Радиосхемы

(а) Хрустальное радио. (b) Модулированная радиочастота на антенне. (c) Выпрямленный РЧ на диодном катоде без конденсатора фильтра C2. (г) Демодулированный звук в наушниках.

Система заземления антенны, контур резервуара, пиковый детектор и наушники являются основными компонентами кристаллического радиоприемника, показанного на рисунке (а). Антенна поглощает передаваемые радиосигналы (b), которые проходят на землю через другие компоненты. Комбинация C1 и L1 составляет резонансный контур, называемый контуром резервуара. Его цель - выбрать один из множества доступных радиосигналов. Переменный конденсатор C1 позволяет настраиваться на различные сигналы. Диод проходит положительные полупериоды RF, удаляя отрицательные полупериоды (c). Размер C2 позволяет фильтровать радиочастоты из РЧ-конверта (c), передавая звуковые частоты (d) в гарнитуру. Обратите внимание, что для кристаллического радио не требуется источник питания. Германиевый диод, который имеет меньшее прямое падение напряжения, обеспечивает большую чувствительность, чем кремниевый диод.

В то время как магнитные наушники с сопротивлением 2000 Ом показаны выше, керамические наушники, иногда называемые кристаллическими наушниками, более чувствительны. Керамические наушники подходят для всех, кроме самых сильных радиосигналов.

Схема на рисунке ниже дает более сильный выходной сигнал, чем кварцевый детектор. Поскольку транзистор не смещен в линейной области (без резистора смещения базы), он работает только в течение положительных полупериодов входного ВЧ сигнала, обнаруживая модуляцию звука. Преимуществом транзисторного детектора является не только обнаружение, но и усиление. Эта более мощная схема может легко управлять магнитными наушниками с сопротивлением 2000 Ом. Обратите внимание, что транзистор является германиевым PNP-устройством. Это, вероятно, более чувствительно из-за более низкого напряжения VBE 0,2 В по сравнению с кремнием. Однако кремниевое устройство все равно должно работать. Обратная полярность батарей для кремниевых устройств NPN.

TR Один, один транзисторный радиоприемник. Резистор без смещения работает как детектор

Наушники с сопротивлением 2000 Ом больше не являются широко доступным товаром. Однако наушники с низким сопротивлением, обычно используемые с портативным аудиооборудованием, могут быть заменены в паре с подходящим аудиопреобразователем.

Схема на рисунке ниже добавляет звуковой усилитель к кристаллическому детектору для большей громкости наушников. В оригинальной схеме использовались германиевый диод и транзистор. Германиевый диод может быть заменен диодом Шоттки. Кремниевый транзистор можно использовать, если резистор смещения базы заменить в соответствии с таблицей.

Кристаллический радиоприемник с одним транзисторным усилителем звука, базовое смещение

Для большего количества кристаллических радиосхем, простых однотранзисторных радиоприемников и более совершенных радиоприемников с малым числом транзисторов.

Regency TR1:первое массовое производство транзисторных радиоприемников, 1954 г.

Схема на рисунке ниже представляет собой интегральную схему AM-радио, содержащую все активные радиочастотные схемы в одной ИС. Все конденсаторы и катушки индуктивности, а также несколько резисторов являются внешними по отношению к ИС. Переменный конденсатор 370 пФ настраивает нужный радиочастотный сигнал. Конденсатор переменной емкости 320 пФ настраивает гетеродин на 455 кГц выше входного РЧ-сигнала. Частоты РЧ-сигнала и гетеродина смешиваются, образуя сумму и разность двух сигналов на выводе 15. Внешний керамический фильтр 455 кГц между выводами 15 и 12 выбирает разностную частоту 455 кГц. Большая часть усиления находится в усилителе промежуточной частоты (ПЧ) между выводами 12 и 7. Диод на выводе 7 восстанавливает звук от ПЧ. Некоторая автоматическая регулировка усиления (AGC) восстанавливается и фильтруется до постоянного тока и возвращается на вывод 9.

IC радио

На рисунке ниже показана обычная механическая настройка (а) входного ВЧ-тюнера и гетеродина с настройкой варакторного диода (b). Сетчатые пластины двойного переменного конденсатора составляют громоздкий компонент. Его экономически выгодно заменить на подстроечные диоды варикапа. Увеличение обратного смещения Vtune уменьшает емкость, что увеличивает частоту. Vtune можно было производить с помощью потенциометра.

IC-сравнение радио (а) механической настройки с (б) электронной настройкой варикап-диода.

На рисунке ниже показано AM-радио с еще меньшим количеством деталей. Инженеры Sony включили полосовой фильтр промежуточной частоты (ПЧ) в 8-контактную ИС. Это исключает использование внешних трансформаторов промежуточной частоты и керамического фильтра промежуточной частоты. Компоненты настройки L-C по-прежнему необходимы для радиочастотного (RF) входа и гетеродина. Впрочем, переменные конденсаторы можно было бы заменить на настроечные диоды варикапа.

Компактный радиомодуль IC устраняет внешние фильтры ПЧ

На рисунке ниже показано FM-радио с небольшим количеством деталей, основанное на интегральной схеме TDA7021T от NXP Wireless. Громоздкие трансформаторы с внешним фильтром ПЧ были заменены фильтрами R-C. Резисторы встроены, а конденсаторы внешние. Эта схема была упрощена из рисунка 5 в техническом описании NXP. См. Рис. 5 или 8 таблицы данных для пропущенной схемы уровня сигнала. Простая схема настройки взята из испытательной схемы на Рисунке 5. На рисунке 8 показан более сложный тюнер. На рис. 8 показано стерео FM-радио с аудиоусилителем для управления динамиком.

IC FM-радио, схема мощности сигнала не показана

Для строительного проекта рекомендуется упрощенное FM-радио, показанное на рисунке выше. Для индуктора 56 нГн намотайте 8 витков неизолированного или магнитного провода # 22 AWG на сверло 0,125 дюйма или другую оправку. Снимите оправку и растяните до длины 0,6 дюйма. Настроечный конденсатор может быть миниатюрным подстроечным конденсатором.

На рисунке ниже показан пример ВЧ-усилителя с общей базой (CB). Это хорошая иллюстрация, потому что это похоже на CB из-за отсутствия сети смещения. Поскольку смещения нет, это усилитель класса C. Транзистор проводит менее 180 ° входного сигнала, поскольку для класса B на 180 ° потребуется смещение не менее 0,7 В. Конфигурация с общей базой имеет более высокий коэффициент усиления мощности на высоких частотах РЧ, чем с общим эмиттером. Это усилитель мощности (3/4 Вт) в отличие от усилителя небольшого сигнала. Входная и выходная π-схемы согласовывают эмиттер и коллектор с 50-омными входными и выходными коаксиальными окончаниями соответственно. Выходная π-сеть также помогает фильтровать гармоники, генерируемые усилителем класса C. Хотя по современным стандартам излучения, скорее всего, потребуется больше секций.

ВЧ-усилитель мощности 750 мВт с общей базой класса C. L1 =медный провод # 10, 1/2 оборота, внутренний диаметр 5/8 дюйма, высота 3/4 дюйма. L2 =луженая медная проволока №14, 1 1/2 витка, внутренний диаметр 1/2 дюйма с шагом 1/3 дюйма.

Пример ВЧ-усилителя с общей базой и высоким коэффициентом усиления показан на рисунке ниже. Схема с общей базой может быть переведена на более высокую частоту, чем другие конфигурации. Это обычная базовая конфигурация, поскольку базы транзисторов заземлены для переменного тока конденсаторами емкостью 1000 пФ. Конденсаторы необходимы (в отличие от класса C, предыдущий рисунок), чтобы позволить делителю напряжения 1KΩ-4KΩ смещать базу транзистора для работы класса A. Резисторы 500 Ом представляют собой резисторы смещения эмиттера. Они стабилизируют ток коллектора. Резисторы на 850 Ом представляют собой коллекторные нагрузки постоянного тока. Трехкаскадный усилитель обеспечивает общее усиление 38 дБ на частоте 100 МГц с полосой пропускания 9 МГц.

Усилитель слабого сигнала с высоким коэффициентом усиления с общей базой

Каскодный усилитель имеет широкую полосу пропускания, как усилитель с общей базой, и умеренно высокий входной импеданс, как схема с общим эмиттером. Смещение для этого каскодного усилителя (рисунок ниже) проработано в примере задачи Ch 4.

Каскодный усилитель слабого сигнала с высоким коэффициентом усиления

Эта схема моделируется в разделе «Cascode» главы 4 BJT. Для получения наилучшего высокочастотного отклика используйте ВЧ- или СВЧ-транзисторы.

ПИН-диодный переключатель T / R отключает приемник от антенны во время передачи

ПИН-диодный антенный переключатель для приемника пеленгатора

Аттенюатор на PIN-диодах:PIN-диоды работают как резисторы с переменным напряжением

PIN-диоды собраны в схему π-аттенюатора. Встречные диоды устраняют некоторые гармонические искажения по сравнению с одиночным последовательным диодом. Фиксированное напряжение 1,25 В смещает в прямом направлении параллельные диоды, которые не только проводят постоянный ток от земли через резисторы, но также проводят высокочастотный сигнал на землю через конденсаторы диодов. Управляющее напряжение Vcontrol увеличивает ток через параллельные диоды по мере его увеличения. Это уменьшает сопротивление и затухание, передавая больше ВЧ от входа к выходу. Затухание составляет около 3 дБ при Vcontrol =5 В. Затухание составляет 40 дБ при Vcontrol =1 В с плоской частотной характеристикой до 2 ГГц. При Vcontrol =0,5 В затухание составляет 80 дБ на частоте 10 МГц. Однако частотная характеристика слишком сильно различается, чтобы ее можно было использовать.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист "Основы радиосвязи"