Amatör alıcılar için IF yükseltici/demodülatör
2 metre bandı (144 MHz) veya vatandaş bandı (CB, 27 MHz) için amatör bir alıcı, yayın vericileri için olandan biraz farklıdır. Böyle bir alıcının iyi mi yoksa kötü mü olduğunu belirleyen ilk etapta ses kalitesi değildir. gibi şeyler hakkında çok daha fazla. seçicilik, hassasiyet ve genel uygulanabilirlik: her şeyden önce, böyle bir alıcı evrensel olmalıdır. Bu makale, böyle bir alıcının bir bölümünü açıklamaktadır: dar bantlı bir AM veya FM IF sinyalini düşük frekanslı bir sinyale dönüştürmek için gereken her şey.
Dar bantlı IF’miz birkaç farklı şeyi halletmelidir. Öncelikle, alıcının ön ucundan gelen IF sinyali, girişim yapan sinyallerden mümkün olduğunca arındırılmalıdır. Yalnızca “saf” IF sinyali kalmalıdır. Bu bir filtre devresi ile yapılır. Burada iyi seçicilik elde etmenin en kolay yollarından biri olarak bilinen kristalleri kullanan bir devre var.
Filtre devresi, 9 MHz’lik bir ara frekans için tasarlanmıştır. Başlıca avantajı, 27 MHz için iyi bilinen “3d overtone” kristallerinin kullanılabilmesidir. Kolaydırlar ve belki daha da iyisi, elde edilmesi çok pahalı değildir.
Arıtılmış 9 MHz sinyalini yükseltebilir ve ardından demodüle edebiliriz, ancak bu, bir ara adım yapmanın, yani çok daha düşük bir frekansla (130 kHz) 9 MHz’lik ara frekanstan ikinci bir ara frekans türetmenin avantajları sunar. Bu, iki önemli avantajı olan sözde bir “çift süper” yaratır. Birincisi, bazı sahte sinyallerin daha iyi bastırılmasıdır. Filtreninkine benzer bir bant genişliğinde olması koşuluyla, ikinci kez karıştırılarak bunlar kısmen zararsız hale getirilir. Düşük frekanslarda LC devreleri ile nispeten dar bant genişliği elde edilir. “Double super”in ikinci bir avantajı, sinyalin amplifikasyonunda aslan payının artık oldukça düşük bir frekansta yapılabilmesidir.
Ön uçta hemen 130 kHz’lik bir IF sinyali yapamaz mıyız? Hayır, çünkü yansıtma frekansı istenen giriş sinyalinin frekansına çok yakın olacaktır ve bu nedenle filtrelemek zor olacaktır.
blok şeması
Dar bantlı IF’nin blok diyagramı (ŞEKİL 1) devreyi özetlemektedir.
Şekil 1. Dar bantlı IF’nin blok diyagramı. Kurulum, bir “çifte süper” kurulumudur. 9 MHz’lik ara frekans, 8.87 MHz’lik bir osilatör sinyali ile karıştırılarak 130 kHz’lik ikinci bir ara frekans elde edilir. Hem AM hem de FM sinyalleri demodüle edilebilir.
9 MHz sinyali bir kristal ağda filtrelenir ve ardından hafifçe yükseltilir. Bir karıştırma devresinde (MIX), 9 MHz sinyali, 8,87 MHz’lik bir osilatör sinyali ile birleştirilir. Bu, her türlü toplam ve fark frekansıyla sonuçlanır. 130 kHz fark sinyali önemli ölçüde yükseltilir ve ardından düşük frekanslı sinyali algılayan hem AM hem de FM dedektörlerine uygulanır.
130 kHz sinyalini yükseltirken, S-meter için bir sinyal de türetilir; sayacın okunması, alınan sinyalin gücünün bir göstergesidir.
“Double super” prensibi aslında daha iyi ve özellikle pahalı ekipmanlar için ayrılmış olsa da, bu tasarım ile maliyet fiyatı düşük tutulmuştur. Bu, kristaller için ucuz 27 MHz türleri kullanılarak ve aktif elektroniği çok “zor” olmayan iki IC ve iki transistörle sınırlandırarak yapıldı.
9 MHz filtre
Şekil 2, ön uçtan gelen 9 MHz IF sinyali için kristal filtreyi göstermektedir. Tamamen pasif bir ağdır. Elektor Electronics’te sıklıkla gösterildiği gibi, önce bir IF sinyalini tamamen filtrelemek ve ardından onu güçlü bir şekilde yükseltmek, bir amplifikatör aşamasını ve bir filtre aşamasını değiştiren “eski moda” tasarımı takip etmekten daha iyidir. Bunun ana nedeni, “ham” bir IF sinyalini çok erken yükseltirseniz, her türlü istenmeyen müdahale edici bileşeni de yükseltmiş olmanızdır. İstenen sinyali biraz zayıflatabilecek olsa da, önce bunları filtrelemek daha iyidir. Sonuçta, bu daha sonra güçlendirilebilir.
Şekil 2. 9 MHz IF için kristal filtre, 27 MHz için dört ‘3d overtone’ kristal kullanır.
Kristal filtrenin girişi ve çıkışı, 50 ohm’luk standart yüksek frekans empedansı ile eşleştirilir. Bu, bir ferrit boncuk üzerindeki birkaç dönüşlü, çok basit, kendi kendine yapılmış iki HF transformatörünün yardımıyla yapılır. Veriler programdadır. Giriş trafosu seçici değildir. İşlevi, seçici olan bir sonraki transformatördeki empedansı eşleştirmektir. Bu trafo aslında 10.7 MHz FM IF filtresi ama C1 kondansatörü vasıtasıyla burada kullanılan frekansa çevrilmiş. C1, transformatörde yerleşik olan kapasitöre paraleldir. Sonuç olarak, toplam kapasitans büyür ve rezonans frekansı düşer. Bu dönüşümle bağlantılı olarak, Trl için belirtilenden başka bir tür kullanılamaz.
“Filtre işinin” çoğu dört kristal X1 … X4, dört 27 MHz kristal tarafından yapılır. Bunlar “3d overtone” kristalleridir, yani temellerinin üçüncü harmoniğinde rezonansa girmeleri amaçlanır. Ancak, 9 MHz’lik bir frekansa sahip temellerinde aynı derecede, hatta daha iyi rezonansa girebilirler. X1 ile X2 ve X3 ile X4 arasında bir pi ağı kurulur; bu, istenmeyen empedans atlamalarını önler. L3 ve L4, yaygın olarak kullanılan minyatür 10 µH bobinlerdir. Tr2, Tri ile aynı şekilde 9 MHz’e dönüştürülen 10.7 MHz’lik bir transformatördür. Burada C9, transformatörde yerleşik olan kapasitöre paraleldir.
Sırasıyla X1 ve X4’e paralel olan C2 ve C8 kapasitörleri, filtrenin eğimini etkiler. İstenirse ihmal edilebilirler. Bunları, değeri 2 ile 22 pF arasında ayarlanabilen düzelticilerle değiştirmek daha da iyidir. Ardından filtre, kanatların eğimi mümkün olduğu kadar yüksek olacak şekilde ayarlanabilir. Ne yazık ki, böyle bir ayarlama oldukça fazla ölçüm ekipmanı gerektirir, bu nedenle genellikle optimum şekilde ayarlanmamış bir filtre ile yetinmek zorunda kalırsınız. Filtrenin hala iyi performans gösterdiği, şekil 3’teki frekans özelliklerinden görülebilir. En olumsuz durumda bile (şekil 3a), C2 ve C8 atlanırsa, zayıflama en az 50 dB’dir. C2 ve C8 kapasitörleri için şemada belirtilen sabit değerler alındığında, sözde form faktöründe bir gelişme zaten meydana gelir (ŞEKİL 3b). Şekil faktörü (kenarın eğiminin bir ölçüsü) bu durumda yaklaşık olarak 3’tür. Şekil 3c, C2 ve C8 en iyi şekilde ayarlanmış düzelticilerle değiştirildiğinde kristal filtrenin en iyi nasıl çalıştığını gösterir.
Şekil 3. Bu geçiş eğrileri, kristal filtrenin performansını ve performansın C2 ve C8’e nasıl bağlı olduğunu gösterir. Şekil 3a’nın özelliği, bu iki kapasitör çıkarıldığında ortaya çıkar; şekil 3b kapasitörlerin takılmasının etkisini gösterir ve şekil 3c en ideal durumu gösterir: burada C2 ve C8’in her ikisi de optimum şekilde ayarlanmış düzelticilerle değiştirilmiştir.
9 MHz’den 130 kHz’e
Şekil 4’teki devre, blok diyagramın çoğunu oluşturur. 9 MHz sinyali yükseltir, 8.87 MHz osilatör sinyali üretir, her iki sinyali karıştırır ve ardından 130 kHz’lik ikinci ara frekansı karışımdan filtreler. Bu IF sinyali de yükseltilir ve ek olarak S-metre için bir sinyal (anten sinyalinin gücü) türetilir. Ayrıca gerçek AM tespiti de bu devrede gerçekleşir.
Şekil 4. Aslında orta dalga radyolar için tasarlanan IC TCA 440, birinci IF frekansından (9 MHz) ikinci IF frekansına (130 kHz) geçmek için kullanılır.
Devre bir IC, TCA 440 etrafında inşa edilmiştir. Bu IC aslında tek çipli ucuz bir orta dalga alıcısı yapmak için tasarlanmıştır, ancak aynı zamanda amacımız için çok uygundur.
9 MHz sinyali, IC’nin 1 ve 2 numaralı terminallerine kendi kendine yapılan bir ayak (şematikteki sarım verileri) aracılığıyla ulaşır. Bunlar bir amplifikatörün girişleridir. Kazancı, IC’nin 3. pimindeki DC voltajına bağlıdır. Yakında DC voltajının nereden geldiğini göreceğiz. Yükseltilmiş 9 MHz sinyali, karıştırıcı görevi gören bir çarpan devresine beslenir. Mikserin diğer giriş sinyali, 8.87 MHz’lik bir sinyal üreten bir osilatörden gelir. Bunu kristal X5’in yardımıyla yapıyor. Bu 8.87 MHz’lik bir kristal olabilir, ancak şekil 2’deki kristaller için olduğu gibi 26.600 MHz için bir “3d overtone” kristali kullanmak da mümkündür.
Mikserin çıkışlarından birinden gelen sinyal, 130 kHz’lik ikinci ara frekans sinyalini çıkarmak için kullanılır. Bu, trafo Tr3’ün yardımıyla yapılır. Bu, şekil 2’deki iki transformatör gibi, “dönüştürülmüş” bir transformatördür. Bu sefer rezonans frekansı C15 yardımıyla 130 kHz’e düşürülen 455 kHz’lik bir ara frekans transformatörüdür.
Rezonans devresindeki sinyal (ikincil sargı kullanılmaz), TCA 440’ın ikinci bir amplifikatör bölümüne beslenir. Bu aslında seri bağlı üç amplifikatörden oluşur ve bu nedenle sinyal önemli ölçüde yükseltilir. Çünkü, özellikle AM tespiti için sinyal sınırlandırılamaz (sonuçta AM ile bilgi genlikte bulunur), otomatik bir kazanç kontrolü (AVR) yapılmıştır. Bu şu şekilde çalışır: ikinci amplifikatör bölümünün çıkış sinyali D1 ile düzeltilir ve C18 ile düzeltilir. Ardından, 130 kHz sinyalinin genliği ile orantılı olan dalgalı bir DC voltajı üretilir. Bu DC voltajı üç şey için kullanılır: ilk 9 MHz amplifikatör aşamasındaki kazancı kontrol etmek,
130 kHz sinyali şimdi FM dedektörüne uygulanmalıdır. Bu olmadan önce, şimdi iyi bilinen bir şekilde dönüştürülen 455 kHz’lik bir transformatör olan Tr4 ile tekrar filtrelenir. Sinyali FM dedektörü tarafından düzgün bir şekilde işlenebilecek bir seviyeye ayarlayabilmek için P1 potansiyometresi gereklidir.
130 kHz sinyali AVR için zaten düzeltilmiş olduğundan, tabiri caizse halihazırda tespit edilmiş bir AM sinyalimiz var. Bu, şemada gösterildiği gibi D1’in katodundan alınabilir. D1’in bir germanyum diyot olduğunu (örneğin AA119) ve bir silikon diyot olmadığını unutmayın.
Tespit edilen AM sinyali, Şekil 5’in tek transistörlü amplifikasyon aşamasında yükseltilir. 130 kHz sinyalinin kalıntıları, basit RC ağı R7/C21 ile filtrelenir. Düşük frekanslı çıkış sinyalinin seviyesi P2 potansiyometresi ile ayarlanabilir.
Şekil 5. Demodüle edilmiş AM sinyali için çıkış yükseltici aşaması.
FM dedektörü
Bir FM sinyalini algılamanın en iyi yollarından biri faz kilitli döngü (PLL) kullanmaktır. Temel olarak, bu, IF sinyalinin doğru bir kopyasını yapan voltaj kontrollü bir osilatöre (VCO) sahip olduğunuz anlamına gelir. Bir faz dedektörü, VCO’nun bunu düzgün yapıp yapmadığını kontrol eder ve frekansını ayarlaması gerekiyorsa VCO’ya bir kontrol voltajı gönderir. Bu kontrol voltajı, algılanan FM sinyalidir.
Bu nedenle, Şekil 6’daki FM detektöründe kullanılan IC böyle bir PLL içerir. Faz detektörü, IC’nin 2 numaralı bağlantısı yoluyla 130 kHz sinyali alır. Diğer giriş (pim 5) aracılığıyla, faz dedektörüne VCO’dan kaynaklanan başka bir sinyal gelir. Faz dedektörünün çıkış sinyali, bir amplifikatör aracılığıyla, iki giriş sinyalinin mümkün olduğunca aynı faza ve frekansa sahip olmasını sağlar ve aynı zamanda düşük frekanslı çıkış sinyalidir. C28, R17 ve C30 birlikte döngü filtresini (döngü filtresi) oluşturur. Boyutlandırması, PLL’nin özelliklerini belirler. 9 MHz kristal filtre yaklaşık 10 kHz’lik bir bant genişliğine sahip olduğundan, yaklaşık 4,5 kHz’lik bir frekans taraması işlenebilir. PLL, yaklaşık 6 kHz’e kadar bir frekans taraması için iyi çalışır, yani pratikte kristal filtreden geçen tüm sinyaller için.
Şekil 6. FM dedektörü. Faz kilitli döngü (PLL) prensibi kullanılır.
Algılanan AM sinyali gibi düşük frekanslı sinyal, tek transistör aşamasında yükseltilir. R18 ve C31 ile 130 kHz artıklar bastırılır. Çıkış seviyesi P4 ile ayarlanabilir.
FM dedektörü, yaklaşık 200 mV tt’lik bir giriş voltajında optimum şekilde çalışır . Bu nedenle P1 potansiyometresi, dedektör için optimum sinyal seviyesinin ayarlanabileceği Şekil 4’teki devrede düzenlenmiştir.
FM dedektörü oluşturulurken, C26 için iyi kalitede bir kapasitör seçildiğinden emin olunmalıdır; bu, VCO’nun frekans belirleyici unsurlarından biridir.
FM dedektörün tek ayar noktası ayar potansiyometresi P3’tür. Ayarlamanın en kolay yolu, önce P1’i (şekil 4) maksimuma ayarlamaktır, böylece PLL’nin giriş sinyali mümkün olduğu kadar büyük olur. Artık P3’ü bir FM sinyali algılanacak şekilde ayarlamak mümkün olmalıdır (elbette mevcut olmalıdır!). Genellikle, P3 ayar aralığının oldukça geniş bir alanında algılama bile mümkün olacaktır. P3’ü bu alanın ortasına koyun ve P1’i biraz kısın, böylece dedektörün girişindeki sinyal seviyesi küçülür. FM algılamanın gerçekleştiği P3 ayar alanı artık biraz daha küçük olacak; P3’ü tekrar o alanın ortasına koyun. Bu, P3 ayarında gözle görülür bir değişiklik olmayana kadar devam ettirilebilir. Ardından P3 uygun şekilde ayarlanır.