Problémy s mezifrekvencí.

Mnozí z radioamatérů, pokud nemají zakoupeno nějaké "super" zařízení, používá k příjmu na KV pásmech nějaký kvalitní přijímač, který ale nemá potřebné rozsahy amatérských pásem,   proto si k němu připojí konvertor. Tento konvertor pak slouží k převodu požadovaného vstupního kmitočtu na kmitočet, který se dá naladit na používaném přijímači. Jenže – občas se tady vyskytne háček. Může se snadno stát, že konvertorem "proleze", zvláště při delší anténě, nějaký ten signál, který spadá přímo do rozsahu mezifrekvenčního přijímače. Obvykle to bývá některá silná rozhlasová stanice. Pak samozřejmě vzniká nepříjemné rušení, a to nejen na jednom kmitočtu, ale díky nejrůznějším vf produktům směšování i na mnoha jiných.

 

Nedostatečné potlačení mezifrekvenčních signálů ve vysokofrekvenční části konvertoru se dají odstranit několika způsoby. Jednak zvýšením selektivity vstupu konvertoru pomocí více laděných obvodů (problém s vícenásobným ladicím kondenzátorem), nebo pásmové propusti se strmými boky křivky propustnosti, což někdy bývá komplikované jednak pro přepínání rozsahů, ale hlavně pro jejich nastavování. Zde se ale budeme věnovat dostupným možnostem pro technicky méně zdatné a začínající, což jsou sériový či paralelní odlaďovač v přívodu antény. No a nakonec pro doplnění jedním velmi účinným způsobem, bohužel téměř zapomenutým, kterým je zvýšení jakosti vstupního laděného obvodu jeho odtlumením pomocí tak zvaného násobiče Q. Postupně si tyto metody probereme.

 

Odlaďovače.

Základní verzí je odlaďovač s paralelním laděným obvodem, dle obrázku 1. Využívá toho, že při rezonanci má laděný obvod vysokou impedanci, tedy klade velký odpor. Samozřejmě, jak vysokou – to záleží na jeho jakosti Q. Při dostatečně vysokém Q klade naladěnému kmitočtu obrovský odpor, a nepustí jej do anténní zdířky přijímače (v našem případě konvertoru). Signály se značně odlišným kmitočtem však beze změny projdou.

OBRÁZEK 1

Na obrázku 2 je sériový odlaďovač. Signálům s rezonančním kmitočtem klade nepatrný odpor (samozřejmě, i zde záleží na jeho Q), proto rušivý kmitočet, na který je naladěn, je z antény zkratován přímo na zem a do přijímače se nedostane. Pro všechny ostatní kmitočty je jeho impedance (tedy odpor) velká, a proto musí odbočovat do anténní zdířky přijímače.

OBRÁZEK 2

Ve skutečnosti nejsou poměry v laděných obvodech tak ideální a vždycky se vyskytuje určité tlumení. Projeví se to tím, že odlaďovač nepotlačí kmitočet, na který je naladěn úplně, ale pouze jej zeslabí. Potlačení se také neprojevuje jen na jednom kmitočtu, ale i v určité oblasti nad i pod ním. Rezonanční křivka paralelního laděného obvodu má zvonovitý tvar (obrázek 3) a je tím plošší, čím více je obvod tlumen, tedy čím má již zmíněný nižší činitel jakosti Q.

OBRÁZEK 3

Hodnotu indukčnosti cívky odlaďovače určíme ze známého vzorce

L = 25330 / f² * C     (MHz, mH, pF)

Kapacitu kondenzátoru si zvolíme odhadem podle kmitočtu rušícího signálu, mezi 300 pF (pro kmitočty kolem 1 MHz) až po třeba 10 pF (pro kmitočty kolem 30 MHz). Podle skutečně použitého kmitočtu v tomto rozsahu pak interpolujeme přibližnou hodnotu a použijeme kondenzátor s nejbližší kapacitou, který máme po ruce, nebo pokud jej budeme kupovat, tedy z řady E12. Vám, kteří máte odpor k  počítání všeho druhu, prozradím malinkatej fígl.

Kapacita kondenzátoru laděného obvodu = vlnová délka v metrech.

Počet závitů cívky laděného obvodu = vlnová délka v metrech.

Hmmmm??? Není to zase až tak úplně přesné, ale počítáme-li s tím že obvod pak jemně doladíme, i tohle postačí. Pozor ale na to, že cívka s feritovým jádrem má indukčnost mnohem větší, než takto určená! Ale to jen tak mimochodem.

 

Příklad.

Používáme mezifrekvenční přijímač s rozsahem 1,5 – 2 MHz a "leze" nám do něj rozhlasový vysílač 1 520 kHz, tento kmitočet tedy potřebujeme odstranit.  Zvolíme si kondenzátor třeba 330 pF (klidně by mohl být i 470 pF, například). Nažhavíme kalkulačku a jedeme:

L = 25330 / 1,52 * 1,52 * 330 = 33,22 mH.

Jo, to bychom měli. Ale co teď? Jak takovou cívku vyrobit? Sledujte dále.

 

Cívky.

Indukčnost jednovrstvé válcové cívky, tedy takového tvaru, jaký budeme nejvíce používat, se vypočítá podle vzorce

L = r² * N² / (23 * r) + (25 * l)

kde L=indukčnost cívky v mH, r=poloměr vinutí v cm, N=počet závitů a l=délka vinutí v cm, viz obrázek 4, z čehož si snadno můžeme odvodit, že

N = Ö ((23 * r) + (25 * l) * L) / r²

OBRÁZEK 4

Stává se dosti často, že se nám dostane do ruky nějaká hotová cívka (třeba z rozebíraného zařízení), ale její indukčnost právě nevyhovuje. Pak můžeme s úspěchem použít vzorec pro převíjení cívek, který je jednodušší:    N₂ = N₁ * (Ö L₂ / L₁),     kde L₁ = původní indukčnost, L₂ = požadovaná indukčnost (v mH),  N₁ = původní počet závitů a konečně N₂ = kolik závitů je nutno navinout pro dosažení požadované indukčnosti.

 

Při použití cívky s jádrem závisí indukčnost na součiniteli materiálu jádra. Pokud jej neznáme, nezbude, než pokusně navinout například 10 – 20 závitů, paralelně k cívce připojit kondenzátor se známou kapacitou z rozsahu od desítek do stovek pF (k menší cívce menší, k větší třeba až 470 pF), pomocí Dipmetru změřit rezonanční kmitočet, no a pak jednoduše podle nám již známého vzorce L = 25330 / f² * C  (MHz, mH, pF) zjistit její indukčnost. Postup měření Dipmetrem je velice jednoduchý, pro začátek se můžete poradit se zkušenějším kolegou, no a v nejbližší době si budete moci přečíst, jak Dipmetr postavit a naučit se s ním pracovat.

 

Uvádím příklady z praxe, jak jsem měřil indukčnosti já:

Použita kostřička průměru 6 mm (tedy poloměr r = 0,3 cm), navinuto 25 závitů na délku 2 cm. Podle výpočtu by měla mít indukčnost 0,988 mH (naměřená skutečnost 1,04 mH). Nejprve jsem do cívky našrouboval prastaré jádro z práškového železa, a s paralelním kondenzátorem 56 pF jsem naměřil rezonanci na 15,1 MHz, indukčnost tedy byla 1,98 mH. Pak jsem zkusil feritové jádro se zeleným označením a naměřil jsem rezonanční kmitočet 12,3 MHz, indukčnost tedy byla 2,989 mH. Z výsledku jsem si podle vzorce k = N / ÖL zjistil, že konstanta indukčnosti tohoto jádra je 14,46. Nyní pro počet závitů požadované indukčnosti k danému jádru jednoduše:

N = k * ÖL

Tak například často používaná indukčnost 2,5 mH:

N = 14,46 * Ö 2,5 = 22,8 = navinu tedy přibližně 20 závitů a jádro poněkud vyšroubuji.

Takže – je to jasné? Sláva, můžeme tedy pokračovat.

 

 

 

Násobič Q.

No tak tahle metoda je poněkud složitější, vhodná spíše pro osoby znalé s vyšší kvalifikací, ale mně se velice osvědčila – používám ji ve všepásmovém přijímači s 12 rozsahy. Zapojení využívá jednoduchý násobič jakosti laděného obvodu. Je to v podstatě podvyživený oscilátor, jehož pracovní bod se nastavuje potenciometrem 3k3 těsně před vznik kmitů. Čím blíže je nastaven k bodu kdy se rozkmitá, tím více nahrazuje ztráty v laděném obvodu a napětí signálu, na který je obvod naladěn, je pochopitelně větší a kmitočtová křivka je užší. Sice tím přibyl další ovládací prvek, ale zato s obrovskou výhodou. Pozor ale na to, že při zúžení pásma je nutno přesněji doladit vstupní obvod, například pomocí kapacitní diody řízené potenciometrem s jemným převodem. Dvojitý potenciometr v přívodu antény slouží k řízení vf citlivosti přijímače. Při poslechu silnějších místních stanic se jím dá úspěšně odstranit zahlcování vstupu. Pokud neseženete dvojitý potenciometr (oba na jedné hřídelce), může být použita i jen jeho levá polovina (ve schématu), tím se ale při regulaci poněkud mění tlumení laděného obvodu.

 

Jestliže jste také někdy začínali s jednoduchými zpětnovazebními přijímači, jistě si pamatujete, že v okamžiku těsně před nasazením kmitů zpětné vazby se hlasitost příjmu prudce zvětšila a přijímač měl "ostřejší" ladění – což je známka toho, že vstupní obvod byl odtlumen, zmenšily se jeho ztráty, čili stoupl jeho činitel Q. No a přesně tohoto jevu využíváme i zde.

OBRÁZEK 5

Vstupní signál z antény přichází přes atenuátor (útlumový článek) tvořený již zmíněným potenciometrem, na vazební cívku L1. K laděnému obvodu tvořenému cívkou L2 a ladicím kondenzátorem C lad je připojen jednak vstup vf zesilovače s tranzistorem FET, a jednak obvod násobiče. Násobič Q je tvořen tranzistorem T2, mezi jehož bázi a kolektor je zapojen laděný obvod vstupu přijímače a kapacitně oddělen kondenzátory 27 a 82 pF. Tyto hodnoty vyhoví pro všechna KV amatérská pásma v rozsahu 1,7 až 30 MHz. Ladicí kondenzátor C_lad je zde pouze naznačen, ve skutečnosti se skládá z pevného kondenzátoru, přepínaného spolu s cívkou, a z obvodu ladění s varikapem. Pro pochopení činnosti násobiče je obvod ladění nepodstatný, ostatně – popis tohoto přijímače mám zde připraven a v případě zájmu jej mohu zveřejnit. Napájecí napětí kolektoru T2 je odděleno vf tlumivkou s indukčností kolem 2,5 mH vinutou na feritovém dvouotvorovém jádru z TV vstupu, nebo na malém toroidním jádru. Počet závitů (samozřejmě) závisí na použitém materiálu, ale kdo pečlivě přečetl celý tento článek, jistě ví jak na to. V nouzi může být tlumivka nahrazena například odporem kolem 2k2, ale za cenu zhoršení nasazování kmitů, kdy může dojít k jevu zvanému "lepení", při němž nesouhlasí poloha potenciometru selektivity při zvyšování a snižování jeho hodnoty. Pozor, ke skutečnému rozkmitání tohoto obvodu by nemělo dojít, jinak se váš přijímač mění ve slušně rušící vysílač! (A v krajním případě by mohlo dojít i k poškození tranzistoru T1). Proto je do série s řídícím potenciometrem 3k3 v emitoru zapojen ještě pevný odpor 820 W, který je v závislosti na zesílení tranzistoru T2 nastaven tak, aby vyloučil rozkmitání obvodu při nastavení běžce potenciometru do (dle schématu) horní polohy. Kondenzátor M1 uzemňuje emitor pro vf proud. Jistě nemusím podotýkat, že odpory M1 a 10k v bázi nastavují pracovní bod tranzistoru. Kdo již někdy stavěl třeba jen jednoduchý zesilovač, to samozřejmě velmi dobře zná.