Г.Тяпичев
«Как построить УКВ радиостанцию». Глава 6.
Глава 6. Усилители высокой частоты и конвертеры
УВЧ с низкоомным входом и выходом
УВЧ для телевизионных каналов ДМВ
Конвертер для приема на диапазоне 29 МГц
Конвертер для диапазона 145 МГц
Конвертер 145 МГц на полевых транзисторах
Конвертер на двухзатворных полевых транзисторах
Конвертер для диапазона 435 МГц
Конвертеры для диапазона 1296 МГц
Еще один конвертер на диапазон 1296 МГц
Усилитель
Высокой Частоты (УВЧ) является первичным звеном радиоприемника, которое
связывает приемник с антенной. Очень часто радиолюбители для названия этого
устройства применяют слово «преселектор», которое можно расшифровать как «предварительный
выбор частоты». На мой взгляд, понятие «УВЧ» имеет более широкий смысл, чем
понятие «преселектор». Главная задача преселектора состоит в «выборе частот», т.е. в выделении
нужного сигнала из общей массы поступающих на антенное устройство ВЧ сигналов.
УВЧ кроме селекции должен также и усиливать выбранные
сигналы.
К УВЧ любого приемника предъявляются следующие основные требовании.
q
Необходимость
ослабления сигналов на побочных каналах приемника (т.е. на зеркальной и
промежуточной частотах
радиоприемника), при этом ослабление полезного сигнала, поступающего из
антенны, должно быть минимальным. Ослабление всех нежелательных сигналов характеризует избирательность УВЧ.
q
УВЧ должен
усиливать поступающий от антенны сигнал, при этом следует уделить внимание
тому, чтобы УВЧ не вносил повышения шумов. Минимальные шумы – это самое основное требование к УВЧ
для УКВ приемной аппаратуры. В
густонаселенных радиолюбителями районах УВЧ, кроме того, должен способствовать
увеличению динамического диапазона радиоприемника, поскольку при этом снижаются
уровни помех в тракте усилителя радиочастоты и на входе смесителя. Но это в
большей степени относится к приемникам КВ.
q
УВЧ должен быть
хорошим согласующим устройством
между входным волновым сопротивлением фидера приемной антенны и первым каскадом
усиления УВЧ (или смесителя). Равенство этих сопротивлений обеспечивает
максимальную передачу высокочастотной энергии на вход первого каскада УВЧ
приемника (или смесителя). От качества согласования зависит чувствительность
радиоприемника.
При высоком
уровне помех между антенным входом и УВЧ применяют специальные ВЧ фильтры. Эти
фильтры могут быть как перестраиваемые, так и не перестраиваемые по частоте.
Для работы в различных участках УКВ
диапазонов применяют, как правило, фильтры неперестраиваемые.
Перестраиваемый преселектор
с высокой избирательностью для низкочастотных УКВ диапазонов можно выполнить на
спиральных резонаторах, которые представляют собой полые металлические цилиндры
или прямоугольные коробки, внутри которых на равных расстояниях от стенок
размещены катушки индуктивности. Внутренняя поверхность цилиндров или коробок
должна иметь хорошую проводимость на высоких частотах, поэтому она должна быть возможно более гладкой и, как правило, эту поверхность
серебрят. Рассмотрение конструкций спиральных резонаторов не входит в число
задач этой книги.
УВЧ
должен усиливать принимаемый сигнал до
уровня, превышающего уровень шумов смесителя. Уровень шумов УВЧ в наибольшей
мере определяет уровень шумов приемника и, следовательно, чувствительность приемника. Поэтому все элементы УРЧ и в
особенности транзисторы выбирают с
учетом их шумовых параметров. Граничные частоты транзисторов УВЧ должны быть по крайней мере в 3—5 раз выше рабочей частоты. Ток
коллектора в рабочей точке не рекомендуется выбирать меньше 0,5—1 мА, так как
при этом сильно сказывается зависимость параметров транзистора от температуры и
значительно уменьшается крутизна транзистора.
Перечисленные
выше требования к УВЧ дают основание к тому, чтобы в этой книге рассматривать
не конкретно схему только каскадов УВЧ, а дополнить эти схемы схемами устройств
согласования УВЧ с фидерами антенн и смесителями. Поэтому мною принято решение
в этой главе приводить схемы реально существующих и полностью работоспособных
принципиальных электрических схем так называемых конвертеров, которые включают в себя фильтр ВЧ, УВЧ, смеситель и
первый каскад УПЧ. Иногда будут в состав конвертера включены и схемы
гетеродинов, если они будут достаточно простые.
В этом разделе
я привожу схемы и краткое описание отдельных блоков, которые могут применяться
как отдельные от основного приемника, самостоятельные внешние блоки усиления
высокой частоты. Как правило, эти внешние УВЧ стоит применять, если вы
используете радиоприемник с недостаточной чувствительности.
Проверить
достаточность чувствительности вашего УКВ приемника очень просто. Для этого
нужно настроить приемник с подключенной антенной настроить на чистый от станций
участок диапазона и замкнуть антенный вход приемника на корпус (на землю). Если
вы при этом наблюдаете резкое снижение
шумов на выходе приемника, то чувствительность вашего приемника вполне
достаточная.
Но если
резкого снижения шумов не наблюдается, или никакого снижения нет вообще, то это
означает, что вы должны либо улучшить согласование антенны с фидером, либо
увеличить чувствительность приемника путем добавления внешних малошумящих
каскадов усиления высокой частоты.
Иногда внешний
усилитель подключают непосредственно к
антенне. В этом случае УВЧ должен быть защищен от попадания влаги и
хорошо согласован с одной стороны с выходом антенны, с другой стороны – с
антенным фидером. Также необходимо решить вопрос с подачей питания на этот
антенный усилитель. Несколько схем антенных усилителей рассматривается в
последних главах книги, где описаны УКВ антенны.
На
рис. 6.1 показана схема малошумящего УВЧ, предназначенная для работы в
качестве первого каскада.
Рис. 6.1. Широкополосный
УВЧ
В схеме
применен сверхвысокочастотный малошумящий транзистор VT1 типа КТ3132 или КТ3101. УВЧ не имеет резонансных
контуров и в качестве нагрузки транзистора работает высокочастотный
трансформатор Тр1, намотанный на кольце диаметром 7…8 мм из феррита марки
50ВЧ. Изготовленный по этой схеме и указанными элементами, УВЧ может работать в
диапазоне частот от 50 до 200 МГц. Если использовать ферритовое кольцо с более
высокочастотными параметрами, то можно рассчитывать на работу УВЧ на более
высоких частотах.
Конструктивное
выполнение ВЧ трансформатора показано на рис. 6.2.
Рис. 6.2. Конструкция трансформатора Тр1
Трансформатор
имеет три обмотки, которые должны соединяться между собой точно по схеме.
Начало и конец первой из обмоток на схеме помечены как н1 и
к1, начало и конец второй – как н2
и к2
и т.д. Первая и вторая обмотки
имеют по 5 витков, третья обмотка – 2 витка из провода ПЭЛ-0,2…0,3. При
изготовлении трансформатора берутся три
куска провода такой длины, чтобы обеспечить точное
выполнения необходимого количества витков. Затем начала трех кусков зажимаются
вместе и провода скручиваются в плотный жгут, который после этого наматывается
на ферритовое кольцо. Нужно не забыть, что после намотки на кольцо двух витков
следует вывести конец третьей обмотки к3
и дальше продолжать намотку жгута, который будет состоять уже из двух
проводов.
Катушка L1 на рис. 6.1 представляет собой ВЧ дроссель,
также намотанный на аналогичном ферритовом кольце. Число витков на кольце из
феррита 50ВЧ диаметром 7…8 мм должно быть 17… 20.
В качестве диодов VD1 и VD2 можно использовать также КД522, КД514 и даже Д220
или Д219 – в крайнем случае.
Входное и выходное сопротивления УВЧ примерно равны между собой и
составляют 50 Ом.
За последние
годы на рынках страны появились телевизионные антенны производства польских
фирм. Эти антенны снабжаются достаточно чувствительным и малошумящим УВЧ.
Особенность антенны является то, что она требует хорошего заземления.
Малоопытные владельцы этих конструкций часто не обращают
внимание на это обстоятельство, поэтому усилители антенны выходят из
строя при первой же небольшой грозе. Поэтому на рынке (во всяком случае, в
нашем городе) можно купить отдельную плату с подобным антенным усилителем. Я
иногда пользовался подобной возможностью. На одной из этих плат стоит
обозначение SWA-49 и указано зашифрованное название производителя – AST.
Установив
подобный усилитель на своей антенне, вы, возможно, сможете решить свои проблемы
с приемом удаленных УКВ станций.
Точные
параметры этих усилителей мне неизвестны, практика показывает, что они
обеспечивают довольно хорошее усиление сигнала на частотах от 50 до 600 МГц.
В начале этого раздела было
рассказано о двух вариантах УВЧ, которые могут работать в большом диапазоне
частот. Такие УВЧ обычно называются широкополосными и используются в
приемниках, предназначенных для просмотра довольно большого частотного
диапазона. Но в любительской практике необходимость в такого рода приемниках бывает очень редко. Чаще всего
радиолюбителю необходим приемник, работающий в пределах довольно узкого
любительского диапазона. К тому же, приемник с широкополосным УВЧ на входе
будет подвержен помехам от близкоработающих мощных
вещательных радиостанций. Поэтому в этом разделе я предлагаю для вашего
рассмотрения принципиальную схему УВЧ, который способен организовать прием
сигналов только в узкой полосе частот, что избавит вас от помех и одновременно
улучшит другие параметры вашего приемника.
На рис. 6.3 показана
схема очень эффективного УВЧ, который можно применять в низкочастотных участках
УКВ диапазона. Данная конструкция разработана мною и предназначена для
применения на диапазоне 145 МГц.
Рис. 6.3. Усилитель с умножителем добротности
Несколько лет тому назад
мною была разработана схема УВЧ с умножителем добротности (умножителем Q) на полевом транзисторе КП303Д и последующим апериодическим каскадом усиления на
транзисторе КТ610. По этой схеме был построен внешний усилитель ВЧ, который
показал исключительно хорошие результаты при совместной работе со связными
ламповыми приемниками. Как потом оказалось, этот УВЧ заметно улучшал чувствительность и
избирательность даже многих конструкций транзисторных связных приемников. Отличные результаты были получены при приеме
сигналов от Искусственных Спутников Земли (ИСЗ) RS-10/11 и RS-12/13
на диапазоне 29 МГц. Схема и описание этого УВЧ находится в Интернете на моем
сайте в разделе «Модемы». Файл
называется preselek.zip.
При попытке применения
подобного УВЧ на диапазоне 144 МГц в конструкцию пришлось внести некоторые
изменения. Схема этого доработанного варианта как раз и находится на
рис. 6.3.
В конструкции применены
широкодоступные радиодетали, непременное требование одно – переменный резистор R3 не должен быть проволочным (т.е. должен быть безиндуктивным).
Сигнал из антенного фидера
ВЧ сигнал поступает через конденсатор очень маленькой емкости С1 на контур L1C2. Величину емкости С1 можете
подбирать по своему усмотрению, но в любом случае она не должна на диапазоне
145 МГц превышать 3,3 пФ. На более низкочастотных
диапазонах, например, на 29 МГц, эта величина может быть увеличена до
8 пФ.
Резисторы R4, R5 и R6 задают режим работы транзистора VT1. Через резисторы R1 и R3
осуществляется обратная связь контура L1C2 с истоком транзистора VT1. Чем меньше величина сопротивления переменного
резистора R3, тем больше величина напряжения
обратной связи и одновременно увеличивается добротность контура. Происходит так
называемый процесс умножения добротности контура (умножение Q). При некоторой величине этого напряжения усилитель
превращается в генератор. Та величина напряжения обратной связи, при которой
УВЧ превращается в генератор, называется «порогом генерации». Самой высокой
добротностью контур L1C2 обладает при напряжении обратной связи близком к
порогу генерации. В этом случае УВЧ имеет самую узкую полосу пропускания, но
несколько повышаются шумы. Поэтому, когда от вашего приемника требуется самая
высокая чувствительность, УВЧ следует настроить на более широкую полосу
пропускания.
Транзистор VT2 работает как обычный апериодический усилитель. В
этом каскаде применен малошумящий высокочастотный транзистор средней мощности KT610. В своих конструкциях можете применять иные, более
удобные для вас, транзисторы.
Катушка L1 бескорпусная, имеет 5
витков провода ПЭЛ-0,6 и намотана на болванке диаметром 8 мм. Длина
катушки – 25 мм. Отвод выполнен от середины катушки. Катушка L2 представляет собой высокочастотный дроссель и
делается только в том случае, когда при настройке не удается достигнуть порога
генерации. Катушка наматывается куском провода ПЭЛ-0,4 длиной 0,1…0,2 от длины
волны, на которой применяется УВЧ. Конденсатор С2
должен быть обязательно с воздушным диэлектриком.
На рис. 6.4 показана схема точно такого
же УВЧ, но предназначенная для работы на диапазоне 29 МГц. Может
применяться и на КВ диапазонах, но при этом следует
выбирать соответствующие этим диапазонам параметры контурных катушек.
Рис. 6.4. УВЧ для диапазона 29 МГц
Для диапазона 29 МГц
катушка L1 должна быть выполнена на каркасе 8 мм, число
витков – 25 проводом ПЭЛ-0,4, длина намотки – 15 мм.
Для использования подобного
усилителя на других диапазонах смотрите информацию в Интернете на сайте по
адресу http://r3xb-tga.narod.ru/.
Если у
вас появилось желание применить УВЧ, схема которого показана на рис. 6.4,
на каких-то других диапазонах и у вас нет возможности взять информацию в
Интернете с моего сайта, то для такого случая приведу краткие рекомендации.
Определить необходимость
подключения к вашему приемнику преселектора очень
просто. Если речь идет о коротковолновом приемнике, то для такого определения
следует включить приемник с обычной антенной и настроить его на свободную от
работающих станций частоту, при этом на выходе приемника должны быть слышны
только шумы эфира и внутренние шумы приемника. Следует заметить уровень шума на
выходе. Если при отсоединении антенны от включенного приемника уровень шумов не
изменился, или изменился незначительно, то вам срочно следует изготовить преселектор и включить его в постоянную работу с этим
радиоприемником.
Для определения
необходимости использования преселектора с УКВ
приемником следует не отключать антенну, а накоротко замкнуть антенный ввод на
корпус. Если при таком замыкании уровень шумов на выходе не изменился, то
вполне вероятно и в данном случае можно надеяться на помощь преселектора.
УВЧ, схема которого
приведена на рис. 6.4, является
предварительным усилителем высокой частоты с регулируемым сужением полосы пропускания
за счет положительной обратной связи. Это так называемый эффект Q-умножения. В конструкции применены малошумящие
транзисторы КП303Д и КТ610.
Каждый, кто прослушал
работу приемника с подключенным
преселектором, непременно решает сделать себе такое
устройство. Особенно рекомендую сделать такое устройство владельцам ламповых
радиоприемников — Р-250, трансиверов UW3DI и всех
прочих. А также всем радиолюбителям, проживающим в условиях повышенных
индустриальных и прочих помех.
Эффект значительного улучшения
чувствительности и избирательности радиоприемника получается за счет применения
малошумящих транзисторов и сужения полосы пропускания входного контура преселектора за счет регулируемой положительной обратной
связи. При изменении величины положительной обратной связи изменяется
добротность имеющегося в схеме колебательного контура. Самая узкая полоса
пропускания соответствует наиболее возможной добротности контура и находится
рядом с порогом генерации. Порог генерации — это такая величина положительной
обратной связи, при превышении которой усилитель превращается в генератор.
Вместо указанной на схеме
катушки L1 можно установить переключатель с набором катушек на
все используемые диапазоны. Число витков катушки можно выбрать из таб. 6.1 или таб. 6.2. Отвод делается от 1/3
общего числа витков, считая снизу.
Таблица 6.1. Данные деталей колебательных контуров
Диапазон
частот контура, |
Емкость
конденсатора |
Катушка
индуктивности |
|||||
Мгц |
Смакс, пкФ |
Смин, пкФ |
Инд, мкГн |
Диаметр. провода, мм |
Диаметрвитка, мм |
Число витков |
Длина намотки,
мм |
3,5 … 7,8 |
100 |
20 |
20,3 |
0,64 |
25 |
38 |
32 |
3,5 … 7,8 |
100 |
20 |
20,3 |
0,41 |
12 |
80 |
50 |
3,5 … 7,8 |
100 |
20 |
20,3 |
0,64 |
38 |
23 |
19 |
3,5 … 7,8 |
100 |
20 |
20,3 |
0,80 |
25 |
42 |
45 |
3,5 … 9,6 |
150 |
20 |
14,0 |
0,80 |
38 |
17 |
15 |
3,5 … 9,6 |
150 |
20 |
14,0 |
1,00 |
32 |
28 |
38 |
3,5 … 9,6 |
150 |
20 |
14,0 |
0,64 |
25 |
25 |
22 |
3,5 … 11,0 |
200 |
20 |
10,3 |
1,00 |
25 |
32 |
50 |
3,5 … 11,0 |
200 |
20 |
10,3 |
0,64 |
12 |
45 |
25 |
7,0
… 11,0 |
50 |
20 |
10,2 |
1,60 |
50 |
20 |
63 |
7,0 … 15,6 |
100 |
20 |
5,2 |
0,64 |
25 |
16 |
19 |
7,0 … 15,6 |
100 |
20 |
5,2 |
0,51 |
12 |
31 |
25 |
7,0 … 15,6 |
100 |
20 |
5,2 |
1,00 |
38 |
11 |
19 |
7,0 … 15,6 |
100 |
20 |
5,2 |
1,20 |
38 |
12 |
25 |
7,0 … 19,0 |
150 |
20 |
3,4 |
1,60 |
32 |
13 |
32 |
7,0 … 19,0 |
150 |
20 |
3,4 |
1,00 |
19 |
18 |
25 |
7,0 … 19,0 |
150 |
20 |
3,4 |
1,00 |
25 |
14 |
25 |
7,0 … 22,0 |
200 |
20 |
2,6 |
0,80 |
38 |
28 |
38 |
7,0 … 22,0 |
200 |
20 |
2,6 |
0,64 |
12 |
20 |
19 |
7,0 … 22,0 |
200 |
20 |
2,6 |
1,00 |
25 |
11 |
19 |
14 … 22 |
50 |
20 |
2,6 |
1,6 |
38 |
9 |
25 |
14 … 22 |
50 |
20 |
2,6 |
1,6 |
50 |
9 |
50 |
14 … 31 |
100 |
20 |
1,3 |
1,6 |
25 |
8 |
19 |
14 … 38 |
150 |
20 |
0,86 |
1,5 |
32 |
7 |
38 |
14 … 44 |
200 |
20 |
0,65 |
1,0 |
38 |
5 |
25 |
28 … 45 |
50 |
20 |
0,65 |
2,1 |
50 |
4 |
45 |
28 … 45 |
50 |
20 |
0,65 |
2,0 |
12 |
13 |
38 |
28 … 63 |
100 |
20 |
0,32 |
1,0 |
25 |
4 |
12 |
28 … 63 |
100 |
20 |
0,32 |
2,0 |
19 |
5 |
19 |
28 … 77 |
150 |
20 |
0,22 |
1,6 |
25 |
4 |
19 |
Если вас не
устраивает величина диаметра каркаса катушки или диаметр примененного провода,
то путем несложного пересчета можно получить число витков катушки для нужного
вам диаметра каркаса или диаметра провода. Например, если имеются готовые
каркасы, отличающиеся диаметром от приведенного в таблице, то можно не меняя
данных провода, намотать катушки с требуемыми параметрами, пересчитав лишь
число витков по формуле n
= n0 × Ö`d0`/`d, где n
– искомое число
витков; n0 – заданное число витков; d
– диаметр имеющегося
каркаса; d0 – диаметр заданного каркаса. По этой же формуле можно
пересчитать и изменение числа витков при изменении диаметров проводов. В этом
случае под величинами d и d0
следует понимать
диаметры проводов.
Таб. 6.2
также предназначена для подбора различных величин элементов колебательного
контура. В начале каждой строки указана определенная величина индуктивности, а
верхней цифрой каждого столбца указывается величина емкости конденсатора. Если
у вас имеется катушка с индуктивностью 2 мкГн, то используя совместно с ней
конденсаторы емкостью от 100 до 1000 пкФ можно
получить колебательный контур с частотой настройки от 11100 до 3580 kГц.
Таблица 6.2. Частота в кГц для различных L и C
L, |
Емкость, пкФ |
|||||||||
мкГн |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1 000 |
1 |
15 800 |
11 100 |
9 100 |
7 900 |
7 150 |
6 503 |
6 000 |
5 670 |
5 270 |
5 000 |
2 |
11 100 |
9 100 |
6 503 |
5 670 |
5 000 |
4 620 |
4 230 |
4 000 |
3 760 |
3 580 |
3 |
9 100 |
6 503 |
5 270 |
4 620 |
4 110 |
3 760 |
3 490 |
3 260 |
3 060 |
2 920 |
4 |
7 900 |
5 670 |
4 620 |
4 000 |
3 580 |
3 260 |
3 000 |
2 800 |
2 660 |
2 510 |
5 |
7 150 |
5 000 |
4 110 |
3 580 |
3 200 |
2 920 |
2 680 |
2 510 |
2 380 |
2 260 |
6 |
6 503 |
4 620 |
3 760 |
3 260 |
2 920 |
2 680 |
2 460 |
2 290 |
2 160 |
2 060 |
7 |
6 000 |
4 230 |
3 490 |
3 000 |
2 680 |
2 460 |
2 280 |
2 120 |
2 000 |
1 900 |
8 |
5 670 |
4 000 |
3 260 |
2 800 |
2 510 |
2 290 |
2 120 |
1 985 |
1 875 |
1 775 |
9 |
5 270 |
3 760 |
3 060 |
2 660 |
2 380 |
2 160 |
2 000 |
1 875 |
1 761 |
1 655 |
10 |
5 000 |
3 580 |
2 920 |
2 510 |
2 260 |
2 060 |
1 900 |
1 775 |
1 655 |
1 595 |
12 |
4 620 |
3 260 |
2 660 |
2 290 |
2 060 |
1 875 |
1 730 |
1 620 |
1 530 |
1 455 |
14 |
4 230 |
3 000 |
2 460 |
2 120 |
1 900 |
1 730 |
1 610 |
1 510 |
1 410 |
1 342 |
16 |
4 000 |
2 800 |
2 290 |
1 985 |
1 775 |
1 620 |
1 510 |
1 430 |
1 327 |
1 260 |
18 |
3 760 |
2 660 |
2 160 |
1 875 |
1 655 |
1 530 |
1 410 |
1 327 |
1 250 |
1 185 |
20 |
3 580 |
2 510 |
2 060 |
1 775 |
1 595 |
1 435 |
1 342 |
1 260 |
1 185 |
1 122 |
25 |
3 200 |
2 260 |
1 840 |
1 595 |
1 420 |
1 298 |
1 205 |
1 122 |
1 060 |
1 003 |
30 |
2 920 |
2 060 |
1 655 |
1 455 |
1 298 |
1 185 |
1 080 |
1 028 |
968 |
921 |
40 |
2 510 |
1 775 |
1 455 |
1 260 |
1 122 |
1 082 |
954 |
893 |
840 |
796 |
50 |
2 260 |
1 595 |
1 298 |
1 122 |
1 003 |
921 |
850 |
796 |
750 |
712 |
60 |
2 060 |
2 455 |
1 185 |
1 028 |
921 |
840 |
778 |
728 |
685 |
650 |
70 |
1 948 |
1 342 |
1 100 |
954 |
850 |
778 |
720 |
674 |
634 |
602 |
80 |
1 775 |
1 260 |
1 628 |
893 |
841 |
728 |
689 |
630 |
593 |
563 |
90 |
1 655 |
1 185 |
968 |
840 |
750 |
685 |
635 |
593 |
560 |
532 |
100 |
1 595 |
1 122 |
921 |
896 |
712 |
650 |
613 |
563 |
532 |
502 |
120 |
1 455 |
1 028 |
840 |
728 |
650 |
593 |
550 |
514 |
485 |
460 |
140 |
1 342 |
954 |
778 |
674 |
602 |
582 |
519 |
476 |
450 |
426 |
160 |
1 260 |
893 |
745 |
630 |
563 |
514 |
476 |
446 |
430 |
398 |
180 |
1 185 |
840 |
685 |
593 |
532 |
485 |
449 |
430 |
396 |
375 |
200 |
1 122 |
796 |
650 |
563 |
504 |
460 |
426 |
398 |
375 |
356 |
250 |
1 003 |
712 |
582 |
504 |
451 |
411 |
382 |
356 |
336 |
318 |
300 |
921 |
650 |
530 |
460 |
411 |
375 |
348 |
324 |
306 |
291 |
400 |
796 |
563 |
460 |
398 |
356 |
324 |
301 |
271 |
265 |
252 |
500 |
712 |
504 |
411 |
345 |
316 |
290 |
269 |
252 |
243 |
228 |
600 |
650 |
460 |
375 |
324 |
290 |
265 |
246 |
230 |
223 |
209 |
700 |
602 |
426 |
348 |
307 |
269 |
246 |
229 |
218 |
201 |
190 |
Для расчета числа витков
контурных катушек различной конфигурации, в зависимости от заданной частоты,
мною разработана компьютерная программа INDUKTIW, которую можно скачать в Интернете по адресу http://r3xb-tga.narod.ru/
Программа позволяет
выполнять расчеты также для катушек с сердечниками.
Используя описанный УВЧ в качестве отдельной (внешней) конструкции можно получить исключительно хорошие результаты при приеме УКВ сигналов, если УВЧ включить между любым из описанных ниже конвертеров и КВ радиоприемником. Это особенно следует применять радиолюбителям из больших городов, где наблюдаются повышенные промышленные и бытовые шумы.
На
рис. 6.5 приведена схема УВЧ, выполненная на малошумящих транзисторах
импортного производства. Схема рассчитана на применение в диапазоне 435 МГц и
частично мною упрощена по сравнению с оригиналом, заимствованным из
радиолюбительской литературы.
Рис. 6.5. Схема эффективного УВЧ для диапазона
435 МГц
Величины
резисторов R1 и R3 подбираются по величинам тока через транзисторы,
которые обеспечивают лучшие шумовые
характеристики УВЧ.
В схеме
применены транзисторы, выполненные на базе соединений галлия, поэтому, если у
вас окажутся подобные транзисторы, следует познакомиться с правилами обращения
с этими приборами.
Далее в этой
главе мною будут приведены принципиальные электрические схемы конвертеров для
УКВ диапазонов. Точнее, это будут только приемные части конвертеров, т.к. полностью
конвертер предполагает наличие и приемной и передающей частей. Начинаем с
низкочастотных УКВ диапазонов.
Первоначальный вариант
конвертера был построен мною в конце 70 – х годов
прошлого столетия и предназначался для наблюдения за сигналами первых ИСЗ типа RS. Затем в схему конвертера были внесены некоторые
изменения. Существующий вариант конвертера позволял вести нормальный прием
сигналов от спутников RS-10/11 и RS-12/13, используя вместо антенны кусок провода длиной
10 метров, выброшенный из окна на соседнее дерево.
Конвертер использовался на
моей индивидуальной любительской радиостанции совместно с радиоприемником типа
Р-250М. Принципиальная электрическая схема конвертера представлена на
рис. 6.6.
Рис. 6.6. Схема конвертера для диапазона 29 МГц
На транзисторах VT1 и VT2 выполнен
двухкаскадный усилитель высокой частоты, транзистор VT3 работает смесителем, на транзисторах VT4 и VT5 выполнен
окварцованный задающий генератор.
Используется кварц на частоту 10,0 МГц. Это позволяет вести прием сигналов с
частотой 28 МГц на радиоприемнике, настроенном на частоту 18 МГц.
Конвертер собран на шасси,
спаянном из белой жести (от консервных банок из-под сгущенного молока), методом
навесного монтажа. В качестве опорных элементов используются блокировочные
конденсаторы и квадратики (размером примерно 5х5 миллиметров) из фольгированного стеклотекстолита, приклеенные к шасси клеем
БФ-2. Все подстроечные конденсаторы применены типа
КПК, резисторы – типа МЛТ, конденсаторы постоянной емкости – типа КТ, КД и КЛС.
Транзисторы VT1 … VT3 применены
типа КП303Д. С успехом можно применять полевые транзисторы и других типов.
Данные о катушках
колебательных контуров приведены в таб. 6.3.
Таблица 6.3. Данные о примененных катушках контуров
Катушка |
Число витков |
Диаметр, мм |
Провод |
Длина, мм |
Отводы |
L1 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
22 |
|
L2 |
4 |
9 |
ПЭЛ-0,3 |
|
|
L3 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
22 |
на 8 витке (от заземленного конца) |
L4 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
22 |
на 4 и 7 витках (от заземленного
конца) |
L5 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
22 |
|
L6 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
22 |
на 6 витке (от заземленного конца)
|
L7 |
20 |
8 |
ПЭЛ-0,3 |
|
От 10 витка |
Катушка L2 намотана в навал на оправке диаметром 9 мм, витки
катушки скреплены между собой клеем БФ-2. После высыхания клея катушка
размещается поверх заземленного конца катушки L1. Катушка L7
наматывается на каркасе с подстроечным СЦР
сердечником.
Настройку конвертера
следует начать с проверки работы задающего генератора. Затем следует настроить
контур с катушкой L7 на частоту примененного кварца.
После этого включаем основной КВ приемник, к которому
подключен конвертер, и простейший генератор шума подключаем к антенному гнезду
конвертера. Начинаем проводить настройку
всех контуров соответствующими подстроечными
конденсаторами по максимуму шумов на выходе от радиоприемника. Если при
вращении подстроечного органа конденсатора окажется,
что максимум шумов получается при наибольшей емкости этого конденсатора, то
параллельно подстроечному конденсатору следует
подпаять конденсатор постоянной емкости величиной 10 … 15 пкФ
и продолжить настройку. Если при
настройке какого либо контура станут возникать паразитные самовозбуждения, то
параллельно катушке этого контура следует подпаять постоянный резистор
величиной 2 … 3 килоома. Окончательную подстройку
всех контуров следует проводить при приеме слабого полезного сигнала. Как правило, при исправных радиодеталях весь
процесс настройки занимает несколько минут.
Конвертер применялся для
наблюдения за сигналами спутника RS-12/13.
Сигналы этого спутника начинали приниматься на вертикальную
антенну с коллинеарными элементами начиная с того момента, как только
спутник появлялся над горизонтом. Сигналы от RS-13 с удобных орбит можно было принимать и на
комнатную антенну, расположенную на окне.
Конвертер работал совместно
с КВ радиоприемником Р-250М, по мере необходимости,
антенна подключалась к конвертеру через внешний УВЧ (см. рис. 6.3).
Конструктивно конвертер состоит из двух самостоятельных частей – УВЧ со
смесителем и отдельного гетеродина, соединенных между собой экранированным
кабелем. Принципиальная электрическая
схема конвертера представлена на рис. 6.7 и рис. 6.8. При этом, на рис. 6.7 представлены каскады УВЧ и смесителя, а
на рис. 6.8 представлена схема кварцевого гетеродина.
Рис. 6.7. УВЧ и смеситель конвертера для 145 МГц
Конвертер выполнен на плате
из одностороннего фольгированного стеклотекстолита без сверления отверстий под
выводы деталей. Канавки между контактными поверхностями вырезаются специальным
ножом-резаком. Радиодетали припаиваются со стороны фольги. Экранирующие
перегородки высотой 20 мм выполнены из белой жести и припаяны к фольге. Плата
размещается в отдельном корпусе из белой жести.
Однокаскадный УВЧ выполнен на транзисторе VT1 типа КТ371. Можно применить и другие, имеющиеся у
вас в наличии транзисторы. По мере появления в вашем хозяйстве новых
транзисторов, старый всегда можно удалить и заменить
на новый. Конденсатор С1 следует применять только при
наличии большого числа помех. В иных случаях антенну следует подводить
напрямую, без этого конденсатора.
На транзисторе VT2 выполнен смеситель, на транзисторе VT3 собран вспомогательный усилитель выходного
сигнала.
Данные контурных катушек
УВЧ и смесителя приведены в таб. 6.4.
Таблица 6.4. Контурные катушки УВЧ и смесителя
Катушки |
Число витков |
Диаметр, мм |
Провод |
Длина, Мм |
Отводы |
L1 |
6 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
16 |
На 2 и 3 витках от заземленного
конца |
L2 |
7 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
20 |
На 1 витке от заземленного конца |
L3 |
7 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
20 |
|
L4 |
7 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
20 |
На 7 витке от заземленного конца |
L5 |
22 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
20 |
На 7 витке от заземленного конца |
L6 |
4,5 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
13 |
На 1,5 витке от заземленного конца |
Рис. 6.8. Гетеродин конвертера
Гетеродин конвертера
выполнен на кварце с частотой 13,66 МГц, что позволяет сигналы с частотой 144
МГц принимать на КВ приемнике, настроенном на частоту
21 МГц. Это очень удобно при желании иметь приемопередающую УКВ радиостанцию на
диапазон 144 МГц. Конструктивно гетеродин выполнен на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Крепление деталей
делается со стороны фольги, контактные поверхности отделяются канавками,
прорезанными специальным ножом-резаком. Плата полностью размещается в корпусе
из белой жести.
Данные контурных катушек
гетеродина приведены в таб. 6.5.
Таблица 6.5. Катушки гетеродина
Катушка |
Число витков |
Диаметр, мм |
Провод |
Длина, мм |
Отводы |
L1 |
10 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
12 |
На 6 витке от заземленного конца |
L2 |
4 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
10 |
На 2 и 3 витках от заземл. конца |
L3 |
4 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
10 |
На 2 и 3 витках от заземл. конца |
Начинать настройку следует
с проверки работоспособности кварцевого генератора на VT1. Затем контур L1C6,
принадлежащий утроителю частоты на VT2, настраивается на частоту 41 МГц. Контроль частоты
следует проводить посредством гетеродинного измерителя резонанса (ГИР),
работающего в режиме волномера. После этого аналогичным способом настраиваются
контура L2C10 и L3C14 на частоту
121 МГц. Эти контура принадлежат второму утроителю,
выполненному на VT3 и усилителю сигнала частотой
121 МГц на VT4. На VT5 выполнен апериодический усилитель частоты 121 МГц.
Настройку платы УВЧ следует
начать с настройки контура L6C39C12C15 на частоту 121 МГц. Затем сигнал от простого
генератора шума следует подать непосредственно на затвор транзистора VT1 и настроить контуры L2C6 L3C8 L4C10 L5C14 по максимуму шумов на выходе основного
приемника. Контур L1C2 настраивается
после подключения генератора шума к антенному гнезду. Окончательную подстройку
контуров следует выполнить при приеме сигнала от ИСЗ через антенну.
Конвертер на
полевых транзисторах позволяет принимать сигналы любительских УКВ радиостанций
в диапазоне 144…146 МГц [2]. Он рассчитан на работу с приемником, имеющим
диапазон 4…6 МГц и входное сопротивление 75 Ом. Полоса пропускания тракта УВЧ
конвертера по уровню 0,7 около 3 МГц. При напряжении питания 9 В он потребует ток 25 мА. Конвертер прост по конструкции,
несложен в настройке. Принципиальная схема конвертера приведена на
рис. 6.9.
Рис. 6.9. Конвертер на полевых транзисторах
Конвертер
состоим из трехкаскадного УВЧ на полевых транзисторах VT1, VT2 и VT3, смесителя (на VТ4) и гетеродина (на VТ5 и VТ6). Первый каскад УВЧ выполнен по схеме с общим
истоком, а второй и третий – по схеме с общим затвором. С помощью
катушки L2
осуществляется нейтрализация действия емкости сток—затвор (СС-З) транзистора
VT1. Катушку L2 следует
выбрать такой индуктивности, чтобы
на частоте усиливаемого полезного сигнала получить резонанс в контуре L2CС-З. Сопротивление контура L2CС-З, включенного между стоком и затвором, при резонансе
становится большим, в результате чего ослабляется действие обратной связи через
емкость CС-З. Методику вычисление величины индуктивности катушки нейтрализации
можно посмотреть в предыдущей главе, в конце раздела о кварцевых генераторах.
Смеситель
выполнен на полевом транзисторе VТ4, включенном по схеме с общим истоком. Напряжение
сигнала подается в цепь затвора смесителя, а напряжение гетеродина в цепь
истока. В стоковую цепь смесителя включен колебательный контур, который состоит
из катушки индуктивности L6 и входного сопротивления приемника RВХ. Контур настроен на частоту 5 МГц и благодаря шунтирующему действию RВХ имеет широкую (около 2 МГц) полосу пропускания.
Гетеродин
конвертера – двухкаскадный. Задающий генератор выполнен на транзисторе VТ5 по схеме с параллельным резонансом кварца. В нем
использован кварцевый резонатор на частоту 10 МГц. В коллекторной цепи
транзистора VТ5 включен
контур L7C19, который настроен на седьмую гармонику кварца (70
МГц).
Второй каскад
гетеродина на транзисторе VТ6 собран по
схеме с общим эмиттером.
В коллекторную цепь транзистора включен контур L8C23,
настроенный на частоту 140 МГц. С этого контура сигнал гетеродина через
конденсатор C24 поступает в
цепь истока транзистора смесителя.
Конвертер
собран на шасси, изготовленном из листовой латуни толщиной 1 мм. Шасси
разделено на отсеки перегородками, на которых установлены проходные и опорные
конденсаторы. Подстроечные конденсаторы (за
исключением C2) установлены
на передней стенке шасси, а высокочастотные разъемы – на боковых стенках.
Монтаж конвертера – объемный.
При монтаже
необходимо уделять особое внимание минимальной длине выводов конденсаторов,
транзисторов, резисторов.
В конвертере
применены конденсаторы типов КЛС, КТ-1, КТП,
КДО. Все резисторы типа МЛТ мощностью 0,25 Вт. Высокочастотные разъемы – СР-75-166Ф.
Намоточные
данные катушки приведены в табл. 6.6.
Таблица 6.6. Намоточные
данные катушек
Обозначение по схеме |
Число витков |
Отвод |
Провод |
Намотка |
L1 |
7 |
5,5 |
Посеребренный 0,7 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
L2 |
18 |
-- |
ПЭВ-1 0,41 мм |
На каркасе Ø 6,5 мм, l= 25 мм с латунным сердечником Ø 5 мм, l= 12 мм |
L3 |
7 |
-- |
Посеребренный 0,7 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
L4 |
7 |
1,5 |
|
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
L5 |
6 |
2,5 |
|
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
L6 |
70 |
-- |
ПЭВ-1 0,12 мм |
На каркасе Ø 6 мм, длиной
25 мм с ферритовым сердечником Ø 4 мм, l = 12 мм, µ= 1000 |
L7 |
14 |
8 и 9 |
Посеребренный 0,7 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
L8 |
7 |
4 и 6 |
|
Бескаркасная с внутренним Ø 7 мм |
Примечание. Отводы указаны от заземленного по ВЧ конца катушки.
Дроссели Др1 и Др2 имеют индуктивность 30 мкГн.
Ток через VT1, VT2 и VT3 должен быть в пределах 1,5…2 мА, величина тока
устанавливается резисторами R1, R2 и R3 соответственно. Ток через транзистор VT4 должен быть порядка 0,3…0,5 мА, устанавливается
резистором R5.
Ток через
транзистор VT5 должен быть
порядка 3…4 мА, устанавливается резистором R7. Ток через транзистор VT6 должен быть 1…1,5 мА, устанавливается
резистором R8.
В УВЧ и
смесителе можно применить транзисторы серии КП303 с любым буквенным индексом.
Транзисторы КТ368 можно заменить транзисторами серии ГТ311.
Режимы
транзисторов, указанные на принципиальной схеме (рис. 6.9), измерены в
отсутствие сигнала и при отключенном кварцевом резонаторе Z1.
Настройку
конвертера проводят в следующей последовательности:
1.
смеситель,
2.
гетеродин,
3.
УВЧ.
При настройке
смесителя гетеродин конвертера отключают, а выход конвертера подключают к
коротковолновому (КВ) приемнику. На затвор смесителя
через конденсатор емкостью 1000 пФ подают сигнал от антенны. Приняв КВ приемником какую-нибудь станцию вблизи частоты 5 МГц,
настраивают контур L6 с помощью
сердечника так, чтобы громкость приема была максимальной (АРУ в основном
приемнике должна быть выключена).
Гетеродин
конвертера настраивают с помощью генератора и ВЧ вольтметра. Вместо вольтметра
можно использовать волномер. Сначала отключают кварц и на базу транзистора VТ5 подают сигнал амплитудой около 100 мВ и частотой 70 MГц.
Конденсатором С19 настраивают контур L7C19 в резонанс
по максимуму ВЧ напряжения на базе транзистора VТ6. Аналогично настраивают второй каскад гетеродина на
частоту 140 МГц (с помощью конденсатора С23), подключив вольтметр к истоку VТ4. Восстановив схему гетеродина, добиваются получения
максимальной амплитуды колебаний, подбирая отводы от катушек L7, L8 и подстраивая конденсаторы С19, С23. Частоту
гетеродина контролируют волномером или электронным частотомером.
Для получения
максимального коэффициента усиления необходимо тщательно подобрать отводы у
катушек L1, L4, L5. В случае самовозбуждения УВЧ рекомендуется уменьшить
емкость конденсаторов С10, С13 или изменить отводы катушек L4, L5.
Проверку
коэффициента шума конвертера производят совместно с КВ
приемником. Следует отметить, что коэффициент шума конвертера в большой степени
зависит от правильности настройки катушки L2 и оптимального согласования конвертера с генератором
шума (антенной) и от амплитуды напряжения гетеродина на истоке транзистора VТ4. Оптимального согласования добиваются подбором
отвода катушки L1, а
необходимую амплитуду напряжения гетеродина устанавливают, подбирая отвод у
катушки L8 и емкость
конденсатора С24.
Конвертер на двухзатворных полевых транзисторах позволяет принимать сигналы любительских радиостанций в диапазоне
144—146 МГц. Он рассчитан на работу со связным приемником, имеющим диапазон
28—30 МГц и входное сопротивление около 100 Ом. Питается конвертер от
стабилизированного источника 9 В. Потребляемый ток – около 15 мА.
Применение двухзатворных полевых транзисторов в УВЧ и смесителе дало
возможность создать конвертер с малым коэффициентом шума и с хорошими
характеристиками для работы в условиях перекрестных помех, избежать применения
цепей нейтрализации в УВЧ.
Принципиальная
схема конвертера показана на рис. 6.10.
Рис. 6.10. Конвертер 145 МГц на двухзатворных полевых транзисторах
Конвертер
состоит из УВЧ, смесителя и гетеродина. Усилитель высокой частоты собран на двухзатворном полевом транзисторе VТ1. Сигнал с антенны поступает на первый затвор.
Нагрузкой усилителя является двухзвенный фильтр L2C6, L3C8 с
емкостной связью между контурами. Коэффициент усиления этого каскада изменяют
потенциометром R3, с помощью
которого меняется напряжение на втором затворе полевого транзистора.
Смеситель
конвертера также собран на двухзатворном полевом
транзисторе (VТ2).
Напряжение сигнала подается в цепь первого затвора, а напряжение гетеродина в
цепь второго затвора. Режим транзистора устанавливают подбором резисторов R5 и R6. Нагрузкой смесителя является контур L4C11,
настроенный на частоту 29 МГц. Напряжение сигнала ПЧ снимается с катушки связи L5.
Гетеродин
конвертера выполнен на двух полевых транзисторах VТ3 и VТ4. В задающем генераторе (он собран на транзисторе VТ3) использован кварцевый резонатор на частоту 38,667
МГц. В цепи истока транзистора VТ3 включен колебательный контур L6C13,
настроенный на частоту, близкую к частоте кварцевого резонатора, а в цепи стока
транзистора VТ3 –
контур L7C14, настроенный на частоту 116 МГц.
Буферный
усилитель выполнен на транзисторе VТ4 нагрузкой которого
является контур L8C18, также настроенный на частоту 116 МГц. Сигнал
гетеродина снимается с отвода от катушки индуктивности L8.
Этот конвертер
собран на шасси, изготовленном из листовой латуни толщиной 1 мм. Все опорные и
проходные конденсаторы установлены на перегородках. Подстроечные
конденсаторы помещены на передней стенке шасси. Высокочастотные разъемы
установлены на боковых стенках. Резистор R3 устанавливают на передней панели радиостанции или на
боковой стенке шасси.
Расположение
элементов по отсекам приведено на рис. 12. Монтаж
конвертера – объемный.
Конденсаторы —
КТ-2-17, КТП, KТ-1 и
КЛС. Все резисторы типа МЛТ мощностью 0,
25 Вт, резистор R3—СПО-0,5.
Намоточные
данные катушек приведены в табл. 6.7 (L7 имеет индуктивность 0,68 мкГ).
Индуктивность дросселя ВЧ Др1 равна 30 мкГн.
Таблица 6.7. Намоточные
данные катушек
Обозначение по схеме |
Число витков |
Отвод |
Провод |
Намотка |
L1 |
7 |
1,5 |
Посеребренный 0,7 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 7,5 мм |
L2 |
5 |
2 |
Посеребренный 0,8 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 9 мм |
L3 |
7 |
3 |
Посеребренный 0,8 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 9 мм |
L4 |
14 |
|
ПЭВ-1 0,35мм |
На каркасе Ø 6,5 мм, l = 25 мм с подстроечным
сердечником Ø 4 мм |
L5 |
4 |
|
ПЭЛШО 0,3мм |
Поверх L4 |
L6 |
5 |
2 |
Посеребренный 0,8 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 9 мм |
L7 |
14 |
|
ПЭВ-1 0,35 мм |
На каркасе Ø 6,5 мм, l = 25 мм с подстроечным
сердечником Ø 4 мм |
L8 |
5 |
2 |
Посеребренный 0,8 мм |
Бескаркасная с внутренним Ø 9 мм |
Примечание. Отводы указаны от заземленного по ВЧ конца катушки.
При отсутствии
транзисторов КП350 можно применить транзисторы КП306Б. Транзисторы КП303 могут
иметь буквенное обозначение Г, Д, Е.
Приведенные
ниже режимы работы транзисторов конвертера измерены при отключенном кварцевом
резонаторе Z1. Ток через транзистор VT1 выбирается изменением величины резистора R4 и равен 2…3 мА, ток через транзистор VT2 устанавливается
резисторами R5 и R6 и должен быть в пределах
1…2 мА, ток через VT3
устанавливается резистором R13
и должен быть 2…3 мА, ток через VT4
устанавливается резистором R12
и должен быть в пределах 0,5 мА.
Методика настройки конвертера не отличается от настройки предыдущего конвертера.
На
рис. 6.11 показана схема оригинального УКВ конвертера на диапазон 145 МГц.
УВЧ конвертера выполнен на малошумящих СВЧ
транзисторах типа КТ3101 (КТ3132).
Рис. 6.11. Конвертер на СВЧ транзисторах
Оригинальность
схемы конвертера в том, что конвертер рассчитан на работу в довольно узкой
полосе частот, а каскады УВЧ выполнены как широкополосные усилители. Это
сделано с целью предотвращения возбуждения этих каскадов УВЧ.
Конвертер применялся для
приема информации от ИСЗ с использованием КВ приемника
типа Р-250М. Конструктивно конвертер выполнен в виде трех самостоятельных блоков,
каждый из которых заключен в отдельный корпус из белой жести, и соединенных
друг с другом отрезками экранированного кабеля. Применение блочной конструкции
очень удобно для экспериментаторов, поскольку позволяет безболезненно заменять
тот или иной узел, оставляя без изменения остальные. Как показал опыт, наиболее
частым изменениям могут подвергаться узел УВЧ и узел смесителя.
Принципиальная
электрическая схема усилителя высокой частоты конвертера представлена на
рис. 6.12.
Рис. 6.12. Схема УВЧ диапазона 435 МГц
Усилитель трехкаскадный,
выполнен на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Корпус
усилителя и шасси спаяны из белой жести. Каждый транзистор и принадлежащие к
нему прочие радиодетали смонтированы на небольшом прямоугольном кусочке фольгированного стеклотекстолита, который затем помешается
в соответствующий отсек шасси. Детали крепятся непосредственно к фольге,
разъединяющие канавки в фольге прорезаны ножом-резаком. Представляющая землю
поверхность фольги соединяется с корпусом в нескольких различных местах. Чем
больше будет таких мест соединения, тем лучше. Каких либо иных особенностей
нет. Индуктивности L1 … L4 выполнены из голого медного провода диаметром 1 мм и
располагаются в специальных отсеках шасси на удалении 3 мм от шасси. Длина L1, L2 и L3 равна 33 мм, длина L4 – 17 мм (в приведенные размеры не включены участки,
предназначенные для припаивания провода к корпусу шасси). Расстояние между L3 и L4 подбирается
при настройке и равно примерно 2 мм.
Принципиальная
электрическая схема гетеродина для конвертера 435 МГц представлена на рис. 6.13.
Рис. 6.13. Схема гетеродина для конвертера 435 МГц
В схеме используется кварц
на частоту 6,454 МГц, что позволяет после умножения в 64 раза получить на
выходе частоту 413 МГц. Указанный кварц применен только потому, что он оказался
единственным из наиболее удобных к применению.
Кварцевый гетеродин
выполнен на транзисторе VT1. Каскад на VT2 работает в режиме умножителя частоты на четыре, все
последующие каскады являются удвоителями частоты. В своих конструкциях я
предпочитаю использовать двухтактные каскады умножения частоты, каковыми
являются каскады на VT3, VT4, также на VT5, VT6 и VT7,VT8. В этой схеме
применены только удвоители частоты. На практике существуют также и двухтактные утроители частоты, конструкция которых несколько отличается
от конструкции удвоителя. Преимущество двухтактных умножителей перед
умножителем на одном транзисторе заключается в том, что двухтактный удвоитель
выделяет только четные гармонические составляющие сигнала, а на выходе двухтактных
утроителей присутствуют только нечетные гармоники.
Это очень важно при настройке гетеродина, а также улучшает «спектральную
чистоту» выходного сигнала, т.е. меньшее количество различных гармоник.
При этом все присутствующие «лишние» гармоники значительно ослаблены.
Данные по катушкам контуров
конвертера 435 МГц приведены в таблице 6.8.
Таблица 6.8. Контурные
катушки гетеродина 435 МГц
Катушки |
Число витков |
Диаметр, мм |
Провод |
Длина, мм |
Отводы |
L1 |
20 |
8 (СЦР) |
ПЭЛ-0,4 |
16 |
На 10 витке от заземленного конца |
L2 |
4 х 2 |
9 |
ПЭЛ-0,3 |
|
4 витка (бифилярно) |
L3 |
12 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
12 |
На 7 витке от заземленного конца |
L4 |
2 х 2 |
9 |
ПЭЛ-0,3 |
|
2 витка (бифилярно) |
L5 |
4 |
8 |
ПЭЛ-0,9 |
15 |
На 2 витке от заземленного конца |
L6 |
2 х 2 |
9 |
ПЭЛ-0,3 |
|
2 витка (бифилярно) |
Индуктивность L7 выполнена в виде отрезка медного провода диаметром 1
мм и длиной рабочей части 50 мм, отводы выполнены на расстоянии 12 и 18 мм,
считая от заземленного по ВЧ конца. Отрезок провода располагается параллельно
заземленному участку фольги на расстоянии 4 мм, может быть
изогнут, но параллельность земле должна соблюдаться. С одной стороны L7 припаивается к выводу подстроечного
конденсатора, с другой стороны – к опорному кусочку из фольгированного
стеклотекстолита, приклеенного к заземленному участку фольги на плате. К этому
же опорному кусочку припаивается один из выводов блокировочного конденсатора и
резистора. L8 выполнена по той же технологии и имеет длину рабочей
части 15 мм с отводом посередине. L9 имеет
длину 12 мм.
Катушки связи L2, L4 и L6 выполнены из двух скрученных между собой проводов,
при этом начало одной части катушки соединяется с концом второй ее части.
Катушка связи должна иметь чуть больший диаметр, чем основная катушка и
располагаться примерно между первым и вторым витками (считая от заземленного по
ВЧ конца) основной катушки. Такая конструкция катушки связи позволяет подать на
базы транзисторов двухтактного каскада равные по величине и противоположные по
фазам сигналы.
Настройку гетеродина
следует начинать с проверки работоспособности кварцевого генератора. Затем
колебательный контур каждого
последующего каскада должен настраиваться на нужную, заранее рассчитанную
частоту. Правильность настройки следует проверять простейшим волномером,
применять частотомеры не советую. Самым удобным прибором для настройки
многокаскадных гетеродинов является гетеродинный индикатор резонанса (ГИР). В
радиолюбительской литературе можно найти описания многих разных конструкций
этого аппарата, но каждый из них может работать либо в режиме непосредственно
гетеродинного измерителя резонанса, либо в режиме волномера. Если вы решили
заняться изготовлением и настройкой УКВ гетеродинов, то непременно должны
обзавестись таким прибором.
На рис. 6.14 приведена схема смесителя и усилителя ПЧ для конвертера 435 МГц.
Рис. 6.14. Смеситель конвертера 435 МГц
Смеситель выполнен на
смесительном сверхвысокочастотном диоде типа Д405, ДК-И1М или аналогичном. С
успехом можно применить также смесительный каскад иной конструкции, например,
на транзисторе. Смеситель выполнен на плате
из одностороннего фольгированного стеклотекстолита и
заключен в корпус из жести. Разумеется, если у вас имеется в наличии иной
тонколистовой материал, например, листовая латунь или медь, то корпус и все
перегородки следует выполнять именно из этого материала. В дополнение, корпус
из меди или латуни желательно посеребрить. Можно даже и позолотить. Хуже не
будет.
Индуктивность L1 представляет собой отрезок медного провода диаметром
3,5 мм и длиной 85 мм. Располагается в экранирующем отсеке с размерами 22 х 22 х 110 мм. Одним концом
провод припаян к центру перегородки, вторым – к подстроечному
конденсатору. Следует обеспечить достаточную жесткость этой конструкции. Подвод
сигнала от усилителя высокой частоты выполнен на расстоянии 30 мм от
заземленного конца, зажим для крепления смесительного диода припаян к L1 на расстоянии 75 мм. L2 представляет собой
кусок медного провода диаметром 1 мм и длиной 30 мм. Катушка L3 бескаркасная, имеет 12 витков на оправке диаметром 8
мм провода ПЭЛ-0,9 с отводом посередине. Резистор R1 служит для снижения добротности контура (для
расширения полосы пропускания).
На транзисторе VT1 выполнен усилитель промежуточной частоты.
А1
– перемычка, которая размыкается только при настройке смесителя, во всех
остальных случаях контрольная точка КТ1 должна быть соединена с корпусом.
Перед началом настройки
смесителя следует удалить перемычку А1 и вместо нее
включить миллиамперметр с пределом до 10 миллиампер. L2
соединить с выходом от гетеродина. Затем
подать напряжение питания на настроенный предварительно гетеродин и
настраиваемый смеситель. При этом миллиамперметр будет показывать ток,
протекающий через смесительный диод. Конденсатор С1
должен находиться в положении минимальной емкости. Изменяя расстояние между L1 и L2, следует
добиться величины тока 2 ма. В процессе этой настройки можно в небольших пределах
подстроить контуры каскадов гетеродина по максимуму показаний миллиамперметра.
После выполнения перечисленных операций показывающий прибор удаляется и
восстанавливается перемычка.
Затем подключается базовый
радиоприемник и каскад УВЧ 435 МГц. Сначала весь этот комплекс настраивается
предварительно по простейшему генератору шума, затем следует выполнить
окончательную подстройку контуров УВЧ и контура L1 смесителя по сигналу маячка или работающей на этом
диапазоне УКВ радиостанции.
В последние годы на ИСЗ для
любительской связи стали применять частоты выше 1000 МГц. Долгожданный спутник
АО-40 (P3D) для многих
стал недоступным именно по этой причине. Для радиолюбителей, желающих осваивать
любительскую связь через ИСЗ, следует приступить к освоению самых
высокочастотных УКВ и СВЧ диапазонов. На
радиостанции RA3XB пока аппаратов на эти диапазоны нет, поэтому в этой
статье я хочу привести в качестве примера принципиальные схемы конвертеров на
диапазон 1296 МГц, которые были опубликованы в [1] и [2]. В некоторых действующих сегодня спутниках,
изготовленных зарубежными фирмами, используется частота 1268 МГц. Чтобы
задействовать на этой частоте описанные ниже конвертеры, следует подобрать
кварц для задающего генератора. При этом остальные элементы схем могут
оставаться неизменными.
Описание любительской УКВ
радиостанции, в которой применен этот конвертер
приведено в [2].
Конвертер предназначен для
приема сигналов в диапазоне 1296 … 1298 МГц совместно с приемником на диапазон
144 … 146 МГц. Принципиальная схема конвертера приведена на рис. 5.9.
Рис. 6.15. Схема конвертера 1296/144 МГц
Конвертер состоит из УВЧ на
транзисторе VT1, смесителя на диоде VD1 и двух последних умножительных
каскадов от гетеродина на VT2 и VT3. УВЧ сделан по схеме с
общим эмиттером, на входе и на выходе усилителя применены П-контуры.
Сигнал на смеситель поступает через петлю связи L4.
Гетеродин конвертера –
шестикаскадный. Первые четыре каскада следует выполнить точно по схеме первых
четырех каскадов от описанного выше конвертера на 435 МГц, но при этом следует
использовать кварц на частоту 8,0 МГц. В этом случае следующий за кварцевым
генератором каскад будет работать в режиме утроения (8 х
3 = 24 МГц). Сигнал частотой 192 МГц от четвертого каскада следует
экранированным кабелем подать на вход транзистора VT3 («Вход 1» на схеме). Далее каскад на транзисторе VT3 умножает полученную частоту в три раза (576 МГц).
Результат умножения выделяется на контуре C13L6C14. Каскад на VT2 работает удвоителем, на контуре C9L5C8 должна выделяться частота 1152 МГц. На смеситель
сигнал от гетеродина подается через петлю связи L4, которая является общей и для L2 и для L5.
Индуктивности L1 и L2 выполнены из
медной посеребренной проволоки диаметром 3,2 мм, имеют рабочую длину 20 мм. L5 изготовлена из той же проволоки, имеет рабочую длину
22 мм. Петля связи L4 изготовлена из медной
посеребренной проволоки диаметром 0,8 мм, длина подбирается при наладке.
Катушка L6 выполнена в виде U-колена из медной проволоки диаметром 1,5 мм и имеет
длину 50 мм. Дроссели Др1 и Др1 имеют 4 витка медного провода диаметром 0,8 мм на
оправке диаметром 3,5 мм. Дроссель Др3 содержит 7 витков того же провода,
намотан на оправке диаметром 4,3 мм. Диод VD1 – детекторный сверхвысокочастотный Д-401 или иной
аналогичный.
Для получения большего
количества информации смотрите [2].
Описание любительской УКВ
радиостанции, в которой применен следующий вариант конвертера
1296/144 МГц приведен в [1].
Конвертер предназначен для
приема сигналов в диапазоне 1296 … 1298 МГц совместно с приемником на диапазон
144 … 146 МГц. Принципиальная схема конвертера приведена на рис. 6.16.
Рис. 6.16. Схема конвертера 1296/144 МГц (вариант 2)
На транзисторах VT1 и VT2 выполнен
двухкаскадный усилитель высокой частоты (УВЧ), при этом усиленный сигнал
диапазона 1296 МГц выделяется на контуре C8L3. С этого
контура сигнал поступает на смеситель,
выполненный на сверхвысокочастотном смесительном диоде VD1 типа Д-401 или аналогичном. С другой стороны на
смесительный диод через конструктивную емкость поступает сигнал частотой 1152
МГц от гетеродина, выделенный на контуре C12L6.
Гетеродинная часть на
данной схеме представлена утроителем частоты,
выполненным на транзисторе VT3, на который
поступает сигнал с частотой 384 МГц через фильтрующие
контура C20L10 и C19L9C18. Недостающую
часть гетеродина можно полностью, без каких бы то ни было изменений, заимствовать из описания конвертера на 435
МГц, применив кварц на частоту 8 МГц.
Данная схема приемной части
конвертера взята из [1], где описывается оригинальная конструкция любительской
УКВ радиостанции, выполненной своеобразным методом. Чтобы повторить эту
конструкцию в авторском виде следует найти и изучить описание радиостанции в
[1]. В этой статье я хочу только познакомить вас с вариантами двух примененных радиолюбителями схем.
Книгу С. Г. Жутяева «Любительская УКВ радиостанция» можно найти в
Интернете. На одной из радиолюбительских московских страниц мне эта книга,
представленная в электронном виде, попадалась.
Далее будут приведены три
схемы УКВ конвертеров, которые первоначально создавались для работы в
телевизионных диапазонах ДециМетровых Волн (ДМВ).
Однако, если постараться выполнить конструкцию так,
чтобы каркас обладал достаточной жесткостью и учесть все требования к
конструированию УКВ гетеродинов, то можно получить конвертер, который будет
удовлетворительно работать при приеме любительских радиостанций.
На рис. 6.17 приведена
принципиальная схема простого в изготовлении и наладке конвертера для ДМВ.
Рис. 6.17. Простой конвертер для ДМВ
Конвертер предназначен для
преобразований сигналов с частотой 300…600 МГц в сигналы ПЧ метрового
телевизионного диапазона.
Транзистор VT1 выполняет роль УВЧ.
Транзистор VT2 является гетеродином,
настройка которого на заданную частоту устанавливается длиной линии L8, емкостью конденсатора С10 и выходной емкостью VT2. И транзистор VT1 и VT2 задействованы по схеме с общей базой. Ток через транзистор VT1 устанавливается подбором резистора R2, а транзистора VT2 – резистором R5.
·
Конвертер
выполнен в корпусе из белой жести размером 80×80×20. Корпус
разделен перегородками высотой 20 мм на отдельные отсеки. Линии L1, L4 и L6 выполнены из куска медной проволоки диаметром 3 мм.
Длина каждой из этих линий равна 45 мм. Линия L8 выполнена из медной проволоки диаметром 1,5 мм
и имеет длину 40 мм. Линии L1, L3, L5 и L7 выполнены из медной проволоки диаметром 0,8 мм.
Длина этих линий подбирается при настройке. Сначала следует произвольно выбрать
и установить какую – то длину для каждой из этих линий (желательно
минимальную), а затем, в процессе настройки, пытаться заменить на большую. Высота петли линии L5 примерно 20…25 мм. Дроссели Др1 и Др2 должны иметь 13…15 витков провода диаметром
0,5 мм на оправке диаметром 3 мм.
Расстояния между линиями
также устанавливаются при настройке.
·
Катушка L9 имеет 4 витка провода 0,8 мм и намотана на
каркасе диаметром 8 мм. Каркас катушки L9 должен иметь подстроечный
сердечник диаметром 4 мм. Катушка L10 имеет 3 витуа, намотана
поверх L9 у ее заземленного конца.
Расстояния между линиями
также устанавливаются при настройке.
Настройку следует начать с
проверки работоспособности гетеродина. Весь порядок настройки смотрите в
описании следующего конвертера.
На рис. 6.18 приведена
схема малошумящего конвертера ДМВ. Схема этого конвертера была описана
М. Зайцевым в журнале «Радио» №4 за 1987 год.
Рис. 6.18. Схема высокочувствительного
конвертера
Конвертер предназначен для
преобразования сигналов 21…39-го телевизионных каналов дециметровых волн (ДМВ)
в колебания любого из двенадцати каналов метровых волн (МВ). Он обладает
высокой чувствительностью, избирательностью и большим коэффициентом усиления.
Технические характеристики
Расчетный коэффициент шума на
частоте 600 МГц, дБ 6,5
Коэффициент усиления,
дБ
15
Входное сопротивление,
Ом
75
Напряжение питания, В
±9
Потребляемый ток, мА, не
более
15
Принципиальная схема
конвертера показана на рис. 6.18. Приходящий от приемной антенны по
коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 75 Ом сигнал поступает на
входной контур L1C1 с добротностью, равной примерно 25 (полоса
пропускания – около 25 МГц). Выбор относительно высокого значения добротности
обусловлен необходимостью увеличения чувствительности конвертера и повышения
защищенности от помех, возникающих из-за перекрестных искажений при приеме мощных
мешающих сигналов. Дальнейшее увеличение добротности за счет уменьшения
коэффициентов включения антенны и усилителя высокой частоты (УВЧ) в контур L1C1 приводит к
чрезмерной остроте настройки на канал конденсатором C1 и уменьшению КПД входной цепи.
УВЧ конвертера – каскодный, на транзисторах VT1 и VT2. Его
нагрузкой служит контур L2C5. Через конденсатор C6 сигнал проходит на эмиттер транзистора VT3 преобразователя частоты (смесителя). Соответствующим
подключением каскадов к линии L2 согласуются
выходное (УВЧ) и входное (смесителя) сопротивления при выбранной добротности
контура.
Напряжение гетеродина
подается на базу транзистора VT3 смесителя с
части линии L3. Она образует с конденсатором C9 контур гетеродина, выполненного на транзисторе VT4 по схеме емкостной трехточки.
Коэффициент включения транзистора в контур определяется соотношением емкости
конденсатора C11 и емкости эмиттерного
перехода CЭ. Изменением емкости диода VD1, подключенного к контуру через конденсаторы С8 и
С12, можно плавно подстраивать гетеродин в пределах одного канала. Для этого на
диод подано закрывающее его напряжение, которое можно регулировать переменным
резистором R10. Резистор R7 препятствует возникновению дроссельных
автоколебаний.
Повышение чувствительности
конвертера по сравнению с аналогичными устройствами достигнуто выбором
оптимального режима работы транзистора VT1 по коэффициенту шума и использованием
стабилизированного двуполярного источника питающих
напряжений. Такое питание позволило соединить базы непосредственно с общим проводом
и обойтись без делителей в их цепях и блокировочных конденсаторов по
переменному току. Это помогло избавиться от свойственных последним
шумов высокочастотного мерцания емкости, уменьшить число деталей и,
следовательно, обусловленные ими паразитные емкости и индуктивности. Отсутствие
блокировочного конденсатора в цепи базы транзистора VT4 гетеродина позволило получить более высокую чистоту
спектра генерируемых колебаний. Кроме того, использование двуполярного
источника питания полностью решило задачу термостабилизации
каскадов.
Шумы транзистора VT1 зависят как от режима по постоянному току, так и от
согласования входа УВЧ. Измерения показали, что коэффициент шума каскада на
биполярном транзисторе практически не зависит от напряжения коллектор–эмиттер и
увеличивается лишь при малых его значениях (не менее 3 В). Зависимость же его
от коллекторного тока для большинства современных сверхвысокочастотных
транзисторов имеет слабо выраженный минимум при значениях 1…5 мА.
Детали.В
конвертере применены постоянные резисторы МЛТ (R1—R3—группы А,
т.е. с нормированным напряжением шумов не более 1 мкВ/В). Переменный резистор R10 – любой, сопротивлением 47…100 кОм. Подстроечные конденсаторы С1, С5,
С9 – КПК-МП, проходной С4 – КТП или любой подходящий по габаритам емкостью 180…4700 пФ, остальные, кроме
С11, -- КМ, КД емкостью 100…620 пФ. Следует учесть, что радиальный и
осевой люфт роторов в подстроечных конденсаторах
недопустим. Конденсатор С11 (1 пФ) – отрезок 75-омного кабеля с фторопластовой
изоляцией (погонная емкость 0,55…0,67 пФ/см) длиной около 20 мм (уточняют при
налаживании, начиная с 35 мм). Дроссель L4 намотан внавал на бумажном
каркасе диаметром 3 мм и содержит 100 витков провода ПЭВ-2 0,1 (длина
намотки – 5 мм).
Вместо диода КД503А можно
применить КД509А, КД510А или КД521, КД522 с любым буквенным индексом, вместо
транзисторов КТ3128А – ГТ330Ж, КТ3127А, КТ371А, любые из серии КТ382,
ГТ329, ГТ383, КТ372, а также КТ3120А, КТ3123А, КТ3101А (названы в порядке
улучшения параметров конвертера). При использовании транзисторов структуры n-p-n необходимо изменить полярность включения диода VD1 и источников питания.
Выводы элементов должны
быть как можно короче, у разделительных и блокировочных конденсаторов их
отпаивают совсем, предварительно очистив места пайки от краски. Транзисторы
жестко вставляют в предназначенные для них отверстия (при использовании других
транзисторов эти отверстия могут вообще не понадобиться). Для уменьшения
влияния используемой отвертки на частоту настройки контуров выводы роторов подстроечных конденсаторов С1, С5,
С9 припаивают к плате (общему проводу), лепестки-выводы статоров откусывают.
Соединения выводов деталей (двух, трех или четырех), показанные на чертеже без
точек пайки, расположены над платой. Точками обозначены места пайки к фольге на
соответствующей стороне платы.
Линии L1 – L3 представляют собой отрезки неизолированного
отполированного медного провода диаметром 1 мм и длиной 22 (L1, L3) мм. Один
конец провода каждой линии припаивают к выводу статора подстроечного
конденсатора, другой – к общему проводу, изогнув по радиусу 7 мм (L1, L3), или к
выводу проходного конденсатора С4 (L2). Отрезки располагают над платой на высоте 5 мм для
21-го – 35-го каналов и 3 мм для 36-го – 39-го каналов. Расстояния до
мест припайки элементов (считая от концов, соединенных с общим проводом
непосредственно или через конденсатор С4) у L1 – 4,3
и 5,5 мм, у L2 – 3,5 и 12 мм, у L3 – 4 мм.
Для экранирования каскадов
конвертера к плате припаивают стенки и перегородки высотой 12 мм из меди или
латуни толщиной 0,3…0,5 мм с вырезами и отверстиями под выводы элементов. Выходную цепь
преобразователя экранировать необязательно. После налаживания монтаж закрывают
сверху крышкой из того же материала с отверстиями для доступа к роторам
конденсаторов С1, С5, С9. С целью повышения
механической прочности антенный и выходной кабели закрепляют на плате
проволочными скобами.
Налаживание
конвертера начинают с проверки потребляемого тока, который должен быть равен
примерно 10 мА. Для питания на этом этапе желательно использовать
гальванические элементы, что позволит избежать возможного влияния пульсаций и
наводок от стабилизатора. Затем убеждаются в работе гетеродина, для чего
подсоединяют выход конвертера к входу телевизора, включенного на свободный
канал. При исправной работе гетеродина подача питания на конвертер приводит к
увеличению звуковых шумов, а вращение ротора конденсатора С9
– к изменению их интенсивности и вспышкам на экране телевизора. Если этого
не происходит, в качестве конденсатора С11 включают отрезок коаксиального
кабеля длиной 35 мм. Нужного результата добиваются, понемногу укорачивая его
острым ножом (если диаметр кабеля менее 3 мм, необходимо следить за тем, чтобы
после подрезки оплетка не оказалась соединенной с центральным проводником). В
случае неудачи описанную процедуру повторяют при увеличенном эмиттерном токе транзистора VT4, для чего уменьшают сопротивление резистора R6 до 1,5 кОм.
Добившись устойчивой работы
гетеродина, настраивают его на нужную частоту. Для этого антенный кабель
подключают к левой (по схеме) обкладке конденсатора С6,
предварительно отпаяв его от линии L2.
Вращая ротор конденсатора С9, добиваются появления
хотя бы слабого изображения на экране телевизора при приеме в выбранном канале
МВ. Восстановив соединение конденсатора С6 с линией L2, подключают антенный кабель через конденсатор
емкостью 10…30 пФ к эмиттеру транзистора VT2 и, вращая ротор конденсатора С5, настраивают контур
УРЧ по наилучшему изображению на экране. Если резонансные явления отсутствуют,
т.е. положение ротора конденсатора С5 не влияет на качество изображения, то
корректируют индуктивность линии L2, изменив
высоту ее расположения над платой. Затем подают сигнал на вход конвертера и
таким же образом настраивают входной контур L1C1.
Далее вместо резистора R2 включают последовательно соединенные
постоянный резистор сопротивлением 820 Ом и переменный сопротивлением 10 кОм.
Изменяя последним эмиттерный
ток транзистора VT1 и подстраивая входной контур,
добиваются максимальной чувствительности конвертера по наиболее высокому качеству
изображения. Измерив полное сопротивление резисторов в
цепи эмиттера, заменяют их одним резистором с наиболее близким номиналом.
На распространение ДМВ
весьма ощутимо влияют метеорологические условия. Поэтому в местности,
расположенной в зоне неуверенного приема, режим транзистора VT1 по наилучшей чувствительности желательно подбирать
при установившейся погоде за несколько часов до или после захода солнца.
На рис. 6.19 приведена
схема простейшего конвертера на СВЧ. Схема более сложного варианта подобного
конвертера изображена на рис. 4.1. Там же вы найдете ссылку на сайт в
Интернете, с которого можно скачать подобные схемы конвертеров.
Рис. 6.19. Простейший конвертер для диапазона
СВЧ
По заверению автора
разработки (UO5OHX), конвертер предназначен для преобразований сигналов
с частотой 2,5…2,7 ГГц в сигналы ПЧ метрового телевизионного диапазона.
Транзистор VT1 выполняет роль одновременно
и УВЧ и смесителя. Транзистор VT2 является
гетеродином, настройка которого на заданную частоту устанавливается длиной
линии L2, емкостью конденсатора С4 и
входной емкостью VT2. Транзистор VT2 задействован по схеме с общим коллектором и имеет
резистор R3 в качестве нагрузки в цепи эмиттера. Одновременно R3 включен в цепь эмиттера транзистора VT1 – таким путем сигнал с гетеродина VT2 подается на эмиттер смесителя VT1.
Транзисторы VT3 и VT4 представляют
собой каскодный усилитель промежуточной частоты.
Выход ПЧ осуществляется через конденсатор С9.
Конвертер выполнен на плате
из фольгированного стеклотекстолита. Катушка L1 содержит 3 витка провода Ø 0,8 мм, намотана
на болванке диаметром 3 мм. Катушка L3 содержит 10 витков провода Ø 0,4 мм, намотана
на каркасе диаметром 3 мм, отвод выполнен от середины катушки. L4 содержит 14 витков провода Ø 0,4 мм, намотана
на каркасе диаметром 3 мм.
Конвертер предназначен для
установки его непосредственно возле вывода антенны, поэтому напряжение питания
(+12В) подается к конвертеру по кабелю питания антенны.
Налаживание конвертера
очень простое – необходимо любым известным вам методом установить требуемую
частоту гетеродина (VT2).
Настройка УВЧ любого
приемного устройства должна проводиться
после настройки и проверки работоспособности гетеродина и смесителя,
т.е. в последнюю очередь.
Настройку приемного тракта
(или любого УВЧ) надо начинать с установки режимов первых двух транзисторов
(например, VT1 и VT2) по постоянному току. Для этого подбором
соответствующих резисторов следует установить коллекторные токи транзисторов в
пределах 2…2,5 мА.
После этого включается в
работу все приемное устройство полностью. Если вы настраиваете конвертер к
имеющемуся уже радиоприемнику, то смеситель подключается ко
входу этого коротковолнового приемника, настроенного на нужную частоту.
Дальнейшую настройку
следует проводить с использованием генератора шума, схема и описание которого
находятся в главе 10. Настройка
выполняется по максимуму шума.
Генератор шума сначала
подключается на вход смесителя и выполняется подстройка по максимуму шума на
выходе радиоприемника контура смесителя (или ФСС УПЧ, если таковой имеется),
настроенного на частоту ПЧ (или рабочую частоту приемника, если настраивается
конвертер).
После этого генератор шума
подключается на вход последнего каскада УВЧ (первого перед смесителем) и
настраивается контур, расположенный в коллекторной цепи этого каскада. Сначала контур настраивается по максимуму
шума от сигнала гетеродина.
Если необходимо настраивать
ФСС ВЧ, то генератор шума надо по очереди подключить к контурам этого ФСС
(начиная с последнего контура) и сначала настроить полосовой фильтр (ФСС) по
максимуму сигнала гетеродина. Затем, постепенно уменьшая емкость подстроечных конденсаторов, настроить полосовой фильтр по
максимуму шума. Такая процедура регулировки гарантирует от настройки УВЧ на
зеркальный канал.
Грубую настройку входного
контура и первого каскада УВЧ можно также выполнить с помощью генератора шума.
Окончательно входной контур можно
настроить только при наличии входного сигнала, поданному на УВЧ от антенны по
фидеру, который должен иметь то же самое волновое сопротивление, на работу с
которым предназначается данный УВЧ. В крайнем случае, для такой настройки можно
зашунтировать вход конвертера резистором 75 Ом и в качестве антенны подключить
отрезок провода длиной 10—15 см. Можно также попытаться принять сигналы
радиостанций нужного диапазона на нормальную наружную антенну.
Для более точной настройки
входного контура УВЧ наиболее удобно воспользоваться шумовым источником
сигнала, так как при этом на процесс настройки не влияет нестабильность частоты
и уровня принимаемого сигнала. В качестве такого источника можно использовать
ламповый шумовой диод типа 2Д2С. Основное достоинство данного источника
заключается в том. Что он генерирует шумы известной мощности, и поэтому его
можно использовать для измерения коэффициента шума приемника. К недостаткам
можно отнести то, что максимальная интенсивность шума такого источника невелика
(20…50 kTo), к тому же чем больше интенсивность шума, тем больше
температура катода и тем, следовательно, меньше срок службы диода.
Окончательная настройка
производится с помощью измерительного генератора шума.