Как расширить диапазон радиоприемника

КАК ИЗМЕНИТЬ ДИАПАЗОН УКВ-FM РАДИОПРИЕМНИКА.

Все приведенные ниже рекомендации касаются простых, не цифровых, радиоприемников, которые выпускаются как в виде карманных мыльниц, так и встроенными в авто и переносные магнитолы. Речь пойдет в основном о современных аппаратах, хотя все сказанное применимо и к старым (более 3 лет) приемникам. УКВ (УльтраКороткоВолновый) диапазон с ЧМ (Частотная Модуляция) по английски FM (Frequency Modulation) простирается от 27 до сотен мегагерц. Границы диапазона расплывчаты и неопределенны. Для приема вещательных радиостанций актуален сравнительно небольшой участок:

• УКВ 64 – 75 МГц. Это наш совковый диапазон. На нем много станций, но только в нашей стране.
• Японский диапазон от 76 до 90МГц. В этом диапазоне ведется вещание в стране восходящего солнца. Магнитолы, привезенные с Дальнего Востока работают в угадайте каком диапазоне. И опять же никакого уважения к совкам. Нету там наших родных УКВ.
• FM – 88 – 108МГц. Это западный вариант. Большинство ныне продаваемых приемников обязательно работает именно в этом диапазоне. А вот совковый диапазон в них зачастую отсутствует.

Первый выход из положения – приобрести так называемый конвертер. Иногда его неправильно называют конвертор, адаптер и даже конвектор (ха-ха). О конвертерах будет отдельная страница.

Если у Вас аппарат с цифровой индикацией, то придется воспользоваться конвертером, а если простой приемник с ПЕРЕМЕННЫМ КОНДЕНСАТОРОМ (в дальнейшем КПЕ – Конденсатор Переменной Емкости), то лучше перестроить ВЧ часть приемника. При этом можно растянуть диапазон на всю ширину (от 64 до 108МГц), можно сделать переключение поддиапазонов (отдельно УКВ, отдельно FM, добавить на всякий случай 27МГц или полицейскую волну). Как это сделать? Читайте дальше.

1. ОПРЕДЕЛЯЕМ, КАК БУДЕМ ПЕРЕСТРАИВАТЬ ПРИЕМНИК.

Итак, соблюдая разумную осторожность вскрываем аппарат. Смотрим, к чему подключена ручка настройки частоты. Это может быть вариометр (металлическая, в несколько сантиметров штуковина, обычно их две или одна двойная, с продольными отверстиями, в которые вдвигаются или выдвигаются пара сердечников.) Этот вариант часто применялся раньше. Пока я не буду писать о нем.( Попросите и напишу.) И это может быть КПЕ – пластмассовый кубик размером несколько сантиметров (2. 3). В нем живет несколько конденсаторов, которые меняют свою емкость по нашей прихоти. (Существует еще метод настройки варикапами. При этом регулятор настройки очень похож на регулятор громкости. Мне такой вариант не встречался).

2. НАЙДЕМ ГЕТЕРОДИННУЮ КАТУШКУ И ПОДКЛЮЧЕННЫЕ К НЕЙ КОНДЕНСАТОРЫ.

Итак, у Вас КПЕ! Действуем дальше. Ищем вокруг него медные катушки (желтые, коричневые спирали из нескольких витков. Обычно они бывают не ровные, а наперекосяк смятые и поваленные. И это правильно, так их настраивают.). Мы можем увидеть одну, две, три и более катушек. Не пугайтесь. Все очень просто. Включаем ваш аппарат в разобранном виде (не забудем подключить антенну подлиннее) и настраиваем его на любую радиостанцию (лучше не на самую громкую). После этого потрогаем металлической отверткой или просто пальцем (контакт необязателен, просто проведите чем-нибудь рядом с катушкой. Реакция приемника будет разной. Сигнал может стать громче или может появиться помеха, но катушка, которую мы ищем даст самый сильный эффект. Перед нами проскочит сразу несколько станций и прием будет полностью нарушен. Значит вот она какая ГЕТЕРОДИННАЯ катушка. Частоту гетеродина определяет контур, состоящий из этой самой катушки и включенных параллельно ей конденсаторов. Их несколько – один из них находится в КПЕ и заведует перестройкой частоты (мы ловим с его помощью разные станции), второй тоже находится в кубике КПЕ, вернее на его поверхности. Два или четыре небольших винтика на задней поверхности КПЕ (обычно она обращена к нам) это два или четыре подстроечных конденсатора. Один из них используется для подстройки гетеродина. Обычно эти конденсаторы состоят из двух пластин, наезжающих друг на друга при вращении винтика. Когда верхняя пластина находится точно над нижней, то емкость максимальна. Потрогайте эти винтики отверткой. Сместите их туда-сюда на несколько (как можно меньше) градусов. Можете маркером пометить их начальное положение, чтобы застраховаться от неприятностей. Какой из них влияет на настройку? Нашли? Он и понадобится нам в ближайшем будущем.

3. ЕЩЕ РАЗ ОПРЕДЕЛИМСЯ, КУДА ПЕРЕСТРАИВАЕМСЯ И ДЕЙСТВУЕМ.

Какой диапазон есть в Вашем приемнике и какой нужен. Понижаем частоту или повышаем? Чтобы понизить частоту достаточно добавить 1. 2 витка к гетеродинной катушке. Как правило она содержит 5. 10 витков. Возьмите кусочек голого луженого провода (например вывод от какого-нибудь длинноногого элемента) и поставьте небольшой протез. После такого наращивания катушку надо подстроить. Включаем приемник и ловим какую-нибудь станцию. Нет станций? Чепуха, возьмем антенну подлиннее и покрутим настройку. Вот, что-то поймалось. Что это. Придется подождать, когда скажут или взять другой приемник и поймать то же самое. Смотрите, как расположилась эта станция. На том ли конце диапазона. Нужно сдвинуть еще ниже? Легко. Сдвинем плотнее витки катушки. Снова поймаем эту станцию. Теперь хорошо? Только ловит плохо (антенна нужна длинная). Правильно. Теперь найдем антенную катушку. Она где-то рядом. К ней обязательно подходят провода от КПЕ. Попробуем включив приемник вставить в неее или просто поднести к ней какой-нибудь ферритовый сердечник (можно взять дроссель ДМ, сняв с него обмотку). Громкость приема увеличилась? Точно, это она. Для снижения частоты необходимо нарастить катушку на 2. 3 витка. Кусочек жесткого медного провода подойдет. Можно просто заменить прежние катушки на новые, содержащие на 20% больше витков. Витки этих катушек не должны лежать плотно. Изменяя растяжение катушки и искривляя ее мы меняем индуктивность. Чем плотнее намотана катушка и чем больше в ней витков, тем выше ее индуктивность и ниже будет рабочий диапазон. Не забывайте, что реальная индуктивность контура выше индуктивности отдельно взятой катушки, так как она суммируется с индуктивностью проводников, которые составляют контур.

Вторая составляющая, определяющая частоту контура – емкость. Кроме переменной емкости КПЕ и подстроечного конденсатора (помните винтики?) в контуре участвуют дополнительные конденсаторы величиной в несколько десятков Пф для сужения диапазона перекрытия и повышения плавности настройки и паразитные емкости: емкость монтажа и самой катушки. Чем толще провод катушки, тем выше паразитная емкость. При плотном сжатии витков катушки растет не столько индуктивность, сколько емкость катушки.

Для наилучшего приема радиосигнала наобходимо, чтобы разница в резонансных частотах гетеродинного и антенного контуров составляла 10,7 МГц – это частота фильтра промежуточной частоты. Это называется правильным сопряжением входного и гетеродинного контуров. Как его обеспечить? Читаем дальше.

НАСТРОЙКА (СОПРЯЖЕНИЕ) ВХОДНОГО И ГЕТЕРОДИННОГО КОНТУРОВ.

1. Входные цепи приемника состоят из ГЕТЕРОДИННОГО (LG CG) и ВХОДНОГО (LA CA) контуров. Настройка ведется сжатием и растяжением витков гетеродинной (LG) и входной (LA) катушек. Кроме того необходима регулировка подстроечных конденсаторов в гетеродинном (CG) и антенном (CA) контуре.
2. Первым делом обеспечивается необходимый диапазон перекрытия по частоте. Чем выше максимальная частота гетеродина и чем ниже его минимальная частота, тем шире частотный промежуток, в котором мы принимаем радиосигнал, тем больше радиостанций мы имеем на сантиметр шкалы и тем труднее настроиться точно на станцию. Поскольку современные приемники имеют функцию автоподстройки частоты, то процесс настройки упрощается и вполне допустимо иметь на одной шкале частоты от 64 до 108 МГц. То есть перекрыть сразу диапазоны всех стран и континентов. Для увеличения перекрытия необходимо получить максимальную разницу между максимальной и минимальной емкостями контура. Максимальная емкость контура обеспечивается поворотом ротора КПЕ и является фиксированной величиной. Для уменьшения минимальной емкости контура можно выпаять дополнительный конденсатор, повернуть подстроечный конденсатор в положение минимальной емкости, наматывать катушки проводом потоньше (не 0,5. 0,8, а 0,3. 0,4мм) и не сжимать витки сильно (зазор между витками должен составлять не менее 0,5мм). Если потребуется повысить индуктивность, то придется впаять катушку с большим числом витков.

1. Устанавливаем подстроечный конденсатор гетеродина в минимальную емкость. КПЕ поворачиваем в сторону уменьшения принимаемой частоты (максимальная емкость). Сравниваем нижнюю часть диапазона с образцовым приемником. Не потерялась самая низкочастотная станция? Не слишком ли далеко она отстоит от начала диапазона. Подстраиваем эти параметры, искажая катушку. Чтобы определить направление деформации катушки можно вращать подстроечный конденсатор. Изначально он выведен на минимум.

1. Увеличим его.
2. Стало лучше?
3. Возвращаем ротор подстроечника на место и сжимаем катушку.
4. повторяем Пa. Если после очередного поджатия катушки увеличение емкости подстроечного конденсатора приводит к чрезмерному уходу станции по шкале, значит надо вернуть предыдущее положение и переходить к следующим действиям.

Поворачиваем КПЕ в область максимальной частоты, но не до упора, а до положения, в котором хотелось бы принимать крайнюю по частоте станцию (смотрим на образцовый приемник). Увеличиваем емкость подстроечного конденсатора пока не услышим ту самую верхнюю станцию. Не слышно? Попробуйте поймать ее вращая КПЕ. Есть? Посмотрите, куда загнала ее судьба. Она слишком низко? Значит не хватает емкости подстроечного конденсатора. Подпаяем обычный конденсатор. 10. 20 пФ будет достаточно. Имейте в виду, что максимальная емкость подстроечного конденсатора составляет 10 пФ и подпайка слишком большого дополнительного конденсатора может сильно изменить настройку.

Повторяем П1. и П2 до тех пор, пока шкала не будет полностью соответствовать нашим пожеланиям.

Теперь сопрягаем входной и гетеродинный контура. При настройке контуров руководствуемся следующими принципами:

В верхней части диапазона, когда емкость КПЕ минимальна, большое значение имеет подстроечный конденсатор. Его и регулируем.

В нижней части диапазона, когда емкость КПЕ максимальна, настраиваем катушку. При этом уходит настройка верхних частот и после подстройки катушки необходимо снова выйти на верхнюю часть шкалы и подрегулировать подстроечный конденсатор.

Сначала настраиваем гетеродин, установив входной контур в произвольное положение (лишь бы ловились некоторые станции с большой антенной). При этом устанавливаем положение радиостанций по шкале настройки.

После этого настраиваем входной контур по максимальной чувствительности. В нижней части диапазона меняем индуктивность катушки, а в верхней – емкость подстроечного конденсатора.

После достижения хорошего качества приема укорачиваем антенну до минимально возможной длинны и настраиваем контура преодолевая шумы и помехи.

Настройку ведем не по самым краям диапазона, а по двум самым предпочтительным радиостанциям. Выбираем одну из таких станций в верхней части диапазона, а другую – в нижней.

РИС.1. Высокочастотная часть платы УКВ-FM радиоприемника. Хорошо видно, что подстроечный конденсатор входного контура (CA-P) установлен в положение минимальной емкости (в отличие от гетеродинного подстроечного конденсатора CG-P). Точность установки роторов подстроечных конденсаторов 10 градусов.

Катушка гетеродина (LG) имеет большую прореху в намотке, которая снижает ее индуктивность. Эта прореха появилась в процессе настройки.

В верхней части фотографии видна еще одна катушка. Это входной антенный контур. Он широкополосный и не перестраивается. Телескопическая антенна подключена именно к этому контуру (через переходный конденсатор). Назначение этого контура – снять грубые помехи на частотах значительно ниже рабочих.

Понятие вещательного диапазона

Редкие люди задумываются, слыша объявление про радио FM, что означает словосочетание. По принятым соглашениям термин FM подразумевает вещание на несущей частоте, укладывающейся в отрезок от 87,5 до 108 МГц, с ЧМ-модуляцией. Но этим не исчерпывается многообразие методов передачи развлекательных программ. Цифровые радиоприемники с расширенным диапазоном призваны восполнить пробел.

Чаще прочего речь идет об увеличенных границах УКВ. Большинство изделий ведут прием на частотах от 64 до 108 МГц, избранные модели, к примеру, Mason R411, простирают длань до отметки 233 МГц. Столь широкие рамки охватывают вещание развлекательных радиостанций, полностью покрывают стандартные значения, принятые в авиации для переговоров.

Упомянем, что в пределах стран Содружества описанные возможности оборудования едва ли пригодятся — передачи не ведутся выше 137 МГц, — но на территории прочих государств опция окажется весьма кстати.

Происхождение терминов FM и AM

Любая страна обладает собственными стандартами вещания. FM считается принятым в западных странах названием диапазонов УКВ-2 и УКВ-3. Под AM понимаются длинные волны (ДВ), на долю SW1-SW11 приходятся все коротковолновые диапазоны (КВ).

Термин FM происходит от английского обозначения типа модуляции, именуемой частотной. Информация закладывается в девиацию — отклонение частоты от значения несущей. В противовес этому АМ подразумевает изменение другого параметра электромагнитной волны — амплитуды.

Обобщая, скажем, что в верхней области диапазона УКВ используется модуляция FM (ЧМ), а в КВ, СВ и ДВ — АМ. Таково происхождение их англоязычных названий. Чтобы отличить СВ и ДВ от КВ, последние именуются SW.

Осталось добавить, что SW подразделяется на 11 поддиапазонов, ниже FM располагается область, обозначаемая OIRT (УКВ и УКВ-1), названная в честь способа модуляции — полярного.

Главные принципы расширения принимаемого диапазона

Всеволновый цифровой радиоприемник работает с большинством вещающих станций. Указанное качество обеспечивается рядом специальных мер.

К уже сказанному добавим, что от частоты принимаемой волны зависит конструкция антенны. Для КВ (3-30 МГц) оптимально подойдет использование ферритовых стержневых разновидностей, для УКВ уместнее телескопическая конструкция.

Преселектор приемника настраивается на несущую изменением значения емкости, реже индуктивности, входного фильтра. Естественно, перекрыть весь спектр единственному резонансному контуру не под силу, для решения затруднения пригодится ручка переключения диапазонов. Она перебрасывает входной сигнал антенны между контурами с разнообразными областями действия.

Чтобы лучше понять описанное, составим представление о полосовом фильтре. Отмечается две главные характеристики:

1. Резонансную частоту.
2. Полосу пропускания.

Действие фильтра подобно воротам, через которые может пройти исключительно нужная часть сигнала, и ворота способны двигаться в разные стороны, пропуская к выходу станции по очереди. Ручкой плавной настройки и регулируется перемещение.

Долгое время ведется борьба за уменьшение размеров и стоимости аппаратуры, но как расширить диапазон радиоприемника без жертв – неясно и поныне. Общепринятой считается технология переброса полученного сигнала между фильтрами.

Ширина полосы пропускания такого фильтра равняется ширине спектра полезного сигнала, излучаемого радиостанцией, а резонансная частота — центр ворот — настраивается на несущую. При точном соблюдении указанных условий качество приема наилучшее.

Продолжая аналогию, скажем, что станции AM и FM расположены слишком «далеко» друг от друга, поэтому устройство, регулирующее положение ворот, туда «не дотягивается». Резонансные контуры электрической схемы действуют схожим образом. Переключение диапазонов позволяет другому контуру «дотянуться» до станции, которую не достает текущий.

Одновременно происходит смена типа приемной антенны. Подобным образом достигается расширенный функционал.

Типы модуляции

Совмещенными антеннами и доработкой входных фильтров дело не ограничивается — каждый диапазон использует собственный тип модуляции сигнала. Электрическая схема, выделяющая звук из колебаний волн, для конкретного случая разная.

Модуляцией называется изменение параметра несущей по закону, описывающему передаваемое сообщение. На приемной стороне происходит обратное действие — детектирование. Преимущественно используют типы модуляции при радиовещании:

В первом случае изменению подвергается амплитуда несущей, во-втором — частота. Особенности распространения волн в эфире и функционирования электронных компонентов из соображения результативности заставляют применять известные виды модуляции.

Описанными вариантами все многообразие технических решений не ограничивается, разделяют термины однополосная и полярная модуляция. Потребность в усложнённых методах появляется при необходимости передать стереозвук по каналу обычной ширины, для экономии энергии передатчика, снижения уровня вредных для здоровья человека факторов.

Радиоприемник цифровой с УКВ диапазоном для работы с КВ обязан предусматривать переключение типа детектора с частотного (FM) на амплитудный (AM).

Технически в этом нет сложностей. Чтобы принимать все радиостанции, полагается:

• Иметь ряд антенн и входных фильтров для разных частот.
• Включить в схему детекторы для разных типов модуляции.
• Выполнять переключение между указанными элементами надлежащим образом.

Радиоприемное оборудование Грюндик

Использование нескольких антенн и описанная выше доработка электронной начинки позволяют принимать волны расширенного диапазона. Вот как данный принцип реализуют радиоприёмники цифровые Грюндиг (Satellit 750) для профессионального использования:

• цифровой тюнер покрывает все возможные диапазоны вещания и переговоров на разрешенных частотах;
• 100 предварительно настроенных каналов обеспечивают мгновенный выбор нужной станции;
• ударопрочный корпус, позаимствованный у измерительных приборов, с защитными ручками надежно предохраняет устройство от повреждений;
• возможность работы с пилот-сигналом и однополосной модуляцией реализована для профессионального использования;
• сигнальные цифровые процессоры обеспечивают максимальную чувствительность при минимальном уровне искажений;
• выносная антенна с возможностью разворота на 360 градусов устанавливается в месте наилучшего приема;
• дополнительное увеличение чувствительности достигается снижением сопротивления на позолоченном разъеме внешней антенны.

Более скромный карманный радиоприемник цифровой G6 Aviator отличается от описанной модели малыми размерами, отсутствием противоударного корпуса и выносной антенны, меньшей чувствительностью. Впрочем, устройство располагается в верхнем сегменте бытовых компактных изделий. Чтобы не нажать случайно лишнюю клавишу, присутствует кнопка блокировки HOLD.

Цифровые радиоприёмники Грюндиг оснащаются цифровыми клавишами для набора частоты с клавиатуры, линейными выходами для колонок и наушников, а также несколькими антеннами для уверенного приема во всех диапазонах. Вся продукция нацелена на качественный прием радиопередач и не является развлекательным оборудованием.

Применяемость устройств с расширенным диапазоном

Из вышесказанного становится ясно, что цифровые радиоприемники с расширенным диапазоном находят ограниченное применение. Объяснение простое: большинство популярных станций располагается в FM диапазоне.

Однако длинные волны на больших расстояниях ловятся лучше, особенно в непогоду, находится спрос и на всеволновые цифровые радиоприемники. Туристы, жители удаленных поселков, рабочие строящихся объектов — указанные люди заинтересованы в работе станций диапазона КВ и более низких частот.

Как известно, диапазон частот, установленный в СССР для радиовещания в УКВ диапазоне, составляет 65,8…73,0 МГц. В настоящее время в этом диапазоне практически отсутствует радиовещание, так как международный стандарт предусматривает радиовещание в диапазоне частот 88…108 МГц. В связи с этим предлагается простая доработка советских радиоприемников (ВЭФ-260, «Ореанда-201», «Вега-315» и др.), имеющих в своем составе унифицированный блок УКВ-2-1-с, который после доработки позволит принимать радиовещательные станции в FM-диапазоне (88…108 МГц).

В качестве предмета доработки выбрана магнитола ВЭФ-260, которая имеет отличные электроакустические параметры.

В те времена она пользовалась заслуженным вниманием.

На рис.1 показана принципиальная электрическая схема блока УКВ-2-1-с, а на рис.2 – монтажная схема (вид сверху) этого блока с расположением элементов, которые должны быть заменены или удалены при доработке. На принципиальной схеме эти элементы легко найти, так как после номинала этих деталей до переделки в скобках указаны номиналы этих элементов после доработки блока УКВ. Если в скобках стоит «х», то это означает, что эти детали следует удалить из схемы.

Предлагаются два способа доработки блока УКВ.

Первый способ (более простой):

1. Блок не снимают с шасси магнитолы (приемника).
2. Снимают крышку-экран, кусачками удаляют отмеченные на рис.1 скобками элементы схемы таким образом, чтобы от них остались выводы, к которым припаивают новые детали с номинальными значениями, указанными в скобках.
3. Количество витков катушки L4 уменьшают на один виток. Для этого кусачками откусывают нижний вывод катушки и сматывают один виток, излишнюю длину провода укорачивают и L4 припаивают к части вывода, оставшегося на плате.
4. После доработки катушки витки надо залить парафином.
5. У катушки L3 также сматывают один виток, но сверху, по той же технологии, что и с катушкой L4.

Второй способ доработки:

1. Блок УКВ снимают с шасси магнитолы, при этом обращают внимание на фиксацию в определенном положении ручки настройки по отношению к переменному конденсатору (понадобится при обратной сборке).
2. Снимают крышку-экран.
3. Отворачивают четыре болта и снимают печатную плату.
4. Выпаивают помеченные на рис.1 элементы и впаивают новые элементы номиналами, казанными в скобках.
5. Операции с катушками L3, L4 указаны выше.
6. Собирают блок в обратном порядке.

Для настройки доработанного блока УКВ без измерительных приборов определите по вспомогательному радиоприемник, имеющему FM диапазон (88…108 МГц), радиовещательную станцию, работающую в вашем регионе на самой высокой частоте, например 107,7 МГц. Ручкой настройки доработанного радиоприемника поставьте указатель шкалы в положение 4,1 м, затем вращайте латунный сердечник катушки L4 до появления сигнала выбранной станции, определенной по вспомогательном радиоприемнику. Добейтесь максимума приема сигнала, подстраивая конденсатор С6 и, при необходимости, вращая сердечник катушки L3. Далее ручкой настройки приемника выберите станцию по шкале вблизи 4,4 м и добейтесь максимального уровня приема сигнала, вращая сердечник катушек L1, L2. Этих операций вполне достаточно, чтобы ручкой настройки доработанного радиоприемника обеспечить прием всех FM станций в вашем регионе.

В заключении хочу отметить хорошую чувствительность и качество приема FM станций доработанного радиоприемника. Кстати, исключение из схемы цепей автоподстройки частоты позволило исключить внесение затухания и дополнительных емкостей в контур гетеродина, а опыт эксплуатации радиоприемников показал, что автоподстройка практически ничего не дает в плане качества приема радиовещательных станций.

Автор: Георгий Савченко, г. Днепропетровск