приемника, а смешиваясь с сигналами мощных внеполосных станций - вызвать явление шумовой модуляции. Для понижения уровня шума гетеродина целесообразно применять малошумящие транзисторы, шунтировать их переходы по низкой частоте конденсаторами большой емкости и выбирать такой вид связи гетеродина со смесителем, который препятствует непосредственному проникновению НЧ компонент шума в УНЧ. Хорошие результаты дает связь через высокочастотный трансформатор, худшие - через конденсатор малой емкости.

2. СМЕСИТЕЛИ И МОДУЛЯТОРЫ

Параметры приемной части трансивера во многом зависят от смесителя. Он должен иметь высокий коэффициент передачи, малый уровень шума (для повышения чувствительности) и хорошо подавлять мешающие AM сигналы, т. е. не детектировать их (для повышения помехоустойчивости). Из обычных, широко известных смесителей пригодны только балансные и кольцевые, не детектирующие ни напряжение сигнала, ни напряжение гетеродина. Их схемы показаны на рис. 25, а и б соответственно. В обоих смесителях использованы симметрирующие трансформаторы, намотанные на кольцевых ферритовых сердечниках сложенным вдвое проводом. После намотки начало одного провода соединяют с концом другого, образуя среднюю точку симметричной обмотки. Диаметр кольца может составлять 4...10 мм, магнитная проницаемость 150...1000 (большие значения лучше подходят для НЧ диапазонов). На ВЧ диапазонах достаточно 10...20 витков, на НЧ диапазонах следует намотать 60...100 витков. В большинстве случаев первичную обмотку можно настроить в резонанс, подключив параллельно ей конденсатор емкостью 40 ... 500 пФ (подбирается при настройке). Число витков первичной обмотки зависит от сопротивления цепей, подключенных к смесителю.

Рис. 25. Смесители:

а - балансный; б - кольцевой

Оба смесителя полностью обратимы и при подаче на выход НЧ сигнала создают на входе DSB сигнал с подавленной несущей. Чем лучше сбалансирован смеситель, тем выше подавление AM при приеме и подавление несущей при передаче. Для точной балансировки включают подстроечный резистор, как показано на рис. 25, а. В кольцевой смеситель также можно включить балансировочный резистор между крайними выводами симметричной обмотки трансформатора Т2. Сигнал НЧ в этом случае снимают с движка резистора. Балансировочные резисторы вызывают потери сигнала и, как следствие, несколько ухудшают чувствительность приемника.

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а - простейший; б - с автоматическим смещением; в - балансный

Для достижения максимальной чувствительности надо подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное напряжение уменьшает коэффициент передачи, а излишнее - увеличивает шум самого смесителя. В обоих случаях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1...1,5 В (амплитудное значение). При работе на передачу выходное модулированное напряжение не может быть больше, чем наименьшее из входных, причем коэффициент передачи получается порядка 0,3. Для улучшения линейности модулятора приходится уменьшать напряжение НЧ. Оно выбирается не более 0,1...0,3 напряжения гетеродина. В результате при передаче довольно сложно получить модулированное ВЧ напряжение более нескольких десятков милливольт. Это большой недостаток диодных модуляторов, заставляющий увеличивать число каскадов усиления ВЧ передающей части трансивера.

В приемниках прямого преобразования очень хорошо зарекомендовали себя смесители на встречно-параллельных диодах, различные схемы которых показаны на рис. 26. В простейшем смесителе (рис. 26, а) к встречно-параллельным диодам подводится одновременно напряжение сигнала от входного контура L1C1 и напряжение гетеродина через катушку связи L3. Последнее значительно больше, чем напряжение сигнала, и для нормальной работы смесителя на кремниевых диодах должно составлять 0,6...0,7 В (амплитудное значение). Частота гетеродина выбирается вдвое ниже частоты сигнала. В этих условиях один из диодов открывается на пиках положительных полуволн сигнала гетеродина, а другой - на пиках отрицательных. В результате сопротивление параллельно включенных диодов уменьшается дважды за период гетеродинного напряжения. Это поясняется рис. 27, где изображена вольтамперная характеристика встречно-параллельных диодов (зависимость тока через диоды i от напряжения на диодах и). Она имеет резкие изломы при пороговом напряжении около 0,5 В для кремниевых и 0,15 В для германиевых диодов. При воздействии гетеродинного напряжения иг (сплошная синусоидальная линия в нижней части рисунка) ток через диоды носит характер коротких разнополярных импульсов (показаны сплошной линией на графике справа). Среднее значение тока импульсов равно нулю, т. е. постоянная составляющая тока на выходе смесителя отсутствует. Если теперь к диодам подвести еще и напряжение сигнала ис с частотой, вдвое большей частоты гетеродина (штриховая линия на нижнем графике), то положительные импульсы тока возрастают, а отрицательные уменьшаются, как показано штриховой линией на графике справа. На выходе смесителя появляется положительная составляющая тока. Если фазу сигнала поменять на обратную, на выходе появится отрицательная составляющая. При небольшом отличии частот fc и 2£ (например, на 1 кГц) фаза сигнала непрерывно изменяется относительно фазы гетеродинного напряжения, и в цепи диодов будет протекать ток с разностной частотой биений (1 кГц). Этот ток проходит через П-образный ФНЧ C3L4C4 (рис. 26, а) и поступает в УНЧ.

Рис. 27. К принципу действия смесителя на встречно-параллельных диодах

Главным достоинством описанного смесителя является то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток,

т. е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь любопытно отметить, что для нормальной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току - на входе УНЧ можно установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смесителя из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам диодов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM. Измерить ее проще всего на работающем приемнике: от ГСС подают немодулированный ВЧ сигнал на частоте настройки приемника (±1 кГц от f или от 2 для данного смесителя) с определенным напряжением, например 1 мкВ, и замечают уровень выходного сигнала. Затем расстраивают ГСС на 20...50 кГц, включают внутреннюю модуляцию и повышают уровень ВЧ напряжения до достижения прежнего уровня на выходе приемника. Глубина модуляции берется стандартной, 30 %. Отношение выходных сигналов ГСС, выраженное в децибелах, и будет коэффициентом подавления AM.

Подавление AM в балансных и кольцевых смесителях обычно не превосходит 60...65 дБ. Для смесителя на встречно-параллельных диодах оно составляет 70...80 дБ. Другое достоинство этого смесителя состоит в настройке гетеродина на более низкую частоту. Это улучшает стабильность частоты и значительно уменьшает наводки гетеродина на входные цепи смесителя. В подавлении наводок теперь участвуют и входные контура, поскольку частота их настройки намного - вдвое - отличается от частоты гетеродина. Подобные наводки вредны по следующим причинам: напряжение наводки синхронно детектируется смесителем и возникающее на выходе постоянное напряжение разбалансирует смеситель. Если же сигнал гетеродина излучается антенной или проводами питания в окружающее пространство, то помимо помех другим приемникам он может промодулироваться фоном переменного тока на плохих контактах электропроводки, окисленных контактах металлических конструкций, диодах выпрямителей и т. д. Возвращаясь в приемник, такой сигнал вызывает трудно устранимый фон переменного тока, исчезающий при отключении антенны. Поэтому для хорошей работы приемника прямого преобразования крайне важно добиться малого излучения сигнала гетеродина. Со смесителем на встречно-параллельных диодах благодаря пониженной частоте гетеродина излучение его сигнала получается на 30...60 дБ ниже, чем с обычными смесителями, и описанные неприятные эффекты практически полностью устраняются.

В смесителе по схеме рис. 26, а лучше всего использовать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В - они дают несколько большую помехоустойчивость, чем германиевые. В любом случае требуется подбор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи. Менее критичен к амплитуде гетеродинного напряжения смеситель на встречно-параллельных диодах с цепью автоматического смещения (рис. 26, б). Резистор R1 создает начальное смещение на диодах, пропорциональное напряжению гетеродина, и автоматически устанавливает оптимальное пороговое напряжение. Схема соединения цепи рис. 26, б с остальными элементами такая же, как на рис. 26, а.

Дальнейшее улучшение развязки входных и гетеродинных цепей, а также уменьшение потерь мощности сигнала в цепях связи с гетеродином достигается в балансной схеме смесителя на встречно-параллельных диодах с автоматическим смещением, показанной на рис. 26, в. Две пары диодов и симметричная вторичная обмотка трансформатора Т1 образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу гетеродина ни во входные цепи, ни в ФНЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропорциональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на параметры смесителя. Подавление AM сигналов этим смесителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

Катушку входного и гетеродинного контуров для описанных смесителей можно намотать на каркасах диаметром S...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД5...0.25. В каркасы завинчиваются подстроечники СЦР-4. Ориентировочные числа витков и емкости контурных конденсаторов в пикофарадах приведены в табл. 2.

Таблица 2

Данные трансформатора Т1 такие же, как для кольцевого смесителя рис. 25 (см. выше).

Смесители на встречно-параллельных диодах обратимы, но НЧ напряжение для нормальной его работы не должно превосходить 0,05...0,1 В. Несколько повысить его можно в смесителях с автоматическим смещением при уровне гетеродинного напряжения 3...4 В. Оптимальное нагрузочное сопротивление для смесителей,