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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Récepteurs détecteurs VHF. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant Le concept de "récepteur détecteur" est fortement associé à d'énormes antennes et à la diffusion sur ondes longues et moyennes. Dans l'article publié, l'auteur cite des schémas vérifiés expérimentalement de récepteurs détecteurs VHF conçus pour écouter les émissions FM VHF. La possibilité même de la réception du détecteur sur VHF a été découverte tout à fait par accident. Une fois, en me promenant dans le parc Terletsky (Moscou, Novogireevo), j'ai décidé d'écouter l'émission - heureusement, j'ai emporté avec moi le récepteur de détection sans boucle le plus simple. Le récepteur avait une antenne télescopique d'environ 1,4 m de long, je me demande si la réception est possible sur une antenne aussi courte ? J'ai réussi à entendre, assez faiblement, le fonctionnement simultané de deux stations. Mais ce qui m'a surpris: le volume de réception augmentait périodiquement et tombait presque à zéro tous les 5 ... 7 m, et pour chaque station de différentes manières! On sait qu'en Extrême-Orient, et même dans le NE, où la longueur d'onde atteint des centaines de mètres, cela est impossible. J'ai dû m'arrêter au point de volume de réception maximum de l'une des stations et écouter attentivement. Il s'est avéré - "Radio Nostalgia", 100,5 FM, diffusant depuis Balashikha à proximité. Il n'y avait pas de ligne de vue directe des antennes du centre radio. Comment une transmission FM pourrait-elle être reçue par un détecteur d'amplitude ? Des calculs et des expériences ultérieurs montrent que cela est tout à fait possible et complètement indépendant du récepteur lui-même. Le récepteur de détecteur VHF portable le plus simple est fabriqué exactement de la même manière qu'un indicateur de terrain, seuls des écouteurs à haute impédance doivent être allumés à la place d'un appareil de mesure. Il est logique de prévoir de régler la connexion du détecteur avec le circuit afin de le sélectionner en fonction du volume maximum et de la qualité de réception. Le détecteur le plus simple Un circuit récepteur qui répond à ces exigences est illustré à la fig. une.
Le dispositif contient une antenne fouet télescopique WA1, directement connectée à la boucle L1C1, accordée sur la fréquence du signal. L'antenne est ici également un élément du circuit, par conséquent, afin de mettre en évidence la puissance maximale du signal, il est nécessaire d'ajuster à la fois sa longueur et la fréquence d'accord du circuit. Dans certains cas, notamment lorsque la longueur de l'antenne est proche du quart de la longueur d'onde, il est conseillé de la connecter à la prise de la bobine de contour, et de sélectionner la position de la prise pour un volume maximum. La communication avec le détecteur est régulée par un condensateur d'accord C2. Le détecteur lui-même est réalisé sur deux diodes au germanium haute fréquence VD1 et VD2. Le circuit est complètement identique au circuit redresseur de doublage de tension, cependant, la tension détectée ne doublerait que si le condensateur de couplage C2 était suffisamment grand, mais la charge sur le circuit serait excessive et son facteur de qualité faible. En conséquence, la tension du signal dans le circuit et le volume sonore diminueraient. Dans notre cas, la capacité du condensateur de couplage C2 est faible et le doublement de tension ne se produit pas. Pour une adaptation optimale du détecteur au circuit, la capacité du condensateur de couplage doit être égale à la moyenne géométrique entre la résistance d'entrée du détecteur et la résistance de résonance du circuit. Dans cette condition, la puissance maximale du signal haute fréquence, correspondant à l'intensité sonore maximale, est donnée au détecteur. Le condensateur C3 est un condensateur de blocage, il ferme les composantes haute fréquence du courant en sortie du détecteur. La charge de ces derniers sont des téléphones avec une résistance au courant continu d'au moins 4 kOhm. L'ensemble du récepteur est assemblé dans un petit boîtier en métal ou en plastique. Une antenne télescopique d'une longueur d'au moins 1 m est fixée dans la partie supérieure du boîtier, et un connecteur ou des prises pour connecter des téléphones est fixé en bas. Notez que le cordon téléphonique sert de seconde moitié du dipôle de réception, ou contrepoids. La bobine L1 est sans cadre, elle contient 5 spires de fil PEL ou PEV d'un diamètre de 0,6 ... 1 mm, enroulées sur un mandrin d'un diamètre de 7 ... 8 mm. Vous pouvez sélectionner l'inductance requise en étirant ou en comprimant les spires pendant le réglage. Un condensateur variable (KPE) C1 est mieux utilisé avec un diélectrique à air, par exemple, type 1KPVM avec deux ou trois plaques mobiles et une ou deux plaques fixes. Sa capacité maximale est faible et peut être de 7 à 15 pF. S'il y a plus de plaques (respectivement, la capacité est plus grande), il est conseillé soit d'enlever certaines des plaques, soit de connecter un condensateur constant ou trimmer en série avec le KPI, réduisant ainsi la capacité maximale. Comme C1, les condensateurs de petite taille "à réglage en douceur" des récepteurs à transistors avec une gamme KB conviennent également. Condensateur C2 - sous-accord céramique, type KPK-1 ou KPK-M d'une capacité de 2 ... 7 pF. Il est permis d'utiliser d'autres condensateurs ajustables, ainsi que d'installer un KPI similaire à C1 en amenant son bouton sur le panneau du récepteur. Cela vous permettra de régler la connexion "à la volée", en optimisant la réception. Les diodes VD1 et VD2, en plus de celles indiquées sur le schéma, peuvent être de type GD507B, D18, D20. Le condensateur de blocage C3 est en céramique, sa capacité n'est pas critique et peut varier de 100 à 4700 pF. La mise en place du récepteur est aisée et se résume à accorder le circuit avec le condensateur C1 à la fréquence de la station et à régler la liaison avec le condensateur C2 jusqu'à obtenir le volume maximum. Dans ce cas, le réglage du contour changera inévitablement, toutes les opérations doivent donc être effectuées séquentiellement plusieurs fois, tout en choisissant le meilleur endroit pour la réception. Soit dit en passant, il ne doit pas nécessairement coïncider (et ne le fera probablement pas) avec l'endroit où l'intensité du champ est maximale. Cela devrait être discuté plus en détail et enfin expliqué pourquoi ce récepteur peut recevoir des signaux FM. Interférence et conversion FM vers AM Si le circuit L1C1 de notre récepteur est ajusté de sorte que la porteuse du signal FM tombe sur la pente de la courbe de résonance, alors le FM sera converti en AM. Voyons quel devrait être le facteur de qualité du circuit pour cela. En supposant que la largeur de bande de la boucle est égale à deux fois l'écart de fréquence, nous obtenons Q = fо/Δ2f = 700 pour les bandes VHF supérieure et inférieure. Le facteur de qualité réel du circuit dans le récepteur du détecteur sera probablement inférieur en raison du faible facteur de qualité intrinsèque (de l'ordre de 150...200) et du shunt du circuit à la fois par l'antenne et l'impédance d'entrée du détecteur. Cependant, une légère conversion FM en AM est possible, et donc le récepteur fonctionnera à peine si son circuit est légèrement désaccordé vers le haut ou vers le bas en fréquence. Cependant, il existe un facteur beaucoup plus puissant qui contribue à la conversion de FM en AM - c'est l'interférence. Très rarement, le récepteur est dans la ligne de mire de l'antenne de la station radio, le plus souvent il est couvert par des bâtiments, des collines, des arbres et d'autres objets réfléchissants. Plusieurs faisceaux diffusés par ces objets arrivent sur l'antenne réceptrice. Même dans la ligne de mire, en plus du faisceau direct, plusieurs réfléchis arrivent à l'antenne. Le signal total dépend à la fois des amplitudes et des phases des composantes sommatrices. Deux signaux sont ajoutés s'ils sont en phase, c'est-à-dire que leur différence de chemin est un multiple d'un nombre entier de longueurs d'onde, et soustraits s'ils sont déphasés, lorsque leur différence de chemin est le même nombre de longueurs d'onde plus une autre demi-onde. Mais après tout, la longueur d'onde, comme la fréquence, change avec la FM ! La différence de trajet des rayons et leur déphasage relatif changeront. Si la différence de marche est importante, même un petit changement de fréquence entraîne des déphasages importants. Un calcul géométrique élémentaire conduit à la relation : Δf/f0 = λ/4ΔC, soit ΔС = f0/λ/4Δf, où ΔС est la différence de marche nécessaire pour un déphasage de ± π/2, c'est-à-dire pour obtenir la MA totale du signal total ; C Δf - écart de fréquence. Par MA total, nous entendons ici la variation de l'amplitude du signal total de la somme des amplitudes de deux signaux à leur différence. La formule peut être encore simplifiée si l'on tient compte du fait que le produit de la fréquence et de la longueur d'onde foλ est égal à la vitesse de la lumière c : ΔС = с/4 Δf. Maintenant, il est facile de calculer que pour obtenir un signal FM à deux faisceaux AM complet, une différence de trajet de faisceau d'environ un kilomètre est suffisante. Si la différence de déplacement est plus petite, la profondeur AM diminuera proportionnellement. Et s'il y en avait d'autres ? Ensuite, dans une période de l'oscillation sonore modulante, l'amplitude totale du signal brouilleur passera plusieurs fois par les maxima et les minima, et les distorsions lors de la conversion FM en AM seront extrêmement fortes, jusqu'à l'illisibilité complète de l'audio. signal lorsqu'il est reçu sur le détecteur AM. Les interférences en FM sont un phénomène extrêmement nocif. Il provoque non seulement un signal parasite AM d'accompagnement, comme nous venons de le voir, mais également une modulation de phase parasite, qui entraîne une distorsion même lorsqu'elle est reçue sur un bon récepteur FM. C'est pourquoi il est important de déplacer l'antenne à cet endroit dans l'espace où un signal prévaut. Il est toujours préférable d'utiliser une antenne directionnelle car elle augmente le signal direct et atténue les signaux réfléchis provenant d'autres directions. Ce n'est que dans notre cas du récepteur détecteur le plus simple que les interférences ont joué un rôle utile et ont permis d'écouter la transmission, mais la transmission peut être entendue faiblement ou avec une grande distorsion pas partout, mais seulement à certains endroits. Cela explique les changements périodiques du volume de réception dans le parc Terletsky. Détecteur avec détecteur de fréquence Une manière radicale d'améliorer la réception est d'utiliser un détecteur de fréquence au lieu d'un détecteur d'amplitude. Sur la fig. La figure 2 représente un schéma d'un récepteur détecteur portatif à simple détecteur de fréquence, réalisé sur un seul transistor haute fréquence au germanium VT1. L'utilisation d'un transistor au germanium est due au fait que ses jonctions s'ouvrent à une tension de seuil d'environ 0,15 V, ce qui permet de détecter des signaux assez faibles. Les jonctions des transistors au silicium s'ouvrent à une tension d'environ 0,5 V et la sensibilité du récepteur avec un transistor au silicium est beaucoup plus faible.
Comme dans la conception précédente, l'antenne est connectée au circuit d'entrée L1C1, accordé à la fréquence du signal à l'aide de KPI C1. Le signal du circuit d'entrée est envoyé à la base du transistor. Un autre est connecté par induction au circuit d'entrée - L2C2, qui est également accordé à la fréquence du signal. Les oscillations qu'il contient, dues au couplage inductif, sont déphasées de 90 ° par rapport aux oscillations du circuit d'entrée. Depuis la prise de la bobine L2, le signal est envoyé à l'émetteur du transistor. Le condensateur de blocage C3 et les téléphones à haute résistance BF1 sont inclus dans le circuit collecteur du transistor. Le transistor s'ouvre lorsque des alternances positives du signal agissent sur sa base et son émetteur, et la tension instantanée sur l'émetteur est supérieure. En même temps, un courant détecté et lissé traverse les téléphones dans son circuit collecteur. Mais les alternances positives ne se chevauchent que partiellement lorsque les phases d'oscillation dans les circuits sont décalées de 90°, de sorte que le courant détecté n'atteint pas la valeur maximale déterminée par le niveau du signal. Avec FM, en fonction de l'écart de fréquence, le déphasage change également, conformément à la caractéristique phase-fréquence (PFC) du circuit L2C2. Lorsque la fréquence dévie d'un côté, le déphasage diminue et les demi-ondes des signaux à la base et à l'émetteur se chevauchent davantage, ce qui entraîne une augmentation du courant détecté. Lorsque la fréquence dévie de l'autre côté, le chevauchement des demi-ondes diminue et le courant chute. C'est ainsi que se produit la détection du signal de fréquence. Le coefficient de transfert du détecteur dépend directement du facteur de qualité du circuit L2C2, il doit être aussi élevé que possible (dans la limite, comme nous l'avons calculé, jusqu'à 700), c'est pourquoi la connexion avec le circuit émetteur du transistor est choisie faible. Bien entendu, un détecteur aussi simple ne supprime pas la AM du signal reçu ; de plus, son courant détecté est proportionnel au niveau du signal à l'entrée, ce qui est un inconvénient évident. La justification réside uniquement dans l'exceptionnelle simplicité du détecteur. Tout comme le précédent, le récepteur est assemblé dans un petit boîtier, à partir duquel une antenne télescopique s'étend vers le haut, et des prises téléphoniques sont situées en dessous. Les poignées des deux KPI sont affichées sur le panneau avant. Ces condensateurs ne doivent pas être combinés en une seule unité, car, en les réglant séparément, il est possible d'obtenir à la fois un plus grand volume et une meilleure qualité de réception. Les bobines réceptrices sont sans cadre, elles sont enroulées avec du fil PEL 0,7 sur un mandrin d'un diamètre de 8 mm. L1 contient 5 tours et L2 - 7 tours avec un robinet à partir du 2e tour, à compter de la borne de terre. Si possible, il est conseillé d'enrouler la bobine L2 avec un fil argenté pour augmenter son facteur de qualité, alors que le diamètre du fil n'est pas critique. L'inductance des bobines est sélectionnée en serrant et en étirant les spires de sorte que les stations VHF bien audibles se trouvent au milieu de la plage d'accord du KPI correspondant. La distance entre les bobines dans les 15 ... 20 mm (les axes des bobines sont parallèles) est sélectionnée en pliant leurs fils soudés au KPI. Avec le récepteur décrit, vous pouvez mener de nombreuses expériences divertissantes, en explorant la possibilité de réception du détecteur sur VHF, les caractéristiques du passage des ondes dans les zones urbaines, etc. Des expériences pour améliorer encore le récepteur ne sont pas exclues. Cependant, la qualité sonore lors de la réception d'écouteurs à haute impédance avec des membranes en étain laisse beaucoup à désirer. En relation avec ce qui précède, un récepteur plus avancé a été développé qui offre une meilleure qualité sonore et permet l'utilisation de diverses antennes extérieures connectées au récepteur par une ligne d'alimentation. Récepteur alimenté sur le terrain Lors de l'expérimentation d'un simple récepteur de détection, nous avons dû nous assurer à plusieurs reprises que la puissance du signal détecté était suffisamment élevée (des dizaines et des centaines de microwatts) et pouvait fournir un fonctionnement assez fort des téléphones. Mais la réception s'avère sans importance faute de détecteur de fréquence (FR). Le deuxième récepteur (Fig. 2) résout ce problème dans une certaine mesure, mais la puissance du signal y est également utilisée de manière inefficace en raison de l'alimentation en quadrature du transistor par des signaux haute fréquence. Par conséquent, il a été décidé d'utiliser deux détecteurs dans le récepteur : amplitude - pour alimenter le transistor ; fréquence - pour une meilleure détection du signal. Le schéma du récepteur développé est illustré à la fig. 3.
L'antenne externe (dipôle en boucle) est connectée au récepteur par une ligne à deux fils constituée d'un câble ruban VHF avec une impédance d'onde de 240 ... 300 Ohm. L'adaptation du câble avec l'antenne est obtenue automatiquement, et l'adaptation avec le circuit d'entrée L1C1 est obtenue en sélectionnant le point de connexion de la prise à la bobine. D'une manière générale, une connexion déséquilibrée du feeder au circuit d'entrée réduit l'immunité au bruit du système antenne-feeder, mais, compte tenu de la faible sensibilité du récepteur, cela n'a pas vraiment d'importance ici. Il existe des moyens bien connus pour connecter symétriquement un départ à l'aide d'une bobine de couplage ou d'un transformateur d'équilibrage. Dans les conditions de l'auteur, le dipôle de boucle était constitué d'un fil de montage isolé conventionnel et placé sur un balcon, dans un endroit avec une intensité de champ maximale. La longueur du chargeur ne dépassait pas 5 m.Avec des longueurs aussi insignifiantes, les pertes dans le chargeur sont négligeables, de sorte qu'un fil téléphonique peut être utilisé avec succès. Le circuit d'entrée L1C1 est accordé sur la fréquence du signal et la tension haute fréquence qui y est délivrée est redressée par un détecteur d'amplitude réalisé sur la diode haute fréquence VD1. Étant donné que l'amplitude d'oscillation est inchangée pendant la FM, il n'y a pratiquement aucune exigence pour lisser la tension continue redressée. Cependant, afin de supprimer un éventuel signal AM parasite lors de la propagation par trajets multiples (voir l'histoire d'interférence ci-dessus), la capacité du condensateur de lissage C4 est choisie pour être grande. La tension redressée est utilisée pour alimenter le transistor VT1, et pour contrôler la consommation de courant et indiquer simultanément le niveau du signal, un indicateur à pointeur PA1 est utilisé. La réponse en fréquence en quadrature du récepteur est montée sur un transistor VT1 et un circuit déphaseur L2C2. Un signal haute fréquence est envoyé à la base du transistor à partir de la prise de bobine du circuit d'entrée via le condensateur de couplage C3, et à l'émetteur - à partir de la prise de bobine du circuit déphaseur. Le détecteur fonctionne exactement de la même manière que dans la conception précédente. Pour augmenter le coefficient de transmission du trou noir et mieux utiliser les propriétés amplificatrices du transistor, une polarisation a été appliquée à sa base à travers la résistance R1, c'est pourquoi il a fallu installer un condensateur de découplage C3. Faites attention à sa capacité importante - il a été choisi en tant que tel pour court-circuiter les courants basse fréquence vers l'émetteur, c'est-à-dire pour "mettre à la terre" la base aux fréquences audio. Cela augmente le gain du transistor et augmente le volume de réception. L'enroulement primaire du transformateur de sortie T1 est inclus dans le circuit collecteur du transistor, qui sert à faire correspondre la résistance de sortie élevée du transistor avec la faible résistance des téléphones. Le récepteur peut être utilisé avec des téléphones stéréo de haute qualité TDS-1 ou TDS-6. Les deux téléphones (canaux gauche et droit) sont connectés en parallèle. Le condensateur C5 est un condensateur de blocage, il sert à fermer les courants haute fréquence pénétrant dans le circuit collecteur. Le bouton SB1 est utilisé pour fermer le circuit du collecteur lors du réglage du circuit d'entrée et de la recherche d'un signal. Dans le même temps, le son des téléphones disparaît, mais la sensibilité de l'indicateur augmente considérablement. La conception du récepteur peut être très différente, mais vous avez besoin d'un panneau avant avec KPI C1 et C2 installés dessus (ils sont équipés de boutons de réglage séparés) et d'un bouton SB1. Pour que les mouvements des mains n'affectent pas le réglage des contours, il est souhaitable de fabriquer le panneau en métal ou en feuille d'aluminium. Il peut également servir de fil commun du récepteur. Les rotors KPI doivent avoir un bon contact électrique avec le panneau. Les connecteurs d'antenne et de téléphone X1 et X2 peuvent être installés à la fois sur le même panneau avant et sur les parois latérales ou arrière du boîtier du récepteur. Ses dimensions dépendent entièrement des pièces disponibles. Disons quelques mots à leur sujet. Les condensateurs C1 et C2 sont du type KPV avec une capacité maximale de 15 ... 25 pF. Condensateurs C3 - C5 utilisés en céramique, petits. Les bobines L1 et L2 sont sans cadre, enroulées sur des mandrins d'un diamètre de 8 mm et contiennent respectivement 5 et 7 spires. Longueur d'enroulement 10 ... 15 mm (ajuster lors du réglage). Fil PEL 0,6 ... 0,8 mm, mais il est préférable d'utiliser du plaqué argent, en particulier pour la bobine L2. Les prises sont réalisées à partir de 1 tour vers les électrodes du transistor et de 1,5 tour vers l'antenne. Les bobines peuvent être disposées à la fois coaxialement et parallèlement les unes aux autres. La distance entre les bobines (10 ... 20 mm) est sélectionnée lors du réglage. Le récepteur fonctionnera même en l'absence de couplage inductif entre les bobines - le couplage capacitif à travers la capacité interélectrode du transistor est tout à fait suffisant. Le transformateur T1 est prêt, à partir du haut-parleur de diffusion. Comme VT1, tout transistor au germanium avec une fréquence de coupure d'au moins 400 MHz convient. Lors de l'utilisation d'un transistor p-n-p, par exemple, GT313A, la polarité d'activation du comparateur à cadran et de la diode doit être inversée. La diode peut être n'importe quel germanium, haute fréquence. Tout indicateur avec un courant de déviation total de 50 à 150 μA convient au récepteur, par exemple un indicateur à cadran du niveau d'enregistrement d'un magnétophone. La configuration du récepteur se résume à régler les circuits sur les fréquences des stations de radio bien audibles, à sélectionner la position des prises de bobine pour un volume et une qualité de réception maximum, ainsi que la connexion entre les bobines. Il est utile de choisir la résistance R1, également au volume maximum. Avec l'antenne décrite sur le balcon, le récepteur a fourni une réception de haute qualité des deux stations avec le signal le plus puissant à une distance d'au moins 4 km du centre radio et en l'absence de visibilité directe (bloquée à la maison). Le courant de collecteur du transistor était de 30...50 μA. Bien entendu, les conceptions possibles des récepteurs VHF détecteurs ne se limitent pas à celles décrites. Au contraire, ils ne doivent être considérés que comme les premières expériences dans cette direction intéressante. Si vous utilisez une antenne efficace placée sur le toit et dirigée vers la station de radio d'intérêt, vous pouvez obtenir une puissance de signal suffisante même à une distance considérable de la station de radio. Cela ouvre des perspectives très intéressantes pour une réception au casque de haute qualité, et dans certains cas, il peut être possible d'obtenir également une réception en haut-parleur. L'amélioration des récepteurs eux-mêmes est possible grâce à l'utilisation de circuits de détection plus efficaces et de volumétriques de haute qualité, en particulier de résonateurs en spirale, en tant que circuits oscillants. Auteur : V. Polyakov, Moscou
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