Радиоприемник своими руками: как сделать простой детекторный радиоприемник?

Основные правила изготовления

Приёмник, изготовленный в домашних условиях, должен быть мобильным или возимым. Советские магнитолы VEF Sigma и «Урал-Авто», более современный Manbo S-202 – тому пример.

Приемник содержит минимум радиоэлементов. Это несколько транзисторов или одна микросхема, без учёта навесных деталей в схеме. Они не должны стоить дорого. Вещательный приёмник, обходящийся в миллион рублей, – почти фантастика: это не профессиональная рация для военных и спецслужб. Качество приёма должно быть приемлемым – без лишних шумов, с возможностью на КВ-диапазоне слушать весь мир в поездках по странам, а на УКВ – удаляться от передатчика на десятки километров.

Нужна шкала (или хотя бы разметка на ручке настройки), позволяющая прикинуть, какой диапазон и какая частота прослушивается. Многие радиостанции напоминают слушателям, на какой частоте производится вещание. Но повторять 100 раз в день, например, «Европа Плюс», «Москва 106,2» уже не в моде.

Приемник должен быть пыле- и влагозащищённым. Это обеспечит корпус, например, от мощной колонки, в которой есть резиновые вставки. Самому сделать такой корпус тоже можно, но он герметично закрыт почти со всех сторон.

Инструменты и материалы

В качестве расходных материалов потребуются.

1. Набор радиодеталей – список составляется по выбранной схеме. Нужны резисторы, конденсаторы, высокочастотные диоды, самодельные катушки индуктивности (или дросселя вместо них), ВЧ-транзисторы малой и средней мощности. Сборка на микросхемах сделает устройство малогабаритным – меньше смартфона, чего не скажешь о транзисторной модели. В последнем случае потребуется разъём стандарта на 3,5 мм для наушников.
2. Диэлектрическая пластина для печатной платы – из подручных материалов, не проводящих ток.
3. Винты с гайками и гровер-шайбами.
4. Корпус – например, от старой колонки. Деревянный корпус изготавливается из фанеры – для него также понадобятся мебельные уголки.
5. Антенна. Телескопическая (лучше использовать готовую), но подойдёт и кусок изолированного провода. Магнитная – наматывается на ферритовый сердечник самостоятельно.
6. Обмоточный провод двух разных сечений. Тонким проводом наматывается магнитная антенна, толстым – катушки колебательных контуров.
7. Сетевой шнур.
8. Трансформатор, диодный мост и стабилизатор на микросхеме – при питании от сетевого напряжения. Для питания от аккумуляторов размером с обыкновенную батарейку встроенный адаптер питания не нужен.
9. Провода для внутреннего монтажа.

Инструменты:

• пассатижи;
• бокорезы;
• набор отвёрток для мелкого ремонта;
• ножовка по дереву;
• ручной лобзик.

Потребуется и паяльник, а также подставка для него, припой, канифоль и паяльный флюс.

Как собрать простой радиоприёмник?

Есть несколько схем радиоприёмников:

1. детекторная;
2. прямого усиления;
3. (супер) гетеродинная;
4. на синтезаторе частот.

Приёмники с двойным, тройным преобразованием (2 или 3 гетеродина в схеме) применяются для профессиональной работы на предельно допустимых, сверхдальних расстояниях.

Минус детекторного приёмника – низкая избирательность: одновременно слышны сигналы нескольких радиостанций. Достоинство – нет отдельного электропитания: энергии приходящих радиоволн хватает, чтобы прослушивать эфир без электропитания всей схемы. В вашей местности должен вещать хотя бы один ретранслятор – в диапазоне длинных (148-375 килогерц) или средних (530-1710 кГц) частот. При удалении от него на 300 км и более вы вряд ли что-то услышите. Вокруг должно быть тихо – слушать передачу лучше в наушниках с высоким (сотни и тысячи ом) сопротивлением. Звук будет еле слышимым, но и речь, и музыку разобрать удастся.

Собирается детекторный приёмник следующим образом. Колебательный контур состоит из переменного конденсатора и катушки. Один его конец подключается к внешней антенне. Заземление подаётся через контур здания, трубы отопительной сети – на другой конец контура. Последовательно с контуром включён любой ВЧ диод – он выделит звуковую составляющую из ВЧ сигнала. К параллельно получившейся сборке подключается конденсатор – он сгладит пульсации. Для извлечения звуковой информации применяется капсюль – сопротивление его обмотки не менее 600 Ом.

Если отключить наушник от ДП и подать сигнал на простейший звуковой усилитель, то детекторный приёмник станет приёмником прямого усиления. Подключив на вход – к контуру – усилитель радиочастоты СВ или ДВ диапазона, вы повысите чувствительность. Можно удалиться от АМ ретранслятора до 1000 км. Приёмник с простейшим диодным детектором не работает на (У) КВ диапазоне.

Чтобы повысить селективность по соседнему каналу, замените детекторный диод на более эффективную схему.

Чтобы обеспечить селективность и по соседнему каналу, нужны гетеродин, смеситель и дополнительный усилитель. Гетеродин – местный автогенератор с переменным контуром. Схема гетеродинного приёмника работает следующим образом.

1. Сигнал поступает с антенны на усилитель радиочастоты (УРЧ).
2. Усиленный ВЧ сигнал проходит через смеситель. На него накладывается сигнал гетеродина. Смеситель – это вычитатель частоты: из значения входного сигнала отнимается значение гетеродина. Например, чтобы принять станцию на 106,2 МГц в FM-диапазоне, частота гетеродина должна быть 95,5 МГц (остаётся 10,7 для дальнейшей обработки). Величина 10,7 постоянна – смеситель и гетеродин настраиваются синхронно. Рассогласование этого функционального узла сразу же приведёт к неработоспособности всей схемы.
3. Полученная промежуточная частота (ПЧ) в 10,7 МГц поступает в блок УПЧ. Сам УПЧ выполняет функцию селектора: его полосовой фильтр урезает спектр радиосигнала до полосы всего лишь в 50-100 кГц. Так обеспечивается избирательность по соседнему каналу: в плотно забитом FM-диапазоне большого города радиостанции располагаются через каждые 300-500 кГц.
4. Усиленная ПЧ – сигнал, готовый к переносу из области радиочастот в область звуковых. Амплитудный детектор преобразует AM-сигнал в звуковой, выделяя НЧ огибающую радиосигнала.
5. Полученный звуковой сигнал поступает на усилитель низкой частоты (УНЧ) – и далее на динамик (или наушники).

Достоинство схемы (супер) гетеродинного приёмника – удовлетворительная чувствительность. Можно удаляться от FM-передатчика на десятки километров. Селективность по соседнему каналу позволит слушать понравившуюся радиостанцию, а не одновременную какофонию из нескольких радиопередач. Недостаток – вся схема требует питания – несколько вольт и до десятков миллиампер постоянного тока.

Есть и избирательность по зеркальному каналу. У AM-приёмников (ДВ, СВ, КВ диапазонов) ПЧ равна 465 кГц. Если в СВ диапазоне приёмник настроен на частоту 1551 кГц, то эту же частоту он «поймает» и на 621 кГц. Зеркальная частота равна удвоенному значению ПЧ, отнятому от значения частоты передатчика. У FM (ЧМ) приёмников, работающих с диапазоном УКВ (66-108 МГц), ПЧ равна 10,7 МГц.

Так, сигнал от авиационной рации («комарика»), работающей на 121,5 мегагерцах, примется при настройке приёмника на 100,1 МГц (минус 21,4 МГц). Чтобы устранить приём помехи в виде «зеркальной» частоты, между УРЧ и антенной включается входной контур – один или несколько колебательных контуров (катушка и конденсатор, соединённые параллельно). Недостаток многоконтурной входной цепи – снижение чувствительности, а с ней и дальности приёма, что требует подключения антенны с дополнительным усилителем.

FM-приёмник оснащён особым каскадом, преобразующим ЧМ в АМ колебания.

Недостаток гетеродинных приёмников – сигнал от гетеродина без входного контура и при наличии обратной связи УРЧ попадает в антенну и переизлучается в эфир. Если включить два таких приёмника, настроив их на одну и ту же радиостанцию, и расположить рядом, вплотную – в динамиках у обоих появится лёгкое посвистывание меняющегося тона. В схеме на основе синтезатора частот гетеродин не применяется.

В стереоприёмниках FM после УПЧ и детектора располагается стереодекодер. Кодирование стереосигнала на передатчике и декодирование на приёмнике осуществляется по пилот-тональной технологии. После стереодекодера ставят стереоусилитель и два динамика (по одному для каждого канала).

Приёмники, не обладающие функцией стереодекодирования, принимают стереотрансляцию в монофоническом режиме.

Чтобы собрать электронику приёмника, сделайте следующее.

1. Высверлите отверстия в заготовке под радиоплату, сверяясь с чертежами (топология, расположение элементов).
2. Разместите радиоэлементы.
3. Намотайте катушки контуров и магнитную антенну. Разместите их согласно схеме.
4. Выполните дорожки на плате, сверяясь с топологией из чертежа. Дорожки выполняют как прорезыванием, так и травлением.
5. Спаяйте на плате детали. Проверьте правильность произведённого монтажа.
6. Припаяйте провода на вход антенны, питания и на выход для динамика.
7. Установите регуляторы и переключатели. Многодиапазонная модель потребует многопозиционный переключатель.
8. Подключите динамик и антенну. Включите блок питания.
9. В динамике появится шум ненастроенного приёмника. Покрутите ручку настройки. Настройтесь на одну из доступных станций. Звук радиосигнала должен быть без хрипов и шумов. Подключите внешнюю антенну. Нужны подстройка катушек, сдвиг диапазона. Дроссельные катушки настраиваются вращением сердечника, бескаркасные – растяжением и сжатием витков. Для них нужна диэлектрическая отвёртка.
10. Выберите на FM-модуляторе крайнюю частоту (например, 108 МГц) и подвигайте витки гетеродинной катушки (она располагается рядом с переменным конденсатором), чтобы верхний край диапазона приёмника устойчиво принял сигнал модулятора.

Соберите корпус:

1. Разметьте и распилите фанеру или пластик на 6 граней будущего корпуса.
2. Разметьте и просверлите отверстия под уголки.
3. Выпилите круглый большой зазор для динамика.
4. Сверху и/или сбоку выпилите щели под регулятор громкости, выключатель питания, переключатель диапазонов, антенну и ручку настройки частоты, ориентируясь по сборочному чертежу.
5. Установите радиоплату на одной из стенок с помощью винтовых стоек «свайного» типа. Соотнесите органы управления с технологическими отверстиями на соседних гранях корпуса.
6. Смонтируйте блок питания – или USB-плату с литий-ионной батареей (для мини-радио) – в стороне от основной платы.
7. Подключите радиоплату к плате блока питания (или к контроллеру USB и аккумулятору).
8. Подключите и закрепите магнитную антенну для AM и телескопическую для FM. Все соединения проводов надёжно заизолируйте.
9. Если изготавливается громкоговорящая модель, установите динамик на переднюю грань корпуса.
10. С помощью уголков соедините все грани корпуса между собой.

Для шкалы проградуируйте ручку настройки, поставьте рядом с ней на корпусе отметку в виде стрелки. Установите светодиод для подсветки.

Рекомендации для начинающих

• Чтобы не перегреть диоды, транзисторы и микросхемы, не работайте паяльником мощностью более 30 ватт без флюса.
• Не подвергайте приёмник воздействию осадков, тумана и мороза, кислотных паров.
• Не прикасайтесь к выводам высоковольтной части блока питания, когда тестируемое устройство под напряжением.

Простой двухтранзисторный радиоприемник прямого усиления

Простой приемник прямого усиления показан на рис. 1 [МК 10/83-11]. Он содержит перестраиваемый входной колебательный контур — магнитную антенну и двухкаскадный усилитель НЧ.

Первый каскад усилителя одновременно является детектором ВЧ модулированного сигнала. Как и многие ему подобные простые приемники прямого усиления, этот приемник способен принимать сигналы мощных, не столь удаленных радиостанций.

Катушка индуктивности намотана на ферритовом стержне длиной 40 и диаметром 10 мм. Она содержит 80 витков провода ПЭВ-0,25 мм с отводом от 6-го витка снизу (по схеме).

Рис. 1. Схема простого радиоприемника на двух транзисторах.

Сверхрегенеративный радиоприемник на FM диапазон

Сверхрегенеративный радиоприемник обладает высокой чувствительностью (до ед. мкВ) при достаточной простоте. На рис. 4 приведен фрагмент схемы сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова (без УНЧ, который может быть выполнен по одной из приводимых ранее схем – Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах) [Рл 3/99-19].

Рис. 4. Схема сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова.

Высокая чувствительность приемника обусловлена наличием глубокой положительной обратной связи, благодаря которой коэффициент усиления каскада после включения радиоприемника довольно быстро возрастает до бесконечности, схема переходит в режим генерации.

Для того чтобы самовозбуждение не происходило, а схема могла работать как высокочувствительный усилитель высокой частоты, используют очень оригинальный прием. Как только коэффициент усиления каскада усиления возрастет выше некоторого заданного уровня, его резко снижают до минимума.

График изменения коэффициента усиления от времени напоминает пилу. Именно по этому закону изменяют коэффициент усиления усилителя. Усредненный же коэффициент усиления может доходить до миллиона. Управлять коэффициентом усиления можно при помощи специального дополнительного генератора пилообразных импульсов.

На практике поступают проще: в качестве такого генератора используется по двойному назначению сам высокочастотный усилитель. Генерация пилообразных импульсов происходит на неслышимой ухом ультразвуковой частоте, обычно десятки кГц. Для того чтобы ультразвуковые колебания не проникали на вход последующего каскада УНЧ, используют простейшие фильтры, выделяющие сигналы звуковых частот (R6C7, рис. 4).

Сверхрегенеративные приемники обычно используют для приема высокочастотных (свыше 10 МГц) сигналов с амплитудной модуляцией. Прием сигналов с частотной модуляцией возможен за счет преобразования частотной модуляции в амплитудную и последующего детектирования эмиттерным переходом транзистора полученного таким образом амплитудно-модулированного сигнала.

Преобразование частотной модуляции в амплитудную происходит в случае, если приемник, предназначенный для приема амплитудно-модулированных сигналов, настроить неточно на частоту приема частотно-модулированного сигнала.

При такой настройке изменение частоты принимаемого сигнала постоянной амплитуды вызовет изменение амплитуды сигнала, снимаемого с колебательного контура: при приближении частоты принимаемого сигнала к частоте резонанса колебательного контура амплитуда выходного сигнала растет, при удалении от резонансной — снижается.

Наряду с неоспоримыми достоинствами, схема «сверхрегенератора» обладает массой недостатков. Это – невысокая избирательность, повышенный уровень шумов, зависимость порога генерации от частоты приема, от напряжения питания и т.д.

При приеме радиовещательных ЧМ-сигналов в диапазоне FM –  100…108 МГц или сигналов звукового сопровождения телевидения, катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Диаметр провода — 1 мм. L2 имеет 2…3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.

Для диапазона 66…74 МГц катушка L1 содержит 5 витков диаметром 5 мм из провода 0,7 мм с шагом 1…2 мм. L2 имеет 2…3 витка такого же провода. Обе катушки не имеют каркасов и расположены параллельно друг другу. Антенна выполнена из отрезка монтажного провода длиной 50… 100 см. Настройку устройства осуществляют потенциометром R2.

Регенеративные радиоприемники на транзисторах КП303

Регенеративные приемники, или приемники, использующие для увеличения чувствительности положительные обратные связи, в промышленных разработках не встречаются. Однако для освоения всевозможных вариантов реализации приемной техники можно рекомендовать ознакомиться с работой двух таких устройств конструкции И. Григорьева (рис. 5 и 6) [Рл 9/95-12; 10/95-12].

Рис. 5. Схема приемника для приема сигналов AM в диапазоне КВ, СВ и ДВ.

Приемник (рис. 5) предназначен для приема сигналов AM в диапазоне коротких, средних и длинных волн. Его чувствительность на частоте 20 МГц достигает 10 мкВ. Для сравнения: чувствительность наиболее совершенного приемника прямого усиления примерно в 100 раз ниже.

Рис. 6. Схема простого регенеративного радиоприемника на диапазоны частот 1,5…40 МГц.

Приемник (рис. 6) способен работать в диапазоне 1,5…40 МГц. Для диапазона 1,5…3,7 МГц катушка L1 имеет индуктивность 23 мкГн и содержит 39 витков провода диаметром 0,5 мм на каркасе диаметром 20 мм при ширине намотки 30 мм. Катушка L2 имеет 10 витков такого же провода и намотана на этом же каркасе.

Для диапазона 3…24 МГц катушка L1 индуктивностью 1,4 мкГн содержит 10 витков провода диаметром 2 мм, намотанного на каркасе диаметром 20 мм, при ширине намотки 40 мм. Катушка L2 имеет 3 витка с диаметром провода 1,0 мм.

В диапазоне 24…40 МГц L1 (0,5 мкГн) содержит 5 витков, ширина намотки — 30 мм, a L2 имеет 2 витка. Рабочую точку приемников (рис. 5, 6) устанавливают потенциометром R4.

Настройка приемника

После включения, если все собрано правильно, вы должны услышать шипение в динамической головке. Это означает что все пока работает нормально. Вся настройка сводится к настройке контура и выбора диапазона для приема. Я произвожу настройку вращая сердечник катушки. Как диапазон приема настроен, каналы в нем можно искать переменным резистором.

Предупреждения

• Не перегружайте цепь слишком высоким напряжением. Если вы подадите больше 9 вольт, то компоненты могут выйти из строя и даже загореться.
• Не прикасайтесь к оголенным проводам, когда по цепи течет ток. В противном случае вас может ударить током. Тем не менее, поскольку в данной цепи используется батарейка с невысоким напряжением, удар будет несильным.
• Не подсоединяйте короткий вывод конденсатора к положительному контакту источника напряжения. Если вы так сделаете, раздастся хлопок, конденсатор выпустит небольшое облако дыма и выйдет из строя. В худшем случае он может загореться.

Советы

• Не расстраивайтесь, если приемник не заработал после первой попытки. Для сборки электрических схем требуются определенные навыки — вероятно, потребуется некоторая практика, прежде чем вы соберете работающий радиоприемник.
• Проверьте, все ли компоненты исправны. Если вы правильно собрали цепь и убедились в надежности всех контактов, не исключено, что проблема в неисправности каких-то компонентов. Конденсаторы, резисторы и операционные усилители очень дешевы и производятся большими партиями, поэтому среди них иногда попадаются неисправные компоненты.
• Приобретите вольтметр, с помощью которого вы сможете проверить цепь. Вольтметр позволяет измерить ток, который протекает через интересующий вас участок цепи. Вольтметры довольно дешевы. С помощью этого прибора вы сможете проверить компоненты цепи и надежность их соединения.

Как вам статья?

Павел

Бакалавр "210400 Радиотехника" – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы