TRF III 长线调谐收音机

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Oct 28, 2021 05:24 AM
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最近做完一个成功的矿石机, 一个天线调谐器和一个主调谐器, 算是半拉双调谐. 两者是紧耦合的. 紧接着, 自然就是要接上音频放大器听听TRF的效果. 好事多磨, 每次都有新问题. 传说有一种冷战时期的雷达, 超视距雷达, Duga radar. 其中有一台就建在切尔诺贝利附近. 宏伟壮观, 叹为观止. 这种雷达开启的时候, 整个短波波段都会听到一种脑仁痛的 哒哒声, 不服可以听听这个效果. 鉴于这个声效, ham亲切的称之为 啄木鸟.
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Written on April 23, 2020

最近做完一个成功的矿石机, 一个天线调谐器和一个主调谐器, 算是半拉双调谐. 两者是紧耦合的. 紧接着, 自然就是要接上音频放大器听听TRF的效果. 好事多磨, 每次都有新问题.
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框图

仅简单的加入一个 LM386 音频放大器, 就能有不错的效果.
双调谐已经能很不错的隔离短波的冲击, 选择性也可以. 如果没有天调组, 仅有主调谐线圈, 短波的影响将在所难免, 无论哪一种拓扑, 不可避免的多少都会变成短波机, 而不是中波.
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LM386

这个LM386模块可以多重用途, 实际上是给积木万用板设计的模块, 用作收音机接收音频放大器也是非常合适. LM386 做接收机的爱好者最爱的芯片, 几乎没有之一.尽管都抱怨它嘶嘶声太重, 吐槽完, 依旧还是用LM386.
这个模块用料是很奢华的, LM386不过2毛钱, 可能都不如一个电阻值钱. 这样很好, 有’价值’的东西, 你不会想在做完后扔掉它.
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LM386手册建议了很多种方法减少接收机噪音, 比如输入RC滤波, 低频提升, bypass电容一定要接等. 这样才是一个完整, 可靠的LM386电路, 大多数爱好者并不在意音质, 仅看重LM386用起来还算简单. 不是最简单的功放, 但是价格, 最高工作电压, 功耗, 都比较合适.
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啄木鸟干扰

传说有一种冷战时期的雷达, 超视距雷达, Duga radar. 其中有一台就建在切尔诺贝利附近. 宏伟壮观, 叹为观止.
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这种雷达开启的时候, 整个短波波段都会听到一种脑仁痛的 哒哒声, 不服可以听听这个效果. 鉴于这个声效, ham亲切的称之为 啄木鸟.
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算是幸运, 昨天他就开了一整天. 前苏联的雷达已经关闭, 但传闻2017年又重新启用. 他是无差别, 不分敌我的干扰. 传闻, 莫斯科自己的电台也难以幸免.

环境干扰?

当野外来临, 信号变强, 能明显听到电台背景种掺杂着一个高频的 嘶嘶 声音, 和人们抱怨的 LM386 症状非常一致. 因此我怀疑这是 LM386 的噪音. 虽然白天就没有这个高频 嘶嘶声, 说不通.
还是换了一个分立器件的功放测试, 问题依旧. 随机展开对这个问题一周的攻关. 既然不太像是音频放大器的故障, 是不是检波后滤波不干净? 只有一个电容是不是不够, 那就加一个电感来试试.
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依旧是失败的. 列举下为了查明这个原因, 都做了什么, 看到了什么:
  • 夜晚有嘶嘶声
  • 可能只有部分台有嘶嘶声
  • 白天无嘶嘶声, 声音和晚上一样响亮.
  • 插入滤除短波的滤波器, 无效, 证明不是夜晚的短波导致的问题.
  • 改变LM386 输入RC滤波, 只有在高音明显被衰减的情况下, 才能滤除这个嘶嘶声. 证明它在音频通带内.无法滤除.
  • 更换50米长的天线, 结果与15米天线相同.
  • 3DQ 检波器更容易嘶嘶响. 越灵敏越容易出这个响声.
这些都不行. 到矿石机群里打听, 很多人遇到相同的问题, 有可能是夜晚干扰. 不过干扰这么精确是很少见的. 一开始就怀疑是 IMD (互调干扰), 但又觉得, 无源检波本就动态大, 又是矿石机, 怎么可能呢.
既然无法蒙对, 就只能上仪器试试了. 对比了50米天线上白天和夜晚的信号强度区别.
白天
白天
夜晚
夜晚
可以看到夜晚的信号, 总体强度没有提高, 但是更加稠密, 一些弱台的信号得到增强.
顺便, 下面是15米天线上的信号. 可以看到, 15米天线的信号要比50米弱了不少, 并且15米天线对短波更加友好, 短波信号强于中波, 而50米天线上是中波强于短波的.

证据

夜深人静的时候, 是开频谱的时候. 这段视频是在三个台中间来回切换的时候, 调谐线圈上的信号频谱. RBW 是 1khz, 输入衰减 0 dB.
Woodpecker Sound sample
Even crystal radio could heard Duga radar interference.https://sites.google.com/site/linuxdigitallab/rf-ham-radio/trf-iii-long-wire
Woodpecker Sound sample
https://youtube.com/shorts/xKLbIUpKYxg?feature=share
Woodpecker Sound sample
其中 最高的信号当前接收的台, 附近有很多竖线, 是当前台的AM边带信号. 明显可以看到, 几个台的边带信号几乎完全混在一起. 双调谐的选择性也不大于15db. 这明显会引起 IMD 干扰. 某些电台的边带信号竟然有 80khz, 严重怀疑发射设备有故障了吧. 理想的边带是 5khz, 就是放松要求也不能到 80khz 吧.
所以, 抓了白天和夜晚的电台直接的边带信号强度. 白天, 边带信号根本不会超出 20khz, 夜晚在80khz处都有很强信号, 80kh这么远, 都到另一个电台的中心频率了, IMD 没商量.
白天的信号频谱
白天的信号频谱
夜晚的信号频谱
夜晚的信号频谱
白天, 用信号发生器, 注入一个距离载波 80 khz, -50dbm 的纯音信号, 可以得到完全一样的啸叫声. 至于如何消除, 衰减信号, 改变双调谐耦合度, 用不灵敏的二极管, 都可以让 IMD 干扰不至于影响收听.

解释

因为是IMD, 所以一切都说得通了.
  • 只有夜晚有嘶嘶声: 因为夜晚传播好, 边带信号才能到达.
  • 可能只有部分台有嘶嘶声: 周围没有另一个电台, 就不会有IMD.
  • 白天无嘶嘶声, 声音和晚上一样响亮: 夜晚只是弱态信号变强, 而强台没有进一步增加. 边带信号也得到加强.
  • 更换50米长的天线, 结果与15米天线相同: 和天线无关.
  • 3DQ 检波器更容易嘶嘶响: 灵敏的器件容易过载, IMD 产物更高.
二极管混频动态范围很高, 不代表AM检波动态好. AM检波二极管工作在平方律区间, 而混频工作在开关区.

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