Радиоприем довгих хвилях за допомогою простих конструкцій

Частоти від 30 кГц до 300 кГц традиційно відносять до довгих (кілометровим) хвилях. Піддіапазон 150 - 300 кГц виділений для радіомовлення, 137 кГц використовується радіоаматорського службою. Особливе значення мають радіостанції спеціального призначення. Найбільш відомі радіонавігаційні мережі наземного базування РНС, що працюють на частоті 100 кГц. За кордоном наприклад на частотах 40 кГц (Японія), 60 кГц (Великобританія, США), 77,5 кГц (Німеччина) працюють радіостанції еталонів частоти і часу. У Росії найбільш відомі радіостанції еталонів частоти і часу - РБУ на частоті 66,6 кГц і РТЗ на частоті 50 кГц. Для бажаючих ознайомитися більш детально з розкладом роботи спеціалізованих радіостанцій як вітчизняних, так і зарубіжних привожу посилання в кінці статті.

Метою є саме радиоприем довгих хвилях за допомогою простих приймачів. Вдалим вибором є SDR конструкції, тим більше особливістю довгохвильової техніки є необов'язкове наявність двоканального змішувача із зсувом фаз і відповідно складної настройки балансу фаз в каналах. Більш того, можна обійтися простим змішувачем на польовому транзисторі, а дзеркальний канал прийому придушується налаштованої високодобротних магнітної антеною. Типова смуга пропускання такої антени на частоті 66 кГц - близько 300 Гц. Традиційно прийом в міських умовах на довгих хвилях сильно утруднений високим рівнем індустріальних перешкод, тому часто прийом на зовнішню антену програє налаштованої магнітної антени.

Нижче наведу просту схему SDR довгохвильового приймача. Так як в Європейській частині Росії можливий прийом сигналів радіостанції РБУ, то приймач "налаштований" на прийом сигналів саме цієї радіостанції на частоті 66,6 кГц.

Рис.1 (схема приймального пристрою)

опис:

Прийом ведеться на вбудовану магнітну антену L1C1. Для виготовлення антени використаний стрижень 600 НН 200х10 мм, контурна котушка містить 400 витків літцендрата 0,15х11, намотування внавал. На польовому транзисторі Т1 зібраний істоковий повторювач для мінімізації коефіцієнта посилення вхідних каскадів, з витоку якого сигнал подається на однотактний пасивний змішувач на польовому транзисторі Т2. На затвор Т2 подається сигнал гетеродина з частотою 50 кГц. Сигнал різницевої частоти через найпростіший ФНЧ R5C8 подається на підсилювальний каскад на VT2. Посилений широкосмуговий НЧ сигнал подається на лінійний вхід звукового пристрою персонального комп'ютера. Всі подальші перетворення виробляються програмно. Зручна для радиоприема програма WINRAD останніх версій надаючи всілякий сервіс сучасних високоякісних приймачів. На транзисторі VT1 зібраний задає генератор з кварцовою стабілізацією (частота 100 кГц, використаний старий кварц в скляному балоні). На IC5 реалізований дільник на 2 (двійковий дільник, працездатний до 20 Мгц). Вихідний сигнал з дільника безпосередньо подається на змішувач. Напруга живлення подільника стабілізовано на рівні 5 Вольт, а напруга живлення всієї конструкції становить від 9 до 12 Вольт. Живити конструкцію краще від батарей або акумулятора, хоча вона працездатна і від блоку живлення. Необхідно мати на увазі, що блок живлення повинен бути хорошої якості, так як по мережі живлення змінного струму поширюються потужні перешкоди. Вкрай бажано також гальванічно розв'язати вихід схеми від комп'ютера наприклад за допомогою широкосмугового або налаштованого трансформатора. Схема стабільна в роботі. При експериментах з підсилювачем на вході замість повторювача могло виникнути самозбудження вхідного каскаду, тому посилення по входу було мінімізовано, що впливає і на розширення динамічного діапазону. В даному випадку динамічний діапазон пристрою залежить від динамічних характеристик звукового пристрою в складі персонального комп'ютера. При використанні вбудованої звукової плати помітні "пролезания" потужних сигналів і перешкод по проміжній частоті (звуковий проміжної частоті). Про особливі характеристики таких звукових пристроїв мови йти не може і можлива проста оглядова робота.

В експериментах проводився прийом сигналів РБУ на частоті 66,6 кГц, тому була обрана відповідна частота гетеродина (LO 50 кГц), прийом на верхній смузі прийому виключно для зручності відображення частот приймача програмою WINRAD. З таким же успіхом приймач буде перекривати діапазон 30-50 кГц або будь-який інший при зміні частоти гетеродина. Нижче наводяться знімки з екрану ілюструють радиоприем радіостанції РБУ. Проміжна робоча частота становить 16,6 кГц (в цьому прикладі).

Рис.2 (сигнали РБУ на спектрограмі)

На спектрограмі ясно читаються і добре прослуховуються сигнали даної радіостанції в міських умовах. Час запису - близько 23.00 в м Володимир. У нічний час рівень індустріальних перешкод значно знижується, а прийом поліпшується. Відстань до радіостанції близько 200 км, потужність передавача 10 кВт. Нижче в якості ілюстрації наводиться схема спектра самого сигналу на частоті 66,6 кГц.

Рис.3 (спектр сигналу радіостанції РБУ)

Якщо подивитися на сам сигнал, то він складається з 3-х компонентів.
1. Модулирующая частота 10 Гц (червоним кольором)
2. Модулирующие частоти 100 Гц (синім кольором)
3. Модулирующие частоти 312,5 Гц (зеленим кольором)

Опис програми для демодуляції сигналів WINRAD не наводиться. Робота з нею досить проста і її зручно використовувати для таких експериментів. Крім того висока якість виділення і демодуляції сигналів. Обмеження незареєстрованої версії - відсутність ЧС режиму. Короткий опис і посилання на розробника можна подивитися тут . Саму схему приймача слід розглядати як експеримент або базу для подальшого вдосконалення конструкції.

Якщо у Вас виникли питання, прохання звертатися [email protected]

Додаткові матеріали для ознайомлення:

1. Національний стандарт РФ - ІФРНС "Чайка"
2. Бюлетень "Еталонні сигнали частоти і часу" 2004 р
3. Standart frequency and time signal stations on longwave and shortwave
4. Схема в форматі RusPlan6 - завантажити

А. Анкудинов ( ua3vvm )
12.03.2009