Лет 30 назад, собрав простенький приёмник прямого преобразования от Полякова и закинув 10-метровый кусок провода на дерево, с восторгом слушал далёкие голоса переговаривающихся SSB-шников. Даже завел тетрадь, куда записывал все позывные, имена и города. В отсутствии интернетов, телефонов и ватсапов, всё это было так удивительно, как например сейчас прослушивать разговоры марсиан или селенитов!
С тех пор немало изменилось в радиоэлектронике, появилось много цифровых приборов, радиоэлементов, правда того восторга и ощущения прикосновения к чему-то таинственному, не может уже дать никакое общение в соцсетях. Но если кому-то хочется собрать подобное устройство — вот современная схема радиолюбительского супергетеродинного приёмника для приёма SSB-сигналов, дополненного цифровым частотомером с управлением через клавиатуру.
Принципиальная схема приёмника
Основу конструкции составляет миниатюрный супергетеродинный ВЧ-блок. Схема начинается с полосовых фильтров (BPF), выбираемых с помощью диодных ключей, управляемых микроконтроллером. Далее следует кольцевой смеситель с диодами на уровень +7 dBm, за которым установлен усилитель с полевым транзистором в конфигурации с общим затвором. Он согласован с полосовым AM-фильтром посредством отвода на индуктивной обмотке.
После фильтра сигнал усиливается с помощью MMIC GPD202. Это гибридный усилительный модуль, разработанный компанией Avantek (ныне часть MACOM). Он предназначен для усиления промежуточных частот (IF) в диапазоне от 5 до 200 МГц. Устройство обеспечивает усиление порядка 25 дБ и выходную мощность около +11 дБм при напряжении питания 15 В.
Основные характеристики GPD202:
- Частотный диапазон: 5–200 МГц
- Усиление: 25 дБ
- Выходная мощность: +11 дБм
- Напряжение питания: 15 В
Стоит отметить, что GPD202 является гибридным устройством, сочетающим в себе как дискретные компоненты, так и монолитные микросхемы (MMIC), что обеспечивает его высокие характеристики и надежность в работе.
Для каждого диапазона процессором TEENSY 3.2 выбирается соответствующий SSB-фильтр. Детектор продукта получает сигнал промежуточной частоты через кристаллический фильтр с низким уровнем шумов. Его выход подаётся на аудиопредусилитель, за которым следует оконечный усилитель. Межкаскадное согласование и подавление шумов выполнены с особой тщательностью. В качестве оконечного усилителя используется LM380, способный выдавать до 1 Вт на нагрузку 8 Ом при умеренных искажениях, значительно превосходя LM386.
Полосовые фильтры
Каждый диод в цепи переключения фильтров изолирует управляющее напряжение от микроконтроллера TEENSY. Полевой транзистор, работающий как повторитель источника, обеспечивает необходимое напряжение для включения соответствующего диода. Как только прямое падение напряжения на диоде BPF превышается, активируется соответствующий фильтр. Ограничивающие резисторы номиналом 220 Ом ограничивают ток до безопасных значений — примерно до 10 мА.
Цифровой VFO и управление
Создание цифрового VFO и управляющего блока потребовало значительных временных затрат на проектирование, сборку, программирование и отладку. В процессе разработки был повреждён контроллер TEENSY, что привело к необходимости его замены. В схеме применён преобразователь уровней, хотя его необходимость вызывает сомнения.
Генератор AD9851, обеспечивает сигнал недостаточной мощности для смесителя SBL-1, поэтому после него установлен MMIC-усилитель. Сигнал затем проходит через фильтр нижних частот для подавления паразитных гармоник, типичных для DDS-генераторов. После доработки схема работает стабильно и эффективно.
Программное обеспечение
Управляющее ПО (скачать файл) написано в Arduino IDE и загружено в контроллер стандартным способом. В основе программы лежат широко доступные алгоритмы управления DDS. Использование сторонних библиотек сведено к минимуму. Часть функций не реализована, и программное обеспечение предоставляется в текущем виде, открытом для последующей доработки и расширения функциональности.
Сборка радиоприемника
Конструкция выполнена на одной печатной плате: фильтры размещены под платой, основная часть схемы — на верхней стороне. Контроллер TEENSY 3.2 расположен на задней стороне передней панели, рядом с клавиатурой и генератором DDS AD9851. Вся управляющая схема экранирована.
Корпус изготовлен из корпуса от военной радиостанции, что придаёт устройству характерный внешний вид. Ручки управления подбирались не только по функциональности, но и по эстетическим соображениям.
Настройка осуществляется путём пошагового сканирования диапазона с шагом 1 кГц, запуск которого производится с клавиатуры. Большая ручка отвечает за точную настройку, а при её нажатии активируются более крупные шаги перестройки для грубой регулировки.
Чип запоминает текущую частоту для каждого диапазона. При возврате на тот же диапазон частота восстанавливается. Данные сохраняются только в оперативной памяти; энергонезависимое хранение (EEPROM) не применяется, поэтому после отключения питания данные сбрасываются.
Во время тестирования в диапазоне 20 метров с вертикальной антенной длиной 10 метров были уверенно приняты сигналы из Новой Зеландии. Несмотря на относительно слабый уровень, сигналы были разборчивыми. Использование предварительного усилителя могло бы ещё больше улучшить приём. Если схема показалась вам слишком сложной — сделайте вот такую, попроще.
