Одной из основных наших забот при создании этого радиоприемника была его избирательность - способность отфильтровать по возможности только интересующую нас полосу частот, передаваемую нужной нам станцией. Кажется, это у нас получилось неплохо. Но понятие помехоустойчивости все же шире. Ведь помехи могут быть и прямо в полосе принимаемых нами частот...
И вот, встречайте - обещанный дополнительный блок подавителя тональных помех. Устройство, полезное не только нашему приемнику, но и любому другому КВ-аппарату, хоть вещательному, хоть радиолюбительскому.
Суть в следующем: всякому человеку, занимавшемуся радиоприемом на коротких волнах, доводилось встречаться с помехами в виде некоего постоянного тона - воя или свиста, накладывающегося на принимаемую передачу. Особенно легко подобная ситуация возникает в SSB-приемниках - там для этого достаточно просто посторонней немодулированной несущей. Не сказать, чтобы это так уж сильно мешало разбирать речь, но ведь помеха может быть и просто сильнее нужного нам сигнала. Да и слушать пятнадцатиминутную новостную передачу в таком "музыкальном сопровождении" - то еще удовольствие.
Так что задача ясна: необходимо создать узел, подавляющий некую частоту в звуковом спектре. Поскольку вырезаться будет не очень широкая полоса частот, разборчивость речевой программы от этого не пострадает. В частотных характеристиках дешевых колонок или наушников подобных провалов тоже ведь немало, и ничего - слушают люди.
Первое, что приходит в голову человеку, знающему только школьную физику - колебательный контур. Только не параллельный, как мы все привыкли, а последовательный. Он не выделяет, а наоборот вырезает свою резонансную частоту. Однако создание плавно перестраиваемого колебательного контура на крайне низкие частоты до меньших одного килогерца потребует чудовищной емкости КПЕ и катушки индуктивности во многие тысячи витков. Получится хрупкий, нестойкий к наводкам узел, размером в половину нашего приемника. Так что на таких низких частотах решение надо искать среди RC-цепей.
К счастью, в радиотехнике хорошо известна вот такая вещь - режекторный (т.е. подавляющий определенную полосу частот) RC-фильтр.
Увы, это - только идея. Принцип, далекий от практически полезного результата. Для того, чтобы лихо давить подобные помехи одним поворотом ручки, нам надо будет решить несколько технических проблем.
Во-первых, даже приемник с хорошим ЭМФ принимает полосу звуковых частот от 0,3 до 3,3 кГц. А с фильтром основной селекции похуже - и того больше. Помеха же может расположиться в любой точке этого спектра. Вообще-то, показанный выше фильтр плавно и удобно подстраивается по частоте изменением резистора R3. Но не в 11 же раз! Изменение соотношений между номиналами деталей фильтра ухудшает его характеристики. Конечно, в Интернете что-нибудь на такой случай найдется самой разной степени извращенности, вплоть до цифровой обработки сигнала на специализированных аудиопроцессорах. Но мы же договорились: создавать аппарат годным для постройки в партизанских условиях из самой простейшей и повсеместно применяемой элементной базы. Но не заказывать же для перестройки фильтра строенный переменный резистор, у которого сопротивление одной из секций было бы вдвое меньше двух других.
А почему, собственно, нет? Сдвоенные переменные резисторы для стереоаппаратуры, звуковых генераторов и прочих надобностей - не такой уж дефицит. Ну, а дальше в моей памяти всплыл этот эскиз из "Юного техника", когда-то полученного в детстве в первый год подписки.
Тогда там предлагали так обходиться при отсутствии сдвоенного переменника. Ну, а мы поставим спереди готовый сдвоенный переменный резистор на 100 кОм, а сзади - одинарный на 50 кОм. Резисторы возьмем современные импортные с длинной прорезью в вале. Из прочного дюраля или стального листа сделаем соединительную скобу. Отверстие диаметром 3-4 мм в задней стойке служит для выхода проводов от деталей, припаянных прямо к выводам переднего сдвоенного резистора. Эти детали - C83, C84, R804, R805 следует разместить так, чтобы они были внутри пространства скобы, не мешая движению поводка. Тщательно изолируйте их изоляционными трубочками от замыканий друг с другом и со скобой.
На нижней поверхности сделаем два отверстия, удобнее с нарезанной метчиком резьбой, для крепления всей конструкции на скобу, которой она будет прикрепляться к лицевой панели приемника.
Из прочной стальной проволоки диаметром 1-1,5 мм сделаем соединительный поводок. Лучше взять такой диаметр проволоки, чтобы она слегка не входила в прорезь ручки. Тогда мы сможем подточить петли на концах поводка плоским напильником "на клин", и туго вставленный на место поводок будет надежно держаться даже без его пайки. (напоминаю, если паять все же придется: сталь на обычной канифоли не паяется, нужен активированный флюс, хотя бы ЛТИ-120 из радиомагазина).
Впрочем, возможно вам удастся обойтись и вовсе без механических работ. Сейчас выпускается некоторое количество счетверенных переменных резисторов. Если вам удастся найти такой на 100 кОм, то достаточно соединить параллельно две из его секций, чтобы получить третий резистор вдвое меньшего сопротивления.
Но на этом проблемы не заканчиваются. Во-вторых, характеристики данного фильтра... крайне убоги. Уровень сигнала на отходе от частоты подавления восстанавливается слишком медленно, заваливая слишком уж широкую полосу частот. Да и максимальное подавление помехи не впечатляет. Чудес не бывает: цепочки из безразличных к частоте резисторов и плавно пропорционально меняющих свое сопротивление конденсаторов - это не колебательный контур с добротностью в сотни единиц. Способ решения этой проблемы известен тем читателям, что знакомились с нашими материалами по регенеративному ламповому приемнику - подкачать в фильтр его же собственный выходной сигнал, но слегка усиленный. Главное - не перестараться, чтобы не превратить фильтр в генератор. Впрочем, в отличие от катушек радиодиапазона, параметры низкочастотных цепей обратной связи на резисторах и конденсаторах точно рассчитываются и стабильно дозируются.
В общем, делается это так - под вертикальную черточку "Т" фильтра ставится подставка - резистор R4, на который и подкачивается напряжение положительной обратной связи.
Правда, нужно еще решить проблемы с сопротивлениями всего, что окружает фильтрующее звено. Источник сигнала должен иметь выходное сопротивление ниже чем у фильтра (ну, на это у нас худо-бедно похоже), резистор R4 тоже должен быть в несколько раз меньше сопротивлений фильтра, а вот входное сопротивление усилителя, наоборот должно быть в несколько раз выше сопротивления фильтров. И это еще при том, что наш перестраиваемый фильтр меняет свое сопротивление в полтора десятка раз!
Конечно, полевые транзисторы здесь были бы кстати... но обычные транзисторы доступнее и проще в обращении. В результате получилась вот такая схема:
Начинаем с эмиттерного повторителя, обеспечивающего достаточно высокое входное сопротивление. Но затем нам все же нужно произвести усиление по напряжению, да еще в фазе, а не в противофазе. Обычный каскад с общим эмиттером как раз фазу переворачивает. (Судите сами: если мы в схеме с ОЭ подаем на базу транзистора плюс, то он открывается, притягивая выходное напряжение ближе к "земле", к минусу) Так вот тут-то нам и пригодится "экзотика" - каскад с общей базой!
Получившаяся у нас схема обладает малым числом деталей и характерным симметричным построением. Она носит название "дифференциальный усилитель" и обладает рядом интересных качеств. Например, помеха по питанию, воздействуя одновременно на оба плеча усилителя, в значительной степени сама себя компенсирует. Впрочем, поскольку наш фильтр имеет дело с низкими уровнями сигнала, он дополнительно защищен от помех по питанию двухзвенным фильтром R813, R814, C86, C87, C88.
Дальнейшего упрощения схемы мы можем добиться, "завернув" вертикальную палочку Т наверх - к плюсу питания. Это не имеет значения - по переменному току эта точка схемы все равно заземлена, естественно при достаточной емкости и хорошем состоянии конденсаторов С86, С87. Зато теперь резистор R808 коллекторной нагрузки VT82 - и есть одновременно тот самый "резистор подкачки"! Коэффициент усиления каскада с общей базой зависит (об этом можно прочитать даже в школьном учебнике физики, где работа транзистора показана именно в этой схеме) от соотношения резисторов в цепи эмиттера и коллектора. Поэтому сопротивление R808 очень важно. При малом сопротивлении ослабевает эффект "умножения добротности", при большом - есть риск самовозбуждения системы. Кроме того, фильтр начинает хуже работать при его настройке на самые высокие частоты, так как там сопротивление этого резистора оказывается уже соизмеримым с сопротивлением фильтра. Чрезмерно форсировать добротность фильтра не следует и еще по одной причине - ширина полосы заграждения не должна быть уже нестабильности частоты настройки приемника, иначе помеха то и дело будет проходить мимо нее и вам придется постоянно подстраивать фильтр.
Выходной сигнал будем брать с минимальными искажениями с эмиттера VT81. Но поскольку режим работы системы зависит от соотношения R808 и R809, то необходимо развязать этот резистор от выхода. Иначе на фильтр будет влиять даже регулирование громкости. Применим еще один эмиттерный повторитель, благодаря которому схема будет работать стабильно и с любым усилителем, даже обладающим низким входным сопротивлением.
Вот только у всякого повторителя постоянное напряжение на выходе где-то на 0,6 В ниже, чем на базе. А оно у нас и так уже невелико. Чтобы оно совсем не прижалось к 0, увеличивая искажения, применим перевернутый каскад на транзисторе p-n-p-структуры.
О деталях. Для выдерживания точности соотношений между деталями фильтра вдвое уменьшенное сопротивление и вдвое увеличенная емкость получаются параллельным соединением деталей тех же номиналов и из той же партии, что и в другом плече фильтра. Впрочем, в случае конденсаторов это не гарантирует точности, разброс керамических очень велик. Так что, если есть такая возможность, лучше измерить чем-либо их емкость и подобрать детали, наиболее близкие по величине емкости. Либо использовать пленочные конденсаторы - они точнее.
В качестве VT81, VT82 автор вынужден вместо наших обычных BC547B потребовать применения транзисторов BC547C с повышенным коэффициентом усиления. А вот в качестве VT83 возможно применить практически любой маломощный p-n-p-транзистор, какой подвернется под руку. Но будьте особенно внимательными к правильной распайке транзисторов. Формовка выводов VT81 и VT82 не одинакова, а симметрична.
Поскольку входное сопротивление каскада на VT81 очень велико (доли Мегаома), для защиты от наводок провод от собственно фильтра к базе этого транзистора должен быть экранированным. Фильтр включается между переключателем между AM и SSB детекторами SA1 и регулятором громкости R1 (см. схему межблочных соединений). Дополнительный тумблер SA5 переключает регулятор громкости либо непосредственно на выход соответствующего детектора, либо на выход фильтра. Можно задействовать вторую группу контактов тумблера для отключения питания фильтра, когда он не используется. Но можно этого и не делать. Дополнительный ток, потребляемый фильтром - не более 3,5 мА. Полоса подавляемых частот - примерно от 350 Гц до 4 кГц. Насчет возможности встраивания фильтраа в другие радиоприемники и радиостанции могу сообщить также, что по результатам экспериментов работа устройства не нарушается при повышении напряжения питания как минимум до 12,5 В.
Впрочем, вполне допустимо и вовсе не отключать этот фильтр, а так с ним и работать, отогнав его вверх по частоте, пока он не нужен.
При сложном спектральном составе помехи полное ее подавление будет невозможно. Но все-таки возможность задавить хоть одну ее составляющую кое-чего да стоит. Отсюда вывод: при обнаружении нескольких точек настройки фильтра, в которых помеха ослабляется, настраивайтесь на самую нижнюю из них. Так вы задавите не гармоники, а самое сильное основное колебание. (а не забабахать ли нам сшестеренный переменный резистор и 2 фильтра последовательно, давящие основную частоту и вторую гармонику? Фильтр на вторую гармонику паяем на конденсаторах в 2400 пф, а на основную частоту - на удвоенном числе их же)))
Осталось только поднять чувствительность аппарата с помощью УРЧ, чтобы путешествие по коротким волнам стало не менее интересным, чем серфинг в Интернете.
Ну, и последнее. Приёмник получает имя "WOTA" по названию "Whole Over Technology Assotiation" - исследовательской организации из аниме-сериала "AKB0048". ВОт ТАкой будет ответ НАСТОЯЩИХ анимешников на недавнюю коряво сляпанную быдлячую провокацию с так называемой "ЧВК Редан"!