Предыдущая статья

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов. Статья 1. Блоки УКВ аппаратов.

Для начала давайте рассмотрим блок-схемы основных радиолюбительских связных аппаратов - радиоприемника и радиопередатчика.

На рис. 1.1 изображена блок-схема простого супергетеродинного приемника. Надеюсь, что значение слова «супергетеродин» понятно для читателя. Если это не так, то следует обратиться к любому радиолюбительскому справочнику.



Рассмотрим функциональное назначение каждого из пронумерованных на схеме отдельных блоков.

1. Сигнал от антенны поступает на блок под номером 1. Назначение этого блока в том, чтобы не допускать к другим блокам присутствующие в антенне сигналы помех и усиливать поступающие от антенны полезные сигналы. Будем называть этот блок Усилителем Высокой Частоты (УВЧ), не забывая о том, что одновременно с усилением полезного сигнала он обязан выполнять для него роль фильтра, т.е. не пропускать сигналы помех.

2. Под номером 2 находится блок, исполняющий роль смесителя двух, поступающих на входы этого блока, радиосигналов. Одним из сигналов является сигнал от блока 1, второй сигнал поступает от блока 3, который является маломощным генератором электромагнитных колебаний. Наличие вспомогательного генератора и смесителя является обязательным для любого радиоприемника, построенного по супергетеродинной схеме.

3. Маломощный генератор, обозначенный номером 3, с давних пор принято называть словом «гетеродин». Смысл супер гетеродинной схемы приемника заключается в том, что поступающий от антенны радиосигнал складывается с сигналом гетеродина, в результате чего на выходе смесителя будут присутствовать сразу четыре сигнала:

• сигнал от блока 1,

• сигнал от гетеродина,

• сигнал, представляющий собой сумму двух предыдущих сигналов,

• сигнал, представляющий собой разность между сигналом от блока 1 и сигналом гетеродина.

4. Из присутствующих на выходе смесителя четырех сигналов, нас должен интересовать только сигнал, равный разности частот сигнала от блока один (полезный принимаемый сигнал) и частоты сигнала гетеродина. Поэтому следующим после смесителя блоком под номером 4 непременно должен быть фильтр, пропускающий к последующим каскадам только частоту полезного (разностного) сигнала. Частота этого полезного сигнала называется Промежуточной Частотой (ПЧ) и содержит в себе всю полезную информацию, которую мы должны принять из эфира. Вся дальнейшая работа в последующих каскадах выполняется уже с ПЧ.

5. Следующий блок 5 называется Усилителем Промежуточной Частоты (УПЧ). УПЧ может состоять из нескольких усилительных каскадов. Все зависит от величины коэффициента усиления, которая предназначена этому усилителю.

6. Блок 6 является детектором и служит для выделения из состава ПЧ полезной информации в том виде, в котором эта информация может восприниматься нашими органами слуха или какими - то иными вспомогательными аппаратами, например, модемами. Как правило, полезная информация выдается в форме Низких (или Звуковых) Частот (НЧ или 34).

7. Блок 7 является Усилителем Низких Частот (УНЧ) и необходим для усиления полезного сигнала до такой величины мощности, которая может обеспечить нормальную дальнейшую обработку полезного сигнала. В данном случае мощность выходного сигнала должна обеспечить нормальную работу изображенного на схеме громкоговорителя Гр1.

Теперь рассмотрим блок-схему передатчика, изображенную на рис. 1.2.



1. Блок 1 называется Задающий Генератор (ЗГ) и представляет собой маломощный генератор электромагнитных колебаний определенной частоты. Как правило, задающий генератор должен иметь возможность изменять вырабатываемую им частоту в пределах заданного диапазона.

2. Блок 2 должен исполнять роль усилителя электромагнитных колебаний задающего генератора (блока 1) и, одновременно, оградить задающий генератор от негативного воздействия последующих блоков на частоту излучаемых ЗГ электромагнитных колебаний. Обычно этот блок состоит из нескольких каскадов. Первым каскадом (со стороны ЗГ) зачастую бывает эмиттерный (или и стоковый) повторитель, который как раз и защищает ЗГ от воздействия последующих за повторителем каскадов и блоков. Такой каскад носит название «буферный каскад». Следующим после буфера каскадом должен быть каскад усилительный (если это необходимо).

3. Блок 3 является смесителем частот двух электромагнитных колебаний. Первая частота - это частота электромагнитных колебаний ЗГ, вторая частота - частота - частота вспомогательного генератора, представленного в блоке 4. Смесители могут быть самых разнообразных конструктивных исполнений. При этом обязательно следует учитывать тот факт, что выходы всех блоков, от которых сигналы подаются на смеситель, должны быть согласованы с величинами входных сопротивлений данной конструкции смесителя

4. Блок 5 - это вспомогательный маломощный генератор. Зачастую это бывает многокаскадный генератор с кварцевой стабилизацией частоты.

5. Как известно, на выходе любого смесителя присутствуют одновременно четыре сигнала. Следовательно, блок 5 должен быть фильтром, который должен обеспечить пропуск к следующим блокам только сигналов заданной частоты. Как правило, в передатчиках этой «заданной частотой» является частота, представляющая собой сумму частот ЗГ и вспомогательного генератора.

6. Блок 6 служит усилителем по напряжению поступающих от блока 5 сигналов заданной частоты. Коэффициент усиления этого блока должен иметь такую величину, чтобы переменное напряжение на выходе этого блока могло обеспечить нормальную работу следующего блока.

7. Блок 7 является Усилителем Мощности (УМ) передатчика. Это очень ответственный блок, который должен обеспечить необходимую мощность сигнала в антенне. Сразу нужно усвоить важность согласования выходного каскада этого блока с антенной и не допускать включения передатчика в работу с неподключенной антенной.

8. Блок 8 служит для того, чтобы нагрузить излучаемую ЗГ частоту полезной «нагрузкой». В данном случае под «полезной нагрузкой» следует понимать либо сигналы от микрофона, либо сигналы от цифровой (компьютерной) системы. Такой блок называется модулятор. Кстати, модулятор не обязательно должен подключаться к ЗГ и воздействовать на излучаемую им частоту. Имеется вид связи амплитудная модуляция, при которой модулятор подключается к усилителю мощности.

Итак, я очень коротко охарактеризовал все основные блоки, из которых состоит и может быть сделан и радиоприемник и радиопередатчик. На практике делается так, что приемник и передатчик размещают в одном корпусе. Такая конструкция носит название радиостанция. При этом появляется возможность одни и те же блоки использовать и во время передачи и во время приёма.

В таком случае радиолюбители называют подобную радиостанцию «трансивер». Далее, в последующих статьях рубрики, я приведу описания конструкций и схемы различных блоков, из которых можно собрать различные по сложности и радиоприемники, и радиопередатчики, и радиостанции - трансиверы. Для каждого из блоков будут приведены конструкции различной степени сложности. Начинать всегда следует с самых простых вариантов. Таким образом, вы накопите больший опыт и избавите себя от неприятных волнений и разочарований.

Создание радиоприемника следует начинать с изготовления и проверки работоспособности блока усиления низкой частоты, затем следует детектор, усилитель промежуточной частоты, смеситель с фильтром ПЧ, гетеродин и усилитель высокой частоты. Получается так, что радиоприемник делают «начиная с конца». А вот создание радиопередатчика всегда начинается с изготовления и проверки работоспособности задающего генератора, т.е. «с начала». Дальнейшее описание конструкций различных блоков будет проводиться как раз в соответствии с приведенным выше порядком изготовления блоков для радиоприемника и радиопередатчика.

Монтаж УКВ аппаратуры.
Практически весь предлагаемый в данной рубрике материал предназначен, в основном, для начинающих радиоконструкторов, поэтому автор считает необходимым поделиться некоторыми сведениями и опытом по монтажу различных блоков аппаратуры.

Монтаж радиоаппарата подразумевает соединение, в соответствии с принципиальной электрической схемой, отдельных радиодеталей в готовое изделие. Существуют специальные правила монтажа каждого типа радиодеталей, с которыми можно познакомиться либо в технических условиях на этот тип деталей, либо в радиолюбительской справочной литературе. В этой серии статей я не буду касаться правил монтажа различных радиокомпонентов, а только очень коротко сообщу об общих моментах и способах монтажа радиодеталей в любительских условиях.

Обьёмный монтаж.
Самым первым из освоенных людьми видом монтажа радиоаппаратов был так называемый «объемный монтаж». При этом способе монтажа основой конструкции является металлический корпус, разделенный многочисленными экранными перегородками, которые отделяют (экранируют) один каскад от другого с целью предотвращения взаимных наводок.

При объемном монтаже детали паяются к специальным, изолированным от корпуса, стойкам. Зачастую в качестве таких стоек может употребляться и резистор и конденсатор, один из выводов которого припаян к корпусу, либо выводы деталей закрепленных в корпусе механически.

Связь между каскадами осуществляется изолированными проводами через специальные отверстия в экранных перегородках. Подвод питания к каскадам всегда выполняется через так называемые «проходные конденсаторы», которые вставляются в отверстия перегородок и крепятся винтовыми соединениями.

Среди радиолюбителей иногда применяется способ выполнения объемного монтажа на пластинках из органического стекла (плексигласа). В этом случае для всех каскадов, расположенных в одном из отсеков корпуса, вырезается одна общая пластинка из оргстекла. На эту пластинку методом горячего вдавливания крепятся стойки из проволоки. Делается это так. Берется отрезок медного луженого провода и горячим жалом паяльника конец этого отрезка вдавливается на 2...2,5 мм в пластину. После остывания получается приличная стойка с двумя концами, подготовленная для припаивания к ней радиодеталей.

Несмотря на то, что сейчас мода на такой вид монтажа прошла, знать и применять его в обоснованных случаях даже необходимо.

Монтаж на фольгированном материале.
Основной метод применяющегося в настоящее время монтажа радиоаппаратов связан с использованием фольгированного материала. Бывает фольгированный гетинакс, текстолит, стеклотекстолит и прочие материалы, включая керамику. Фольгирование бывает и односторонним и двухсторонним. В промышленности на пластинку из фольгированного материала фотографическим методом или штампом наносится специальный состав, который укрывает токоведущие дорожки на этой плате (пластине). Поэтому такие пластины называются «печатными платами». Пример такой печатной платы вы можете увидеть в различной радиолюбительской литературе. После высыхания краски пластины опускаются в раствор кислоты, где происходит вытравливание незащищенных краской участков фольги. Затем плата промывается от кислоты, удаляется специальная краска с токоведущих участков платы и выполняется лужение всех токоведущих участков платы.

Мною упущен еще один важный момент. Дело в том, что радиодетали в прежних конструкциях плат располагались с противоположной от токоведущих дорожек стороны. Для выводов этих всех радиодеталей в плате просверливались сотни отверстий малого диаметра. Все эти отверстия проходили процесс металлизации т.е. на поверхность стенок отверстий наносился слой меди. Потом вся плата подвергалась лужению, в том числе и стенки всей массы отверстий.

Если в производственных условиях, на автоматических линиях весь этот процесс был оправдан, то в любительских условиях копировать производственный цикл бессмысленно. По мнению автора, платы должны изготавливаться в любительских условиях так, чтобы радиодетали крепились со стороны фольги, а токоведущие участки платы должны отделяться один от другого узкими дорожками, прорезанными ножом-резаком. При таком методе на изготовление платы уходит гораздо меньше времени, монтаж получается с хорошим качеством пайки деталей непосредственно к токоведущим частям платы.

Многие радиолюбители уже с 70-х годов прошлого столетия работают с такими платами. С. Г. Жутяев, автор широко известной книги «Любительская УКВ радиостанция», в эти годы разработал систему монтажа деталей на «пятачках». Смысл этого способа заключается в том, что в фольге, покрывающей плату, специальным циркулем-резаком делается кольцевая канавка, отделяющая маленький «пятачок» от остальной фольги. К этому пятачку затем, как при объемном монтаже к стойкам, паяются радиодетали. Кроме того, Сергей Георгиевич применил в разработанных им радиостанциях вместо цилиндрических катушек специальные индуктивные контуры, расположенные параллельно плате на расстоянии 2..3 мм от неё. Применение этих контуров позволило избавиться от экранирующих перегородок.

Монтаж на металлическом основании.
Очень часто радиолюбителю приходится изготавливать различные аппараты только для того, чтобы проверить какую то возникшую вдруг идею, или нет под руками нужного куска фольгированного материала. В таких случаях можно применять «монтаж на квадратиках». Для этого берется кусок белой жести (например, от банки из-под сгущенного молока), тщательно выпрямляется, обрезается под нужный размер и обезжиривается ацетоном. Затем из старых плат вырезаются маленькие квадратики размером, примерно, 5x5 мм. Иногда чуть больше, иногда - чуть меньше. Фольгированная сторона такого квадратика подвергается лужению, а обратная слегка обрабатывается наждачной шкуркой для придания шероховатости. Это нужно для надежного приклеивания.

Предварительно на листе бумаги делается рисунок расположения деталей на плате. В соответствии с этим рисунком в местах крепления деталей на плату приклеиваются заготовленные квадратики. Для приклеивания следует использовать клей марки БФ. Подойдет и БФ-2, и БФ-4, и БФ-6. Этот клей хорош тем, что сразу же после приклеивания квадратика, к нему можно припаивать выводы деталей.

Метод монтажа радиокомпонентов на основании из белой жести очень удобен при работе с цифровыми микросхемами. Микросхема (например, типа К561) кладется на основание выводами вверх. Возле подлежащих заземлению выводов к основанию припаиваются небольшие отрезки медной луженой проволоки диаметром 0,4...0,6 мм и требующие заземления выводы микросхемы припаиваются к этим отрезкам проводов.

Получается очень надежное крепление микросхемы к основанию. Возле вывода микросхемы, к которому подводится питание приклеивается квадратик или полоска из фольгированного материала. В дальнейшем эта полоска будет являться шиной подвода питания к нескольким микросхемам. Выводы микросхем между собой соединяются (в соответствии со схемой) небольшими (15...30 мм) отрезками тонкого изолированного провода типа ПЭЛ 0,3 или аналогичного. Концы этих отрезков на длине примерно 5 мм очищаются от эмали и подвергаются лужению.

В последствии такой конец отрезка обматывается один или два раза вокруг ножки вывода микросхемы и припаивается легким касанием жала нагретого паяльника. Все получается и удобно и красиво и компактно. Не было ни одного случая замыкания в таких соединительных и изолированных эмалью проводниках.

Только не забывайте, перед такого рода монтажом, возле вывода №1 микросхемы поставить опознавательный знак в виде точки. Такой знак можно сделать или клеем или лаком (например, лаком для маникюра).

Как говорится в народе «голь на выдумку хитра». Что поделаешь, если нет фольгированного материала в достаточном количестве?

Автор
Тяпичев Г.А.

Продолжение здесь