Простой SSB радиоприемник

Вот простой сверхрегенеративный радиоприемник, работающий в широком диапазоне частот — от 1 до 60 МГц, предназначенный для приема SSB сигналов.

Разработка сверхрегенеративного приемника для всех КВ диапазонов, включая 6-метровый (50 МГц), велась долгое время. Для этого было изучено множество схем, собранных ещё со времен СССР. Рассматривались как старые, так и новые конструкции сверхрегенеративных приемников, использующие германиевые, кремниевые и полевые транзисторы, а также различные способы возбуждения детектора, включая индуктивное и емкостное.

Тем не менее, результаты оказались далеки от ожидаемых. Многие схемы отличались высоким уровнем шума, другие имели нестабильную регенерацию и требовали частой настройки обратной связи. Многие не предусматривали переключение диапазонов, что требовало использования сложных многосекционных тумблеров.

В результате был разработан свой вариант приемника, использующий детектор, основанный на параллельном соединении двух транзисторов. Это решение позволило осуществлять переключение диапазонов с помощью простого односекционного тумблера, подключенного к выводам катушки, что значительно упростило конструкцию.

Кроме того, разработанный приемник имеет минимальный уровень собственных шумов и отличную чувствительность, которая позволяет конкурировать с заводскими моделями. Регенерация стабильна на всех частотах, и устройство не требует постоянной регулировки.

Схема принципиальная приемника

Схема радиоприемника реализована по типу 2-W-2, что означает:

• два транзистора (BF199) в высокочастотном предварительном усилителе;
• сверхрегенеративный детектор;
• два транзистора (BC547) в низкочастотном предварительном усилителе.

Центральным элементом схемы является сверхрегенеративный детектор, собранный на двух транзисторах BF679. Эти транзисторы были выбраны после серии экспериментов с различными моделями, такими как P403, GT313, KT361, BC558, BC179 и BF324. Некоторые, например, GT313, показывали высокий уровень шума, а другие, такие как P403, не поддерживали генерацию на частоте 20 МГц. После многочисленных испытаний лучшим выбором стали BF679, которые обеспечивают стабильную работу без лишнего шума.

Дроссели и катушка

Дроссели L1 и L2 имеют индуктивность 150 мкГн, но можно использовать компоненты с большей индуктивностью. Эти дроссели служат для предотвращения самовозбуждения приемника, что особенно важно при работе на высоких частотах. Мотать не обязательно — берите готовые.

Катушка L3 в детекторе намотана проводом ПЭЛ 0,8 и состоит из 40 витков на корпусе диаметром 18 мм, с 12 выводами. Первый вывод — от второй обмотки, второй — от четвертой и так далее. Катушка имеет конструкцию, в которой витки разделены, что помогает улучшить характеристики работы.

Переключение диапазонов

Переключение диапазонов осуществляется с помощью тумблера с 10 контактами, что позволяет быстро менять диапазон частот. Переменный конденсатор многооборотный и подключается через переключатель, который используется для расширения диапазонов. Также предусмотрена тонкая настройка с помощью варикапа и потенциометра, что делает приемник удобным для настройки на SSB-станции.

Перед настройкой радио необходимо уменьшить мощность высокочастотного усилителя (Т1 и Т2) с помощью соответствующего потенциометра. Потенциометр R2 настраивается для работы с модуляцией AM или SSB. Правильная настройка этих параметров критична для качественной работы устройства.

Ничто не мешает оснастить устройство удобным частотомером-шкалой, но не хотелось усложнять конструкцию и вносить дополнительные цифровые помехи.

Особенности конструкции

Печатная плата не разрабатывалась — всё на макетках.

Для предотвращения самовозбуждения схема разделена на три платы, что помогает минимизировать возможные проблемы с шумами и стабильностью работы. Кабели, подключенные к потенциометрам, выполнены с двойным экранированием для обеспечения надежности и минимизации влияния внешних помех. Все компоненты монтируются в металлическом корпусе, что дополнительно снижает уровень шумов.

Чувствительность и помехи

Несмотря на хорошую чувствительность, приемник имеет некоторые ограничения. Важно, чтобы в комнате, где используется устройство, не было источников импульсных помех, таких как источники питания для компьютеров и светильников с импульсными БП. Эти устройства могут сильно нарушать работу приемника. Следует также избегать использования приемника вблизи ноутбуков и других источников электрических помех.

Таким образом, приемник является эффективным и стабильным решением для работы в диапазонах КВ и позволяет достичь высоких показателей чувствительности и качества работы при минимальных шумах. Если схема показалась вам слишком простой и хочется чего-то посовременнее — вот цифровой приёмник SSB.

Теория про модуляцию

И под конец, немного теории. SSB (Single Sideband, однополосная модуляция) — это метод амплитудной модуляции (AM), при котором передается только одна из боковых полос сигнала, что позволяет значительно снизить ширину канала и улучшить спектральную эффективность. Эта техника используется в радиосвязи, особенно в радиочастотных коммуникациях, таких как любительское радио, авиа- и морская связь, а также в сотовых сетях и других системах радиосвязи.

Основы амплитудной модуляции (AM)

Для понимания SSB важно сначала рассмотреть основные принципы амплитудной модуляции (AM). В AM сигнал состоит из несущей частоты и двух боковых полос, которые расположены на частотах выше и ниже несущей на величину, равную частоте модулирующего сигнала.

Математически амплитудно-модулированный сигнал можно записать как:

\[
s(t) = A_c \left( 1 + m \cdot \cos(2 \pi f_m t) \right) \cos(2 \pi f_c t)
\]

где:

• \( A_c \) — амплитуда несущей частоты,
• \( f_c \) — частота несущей,
• \( f_m \) — частота модулирующего сигнала,
• \( m \) — индекс модуляции.

При этом AM сигнал имеет три спектральных компонента:

1. Несущая частота \( f_c \),
2. Верхняя боковая полоса \( f_c + f_m \),
3. Нижняя боковая полоса \( f_c — f_m \).

Каждая боковая полоса занимает одинаковую ширину спектра, и сигнал занимает двукратную полосу частот по сравнению с модулирующим сигналом.

Преимущества SSB

Основная цель технологии SSB — уменьшить требования к ширине канала и повысить спектральную эффективность. В отличие от стандартной амплитудной модуляции, где используются и верхняя, и нижняя боковые полосы, при SSB используется только одна из них. Это позволяет значительно уменьшить избыточность и передавать сигнал с меньшей шириной полосы, что особенно важно в условиях ограниченных частотных ресурсов.

Здесь передается только одна из боковых полос — либо верхняя, либо нижняя, а несущая частота либо полностью отсутствует, либо минимально используется для синхронизации и детектирования сигнала. Это дает следующие преимущества:

• Снижение ширины спектра: Поскольку передается только одна боковая полоса, а несущая частота либо удалена, либо минимально используется, ширина спектра передаваемого сигнала сокращается в два раза по сравнению с обычной амплитудной модуляцией.
• Снижение мощности: Мощность, используемая для передачи, направляется только на одну из боковых полос, что позволяет более эффективно использовать передатчик и антенные системы, поскольку меньше энергии тратится на несущественные части спектра.
• Меньше помех: Использование одной боковой полосы снижает уровень шумов и помех, так как значительно меньше спектральных составляющих, что делает SSB более устойчивым к помехам и интерференции.
• Экономия на полосе пропускания: В современных радиосетях использование SSB позволяет значительно экономить частотный ресурс, поскольку двукратное снижение ширины спектра при той же скорости передачи данных улучшает пропускную способность.

Механизм формирования SSB

Для формирования такого сигнала используется несколько методов. Один из наиболее распространенных методов — это генерация с использованием фильтрации. В процессе передачи AM сигнала из него удаляется одна из боковых полос и/или несущая частота, оставляя только одну боковую полосу. Существует несколько подходов к формированию SSB:

1. Формирование верхней боковой полосы (USB — Upper Side Band): При этом из исходного сигнала удаляется нижняя боковая полоса, и остается только верхняя боковая полоса.
2. Формирование нижней боковой полосы (LSB — Lower Side Band): В этом случае удаляется верхняя боковая полоса, и остается только нижняя боковая полоса.

Как правило, выбор между верхней или нижней боковой полосой зависит от используемой частоты. Например, на частотах выше 10 МГц обычно используется верхняя боковая полоса (USB), а на частотах ниже — нижняя (LSB).

Декодирование SSB сигнала

Для декодирования SSB сигнала используется приемник с синхронным детектором или сверхрегенеративным детектором. В SSB приеме необходимо восстановить несущую частоту, так как она была удалена на передаче. Это может быть выполнено с помощью локальной частоты, которая синхронизируется с сигналом и восстанавливает его модуляцию.

SSB является важным методом модуляции, который значительно увеличивает спектральную эффективность радиосистем. Его преимущества, такие как снижение ширины канала и улучшение пропускной способности, делают его идеальным для широкого спектра приложений, включая радиолюбительство, авиационную и морскую связь, а также профессиональное использование в области связи.