Журнал Радіо 2 номер 2003 рік
Олександр ЮРКОВ (RA9MB), м. Омськ
Для прискорення освоєння діапазону 1296 МГц було поставлено завдання розробити апаратуру максимальної простоти, що дозволяє при хороших антенах працювати на відстанях кілька десятків кілометрів і більше. Виготовивши описаний тут найпростіший конвертер, можна приймати сигнали аматорських станцій, що працюють на діапазоні 23 см. Якщо радіоаматор має ще й передавач діапазону 432 МГц, то, додавши до нього нескладний варакторний утроитель, можна почати роботу і на передачу.
Конвертер 1296/144 МГц
Конвертер призначений для спільної роботи із приймачем двометрового діапазону. Якщо цей приймач перекриває лише аматорську ділянку 144. 146 МГц, то і на діапазоні 23 см перекриття буде лише 2 МГц. При більшому перекритті на двометровому діапазоні буде і більше перекриття на діапазоні 23 см. Зазвичай цілком достатньо смуги частот 2 МГц, що приймаються, але при цьому, для того щоб виділити потрібний ділянку діапазону 1260. 1300 МГц, потрібно точний підбір частоти задає генератора гетеродина конвертера. Наприклад, щоб частоті 1296 МГц відповідала частота налаштування базового приймача 145 МГц, необхідно мати кварцовий резонатор на 63,944 МГц. При більшій смузі перекриття базового приймача вимоги до частоти резонатора кварцового менш жорсткі.
Принципова схема конвертера показана на рис. 1 . Вхідний сигнал фільтрується укороченим напівхвильовим резонатором, утвореним смужковою лінією L1 і підстроювальним конденсатором С1. Таке виконання вхідного ланцюга дозволяє використовувати конденсатор типу КПК-МП, що має дуже велику для даних частот власну індуктивність. Підсилювач ВЧ у конвертері не передбачений, тапершим каскадом є змішувач на діоді VD1. Відсутність УВЧ пояснюється тим, що, по-перше, чутливість базового приймача, як правило, дуже висока і навіть у такому найпростішому варіанті чутливість усієї системи на 1296 МГц буде близько 1 мкВ. По-друге, на частотах 1 ГГц для отримання високої чутливості доцільно встановити УВЧ безпосередньо біля антени, у вигляді окремого блоку. Такий блок може бути виготовлений надалі.
У зв'язку з тим, що змішувач працює на вищій гармоніці гетеродина, до діода прикладено також постійне автоматичне зміщення, що замикає, формується на резисторі R1. За розрахунками, при напрузі гетеродина близько 1 і струмі через діод КД922А, рівному 0,25 мА, ефективність перетворення на третій гармоніці гетеродина виявляється всього на 2 дБ гірше, ніж ефективність перетворення на першій гармоніці гетеродина. Робочий струм діода забезпечується підбором резистора R1.
У даній конструкції при закороченому резистори автоматичного зміщення струм через діод повинен бути не менше 0,4 мА, інакше ефективність перетворення почне знижуватися. Більше значення струму лише збільшує ефективність перетворення, хоч і незначно. У будь-якому випадку необхідно досягти максимальної напруги гетеродина та підбором резистора автозміщення встановити струм через діод, що забезпечує максимальну чутливість. Зазвичай, це близько 0,25 мА.
Гетеродин конвертера трикаскадний і складається зі стабілізованого кварцом ZQ1 генератора, що задає, на транзисторі VT3 і двох помножувачів частоти на транзисторах VT2 і VT1. Кварцовий резонатор ZQ1 збуджується на п'ятій механічній гармоніці, що дає частоту 635 МГц. У помножувачах для поліпшення фільтрації використані двоконтурні смугові фільтри. У фільтріL6C10C11C12L7 виділяється друга гармоніка частоти генератора, що задає - 127 МГц, а в фільтрі L2C2C4CсвL5C3 виділяється третя гармоніка частоти 127 МГц - 381 МГц. Конденсатор Ссв виконаний конструктивно, оскільки потрібна дуже мала його ємність.
Напруга гетеродина з частотою 381 МГц надходить на змішувальний діод VD1, причому останній контур гетеродина L2C2C4 по відношенню до сигналу проміжної частоти працює як нижній фільтр частот. Контур L3C6L4 здійснює фільтрацію сигналу ПЧ, а також узгодження змішувача із входом базового приймача.
Конвертер зібраний на платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Її габарити та розташування елементів на ній показані на рис. 2 . Фольга плати, яка використовується як загальний дроти, повинна покривати більшу частину плати.
Монтаж виконаний навісним способом на виводах елементів з використанням кількох монтажних майданчиків, вирізаних гострим ножем. Можна також застосувати відому технологію виготовлення монтажних майданчиків, запропоновану колись С. Жутяєвим (RW3BP). Як точки кріплення деталей використовуються статорні висновки підбудованих конденсаторів (роторні висновки припаюють до фольги плати, чим забезпечується жорстке кріплення конденсаторів).
Не слід забувати, що на НВЧ довжина з'єднувальних проводів і висновків деталей, що встановлюються, повинна бути мінімальною. На цих частотах і 5 мм вже досить довгий провідник. Особливо це стосується висновків змішувального діода VD1, довжина яких має бути мінімальною. При паянні діода необхідно застосовувати тепловідведення та бажано використовувати низькотемпературний припій.
У конвертері застосовані підбудовані конденсатори КПК-МП, постійні КД, КТ або КМ. Конденсатор С4 бажано використовувати безвиводний, типуК10-42. Конденсатор Ссв - два відрізки дроту ПЕВ-2 діаметром 1 мм і довжиною 15 мм, розташованих на відстані 1 мм один від одного. На один з них бажано надіти фторопластову трубку, щоб уникнути замикань.
Як блокувальні конденсатори С5, С8, С13, С19 зручно застосувати опорні конденсатори, що зменшить необхідну кількість монтажних майданчиків, що вирізуються, так як в їх якості можна буде використовувати висновки цих конденсаторів. Усі резистори - МЛТ-0,25. Транзистори можна замінити на KT316, KT325 з будь-якою літерою.
Лінія вхідного резонатора L1 виготовлена із смужки мідної фольги шириною 6 та довжиною 62 мм. Вигинається П-подібна дужка довжиною 50 мм і висотою 3 мм із укосами по 3 мм (див. верхню частинурис. 3 ), яку потім припаюють до плати. Товщина мідної фольги не суттєва, аби вона забезпечувала достатню механічну міцність конструкції (0,2 мм вже достатньо). У центрі лінії припаюється статорний висновок підстроювального конденсатора С1. Висновки ротора конденсатора припаюються до «загального дроту» (нижня частина рис. 3).
Котушки індуктивності L2-L8 безкаркасні, намотані мідним голим дротом діаметром 0,8 мм. Котушки L2, L5 мають по 2 витки, намотані на оправці діаметром 4 мм, довжина намотування - 7 мм. Котушки L3, L4 - по 7 витків, намотаних на оправці діаметром 6 мм, довжина намотування - 14 мм. Відведення у L4 від третього зліва за схемою витка. Котушки L6, L7 - по 4,5 витка, намотані на оправці діаметром 6 мм, довжина намотування - 10 мм. Відведення у L7 від одного витка, рахуючи від «гарячого» кінця. Котушка L8 має 6 витків, намотаних на оправці діаметром 6 мм, довжина намотування - 18 мм. Відведення у L8 від верхнього за схемою 2-го витка.
Вхід конвертера з'єднують з ВЧ невеликим роз'ємом, придатним з конструктивних міркувань,відрізком коаксіального кабелю. Обплетення кабелю необхідно припаяти до загального дроту плати (не розплітаючи її) у безпосередній близькості від точки входу. Кабель краще застосувати з фторопластової ізоляцією, яка не плавиться при паянні. Вхідний роз'єм зручно застосувати "кабельного" типу, наприклад СР-50-1, CP-50-163. Якщо використовувати роз'єм «приладного» типу, необхідно з'єднати обплетення кабелю з корпусом роз'єму, безпосередньо біля ізолятора роз'єму, кількома смужками фольги мінімально можливої довжини. В іншому конструкція конвертера особливостей не має.
Налаштування конвертера зводиться до налаштування контурів на вказані частоти та встановлення робочого струму через діод змішувача. Для цього на етапі налаштування послідовно з резистором R1 необхідно включити міліамперметр із струмом повного відхилення 1 мА. Те, що в контурах помножувачів гетеродина виділяються необхідні гармоніки і те, що генератор, що задає, працює на потрібній частоті, бажано проконтролювати за відповідним приймачем. Необхідно пам'ятати, що при зміні режиму змішувального діода дещо засмучується вхідний резонатор і останній контур гетеродина за рахунок зміни ємності діода. Тому за зміни резистора автозміщення діода треба підлаштовувати контури.
Помножувач 432/1296 МГц
Простий помножувач частоти 432/1296 МГц, схема якого наведена на рис.
Як варіант в конструкції застосований перехід база-колектор транзистора КТ610А. Також було випробувано транзистор КТ913А, який дозволив отримати більшу потужність. Вибір транзистора як варактора обумовлений зручним його конструктивним виконанням, що дозволяєзастосувати послідовну схему помножувача. Висновки емітера транзистора не використовуються і їх необхідно відрізати в безпосередній близькості від корпусу транзистора.
Як показали проведені експерименти та теоретичні розрахунки, для отримання достатньої ефективності генерації третьої гармоніки необхідно в схему ввести так званий "холостий контур", налаштований на другу гармоніку вхідного сигналу. Цей «холостий контур» позначений на схемі L2C4 і включений на вході варактора. На виході помножувача застосовані два пов'язані резонатори L3C5L4L5C6, що дозволяє отримати низький рівень побічних випромінювань. Конструкція резонаторів (як вихідних, і «холостого») ідентичні застосованим у конвертері. Нагадаємо, що такий резонатор можна перебудовувати в діапазоні 800. 1500 МГц підстроювальним конденсатором і тому «холостий контур» конструкції ідентичний вихідним, хоча він і налаштовується на іншу гармоніку вхідного сигналу.
Якщо налаштувати «холостий контур» на 864 МГц не вдається, можна трохи збільшити ємність конденсатора СЗ. Вхідний резонатор L1C1, налаштований на 432 МГц, є «половину» резонатора на 1296 МГц, і, крім того, у ньому застосований підлаштований конденсатор більшої ємності.
Змонтовано помножувач на пластині з фольгованого склотекстоліту (можна застосувати і мідний лист). Розташування деталей показано на рис. 5 . Необхідні конструктивні розміри резонаторів та точки підключення елементів до них наведено на рис. 4. Особливості приєднання вхідного та вихідного коаксіального кабелів та зауваження щодо роз'ємів, як і в першій частині статті.
Для налаштування помножувача бажано мати відповідний селективний мікровольтметр або хоча б сканер. Насамперед налаштовують вхіднийрезонатор L1C1 на частоту 432 МГц, потім - "холостий контур" L2C4 на другу гармоніку - 864 МГц. Для цього на вхід помножувача необхідно подати сигнал із частотою 432 МГц потужністю 1. 2 Вт і, приймаючи на сканер сигнал другої гармоніки, налаштувати конденсатори С1 та С4 за максимальним рівнем сигналу. Антену сканера, швидше за все, потрібно вимкнути. Надалі, при налаштуванні вихідних резонаторів L3C5 та L5C6, необхідно кілька разів підлаштовувати С1 та С4, оскільки налаштування впливають один на одного
Налаштування вихідних резонаторів конденсаторами С5 і С6 необхідно здійснити максимум показань індикатора виходу РА1, мікроамперметра зі струмом повного відхилення 200 мкА. Слід пам'ятати, що діапазон перебудови резонаторів підбудовними конденсаторами досить великий, і можна помилково налаштувати вихідні резонатори на другу гармоніку замість третьої. Зазвичай налаштування на другу гармоніку виходить при ємності підстроювального конденсатора, близької до максимальної, а на третю приблизно в середньому положенні ротора конденсатора. Крім того, настойка резонаторів залежить від рівня вхідного сигналу. Тому при зміні потужності передавача на 432 МГц необхідно уточнити налаштування. При правильному налаштуванні помножувача його ККД має становити 50. 70%. Тому, підвівши до нього сигнал потужністю близько 5 Вт, наприклад, частоті 432 МГц, можна отримати потужність 2,5. 3,5 Вт на частоті 1296 МГц.