Г.Тяпичев
«Как построить УКВ радиостанцию». Глава 13.
Передающая приставка 64/144 МГц с УМ
Радиостанция для диапазона
435 МГц
Дополнительные устройства
радиостанций
Глава 13. УКВ
ЧМ радиостанции
В 60-х и начале 70-х годов
прошлого столетия большинство радиолюбителей на УКВ диапазонах работали с
ламповыми передатчиками на одну фиксированную частоту. Как правило, эти
передатчики имели кварцевую стабилизацию частоты и были предназначены для
работы телеграфом в самом начале любительского диапазона. Приемники, тоже
ламповые, были довольно приличные и позволяли вести прием на всех частотах в
пределах диапазона.
Имея такую аппаратуру приходилось проводить связи с корреспондентом на
разнесенных частотах – передатчик каждой из радиостанций работал на своей
собственной частоте. Если даешь в эфир общий вызов, то сразу же после вызова
начинаешь искать по диапазону сигналы отвечающей на этот вызов радиостанции.
Такая работа в эфире на разных (разнесенных) частотах была крайне неудобной,
хорошо еще было то, что все работали в довольно узкой полосе частот.
Затем в эфире стали
появляться УКВ радиостанции с однополосной модуляцией (SSB), которые имели перестраиваемые по частоте
передатчики, работающие на одной частоте с приемником. Такие радиостанции, как
правило, имели аппаратуру, сделанную по принципу трансвертерной
приставки к уже имеющемуся КВ трансиверу. Слова «трансвертер» обозначает
любительский приемо-передающий аппарат, содержащий в своем составе и приемник и
передатчик, в которых отдельные узлы работают как при приеме сигналов, так и
при передаче. Блок-схема такой радиостанции приведена на рис. 13.1.
Рис. 13.1. Блок-схема УКВ приставки
Основным блоком (узлом)
этой радиостанции является коротковолновый (КВ)
трансивер на диапазон 28 МГц (блок 1). Для приема сигналов от
радиостанций, работающих в диапазоне 144 МГц, к этому основному блоку
подключается приемная приставка (конвертер – блок 2), которая принимает
поступающие от антенны сигналы радиостанций в диапазоне 144 МГц и
переводит (конвертирует) их на частоту 28 МГц, являющуюся в данном случае
частотой промежуточной. Сигналы частотой 28 МГц принимаются и обрабатываются
приемной частью трансивера 28 МГц.
При передаче сигналы частотой 28 МГц от
трансивера поступают на передающую приставку 28/144 МГц (блок 3), которая
поступающие на ее вход сигналы с частотой 28 МГц переводит на частоту
144 МГц, усиливает эти сигналы до определенной мощности и передает в
антенну.
На схеме присутствует еще
один блок – блок 4, который является кварцевым гетеродином на частоту
116 МГц и включен постоянно – и при приеме сигналов, и при передаче.
Включение и отключение реле
К1 производится контактом S1, управляемым от педали «прием-передача» основного
блока. Так что при включении на передачу трансивера на 28 МГц тут же
включается на передачу и блок 3.
На схеме имеется еще один
элемент – антенный переключатель. Показано, что переключение антенны от
приемного блока на выход блока
передающего выполняется контактом К1.3 реле К1. На
самом деле это не так. Контакт К1.3 включает
специальное антенное реле, которое и производит переключение антенны с приема
на передачу.
Итак, мы рассмотрели блок-схему
любительской УКВ радиостанции на диапазон 144 МГц. Такая радиостанция
может работать любым видом модуляции, которым работает основной блок – КВ трансивер.
Сергей Георгиевич Жутяев в 1981 году опубликовал свою книгу
«Любительская УКВ радиостанция», в которой описал конструкцию УКВ любительской
радиостанции, способной работать на трех диапазонах – 144…146 МГц,
432…436 МГц и 1296…1298 МГц [1]. Эта книга до сего времени является
главным пособием для радиолюбителей, начинающих осваивать УКВ диапазоны.
В настоящее время основная
масса радиолюбителей на УКВ диапазонах используют покупные УКВ ЧМ радиостанции
с синтезаторами частоты. Эти радиостанции имеют специфическое внутреннее
строение, которое для понимания начинающих осваивать изготовление УКВ аппаратуры
может быть очень сложным. В любом случае, чтобы разобраться в строении
современной УКВ аппаратуры необходимо усвоить азы, представленные в этой книге.
Простая УКВ
ЧМ радиостанция
На рис. 13.2
представлена блок-схема предлагаемой для рассмотрения радиостанции. Эта схема
во многом похожа на схему, изображенную на рис. 13.1. Отличие в том, что в
новом варианте радиостанции предлагается в качестве основного блока
использовать простейшие приемник и
передатчик, описанные в главах 11 и 12.
Рис. 13.2. Блок схема простой УКВ ЧМ
радиостанции
Блок 1 состоит из простого
УКВ ЧМ радиоприемника (1а), способного принимать сигналы в диапазоне частот
64..66 МГц, простого УКВ ЧМ радиопередатчика, способного передавать ЧМ
сигналы также в диапазоне 64…66 МГц.
Блок 2 представляет собой
приемный конвертер, способный принимать от антенны сигналы с частотой в
диапазоне 144…146 МГц и, при помощи кварцевого гетеродина на фиксированную
частоту 79,8 МГц, конвертировать эти сигналы в диапазон частот
64…66 МГц.
Блок 3 – это кварцевый
генератор на частоту 79,8 МГц.
Блок 4 представляет собой
передающую приставку, на один вход которой поступают ЧМ сигналы в диапазоне
частот 64…66 МГц, а на другой вход – сигналы от КГ с частотой
79,8 МГц.
Переход с приема на
передачу осуществляется путем замыкания контакта S1, который может быть встроен либо в педаль, либо в держатель микрофона, либо просто
находиться в виде тумблера на панели радиостанции. При замыкании S1 включается реле К1,
контакты которого подают питание +12В(TX) на
УКВ передатчик 1б и передающую приставку 3. Одновременно происходит
переключение антенны на передачу. Радиостанция находится в режиме передачи до
тех пор, пока замкнут контакт S1.
При размыкании S1 отключается реле К1 и
питание с узлов передатчика переключается на узлы приемника +12В(RX). Одновременно на прием переключается антенна.
Работать на радиостанции
можно следующим образом.
1. Вращением ручки настройки приемника находим сигналы
радиостанции, с которой необходимо установить радиосвязь.
2. Включаем тумблер S2, который подает напряжение питания на УКВ ЧМ
передатчик 1б. Начиная с этого момента в работу включен
и приемник и передатчик. Это сделано для того, чтобы рукояткой настройки
передатчика настроить передатчик точно на частоту своего же приемника. Когда и
приемник и передатчик настроены на оду и ту же
частоту, отключаем тумблер S2.
3. Теперь, когда и приемник и передатчик настроены на одну и ту же частоту, можно вызывать
интересующую вас радиостанцию и устанавливать радиосвязь.
Несколько слов об этике
проведения любительских радиосвязей.
q
Прежде чем
сделать общий вызов («Всем, всем») на какой то частоте, убедитесь, не занята ли
эта частота другими радиостанциями.
q
В эфире
существует право собственности на частоту. Если вы находите свободную частоту и
начинаете на этой частоте проводить радиосвязи, т.е. вас начинают вызывать
другие радиостанции – вы становитесь хозяином этой частоты. Если какая-либо
станция становится на вашу частоту и начинает давать вызовы – это признак
хулиганства в эфире, которое наказывается любительской общественностью.
q
Если вы вызвали какую то радиостанцию и начали проводить с этой
станцией радиосвязь, то эта станция является хозяйкой частоты. Поэтому после
проведения радиосвязи вы должны удалиться с частоты этой радиостанции.
Основной блок радиостанции
Простой УКВ ЧМ радиоприемник, схема которого показана на рис. 11.2, может
использоваться в качестве блока 1а без каких либо изменений. Единственно
следует помнить, что напряжение питания должно быть +12В(RX) и должно подаваться от контакта реле К1.1.
На схеме рис. 11.2
перестройка частоты приемника осуществляется конденсатором переменной емкости С7. Можно к этому варианту добавить настройку электронную,
которая в нескольких вариантах подробно расписана в этой книге. Ручку настройки
следует вывести на переднюю панель радиостанции и дать ей название «Настройка».
К НЧ выходу приемника
следует подключить усилитель сигналов НЧ. Лучшим вариантом будет, по моему
мнению, использование УНЧ на микросхеме К174УН7 или аналогичной (рис. 1.3 ). При отсутствии этой МС можно использовать УНЧ,
показанный на рис. 1.9. Или УНЧ на рис. 1.5 с добавление
предварительного усилителя рис. 1.6.
Рассмотрим параметры
катушек, примененных в схеме на рис. 11.2.
Катушка гетеродина L1 может иметь 10 витков для диапазона частот
65 МГц. Наматывается проводом ПЭЛ 0,5 на оправке диаметром 3,5 мм.
Оправкой может служить хвостовик сверла Ø 3,5 мм. После
намотки катушка растягивается в длину таким образом, чтобы между витками был
зазор в 1 мм.
К выводам 12 и 13
микросхемы через конденсаторы С8 и С9 включается
контур входного сигнала L2C5. На этот контур через катушку связи подается сигнал
от антенны или от предварительного усилителя высокой частоты. Катушка L2 может иметь 6 витков для диапазона 65 МГц. Катушка наматывается на оправке
Ø 3,5 мм проводом ПЭЛ 0,5. Контур L2С5 подстраивается конденсатором С5 на середину
нужного вам диапазона. После намотки катушка растягивается в длину таким
образом, чтобы между витками был зазор в 1 мм.
Катушка связи L3 в любом варианте имеет 3 витка и намотана поверх
катушки L2 (точно по центру L2). Провод может быть ПЭЛ 0,3.
Выход сигнала к усилителю
низкой частоты производится от вывода 14 микросхемы через конденсатор С11 и
переменный резистор R1. К этому выходу могут быть
подключены головные телефоны (наушники). Если вам необходим громкоговорящий
прием сигналов радиостанций, то необходимо сделать дополнительный УНЧ.
Предварительная
ориентировочная настройка приемника может быть выполнена следующим образом.
Контур L2C5 отсоединить
от конденсаторов С8 и С9. Свободный вывод конденсатора
С9 соединить с корпусом, а через конденсатор С8 подать
на вывод 12 микросхемы ЧМ сигнал необходимой частоты. Если генератора на нужную
частоту нет, то к конденсатору С8 нужно подсоединить или внешнюю УКВ антенну
(можно телевизионную) или просто длинный провод, который будет служить антенной
для приема сигналов местных вещательных радиостанций диапазона
66…78 МГц. Подстройкой
конденсатором С7 следует добиться появления отдетектированного НЧ сигнала на выходе резистора R1. В случае необходимости нужно установить параллельно
L1 дополнительный конденсатор или изменить число витков
катушки L1.
После настройки контура
гетеродина, подключается входной контур L2С5 и он
настраивается по максимуму сигнала на выходе. При этом сигнал с нужной частотой
подается на катушку L3 через конденсатор очень малой
емкости.
Окончательная настройка
приемного блока 1а (приемника) может быть выполнена только после настройки и
градуировке радиопередающего блока 1б. Для этого необходимо настраивать
передатчик (блок 1б) по порядку на все частоты в пределах заданного диапазона
64…66 МГц и, подстроив приемник на эту частоту, делать соответствующую
отметку на шкале частот приемника.
Шкалы частот настройки
приемника и передатчика должны совпадать.
Простой УКВ ЧМ передатчик, схема которого показана на рис. 12.2 может без
каких либо изменений использоваться в качестве блока 1б. К передатчику следует
подключить модулятор, показанный на рис. 12.3.
На выходе этого передатчика
необходимо получить частоты в диапазоне 64…66 МГц. Поскольку передатчик
построен по принципу четырёхкратного умножения частоты задающего генератора, то
это означает, что задающий генератор должен выдавать частоты в диапазоне
16…16,5 МГц.
Пользуясь
программой INDUKTIW рассчитаем параметры примененных в передатчике катушек
индуктивности.
Катушка L1 должна быть настроена на частоту 16,5 МГц,
предполагаемая емкость контура
30 пФ. При этих программа выдает величину индуктивности
3,095 мкГн, что для диаметра катушки 8 мм и длине 10 мм дает расчетное
число витков 25,6. Катушка L1, исходя из
условия стабильности частоты, должна обязательно выполняться на каркасе. При
этом намотка катушки должна выполняться с максимально возможным натяжением
провода, концы катушки должны быть жестко закреплены, между витками катушки
должен быть зазор не менее 0,5 мм. На схеме рис. 12.2 для настройки
контура применены конденсаторы С2 и С3. Но это совсем
не обязательный вариант. Настройка контура может также выполняться с помощью подстроечного сердечника, вворачиваемого в корпус катушки.
При этом варианте надобность в конденсаторе
С3 пропадает и размещение деталей на плате становится более компактным.
Выбор должны делать вы, исходя из своих возможностей.
Если настройку контура L1С2С3 в процессе работы радиостанции на нужный диапазон
частот предполагается выполнять конденсатором переменной емкости, то элементы
электронной настройки VD2, VD3, R4, C7, R5, R6 и подвод напряжения +9В следует удалить. Далее
необходимо определить минимальную емкость конденсатора С2,
которую он должен иметь на частоте 66 МГц и максимальную емкость этого же
конденсатора на частоте 64 МГц. Эта процедура может быть выполнена с
помощью программы INDUKTIW. С помощью этой же
программы можно выполнить расчет дополнительных емкостей, которые следует
подключить параллельно С2 и последовательно с группой
конденсаторов, чтобы обеспечить полное перекрытие необходимого диапазона
частот.
Полученное количество
витков 25,6 в катушке L1 предполагает
отсутствие дополнительных емкостей, подводимых к контуру из
вне. Поэтому реальное количество витков должно быть меньше этой величины. Если
предполагается настройка контура емкостями, то число витков может быть 24. Если
контур будет настраиваться подстроечным сердечником,
то число витков нужно уменьшить значительно, например, до 18. Магнитная
проницаемость сердечника может очень сильно увеличить индуктивность катушки.
Катушка L3 должна работать в диапазоне частот 32…33 МГц,
предполагаемая емкость 20 пФ. При этих данных, а также при диаметре
катушки 9 мм и длине 10 мм, расчетное число витков получаем 14,2. Выбираем
количество витков 12. Дело в том, что к емкости собственно контура нужно
прибавить сумму выходных емкостей двух транзисторов (VT2 и VT3), подключенных
непосредственно к контуру.
Катушка L5 должна работать в диапазоне частот 64…66 МГц,
предполагаемая емкость 15 пФ. При этом индуктивность получаем равную
0,38 мкГн, и число витков 8,19 если диаметр
катушки 9 мм, а длина – 10 мм. Выбираем число витков 7.
Изготовление катушек связи
с противофазными сигналами на выходе описывалось в этой книге ранее, но для
большей убедительности, повторю эту процедуру еще раз.
Для изготовления катушки
связи L2 (а так же и L4) необходимо взять два отрезка провода ПЭЛ 0,3 (или
аналогичного с другим видом изоляции) такой длины, которой было бы достаточно
для выполнения трех витков на диаметре 9 мм. Определим длину отрезка
(3,14×9)×3 = 85мм и добавим еще на концы 20мм. Получим длину
отрезка 105мм. Зажимаем концы двух этих
отрезков и скручиваем (свиваем) оба провода в единый жгутик. Затем на оправке
диаметром 8…9мм делаем из этого жгутика три витка, которые собираем вместе и
обматываем по периметру кольца тонкой ниткой, чтобы кольца не распадались.
Получилось колечко с четырьмя выводами – два начала и два конца. Зачищаем все
четыре конца и скручиваем начало первого провода с концом второго провода – это
будет средняя точка L2, которую в дальнейшем будем
припаивать к основанию (земле). Два других конца будут подключаться к базам VT2 и VT3 (и VT4, VT5 в другом
варианте).
Следует помнить, что питание
на передатчик должно подаваться с контакта реле К1.1
+12В(TX) и от основного источника питания через тумблер S2, установленный на передней панели радиостанции и
имеющий название «Подстройка частоты передатчика».
Кварцевый гетеродин
Схема предлагаемого для
этой радиостанции гетеродина с кварцевой стабилизацией частоты (блок 4) уже
неоднократно применялась в различных конструкциях, описанных в этой книге, и
показана на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Схема кварцевого гетеродина
Схема не имеет
каких либо особенностей, все элементы схемы были описаны ранее. Задающий
генератор с кварцевой стабилизацией частоты (транзистор VT1) работает на третьей гармонике кварцевого резонатора
Z1, имеющего резонансную частоту 8,867 МГц.
Катушка L1 настраивается на третью гармонику кварца
8.867×3 = 26,6 МГц. Индуктивность этой катушки при емкости
25 пФ получается равной 1,43 мкГн, количество витков при диаметре
9 мм и длине 15 мм получается 16,8 витка. Выбираем, что число витков L1 равно 14.
Катушка L2 настраивается на девятую гармонику кварца
8,867×9 = 79,8 = 80 МГц. Индуктивность этой катушки будет
0,263 мкГн при емкости 15 пФ. Количество витков – 12,7, при диаметре
4 мм и длине 8 мм. Выбираем число витков 10.
Примеры настройки различных
схем КГ приведены в главе 7 и главе 12.
Конвертер 144/64 МГц
Принципиальная
электрическая схема примененного в этой радиостанции конвертера 144/64 МГц
приведена на рис. 13.4.
Рис. 13.4. Схема конвертера
Схема не имеет
каких либо особенностей. УВЧ выполнен на двухзатворном полевом транзисторе VT1 типа КП327. Можно применить транзистор КП350А.
Сигнал от антенного переключателя поступает на контур L1C1, настроенный
на частоту 145 МГц. Усиленный сигнал выделяется контуром L2C6 и через
катушку связи L3 (в противофазе) и конденсаторы
С7 и С8 поступает на входы 7 и 8 МС К174ПС1.
Сигнал от кварцевого
гетеродина рис. 13.3 через конденсатор С10 подается на затвор
усилительного каскада, выполненного на VT2. Усиленный сигнал гетеродина выделяется контуром L7С16 и через катушку связи L8 и конденсаторы С17 и С18 в противофазе подается на
выводы 11 и 13 МС К174ПС1. К выводам 3 и 2 МС подсоединяется катушка L4, являющаяся частью колебательного контура L4С11С12. В этом контуре выделяется разностная частота,
которая через катушку связи L5 подается к
каскаду УПЧ, схема которого приведена на рис. 13.5а.
Рис. 13.5. Схема отдельного каскада УПЧ
На блок-схеме
рис. 13.2 этот каскад изображен как блок 2а.
Катушки L1 и L2 на
рис. 13.4 имеют по 5 витков провода (желательно посеребренного)
Ø 0,8мм, намотаны на каркасе Ø 8мм и имеют длину 15мм.
Катушки должны быть разделены экранами.
Катушка L7 имеет 6 витков провода ПЭЛ 0,6 и намотана на каркасе
3,5мм, зазор между витками – 1 мм. Катушка связи L8 имеет 3 витка, намотана сразу двумя скрученными
проводами ПЭЛ 0,3, при этом начало одной катушки соединяется с концом другой, а
это соединение подключается к корпусу. Такого типа катушки связи для подачи
противофазного сигнала неоднократно описывались в предыдущих главах.
Катушка L4 состоит из 7 витков, выводы 3 и 2 от
МС подключаются ко второму витку от начала и от конца
катушки. Дроссель Др1 подключается к среднему витку
катушки L4.
Катушка связи L5 состоит из трех витков ПЭЛ 0,3 и намотана поверх L4 в районе среднего витка этой катушки (возле точки
подключения Др1).
Дроссели Др1 и Др2 могут быть намотаны на ферритовом колечке
7×4×2 (или подобном) проводом ПЭЛ 0,2 и могут содержать 15…20
витков. Марка феррита роли не играет.
Катушка L1 на рис. 13.5 содержит 7 витков, намотана на каркасе
Ø 3,5мм проводом ПЭЛ 0,6. Катушка связи L2 содержит 3 витка и намотана поверх L1 и заземленного конца катушки.
Передающая приставка 64/144 МГц с
УМ
Принципиальная схема
примененной в этой радиостанции передающей приставки приведена на
рис. 13.6.
Рис. 13.6. Схема передающей приставки
Смеситель приставки
выполнен на двухзатворных полевых транзисторах VT1 и VT2, что
обеспечивает достаточно большую мощность сигнала на выходе смесителя. Это очень
важно для начинающих осваивать изготовление УКВ аппаратуры.
Сигнал от УКВ ЧМ
передатчика (блок 1б) подается через катушку связи L1 на контур L2C1, катушка которого имеет заземленный средний виток.
Благодаря такому подключению с концов катушки L2 на затворы транзисторов VT1 и VT2 сигнал от
основного передатчика будет поступать в противофазе, что необходимо для работы
двухтактного смесительного каскада.
Сигнал от кварцевого
гетеродина (блок 4) через конденсатор С18 поступает на усилительный каскад,
выполненный на транзисторе VT5. Усиленный
сигнал гетеродина выделяется в контуре L11C14, а затем
через С12 синфазно подается на вторые затворы VT1 и VT2.
Разностный сигнал на выходе
смесителя выделяется контуром L3С4 и через
катушку связи L4 подается на первый каскад
усилителя мощности VT3.
Катушка L2 содержит 7 витков провода ПЭЛ 0,6 и намотана на
оправке Ø 3,5мм. Зазор между витками – 1мм. Заземляется средний
виток катушки. В некоторых случаях между отводом от среднего витка катушки L2 и землей следует включить дроссель, наподобие
дросселя L10.
Катушка L1 содержит 3 витка провода ПЭЛ 0,3 и намотана поверх
катушки L2 ровно посередине, возле заземленного отвода.
Катушка L3 содержит 4 витка провода ПЭЛ 0,8 (лучше использовать
провод посеребренный) и намотана на оправке Ø 8мм. Растянуть до
длины 12мм. Отвод ровно от среднего витка катушки.
Дроссель L10 можно намотать на ферритовом колечке
7×4×2 или на аналогичном (марка феррита роли не играет), число
витков 15…20.
Размеры катушек УМ, чтобы
не повторяться, возьмите в главе 9,
рис. 12.9.
Настройка
Настройку радиостанции
следует начать с настройки кварцевого гетеродина. Напряжение питания усилителя
мощности должно быть отключено. В книге довольно подробно расписаны варианты
настройки кварцевых гетеродинов, выполненных по различным схемам, поэтому
повторяться не имеет смысла. В процессе
этой настройки следует убедиться в работе каскада усиления на VT3 (рис. 13.6) и убедиться в том, что сигнал КГ
поступает на смеситель через конденсатор С12. Если в процессе наладки окажется,
что поступающее от КГ на смеситель напряжение велико, то С12 нужно будет
заменить конденсатором переменной емкости (подстроечникам) и им подбирать более удобную величину
напряжения.
Затем следует убедиться в
работоспособности каскада усиления на VT2
(рис. 13.4). Если сигнал от гетеродина окажется большим, то можно
параллельно катушке L7 подключить резистор
сопротивлением 1000…300 Ом. Это уменьшит добротность контура и уменьшит
величину подаваемого на смеситель напряжения.
После настройки кварцевого
гетеродина следует приступить к настройке основных
приемника и передатчика (блоки 1а и 1б).
Настройка этих аппаратов в предыдущих главах расписана достаточно
подробно, поэтому никаких проблем возникнуть не должно, если применены заведомо
исправные радиокомпоненты.
Настройку конвертера
следует начать с применением генератора шума. Затем более точную подстройку
контуров следует проводить либо по приему слабослышимых
радиостанций, либо по сигналам специальных генераторов. Все эти методы уже были
неоднократно описаны в этой книге.
Перед началом настройки
усилителя мощности не забудьте подключить эквивалент нагрузки. Это
исключительно важно.
Надеюсь, что у вас не
возникнет проблем с настройкой этого первого УКВ аппарата. В случае
необходимости, проштудируйте еще и еще раз нужные главы этой книги. В крайних
случаях можете обращаться к автору по электронной почте.
Радиостанция
с ГПД
На рис. 13.7 показана
блок-схема несколько измененного варианта предыдущей радиостанции на диапазон
145 МГц.
Рис. 13.7. Блок схема радиостанции с ГПД
Основное
отличие этой радиостанции от предыдущей в том, что вместо кварцевого гетеродина
на фиксированную частоту используется гетеродин с плавной перестройкой по
диапазону (ГПД – генератор плавного диапазона). Кроме того, в этой радиостанции применен
дополнительный усилитель промежуточной частоты с большим коэффициентом усиления
и очень узкой полосой пропускания, что заметно улучшит чувствительность
радиостанции на прием.
Обратите внимание на то,
что в схеме сохранен тумблер S2, который
по-прежнему будет использоваться при необходимости перестройки передатчика на
другую частоту. Необходимость в таких перестройках встречается довольно часто.
Рассмотрим возможные
варианты использования доступных кварцевых резонаторов для гетеродина
смесительного типа, принципиальная схема которого представлена на
рис. 13.8.
Рис. 13.8. Схема гетеродина смесительного типа
Кварцевый генератор
выполнен на транзисторе VT1, генерирует
на основной частоте кварца. На VT2 выполнен
умножитель частоты, который может работать и в режиме удвоения и в режиме
утроения частоты. Умноженная частота
кварцевого генератора выделяется в контуре L2С4С6, затем посредством катушки L3 передается на двухтактный умножитель частоты,
выполненный на VT3 и VT4.
Некоторым радиолюбителям
может не понравиться частое применение двухтактных каскадов умножения и
смешивания частот. Как говорится, вольному – воля. Можете с успехом в подобных
случаях применять одноактные каскады, но лучшего не
добьетесь. Как показал многолетний опыт применения, при использовании
двухтактных каскадов улучшается спектр сигнала за счет отсутствия или нечетных
или четных гармоник, увеличивается мощность сигнала на выходе умножителя. К
тому же на один каскад расходуется меньшее число радиодеталей.
На выходе двухтактного
удвоителя располагается контур L3С8С9, c которого через L4 сигнал поступает к базовым выводам транзисторов VT5 и VT6, работающих
как балансный смеситель частоты от КГ с частотой генератора плавного диапазона
(ГПД), поступающей на смеситель с «Вход 1» через конденсаторы С11 и С12.
Результирующий сигнал выделяется на контуре L5С14С15, после чего сигнал проходит еще один каскад
удвоения на транзисторах VT7 и VT8. На выходе гетеродина находится контур L7С16С17, с которого через L8 сигнал подается и на приемную часть радиостанции
(конвертер) и на передающую.
Определим рабочие частоты
гетеродина и всей радиостанции в целом.
Назначение рабочих частот
На выходе передающей части
радиостанции мы должны получить сигналы в диапазоне 144…146 МГц. Главный
приемник – блок 1а (и передатчик, блок 1б) должны вести прием и передачу на
одной и той же частоте. Ранее было
решено, что такой частотой может быть частота 64 МГц (или близкая к этой).
При этом гетеродин с
плавной перестройкой частоты должен излучать диапазон частот от 144 – 64 = 80 МГц до 146 – 64 =
82 МГц. Это значит, что контур L7С16С17 должен работать в диапазоне 80…82 МГц.
Контур L5C14C15 (перед удвоителем) должен работать в диапазоне
40…41 МГц. Это диапазон частот на выходе смесителя. Чтобы получить такую
сумму частот, необходимо от ГПД иметь частоту не более 10 МГц (из условия
лучшей стабильности), а на долю кварцевого гетеродина приходится частота
порядка 30 МГц.
Довольно часто в
любительской практике можно встретить кварцевый резонатор на частоту примерно
7,7 МГц. Или чуть больше, или чуть меньше – роли не играет. Будем
применять кварц на частоту 7,7 МГц.
Для этой частоты кварца
контур L1С4С6 должен быть настроен на частоту 15,4 МГц,
контур L3С8С9 – на частоту 15,4 × 2 = 30,8 МГц.
Чтобы обеспечить на выходе
смесителя диапазон частот 40…41 МГц, ГПД должен перестраиваться в
диапазоне частот от 40 – 30, 8 = 9,2 МГц
до 41 – 30,8 = 10,2 МГц.
В качестве ГПД можно с
успехом применить генератор, схема которого изображена на рис. 13.9. Можно
применить генератор по более сложной схеме, которая способна обеспечить большую
стабильность частоты, например, схема на рис. 12.8, из которой следует
предварительно убрать цепи модулятора.
Рис. 13.9. Схема ГПД
Теперь остается определить
числа витков катушек. Эту процедуру вы спокойно выполните без подсказки,
напомню только то, что все катушки, работающие на частотах ниже 25 МГц
должны выполняться на каркасах с подстроечными
сердечниками. Катушка ГПД должна наматываться с возможно большим натяжением
провода, между витками должен быть зазор примерно 1мм, длина катушки должна
быть не более 1,5 от диаметра этой катушки. Эти условия могут обеспечить
контуру ГПД приличную добротность, что очень важно для ГПД.
Дополнительный каскад УПЧ
Работа основного приемника
(блок 1а) на фиксированной частоте имеет значительное преимущество по сравнению
со схемой предыдущей радиостанции в том, что на фиксированной частоте можно
установить фильтр ПЧ с приличными характеристиками и создать усилитель сигналов
ПЧ с большим коэффициентом усиления.
В данном случае предлагаю
вам в качестве дополнительного каскада УПЧ использовать двухкаскадный усилитель
сигналов ПЧ с положительной обратной связью, схема которого показана на
рис. 13.10.
Рис. 13.10. Схема УПЧ с Q-умножением
УПЧ с положительной
обратной связью часто называют «усилитель с Q-умножением». Латинской буквой Q обычно обозначается добротность контура, а под
«умножением Q» имеется в виду увеличение
добротности. Известно, что с увеличением добротности контура обостряется резонансная
кривая этого контура и, как следствие этого явления, сужается полоса
пропускания фильтра, в котором этот контур задействован.
Подобного рода усилители с Q-умножением описаны в главе 6, поэтому останавливаться на подробном описании принципа
работы этого УПЧ нет необходимости. В качестве транзистора VT2 в этой схеме можно применить транзистор KT610, как это сделано на рис. 6.3.
Некоторые советы
Все блоки радиостанции
между собой следует соединять короткими отрезками тонкого коаксиального кабеля
с волновым сопротивлением примерно 50…60 Ом.
ГПД следует смонтировать в
достаточно жестком корпусе, все соединения должны быть выполнены толстым
одножильным проводом. Все детали должны быть закреплены, никакое «болтание»
деталей и проводов не допускается. Ось от конденсатора настройки (С3 на
рис. 13.9) должна быть выведена на переднюю панель и иметь приличную шкалу
настройки. Соединения С3 с катушкой можно выполнить отрезком коаксиального
кабеля. При этом учтите, что емкость кабеля прибавится к общей емкости контура.
Подключение к конденсатору настройки дополнительных емкостей сделайте по
расчетам с помощью программы INDUKTIW.
Основной приемник и
передатчик (блоки 1а и 1б) можно прикрепить к разным сторонам металлического
листа. Затем этот лист закрепить на общем корпусе радиостанции.
Следует хорошо продумать
экранирование контуров УВЧ, ГПД и усилителя мощности. Вопросы экранирования
других узлов и блоков нужно решать по месту, исходя из конструктивных
соображений.
Не стремитесь к
миниатюризации, пока не освоите основы создания УКВ аппаратуры. Для создания
миниатюрных аппаратов у вас еще будет достаточно времени.
Если вам по каким то причинам не нравится предложенный мною для этой
конструкции блок – выбирайте любой другой из числа описанных в этой книге. Я
постарался привести в этой книге как можно больше различных вариантов для
одного и того же блока.
Радиостанция
для диапазона 435 МГц
Блок – схема радиостанции
приведена на рис. 13.11.
Рис. 13.11. Блок-схема радиостанции на
435 МГц
От блок-схемы предыдущей
радиостанции блок-схема на рис. 13.11 отличается только задействованными
частотами.
Настройка основного
приемника (1а) и передатчика (1б) должна быть выполнена на самой возможно
высокой частоте. Для К174ХА34 эта частота должна быть порядка 100 МГц. Но
не будем рисковать и примем для фиксированной настройки основного блока (эта
частота также будет промежуточной частотой радиостанции) частоту 80 МГц.
В качестве перестраиваемого
по частоте гетеродина (блок 4) будем использовать гетеродин, схема которого
размещена на рис. 13.8, но совершенно с другими частотами. Схема нового
варианта блока 4 показана на рис. 13.12.
Рис. 13.12. Схема перестраиваемого по частоте
гетеродина
Рассмотрим один из
возможных вариантов задействованных в радиостанции частот. Предположим, что в
КГ используется кварцевый резонатор на частоту 12 МГц. Такие резонаторы не
являются редкостью, хотя вы можете использовать кварц совершенно на другую
частоту.
В качестве конвертера (блок
2) примем устройство, схема которого показана на рис. 13.13.
Рис. 13.13. Схема конвертера на диапазон
435 МГц
В качестве передающей
приставки примем устройство, схема которого показана на рис. 13.14.
Усилитель высокочастотных сигналов выполнен на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ3128.
Эти транзисторы отечественного производства применялись в телевизионных
приемниках на ДМВ диапазонах. Они обладают довольно приличными шумовыми
параметрами и не очень капризные в эксплуатации. Если у вас появятся зарубежные
транзисторы с лучшими параметрами, то можно будет их использовать в этой схеме,
только сначала следует уточнить величину напряжения питания, при которой должны
работать новые транзисторы.
Аналогичную схему УВЧ можно
использовать и для диапазона 145 МГц.
Смесительный каскад
выполнен на транзисторе VT3 типа КП303.
Можно использовать КП305 или КП307.
На транзисторе VT4 выполнен умножитель частоты, поступающей от
гетеродина. Каскад может работать и в режиме удвоения частоты, и в режиме
утроения. В данном случае этот каскад будет работать удвоителем. Сигнал с
выхода удвоителя (L9) через конденсатор С19 подается
в истоковую цепь смесителя VT3.
В качестве передающей
приставки используется устройство, схема которого приведена на рис. 13.14.
Рис. 13.14. Схема передающей приставки
Сигнал от передатчика 1б
поступает на Вход 2 и контур L1C1C2. Катушка связи L2 подает сигнал к базам балансного смесителя,
выполненного на VT1 и VT2. С другой стороны через конденсаторы С5 и С6 на затворы этих же транзисторов подается сигнал от каскада
на транзисторе VT4, который является последним
каскадом гетеродина и работает в режиме удвоения частоты.
Результирующий сигнал на
выходе смесителя выделяется в контуре L3С10С11.
В непосредственной близости от этого контура (на удалении 4…6мм) располагается
параллельный контур L4С13С14, который оказывается индуктивно
связанным с выходным контуром смесителя. Система из этих двух, связанных между
собой индуктивно, контуров выполняет роль полосового
фильтра для частот диапазона 432…436 МГц.
Каскад на транзисторе VT3 является предварительным усилителем мощности. Сигнал
с выхода контура L6С18С19 по отрезку коаксиального
кабеля должен подаваться на блок усиления мощности.
В качестве усилителя
мощности можно без изменений применить УМ, схема которого показана на
рис. 9.10. Там же имеется описание всех примененных контуров.
Выбор рабочих частот
Вернемся к схеме гетеродина
– рис. 13.12.
В нашем варианте применения
кварца на частоту 12 МГц в контуре L1C4C6 должна выделяться третья гармоника основной частоты
кварца – 36 МГц. Следовательно, VT2 должен
работать в режиме утроения частоты.
На контуре L3C8C9 должна выделяться частота 72 МГц (36 ×2 =
72).
Напоминаю, что ранее нами
принята частота ПЧ = 80 МГц. Поэтому на выходе перестраиваемого гетеродина
следует иметь диапазон частот от 432 – 80 = 352 МГц до 436 – 80 =
356 МГц.
Вспомните, что последние
каскады гетеродина находятся в конвертере (VT4 на рис. 13.13) и передающей приставке (VT4 на рис. 13.14) и они будут работать в режиме
удвоения частоты. Следовательно, перед
этими удвоителямя (т.е. на выходе L8 рис. 13.12) должен быть выделен диапазон частот
от 352 : 2 = 176 МГц до 356 : 2 = 178 МГц.
Из этого видно, что на
контуре L5С14С15 должны выделяться частоты в диапазоне от 176 : 2 = 88 МГц до 178 : 2 = 89 МГц. Это частоты
получаются в результате преобразования на выходе смесителя, на вход которого от
кварцевого генератора поступает сигнал частотой 72 МГц.
Отсюда вычисляем диапазон
частот, которые должны подаваться на смеситель от генератора плавного
диапазона.
Нижняя частота равна 88 –
72 = 16 МГц, верхняя частота равна 89 – 72 = 17 МГц.
ГПД должен выдавать сигналы
частотой 16…17 МГц. Построить такой ГПД можно или на одном транзисторе,
или с удвоением частоты (на нескольких транзисторах).
Примем
вариант однотранзисторного ГПД, схема которого
показана на рис. 13.9. В
дальнейшем можно будет применить более сложную схему ГПД.
Вариант изготовления
аппаратуры из отдельных блоков очень привлекателен тем, что позволяет без
больших затрат убирать неудачный блок, а вместо него устанавливать новый.
Конструкция получается несколько более громоздкой, зато всегда имеется
возможность для дальнейшей модернизации.
Дополнительные
устройства радиостанций
Выходные каскады УМ
При разработке конструкции выходного каскада усилителя мощности передатчика
для диапазона 145 МГц можно пользоваться типовой схемой, показанной на
рис. 13.15.
Рис. 13.15. Схема типового выходного каскада УМ
По изображенной на
рис. 13.15 схеме можно создать выходной каскад для усилителя мощности от 2
до 80 Вт. Величина выходной мощности будет зависеть от типа задействованного
транзистора, напряжения питания и от мощности подаваемого на вход сигнала.
В таб. 13.1 приведены
данные элементов схемы рис. 13.15 в зависимости от типа примененного
транзистора. В таблице применены следующие обозначения:
Uп – напряжение источника питания, Рвых
– мощность на выходе отлаженного усилителя, Рвх –
мощность подаваемого на вход сигнала, Кус – коэффициент усиления каскада, С1…С5
и L1…L4 – примененные
в схеме конденсаторы и катушки.
Таблица 13.1. Данные элементов схемы на рис. 13.15
|
VT1 |
Uп [В] |
Pвых [Вт] |
Pвх [Вт] |
Кус [dB] |
C1 [пФ] |
C2 [пФ] |
C3 [пФ] |
|
КТ920А |
12,6 |
2 |
0,3 |
~10 |
4…20 |
6…30 |
47 |
|
КТ920Б |
12,6 |
5 |
0,8 |
~10 |
4…20 |
6…30 |
47 |
|
КТ920В |
12,6 |
20 |
6,6 |
~9 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
|
КТ920Г |
12,6 |
15 |
5 |
~8 |
10/40 |
10/60 |
2×47 |
|
КТ922А |
28,0 |
5 |
0,5 |
~12 |
4…20 |
6…30 |
47 |
|
КТ922Б |
28,0 |
20 |
3,6 |
~10 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
|
КТ922В |
28,0 |
40 |
10 |
~10 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
|
КТ922Г |
28,0 |
17 |
3,6 |
~10 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
|
КТ925А |
12,6 |
2 |
0,3 |
~12 |
4…20 |
6…30 |
47 |
|
КТ925Б |
12,6 |
5 |
1 |
~10 |
4…20 |
6…30 |
47 |
|
КТ925В |
12,6 |
20 |
6,6 |
~10 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
|
КТ925Г |
12,6 |
15 |
5 |
~10 |
10…40 |
10…60 |
2×47 |
Таблица 13.1. Продолжение
|
VT1 |
C4 [пФ] |
C5 [пФ] |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
|
КТ920А |
10…40 |
10….40 |
2/7/0,5 |
7/5/0,5 |
2,5/7/1 |
2,5/7/1 |
|
КТ920Б |
10…40 |
10…40 |
2/7/0,5 |
7/5/0,5 |
2,5/7/1 |
2,5/7/1 |
|
КТ920В |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ920Г |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ922А |
10…40 |
10…40 |
2/7/0,5 |
7/5/0,5 |
2,5/7/1 |
2,5/7/1 |
|
КТ922Б |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ922В |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ922Г |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ925А |
10…40 |
10…40 |
2/7/0,5 |
7/5/0,5 |
2,5/7/1 |
2,5/7/1 |
|
КТ925Б |
10…40 |
10…40 |
2/7/0,5 |
7/5/0,5 |
2,5/7/1 |
2,5/7/1 |
|
КТ925В |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
|
КТ925Г |
8…30 |
8…30 |
0,5/6/1,5 |
6/4/0,5 |
2,5/7,5/1,5 |
2,5/7,5/1,5 |
Параметры катушек L1, L2, L3 и L4 записаны
следующим образом:
Первое число обозначает количество витков, второе число – диаметр оправки в мм, на которой должна наматываться эта катушка, третье числа – диаметр провода в мм, которым должна быть намотана катушка. Имеется в виду, что для намотки катушек используется медный посеребренный провод.
ВЧ разъемы
Для подключения антенны к
радиоприемной аппаратуре используются специальные высокочастотные разъемы.
Существует большое число типов самых разнообразных разъемов, каждый из этих
типов предназначен для определенного типа кабелей и имеет соответствующее
волновое сопротивление.
Следует помнить, что каждый
из разъемов, даже если он применен с соответствующим ему кабелем, вносит
определенные потери передаваемой через этот разъем ВЧ энергии. Даже в идеальном
случае применения разъема КСВ ухудшается на несколько десятых долей. (О
коэффициенте стоячей волны КСВ читайте в главе
15.)
Если же вы решаетесь
применить какой – то случайный, с неизвестным волновым сопротивлением, разъем,
то вы рискуете потерять многое и при передаче и при приеме.
Поэтому советую вам в
домашней самодельной аппаратуре отказаться от применения случайных разъемов и
соединять фидер с выходом УМ (или с входом УВЧ) напрямую.
Антенные переключатели
Варианты АП для РЛС
Проблема переключения
антенны с выхода УМ передатчика на вход УВЧ всегда была одной из главных на УКВ
любительской радиостанции. Если на коротких волнах применение специальных
антенных реле довольно простой конструкции вполне допустимо, то на УКВ
применять подобные реле нельзя.
Чтобы немного разобраться в
вопросе переключения одной и той же антенны с приема на передачу и наоборот,
следует обратиться к опыту подобных переключений в радиолокационных станциях
(РЛС) старого типа.
Вы знаете, что в РЛС после
передачи в определенном направлении очень мощного импульса ВЧ энергии станция
практически моментально должна переключить антенну на прием, чтобы обработать
отраженную от обнаруженного объекта энергию этого импульса. Подобные циклы
являются основой работы РЛС.
В старого типа РЛС проблема
переключения антенны решалась с помощью отрезков волноводных линий и
газоразрядных замыкателей.
Рассмотрим варианты
антенного переключателя радиолокационных станций, использующих общую антенну
для передачи и приема, который служит для автоматического переключения антенны
с выхода передатчика ко входу приемника. Во время
передачи энергия СВЧ колебаний, создаваемая передатчиком, должна поступать в
антенну и не просачиваться на вход приемника, чтобы защитить входные цепи
приемника от повреждения. При переходе РЛС на прием, поступающий от антенны
сигнал не должен поглощаться в цепях генератора, а с минимальными потерями
поступать на вход приемника.
Учитывая, что передатчик
РЛС средней мощности генерирует импульсы с мощностью в
несколько сот киловатт, а допустимая мощность на входе
приемного устройства должна быть менее 100 мВт, определяем порядок величины
переходного затухания, требуемого от антенного переключателя,
L= 10 lg (100 · 103/10-1) = 60 дБ.
Из условия минимальных
потерь следует, что линия передачи должна работать в режиме согласования
как во время приема, так и во время передачи, с учетом элементов антенного
переключателя. Время переключения РЛС с одного режима на другой должно быть
порядка долей микросекунды.
Основным элементом антенного
переключателя является управляемый элемент: газовый разрядник,
полупроводниковый прибор или ферритовый элемент.
Ответвительная схема АП является одной из наиболее ранних схем АП,
применявшихся в радиолокации. Она широко использовалась в РЛС до появления БАП
на щелевых мостах и ферритового АП. Работа схемы ОАП основана на использовании
двух различных переключательных элементов, включенных в линию передачи между
передатчиком и антенной. В качестве переключательных элементов применяют
специальные газоразрядные приборы СВЧ – резонансные разрядники.
Известно несколько
вариантов последовательного и параллельного включения разрядников в волновод
АП. Схема первого из вариантов показана на рис. 13.16. На этом рисунке
вместо волноводной линии мною показана линия коаксиальная. Для данной схемы это
практически одно и то же.
Рис. 13.16. Схема ответвительного
антенного переключателя.
Показанная на
рис. 13.16 одна из распространенных схем ОАП содержит параллельно
включенный разрядник в ответвлении приемника и последовательно включенный
разрядник в волноводе передатчика, а также использует свойства
короткозамкнутого и разомкнутого отрезков линии длиной λ/4
и λ/2.
Газовый разрядник
представляет собой баллон, наполненный смесью водорода или аргона с парами воды
под давлением порядка 3…30мм рт.ст. В баллоне имеются
два основных электрода и электрод поджига.
Дело в том, что отрезки
волноводных линий определенной длины обладают некоторыми замечательными
свойствами. Так отрезок волновода длиной λ/4
короткозамкнутый на конце носит название «четвертьволновый трансформатор» или
«четвертьволновый шлейф». Включенный в волноводную линию короткозамкнутый отрезок не вносит никаких
потерь энергии потому что его входное сопротивление
равно бесконечности.
Точно таким же свойством
обладает разомкнутый на конце отрезок полуволновой линии.
Во время излучения мощного
импульса передатчика оба разрядника пробиваются и представляют собой
сопротивления, близкие к короткому замыканию. Поэтому мощность передатчика лишь
с небольшими потерями проходит в антенну. Функции устройства защиты приемника в
этой схеме выполняет разрядник в плече приемника, называемый разрядником защиты
приемника (РЗП).
При приеме сигнала низкого
уровня разрядники не горят. Поэтому разрядник, последовательно включенный в
плечо передатчика и называемый разрядником блокировки передатчика (РБП),
создает для принимаемого от антенны сигнала Рс
полуволновый разомкнутый на конце отрезок волновода, имеющий очень большое
входное сопротивление. (При необходимости приема сигналов в
относительно широкой полосе частот – до 5% от средней частоты рабочего
диапазона – используют два последовательно включенных РБП. РЗП,
включенный параллельно, в этом случае «прозрачен» для поступающего от антенны
сигнала и пропускает его с незначительными
потерями в приемник.
Шлейфовый переключатель содержит
разрядники, включенные в отрезки линии
(ответвления или шлейфы), присоединенные параллельно главному фидеру.
На рис. 13.17 показана
схема шлейфового переключателя. Волновод на этой
схеме изображен в виде двухпроводной линии.
Рис. 13.17. Схема шлейфового АП
Разрядник Р1, называемый разрядником
защиты приемника (РЗП), включен в ответвление к приемнику на расстоянии λ/4 от места присоединения ответвления к главному
фидеру. Разрядник Р2, называемый разрядником блокировки передатчика (РБП), включен в замкнутое на
конце ответвление (полуволновый шлейф) на расстоянии λ/4
от места присоединения ответвления к главному фидеру. Расстояние между местами
присоединения двух ответвлений равно λ/4.
При поступлении в антенный
переключатель мощного импульса от передатчика в разрядниках возникает газовый разряд и их сопротивление
резко уменьшается. Благодаря тому, что разрядники подключены к главному
фидеру через отрезки линий длиной λ/4, входные
сопротивления этих линий в месте их
присоединения к главному фидеру весьма велики, и ответвления не создают помех
для прохождения импульса от передатчика к антенне. Разрядник защиты приемника
вносит большое затухание в линию, присоединяющую приемник, и тем защищает вход
приемника от мощного сигнала.
В режиме приема, когда от
антенны поступает небольшая мощность, газовый пробой в разрядниках не возникает
и принятый антенной сигнал беспрепятственно проходит по ответвлению в приемник.
Этот сигнал не поступает в цепи передатчика, так как короткое замыкание на
конце шлейфа, находящееся на расстоянии λ/2 + λ/4 от места присоединения ответвления к приемнику,
трансформируется в очень большое сопротивление, отключающее цепи передатчика от
антенны.
АП для любительских радиостанций
Антенный переключатель для
любительской радиостанции можно
создать по подобию любой из двух рассмотренных ранее схем.
В конце 1970-х годов мною
был опробован АП по рассмотренной выше шлейфовой
схеме. Вместо разрядников в качестве переключающих элементов использовались
контакты специального электромагнитного реле, которое включалось при
переключении радиостанции для работы на передачу. Контактные пластинки обычного
электромагнитного реле очень длинные, поэтому пришлось на базе
электромагнитного реле с достаточно мощным электромагнитом делать систему из
очень коротких контактных пластин. Схема АП показана на рис. 13.18.
Рис. 13.18. Шлейфовый
вариант АП
АП по этой схеме работал
нормально. Неприятные ощущения были только от хлопков срабатывающего
реле. Потом появилась идея заменить короткозамыкающие
контакты реле на транзисторные ключи. Схема подобного ключа на транзисторе
КТ315 показана на рис. 13.19. Транзистор КТ315 имеет короткие выводы и
может нормально справляться с работой замыкания центральной жилы кабеля на
оплетку под управлением постоянного напряжения +U(TX).
Рис. 13.19. Транзисторный ключ на КТ315
Под точкой А имеется в виду точка на центральной жиле кабеля, эмиттер
транзистора VT1 должен соединяться с
заземленной оплеткой кабеля.
К сожалению
мне не удалось до конца разработать эту тему. Предлагаю заняться этим вопросом
заинтересованному читателю.
АП с переключающими диодами
В качестве управляемого
переключающего прибора вместо газового разрядника для АП любительской
радиостанции можно использовать специальные СВЧ
переключающие диоды.
Большую перспективу
применения в переключающих устройствах СВЧ имеют диоды на основе p-i-n-структуры,
обладающие управляемым переменным активным сопротивлением. Эти диоды отличаются
простотой изготовления и содержат центральную область слаболегированного
полупроводника (i-область) и контактные области с обеих сторон с высокой
концентрацией акцепторной и донорной примесями (p+ и n+ области).
При подаче положительного смещения сопротивление диода становится очень малым, а
при отрицательном смещении сопротивление увеличивается до нескольких килоом. Это свойство диода используется для коммутации
сигналов в СВЧ трактах.
Для применения в АП
любительской УКВ радиостанции могут быть с успехом задействованы диоды
КА517А-2, КА517Б-2, КА517А, КА517Б. Вот некоторые данные этих диодов.
Критическая частота, не
менее …………….. 75 ГГц;
Прямое сопротивление
потерь, не более ….. 5 Ом;
Пробивное напряжение, не
менее …………..300 В;
Общая емкость диода при Uобр = 100 В
…..0,15…0,4 пФ.
На рис. 13.20 показана схема одного из
возможных вариантов АП для УКВ любительской радиостанции. АП
построен по рассмотренному выше варианту ответвительного
АП для РЛС.
Рис. 13.20. Схема АП для УКВ радиостанции
В схеме использованы
переключающие СВЧ диоды КА517А. Можно использовать и другие аналогичные. Для
нормальной работы диодов требуется напряжение смещения в пределах 6…9В. Эта
величина устанавливается резистором R1 и
подается к диодам через R2 и дроссель Др1.
Во время приема сигналов от
антенны диоды VD1 и VD2 находятся в разомкнутом состоянии
и сигнал от антенны свободно поступает на вход приемника. При этом диоды
VD1 и VD2 представляют
собой очень большое сопротивление, следовательно VD2 препятствует распространению сигнала от антенны к
выходным цепям передатчика.
Как только на выходе
передатчика появится сигнал достаточной мощности, чтобы открыть диоды VD1 и VD2, диод VD1 соединяет центральную жилу кабеля W1 на оплетку, тем самым преграждает путь к приемнику
сигналам от передатчика. Диод VD2 от сигнала
передатчика открывается и пропускает этот сигнал к антенне.
После исчезновения сигнала
от передатчика вся система возвращается в первичное состояние – устанавливается
режим приема сигналов от антенны.