2.1.5. Смесители

Большинство схем смесителей выполнено с фильтрами, выделяющими полезную составляющую (ЗЧ, ПЧ1 или ПЧ2) сигнала.

Схема смесителя на встречно-параллельных диодах
На рис. 2.6 приведена схема смесителя на встречно-параллельных диодах, предложенная автором многих популярных конструкций приемников прямого преобразования В. Т. Поляковым. Целесообразность применения этой схемы в приемниках прямого преобразования (рис. 2.1) определяется прежде всего хорошим подавлением излучения через антенну на частоте принимаемого сигнала — здесь от гетеродина должно поступать напряжение с частотой, равной половине частоты принимаемого сигнала. Контур L1C2C3 имеет на этой частоте очень низкое сопротивление и существенно ослабляет сигнал гетеродина на сигнальном входе рассматриваемой схемы. В качестве контура L1C2C3 в приемнике без УРЧ можно использовать входной контур от УРЧ рис. 2.5 (табл. 2.2). Для повышения чувствительности приемника перед смесителем (рис. 2.6) можно использовать УРЧ (рис. 2.5). При этом для связи смесителя с выходным контуром УРЧ надо на катушках L2 (рис. 2.5) намотать проводом ПЭШО 0,24 катушки связи с числом витков, равным числу витков L2, указанному в табл. 2.2. Витки катушки связи распределяются по всей длине L2. Катушка связи включается вместо L1 (рис. 2.6), при этом конденсаторы С2 и СЗ из этой схемы исключаются. Катушка L2 — дроссель высокой частоты, в качестве которого удобно использовать стандартный дроссель на карбонильном Д-0,1 — 470 мкГн или ферритовом цилиндрическом магнитопроводе ДМ-0,1 — 500 мкГн. Элементы С5, L3, С6 образуют фильтр с полосой пропускания 3 кГц. Катушка L3 наматывается на тороидальном ферритовом магнитопроводе 16 X 8 X 4 мм марки 2000НМ (провод ПЭШО 0,15, 260 витков).

Схемы смесителей на полевых транзисторах
Смеситель на встречно-параллельных диодах при оптимальном напряжении гетеродина (1...1.5В для указанных на рис. 2.6 диодах смесителя) имеет коэффициент передачи по напряжению около 0,3. Так как устройство (рис. 2.6) имеет коэффициент передачи входного контура около 3, общее усиление от сигнального входа до выхода ЗЧ равно примерно 1. При использовании перед смесителем (рис. 2.6) УРЧ (рис. 2.5) усиление or антенного входа до выхода ЗЧ будет около 15.

На рис. 2.7 приведена схема смесителя, которая рекомендуется для использования в супергетеродинном приемнике с одним преобразованием частоты, не имеющем УРЧ. Между антенной и сигнальным входом этого смесителя можно включить входную цепь, выполненную по схеме рис. 2.4. В этом случае удается получить чувствительность приемника от 0,5 мкВ на диапазоне 10 м до 10 мкВ на диапазоне 160 м при реальной избирательности, ограничиваемой линейностью смесителя по входному сигналу, около 100 дБ. Высокие характеристики описываемого смесителя достигнуты благодаря использованию в нем малошу-мящих мощных СВЧ полевых транзисторов, включенных по балансной схеме, обеспечивающей повышение линейности и подавление шумов гетеродина. Нагрузкой смесителя является высококачественный монолитный кварцевый фильтр, выпускаемый отечественной промышленностью для радиолюбителей. Этот фильтр входит в состав набора «Кварц-35». Кроме фильтра ФПЧЗПЧ-410 на рабочую частоту, близкую к частоте 8815 кГц (конкретное значение указывается в паспорте), в набор входят еще два кварцевых резонатора на рабочую частоту фильтра, которые нужны для 2-го гетеродина приемника, и генератора сигналов CW при использовании фильтра в передатчике или трансивере (2-й резонатор).

Схема смесителя на полевом транзисторе
Дроссель L1 —высокочастотный типа Д-0,1 — 200 мкГн (можно применить дроссель с индуктивностью от 100 до 500 мкГн). Напряжение гетеродина для рассматриваемого смесителя — около 3 В.

Коэффициент передачи смесителя (рис. 2.7) от сигнального входа до выхода фильтра, нагруженного на согласованную нагрузку (емкость конденсатора, параллельного резистору R9, должна быть не более 10 пФ), равен примерно 3.

Схема смесителя, который можно рекомендовать для использования в качестве 1-го смесителя супергетеродинного приемника с двойным преобразованием частоты, приведена на рис. 2.8. В качестве активного элемента в этой схеме использован один полевой транзистор. С таким смесителем может быть реализована реальная избирательность приемника около 80 дБ. Смеситель имеет высокое входное сопротивление по сигнальному входу, и при его применении без УРЧ с входной цепью (рис. 2.4) истоковый повторитель в последней не нужен. При работе без УРЧ этот смеситель позволяет получить чувствительность приемника до 1 мкВ, а при использовании УРЧ (рис. 2.5) - до 0,2 мкВ. Напряжение гетеродина, подаваемое на исток VT1, должно быть в пределах 2...3 В.

Нагрузкой смесителя (рис. 2.8) является узкополосный двухконтурный LC фильтр, настроенный на частоту 5,5 МГц. При приведенных ниже данных катушек фильтра ПЧ1 его полоса пропускания около 20 кГц, коэффициент передачи смесителя от сигнального входа до выхода фильтра ПЧ1 около 3.

Схемы смесительных детекторов
Катушки фильтра ПЧ1 намотаны на тороидальных ферритовых магнитопроводах марки М20ВЧ. Перед намоткой магнитопровод 2 раза покрывают слоем клея БФ-6, так как острые его края могут повредить изоляцию провода обмотки. Намотка выполняется проводом ПЭВ-2 0,59, витки располагаются равномерно в секторе 300°; число витков 4 + 8, считая от «холодных» концов катушек (у L1 это конец, соединенный с С5, у L2 — соединенный с корпусом).

Для 2-го смесителя супергетеродинного приемника с двойным преобразованием частоты может быть рекомендована схема рис. 2.9. Смеситель в этой схеме выполнен на двухзатвор-ном полевом транзисторе. Напряжение сигнала подается на 1-й затвор, а напряжение гетеродина 2...3 В — на 2-й затвор. При этом общий коэффициент передачи от сигнального входа до выхода переключаемых фильтров — около 3. Можно поменять функции затворов. Тогда на 1-й затвор VT1 надо подать напряжение гетеродина 0,7...1 В, общий коэффициент передачи схемы уменьшится до 1, но линейность смесителя несколько возрастет, и он будет хорошо сочетаться с 1-м смесителем и фильтром ПЧ1, выполненными по схеме рис. 2.8.

В рассматриваемой схеме применена коммутация электромеханических фильтров ПЧ2 с помощью электронных коммутаторов на ключах с изолированными затворами. Эта схема очень удобна, так как управляющая переключением фильтров плата переключателя SA1 может быть удалена на любое расстояние от самих коммутируемых фильтров. Дополнительного затухания электронные ключи не вносят (сопротивление открытого канала ключа единицы сотен ом, а сопротивление фильтров 10 кОм), развязка между отключенным и включенным фильтрами — более 80 дБ.

В качестве схемы последнего смесителя приемника дана схема рис. 2.10, на которой изображен балансный диодный 3-й смеситель супергетеродинного приемника с двойным преобразованием частоты (смесительный детектор). Эта схема может быть использована и в приемнике с одним преобразованием частоты, однако из-за недостатка усиления по ПЧ1 такого приемника низкий коэффициент передачи устройства, выполненного по схеме рис. 2.10 (около 0,2), является в этом случае существенным ее недостатком. Балансировка устройства (рис. 2.10) обеспечивает практически полное подавление приема AM сигналов и производится последовательно с помощью элементов R4 и СЗ, причем может потребоваться не только уменьшить емкость конденсатора С4 до нуля, но и переключить этот конденсатор параллельно СЗ. Для нормальной работы смесителя (рис. 2.10) при входных сигналах уровнем до 0,3 В надо подать через конденсаторы С6 и С7 два противофазных напряжения гетеродина по 2,5... 3 В (напряжение между двумя входами для подключения гетеродина 5...6 В). Для приемника с одним преобразованием частоты может быть рекомендован 2-й смеситель (смесительный детектор), выполненный по схеме рис. 2.11. Коэффициент передачи этого детектора при напряжении второго гетеродина 1,5...2 В равен примерно 5.