УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДЕТЕКТОРНОГО ПРИЁМНИКА

Р, 2001, №1

Детекторный радиоприёмник... Многие десятилетия он является одной из первых самостоятельных конструкций, выполняемой начинающими радиолюбителями. С него начинается знакомство с интересным миром радиоприёмных устройств. Он позволяет юным энтузиастам радиотехники проводить разнообразные и увлекательные эксперименты по приёму сигналов местных радиостанций. Казалось бы, что можно усовершенствовать в этом давно известном устройстве? Тем не менее, как утверждает автор предлагаемой статьи, резервы для улучшения работы детекторного приёмника ещё не исчерпаны.

В простейших приёмниках (рис. 1,а) колебательный контур сильно нагружается детектором. Хотя при этом громкость и чувствительность остаются вполне приемлемыми, селективность (избирательность) оказывается недостаточной. Из-за низкой добротности контура нередко одновременно прослушиваются две-три станции.

Допустим, что приёмник настроен на среднюю частоту диапазона СВ (1 МГц). Индуктивность катушки L1 - 200 мкГн, ёмкость конденсатора С1 - 120 пФ (типичные значения). Их реактивные сопротивления равны примерно 1,2 кОм а резонансное сопротивление всего контура в Q раз больше. При конструктивной (без нагрузки) добротности Q = 200 получаем 240 кОм. Для диапазона ДВ резонансное сопротивление контура приближается к мегаому!

В то же время входное сопротивление детектора принято считать равным половине сопротивления нагрузки, в качестве которой используют высокоомные головные телефоны с полным сопротивлением на звуковых частотах всего 10...15 кОм (полное сопротивление телефонов больше указанного на их корпусе из-за индуктивности телефонных капсюлей).

Нетрудно заметить, как значительно шунтируется контур, а его реальная добротность оказывается менее 10 (отношение сопротивления нагрузки к реактивному сопротивлению элементов контура). Ослабляя связь контура с детектором, можно повысить добротность, а следовательно, и селективность. Громкость при этом практически не изменится, поскольку в контуре с большей добротностью возрастает и напряжение сигнала, что в значительной мере компенсирует уменьшение сигнала на детекторе. Связь обычно регулируют подключением детектора к отводу катушки (рис. 1, б) и подбором положения отвода.

Схема детекторного приёмника

Рис. 1.

Раз уж мы регулируем связь, целесообразно оптимизировать и контур. В [1-3] было показано, что максимальный КПД антенной цепи достигается при полном включении антенны в контур и отсутствии контурного конденсатора. Настройку ведут изменением индуктивности катушки, а контурной ёмкостью в этом случае служит ёмкость антенны. Если же антенна велика и её ёмкость значительна, конденсатор настройки нужно включить последовательно с антенной (рис. 1, б).

Такой приёмник работает лучше предыдущего и обладает большей селективностью, но... регулировать связь детектора с контуром не очень удобно, поскольку для этого потребуется изготовить катушку со множеством отводов. Да и регулировка всё равно происходит скачками.

Известен способ согласования сопротивлений с помощью ёмкостной связи, при котором ёмкостное сопротивление конденсатора должно равняться среднему геометрическому из согласуемых. В нашем примере (согласуются 240 и 6 кОм) оно составит около 40 кОм, а соответствующая ёмкость - всего 4 пФ! Выходит, что связь можно плавно регулировать обыкновенным подстроечным конденсатором типа КПК или КПМ.

согласование сопротивлений с помощью ёмкостной связи в детекторном приёмнике

Рис. 2

Но конденсатор связи разрывает цепь детекторного диода по постоянному току. Чтобы устранить этот недостаток, можно поставить второй диод (рис. 2). На первый взгляд, получим детектор с удвоением напряжения. На самом деле из-за малой ёмкости конденсатора С2 удвоения нет. Во время отрицательного полупериода колебаний в контуре этот конденсатор заряжается через диод VD1, а при положительном - отдаёт свой заряд через диод VD2 в нагрузку, т. е. телефоны BF1, зашунтированные блокировочным конденсатором С3 для сглаживания пульсаций.

Чем меньше ёмкость конденсатора С2, тем меньше заряд и соответственно энергия, отбираемая из контура. Цепь связи вносит в контур и небольшое реактивное (ёмкостное) сопротивление, которое автоматически компенсируется при настройке контура в резонанс с принимаемыми колебаниями сигнала.

В качестве L1 в экспериментальной конструкции этого приёмника была использована длинноволновая катушка магнитной антенны, содержащая 240 витков провода ПЭЛ 0,2, намотанных в один слой виток к витку на каркасе диаметром 12 мм. При настройке в каркас катушки вдвигался стержень диаметром 10 мм из феррита 400НН от той же антенны. Диапазон перестройки получился от 200 кГц (при замкнутом конденсаторе С1 и полностью вдвинутом стержне) до 1400 кГц (при удалении стержня и уменьшении ёмкости конденсатора С1).

В домашних условиях с небольшой антенной (около 7 м) и заземлением на трубы отопления приёмник показал отличные результаты, принимая все без исключения московские ДВ и СВ радиостанции. Регулируя связь подстроечным конденсатором С2, удавалось получить достаточную селективность при нормальной громкости звучания.

Выяснилось ещё одно достоинство приёмника - благодаря токовому питанию детектора через большое ёмкостное сопротивление конденсатора связи С2 сглаживается "ступенька" на вольт-амперной характеристике диодов. Кстати, о полезности токового питания детектора сообщалось ещё в [4]. В нашем же приёмнике кремниевые диоды (с порогом 0,5 В) работают почти так же хорошо, как германиевые (с порогом 0,15 В). Более того, оказалось возможным подключать к приёмнику и низкоомные (50-70 Ом) головные телефоны, что совершенно недопустимо в традиционном варианте. Ёмкость конденсатора связи при этом требуется несколько большая - до 40...50 пФ. Правда, громкость звучания будет меньше из-за значительных потерь на прямом сопротивлении диодов.

Простейший бесконтурный детекторный приёмник

Рис. 3

Высокая чувствительность описанного детектора к слабым сигналам навела на мысль испытать простейший бесконтурный вариант приёмника (рис. 3). Собрать его оказалось делом нескольких минут - все детали были подпаяны к выводам телефонов, а антенной послужил полутораметровый отрезок монтажного провода с зажимом "крокодил" на конце для подвески провода к веткам деревьев или другим высоким предметам. Противовесом (вместо заземления) был шнур телефонов, имеющий некоторую ёмкость Спар на слушателя и далее на землю. Даже в таком примитивном варианте удалось прослушать работу ряда наиболее мощных радиостанций.

Этот приёмник практически не воспринимает низкочастотных наводок, например, от проводов электросети - им препятствует малая ёмкость конденсатора связи С1, через который поступает радиочастотный сигнал. Ток же звуковых частот полностью замкнут в изолированной цепи телефонов BF1 и диодов VD1, VD2.

Нельзя сказать, чтобы схема такого приёмника представляла собой что-то новое. Полумостовой выпрямитель, использованный в нём, давно и хорошо известен -он был применён в индикаторе поля [5]. Кстати, ничто не мешает применить и полный мост на четырёх диодах, связав его с контуром или с антенной конденсатором небольшой ёмкости.

Простейший бесконтурный детекторный приёмник

Рис. 4

Похожий приёмник уже был описан в [6], но, к сожалению, его автор неверно трактовал принцип работы приёмника. Правильная схема приёмника приведена в настоящей статье на рис. 4. Она отличается от авторской лишь наличием паразитной ёмкости Спар между телефонами и землёй, которая играет роль конденсатора связи и согласует контур с детектором. По счастливому стечению обстоятельств ёмкость Спар оказалась близка к оптимальной. Но её-то автор и не учёл! Что же касается экспериментальных результатов, то они, как это и следует из публикации в [6], оказались прекрасными.

В заключение хотелось бы вернуться к схеме на рис. 2 и привлечь к ней внимание радиолюбителей. Этот детекторный приёмник показал отличные результаты. Эксперименты с ним ничуть не менее интересны и увлекательны, чем с более сложными электронными устройствами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поляков В. О питании радиоприёмников "свободной энергией". - Радио, 1997, № 1, с. 22, 23.
2. Поляков В. "Вечноговорящее" радио. - Радио, 1997, № 5, с. 23. 24.
3. Поляков В. Радиоприёмные антенны. - Радио, 1998, № 2, с. 44-46.
4. Псурцев В. "Открытие" амплитудного диодного детектора. - Радио, 1986, № 1, с. 33-36.
5. Шепелев Г. Простой индикатор поля. - Радиолюбитель, 1993, № 6, с. 24.
6. Беседин В. Ещё один... . - Радиолюбитель, 1994, № 6, с. 34.

В. ПОЛЯКОВ, г. Москва

BACKHOME