К радиовещательному приёмнику с FM-диапазоном я подсоединил самодельный конвертер — и неожиданно услышал переговоры строителей («майна, вира!») с соседней стройки. Покрутив ручку настройки, обнаружил, что моё устройство теперь охватывает три новых диапазона, два из которых не требуют лицензирования передатчика:
LPD (Low Power Device) — диапазон раций 433,075–434,775 МГц;
PMR (Private Mobile Radio) — личный мобильный диапазон 446,000–446,100 МГц;
UHF (Ultra High Frequency) — любительский диапазон 430–440 МГц.
Хотя сегодня можно купить готовые радиостанции на эти частоты, мне, как радиолюбителю, было интересно самостоятельно собрать приёмник. Правда, моя первая переговорная рация (чисто по приколу) уже была собрана из готовых автомобильных брелков с подтверждением на частоту 433 МГц, где вместо управляющего процессора я установил микрофонный усилитель.
Начал с простейшего варианта: конвертер + готовый FM-приёмник.
Расчёт параметров.
Общая полоса диапазонов передатчиков составляет 16,1 МГц и полностью укладывается в диапазон FM (87,5–108 МГц, полоса 20,5 МГц).
Исходные данные: средняя частота FM-диапазона: 97,75 МГц; средняя частота трёх диапазонов: 438 МГц.
Рассчитываем частоту кварцевого генератора:
Fг=438−97,75=340,25 МГц.
Если использовать третью гармонику кварцевого резонатора, частота самого кварца составит:
Fк = 340,25/3 = 113,42 МГц
Зайдя на сайт магазина «Кварц»
(https://www.quartz1.com/price/price.phpgroup=430&freq1=100000&freq2=150000&p=17)
выбрал ближайшее доступное значение — 113,583 МГц (с учётом цены).
После подключения конвертера: 89,41 МГц соответствует 430 МГц; 105,51 МГц соответствует 446,1 МГц.
Таким образом, FM-диапазон стал промежуточной частотой, а конвертер упростил приёмный тракт.
Конструкция конвертера.
Монтаж выполнен на ЧИП-элементах для уменьшения межкаскадных связей. Меньшие геометрические размеры компонентов и уплотнённый монтаж снижают паразитные индуктивности и ёмкости.
Для УВЧ и гетеродина использованы самодельные катушки (вместо ЧИП-элементов), так как они обладают большей добротностью. Их преимущество:
упрощённая настройка (изменение резонансной частоты путём сжатия/раздвигания витков);
нет необходимости в подстроечных конденсаторах.
Плата выполнена на двустороннем стеклотекстолите, где нижняя сторона точечно соединена с минусовыми контактами по всей площади. Вся плата конвертера установлена в металлический корпус.
Гетеродин
Использование кварцевого резонатора упрощает конструкцию приёмника, исключая необходимость в синтезаторе частот (он уже есть в современном приёмнике). В сочетании с кварцем конвертера обеспечивается стабильность частоты настройки.
Полоса приёмника достаточно широкая (≈200 кГц), что позволяет принимать сигналы без дополнительной перестройки.
Двухконтурный полосовой фильтр (L3–L4) выделяет третью гармонику кварцевого резонатора, подавляя боковые на 20–30 дБ. Для улучшения подавления гармоник можно добавить буферный каскад с аналогичным фильтром.
Катушки гетеродина (бескаркасные):
L3–L4: 7 витков на оправке ∅ 1 мм, провод ∅ 0,5 мм. L3 —отвод от четвёртого витка относительно плюса питания. L4 – отвод от второго витка относительно земли.
Очень удобная настройка фильтра по анализатору. Сжатием или растяжением витков добиваюсь максимального уровня третьей гармоники кварцевого резонатора и максимальное подавление высших и субгармоник. Сам фильтр можно настроить отдельно по китайскому векторному анализатору NanoVNA или LiteVNA.
В дальнейшем для улучшения параметров приёмника можно добавить буферный каскад с одиночным или двухконтурным полосовым фильтром. Это повысит подавление гармоник до 40–60 дБ и улучшит избирательность по побочным каналам.
Если подобрать кварцевый резонатор и промодулировать его с помощью варикапа и микрофонного усилителя, можно получить передатчик для одного из указанных диапазонов. Для этого нужно заблокировать резистор в эмиттере второго транзистора Т2.1 гетеродина конденсатором или перемычкой.
Используемые транзисторы: BFR505.
Усилитель высокой частоты (УВЧ).
Схема усилителя взята из журнала «Радио» (№ 2, 1977 г раздел «За рубежом»). Похожую технологию я уже использовал в те годы, когда делал самодельный конвертер для приёма первой телевизионной программы в дециметровом диапазоне.
В новом конвертере всё намного проще.
Катушки:
L1–L2: 6 витков на оправке ∅ 1 мм, провод ∅ 0,5 мм. L1= отвод от второго витка относительно земли. L2 – отвод от четвёртого витка относительно земли.
Для расширения диапазона и подавления промежуточного, зеркального и побочных каналов приёма нагрузкой первого транзистора может служить двухконтурный полосовой фильтр.
При связи контуров выше критической возникает провал АЧХ, который компенсируется входным контуром, выравнивая сквозную АЧХ селективного УВЧ.
Графики выполнены в программе Rfsim99.
Для повышения чувствительности транзистор УВЧ должен быть малошумящим.
Использованные транзисторы:
полевые: ATF54143, SAF-541+;
биполярные: АТ32032, АТ32033.
Сегодня многие из этих компонентов сняты с производства, но доступны СВЧ-транзисторы из мобильных телефонов, например BFR181WH (коэффициент шума 0,9 дБ).
Требования к транзисторам:
малая мощность;
граничная частота ≥5000МГц;
коэффициент шума <1 дБ.
Смеситель.
В смесителе использована простая схема на малошумящем биполярном транзисторе.
Дальнейшие варианты:
полевой или двухзатворный полевой транзистор;
микросхемы IAM91563, ADL5360.
Нагрузкой смесителя служит одиночный контур, согласованный со входом приёмника и настроенный на среднюю частоту его диапазона (94 МГц).
Для расширения диапазона конвертера применён широкополосный полосовой фильтр.
Установка конвертера.
Он ставится в разрыв соединения антенны со входом приёмника. Длина телескопической антенны 17 см.