Радио списание 2 брой 2003г
Александър ЮРКОВ (RA9MB), Омск
За да се ускори развитието на честотната лента 1296 MHz, задачата беше да се разработи оборудване с максимална простота, което с добри антени би позволило работа на разстояния от няколко десетки километра или повече. След като направите най-простия преобразувател, описан тук, е възможно да получавате сигнали от любителски станции, работещи в обхвата 23 см. Ако радиолюбителят също има предавател на честотна лента 432 MHz, тогава като добавите към него прост утроител на варактора, можете да започнете да работите по предаването.
Конвертор 1296/144 MHz
Преобразувателят е проектиран да работи съвместно с двуметров приемник. Ако този приемник покрива само любителската част от 144,146 MHz, тогава припокриването на 23 cm лента ще бъде само 2 MHz. С по-голямо припокриване на двуметровия обхват ще има повече припокриване на обхвата от 23 см. Обикновено е достатъчна приета честотна лента от 2 MHz, но в същото време, за да изберете желаната приета част от обхвата 1260.1300 MHz, ще е необходим точен избор на честотата на локалния осцилатор на преобразувателя. Например, за да може честотата от 1296 MHz да съответства на честотата на настройка на базовия приемник от 145 MHz, е необходимо да има кристал 63,944 MHz. При по-голяма лента на припокриване на основния приемник изискванията за честотата на кварцовия резонатор са по-малко строги.
Принципната диаграма на преобразувателя е показана нафиг. 1. Входният сигнал се филтрира от скъсен полувълнов резонатор, образуван от лентова линия L1 и настройващ кондензатор C1. Такава реализация на входната верига позволява използването на кондензатор от типа KPK-MP, който има много голяма собствена индуктивност за тези честоти. RF усилвателят не е предвиден в преобразувателя ипървият етап е диоден смесител VD1. Липсата на UHF се обяснява с факта, че, първо, чувствителността на базовия приемник като правило е много висока и дори в такава проста версия чувствителността на цялата система при 1296 MHz ще бъде от порядъка на 1 μV. Второ, при честоти от порядъка на 1 GHz, за да се получи висока чувствителност, е препоръчително да се инсталира UHF директно в близост до антената, под формата на отделен модул. Такъв блок може да бъде направен в бъдеще.
Поради факта, че миксерът работи при най-високия хармоник на локалния осцилатор, към диода се прилага и постоянно блокиращо автоматично отклонение, което се формира върху резистора R1. Според изчисленията, при напрежение на локалния осцилатор от около 1 V и ток през диода KD922A, равен на 0,25 mA, ефективността на преобразуване при третия хармоник на локалния осцилатор е само с 2 dB по-лоша от ефективността на преобразуване при първия хармоник на локалния осцилатор. Работният ток на диода се осигурява от избора на резистор R1.
В този дизайн, с резистор за автоматично отклонение, токът през диода трябва да бъде най-малко 0,4 mA, в противен случай ефективността на преобразуване ще започне да намалява. По-голямата стойност на тока само повишава ефективността на преобразуване, макар и съвсем малко. Във всеки случай е необходимо да се постигне максимално напрежение на локалния осцилатор и чрез избор на резистор с автоматично отклонение да се зададе токът през диода, който осигурява максимална чувствителност. Обикновено е около 0,25 mA.
Локалният осцилатор на преобразувателя е тристъпален и се състои от главен осцилатор, стабилизиран от кварц ZQ1 на транзистор VT3 и два честотни умножителя на транзистори VT2 и VT1. Кварцовият резонатор ZQ1 се възбужда от петия механичен хармоник, което дава честота от 63,5 MHz. В умножителите се използват двуконтурни лентови филтри за подобряване на филтрирането. Във филтъраL6C10C11C12L7 избира втория хармоник на честотата на главния осцилатор - 127 MHz, а във филтъра L2C2C4CsvL5C3 е избран третият хармоник от 127 MHz - 381 MHz. Кондензаторът Csv е направен конструктивно, тъй като е необходим много малък капацитет.
Напрежението на локалния осцилатор с честота 381 MHz се подава към смесителния диод VD1, а последният контур на локалния осцилатор L2C2C4 по отношение на сигнала на междинната честота работи като нискочестотен филтър. Веригата L3C6L4 филтрира IF сигнала, както и съвпадение на миксера с входа на основния приемник.
Конверторът е монтиран върху плоча от фолио от фибростъкло с дебелина 1,5 мм. Размерите му и разположението на елементите върху него са показани нафиг. 2. Фолиото за платка, използвано като общ проводник, трябва да покрива по-голямата част от дъската.
Монтажът се извършва шарнирно върху клемите на елементите, като се използват и няколко монтажни платформи, изрязани с остър нож. Можете също така да приложите добре познатата технология за производство на монтажни платформи, предложена някога от С. Жутяев (RW3BP). Клемите на статора на настроените кондензатори се използват като точки за закрепване на части (въртящите се клеми са запоени към фолиото на платката, което осигурява твърдо закрепване на кондензаторите).
Не трябва да се забравя, че на микровълновата фурна дължината на свързващите проводници и проводниците на монтираните части трябва да бъде минимална. При тези честоти дори 5 мм вече е много дълъг проводник. Това важи особено за заключенията на смесителния диод VD1, чиято дължина трябва да бъде минимална. При запояване на диода е необходимо да се използва радиатор и е желателно да се използва нискотемпературна спойка.
Преобразувателят използва настроени кондензатори KPK-MP, константи - KD, KT или KM. Кондензаторът C4 е желателно да се използва без проводник, като напрК10-42. Кондензатор Csv - две парчета проводник PEV-2 с диаметър 1 mm и дължина 15 mm, разположени на разстояние 1 mm един от друг. Препоръчително е да поставите флуоропластична тръба върху една от тях, за да избегнете късо съединение.
Удобно е да се използват референтни кондензатори като блокиращи кондензатори C5, C8, C13, C19, което ще намали необходимия брой изрязани места за монтаж, тъй като заключенията на тези кондензатори могат да се използват като тях. Всички резистори са MLT-0.25. Транзисторите могат да бъдат заменени с KT316, KT325 с всяка буква.
Линията на входния резонатор L1 е направена от лента от медно фолио с ширина 6 mm и дължина 62 mm. Огъва се U-образна скоба с дължина 50 mm и височина 3 mm с наклони от 3 mm (вижте горната частфиг. 3 ), която след това се запоява към платката. Дебелината на медното фолио не е от съществено значение, стига да осигурява достатъчна механична якост на конструкцията (0,2 мм е достатъчно). В центъра на линията е запоен статорният извод на настройващия кондензатор C1. Изводите на ротора на кондензатора са запоени към "общия проводник" (долната част на фиг. 3).
Индукторите L2-L8 са безрамкови, навити с гол меден проводник с диаметър 0,8 mm. Бобините L2, L5 имат 2 навивки, навити на дорник с диаметър 4 mm, дължината на намотката е 7 mm. Намотки L3, L4 - по 7 оборота, навити на дорник с диаметър 6 mm, дължина на намотката - 14 mm. Прибиране на L4 от третия отляво по схемата на бобината. Намотки L6, L7 - по 4,5 оборота, навити на дорник с диаметър 6 mm, дължина на намотката - 10 mm. Прибиране на L7 от 1-во завъртане, като се брои от "горещия" край. Бобината L8 има 6 навивки, навити на дорник с диаметър 6 мм, дължината на намотката е 18 мм. Разклонете се на L8 от върха според схемата на 2-ри завой.
Входът на преобразувателя е свързан към малък RF конектор, подходящ поради конструктивни причини,парче коаксиален кабел. Оплетката на кабела трябва да бъде запоена към общия проводник на платката (без да се разплита) в непосредствена близост до входната точка. По-добре е да използвате кабел с флуоропластична изолация, която не се топи при запояване. Удобно е да използвате входен конектор от типа "кабел", например СР-50-1, CP-50-163. Ако използвате съединител тип "устройство", тогава е необходимо да свържете обвивката на кабела към тялото на съединителя, непосредствено до изолатора на съединителя, с няколко ленти фолио с възможно най-къса дължина. Останалата част от дизайна на преобразувателя няма особености.
Настройката на преобразувателя се свежда до настройка на веригите на зададените честоти и настройка на работния ток през смесителния диод. За да направите това, на етапа на настройка, последователно с резистора R1, е необходимо да включите милиамперметър с ток на пълно отклонение от 1 mA. Фактът, че желаните хармоници са избрани в контурите на умножителите на локалния осцилатор и че главният осцилатор работи на желаната честота, е желателно да се контролира с помощта на подходящ приемник. Трябва да се помни, че при промяна на режима на смесителния диод, входният резонатор и последната локална осцилаторна верига са донякъде разстроени поради промяна в капацитета на диода. Следователно, когато сменяте резистора за автоматично отклонение на диода, е необходимо да регулирате веригите.
Множител 432/1296 MHz
Прост честотен умножител 432/1296 MHz, чиято верига е показана наФигура, 4, в комбинация с предавател, работещ в обхвата 430.433 MHz, ви позволява да получите сигнал, разположен в обхвата 1290.1299 MHz.
Преходът база-колектор на транзистора KT610A се използва като варактор в дизайна. Транзисторът KT913A също беше тестван, което направи възможно получаването на повече мощност. Изборът на транзистор като варактор се дължи на удобната му конструкция, която позволяваприложете сериен умножител. Изводите на емитера на транзистора не се използват и трябва да бъдат отрязани в непосредствена близост до тялото на транзистора.
Както показват експериментите и теоретичните изчисления, за да се получи достатъчна ефективност на генерирането на трета хармоника, е необходимо да се въведе така наречената „верига на празен ход“ във веригата, настроена на втория хармоник на входния сигнал. Тази "верига на празен ход" е обозначена на диаграмата като L2C4 и е включена на входа на варактора. На изхода на умножителя се използват два свързани резонатора L3C5L4L5C6, което позволява да се получи ниско ниво на фалшиво излъчване. Дизайнът на резонаторите (както на изхода, така и на празен ход) е идентичен с този, използван в преобразувателя. Спомнете си, че такъв резонатор може да бъде настроен в диапазона от 800,1500 MHz с кондензатор за настройка и следователно "веригата на празен ход" е идентична по дизайн с изхода, въпреки че е настроена на различен хармоник на входния сигнал.
В случай, че не е възможно да настроите "верига на празен ход" на 864 MHz, можете леко да увеличите капацитета на кондензатора C3. Входният резонатор L1C1, настроен на 432 MHz, е "половин" резонатор на 1296 MHz и в допълнение използва по-голям настроен кондензатор.
Мултипликаторът е монтиран върху плоча от фолио от фибростъкло (може да се използва и меден лист). Местоположението на частите е показано нафиг. 5. Необходимите конструктивни размери на резонаторите и точките на свързване на елементи към тях са показани на фиг. 4. Характеристики на свързване на входни и изходни коаксиални кабели и коментари за конектори, както в първата част на статията.
За настройка на множителя е желателно да има подходящ селективен микроволтметър или поне скенер. Първо настройте входарезонатор L1C1 на честота 432 MHz, след това - "верига на празен ход" L2C4 на втория хармоник - 864 MHz. За да направите това, е необходимо да приложите сигнал с честота 432 MHz с мощност 1,2 W към входа на умножителя и, като вземете втория хармоничен сигнал към скенера, регулирайте кондензаторите C1 и C4 според максималното ниво на получения сигнал. Антената на скенера най-вероятно ще трябва да бъде деактивирана. В бъдеще, когато настройвате изходните резонатори L3C5 и L5C6, е необходимо да регулирате C1 и C4 няколко пъти, тъй като настройките се отразяват взаимно
Регулирането на изходните резонатори с кондензатори C5 и C6 трябва да се извърши според максималните показания на изходния индикатор PA1, микроамперметър с общ ток на отклонение 200 μA. Не трябва да се забравя, че обхватът на настройка на резонаторите с настройващи кондензатори е доста голям и е възможно погрешно да настроите изходните резонатори към втория хармоник вместо към третия. Обикновено настройката към втория хармоник се получава с капацитет на настройващия кондензатор, близък до максимума, а до третия - приблизително в средното положение на ротора на кондензатора. В допълнение, настройката на резонаторите донякъде зависи от нивото на входния сигнал. Следователно, когато променяте мощността на предавателя на 432 MHz, е необходимо да прецизирате настройката. При правилната настройка на множителя неговата ефективност трябва да бъде 50,70%. Следователно, като донесете сигнал с мощност около 5 W към него, например, при честота 432 MHz, можете да получите мощност от 2,5. 3,5 W при 1296 MHz.