В практике радиоприема нередко возникает необходимость преобразовывать сигналы одной частоты в другую. Например, частоты радиостанций КВ-диапазона в частоты СВ-диапазона, частоты УКВ-диапазона - 65-74 МГц в УКВ-диапазон частот 87-108 МГц и наоборот. Это расширяет возможности существующих радиосредств.
Например,прослушивать радиостанции КВ-диапазона на радиоприемниках, имеющих СВ-диапазон, использовать импортные радиоприемники для прослушивания радиостанций в отечественном диапазоне и отечественных радиоприемников для приема радиостанций западного стандарта час-ми, Нередко возникает проблема преобразования частот в рамках одного на кого-нибудь диапазона: КВ - в КВ, УКВ - в УКВ и т.д.
Поставленные задачи наиболее просто решаются использованием специальных устройств - радиоконвертеров, называемых обычно просто конвертерами. Эти устройства преобразуют сигналы из одних частот в другие.
Обычно используют конвертеры для преобразования радиосигналов в диапазонах СВ и КВ (сигналы с амплитудной модуляцией) и УКВ (частотная модуляция). Такие конвертеры часто называемым , соответственно, АМ- и ЧМ-конвертерами. Хотя встречаются АМ-устройства - для УКВ-диапазона и ЧМ - для КВ-, СВ- и даже для ДВ-диапазона.
Конвертер, как правило, представляет собой супергетеродинный радиоприемник с обычно неперестраиваемым гетеродином. Кстати, достаточно часто конвертеры имеют коэффициент усиления больше единицы, т.с. производят усиление сигнала. За счет преобразования радиосигнала повышается общая помехозащищенность радиоприема.
В основе схемы конвертера обычно лежит схема смесителя и генератора (гетеродина), осуществляющих преобразование частоты сигнала. Принцип преобразования основан на получении разности или суммы частот входного сигнала и частоты гетеродина: разность - для преобразования из большей частоты в меньшую, сумма - из меньшей частоты в более высокую. Полученная разностная (или суммарная) частота и является выходным сигналом конвертера и, соответственно, входным сигналом для последующего приемника.
На рис.1 представлены примеры типовых схем генераторов, часто используемых в гетеродинах конвертеров. Для обеспечения предварительного усиления входных радиосигналов в составе конвертеров применяют одно- или многотранзисторные усилители высоких частот - УВЧ.
Рис.1. Примеры схем генераторов, используемых в гетеродинах конвертеров.
На рис.2 и 3 представлены несколько вариантов схем АМ-конвертеров, осуществляющих преобразование радиосигналов из диапазона сигналов КВ в радиодиапазон СВ. При этом приведены два варианта схем и конструкций конвертеров: первый - настройка на частоты радиостанций СВ-радиоприемником, второй - элементами конвертера при фиксированной настройке радиоприемника.
Выбирая схему конвертера, следует учитывать, что первый вариант проще и дешевле второго.
На рисунке 2 представлена одна из схем АМ-конвертера (КВ в СВ) с настройкой на необходимую частоту (радиостанции КВ-диапазона) СВ-радиоприемником.
Рис.2. Схема АМ-конвертера ( КВ в СВ ) с фиксированной частотой гетеродина.
Данный конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в четырех поддиапазонах:
Конвертер состоит из гетеродина (Т2) и усилителя-смесителя (Т1). Гетеродин выполнен по схеме индуктивной трехточки. Напряжение гетеродина подается в эмиттерную цепь смесителя.
Входной контур (L1, L2-С7С8/С11С12/С15С16/С19С20) - широкополосный, настроен на середину каждого КВ-диапазона (14 м, 20 м, 25 м, 41 м).
Контур гетеродина настраивается так, чтобы при настройке на среднюю частоту каждого КВ-поддиапазона на выходе конвертера получились разностные составляющие с промежуточной частотой, находящейся в середине средневолнового диапазона. Выбор соответствующего поддиапазона осуществляется с помощью переключателя.
Выход конвертера подключается к антенному входу СВ-радиоприемника. В качестве антенны конвертера используется отрезок медного провода.
Радиоэлементы:
Катушки наматывают на каркасах 5 мм. L1, L2 размещены на общем каркасе на расстоянии 5 мм одна от другой.
Переключатель КВ-поддиапазонов Б1 - П2К.
На рисунке 3 представлен еще один вариант АМ-конвертера (КВ в СВ) с фиксированной частотой гетеродина и настройкой СВ-радиоприемником.
Рис.3. Схема АМ-конвертера ( КВ в СВ ) с фиксированной частотой гетеродина.
Этот конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в диапазонах:
Радиоэлементы:
Конденсаторы типа КЛС. КМ, КД и т.д.. С20 - К50-6, К53-14 и др.
Катушки наматывают на каркасах диаметром 7 и высотой 10 мм. Подстройка - ферритовые сердечники диаметром 5 мм. Катушки L1, L2 и LЗ, L4 расположены на общих каркасах.
Намоточные данные катушек:
На рис. 4 представлен один из вариантов АМ-конвертера (КВ в СВ) с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина и фиксированной выходной частотой (СВ). Этот конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в диапазонах: 25 м, 31 м, 41 м, 49 м, 52 м.
Рис.4. Схема АМ-конвертера (КВ в СВ) с фиксированной выходной частотой (СВ) и с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина.
Радиоэлементы:
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д., С10 - К50-6. К53-14 и др. Катушки наматывают на каркасах диаметром 7 и высотой 10 мм. Подстройка - ферритовые сердечники диаметром 5 мм.
Следует заметить, что приведенный конвертер с перестраиваемыми частотами входного контура и фиксированной выходной частотой фактически является обычной и стандартной частью супергетеродинного радиоприемника и всегда присутствуют в его составе. Это его УВЧ и гетеродин. Для такого узла выходная частота составляет стандартную фиксированную величину - 465 кГц.
В последнее время более широкое распространение получили ЧМ-конвертеры УКВ-диапазонов. Это объясняется сравнительно простыми схемами, конструкциями, малыми габаритами и высоким качеством радиопередач, связанных с особенностями ЧМ-модуляции.
На рисунке 5 представлены схемы ЧМ-конвертеров, осуществляющих преобразование радиосигналов из диапазона 65.8-73 МГц в диапазон частот 95.8-103 МГц. Данные устройства позволяют прослушивать радиостанции традиционного отечественного диапазона на импортных радиоприемниках и магнитолах.
В схеме конвертера - рисунке 5 (а) использованы два полевых транзистора. На Т1 собран усилитель и смеситель, на Т2 - гетеродин. Частота гетеродина - 30 МГц.
Частота выходного сигнала равна частоте входного плюс частота гетеродина.
Ввод данного устройства подключается к антенне, в качестве которой может быть использована телескопическая антенна или кусок толстого медного провода. Выход конвертера подключается к антенному входу' или непосредственно к телескопической антенне используемого радиоприемника.
Рис.5. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров с использованием полевых транзисторов (65.8-73 МГц в 95.8-103 МГц).
Радиоэлементы:
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д. L1, L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4: L1 - 1+4 витков, L2 - 2+8 витков, подстроечники - латунные.
Настройка УКВ конвертеров производится по следующему принципу: подстроечником катушки L2 устанавливается частота гетеродина равной 30 МГц, с помощью подстроечника L1 входной контур настраивается на середину отечественного диапазона.
Приведенную схему можно использовать как для преобразования радиочастот из отечественного диапазона (65-73 МГц) в зарубежный (87-108 МГц), так и наоборот - из 87-108 МГц в 65-73 МГц. Данный конвертер можно использовать и для других частотных диапазонов. В этих случаях параметры используемых контуров и частоты гетеродина конвертера корректируют в зависимости от выбранных частот входного и выходного сигналов.
На рисунке 5 (б) приведена схема конвертера повышенной чувствительности. Для этого к схеме конвертера, представленной и описанной выше, добавлен усилитель высокой частоты на р-п-р транзисторе. Для обеспечения преемственности описания в новой схеме сохранена нумерация сходных элементов предыдущей схемы рис.3 (а).
Радиоэлементы:
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д. L1, L2, LЗ - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4 мм; L1, LЗ -1+4 витков, L2 - 2+8 витков, подстроечники - латунные.
На рис.6 приведены схемы УКВ-конвертеров на биполярных транзисторах. Приведенные параметры радиоэлементов предназначены для преобразования частот диапазона 65-73 МГц в 87-108 МГц. Это позволяет принимать на импортные радиоприемники передачи отечественных радиостанций.
Схемы отличаются доступностью деталей, простотой конструкций и настройки.
Рис.6. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на биполярных транзисторах (65-73МГц в 95.8-103МГц).
Радиоэлементы для схемы рисунка 6 (а):
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1, L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой - 10 витков провода ПЭВ 1,0, второй - 6 витков ПЭВ 1,0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. LЗ, L4 - на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4, LЗ - 4 витка, L4 -10 витков, подстроечник - латунный.
На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90 градусов друг к другу.
Радиоэлементы для схемы рисунке 6 (б):
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1, L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой - 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй - 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. LЗ - дроссель, индуктивность не менее 10 мкГн, эту катушку можно намотать на кольце 1000 НН диаметром 5 мм.
L4 - на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4, 10 витков, подстроечник - латунный. На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90-градусов друг к другу.
К недостаткам приведенных схем следует отнести, например, нестабильность частоты гетеродина. Это вызвано нестабильностью параметров LС-контура. Схему конвертера можно существенно улучшить, если работу гетеродина стабилизировать кварцевым резонатором.
На рисунке 6 (г) приведена схема улучшенного варианта конвертера УКВ-диапазона. Частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором.
Радиоэлементы для схемы рис.6 (а):
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1, L2 - бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой - 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй - 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка, L3, L4 - индуктивности не менее 10 мкГн, эти катушки можно намотать на кольцах 1000 НН диаметром 5 мм.
Q1 - кварцевый резонатор на частоту 22-36 МГц.
На рисунке 7 представлены две схемы УКВ-конвертеров в конструкциях которых использованы полевые транзисторы с изолированными затворами - МОП-транзисторы. Это позволяет упростить схемы при повышении их качественных параметров.
Рис.7. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на биполярных и МОП-транзисторах.
Гетеродины выполнены по стандартным схемам. МОП-транзисторы применены в УВЧ.
Радиоэлементы для схемы рис.3.7.а:
Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.
L1, L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4; L1 - 1+4 витков, L2 - 5 витков, подстроечники - латунные. LЗ - на каркасе 6 мм от КВ контура радиоприемника, 2+9 витков провода ПЭВ 0,15-0,2.
На рисунке 7 (б) представлена схема аналогичного конвертера, отличающаяся от предыдущей наличием дополнительного УВЧ на транзисторе. Это позволяет повысить чувствительность конвертера.
Радиоэлементы для схемы рисунке 7 (б):
Катушки L1, L2 - на каркасах диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4; L1, L4 - 1+4 витков, L2 - 5 витков, подстроечники -латунные. LЗ - на каркасе 6 мм от КВ контура радиоприемника, 2+9 витков провода ПЭВ 0,15-0,2.
Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.