Заметки по конструированию детекторного DX-приемника.

Когда я начал писать эту статью, моя первая мысль была назвать её "Завершение". «Завершение», вообще, звучит как последнее слово и выглядит, будто это мое последнее слово, впредь я буду осторожнее с завершением своих статей.

 
Я собрал много различных, как я их называю «DX» и «HP» (высококачественных)-аппаратов, их вы можете увидеть на моем сайте под номерами #20, 28, 35, 48, 50, 63, 64, 66, 68, 69, и 70. В конечном итоге, если я слышал полдюжины радиостанций ранним утром или вечером, я был уверен, что я все сделал правильно. Я как-то принимал 18 станций после подъема солнца сентябрьским утром. Как это произошло? Это произошло потому, что целый год я совершенствовал все элементы приемников от антенны до наушников. Ниже я подробно изложу описания всех частей приемников. Я буду использовать мою модель #35 как пример для моих описаний. Эта модель была так же представлена мною на  выставке 2004 Crystal Radio Contest.

Эта страница не будет изобиловать техническим содержанием. Конструирование высококачественных детекторных приемников требует качественных компонентов и практики в работе с ВЧ техникой. Я всегда держу в  голове схему приемника, когда собираю его и использую свой опыт, когда дело доходит до практического дизайна и конструирования.

 
Последнее предупреждение. Конструирование может сильно ударить по вашему кошельку. Возможно, ваша жена даже будет ворчать на вас за такое дорогое творчество. Не волнуйтесь. Просто делайте что можете.

Шаг за шагом.

Антенна Это то, с чего всё начинается, граждане. Постарайтесь сделать антенну как можно длиннее и как можно выше. Она так же должна быть достаточной толщины, чтобы соответствовать вашим местным погодным условиям. Используйте изоляторы, когда будете прикреплять антенну к объектам крепления. Некоторые используют для крепления изоляторов несколько проводников длиной по 30 см. Такая антенна называется еще "flat top". Снижение должно проходить как можно дальше от окружающих предметов.

 
Перечитывая старые QST журналы,  я нашел массу историй о любителях, которые погибли от того, что их антенны замкнулись на линии электропередач. Ребята, этого никогда не случится, если вы будете немножко думать! Продумывайте самый худший вариант и располагайте антенну как можно дальше от линий передач.

Заземление Заземление так же важно как и антенна. Я использую трубу водоснабжения, которая подведена к моему дому. Она металлическая и, пожалуй, это самый лучший вариант, который я могу использовать. В качестве проводника к приемнику у меня кусок двужильного провода. Двойной провод дает иллюзию более надежного контакта. Все это сводит на минимум шумы и другие проблемы при приеме коротких волн.

Катушки Теперь поговорим от литцендрате, друзья. Литцендрат стоит денег = $. Хороший литцендрат стоит еще дороже = $$$$. Я понял, что провод  660/46 обеспечивает прекрасную селективность в моем приемнике с двумя катушками. Я могу вполне свободно принимать станции отстоящие друг от друга на 10 КГц в любом участке диапазона. Я недавно сделал некоторые переделки в моем приемнике #50, в котором так же использован провод марки 660/46.

Если вы не намерены тратить свои средства, то можете применить марку провода 165. Использование провода большего в 4 раза вовсе не означает, что этот провод будет работать в 4 раза лучше. Но если вы действительно заинтересованы в лучшем исполнении, то все же рекомендую использовать 660/46.

Вам необходимо ознакомиться с тремя видами контурных катушек. Это тип паутинка, корзиночная и бескаркасная катушка. Вы можете использовать катушки, которые сочтете более подходящими для вашей конструкции. Самый лучший материал для изготовления каркаса катушки это стирол. Пожалуйста, не используйте картон. Дерево можно использовать тоже, если оно тщательно высушено и защищено от влаги. Рекомендую посетить мою страницу о spider катушках для дополнительной информации.

Корзиночные-катушки работают так же хорошо, как и паутинные катушки. Цилиндрические катушки так же хороши в применении, но необходимо намотку делать с расстоянием между витками, чтобы повысить добротность Q. Бескаркасная катушка требует больше провода, чем катушка, намотанная виток к витку.

Паутинные катушки работают хорошо с литцендратом марки 660/46 , но их свойства теряются с использованием провода 165/46. Использование стирола в качестве каркаса придаст жесткость катушкам.

Постарайтесь сделать индуктивность как можно меньше, но чтобы была возможность перестройки по всему диапазону. Я начинаю настройку обычно с индуктивности чуть большей, а потом экспериментальным путем нащупываю дно диапазона. Затем я удаляю витки, достигая дна диапазона перемещением пластин ротора конденсатора. Это позволяет достичь своеобразной эффективности перестройки по диапазону. Составные катушки так же могут применяться, но не рекомендуется делать переключаемые витки. Очень хороший результат дает применение  контр-катушек.

Катушки должны быть установлены как можно дальше от всех остальных деталей. Должен предостеречь вас от использования металлических корпусов. Деревянные корпуса предпочтительнее и не стоит забывать, что катушкам надо хоть немного свободного места в корпусе.

Если вы конструируете приемник с двумя катушками, убедитесь что у вас достаточно места для их расположения и настройки. Этого можно добиться, применив в своей конструкции различные приспособления для цепи настройки антенны и детекторного каскада, как в моей конструкции номер #35 , или например, как настройка в моем приемнике номер #48 .  Слишком сильная связь между контурами уменьшает селективность. Уменьшение связи снижает чувствительность. Вообще, золотая середина зависит от того, какой диапазон вы слушаете. Точка самого лучшего согласования никогда не бывает постоянной. Обычно я располагаю катушки на расстоянии 30 - 45 см друг от друга. Если вы используете литцендрат малого диаметра,  расстояние между катушками должно быть меньше. Один из примеров, демонстрирующих положительную сторону применения литцендрата большего диаметра.

 
Некоторые конструкторы используют тороидальные катушки и довольно эффективно. Мой опыт в применении таких катушек весьма ограничен. Рекомендую пообщаться с ребятами из BAMA group. Некоторые из участников этой группы добились определенных успехов в этой области.

Переменные конденсаторы Выбор конденсатора переменной емкости так же важен, как и применение хорошего провода для катушки. Конденсатор должен быть с воздушным диэлектриком  и изоляторы керамическими. Это необходимый минимум. Еще один важный фактор – это материал, из которого изготовлены детали ротора. Хороший результат дают детали с посеребренными контактами.

В конструкциях, где корпус не заземлен, конденсатор должен быть изолирован от панели. Рука влияет на настройку, когда вы беретесь за ручку конденсатора. Это очень раздражает. Можно избежать этого, разместив конденсатор в паре дюймов за передней панелью и использовать конденсатор с валом, выполненным из изоляционного материала. Не забудьте использовать керамические или пластиковые изоляторы, когда будете крепить конденсатор к шасси приемника. Любая наводка будет ухудшать качество приема дальних станций.

Верньеры и органы настройки Постройка радиоприемника с хорошей селективностью порождает новую проблему. Если вы попытаетесь настроиться на все 115 широковещательных радиостанций при повороте ручки на 180 градусов, вы пропустите станции. Настройка требует детальной точности. Верньер с коэффициентом передачи  6:1 позволит вам перекрыть весь диапазон за три полных оборота рукоятки. Желательно наличие малого люфта при вращении рукоятки настройки. Все конденсаторы настройки необходимо снабдить верньерными механизмами.

Цепи детектирования Мне очень нравится детектор, известный многим под названием Хоббидин. Оригинальная австралийская конструкция использует небольшой составной конденсатор, в то время как Хоббидин использует дифференциальный конденсатор. Смотрите ниже раздел Улучшение избирательности.

Убедитесь, что контакты катушки расположены на керамических изоляторах.

Диоды в высокоомной цепи стандартный диод 1N34A не должен ухудшать качеств. Диод нагружает цепь, являясь причиной потери селективности и чувствительности. Диоды 1N34A подходят для низкокачественных конструкций.

Я использую два типа прекрасных диодов. Диод Шоттки (или несколько включенных параллельно) и диод ITT FO-215. Хорошо рекомендуют себя диоды Шоттки серии Agilent HSMS-286*. Они доступны в различных конфигурациях. Их корпус рассчитан на непосредственное крепление к печатной плате, но к ним можно допаять проводники.

Я понял, что применение переключателя (использование керамического ил пластикового) целесообразно для выбора диодов в зависимости от задач приема, которые вы решаете в определенном диапазоне. В основном я использую диод FO-215 в нижнем пределе диапазона, приблизительно на частоте 1300 КГц. Затем я включаю диод Шоттки  в верхней границе диапазона. Диод Шоттки весьма полезен, когда речь идет о селективности и диод FO-215  - чувствительности. Достижение достаточной селективности не такая уж и сложная задача в нижней границе диапазона, но как правило необходима чувствительность по всему диапазону.

Трансформаторы головного телефона Высокоомные головные телефоны имеют сопротивление от 1000 до 4000 Ом. Динамические телефоны имеют сопротивление от 100 до 1000 Ом. Пьезотелефоны имеют сопротивление около 10,000 Ом и выше. Сопротивление каскада после детектирования диодом может составлять несколько сотен тысяч Ом. Если вы подключите головные телефоны непосредственно к каскаду, то получите большое несогласование по сопротивлению. А это намного понизит уровень звука. Так же это просто уничтожит селективность приемника, на которую вы потратили свои деньги, покупая необходимый литцендрат и конденсатор переменной емкости!

Согласующий трансформатор является неотъемлемой частью каждого высококачественного приемника. Трансформаторы, выполненные в старинном стиле весьма редки и дороги. До 2007 года я самостоятельно изготовил несколько таких трансформаторов. Они имеют высокое  входное и низкое выходное сопротивление.

 
Другая хорошая альтернатива это трансформатор Bogen T725. Вы получите прекрасное качество исполнения вашей конструкции. Ramon Vargas и я подготовили обзор по трансформатору T725.

Головные телефоны Часть головных телефонов не менее важна, чем стоимость конструкции. Наиболее чувствительные головные телефоны еще называют "sound powered". Darryl Boyd потратил немало усилий на изучение этой темы, и свои труды он представил на сайте crystalradio.net.

Такие наушники всегда доступны на е-Bay. Они могут быть дорогими. Их следует выбирать тщательно. Профессиональные наушники в большинстве своем не чувствительны для удаленных станций. Мой выбор - это небольшие пьезокерамические наушники.

Уши. Убедитесь у вашего врача, что ваши уши здоровы.

Улучшение избирательности.

Теперь давайте поговорим о цепях повышения селективности (SEC). Некоторые ассоциируют эту тему с Хоббидином вцелом. Jim Frederick из Флориды реализовал такую конструкцию, построив свой Хоббидин. Ранние публикации о SEC отмечались в печати Австралии еще в 30е годы.
Сайт джима Фредерика
Австралийская страничка.

И так, вы видите – то, что кажется новым, не всегда является таковым. Но Хоббидин Джима является своего рода новинкой. Так идеи, реализованные в последних модификациях SEC (насколько мне известно) принадлежат Джиму.

SEC и Хоббидин делают практически одно и то же. Они позволяют разгрузить антенную цепь, таким образом, увеличивая добротность Q, что улучшает селективность. Это так же обеспечивает лучшее согласование между антенной цепью и диодом (и аудио цепи далее по схеме). Это лучше, чем старый способ согласования и расстройки – подгонка катушки.

Основа SEC состоит из переменного конденсатора небольшой емкости (обычно 20-30 пФ), и небольшого высокочастотного дросселя. Опытным путем я установил, что индуктивность 27 миллигенри дает неплохие результаты. Некоторые используют в своих конструкциях включенный обратно диод вместо дросселя.

Джим обнаружил эту особенность, когда экспериментировал со своим детекторным приемником в 2003 году. Он написал мне об этом по электронной почте  и предложил повторить эту схему. Я повторил эту схемку, сконструировав dx-приемник под номером #35.

Я не стал тратить много времени на эксперименты с этой цепью. Я даже представлял себе, что этот элемент будет постоянно присутствовать в моих схемах dx-приемников, и поэтому искал недорогие дроссели. Я нашел несколько дросселей по 27 мкГн, и с ними все заработало прекрасно.

Следующим проектом Джима была Хоббидин. Использование SEC, описанного выше позволило решить вопрос об увеличении резонансной частоты,  когда селективность изменяется. Понятно, что емкостное сопротивление изменилось и повлияло на настройку. Джим предложил применить дифференциальный конденсатор. Дифференциальный конденсатор- конденсатор, у которого один ротор и два статора. Насколько емкость одной секции возрастает, настолько емкость другой секции уменьшается. Эта особенность была использована в верхних границах диапазонов для стабильности.

Джим позже усовершенствовал схему  Хоббидина, добавив небольшой триммер к  холодному выводу дифференциального конденсатора. Это позволило достичь лучшего сопряжения при настройке дифференциальным конденсатором.

Я заметил, что Хоббидин решает сразу два вопроса. Первый тот, что предложил Jim, а второй - что обнаружил я. Я не претендую здесь на какое-либо открытие, это выглядело как ошибка монтажа. Но разве не так происходят простые открытия?

Ниже приведены некоторые варианты SEC. Рисунок a) диод подключен напрямую к антенной схеме. Это наихудший вариант подключения диода для любых конструкций. Такой метод работает хорошо, если имеется высокоомная нагрузка, в противном случае, придется делать отводы и подключать диод к этим отводам. Не следует достигать такого несоответствия и сильной нагрузки диода, так как это является причиной потери чувствительности и избирательности.

 
Рисунок b) - основа SEC. Просто небольшой триммер-конденсатор и высокочастотный дроссель. Это неплохое решение, особенно если у вас нет дифференциального конденсатора.

 
Другие рисунки демонстрируют варианты SEC и цепи Хоббидина. Дело выбора. На рисунке e) изображен дополнительный подстроечный конденсатор. Рекомендуется использовать такой вариант схемы, если вы хотите сэкономить на конденсаторе.

Второе полезное открытие – использование небольшого конденсатора в дифференциальном конденсаторе. Вы можете увеличивать емкость одного конденсатора, уменьшая одновременно емкость другого. Это даст вам эффект деления емкости.

Это должно быть очень заманчиво сравнить работу вашего готового старого приемника и SEC. Прошлым летом, после постройки моего приемника #64, я решил попробовать соединить напрямую антенную цепь, затем снова переключил в Хоббидин. С тех пор я не делал сравнение уже как три года, я думаю, что это будет интересно увидеть, как цепь SEC реально дает ощутимые результаты. Я провел небольшой тест по вещательным диапазонам, особенно на их границах, и убедился в необходимости SEC.

Благодарности.

Авторы и их ресурсы, материалы которых были использованы при подготовке этой страницы.

Ben Tongue провел достаточно большое количество экспериментов в разработке детекторных приемников и опубликовал свои труды на 30 страницах. Эти страницы часто обновляются. Этот сайт является основой для моих разработок.

Darryl Boyd's содержит массу полезной информации о головных телефонах. Так же на этом сайте есть полное описание приемника Mike Tuggle's Lyonodyne. Мои конструкции  #35 и 48 созданы по образцу этого приемника.

Jim Frederick's страница с описанием и схемой Хоббидина. Скажу, что в этой схеме применен хороший детектор.

Ramon Vargas детально изучил предмет и опубликовал свои труды по работе трансформатора Bogen T725 и Tuggle Tuner.

Gary Johanson, WD4NKA  с разработанной системой Tubepad, позволяющей строить диаграммы.

Так же спасибо другим исследователям и их ресурсам, которые дали мне полезную информацию.