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簡單易製的超外差式高頻接收機

No.20   1994 Aug.   p62~65,   by 林茂榮 / BV5OC 彰化郵政 575 號信箱



    一般超外差式接收機一定要使用中頻,線路自然就複雜起來,若是直接轉換式接收機 ,雖無中頻,線路精簡,但是沒有使用中頻的超外差式接收機,就不會有很好的選擇 性,魚與熊掌很難兼得。

    慎重考慮,再三衡量,終於有了如上線路所示的接收機,它是超外差式,但應用了精 巧的零件,我稱之為「簡單超外差式接收機」。

    整個線路使用四只八腳 IC,既能接收 CW,也能聽到單邊帶 SSB 訊號。所有線路, 只需約千元台幣左右,加上精裝的機殼,也不會超過 1500 元。


設計及線路說明

線路圖 (請以 300 dpi 列印)

    論風格,這部接收機沒什麼特別,IC NE602 在這裡既可看成是混頻器,也可以是乘 積檢波器; 標有 U1 者,是混頻器,若組成哈特萊武 (HARTLEY) 振盪器,會比考畢 茲式 (COLPITTS) 更為簡單,所以這裡的振盪器就採用哈特萊式。

    小電容若採用銀質雲母電容,振盪器的穩定度便不成問題,幾乎感覺不出頻率的偏移 ,即使充作穩定度要求很高的 BFO 振盪器,只要一打開電源,馬上可以接收單邊帶 訊號。

    為了增加線路的穩定,兩只 NE602 的供電都經由穩壓 IC 處理後,提供 +5V 的電源。

    這裡的穩壓 IC,只要小功率型即可。一般小功率穩壓 IC 常可提供到 100 毫安培的 電流,而這裡每只 NE602 所耗電流,也才不過 3 到 4 毫安培而已,所以這對穩壓 IC 只不過才是額定量的十分之一,綽綽有餘,同時這 +5V 電源也提供給 MC3340 使 用,它是一只可變的衰減器,用它來控制放大倍數。

    採用 MURATA CFU455 系列的陶瓷濾波器,雖然貴了些,但是考慮到品質,在關鍵零 件上多花少許也是值得的。這一系列的濾波器,根據不同 Q 值 (頻寬) 分有多種型 式,從 A 到 J 型。I 型,也就是 CFU455I 的 -6dB 頻寬是 2KHz,而 H 型的頻寬 是 3KHz,這兩種濾波器用在單邊帶接收機頗為合適。

    採用濾波器,訊號當然會有一些損失,這些衰減就由 MC3340 的可變衰減器來補償。

    把 MC3340 稱為可變衰減器,是不大妥當,但這可是專用術語惹的禍,實際上,不應 照字面上去了解,此顆 IC 應叫做「可變增益放大器」才對,它與一般應用在電視機 的中頻 IC 類似,但 MC3340 結構比較簡單,用起來也較省事。

    MC3340 有兩種方式可以控制其放大倍數: 使用一只 50K 歐姆的可變電阻,接在第二 腳與接地之間,這樣可以使衰減達 60dB,同樣的控制範圍; 也可以把 0 到 5V 之間 的電壓,加在第二腳上頭,既可以使用一只可變電阻來控制增益,如果配合發射機一 起使用,利用發射機按鍵線路來的正電壓,還可以衰減此接收機的訊號強度。

    雖然圖中線路畫的是使用 0 到 5V 的方式,但也可以改用電阻取分壓的方式得到此 控制電壓。 MC3340 的最大增益是 16dB,這一不大不小的放大倍數,剛好可以讓耳 機發出足夠的音量,外接小喇叭也足夠出聲。

    標著 U3 的 NE602,是一只乘積檢波器,用來產生 455KHz 的哈特萊式振盪器,它極 為穩定。從 NE602 出來的差動式聲頻輸出,經由中央頻率為 700Hz 的貝氏 (BESSELL) 濾波器,然後加到 LM380N 作放大。

    LM380N 是聲頻放大 IC,它的固定增益可達 34dB,已足以推動喇叭,但在吵雜的環 境裡,音量恐怕不夠。

    雖然 LM386 可以調整放大倍數,也可以提供比較大的輸出功率,但是 LM386 常會自 己產生嘶雜聲,因此這裡選用 LM380N。假如你認為 LM380N 的增益不夠大,可以改 用 LM386,只需把腳位稍微變動。

    另一個增加音量的方法是更換濾波器的零件,把 R4 及 R5 改用 1500 歐姆,也會使 聲頻音量輸出略微加大。


製作

    線路板如圖 2a 所示 (請以 300 dpi 列印), 圖 2b 是零件示意圖,所有零件都可在材料店購得,假如不用 線路板,接線的工作會很繁雜,而洗線路板的工作也並不輕鬆,若利用洗好的線路板 ,大約二個小時即可完成。

Fig 2b

    機殼的選擇沒有任何限制,材料店有多種樣式可選購。此機只有二只旋鈕,一為音量 調整,一為選台,所以機殼加工也很簡單。我從舊零件堆找到了一只用過的可變電容 ,容量是 5~20pF,可應用在 7MHz 波段裡頭,調諧的頻率範圍是 7.000~7.225MHz, 正好含蓋 40 公尺業餘波段。

    如果不得不選用大的可變電容,只要串接一只小電容即可,雖然可以初步算出該用多 大的電容,但是線路內寄生方式的小電容可能到處存在,所以還得嘗試幾次,才可定 局。

    當然你也可以改用變容二極體,像編號 MV104、ISV50,都極為適合。

    另外還有一個選台標示的問題,如果利用可變電容,使用一般接收機的傳動指示裝置 似乎不錯,只是要取得這類零件,恐怕得費一番工夫,如果利用變容二極體,則採用 游標旋鈕 (VENIER),不但可以從鈕頭上的數字做為指示,還有微調的功能,不過, 這類旋鈕稍嫌貴些。


電源問題

    整機的耗電量並不大,所以提供怎麼樣的電源,不用太傷腦筋。此線路在高音量時, 總耗電量也只不過大約是 30 毫安培,可以使用 006P 9V 電池供應,但它只能供應 幾小時左右,所以我在機殼上另外安裝一個插孔,以利外部供電。

    外部電源可以是蓄電池,也可以是掛壁式供電器,不過得小心使用。一般家用掛壁式 供電器,都不能提供穩定電壓及乾淨的直流電源,因為有些供做充電用的掛壁式供電 器,可能只有半波整流,甚至連濾波電容都沒有,自然就會引來一大堆哼聲及雜訊; 如果使用掛壁式供電器,發現還有隱隱約約的交流哼聲,可以在橋式整流的四只二極 體上分別並聯一只 0.1uF 的陶瓷電容,這帖妙方,非常有效,可說是立竿見影。


線圈問題

    我極討厭動手繞製線圈,因此這部簡單的超外差式接收機裡頭,沒有要自行繞製的線 圈,只是轉而求向現成商品材料,那就是一般 455KHz AM 及 10.7MHz FM 用的中週 線圈。如果按照圖 2 洗線路板,得要特別注意,線圈一律要用小型 (7mm) 的,大型 中週是插不進去線路板的。

    其實,使用 NE602 有個秘訣,那就是第一及第二腳,絕不要直接與接地端接在一起 ;線圈,也就是輸入變壓器的調諧部分接腳,要記得並聯墊塞電容,而另一邊的共振 部分,則應與接地隔離,參看圖 1。如果是打算供做 30 公尺波段用,那麼墊塞電容 就不用加上去了,如果是 40 公尺波段,則要加 47pF;80 公尺波段則要加 240pF。


校正

    校正這一部簡單的超外差式接收機,並不需要使用特別的測試儀器,需要調整的,總 共也只有四處。所有的調整都在線圈,只要準備一只調整棒就可以了。

    首先在 T2 及 T4 未使用的那一端,焊接一小段剪下來的電阻線,分別利用計頻儀或 示波器夾在上頭,先作粗略的調整,沒有測試儀器者,此道手續可以省掉。

    有短波接收機者,可先用一小段導線,接在此簡單超外差式接收機的天線輸入端,把 它放在接收機旁,因為這是超外差式接收機,也就是有 455KHz 的中頻,本地振盪器 的頻率應該比接收頻率高 455KHz 或低 455KHz; 例如要接收 7.000MHz 的訊號,先 調整本地振盪器到 6545KHz 或是 7455KHz,利用現成的短波接收機,便可以初步校 正本地振盪器。至於乘積檢波器用的 455KHz 振盪器,可以利用上述的相同方法來校 正,其餘的校正工作,就必須線上作業。

    打開簡單的超外差式接收機電源,輸入變壓器 T1 是用來調諧天線的輸入訊號,細心 調整,可以得到一最強的訊號。變壓器 T3 的功能與 T1 類似,同樣是用來調整到有 最強的訊號,乘積檢波振盪器的校正得找一個單邊帶訊號,因為是在 10MHz 以下, 習慣上都利用 LSB,當收聽到 LSB 訊號時,其頻率響應邊緣,應足以容納相同頻率 的 CW 訊號。


結論

    這就是一部雖簡單,卻可以收聽 AM、CW、及 SSB 訊號的簡單超外差式接收機,我知 道有很多人對 NE602 的動態範圍,不很滿意,甚至以訛傳訛。實際上它不只可以承 擔 CW 及 SSB 接收機內的主要功能,它更有其他 IC 所不能及者,這包括:價廉、 容易購得、使用容易、校正也不複雜的優點。

    40 公尺波段在每天的某些時段內,因為傳導狀況變化,常會有很強的訊號出現,為 了避免超載,可以在天線之後加用一個衰減線路。 END


零件列表

Part            Value           Type
C1              47pF            silver-mica or polystyrene
C2              100pF           silver-mica or polystyrene
C3              0.01uF          polystyrene or monolithic
C4              27pF            silver-mica or polystyrene
C5              0.1uF           ceramic disc or monolithic
C6              0.1uF           polystyrene or monolithic
C7              0.022uF         polystyrene or monolithic
C8              0.1uF           polystyrene or monolithic
C9              0.047uF         monolithic
C10             0.22uF          monolithic
                0.15uF          (alternate)
C11             0.22uF          monolithic
                0.15uF          (alternate)
C12             0.047uF         monolithic
C13, C14        0.1uF           ceramic disc or monolithic
C15             10uF            electrolytic, 16V
C16             100uF           electrolytic, 16V
C17             47uF            electrolytic, 16V
C18             5~20pF          panel mounted tuning capacitor
C19, C20        220uF           electrolytic, 16V
D1, D2          1N34A           germanium diode or equivalent
R1, R2, R3, R8  100 ohm, 1/4W   carbon composition
R4, R5          2.2K, 1/4W      carbon composition
                1.5K            (alternate)
R6, R7          10K, 1/4W       carbon composition
R9              10K             potentiometer
T1, T2          10.7MHz         microminiature (7mm) IF transformer
                                green core, Mouser P/N 42IF223
T1, T2          455KHz          microminiature (7mm) IF transformer
                                black core, Mouser P/N 42IF203
U1, U3          NE602           double-balanceed mixer
U2              MC3340          variable attenuator
U4              LM380N-8        audio amplifier
U5              78L05           100mA miniature +5V regulator



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