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(jiǎn)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(jiǎn)約不簡(jiǎn)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)）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(guó)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(yíng)，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(chǎng)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。看著板上大大小小的金屬盒，還真有點(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(jiǎn)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?！薄Ｒ活w1MHz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?jī)?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
