АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Проекты, технические решения и расчёты самодельной ламповой аппаратуры любительской лицензионной радиосвязи. Работа в эфире на самодельной ламповой аппаратуре.

Модератор: RA3PKJ

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 14 авг 2021, 13:47

Так как встал вопрос, насколько сильно меняется настройка входного контура бытового приёмника при подключении к его антенному входу источников сигнала с различным сопротивлением и реактивностью, то намечена серия измерений с использованием приёмника Мир-154Р.
Данный вопрос актуален в частности в свете возможной расстройки входных контуров при подключении различных антенн.

Учитывая, что входные контуры верхних КВ диапазонов имеют очень широкую полосу, то актуальность их расстройки не так велика. Но измерения с ними тоже намерен провести.
Измерения буду производить при помощи калиброванного самодельного АЧХ-метра. Выход АЧХ-метра нагружен на резистор 50 Ом. Между выходом АЧХ-метра и входом приёмника будет последовательная цепь, параметры которой буду изменять с целью наблюдения изменения резонансной частоты и формы резонансной кривой.
Высокоомный вход АЧХ-метра подключён через конденсатор 5,1пФ к сетке УВЧ на 6К3.
Мир_АЧХ.jpg
Мир_АЧХ.jpg (67.88 КБ) 460 просмотров


Начну с низкочастотного конца диапазона ДВ, где полоса очень узкая. В приёмнике Мир-154Р (аналогично в Мир-152) входной фильтр двухконтурный:
Мир_ДВ_фильтр.jpg
Мир_ДВ_фильтр.jpg (24.35 КБ) 474 просмотра

Однако, для начала приведу некоторую историко-техническую информацию, которая позволит понять некоторые аспекты при проведении измерений. Продолжу в следующем посте.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 14 авг 2021, 22:35

Эквивалент антенны для измерительных целей стандартизован в 1938 году в Америке Институтом радиоинженеров и описан в документе "Standards on Radio Receivers," Institute of Radio Engineers, New York, 1938. Об этом говорится в книге "Radio Engineer's Handbook", изданной в 1943 году в Лондоне, где на странице 974 показана схема этого эквивалента:
эквив_антенны_1943.jpg
эквив_антенны_1943.jpg (22.61 КБ) 469 просмотров

Там же говорится, что эквивалент антенны имитирует антенну в диапазоне 540...1600 кГц (средние волны), имеет резонанс 2500 кГц и собственную ёмкость 200пФ, что собственно можно видеть на входе схемы в виде конденсатора 200пФ. Простой расчёт показывает, что резонансом на 2500кГц должна обладать антенны длиной 30 метров (луч с заземлением).

При измерениях допустимо применять не сам эквивалент, а его заменители, о чём писал Е.А.Левитин в 1961 году, в "Справочнике по радиовещательным приёмникам" (впрочем, на это указывали многие авторы в своих книгах):
Левитин_1961_200пФ_300Ом.jpg
Левитин_1961_200пФ_300Ом.jpg (15.99 КБ) 469 просмотров


В 1961 году после ввода нового Госта изменилась схема и номиналы деталей. Эта схема с незначительными уточнениями продержалась до нынешнего времени, в частности, в Госте 1988 года выглядит так:
эквив_антенны_1988.jpg
эквив_антенны_1988.jpg (39.02 КБ) 469 просмотров

Как видим, номинал входного конденсатора стал 120пФ, а длина имитируемой антенны укоротилась до 10м.

Какая я же будет ёмкость комнатной антенны длиной 5м? Можно предположить, что будет 60пФ. Впрочем, точные значения нам не нужны.

Задача заключается в следующем - изменяя ёмкость связи (и не только ёмкость) между источником сигнала и антенным входом приёмника, наблюдать при помощи АЧХ-метра сдвиг резонансной частоты входного контура (входного фильтра) и форму его резонансной кривой.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 15 авг 2021, 00:49

Частота 150 кГц (нижняя граница ДВ).
Входной фильтр настроен собственными руками при ёмкости связи между моим прибором и антенным входом приёмника 200пФ. Полоса 15кГц. Отлично смотрится.
Кстати, слева выглядывает резонанс катушки связи, которая резонирует вкупе с ёмкостью 200пФ. Этому резонансу положено там быть, так как любые катушки связи бытовых приёмников имеют относительно равномерный коэффициент передачи только при условии, если они резонируют (вкупе с ёмкостью антенны) ниже нижней границы диапазона.
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_200пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_200пФ.jpg (75.52 КБ) 498 просмотров

Затухание -28дб в полосе примем в качестве сравнительного эталона (емкость 5,1пФ делает своё дело).
В следующий раз покажу другие намерянные картинки, где видно как корёжит и сдвигает полосу.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 15 авг 2021, 15:10

Первый пошёл...
Исходная частота по-прежнему 150кГц. Емкость связи теперь 120пФ, что соответствует антенне длиной 10м. Именно с такой ёмкостью настраивались приёмники, выпущенные после 1961 года. Для приёмника Мир-154 такая ёмкость не родная, смотрим результат:
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_120пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_120пФ.jpg (87.05 КБ) 490 просмотров

Резонанс катушки связи слева вылез, но это нормально.
Полоса фильтра расширилась до 28кГц за счёт сдвига правого ската (левый скат остался на месте).

Увеличилось затухание на 10дб (в три раза) за счёт разбегания резонансов обоих контуров, входящих в фильтр. Конечно тут есть вклад в затухание за счёт уменьшения ёмкости (120пФ против исходных 200пФ), но это всего лишь конденсатор связи, а в реальной антенне ёмкость антенны не играет роль связующего конденсатора, поэтому затухание реально будет меньше.

Неравномерность полосы достигла 12дб. Левая боковая АМ-станции принимается условно нормально, а правая боковая АМ-станции провалилась, что автоматически приведёт к падению сигнала после детектора .
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 16 авг 2021, 00:45

Усугублю...
Ёмкость 62пФ, что должно "символизировать" комнатную антенну длиной 5м (вкупе с заземлением, хотя сетевые провода могут служить нечаянным заземлением, если конечно не отсечены сетевым индуктивным противопомеховым фильтром).
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_62пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_62пФ.jpg (84.1 КБ) 482 просмотра

Про избирательность говорить не смысла. Затухание и неравномерность увеличились серьёзно.
Кстати, на цветовую окраску кривой смотреть не надо, это просто случайный стоп-кадр во время качания частоты прибором.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 16 авг 2021, 12:08

Пойдём в другую сторону.
Ёмкость 300пФ, что должно соответствовать довольно длинной антенне, предположим 45м:
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_300пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_300пФ.jpg (86.01 КБ) 475 просмотров

Елозит один и тот же первый контур. Теперь он сдвинулся влево, т.е. правый скат полосы уехал влево.
Полоса сузилась, и стала несколько меньше, чем в принципе необходимо для приёма АМ-станций. Причём правая боковая станции провалена при условии, что станция существует на частоте 150кГц, и частота настройки приёмника не менялась.

С конденсаторами завершил. Следующие картинки будут ориентированы на анализ последствий прямого подключения ГСС, и также через резистор.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 16 авг 2021, 14:07

50-омный источник сигнала подключен к антенному входу через резистор 330 Ом:
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_330Ом.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_330Ом.jpg (87 КБ) 469 просмотров
Уехало влево от 150кГц :) . Из сопряжения выпало полностью.

И наконец, подключен напрямую к приёмнику:
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_0Ом.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_0Ом.jpg (86.78 КБ) 469 просмотров
Вид практически такой же.

Ооо-хо-хо! Эффект интересный. Похоже, что (смотрим схему фильтра, которую я приводил) конденсатор 22пФ между антенной катушкой связи и первым контуром вступил в полные права и понизил резонанс первого контура настолько, насколько в его силах.
Измерения выше с различными конденсаторами связи между источником сигнала и входом приёмника подтверждают эффект от этих 22пФ. Мда, козёл в огороде ?... А как иначе обозвать?

ОК, теперь можно сказать, что в Мир-154 входная цепь на диапазоне ДВ является антенноориентированной. Вот такое длинное слово я изобрёл.
Буду дальше смотреть. Интересно же!
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

Re: АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 21 авг 2021, 01:41

Итак, перешёл на верхнюю частоту диапазона ДВ 400кГц.
Стандартная ёмкость 200пФ между ГСС и приёмником, имитирующая антенну длиной 30м. Смотрим исходную картинку того, что я настроил собственными руками:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_200пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_200пФ.jpg (97.26 КБ) 437 просмотров
Видим, что полоса 20кГц. Меньше сделать нет никакой возможности.
Кстати, на нижней частоте диапазона ДВ 150кГц можно в принципе сделать (но не надо) полосу сильно уже, чем 10кГц.
Расширение полосы до 20кГц на верхней частоте 400кГц впрямую связано с ростом частоты, при этом добротность контуров может даже в принципе оставаться прежней, как кому-то не покажется странным (к вопросу добротности вернусь в следующем сообщении).

Ёмкость 120пФ между ГСС и приёмником, имитирующая антенну длиной 10м:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_120пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_120пФ.jpg (102.82 КБ) 437 просмотров
Здесь ничего нового нет, так как всё повторяется, как и в случае нижней частоты 150кГц полоса расширяется за счёт сдвига правого ската вправо.

Дальнейшее расширение полосы вправо при ёмкости 62пФ, соответствующей комнатной антенне 5м:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_62пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_62пФ.jpg (107.4 КБ) 437 просмотров
Комментировать нечего. Ожидаемая хрень короче.

Пойдём в другую сторону. Емкость 300пФ, призванная имитировать антенну длиной 45м:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_300пФ.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_300пФ.jpg (99.66 КБ) 437 просмотров
Небольшой сдвиг полосы влево, который в общем-то не критичен. На нижней частоте диапазона в такой же ситуации сдвиг был больше.

Теперь отойдём от имитации антенн, и посмотрим соединение ГСС с приёмником через 330 Ом:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_330Ом.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_330Ом.jpg (96.6 КБ) 437 просмотров
Сильный сдвиг полосы влево (хотя и не катастрофический), как и произошло в такой же ситуации на нижней частоте диапазона.

И наконец, прямое подключение ГСС к приёмнику:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_0Ом.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_0Ом.jpg (96.68 КБ) 437 просмотров
Опять же, как и на нижней частоте диапазона имеем сильный сдвиг полосы влево.

Таким образом, на верхней частоте диапазона ДВ поведение совпадает с поведением на низшей частоте данного диапазона. Но есть небольшие отличия.

Объём информации большой, но можно всё свести к нескольким предложениям.

Расстройка фильтра ДВ по мере укорочения антенны не ухудшает звуковое качество приёма, но сильно ухудшает помехоустойчивость приёма за счёт увеличения полосы в правую сторону. Также падает уровень сигнала за счёт разбегания резонансов контуров фильтра (при том, что короткая антенна сама по себе даёт малый уровень сигнала).

Расстройка фильтра на низшей частоте диапазона при удлинении антенны выражается в заметном сдвиге полосы влево на величину 1/2 полосы. Расстройка на верхней частоте диапазона при таком же удлинении антенны не критична.

Подключение ГСС к приёмнику через 330 Ом и подключение напрямую имеют одинаковые последствия, которые выражаются в сильном сдвиге полосы влево, и которые можно охарактеризовать как выпадение из сопряжения.

Полоса по мере увеличения частоты расширяется. Даже если предположить, что добротность растёт (но об этом в следующей серии), то её рост никак не сможет компенсировать расширение полосы за счёт роста частоты. Слишком несопоставимые вещи. Невозможно представить ситуацию, когда при увеличении частоты в два-три раза, добротность тоже увеличится в два-три раза дабы сохранить прежнюю ширину полосы.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

Re: АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 21 авг 2021, 15:57

В заключение посмотрим добротность контуров фильтра внизу и вверху диапазона ДВ. Выберем картинки, где резонансы обоих контуров разъехались относительно друг друга, чтобы можно было разглядеть их резонансные кривые. Естественно, оба контура всё-равно влияют друг на друга, поэтому сделаем для себя визуальную поправку (впрочем это понадобилось только на одной картинке из двух).

Везде смотрим полосу по уровню 0,7, т.е. -3дБ.

Выберем горб внизу диапазона ДВ с частотой 167,5кГц:
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_120пФ_добротность.jpg
Мир_ПФ_ДВ_150кГц_120пФ_добротность.jpg (53.27 КБ) 429 просмотров
Получаем добротность 167,5/6=27,9.

Выберем горб вверху диапазона ДВ с частотой 434кГц:
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_62пФ_добротность.jpg
Мир_ПФ_ДВ_400кГц_62пФ_добротность.jpg (63.01 КБ) 428 просмотров
Получаем добротность 434/15=28,9.

Таким образом, добротность практически одна и та же по диапазону.
Мы знаем, что добротность контура должна быть меньше при большой ёмкости КПЁ, но в данном случае это не сработало.

Далее перехожу к диапазону СВ.
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488

Аватара пользователя
RA3PKJ
Администратор
Сообщения: 922
Зарегистрирован: 02 мар 2017, 16:16

Re: АЧХ входных контуров бытовых приёмников

Непрочитанное сообщение RA3PKJ » 22 авг 2021, 16:52

Привожу схему намеченного к испытанию фильтра СВ приёмника Мир-154Р:
Мир_СВ_фильтр_.jpg
Мир_СВ_фильтр_.jpg (69.78 КБ) 403 просмотра
Фильтр, в отличие от фильтра ДВ, имеет внутриёмкостную связь между контурами посредством С14 0,025мкФ. Кроме этого, имеется обычная ёмкостная связь через импровизированный конденсатор С10 в виде проволочной скрутки ёмкостью 0,5пФ, помеченный восклицательным знаком. Обратите внимание на его необычное графическое начертание, сразу и не сообразишь.
К сведению, никаких растягивающих конденсаторов не предусмотрено, т.е. секции КПЁ подключаются к контурам впрямую.

Подключил АЧХ-метр через ёмкость 2,2пФ к выходу фильтра СВ, точнее к сетке УВЧ 6К3 (переключатель диапазонов теперь в положении СВ). На ДВ использовалась ёмкость 5,1пФ.

К антенному входу приёмника подключился через стандартную ёмкость 200пФ и выбрал нижнюю частоту СВ 550кГц:
Мир_ПФ_СВ_550кГц_200пФ.jpg
Мир_ПФ_СВ_550кГц_200пФ.jpg (112.21 КБ) 404 просмотра
Полоса примерно 15кГц.
Обратим внимание, что ранее в измерениях на верхней частоте ДВ 400кГц полоса была 20кГц (без возможности её уменьшить), а тут на нижней частоте СВ 550кГц имеем 15кГц. И даже полная ёмкость КПЁ не смогла этому помешать.
Индуктивность каждой из катушек фильтра СВ меньше (кстати, они имеют разную индуктивность, также как и катушки ДВ), и поэтому резко уменьшилось сопротивление обмоток до 3 Ом (против 30 Ом в среднем на ДВ), и соответственно добротность выросла в сравнении с катушками ДВ:
Мир_сопротивл_катушек__ДВ_СВ.jpg
Мир_сопротивл_катушек__ДВ_СВ.jpg (33.71 КБ) 404 просмотра
Николай, ra3pkj(((@)))yandex.ru
Форум "Ретро" - исследовательский с прицелом на практическое применение. Фразы типа - "примени известное решение и на этом успокойся" караются. Навязывание авторам тем собственного видения со стороны других пользователей запрещено. Только обмен мнениями! Все требования - viewtopic.php?f=3&t=72&p=488#p488


Вернуться в «Ретро»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость