Приветствую! В этом обзоре хочу рассказать про миниатюрный модуль приемника, работающий в диапазоне УКВ (FM) на частоте от 64 до 108 МГц. На одном из профильных ресурсов интернета попалась картинка этого модуля, мне стало любопытно изучить его и протестировать.
К радиоприемникам испытываю особый трепет, люблю собирать их еще со школы. Были схемы из журнала «Радио», были и просто конструкторы. Всякий раз хотелось собрать приемник лучше и меньше размерами. Последнее, что собирал, - конструкция на микросхеме К174ХА34. Тогда это казалось очень «крутым», когда в середине 90-х впервые увидел работающую схему в радиомагазине, был под впечатлением)) Однако прогресс идет вперед, и сегодня можно купить героя нашего обзора за «три копейки». Давайте его рассмотрим поближе.
Вид сверху.
Вид снизу.
Для масштаба рядом с монетой.
Сам модуль построен на микросхеме AR1310. Точного даташита на неё найти не смог, по всей видимости произведена в Китае и её точное функциональное устройство не известно. В интернете попадаются лишь схемы включения. Поиск через гугл выдает информацию: " Это высокоинтегрированный, однокристальный, стерео FM радиоприемник. AR1310 поддерживает частотный диапазон FM 64-108 МГц, чип включает в себя все функции FM радио: малошумящий усилитель, смеситель, генератор и стабилизатор с низким падением. Требует минимум внешних компонентов. Имеет хорошее качество аудиосигнала и отличное качество приема. AR1310 не требует управляющих микроконтроллеров и никакого дополнительного программного обеспечения, кроме 5 кнопок. Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В. потребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA ".
Описание и технические характеристики AR1310
- Прием частот FM диапазон 64 -108 МГц
- Низкое энергопотребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA
- Поддержка четырех диапазонов настройки
- Использование недорогого кварцевого резонатора 32.768KHz.
- Встроенная двусторонняя функция автоматического поиска
- Поддержка электронного регулятора громкости
- Поддержка стерео или моно режима (при замыкании 4 и 5 контакта отключается стерео режим)
- Встроенный усилитель для наушников 32 Ом класса AB
- Не требует управляющих микроконтроллеров
- Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В
- В корпусе SOP16
Распиновка и габаритные размеры модуля.
Распиновка микросхемы AR1310.
Схема включения, взятая из интернета.
Так я составил схему подключения модуля.
Как видно, принцип проще некуда. Вам понадобится: 5 тактовых кнопок, разъем для наушников и два резистора по 100К. Конденсатор С1 можно поставить 100 нФ, можно 10 мкФ, а можно вообще не ставить. Емкости C2 и С3 от 10 до 470 мкФ. В качестве антенны - кусок провода (я взял МГТФ длиной 10 см, т.к. передающая вышка у меня в соседнем дворе). В идеальном случае можно рассчитать длину провода, например на 100 МГц, взяв четверть волны или одну восьмую. Для одной восьмой это будет 37 см.
По схеме хочу сделать замечание. AR1310 может работать в разных диапазонах (видимо, для более быстрого поиска станций). Выбирается это комбинацией 14 и 15 ножки микросхемы, подключая их к земле или питанию. В нашем случае обе ножки сидят на VCC.
Приступим к сборке. Первое, с чем столкнулся, - нестандартный межвыводной шаг модуля. Он составляет 2 мм, и засунуть его в стандартную макетку не получится. Но не беда, взяв кусочки провода, просто напаял их в виде ножек.
Выглядит неплохо)) Вместо макетной платы решил использовать кусок текстолита, собрав обычную «летучку». В итоге получилась вот такая плата. Габариты можно существенно уменьшить, применив тот же ЛУТ и компоненты меньшего размера. Но других деталей у меня не нашлось, тем более что это тестовый стенд, для обкатки.
Подав питание, нажимаем кнопку включения. Радиоприемник сразу заработал, без какой-либо отладки. Понравилось то, что поиск станций работает почти мгновенно (особенно если их много в диапазоне). Переход с одной станции на другую около 1 с. Уровень громкости очень высокий, на максимуме слушать неприятно. После выключения кнопкой (спящий режим), запоминает последнюю станцию (если полностью не отключать питание).
Тестирование качества звука (на слух) проводил наушниками Creative (32 Ом) типа «капли» и наушниками «вакуумного» типа Philips (17,5 Ом). И в тех, и в других качество звука мне понравилось. Нет писклявости, достаточное количество низких частот. Меломан из меня никудышный, но звук усилителя этой микросхемы приятно порадовал. В Филипсах максимальную громкость так и не смог выкрутить, уровень звукового давления до боли.
Так же измерил ток потребления в спящем режиме 16 мкА и в рабочем 16,9 мА (без подключения наушников).
При подключении нагрузки в 32 Ома, ток составил 65,2 мА, при нагрузке в 17,5 Ома - 97,3 мА.
В заключение скажу, что данный модуль радиоприемника вполне годен для бытового применения. Собрать готовое радио сможет даже школьник. Из «минусов» (скорей даже не минусы, а особенности) отмечу нестандартный межвыводной шаг платы и отсутствие дисплея для отображения информации.
Измерил ток потребления (при напряжении 3,3 В), как видим, результат очевиден. При нагрузке 32 Ом - 17,6 мА, при 17,5 Ом - 18,6 мА. Вот это совсем другое дело!!! Ток немного менялся в зависимости от уровня громкости (в пределах 2 - 3 мА). Схему в обзоре подправил.
Для нормальной работы тюнера перестройкой одного блока УКВ не обойтись, нужен новый стереодекодер, а учитывая что спектр КСС полярной модуляции составляет 165 кгц против 190 кгц у буржуинов, то стоит задуматься, что делать с упч-частотным детектором.
Краткие выводы по результатам испытаний
- Замена фильтра на фирменный муратовский E10.7S даёт выигрыш по чувствительности около двух раз. Применение двух фильтров последовательно целесообразна но не обязательна.
- Шунтирование фазосдвигающих контуров для снижения искажений безсмысленно, они и так малы. Добротность контуров оптимальна.
При настройке стереодекодера, при большом уровне НЧ в сигнале было заметно отключение стерео на пиках сигнала. Это вызвало подозрения, что при большой девиации фильтр обрезает края. Хотя причина могла крыться и в неточночной настройке СД.
Теперь, благодаря СДР приёмнику, я вижу гораздо дальше, и могу посмотреть полосу пропускания керамики.
Для этого на генератор работающий в ФМ диапазоне нужно подать модулирующий сигнал. С небольшой девиацией выглядит так
Но чтобы увидеть АЧХ фильтра девиация должна быть заведомо больше его полосы пропускания.
В описании приводятся данные на -3 и -20 дб, по этим точкам и будем ориентироваться, хотя для -3 показания получаются довольно размыты.
Для сравнения применялся муратовский фильтр на 180 КГц E10.7S АЧХ которого практически в точности соответствовали этим
Нижний скат АЧХ, уровень -20 ДБ
Уровень -3 ДБ
А куда делась бумажка на которой были записаны характеристики ФП1П8-3? Ладно, я и так помню что его полоса уже на пару десятков килогерц, как и должно быть.
E10.7S по -3 имеет полосу 10.650-10.840, по -20 10,517-10,966. Уровень ПЧ на выходе по сравнению с ФП1П8-3 вырос где-то на 5 ДБ.
При подключении двух фильтров последовательно полоса по -3 расширилась до 240 КГЦ, а по -20 сузилась до 336 КГЦ, уровень ПЧ при этом уменьшился всего на пару дб, так что было решено оставить два последовательных фильтра, хотя субъективно особого улучшения качества приёма я как то не заметил.
С фильтром решено, остаётся ЧМ детектор.
Он выполнен на микросхеме К174ХА6 (TDA1047).
ЧМ детектирование производится перемножением ячейкой Гилберта исходного сигнала и поданного на фазосдвигающий контур, настроенный на ПЧ. Промежуточная частота подавляется вследствие перемножения, а на выходе будет однополярное напряжение изменяющееся пропорционально разнице фаз. Чем ниже добротность контура или девиация (в определённых пределах), тем меньше выходное напряжение и искажения. Снизить добротность можно шунтированием контура резистором.
Для оценки Кг несущая частота модулируется тональными сигналами.
Искажения на выходе тюнера невелики, особенно при точной настройке, и практически одинаковы во всём диапазоне
Это искажения всего тракта телефон(источник зч)-простейший самодельный генератор-тюнер со стереодекодером TA7343AP-звуковая карта. Честно говоря удивлён их малой величине, даже не знаю как такое получилось. При расстройке в пределах работы АПЧ искажения несколько возрастают
Кг никак не зависит от шунтирования контуров резисторами 3.9к (подобраны экспериментально, при меньших сопротивлениях нарушается работа шумоподавителя).
Выше определённого порога наступает ограничение и резкий рост искажений
Шунтирование обоих контуров резисторами 3.9к незначительно эти снижает искажения, с пропорциональным зч уровня снижением.
Но реальный сигнал на десятки децибел ниже и никогда не достигает этого уровня, потому шунтирование ни к чему. Параметры контуров выбраны оптимально и обеспечивают минимально возможные искажения. К тому же при шунтировании происходит нарушение работы бесшумной настройки, из-за снижения управляющего напряжения даже мощные станции плохо открывают шумоподавитель.
В заключение аналогичная спектрограмма второго по популярности приёмника Tecsun PL-600. Минимально возможные искажения которые удалось получить. В любых режимах они в несколько раз превосходят искажения Радиотехники, так что тюнер пожалуй достоин потраченного на него времени.
Ясно что тексан для высокой верности воспроизведения не предназначен, но что нужно было нахуевертить, чтобы на стандартных и неплохих комплектующих получить такое я не представляю. Хотя для китайчины ситуация типовая.
Осталось собраться с силами, волю в кулак и т.п. и доделать наконец.
08:22 pm - Принимаем УКВ ЧМ/FM на детектор
Собрал опытный образец детекторного УКВ ЧМ/FM приемника по схеме В.Полякова (см. рис. 3).
Как можно легко видеть из рис. 3, на схеме устройства отсутствует батарея гальванических элементов — а это значит, что устройство питается энергией радиоволн, торсионными полями, свободной энергией, околоземными эфирными вихрями, генератором Тесла, святым духом (нужное подчеркнуть, исходя из своих религиозных убеждений).В качестве стрелочного индикатора использован индикатор уровня записи на 50 мкА от античного магнитофона. Антенна телескопическая, 70 см. В качестве противовеса используется вертикально свисающий многожильный провод такой же длины, цепляемый к «массе» крокодилом.
Трансформатор малогабаритный сетевой на 220/6 вольт. Заодно проверил, так ли уж хорош ТВЗ, как я его распиарил ранее:) Оказалось, громкость воспроизведения субъективно не зависит от габаритов трансформатора (при одинаковом коэффициенте трансформации). Единственное, при уменьшении количества витков первички появляется завал по НЧ.
С переменными кондерами малой емкости совсем худо: с воздушным диэлектриком нашел только один, второй пришлось ставить подстроечный керамический.
Настройка приемника: нажать на кнопку SB1 и перестройкой С1 добиться максимальных показаний индикатора PA1. Отжать кнопку и перестройкой C2 настроится на станцию.
Результаты испытаний порадовали.
Проверял в двух точках: на 10 этаже офисного здания (прямая видимость до телевышки, расстояние 300 м) и на пешеходном мосту (прямая видимость, около 2 км). В здании сигнал быть не очень сильный (стрелка индикатора поля отклонилась на четверть шкалы), сказываются железобетонные стены. На мосту сигнал удивительно громкий, создается ощущение, что слушаешь плеер. Стрелка индикатора уходит в зашкал. Отмечено изменение силы сигнала вплоть до прекращения приема через каждые несколько метров.
Была попытка приема сигнала на автомобильном мосту при прямой видимости до передатчика (4 км), но мощности не хватило для работы ЧМ-детектора (стрелка еле отклонялась).
Во всех случаях принимался 1-й канал Украинского радио (ТРК «Эра»). К сожалению, пока не удалось принять мое любимое «Радио Шансон»:(((, видимо из-за большой индуктивности катушек и полной моей несведущести о географическом расположении коммерческих FM-станций у нас в городе. В ближайшем будущем катушкам грозит перемотка, передатчикам -- рассекречивание, а приемнику — новые испытания. Испытаниям грозят результаты, результатам -- публикация в этой жежешечке.
Оставайтесь на связи!
Внешний вид устройства:
Источник:
Журнал «Радио» №7, 2002 г., с.54-56, «Детекторные УКВ приемники».
Comments:
Знаю как минимум два места, из которых ведётся вещание местных FM радиостанций:
1. Институт геологоразведки (девятиэтажная "свечка" на Щорса 12) - очень может быть, что это как раз Шансон. :) Хотя точно не знаю (когда-то знал, но забыл:)).
2. Здание кинотеатра Дружба - раньше там начинало свою деятельность радио Унисон (как-то так называлось), они там целый этаж арендовали, я даже передатчик у них в стойке видел. :-P Но они давно загнулись и вместо них там, вроде как, другая радиостанция работает. Почему-то думаю что это MFM, но конечно же ошибаюсь. ;)
О, спасибо за наводку на геологов!
Что касается "Дружбы", то эти радисты одно время были нашими соседями по офису, но сейчас съехали. Когда же у них все работало, радио хорошо прослушивалось в динамиках компа.
Война, мне кажется ты уже готов к созданию собственной FM радиостанции. Советую заняться этим как можно скорее, ибо в моём лице ты найдёшь талантливейшего энтузиаста для ведения музыкальных, юмористических, эротических, спортивных и политических радиопередач.
Я просто с тех пор, как увидел фильм Али Джи, тайно мечтаю о создании подпольной радиостанции, где бы нашими устами говорили проблемы преступных негритянских гетто.
Я надеюсь, это будет пиратское радио?
Собственно, если мощность девайса не превышает 10 мВт (радиомикрофон), то ты оказываешься в роли Неуловимого Джо, ибо нах никому не нужен. Но и покрытие будет в лучшем случае метров 200. Если мощность значительно больше, то надо озаботится абстрагированием тебя как гражданско-правовой сущности от данного девайса, что предусматривает непротягивание проводов от него непосредственно в жилую студию.
Вообще, если заморочится этим вопросом всерьез, то можно и приобрести такой вот девайс, благо цена подъемная: http://urlab.narod.ru/
А вот еще некоторые ссылочки
Казалось бы, при сегодняшнем обилии электронных устройств, окружающих нас, когда электроника втиснута даже в брелоки и еще бог весть куда, а радиоприемники также поражают своих обилием, интересоваться на этом фоне, а тем более пробовать собрать детекторный приемник своими руками, вроде бы даже смешно. Но оказывается, немало людей интересуются схемой детекторного приемника, это можно понять по статистике запросов в поисковиках. К тому же, ведь не в практичности дело, а в самих «очумелых ручках», в стремлении познать, понять, сделать своими руками, увидеть (и главное, услышать!) результат своего творения.
А если принять во внимание, что можно доставить немало радости вашим малолетним детям и даже, возможно, они проявят интерес к электронике, то вполне есть стимул попробовать приобщиться к этому интересному делу. Ведь вся фишка в том, что всё элементарно просто, и детекторный приемник может сделать даже школьник средних классов, а также человек, вообще ничего не смыслящий в электронике! Ну и конечно, самое прикольное то, что НЕТ НИКАКИХ БАТАРЕЕК! И, кроме этого, вся, с позволения сказать, схема собирается практически из ничего. Вот это, конечно, кажется чудом! Этим можно удивить детей да и самим взрослым тоже удивиться.
Что такое детекторный приемник
Под понятием детекторный приемник подразумевается радиоприемник без питания (батарей), стало быть и без схемы усиления, поскольку усилителю требуется питание. Звук слышимый в наушниках, является непосредственно энергией радиоволн. По этой причине принять и услышать можно более близкие, более мощные радиосигналы.Самый важные факторы для более громкого приема, слышимого в наушниках, как можно догадаться, это размеры приемной антенны, а еще — резистивное сопротивление используемых наушников: чем выше их сопротивление, тем лучше. Высокоомные наушники сегодня, разумеется, редкость (сопротивление 1600-2200 Ом) и, даже при вашем большом энтузиазме в поисках, мало шансов, что вы их отыщите. Но у меня для вас есть маленькая хитрость по этому поводу, ниже я поделюсь. Это мое ноу-хау, рожденное еще в юности, но уже гораздо позже моих посещений радиокружка, где впервые познакомился с детекторным радиоприемником.
Схема детекторного приемника
На рисунке слева приведена классическая схема детекторного приемника, которую я помню как Отче наш еще с подросткового возраста, когда посещал радиокружок в начале 70-х прошлого века.
Идем слева направо по схеме: A — антенна, G — заземление (ground). L и С1 являют собой колебательный контур, от их параметров (номиналов) зависит частота, на которую будет настроен контур, проще говоря, какую радиостанцию будет принимать ваш чудо-приемник. Далее диод D1 (собственно, детектор), С2 — фильтр низких частот и наушник Т (классическое название в электронике «телефон»).
Ориентировочные номиналы:
А — провод 0,2-0,5мм ПЭЛ, ПЭВ — от 5м и более (подальше и повыше)
G — радиатор отопления, водопровод или грунт
L — 150-300 витков 0,2-0,3мм (ПЭЛ, ПЭВ), диаметр катушки 60мм (количество витков подбирается или с отводами)
D1 — серии Д2, Д9, Д18, Д20, Д310, Д311
С1 — переменный, 10/200 пФ (воздушный или керамический)
С2 — 2200 – 6800 пФ
Т — высокоомные телефоны на 1600-2200 Ом (ТОН-2, ТОН-2М, ТА-4, ТА-56, ТАГ-1, ТГ-1 и др.)
Думаю, для детектора стоит взять диод Д311, у него Uпр = 0,4В. У Д310 уже выше — 0,55В. Нужен с меньшим прямым напряжением . Этот параметр (Uпр) говорит о том, сколько Вольт падает на диоде. Т.е. сколько он теряет, проще говоря. Вот если из кучки Д311 выбрать по миллиамперметру (схема выше) с меньшим падением 4 штуки, тогда, возможно, мост на них и даст больший сигнал после выпрямления.
Про антенну, думаю, поняли: подальше, повыше. У меня это был обмоточный провод 0,2-0,4мм длиной 5-10 метров с прицепленным на конце грузиком, который закидывал на деревья прямо со своего балкона на 4-м этаже.
Катушку индуктивности наматывать обычно советуют на плотном бумажном каркасе, но думаю, это не принципиально, подойдет и другой изолятор. Важно количество витков. Если переменный конденсатор не найдете, можно заменить на постоянный, а подгонку под несколько желаемых станций можно сделать экспериментальным подбором витков. На каждую станцию при этом, сделать отвод и поставить переключатель. Тем более, вряд ли больше 2-3 станций будут приниматься с удовлетворительной громкостью.
Кому не терпится быстрей попробовать
Можно увидеть (именно увидеть, не услышать) как дают энергию радиоволны сами по себе без усиления, без питания, даже безо всякого контура. Для этого нужна всего одна деталь — светодиод. Не знаю, как различные современные — по чувствительности, а тем более по частоте, но я лично проверял на советских красных светодиодах АЛ307.
Забрасываете провод (ПЭВ, ПЭЛ) от пяти метров на дерево — лучше, конечно, длинней и выше. Потом мастырите заземление (водопровод, отопление). Далее догадались? Один вывод светодиода — к антенне (не забудьте зачистить конец от лакированной изоляции!), другой — к заземлению (полярность не имеет значения). Всё, светодиод должен светиться. Разумеется не ярко.
Детекторный приемник без колебательного контура
Но если вы отыскали высокоомные наушники, то на самом деле детекторный приемник будет работать и без контура, и без фильтра. Я долгое время пользовался именно такой, примитивной схемой, как здесь слева.
По сути да, такой приемник принимает абсолютно все станции одновременно. Но в моем месте, где я тогда жил, сильно преобладала одна радиостанция, а остальные практически не было слышно. Конечно же, я экспериментировал и с контурами, и с фильтрами, но не обнаружил никакого улучшения, только снижение громкости. Поэтому именно такой примитивнейшей, с позволения сказать, схемой я и пользовался. А вот после того, как мне родители купили магнитофон, и я подключил схему к микрофонному входу, тогда уже услышал еще одну станцию. Вот тогда я добавил уже контур и еще несколько лет записывал рок музыку слушая очень популярную у нас в те годы передачу. В те доцифровые времена сложно было раздобыть качественные магнитофонные записи зарубежных групп, пластинки у спекулянтов стоили бешеные деньги. По радио же практически звучали лишь наши ВИА. Эта радиопередача шла по воскресеньям один час и по ней иногда передавали очень классные и главное новые (!) вещи. Например, именно по ней я одним из первых услышал и записал композицию группы The Eagles «Hotel California», это было начало 1976-го года.
Еще важно сказать про качество. В те годы не было еще диапазона FM (только-только зарождалось), который давал качественный прием, да еще и в стерео формате. Я слушал и записывал через свой детектор по СВ конечно. Но если сравнить качество по обычному приемнику и через мой детектор, это небо и земля. Ведь в обычных приемниках сигнал проходит через гетеродин, а я принимал через детектор «чистый» сигнал. Поэтому звук был как напрямую с пластинки на качественном проигрывателе. Когда давал слушать друзьям, они поражались качеству.
Так что можете сначала тоже без контура попробовать, возможно и у вас будет одна сильно преобладающая станция, и вас это устроит.
Высокоомные наушники
Но есть труднодобываемая часть приемника, это конечно же высокоомные телефоны (наушники). Они даже и в наши 70-е годы были редкостью, а теперь-то уж и подавно.
Современные наушники, для чего бы они ни были, можете даже не пытаться задействовать. Они имеют сопротивление около нескольких десятков Ом, в то время как колебательный контур приемника — порядка сотен килоОм. Ваши наушники будут практически просто проводником в этом случае, т.е. проходимый через них звук будет так тихим, что его невозможно будет услышать.
Как выглядят те наушники, глядим на картинке и вспоминаем военные фильмы. Что хорошо, на таких наушниках написано их сопротивление. Так что если вдруг попадутся, то вы будете знать сопротивление, даже не имея под рукой омметра.
Но если вам не повезло раздобыть высокоомные телефоны даже перелопатив весь местный блошиный рынок (что более вероятно), то далее я вам опишу своё личное ноу-хау, как обещал выше.
Что делать, если нет высокоомных телефонов (наушников)
Ноу-хау просто, как 2х2. Я подумал как-то: а почему бы не попробовать трансформировать, полученный от детектора сигнал, используя для этого самый обычный сетевой трансформатор? Тем более, что именно такого рода трансформаторы (из стальных Ш-образных пластин) часто использовались в усилителях УНЧ в качестве согласующих. Они так и назывались — согласующие, причем, часто именно на выходе, для непосредственного подключения динамика или наушников от плеера.
Думаю, вы уже сами поняли по схеме всё, даже не читая. Для этих целей стоит подбирать среди сетевых трансформаторов питания, понижающих напряжение. С детектора сигнал подключается к сетевой обмотке, она имеет больше всего витков. А обмотка, предназначенная для питания — на наушники или динамик. Можно экспериментировать со вторичной обмоткой (больше/меньше) — звуковые излучатели разных моделей имеют ведь разные сопротивления: наушники обычно десятки Ом, а динамики чаще менее 10 Ом.
Ctrl
+ Enter
Спасибо за помощь!
Конструкциям всевозможных детекторов радиоволн посвящено немало публикаций. Одна из самых простых и удачных конструкций описана в публикации . Однако данная конструкция требует использования отдельного стрелочного индикатора. При желании вместо него можно использовать мультиметр.
Схема детектора
Первоначально автором эта конструкция была собрана на основе индикатора записи от старого магнитофона, однако ток полного отклонения данного индикатора измеряется сотнями микроампер, так что детектор излучения работал только в относительно сильных полях.
С использованием миниатюрных радиодеталей данную электрическую схему удалось разместить в корпусе штепсельной вилки для радиотрансляционной сети.
Контакты вилки позволяют подключить данное устройство к мультиметру M890G. Для проверки использовался простейший УКВ генератор радиоволн.
Схема генератора для проверки
Данный генератор часто описывают как универсальную глушилку всего и вся. Это естественно не так, хотя на расстоянии 1-1,5 м ему вполне по силам создать помехи приему FM-радиостанций. Эта схемы подкупает своей простотой, и вполне пригодна для учебных и демонстрационных целей, но не более того. Вот генератор отключен.