Селена В-216: Подобряване на приемането в УКВ обхвата
/kn34pc.com/конструкции/...

УКВ блок с интегрална схема Siemens SO-42P
УКВ блок с интегрална схема BVR-01
УКВ блок с хибридна интегрална схема К237ХА5
УКВ блок с интегрална схема на TOSHIBA TA7358P (TA7378P)

Преносимият съветски радиоприемник "Селена В216" е култов от последните години на социализма у нас със своя дизайн и качество. Радиоприемникът по нищо не отстъпваше на своите западни конкуренти, освен по входната чувствителност в обхвата на УКВ. Но, разбира се, за това си имаше причини - предавателите бяха в пъти по-мощни и беше много по-евтино да се конструира мощен предавател, отколкото да се произведат милиони приемници с висока чувствителност, съответно с по-висока производствена и крайна цена.

Както съм споменавал в предишните си статии от подобен характер, марката "Селена" е експортната версия на съветския радиоприемник за вътрешния руски пазар "ОКЕАН". Съответно "Селена В216" е експортния вариант на "ОКЕН 214". Входната чувствителност за УКВ обхвата според Инструкцията за употреба е 20 µV, но според техническото описание на руската версия "ОКЕН-214" е по-лоша: 35 µV. Според последното, усилването на УКВ блока се дава като 10 пъти, тоест 20 dB. Очевидно за да се повиши чувствителността на радиоприемника е необходимо да се добави усилване 2-4 пъти (6 dB-12 dB, тоест усилване на УКВ блока 26 dB-32 dB) за да се постигне приемлива входна чувствителност около 10-12 µV.

Изпробвах няколко начина:

а) добавяне на транзисторно усилвателно стъпало по МЧУ след оригиналния УКВ блок
б) добавяне на транзисторен предусилвател пред и към антенния вход на УКВ блока

в) добавяне на усилвателно стъпало в междинночестотния усилвател
г) подмяна на УКВ блока с друг, реализиран с различни УКВ ИС като SO-42P, BVR-01, BA4412, К237ХА5, TA7358P (TA7371P)

Резултатите от първите три начина бих обобщил като недостатъчни.

- при експеримент а) усилването се подобри малко под два пъти, тоест 4-5 dB, което представлява входна чувствителност на радиоприемника около 22 µV.
- при експеримент б) усилването се подобри почти както при а) тоест около 6 dB и входната чувствителност остана ниска - 18 µV.


Схемата на антенния предусилвател е представена по-долу:

- при експеримент в) се получи неконтролирано високо усилване, което наложи неговото преосмисляне. Но ето какъв беше той:

Всъщност представлява добавяне на усилвателно стъпало с ФСС в апериодичносто транзисторно стъпало на МЧУ, реализирано с транзистора VT10:

За да добавя междинночестотен трансформатор за 10,7 MHz разкачих горния край на резистора R31 и левия край на кондензатора C41 и колекторът на VT10 остава висящ. Повтарям - откачваме само тези краища! В образувалата се пролука монтирах МЧТ съгласно схемата по-долу:

На следващата снимка все още в обемен монтаж, може да видите мястото върху печатната платка, на което съм монтирал допълнителния междинночестотен трансформатор за 10,7 MHz. Отбелязани са резистора R31 и кондензатора С41, обект на интервенцията:

След експеримента по-горе се наложи максимално скъсяване на допълнителните проводници за връзка, като при крайното практическо изпълнение дори съм запоил изводите на МЧТ директно за резистора и кондензатора, което е видно от следващата снимка:

Но както казах в началото на това описание, за да се регулира натрупаното усилване се наложи да се свърже допълнителен резистор 4,7k паралелно на трептящия кръг като по този начин се намалява импеданса.

Резултатът от този експеримент беше не съвсем очакван. Да, усилването се подобри с още 2-3 µV, но се наруши работата на вградения индикатор за силата на сигнала. Очевидно това решение е компромисно.


УКВ блок с интегрална схема Siemens SO-42P

След експериментите А), Б) и В) вече стана ясно, че изкуственото повишаване на усилването в МЧУ не е добро решение или нарушава функцията на индикатора. Така се наложи изводът, че вероятно е най-добре да се повиши усилването на самия УКВ блок от Ку=10 пъти поне на Ку > 20 и повече (от 20 dB на по-добро от 26 dB).

Избрах реализирането на нов УКВ блок с ИС на SIEMENS SO-42P, която позволява достатъчно усилване, има простичка конфигурация и е лесна за практическо изпълнение. Към основната част добавих предварителен усилвател по висока честота.

Ето принципната схема на този експеримент:

Оригиналът на тази схема може да намерите в моята статия "Радиоприемник FM-AM върху шаси от "VEF", част IV: УКВ блок с интегрална схема S042P".

А ето практическото й изпълнение като УКВ блок за "Селена В216":

 

В процеса на реализацията на новия УКВ блок се оказа, че нашия колега Hartmut Schmidt е стигнал по алтернативен път до същата идея. Намерил е в интернет нашия сайт, където преди време публикувах тази схема. Първоначално се свърза с мен за да помоли да му изпратя печатна платка. Но след като я получи, Hartmut направи съгласувани с мен изменения в принципната схема като, включително, замени недостатъчно прецизния оригинален руски променлив кондензатор с германски RFT с подобен капацитет (12 pF).

А ето и преработената от Hartmut принципна схема:

Както виждате, сменил е транзистора в предусилвателното стъпало с SF235, какъвто аз никога не съм имал, а после изпрати няколко и на мен. За да увеличи избирателността на кръга L1 е направил частично включване на колектора на транзистора към него. За да намали падa на напрежение в колектора на Т1 е премахнал филтровия резистор R5. А неговото практическо изпълнение на УКВ блока е на следващата снимка:

Тогава решихме да разширим този проект. Предложих на Hartmut да разработим няколко УКВ блока с различни интегрални схеми, за които имахме технически параметри според които коефициентът на усилване е по-голям. От своя страна, Hartmut сподели, че в района където живее, след смяната на УКВ блока на неговия радиоприемник "Селена В-216" с новия, реалната чувствителност значително се е подобрила и се приемат станции дори на разстояние около 140km. Очевидно е, че този проект беше успешен. Данните, които получих от Hartmut ме амбицираха да свържа моя УКВ блок към вобулоскопа и да измеря усилването му. Оказа се, че е около 26 dB, което означаваше подобряване на заводски зададената около два пъти, тоест чувствителност около 16 µV.

Но все пак, моят опит в УКВ обхвата ми говореше, че все още има какво да се желае, а именно да търсим чувствителност около 10-12 µV или даже по-добра, достатъчна за преносим радиоприемник. След като споделих идеята с Hartmut, той ми изпрати сребърен проводник за трептящите кръгове, транзисторите SF235, няколко променливи кондензатори на RFT, два от които три-секционни, с което ме амбицира още повече.


УКВ блок с интегрална схема BVR-01

Следващият УКВ блок е с една интересна специализирана интегрална схема: BVR-01. Hartmut се включи в процеса на разработване на печатната платка, като аз му изпращах на всеки 2-3 дни графичния оригинал, а той го връщаше с някакви корекции. Разработих две различни принципни схеми и съответните към тях печатни платки: едната с оригиналния променлив кондензатор от "Селена" и втората с три-секционен RFT, които следват по-долу:

Поръчах два комплекта от всяка за Hartmut и за мен. Скоро след това имах удоволствието да ги получа и да ги наситя с елементи. Ето реализираните с тях два УКВ блока с BVR-01:

След практическата реализация измерването с вобулоскоп показа, че нашата идея е работеща. УКВ блокът с променлив кондензатор от "Селена" имаше усилване около 24 dB, а с 3-секционен променлив кондензатор 26 dB, тоест резултатът е почти същия както при УКВ блока реализиран с SO-42P, описан по-горе и станал причина за тези експерименти. Разликата в последните два УКВ блока с BVR-01 се крие във входния кръг: в първата той е широколентов, а във втората теснолентов настроиваем, тоест очаквано избирателността по съседен канал се подобри, което е ефектът от използване три-секционен променлив кондензатор.

Другото важно предимство е значително намаляване (пробиване през входа) на вторични кратни сигнали, резултат от смесването на хетеродинната честота с нежелани честоти и шумове, тоест подобрена шумоустойчивост.

За повечето си експерименти с УКВ блокове, обикновено използвам междинночестотен усилвател, реализиран с интегрална схема на TOSHIBA ТА7640P, която позволява допълнителни функции като индикатори за силата на сигнала и точната настройка - "нулев" индикатор. След като получих прекрасни резултати с последния УКВ блок, реализирах една тестова платка, съдържаща всичко необходимо за тестване и слушане на УКВ станции с тези УКВ блокове, чиято схема частично съм публикувал в други мои статии, а тя изглежда ето така:

Бях възхитен от резултата. Звукът на горния УКВ тунер е неповторим, а чувствителността му само 1,5 µV при 26 dB сигнал/шум. За съжаление не можех да постигна тази чувствителност с радиоприемника "Селена", но това ме амбицираше да търся още решения. Имаше непреодолими препятствия, едно от които е, че трябваше да се разпростирам само в рамките на съществуващия междинночестотен усилвател за да не се нарушава оригиналния вид на руския преносим радиоприемник.

От тук нататък продължих без съдействието на Hartmut, тъй като неговите интереси са в областта на реставрацията на маркови тунери.


УКВ блок с хибридна интегрална схема К237ХА5

Мисълта за още по-добри резултати ме тласкаше и към нови експерименти. И един ден реших да реализирам още един УКВ блок с хибридната интегрална схема К237ХА5. (Разбира се след като, запознавайки се с техническите й параметри забелязах, че усилването й е почти 30, което съответства на 30 dB). При такова усилване чувствителността на "Селена" би следвало да се подобри значително, например около 12 µV. Но дали? Ще видим след малко.

Преди време извършвах пренастройката на друг преносим радиоприемник "Меридиан 210-212", в който УКВ блокът е реализиран с хибридната интегрална схема К237ХА5. Тогава останах доста впечатлен и това ме накара да извърша следващия опит с нея. Необходимо беше да съобразя нейните параметри с някои от изискванията при "Селена", като например, че подаваното напрежение за захранване към УКВ блока е 4,2 V. К237ХА5 работи в интервала 4-6 V.

Но ето принципната схема по която го реализирах:

При този вариант на УКВ блок за "Селена" вече не разполагах с други прецизни променливи кондензатори от Hartmut, поради което продължих този проект с оригиналният от “Селена". Друга особеност на този УКВ блок е, че съвсем преднамерено реших да използвам оригиналните бобини от УКВ блока на "Селена". В този случай, антенно-входния кръг е широколентов с посочените стойности на кондензаторите. А за останалите, примерно, броя на навивките на осцилаторната бобина L3 са намалени с три, а RF бобината остава същата, но с месингова сърцевина, чрез която се намалява индуктивността. Ако сравните тази схема с преработената схема с SO-42P от Hartmut, вероятно ще забележите, че съм заимствал входния антенен кръг, който дава отлични резултати.

Като се има предвид, че руснаците не дават точни данни в характеристиките на произвежданите оттях ИС, като в случая усилването е Ку = 10..30, не бях много обнадежден, но се оказа, че резултатът е повече от отличен! След измерване с вобулскоп, се оказа, че усилването на УКВ блока, реализиран с К237ХА5 е около 28 dB! Това означаваше, че подобряването на чувствителността на радиоприемник "Селена" следва да се повиши с 8-9 dB, тоест почти три пъти (2,6 пъти) и от 35 µV да достигне 14 µV. Ето този резултат, бих казал, е вече постижение.


УКВ блок с интегрална схема на TOSHIBA TA7358P (TA7378P)

Съгласно дадените от производителя параметри, тези интегрални схеми са с усилване 31 dB, което напълно удовлетворява поставените предварителни изисквания. Разбира се това усилване е дадено при съгласуване в една точка, докато аз извършвам съгласуване в две точки, при което е възможно спад на усилването с 2 dB. Вътрешната структура на двете интегрални схеми е една и съща с изключение на вградения варикап за автоматична донастройка на честота при ТА7378Р. В замяна на това същия извод при ТА7358Р извежда честотата на осцилатора, който може да се използва за цифрова индикация. Затова разработих комбинирана печатна платка за тези УКВ блокове по такъв начин, че да съчетава и двете схемни решения, а промяната да става чрез съответните мостчета. Използвах оригинален променлив кондензатор от радиоприемник "Селена", както и входната антенна бобина със същите стойности на кондензаторите както в схемата с К237ХА5. Осцилаторната бобина навих от проводник с d = 0,5 mm на свредло с Ф = 5 mm с 4 навивки, които при настройката се разтягат или свиват. Високочестотната бобина към извод 4 на интегралната схема навих върху тяло с феритна сърцевина с Ф = 5 mm и проводник с d = 0,5 mm, съдържа 3 навивки. Настройва се с феритната сърцевина.

А ето принципните схеми, които съм копирал директно от справочните данни:

Но на печатната платка има допълнителни елементи във веригата на захранване между извод 3 и извод 8 - резистор от 100 Ohm с филтрови кондензатори от 10 nF. За товар и филтриране на междинната честота от 10,7 MHz използвам трептящ кръг с кондензатор 56 pF и 22 нав. / проводник 0,12 mm.

Принципната схема се отнася за ИС ТА7378Р, но като ги сравните ще се убедите, че за ТА7358Р се добавят варикап BB105. Ако следвате елементите, надписани върху печатната платка и съответните мостчета, може да реализирате коя да е от двете принципни схеми с една и съща платка.

Елементите са отбелязани на платката. Всъщност ето как изглежда тя, както и след монтажа на компонентите:

Както казах по-горе, на платката са оставени места за мостчета чрез които може да се премине от едната към другата интегрална схема. Забележете - без промяна в елементи и настройка с изключение на елементите във веригата за автоматична донастройка на честота, видно от принципната схема.

Оказа се, че с този УКВ блок се постига същата чувствителност (14 µV) както с вече представените по-горе, което означава, че при съгласуването на осцилатора с ВЧ кръга съм загубил тези 2-4 dB, които бяха необходими за по-висока чувствителност. Но с една положителна подробност - индикаторът за нивото на сигнала работи без насищане и в почти линеен режим.

Забележка: схемата на индикатора отчита при определено усилване, изчислено и приложено в оригиналната принципна схема на радиоприемник "Селена В-216". При по-голямо усилване схемата достига режим на ограничение и показанието не е точно. Това е причината при експериментите в началото показанието на индикатора да се насища при по-силен сигнал. Тоест, постигането на по-добро усилване не може да бъде безкрайно и очевидно зависи от предварително изчислените коефициенти на усилване за всеки блок поотделно и компромисно то е около 14 µV, което не е достатъчно за качествено радиоприемане в съвременните условия с маломощни предаватели на УКВ, за разлика от "онова" време" когато предавателите бяха с мощност до 100 kW. Но все пак подобряването на чувствителността на "Селена В215-/216/217" е значително и очевидно дори на "слух".

Всички УКВ блокове тествах освен с вобулоскоп и генератор и на "слух". Всеки от тях включвах паралелно на оригиналния УКВ блок, прехвърляйки съединителните проводници от единия към другия УКВ блок на шасито. Все пак това е един от най-простите начини да се направи сравнение помежду им и особено с оригиналния фабричен УКВ блок.

Не останах разочарован. Както казах и по-горе, с всеки един от описаните блокове постигнах входна чувствителност в обхвата на УКВ около 14 µV, което е значително по-добър резултат от спецификациите на "Селена". На снимката може да видите паралелното свързване:

Останах изключително доволен. Радиостанции, които преди не се приемаха или се приемаха лошо, вече работеха сравнително добре, а по-слабите преди, с описаните УКВ блокове се приемаха нормално. Един проблем, за който споменах по-горе, а именно нарушаване на работата на индикатора за сила на сигнала, вече беше незабележим, а чувствителността на радиоприемника достигна 14 µV. Както виждате с описаните до тук УКВ блокове към "Селена В-215/216/216", борбата беше за всеки един микроволт подобряване на входната чувствителност. На слух едва ли тези минимални разлики биха били забелязани. Но е факт, че при всички от горните експерименти слабите станции започнаха да се приемат значително по-добре.


В заключение бих казал, че при проектирането на оригиналната схема на радиоприемник "Селена В-215/216/217", коефициентите на усилване на отделните стъпала, както и компексното усилване с натрупване, не позволяват увеличаването им твърде много поради което полученият резултат е приемливо добър, имайки предвид, че той е постигнат без да се нарушават другите функции в радиоприемника.

Всъщност, прекаленото усилване води до достигане на режим на ограничение на ВЧ сигнала, което е причина за влошаване на работата на индикатора за силата на сигнала. В този смисъл, не препоръчвам прилагане на още по-голямо усилване от описаните няколко случая в тази статия. Всяка друга промяна ще наруши инженерно-конструкторския замисъл, приложен в разработката на радиоприемниците от серията "ОКЕАН" (руската версия на експортния "Селена").


Забележка: описаните УКВ блокове са с обща маса "минус" и не могат да се прилагат за радиоприемници с обща маса "плюс" ("Селена В210/211/212" и някои начални модификации на "Селена В215/216/217").

Препратки към други статии по тази тема:
1. Преработка на УКВ блокове на радиоприемници "СОКОЛ-308" и "СЕЛЕНА" В215/216 за обхват 87,5÷108 MHz, В. Терзиев, ww.kn34pc.com
2. Пренастройка на УКВ блоковете на радиоприемници "SELENA", В. Терзиев, ww.kn34pc.com
3. УКВ радиоприемници, част III: Автоматична донастройка на честотата, , В. Терзиев, ww.kn34pc.com

Валери Терзиев, Hartmut Schmidt
 9 юли 2022 година