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本帖最后由 炫彩 于 2015-3-5 20:24 編輯 《★Radiocom新作★用電視高頻頭+車機(jī)高頻頭，精心打造0-30MHz短波四次變頻,，寬頻接收機(jī)》 —技術(shù)篇 這是一部遲來的收音機(jī),，因他錯(cuò)過了短波廣播最輝煌的年代； 這是一款簡約的收音機(jī),，模塊化設(shè)計(jì),，一塊萬用表完成全部調(diào)試； 這是一臺(tái)神奇的收音機(jī),，性能優(yōu)異,，接收效果堪比專業(yè)短波機(jī)! 恰逢礦壇第六屆DIY大賽，開源分享,，讓更多愛好者體驗(yàn)DIY的樂趣,，'Follow me'自制一臺(tái)短波機(jī)，實(shí)現(xiàn)聆聽世界的夢(mèng)想,！   創(chuàng)作靈感 收音機(jī)是藝術(shù)品,，涵蓋無線電、聲學(xué),、美學(xué)等多門類學(xué)科,。 這款短波四次變頻接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)，靈感源自兩臺(tái)著名的短波接收機(jī),。由柯林斯（Collins）公司在上個(gè)世紀(jì)五十年代設(shè)計(jì)制造的R-390A電子管接收機(jī),；和八重洲（YAESU）公司七十年代出品，基于Wadley loop架構(gòu)的FRG-7晶體管接收機(jī),。他們分別代表了電子管與晶體管時(shí)代的頂級(jí)設(shè)計(jì),，這讓我從中汲取了很多的養(yǎng)分,。  外觀設(shè)計(jì)，融入了早期無線電設(shè)備的零部件造形元素,，復(fù)古的頻率度盤,、表頭、旋鈕,，還有外殼上閃閃發(fā)光的螺釘,，金屬構(gòu)件等，它們都是具有時(shí)代特征的元素,。色彩方面以機(jī)箱的暖白色為主色調(diào),，搭配黑色和深淺咖啡色的旋鈕，再點(diǎn)綴一點(diǎn)兒紅,，頓時(shí)活躍起來,。使同色系的色彩搭配層次豐富，又不至沉悶而死,，整體表現(xiàn)溫馨典雅。  各功能元素在分布上首先考慮人體工程學(xué),，便于把持,、操控調(diào)整。其次沿用美學(xué)中的對(duì)比手法來增加設(shè)備的美感,，旋鈕有大有小,，插座有高有低，排列有疏有密,，錯(cuò)落有致,，形成美學(xué)中的疏密留白關(guān)系。個(gè)別旋鈕被刻意安放在黃金分割線上,，外觀自然就美了起來,。   一、整機(jī)性能 頻率范圍: 100KHz–30.000 MHz (AM) 88.0MHz–108.0 MHz (FM) 工作模式: 上邊帶(USB),，下邊帶(LSB),，等福報(bào)(CW)，頻移鍵控(FSK),，雙邊帶調(diào)幅(AM),，寬帶調(diào)頻(WFM) 天線接口: BNC (50Ω for HF) BNC (50Ω for VHF) 天線阻抗: 50Ω不平衡 200Ω平衡(4:1巴倫阻抗變換) 工作溫度范圍: 0℃ to +50℃ 頻率漂移: 小于±1.0KHz (at 25℃) 預(yù)熱(30 minutes) 頻率步進(jìn): 連續(xù)調(diào)諧 電源電壓: 13V(AC)/18V(DC) 工作電流: 350mA(AM/SSB) 230mA(FM) 尺寸: 200(W)×120(H)×75(D) mm 重量: 2kg 接收系統(tǒng): 四次變頻超外差電路(AM/SSB) 單次變頻超外差電路(FM) 中頻: HF 第一中頻1st: 50.0-80.0 MHz 第二中頻2nd: 38.3-39.3 MHz 第三中頻3rd: 0.7-1.7 MHz 第四中頻4th: 450 kHz VHF 第一中頻1st: 10.7MHz 靈敏度: 0.100-1.799MHz 4μV (AM) 1.800-29.999MHz 1.0μV (AM,SSB,CW) 88.0-108.0MHz 1.4μV (WFM) SSB,AM BW=6.0kHz at 10dB S/N, WFM BW=180kHz at 12dB SINAD 選擇性: SSB (BW=6kHz) 高于6.0kHz/-3dB, 低于18.0kHz/-60dB AM (BW=6kHz) 高于6.0kHz/-3dB, 低于18.0kHz/-60dB WFM (BW=180kHz) 高于150kHz/-6dB, 低于360kHz/-40dB 鏡像抑制: 高于45dB 音頻輸出功率: 4Ω負(fù)載上失真1%時(shí)，不小于5W 音頻輸出阻抗: 4-8Ω 二,、電路框架 但凡專業(yè)的短波設(shè)備,，其電路的復(fù)雜程度讓人咋舌，作為業(yè)余愛好者在沒有儀器和技術(shù)條件下很難仿制成功,，如何造出一臺(tái)簡約不簡單的短波設(shè)備,，著實(shí)讓我苦惱了一陣子。最終還是沿襲模塊化的設(shè)計(jì)風(fēng)格，采用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的電視高頻頭+車機(jī)高頻頭方案,，不但結(jié)構(gòu)緊湊還免去了調(diào)試高頻通道的麻煩,，通過巧妙的變頻，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)短波接收機(jī)的效果,。  三,、原理概述 電視高頻頭和車機(jī)高頻頭均為成熟的產(chǎn)品，有著非凡的表現(xiàn),，但接收頻率都不在短波范圍內(nèi),，變頻是銜接他們的唯一手段。 天線信號(hào)經(jīng)RF.Preselect（高頻預(yù)選,、高放）及0-30MHz切比雪夫LPF低通濾波器后,，在SBL-1二極管平衡混頻器中與來自有源晶振的50MHz信號(hào)混頻，將0-30MHz中短波頻譜上移,，得到50-80MHz一中頻基帶信號(hào),，50-80MHz恰巧落在電視高頻頭L段接收頻率低端，高頻頭使用0-8V的調(diào)諧電壓就能覆蓋,，而不必使用33V升壓電路,，且該段頻率不受FM廣播干擾相對(duì)安靜。  50-80MHz一中頻基帶信號(hào),，在電視高頻頭中選頻放大,、二次變頻，聲表面濾波輸出38.3-39.3MHz帶寬1MHz的二中頻信號(hào),，再次送入SBL-1二極管平衡混頻器,，與40MHz本振混頻輸出0.7-1.7MHz三中頻信號(hào)，至此0-30MHz的短波信號(hào)已經(jīng)分段轉(zhuǎn)換成,，車機(jī)高頻頭能接收到的0.7-1.7MHz中波信號(hào),。  后續(xù)電路是大家熟悉的一套完整的中波收音機(jī)電路，450KHz在這里統(tǒng)稱為第四次變頻,，BFO信號(hào)從450KHz濾波器注入,，檢波輸出的音頻信號(hào)，流入NE5532提升20dB電平后兵分兩路,，一路LINE OUT輸出,，一路送入音頻功放推動(dòng)揚(yáng)聲器和耳機(jī)。  這套四次變頻接收機(jī)方案的表現(xiàn)究竟如何呢,？還是先聽聽錄音吧,，手機(jī)錄制略有失真，實(shí)際收聽效果可用“震撼”二字來形容,。 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-33-29 短波49公尺國際米段掃描 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-36-24 短波41公尺國際米段掃描 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-40-30 短波31公尺國際米段掃描 下圖是電源,、調(diào)諧,、波段轉(zhuǎn)換、功能切換電路的匯總,，畫在一起思路更清晰,。  四、聊聊單邊帶 細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)Frontend電路圖中有一個(gè)叫做“BFO”的電路,，那位說對(duì)了“BFO”是拍頻振蕩器的意思,，單邊帶接收的重要單元。 什么是單邊帶呢,？單邊帶英文縮寫SSB,，全稱 single sideband，在無線信號(hào)傳輸或發(fā)射過程中只保留了調(diào)幅波的上邊帶（USB）或下邊帶（LSB）頻譜稱為單邊帶信號(hào),。國際協(xié)議規(guī)定,，短波通信必須使用單邊帶調(diào)幅方式（SSB），只有短波廣播節(jié)目可以使用雙邊帶調(diào)幅方式即AM廣播,。因此,，國內(nèi)外使用的短波電臺(tái)都是單邊帶電臺(tái)。 單邊帶信號(hào)在發(fā)射前,，已將調(diào)幅波中的載波和一半的邊帶頻譜去除以節(jié)約頻帶和發(fā)射功率,，AM檢波方式不能解調(diào)單邊帶。正確的做法是在檢波前先還原一個(gè)載波頻率,，與SSB信號(hào)同時(shí)送入檢波電路混頻，才能解調(diào)出音頻信號(hào),。 本機(jī)使用最經(jīng)濟(jì)的載波還原方式,，直接從450KHz中頻濾波器輸入端注入拍頻信號(hào)，且BFO輸出幅度可調(diào),，信號(hào)強(qiáng)則調(diào)強(qiáng),，信號(hào)弱則調(diào)弱，這樣就不會(huì)影響AGC電路,，也不會(huì)降低機(jī)器的靈敏度,。收到SSB信號(hào)后，適當(dāng)調(diào)整BFO的幅度使檢出的聲音剛好不失真,，F(xiàn)INE旋鈕微調(diào)接收頻率能讓語音清晰可懂,。 繼續(xù)聽錄音，感受一下單邊帶的魅力,，聽聽火腿們?cè)诹氖裁?？好就點(diǎn)個(gè)贊吧！ 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-10 18-10-28 SSB單邊帶HAM呼叫 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-01-55 SSB單邊帶HAM通聯(lián)（中國） 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-11-50 SSB單邊帶HAM通聯(lián)（日本） 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-12 17-17-37 SSB單邊帶通聯(lián)與SSTV慢掃描電視 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-08 18-24-34 CW等福報(bào) 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-07 18-15-30 CW等福報(bào)CQ CQ CQ 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-11 18-39-02 HF-FAX短波氣象傳真 四次變頻短波接收機(jī) 2015-02-12 17-41-41 RTTY無線電傳 單邊帶通信內(nèi)容多樣,，不僅僅局限在語音和電報(bào)通信,，還有好多有趣的信號(hào),，需要借助電腦軟件才能還原。下圖是2005年用ICOM IC-M700TY接收錄制的日本JHM發(fā)布的HF-FAX氣象傳真圖片,，使用Mscan Meteo Pro軟件,。 下面這幾張圖是2005年用ICOM IC-M700TY接收錄制的，日本火腿傳輸?shù)腟STV慢掃描電視圖像,，使用Jvcomm32軟件,。 五、精心制作 經(jīng)過一個(gè)多月的紙上談兵,，反復(fù)推敲了這款電路的可行性,，該付諸實(shí)踐了，精心制作,，細(xì)節(jié)決定成敗! 主要零部件： 1,、電視高頻頭，在這里沒有特殊要求,，任何一款只要L段好用,，有一定增益的就可以，因?yàn)樗唤邮?0-80MHz的信號(hào),，H段和U段不用,。我選的是以前做FM寬頻機(jī)時(shí)的增補(bǔ)頻道高頻頭TDQ-3B6，基于TDA5736方案,，靈敏度高,，有23dB增益。 2,、車機(jī)高頻頭,，也無特殊要求，隨便一款電調(diào)中波頭（電調(diào)中波收音機(jī)板）都可以,，這里用的是阿爾派車機(jī)高頻頭,，基于LA1888方案，功能多音質(zhì)好噪音低,，還有約55dB的AGC控制范圍,，接收短波還真需要強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)控制，這樣短波電臺(tái)聽起來個(gè)個(gè)都像本地臺(tái),。 3,、二極管平衡混頻器，他算是本機(jī)的關(guān)鍵部件了,，選用了一款MCL的SBL-1型混頻器,，帶寬0.5-500MHz，這東西可真TMD貴,，有興趣的朋友不妨自制,，甚至改用NE602替換,，不過NE602恐怕噪音和動(dòng)態(tài)指標(biāo)不敵二極管混頻器哦。 4,、有源晶振,，是個(gè)好東西，通電后直接輸出方波振蕩信號(hào),，強(qiáng)度達(dá)到120dBuV（+13dBm）以上,，能完美驅(qū)動(dòng)LO電平在+7dBm的二極管平衡混頻器，我把有源晶振用做本機(jī)振蕩不知算不算首創(chuàng)呢,，查了很多資料好像沒人這么做,，估計(jì)是怕諧波干擾吧。 5,、聲表面濾波器,，很讓人頭疼的器件，在制作FM寬頻機(jī)的帖子里提到過,，那時(shí)可以省略,，在這里必須要用，因它決定著三次變頻的鏡像抑制比,。本機(jī)需要38.3-39.3MHz帶寬1MHz的聲表面,，市面上根本找不到，無奈的情況下找到一只標(biāo)稱頻率38.9MHz的電視聲表面（F5316,、K2955,、L38.9），仔細(xì)研讀它的幅頻特性曲線,，發(fā)現(xiàn)39.3MHz已經(jīng)處在曲線的下降邊沿上,，有-10dB的衰，好在40.7-41.7MHz以上的鏡像頻率有-45dB的衰減,，可以解決鏡像抑制問題,，算是打了個(gè)擦邊球吧,。對(duì)于39.3MHz的-10dB衰減,，后級(jí)的AGC增益控制可以彌補(bǔ)，實(shí)際收聽并沒什么影響,。 6,、電位器，這里重點(diǎn)指用在主,、副調(diào)諧的兩只電位器,，質(zhì)量要好，滑片稍有接觸不良,，調(diào)諧頻率便跟著抖動(dòng),，我就圖便宜選了一款雜牌的RV24YN型電位器,，外觀做工挺漂亮，但偶爾會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng),，先湊合用著,，等淘到TOCOS的再替換之。 7,、機(jī)箱,，選用200*120*75mm防水盒一枚，天下防水盒本來是一家,，但國產(chǎn)的要縮水2mm,，他可不是為了什么吉祥數(shù)字，就為了注塑時(shí)省那么點(diǎn)兒工程塑料,。 組裝單元板： 按電路功能劃分,，把元件裝在不同的單元板上各自為營，先易后難,，從直流到音頻,、最后到高頻板的順序逐一完成焊接，這樣能夠保持思路清晰,，焊一塊調(diào)一塊隨時(shí)可以發(fā)現(xiàn)糾正問題,。 電源是基礎(chǔ)，用料扎實(shí),。音頻功放也安排在電源板上,，靠近電源濾波電容，最大程度的退耦合,，有助于提升音質(zhì)防止自激,。 功放采用TDA7297方案，BTL橋接,，功率強(qiáng)勁,，把直徑40mm的小喇叭推得震天響。功放的耳機(jī)輸出接成OTL形式,，那么問題來了,，帶上耳機(jī)一聽，本底噪音太大,，超乎我的想象,，怎么辦？方案都定了,，板子也焊好了沒法兒改了,，對(duì)著機(jī)器相了半天面，發(fā)現(xiàn)耳機(jī)插座那兒還有點(diǎn)兒空間,，又經(jīng)過半天的折騰,，一個(gè)堪稱世界上最小的獨(dú)立耳放橫空出世! 他真的很小啊,，我都愛不釋手了。 裝到前面板上一點(diǎn)兒都不占地方,，慶幸啊,，不然真不知道該怎么辦了。 NE5532音質(zhì)沒說的,，關(guān)鍵是噪聲低不可聞,，和我的耳機(jī)搭檔，真是天生一對(duì)兒,。 這是電路圖,，單電源供電，輸出串接51-220歐姆電阻做耳機(jī)保護(hù),。 車機(jī)高頻頭單元板,，包含兩只NE5532雙運(yùn)放，其中一只擔(dān)負(fù)場強(qiáng)表和調(diào)諧指示燈的驅(qū)動(dòng),。 BFO做成獨(dú)立的小單元板,，也被安放在車機(jī)高頻頭單元板上，即靠近450KHz中頻濾波器,，還能縮短與幅度調(diào)整電位器的連線,。 接下來組裝電視高頻頭單元板，前三級(jí)變頻都集中在這塊板上,?？粗迳洗蟠笮⌒〉慕饘俸校€真有點(diǎn)兒專業(yè)機(jī)的味道,。 截止發(fā)稿時(shí),，本機(jī)第一級(jí)調(diào)諧高放電路未完成組裝，一是沒有合適的高頻變壓器,，二是機(jī)內(nèi)已經(jīng)沒有空間來安放龐大的空氣雙聯(lián),，只好改成電調(diào)諧了。雖然未加高放,，從實(shí)際收聽效果來看靈敏度已經(jīng)達(dá)標(biāo),，約1微伏。這個(gè)調(diào)諧高放就不急于安裝了,，待以后慢慢升級(jí)吧,，或許做成像AOR LA320那樣的有源小環(huán)天線,，插在機(jī)箱的頂端,，一定會(huì)很酷的。 少了前級(jí)的調(diào)諧高放,，天線信號(hào)就直接送入0-30MHz低通濾波器,，它的幅頻特性對(duì)于一中頻和鏡像抑制變得至關(guān)重要了,。調(diào)試濾波器要借助掃頻儀，業(yè)余條件下沒有掃頻儀就用軟件仿真計(jì)算,。FilterSolution是一款不錯(cuò)的濾波器設(shè)計(jì)軟件,，設(shè)定濾波器的技術(shù)指標(biāo)，瞬間就能得到電路圖和幅頻曲線,。我根據(jù)手里的元件情況對(duì)電感,、電容值做了調(diào)整，設(shè)計(jì)了一款6階 切比雪夫?yàn)V波器,。指標(biāo)不算完美,，對(duì)40MHz以上頻率有45dB的衰減也夠用了。 六,、總裝調(diào)試 連接各單元板,，檢查無誤通電即能工作，高頻通道是無需調(diào)試的,。 關(guān)鍵調(diào)整有兩處： 1,、校準(zhǔn)調(diào)諧電壓覆蓋范圍 0-30MHz被劃分成A( 0-10MHz)，B(10-20MHz),，C(20-30MHz),，3個(gè)波段。一次變頻后對(duì)應(yīng)電視高頻頭的接收頻率為A( 50-60MHz),，B(60-70MHz),，C(70-80MHz)。前文提到一本振50MHz和三本振40MHz使用了有源晶振,，輸出諧波豐富,，這或多或少的會(huì)泄露到空中，經(jīng)過空間耦合這些散落的諧波重新回到機(jī)內(nèi),，在第一混頻器內(nèi)混頻,，那么高頻頭的接收頻譜中就多了四個(gè)頻率成分： 50MHz（50MHz基波） 60MHz（50MHz的二次諧波100MHz與40MHz差頻） 70MHz（40MHz的三次諧波120MHz與50MHz差頻） 80MHz（40MHz的二次諧波） 這不正是我們需要的頻標(biāo)嗎，多么巧妙的設(shè)計(jì)啊,，哈哈哈! 有頻標(biāo)就好辦多了,，旋轉(zhuǎn)波段開關(guān)至A波段，反復(fù)調(diào)整A波段VR407,、VR408兩只3296型多圈電位器,，使高頻頭的調(diào)諧電壓在低端對(duì)應(yīng)50MHz，高端對(duì)應(yīng)60MHz,。再同樣方法調(diào)整B和C波段的覆蓋,，三個(gè)波段的就調(diào)好了。 上述調(diào)整之前，要先校準(zhǔn)車機(jī)高頻頭的調(diào)諧電壓范圍,，使接收頻率覆蓋0.7-1.7MHz范圍,，我是借助中波電臺(tái)來校準(zhǔn)的。 2,、頻率刻度校準(zhǔn) 接收覆蓋調(diào)好后,，要校準(zhǔn)MHz的刻度，有一個(gè)簡易的辦法,，就是用有源晶振做標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源,，這類似早期收信機(jī)中的“晶校”,。一顆1MHz的有源晶振,，可以連續(xù)發(fā)出1、2,、3,、4、5,、......29,、30MHz......序列波譜，我把它形象的稱為梳狀波發(fā)生器,。 從BNC插座注入這個(gè)序列波譜,，先將主(MHz)、副(KHz)調(diào)諧旋鈕全部歸零,，再慢慢旋轉(zhuǎn)主調(diào)諧旋鈕,，收到晶振信號(hào)后，在指針?biāo)肝恢糜勉U筆標(biāo)記,，直到全部頻點(diǎn)標(biāo)記完畢,，掃描這個(gè)鉛筆標(biāo)記圖到電腦里，重新描繪并打印一張頻率度盤,。 至此一部優(yōu)秀的短波四次變頻接收機(jī)全部竣工! ★Radiocom 炫彩制造,，聆聽世界的聲音。 2015.春 |
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