Elektronika - baza wiedzy

Odbiornik radiowy


Przedstawiona w artykule konstrukcja zapoznaje młodych konstruktorów z poszczególnymi blokami odbiornika radiowego i zasadami ich funkcjonowania, zaspokajając jednocześnie potrzebę samodzielnego skonstruowania w pełni funkcjonalnego radia.

Odbiornik radiowy został skonstruowany do odbioru I Programu Polskiego Radia nadawanego na falach długich, na częstotliwości 225 kHz z Radiowego Centrum Nadawczego Polskiego Radia w Solcu Kujawskim. Ponieważ jest to jedyna stacja poniżej 30 MHz nadająca regularnie swój program radiowy w języku polskim, zrezygnowano z możliwości przestrajania odbiornika, ograniczając się jedynie do możliwości odbioru tej jednej stacji nadawczej. Uproszczenie to znacznie ułatwi uruchomienie konstrukcji początkującym elektronikom, ponieważ odpada kłopot zapewnienia odpowiedniej współbieżności przestrajania obwodu antenowego z obwodem heterodyny.

Odbiornik składa się z następujących bloków funkcjonalnych:


wejściowego obwodu rezonansowego anteny ferrytowej z elementami C1, C2, L1, L2,
układu heterodyny (generatora lokalnego) zawartego w US1, wraz z elementami zewnętrznymi L3, C4, C5, C6, C7, R1,
mieszacza sygnału odbieranego i sygnału heterodyny (wewnątrz US1),
obwodu wyjściowego pośredniej częstotliwości z elementami zewnętrznymi L4, C8, C9,
stabilizatora pomocniczego z T1 do zasilania US1,
wzmacniacza p. cz. z tranzystorem T2,
detektora AM na diodach D2, D3,
filtru rezonansowego do wytłumienia zbędnych produktów przemiany częstotliwości za detektorem,
przedwzmacniacza m. cz. z układem US2,
końcowego wzmacniacza mocy m. cz. z układem US3.
Opis układu i zasada jego działania

Schemat odbiornika jest przedstawiony na rys. 1. Sygnał stacji nadawczej 225 kHz zostaje wstępnie wydzielony w obwodzie rezonansowym anteny, i podany do wejścia układu US1 (końcówki 1 i 2). Właściwe dopasowanie impedancji anteny i układu jest zrealizowane dzięki odpowiedniej przekładni uzwojeń L1 i L2. Dopasowanie to jest zrealizowane z wartości 1M? na 1,5 k?. Wewn?trz układu US1 następuje zmieszanie sygnału użytecznego z sygnałem heterodyny 690 kHz. W wyniku tego powstaje szereg produktów przemiany częstotliwości, z których wykorzystujemy tylko różnicę częstotliwości heterodyny i sygnału stacji nadawczej. Różnica ta ma wartość 465 kHz. Częstotliwość ta jest wydzielona w obwodzie rezonansowym L1, C8, C9, który odfiltrowuje zbędne produkty przemiany częstotliwości. Filtr ten ustala jednocześnie szerokość pasma przenoszenia odbiornika. Dla przypomnienia należy podać że pasmo to dla emisji AM (A3E) nie może być węższe niż 6 kHz, aby nie zawężać zbytnio pasma przenoszonych częstotliwości akustycznych i tym samym nie pogarszać zrozumiałości audycji radiowej. Dopasowanie impedancji filtru p. cz. jest zrealizowane od strony układu scalonego za pośrednictwem dzielnika pojemnościowego C8, C9, natomiast od strony wzmacniacza p. cz. poprzez uzwojenie wtórne filtru 7x7 typu 104. Dalej sygnał p. cz. jest wzmacniany przez wzmacniacz p. cz. zbudowany na tranzystorze T2. Na kolektorze tego tranzystora uzyskujemy sygnał o amplitudzie 5 - 20 mV. Sygnał ten jest poddany detekcji przez diody D2, i D3 pracujące w układzie podwajacza napięcia. Za detektorem znajduje się filtr rezonansowy wycinający ze zdemodulowanego sygnału m. cz. resztki sygnału p. cz. i zbędnych produktów przemiany częstotliwości, które mogą się jeszcze w tym miejscu pojawić. Filtr składa się z indukcyjności L5, i pojemności C17, C18, i C19. Proszę zwrócić uwagę na fakt że kondensator C17 pełni tutaj podwójną rolę. Jest on mianowicie elementem filtru i jednocześnie elementem układu prostowniczego detektora składającego się z elementów C15, C17, D2, D3. Następnym blokiem po filtrze jest przedwzmacniacz m. cz. na wzmacniaczu operacyjnym US2 , którego zadaniem jest wzmocnienie sygnału akustycznego do poziomu umożliwiającego prawidłowe wysterowanie końcówki mocy, zbudowanej przy użyciu wzmacniacza operacyjnego dużej mocy w układzie US3.

Montaż odbiornika

Montaż odbiornika radiowego należy rozpocząć od wykonania płytki drukowanej przedstawionej na rys. 2. Płytka została tak zaprojektowana aby można ją było wykonać przy pomocy pisaka do druku z końcówką 0,5 mm. Oczywiście bardziej zaawansowani czytelnicy mogą wykonać tą płytkę metodą fotochemiczną. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej przedstawia rys. 3. Najpierw należy wlutować w wykonaną przez nas płytkę zworę oznaczoną ZW1 i podstawki pod układy US1, i US2. Podstawka w miejscu układu US1 jest niezbędna ze względu na konieczność chwilowego wyjęcia układu US1 podczas uruchomienia odbiornika co jest opisane w dalszej części artykułu. Następnie wlutowujemy odpowiednie gniazdka do podłączenia głośnika i napięcia zasilającego 12V. W dalszej kolejności montujemy pozostałe elementy naszego radia. Potencjometr siły głosu R12 montujemy na przedniej ściance obudowy wraz z wyłącznikiem napięcia zasilającego. Potencjometr łączymy z płytką odpowiedniej długości przewodem montażowym. W dolnej pokrywie obudowy mocujemy głośnik w wyciętym odpowiednio na ten cel otworze. Teraz przystępujemy do wykonania anteny ferrytowej. W tym celu należy postarać się o pręt ferrytowy o średnicy 8 - 12 mm i długości nie mniejszej niż 120 mm. Pręt ten należy owinąć kilkoma warstwami papieru klejącego, a następnie nawinąć na tak przygotowaną powierzchnie 100 zwojów drutu miedzianego w izolacji DNE 0,3. Uzwojenia należy nawijać ciasno i starannie zwój obok zwoju w jednej warstwie. Wykonane w ten sposób uzwojenie L1 należy zabezpieczyć przed rozwinięciem się klejem wodoodpornym lub taśmą klejącą. Na środkową część uzwojenia L1 należy znowu nawinąć pasek papieru klejącego lub taśmy klejącej, jako podkład pod uzwojenie L2. Teraz na wykonanym podkładzie nawijamy 6 zwojów drutu DNE 0,3 i zabezpieczamy go przed rozwinięciem się. Pozostawione po nawinięciu końce przewodów powinny być wystarczająco długie aby umożliwić wygodny montaż anteny. Teraz należy przymocować mechanicznie wykonaną przez nas antenę do płytki drukowanej. Służą do tego nacięcia na płytce wykonane w miejscu oznaczonym na rys. 3. jako "miejsce na antenę". W nacięcia te wsuwamy izolację termokurczliwą która obejmuje końce anteny. Pomiędzy prętem antenowym i płytką, pod izolacją termokurczliwą umieszczamy podkładki wykonane z grubej tektury tak aby uzwojenia anteny na pręcie nie dotykały bezpośrednio płytki, i zaciskamy izolację w strumieniu gorącego powietrza. Następnie lutujemy końce uzwojeń antenowych do odpowiednich punktów na płytce. Wartość kondensatora C2 oznaczonego na schemacie gwiazdką dobieramy podczas uruchomienia układu.

Uruchomienie odbiornika radiowego

Uruchomienie radia rozpoczynamy od podłączenia napięcia zasilającego 12V. Napięcie to powinno być dobrze odfiltrowane i stabilizowane. Tolerancja napięcia zasilającego nie może być gorsza niż +/-10%. Niespełnienie tego warunku może być bardzo poważnym utrudnieniem przy uruchamianiu układu. Następnie sprawdzamy wartość napięcia na końcówce 8 układu US1. Powinno być ono zbliżone do 7V. Do każdego rdzenia filtru 7x7 wkraplamy kroplę oliwki do maszyn precyzyjnych, ułatwi to ich strojenie. Teraz montujemy w podstawkę układ US1 i ustawiamy częstotliwość heterodyny na 690 kHz , za pomocą rdzenia w filtrze L3. Pamiętajmy o każdorazowym odłączeniu napięcia zasilającego przed montażem lub demontażem układu US1. Następnie powinniśmy przystąpić do wstępnego zestrojenia obwodu antenowego i obwodu p. cz. W tym celu należy posłużyć się prostym generatorem [1], oraz sondą do pomiaru napięć zmiennych [2]. Po wyjęciu z podstawki układu US1 podłączamy przeciwsobne wyjścia generatora do styków 4 i 5 w podstawce, a sondę do kolektora tranzystora T2. Teraz ustawiamy generator na częstotliwość 465 kHz i staramy się zestroić obwód rezonansowy na maksimum sygnału. Jeżeli amplituda sygnału okaże się za wysoka to sondę możemy podłączyć bezpośrednio do bazy T2. Następnie podłączamy generator do styków 1 i 2 w podstawce, a w zastępstwie kondensatora C2 agregat strojeniowy 2x250 pF. Ustawiamy generator na częstotliwość 225 kHz, i staramy się zestroić obwód anteny do rezonansu. Jako wskaźnik rezonansu może posłużyć wspomniana wcześniej sonda [2] podłączona do obwodu antenowego. Ostatnim obwodem rezonansowym jest filtr za detektorem, jednak jego strojenie nie jest krytyczne i dlatego możemy jedynie ograniczyć się do całkowitego wkręcenia rdzenia w filtrze 7x7 typu 116. Teraz możemy powtórnie zamontować układ US1 i podłączyć głośnik o impedancji minimum 8? i mocy 10W. Po w3ączeniu napięcia zasilającego i ustawieniu potencjometru R12 w środkowym położeniu powinniśmy usłyszeć w głośniku sygnał audycji radiowej. Teraz należy za pomocą agregatu strojeniowego skorygować zestrojenie obwodu rezonansowego anteny na maksimum sygnału z głośnika, pamiętając jednocześnie o wcześniejszym odłączeniu sondy użytej do zgrubnego zestrojenia obwodu (sonda powoduje niewielkie odstrojenie od rezonansu). Następnie odłączamy agregat strojeniowy i staramy się dobrać taką pojemność C2 aby uzyskać sygnał nie gorszy niż ten, przy podłączonym agregacie. Oczywiście lepszą metodą jest pomiar pojemności wymontowanego agregatu i odpowiednie dobranie kondensatorów ceramicznych. W egzemplarzu modelowym były to dwa kondensatory o pojemności 330 + 100 pF. Po prawidłowym zestrojeniu odbiornika należy umieścić go w obudowie razem z głośnikiem dynamicznym.