Здесь приводится описание цифровой шкалы для коротковолнового связного любительского приемника, работающего в диапазонах 160 М, 80 М, 40 М, 20 М, 10М или любом из них. Шкала работает с двухстрочным ЖК-дисплеем. В его верхней строке показывает значение частоты в кГц,а в нижней длину волны в метрах (диапазон). Внося простейшие изменения в программу цифровой шкалы можно обеспечить работу с различными значениями промежуточной частоты, а так же с приемником прямого преобразования, у которого частота гетеродина равна частоте входного сигнала либо в два раза ниже её. Схема не претендует на идеальность, но для начинающих радиолюбителей представляет интерес для проектирования своей шкалы с параметрами модуляции или S-метром на базе имеющегося схемного решения.

Принципиальная схема

    Цифровая шкала очень проста в изготовлении, потому что использует готовые модули, — микроконтроллерную плату ARDUINO UNO и стандартный ЖК-дисплей на 2 строки по 16 символов типа 1602А на основе контроллера HD44780. Еще потребуется входное устройство, берущее частоту с ГПД приемника, состоящее из усилителя-формирователя и делителя частоты на 100. Схема входного устройства здесь не приводится.

Рис. 1. Принципиальная шкала для КВ приемника, выполнена на Arduino UNO и 1602А.

   Но, прежде всего, хочу напомнить, что ARDUINO UNO это небольшая печатная плата, на которой расположен микроконтроллер ATMEGA328, а так же вся его «обвязка», необходимая для его работы, включая USB-программатор и источник питания. Схема цифровой шкалы показана на рисунке. 1. Как видно из схемы, к цифровым портам D2-D7 платы ARDUINO UNO подключен модуль жидкокристаллического индикатора Н1 типа 1602А. А входной сигнал на порт D8 поступает от гетеродина (ГПД) приемника через усилитель-формирователь и делитель частоты на 100. Питается входной усилитель-формирователь и делитель частоты на 100, а так же и ЖК-индикатор, от стабилизатора напряжения 5V, имеющегося на плате ARDUINO UNO. Но, вернемся к ЖК-индикатору. Индикатор представляет собой плату, на которой установлен собственно ЖК-дисплей и схема для его обслуживания, выполненная на двух безкорпусных микросхемах. Индикатор 1602А стандартный, на основе контроллера HD44780. Обозначение 1602А фактически значит, что он на две строки по 16 символов в строке.

Таблица 1.

Рис. 2. Исходный код программы для микроконтроллера.

   Питание +5V на ЖК-индикатор поступает через вывод 2 его платы. Общий минус на выводы 3 и 1. Поскольку в индикатор планируется только передавать информацию от контроллера, а не наоборот, вывод 5 (RW) соединен с нулем. Данные на ЖК-индикатор будут поступать через его выводы 11-14 (выводы 7-10 не используются). Выводы 15 и 16 служат для подключения подсветки ЖК-индикатора. На них подается напряжение 5V. Для управления ЖК-индикатором решено было использовать порты с D2 по D7 платы ARDUINO UNO. В принципе, можно и другие порты, но я вот так, решил использовать именно эти. Программа на языке C++ приводится в таблице 1. Сначала необходимо загрузить библиотеку LiquidCrystal для работы с ЖК-индикатором на основе HD44780. Поэтому программа начинается с загрузки этой библиотеки:

#include

После чего, программа переходит собственно к работе цифровой шкалы. Среди набора функций языка для программирования ARDUINO UNO есть такая функция: pulseln , перевести это можно как «входной импульс». Эта функция измеряет в микросекундах длительность положительного либо отрицательного перепада входного импульса. Так что измерение частоты здесь будет происходить через предварительное измерение периода. Так как длительность положительного и отрицательного полупериодов в реальном входном сигнале могут различаться, если мы хотим измерить период входных импульсов нам нужно сложить длительность положительного и отрицательного полупериодов. В программе длительность положительного полупериода обозначена Htime, длительность отрицательного полупериода — Ltime, а длительность всего периода — Ttime.

Измерение полупериодов происходит в строках:

Htime=pulseln(8,HIGH);

Ltime=pulseln(8,LOW);

Затем, производится вычисление полного периода в строке:

Ttime=Htime+Ltime ;

Вычисление частоты, учитывая, то что это не частотомер, а цифровая шкала, сигнал на которую поступает с ГПД приемника через делитель на 100, и то что значение периода выражено в микросекундах, происходит здесь:

frequency=100000/Ttime+500;

Причем, нужно учесть значение ПЧ и то, частота ГПД ниже или выше принимаемого сигнала. В данном случае показано что частота ПЧ = 500 кГц, и частота ГПД ниже частоты входного сигнала.

Если частота ГПД выше частоты входного сигнала, то, при той же ПЧ = 500 кГц, строка такая:

frequency=100000/Ttime-500

Следует заметить, что значение ПЧ может быть и другим, просто вместо 500 нужно будет подставить фактическое значение ПЧ в данном приемнике, выраженное в кГц. Это касается супергетеродинных схем. Но, есть же и схемы прямого преобразования. Если у конкретного приемника прямого преобразования частота ГПД равна частоте входного сигнала, то эта строка будет выглядеть так:

frequency=100000/Ttime

Если же, у приемника прямого преобразования частота ГПД в два раза ниже частоты принимаемого сигнала, то эта строка будет такая:

fгequency=200000/Тtime

Затем, после того как измерено и вычислено значение частоты происходит вычисление длины волны в этой строке:

wave=299792458/frequency/1000;

Далее, следует очистка памяти дисплея и индикация. В верхнюю строку пишется значение частоты, выраженное в кГц, а в нижнюю строку пишется соответствующее значение длины волны в метрах. Чтобы частоту показывало только в целых значениях кГц, без десятичных дробей, нужно строку:

led.print(frequency);

изменить таким образом:

led.print(frequency,0);

По материалам интернет изданий

     Тактика поиска DX радиовещательных станций основывается на знании особенностей распространения радиоволн различных диапазонов. Из-за сложности процесса распространения коротких волн не представляется важным простыми методами произвести выбор определенной волны с хорошо работающей дальней станцией. Чтобы ориентироваться в выборе приемлемой волны для поиска DX радиостанции в определенный момент времени следует воспользоваться таблицами и графиками, составленными на основе практических экспериментов. Точность таких информационных материалов вполне достаточна для любительской практики. Среди DX-систов наибольшей популярностью пользуются короткие волны 10…200 м (частоты 1,5…30 МГц). Большая дальность распространения коротких волн является их главной положительной особенностью. Эти радиоволны подвержены меньшему влиянию атмосферных и промышленных помех, чем длинные и средние радиоволны. Недостатком коротких волн является их непостоянство силы слышимости сигналов на радиоприемник. Это непостоянство выражается так же в наличии зон молчания (мертвых зон) и замираний (федингов). Обычно зона молчания представляет собой кольцо определенной ширины. Границы зоны молчания имеют тенденцию к смещению и ее ширина зависит от времени года (рис. 31.18). На графике (график ширины зон молчания построен английским ученым Эккерс-леем) рис. 31.18 под шириной зоны молчания понимается ее внешний радиус, то есть расстояние от передатчика до дальней границы зоны молчания. При построении графиков зона слышимости земной волны не принималась во внимание ввиду ее малости. В табл. 31.6 даны размеры зон молчания в разные часы и месяцы летом и зимой.

    Замирания бывают интерференционные и поляризационные. При интерференционном замирании к антенне радиоприемника доходят одновременно, но разными путями волны, излучаемые одной радиостанцией. Так как длины путей волн различны, то в месте приема между ними возникает некоторая разность фаз. Поляризационное замирание проявляется главным образом в искажении приема. Оно возникает в результате воздействия магнитного поля Земли на пространственную волну при ее прохождении через ионизированный слой. Замирание не проявляется одновременно в двух точках, находящихся друг от друга на расстоянии нескольких длин волн. В связи с этим интерференционное замирание можно устранить, если применить 2 или 3 внешние антенны и расположив их на некотором расстоянии (150…300 м) друг от друга. Фидеры, идущие от антенн, подключают к сдвоенному или строенному радиоприемнику, имеющему общий УЗЧ, но отдельные каскады высокой частоты и детекторы для каждой антенны. Для устранения поляризационного замирания также могут быть использованы 2 внешние антенны, одна горизонтальная, а другая вертикальная. При этом антенны подключаются подобно тому как это делается при борьбе с интерференционными замираниями.

Рис. 31.18. Зависимость ширины зоны молчания от времени года:

1. Летний полдень.

2. Летнее утро или летний день ближе к вечеру, а также зимний день.

3. Сумерки летом и зимнее утро или зимний день ближе к вечеру.

4. Летний вечер или зимние сумерки.

5. Летняя ночь и зимний вечер.

6. Зимняя, глубокая ночь.

Таблица 31.6 Размеры зон молчания в разные часы и месяцы летом и зимой

    Для определения наивыгоднейшей волны приема удаленной радиостанции в зависимости от расстояния до нее, времени суток и года можно воспользоваться известными данными, приведенными в табл. 31.7. Исходя из долголетних наблюдений, Бюро стандартов США составило графики распространения радиоволн ночью и днем (рис. 31.19, 31.20). Графики дальности приема радиоволн соответствуют мощности передающей радиостанции 5 кВт и большой напряженности поля, при которой возможна коммерческая связь. Радиолюбительский слуховой прием может производиться при значительно более слабых сигналах, в связи с этим данные графики пригодны и для ориентировочной оценки дальности приема.

     При благоприятных условиях в коротковолновом диапазоне 120…60 м иногда удается принять радиостанции так называемых тропических диапазонов, которые расположены на других континентах. Тропическими называют диапазоны волн 120, 90, 75 и 60 м. Эти диапазоны используются для местного приема в странах с богатой тропической растительностью, повышенной влажностью атмосферы и почвы. Поверхностные волны в таких природных условиях подвержены сильному поглощению и имеют малую дальность распространения.

Самые выгодные волны для радиоприема в зависимости от расстояния до радиостанции и времени суток и года

Рис. 31.19. График дальности приема радиоволн ночью:

1. Надежный прием круглый год.

2. Надежный прием только летом.

3. Надежный прием только зимой.

4. Ненадежный прием.

5. Случайный прием.

Рис. 31.20. График дальности приема радиоволн днем:

1. Надежный прием круглый год.

2. Надежный прием только летом.

3. Надежный прием только зимой.

4. Ненадежный прием.

5. Случайный прием.

    В связи с этим радиоволны тропических диапазонов излучаются антеннами радиостанций вертикально вверх в ионосферу. Радиоволны, отразившись от ионосферы, падают «дождем» на небольшую территорию, что и объясняет использование этих радиоволн для местного радиовещания. Нужно заметить, что короткие волны более высочастотных диапазонов не пригодны для такого рода вещания, так как плохо отражаются от ионосферы. Невзирая на местный характер вещания радиостанций тропических диапазонов в Европейской части России вечером можно поймать станции Азии и бассейна Индийского океана, а ночью — Африканского континента. Что касается радиостанций Латинской и Южной Америки, то их удается услышать ранним утром. Приемная аппаратура для приема DX тропических диапазонов должна быть высокочувствительной, так как мощности вещающих радиостанций небольшие и диапазон очень подвержен различного рода радиопомехам.

В настоящее время для радиовещания на коротких волнах выделены диапазоны, приведенные в табл. 31.8.

Таблица 31.8 Выделенные диапазоны коротких волн радиовещательных станций

     Отметим, что в последнем десятилетии конца 20 века международное KB-вещание использовалось более чем 130 государствами. В частности, США, Россия, Великобритания обеспечивали вещание в КВ-диапазонах в течение 6000 часов на различных частотах на всех языках больших народов и на многих языках малых народов. Основной тенденцией развития KB-вещания в настоящее время является расширение используемых частотных полос^Это связано с появлением недорогих KB-приемников с непрерывной настройкой от 3 до 30 МГц, освобождением частотных полос занимаемых различными службами вследствие появления спутниковых систем и малым развитием радиолюбительской связи в некоторых государствах.

    Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.