Icom IC-R5. Модернизация радиоприемника.

Многие коллеги уже отмечали не очень высокие технические характеристики малогабаритных сканирующих приемников. Желание разобраться в причинах этого явления возникло спонтанно, скорее всего из-за появления нового сотрудника, который недавно приобрел подобный аппарат и буквально стал засыпать меня вопросами, а также просьбами провести сравнение его сканера с моим IC-R5.

Основными проблемами были – крайне низкая чувствительность приемников в диапазоне КВ на штатную антенну и практически полное отсутствие избирательности по соседнему каналу в режиме WFM в диапазоне 88-108 МГц.

Для объяснения характеристик приемника был произведен анализ схемотехнического решения его фильтров при различных видах модуляции. Принципиальная схема, чертежи печатных плат приведены в документе "IC-R5 Service Manual":


Рассматривались входные каскады предварительной селекции сигнала в диапазоне 30 – 300 МГц, а также полосовые фильтры 2-го и 3-го усилителей промежуточной полосы.
Визуализация амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) фильтров выполнялась с помощью программы Circuit Maker 2000.


Входной каскад представляет собой ряд переключаемых полосовых фильтров. В диапазоне частот 30 – 118 МГц и 175 – 330МГц используется единый широкополосный фильтр с шириной полосы 300 МГц. Это обстоятельство наводит на мысль, что даже столь высокая первая промежуточная частота (266.7МГц) может полностью не избавить от появления зеркальных частот приема. Фрагмент схемы и АЧХ фильтра представлены на рисунке 1 и 2 соответственно.

Рис 1.


Рис 2.

Фильтр первой промежуточной полосы выполнен на пьезокерамическом фильтре FI1 EFCH266MKQP1, который функционирует при всех типах модуляции.

Тракты второй и третей промежуточных частот имеют по две параллельной цепи фильтров, которые включаются в зависимости от типа выбранной модуляции сигнала. При AM и узкополосной FM используются пьезокерамические сборки FL-293 на 19.65МГц и CFWM450E на 450кГц. В режиме WFM сигнал второй ПЧ идет в обход через LC фильтр второго порядка, а сигнал третьей ПЧ – просто через резистор R199.

Рис 3.

Рис 4

АЧХ фильтра второй ПЧ предоствлена на рисунке 5. Так, при промежуточной полосе 19.65МГц, частота среза составляет порядка 80МГц, что подтверждает низкую перегрузочную способность приемника внеполосными сигналами.

Рис 5.

Низкая же селективность по соседнему каналу на WFM объясняется фактически полным отсутствием какой либо фильтрации в каскаде третьей ПЧ. По всей видимости, работоспособность приемника вообще сохраняется из-за того, что иногда разнос между соседними радиовещательными ФМ станциями бывает 800кГц, а значение третьей ПЧ 450кГц. В крупных городах разнос между соседними станциями может быть 400кГц, и вот тогда их прием становится практически невозможным – принимаемый сигнал забивается соседним. Приведенная в паспорте характеристика избирательности 150кГц по уровню -3dBm, вероятно, обеспечивается лишь за счет LC дискриминаторного контура, так что громкость сигнала-помехи несколько ослабляется.

Первоначально, чтобы добавить «универсальности» на WFM компактному приемнику, было принято решение заменить резистор R199 полосовым фильтром LC.

Рис 6.

Рис 7.

Синтез фильтров выполнялся программой Filter Solution.


Оказалось, что значения индуктивностей фильтра увеличиваются при сужении полосы пропускания фильтра, при увеличении значения входного и выходного сопротивления фильтра (1.8кОм), а также при возрастании порядка фильтра. С другой стороны, использование SMD индуктивностей размера 1210 значительных номиналов (мГ) невозможно ввиду значительной собственной паразитной емкости катушек и как следствие, низкой граничной частотой (десятки килогерц). Размещение в приемнике индуктивностей размером больше чем 1210 невозможно.

Рис 8.

Исходя из имеющихся двух значений компонентов (560мкГ и 47мкГ), был спроектирован полосовой фильтр третьего порядка с полосой пропускания 250кГц. К традиционной схеме фильтра была еще добавлена цепь R2, C1, обеспечивающая корректную работу диодного переключателя.

Рис 9.

Для печатной платы использовался двусторонний фольгированный стеклотекстолит толщиной 0.5мм. С одной стороны платы размещались компоненты, а другая сторона выполняла роль экрана. Размещение платы фильтра выполняется так, чтобы экран размещался ближе к элементам платы радиоканала, таким образом, обеспечивается двухсторонне экранирование катушек фильтра.

Эскиз печатной платы и место ее размещения фильтра на плате радиоканала приведены на рисунках 10 и 11.

Рис 10.

Рис 11.

Испытания выявили малую эффективность такой модернизации по сравнению с базовой моделью. Выигрыш по селективности был незначительный. Было принято решение реализовать фильтр четвертого порядка с полосой пропускания 100кГц, который мог обеспечить ослабление помехи, отстоящей на 400кГц от основного сигнала, на уровень на -55-65dB.

Рис 12.

Схема включения, эскиз печатной платы и место размещения на плате радиоканала приведены на рисунках 13, 14 и 15.

Рис 13.

Рис 14.

Рис 15.

Размещение компонентов на печатной плате выполнено с учетом элементов, выступающих со стороны платы управления. Как оказалось, катушки индуктивности были размещены слишком близко, так что выполнять пайку обычным паяльником катушек было затруднительно из-за значительной высоты компонентов. При использовании паяльной станции для пайки горячим воздухом оказалось, что за счет сил поверхностного натяжения, образующихся между компонентами и контактными площадками платы при расплавленном припое, возникало значительное выгибание тонкого стеклотекстолита печатной платы. Так как элементы были расположены друг другу слишком близко, выпрямить плату после остывания не представлялось возможным – была высока вероятность повреждения SMD компонентов. Естественно, что выгнутая дугой печатная плата фильтра не помещалась в пространство между платами радиоканала и управления. Компоненты были «сдуты» горячим воздухом, а затем припаяны заново обычным паяльником.

Результаты испытаний очень порадовали – при перестройке частоты по диапазону наблюдались участки между станциями, где даже показание S-метра были минимальными, не говоря уже о том, что все станции радиовещательного диапазона ФМ прослушивались чисто, без взаимных помех. Это свидетельствовало о том, что АЧХ реализованного фильтра была очень близка к расчетной. Заметно возросла чувствительность приемника в режиме WFM, ориентировочно в 4 раза. Это объясняется тем, что базовый резистивный делитель в цепи третьей промежуточной частоты, образованным R199 (12кОм) и внутренним входным сопротивлением микросхемы TA31136FN (1.5кОм) ослабляет сигнал в 9 раз, а расчетное ослабление LC – 2 раза (-6dB). Единственным неприятным моментом было появление незначительных искажений при приеме нескольких станций в диапазоне 64-74 МГц, что связано, вероятно, с тем, что спектр сигнала был шире, чем полоса пропускания фильтра.

При изучении АЧХ пьезокерамического фильтра CFWM450E, использующегося для селекции сигнала в режимах AM и FM, был замечен значительный подъем характеристики в районе 650кГц (-24dbm). Это обстоятельство может объяснять и сравнительно низкую избирательность по соседнему каналу, что особенно заметно при приеме в диапазоне КВ.

Включив последовательно спроектированный LC фильтр и пьезокерамический селективность заметно улучшиться, однако чувствительность снизится на -6dBm (2 раза). Компенсировать потерю чувствительности возможно легко в каскаде второй промежуточной полосы – необходимо увеличить значение резистора R62 до значения 100 – 200 Ом.

Амплитудно-частотные характеристики керамического фильтра, спроектированного LC фильтра и прогноз результирующей характеристики при их последовательном соединении, представлены на рисунке 16.



Рис 16.

Результирующая кривая (выделена красным) была выполнена «на глаз», возможности провести измерение не было.

Конечно же, получить в реальности затухание на -90 -100dBm, отображенное на графике практически невозможно из-за сложности экранирования фильтра, а также ввиду малого расстояния между контактными площадками, между которых включается фильтр, ведь присутствует «просачивание» внеполосных сигналов через паразитные емкости печатной платы радиоканала. Тем не менее, проверить гипотезу и улучшить избирательность еще и на КВ, соблазн был велик.

Итак, фильтр включался вместо проходного конденсатора С239, непосредственно на 3-ю ножку микросхемы TA31136, при этом резистор R199 был заменен перемычкой размера 0403. Схема включения фильтра и фрагмент платы, подлежащей модернизации, представлены на рисунках 17 и 18.



Рис 17.



Рис 18.

Результаты следующие: - эфир на КВ стал значительно чище, практически не встречаются участки, где наблюдался одновременный прием двух – трех станций. В тех же случаях, когда все же влияние соседней станции наблюдается, его удается ослабить путем отстройки приемника на 5кГц вверх или вниз по частоте.
Внешний вид фрагмента платы радиоканала предоставлен на рисунке 19.



Рис 19.

Необходимо также отметить, что полностью избавится от явлений перегрузки приемника мощными внеполосными сигналами, переделкой только каскада фильтров третьей ПЧ, естественно, не удалось. Очевидно, что необходима также и модернизация фильтров второй ПЧ 19.65МГц.

Вначале была предпринята попытка использовать пьезокерамический фильтр FL-293 для работы в режиме WFM. Для этого предусматривалось замкнуть переключающие диоды D58 и D60, а также выпаять индуктивность L77.



Рис 20.



Рис 21.

К сожалению, полоса пропускания фильтра FL-293 оказалась слишком узкой для использования его на WFM, вероятно менее, чем 30кГц. Прием радиовещательных станций был невозможен.

Проектирование резонансного LC фильтра 19.65МГц также потерпело неудачу, несмотря на заманчивые характеристики, полученные с помощью моделирования.



Рис 22.

При практической реализации схем, приведенных на рисунке 22, было отмечено значительное снижение чувствительности приемника, около -20dBm, что вполне объясняется низкой добротностью SMD катушек размера 1210 на частотах 10-30МГц. Согласно документации производителя, добротность не превышала значения 12-15. Моделирование фильтров с учетом добротности индуктивностей подтвердило предположение о причине значительного затухания в тракте. В результате, автор отказался от идеи модернизации тракта ПЧ 19.65МГц. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.