ЧМ детекторный приёмник с питанием от энергии радиоволн

7/8/2013
Данте Бианкони
Винчи (Флоренция), Италия

В этой статье описываются результаты экспериментов, проведённых на основе исследований В.Т. Полякова (RA3AAE) по схеме ЧМ радиоприёмника с питанием от энергии радиоволн (см. ЧМ детекторные приёмники). Оригинальная схема была модифицирована - в ней вместо обычного выпрямителя был установлен более эффективный выпрямитель с удвоением напряжения. В качестве антенны была применена пятиэлементная антенна Яги, позволяющая принимать сигналы с частотой 98..103 МГц, лежащие в середине радиовещательного ФМ диапазона. Идея применять дипольную антенну была ранее предложена В.Т. Поляковым. Применённый в оригинальной схеме высокочастотный германиевый транзистор ГТ311А с Ft = 300 МГц обеспечивал относительно высокое выходное сопротивление на выходе, так что для приёма приходилось использовать головные телефоны с сопротивлением обмоток не менее 600 Ом.

Дальнейший анализ схемы привёл к идее применения простого усилителя низкой частоты на основе кремниевого транзистора BC109C с коэффициентом передачи hFE = 700. Применение дополнительного каскада усиления позволило использовать громкоговорители для прослушивания радиопередач. Более эффективный детектор с удвоением напряжения позволил достичь напряжения 2,2 вольт на конденсаторе С8 при работе без нагрузки. При подключённых громкоговорителях (динамики соединены параллельно) измеренный ток, протекающий в высокоомной части схемы, достиг величины 100 мА. В транзисторном каскаде усилителя низкой частоты используется схема включения транзистора с общим эмиттером, что позволяет трансформировать высокое выходное сопротивление первого каскада в довольно низкое сопротивление на выходе. Трансформатор трансформирует это сопротивление в ещё более низкое (14 кОм трансформируется в 4 Ома). Активный низкочастотный фильтр, образованный конденсатором С7, включённым между базой второго транзистора и средней обмоткой трансформатора понижает шумы, поступающие с выхода первого каскада. Также рекомендуется дополнительно установить конденсатор ёмкостью несколько нанофарад между коллектором первого транзистора и общим проводом.

С направленной антенной можно принимать три радиовещательные станции, две их которых расположены в 15 км от места приёма (город Винчи, Италия), а третья - более чем в 30 км. В данный момент проводятся эксперименты по использованию в схеме коаксиального резонатора, что позволит увеличить добротность Q приёмного контура и улучшить селективность настройки.

Схема УКВ ЧМ детекторного приёмника для диапазона ФМ

Рис. 1. Схема ЧМ детекторного приёмника

T: Zin 14 kΩ → Zout 4,8 Ω (K ≈ 60:1)
R1: 70+200 kΩ
R2: 30 Ω
Tr1: AF239
Tr2: BC109C
D1,D2: 1N82A
L1: 5 витков (посеребренный провод диаметром 1 мм, намотка на оправке диаметром 8 мм)
L2: 7 витков (посеребренный провод диаметром 1 мм, намотка на оправке диаметром 8 мм)
C1: 8.5 pF (керамический, тип NP0)
C2: 5-25 pF (тип KPV)
C3, C4: 4n7 (керамический)
C5: 0.15 μF
C6: 3-28 pF (тип KPV)
C7: 0.01 μF
C8: 1 μF
WA1: 5 - элементная Яги антенна
LS1: 3.5 Ω громкоговоритель (диаметр 200 мм)
LS2: 3.5 Ω громкоговоритель (диаметр 100 мм)

Внешний вид УКВ ЧМ приёмника

Рис. 2. Внешний вид УКВ ЧМ приёмника

Вид на катушки индуктивности УКВ ЧМ приёмника

Рис. 3. Вид на катушки индуктивности

Приёмник со снятыми ручками настройки

Рис. 4. Приёмник со снятыми ручками настройки

На рисунках 2..4 показан внешний вид УКВ ЧМ приёмника BIDA 1 - его габаритные размеры всего 80х35х80 мм. В качестве компонентов использованы конденсатор переменной ёмкости с катушками индуктивности, выполненными из толстого посеребренного медного провода, что позволило получить высокую добротность Q контуров. В качестве транзистора первого каскада применён высокочастотный германиевый транзистор типа AF239. На рисунке 3 видны отводы, сделанные у катушек, их следует подобрать экспериментально, что позволит лучше согласовать импедансы между антенной и резонансными контурами L1 и L2. На транзисторе AF239 выполнен каскад усиления низкой частоты. Выпрямитель с удвоением напряжения выполнен по схеме Вилларда на двух германиевых диодах с малым падением напряжения 1N82A (после Второй Мировой войны эти модели диодов использовались в схемах радаров).

Макетная плата с установленным на неё транзистором

Рис. 5.

Громкоговорители и низкочастотный трансформатор

Рис. 6.

Макетная плата и низкочастотный трансформатор

Рис. 7.

Пятиэлементная антенна Яги для ФМ диапазона

Рис. 8.
5 - элементная антенна Яги

Пятиэлементная антенна Яги - вид сбоку

Рис. 9.
Пятиэлементная антенна Яги - вид со стороны

Из схемы (рис. 1.) ясно видно, что высокочастотный каскад имеет автоматическое смещение, величина которого может регулироваться переменным резистором R1. Выходной каскад нагружен высокоимпедансным трансформатором. На рисунках 8 и 9 показана пятиэлементная антенна Яги с рабочей частотой 100 МГц. Импеданс антенны близок к 52 Ом, эта величина близка к волновому сопротивлению соединительного RG8 кабеля. Длина кабеля составляет всего 6 метров.

Во время испытаний приёмника пятиэлементная антенна Яги была направлена в северо-восточное направление (с противоположной стороны напряжённость поля была больше, но там проходили провода линии электропередач, которые могли повлиять на приём - к несчастью, большинство радиостанций были расположены со стороны юго-востока). Так как центральная частота антенны была 100 МГц, то удалось принять следующие радиостанции:
Radio Lady --> 98.2 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 20 км от места приёма);
Radio Sei Sei --> 101.5 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 20 км от места приёма);
RTL102.5 --> 101.2 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 35 км от места приёма).

Ссылки:
V. Polyakov, FM crystal radio receivers

BACK