입력 회로의 코일 탭에서 트랜지스터의베이스로 공급되고 위상 편이 회로의 코일 탭에서 이미 터로 공급됩니다. 탐지기는 이전 디자인과 정확히 동일하게 작동합니다. 블랙홀의 전송 계수를 높이고 트랜지스터의 증폭 특성을 더 잘 활용하기 위해 저항 R1을 통해 베이스에 바이어스를 가했기 때문에 디커플링 커패시터 C3를 설치해야 했습니다. 상당한 커패시턴스에주의하십시오. 저주파 전류를 이미 터로 단락시키기 위해 선택되었습니다. 오디오 주파수에서베이스를 "접지"하기 위해. 이것은 트랜지스터의 이득을 증가시키고 수신 볼륨을 증가시킵니다. 출력 변압기 T1의 1차 권선은 트랜지스터의 콜렉터 회로에 포함되어 있으며, 이는 트랜지스터의 높은 출력 저항과 전화의 낮은 저항을 일치시키는 역할을 합니다. 수신기는 고품질 스테레오 폰 TDS-6 또는 TDS-5과 함께 사용할 수 있습니다. 두 전화기(왼쪽 및 오른쪽 채널)가 병렬로 연결됩니다. 커패시터 C1는 차단 커패시터이며 콜렉터 회로에 침투하는 고주파 전류를 차단하는 역할을 합니다. SBXNUMX 버튼은 입력 회로를 설정하고 신호를 검색할 때 컬렉터 회로를 닫는 데 사용됩니다. 동시에 전화기의 소리는 사라지지만 표시기의 감도는 크게 증가합니다. 수신기의 디자인은 매우 다를 수 있지만 KPI C1 및 C2가 설치된 전면 패널(별도의 튜닝 노브가 장착됨)과 SB1 버튼이 필요합니다. 손의 움직임이 윤곽 조정에 영향을 미치지 않도록 패널을 금속 또는 호일 재질로 만드는 것이 바람직합니다. 또한 수신기의 공통 와이어 역할을 할 수도 있습니다. KPI 로터는 패널과 전기적으로 잘 접촉해야 합니다. 안테나 및 전화 커넥터 X1 및 X2는 동일한 전면 패널과 수신기 하우징의 측면 또는 후면 벽 모두에 설치할 수 있습니다. 치수는 전적으로 사용 가능한 부품에 따라 다릅니다. 그들에 대해 몇 마디 말합시다. 커패시터 C1 및 C2는 최대 정전 용량이 15 ... 25pF인 KPV 유형입니다. 커패시터 C3 - C5는 소형 세라믹을 사용했습니다. 코일 L1 및 L2는 프레임이 없으며 직경 8mm의 맨드릴에 감겨 있으며 각각 5회 및 7회 회전합니다. 권선 길이 10 ~ 15mm(설정 시 조정). PEL 와이어 0,6 ~ 0,8mm이지만 특히 L2 코일의 경우 은도금을 사용하는 것이 좋습니다. 탭은 트랜지스터 전극에 1회전, 안테나에 1,5회전에서 만들어집니다. 코일은 서로 동축 및 평행하게 배열될 수 있습니다. 코일 사이의 거리(10 ... 20mm)는 조정 중에 선택됩니다. 수신기는 코일 사이의 유도 결합이 없는 경우에도 작동합니다. 트랜지스터의 전극 간 정전 용량을 통한 용량 결합이면 충분합니다. 방송용 라우드스피커에서 Transformer T1이 준비되었습니다. VT1은 차단 주파수가 400MHz 이상인 모든 게르마늄 트랜지스터가 적합합니다. 예를 들어 GT313A와 같은 p-n-p 트랜지스터를 사용하는 경우 다이얼 표시기와 다이오드를 켜는 극성을 반대로 해야 합니다. 다이오드는 게르마늄 고주파일 수 있습니다. 총 편향 전류가 50 - 150μA인 표시기는 수신기에 적합합니다(예: 테이프 레코더의 녹음 레벨 다이얼 표시기). 수신기를 설정하면 잘 들리는 라디오 방송국의 주파수에 맞게 회로를 조정하고 최대 볼륨 및 수신 품질을 위한 코일 탭의 위치를 선택하고 코일 간의 연결을 선택합니다. 최대 볼륨에서도 저항 R1을 선택하는 것이 유용합니다. 발코니에 설명된 안테나가 있는 수신기는 라디오 센터에서 최소 4km 떨어진 거리에서 직접 가시성이 없는 경우(집에서 차단됨) 가장 강력한 신호로 두 스테이션의 고품질 수신을 제공했습니다. 트랜지스터의 컬렉터 전류는 30...50 μA였습니다. 물론, 검출기 VHF 수신기의 가능한 설계는 설명된 것에 제한되지 않습니다. 반대로 그들은 이 흥미로운 방향의 첫 번째 실험으로만 간주되어야 합니다. 지붕에 설치하여 원하는 라디오 방송국으로 향하는 효율적인 안테나를 사용하면 라디오 방송국에서 상당한 거리에서도 충분한 신호 강도를 얻을 수 있습니다. 이것은 고품질 헤드폰 수신에 대한 매우 매력적인 전망을 열어 주며 경우에 따라 확성기 수신도 가능할 수 있습니다. 보다 효율적인 감지 회로와 고품질 체적, 특히 나선형 공진기를 발진 회로로 사용하면 수신기 자체의 개선이 가능합니다. 저자: V.Polyakov, 모스크바
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