Приёмный конвертер на 70см.


Предлагаемый конвертер предназначен для приёма сигналов диапазона 70см.,в том числе со спутников. Реалии нашей жизни таковы, что не всегда удаётся установить антенны в непосредственной близости от аппаратуры. В результате длина соединительных кабелей может оказаться весьма большой и потери в них сведут на нет весь смысл работы на этом диапазоне. Тем более, что подчас применяются не очень хорошие кабели. (А хорошие стоят хороших денег). Конструкция конвертера ориентирована на установку его вблизи антенны,что позволяет избавиться от многих проблем, связанных с кабелями. (И приобрести другие,такие как необходимость иметь герметичный корпус).

Схема.

Рассмотрим работу схемы.

Для получения максимальной чувствительности и минимума шумов необходимо хорошо согласовывать импедансы источника сигнала и входа приёмного устройства. С этим отлично справляется схема входной части до УВЧ. Избирательность этой цепи невелика, что накладывает определённые требования на собственно УВЧ, но благодаря применению линейных транзисторов с хорошим током покоя и глубокой ООС, перегрузка УВЧ внеполосными сигналами сведена к минимуму. УВЧ выполнен на транзисторе VT1 по классической апериодической схеме с общим эмиттером. Устойчивость и линейность достигнута за счёт обратной связи через цепочку R1,R2,C3. Основную избирательность обеспечивает двухконтурный полосовой фильтр на катушках L3 и L4. В выхода фильтра сигнал поступает на второй каскад УВЧ,выполненный на микросхеме MC1. Так как применённый в конвертере гибридный диодный смеситель не обладает усилением и даже вносит потери, то от второго каскада УВЧ требуется значительное усиление. Поэтому второй каскад был выполнен на популярной MMIC MAR6. Смеситель на сборке ADE-12, представляющей собой обычный кольцевой смеситель на диодах шоттки. Для согласования смесителя по сигнальному входу и входу сигнала гетеродина применяются резисторные аттенюаторы. (3дб) Благодаря значительному усилению УВЧ и высокому уровню сигнала гетеродина потерями в них можно пренебречь. С выхода смесителя сигнал с частотами 144-148Мгц поступает на дополнительный каскад усиления на полевом транзисторе Т1,включенном по схеме с общим затвором. Это позволяет получить высокую линейность каскада и полность включить нагрузку в сток транзистора. Задача этого каскада - компенсация потерь в смесителе и в аттенюаторе,согласующем выход конвертера с кабелем.

Гетеродин выполнен по известной и популярной схеме на полевом транзисторе с общим затвором. Данная схема позволяет получить высокую спектральную чистоту сигнала благодаря тому,что управляющий электрод (затвор) транзистора соединён с землёй гальванически. Применённый гармониковый кварц возбуждается на частоте 96МГц и полученный сигнал поступает на утроитель частоты, собранный по обычной схеме на транзисторе VT2. Нагрузкой утроителя является двухконтурный полосовой фильтр на частоту 288МГц. Связь между контурами фильтра выбрана очень небольшой для получения узкой полосы. Затем сигнал гетеродина дополнительно усиливается каскадом на MMIC до уровня, достаточного для работы диодного смесителя. Несмотря на используемое в гетеродине утроение частоты, спектральная чистота сигнала получилась очень высокой и несравнимо лучшей, нежели получаемая при применении простых синтезаторов частоты.

Детали.

Весь монтаж выполнен с применением smd технологии. Навесными остались лишь моточные изделия. Катушка L1 бескаркасная, имеет 3 витка посеребрённого провода диаметром 1мм на оправке диаметром 8мм. Длина намотки - 5мм, то есть шаг намотки равен диаметру провода. Катушка L2 также бескаркасная, имеет 4 витка посеребрённого провода диаметром 0.41мм на оправке 3мм. Шаг намотки везде равен диаметру провода. Катушки L3 и L4 диапазонного полосового фильтра выполнены из посеребрённого провода диаметром 0.8мм и имеют по 3.5 витка на оправке 5мм. Отвод L3 сделан от середины, а у L4 - от половины витка, считая от "холодного" конца. Катушки L11,L13 и L14 - стандартные smd дроссели индуктивностью 1мкГн. Полосовой фильтр утроителя гетеродина имеет такую же конструкцию, как и диапазонный фильтр в УВЧ,но катушки имеют по 4.5 витка. Отводы от середины и от одного витка. L5 и L8 - стандартные smd индуктивности (не дроссели на феррите, а индуктивности!) на 1мкГн. Катушки L7 и L8 имеют одинаковую конструкцию и представляют собой пластмассовый каркас с подстроечником из латуни диаметром 3мм и имеют 11 и 9 витков эмалированного провода диаметром 0.41мм соответственно. Транзисторы Т1 и Т2 применены типа J310, как специально разработанные для применения в УКВ автогенераторах и обладающие низкими шумами. MC1 в увч применена типа MAR6, как самая малошумящая, равноценная замена - MSA0685. В гетеродине можно применить и другие MMIC, имеющие возможность работы от напряжения питания в 5 вольт, при этом придётся изменить сопротивление нагрузочного резистора R17.

Теперь о выборе транзистора для УВЧ... Примененный мною BFP183 обладает достаточно низкими шумами, но при наличии мощных внеполосных сигналов его динамика может оказаться недостаточной. В этом случае лучше применить BFP196, имеющий больший допустимый ток коллектора. При этом номинал резистора R17 следует уменьшить до 22 Ом. Для BFP183 оптимальный ток коллектора - 15мА, для BFP196 - 30мА. При этом Кш получается порядка 1дб для BFP183 и 1.5дб - для BFP196. Можно попробовать применить и другие транзисторы в УВЧ исходя из возможностей их приобретения. BFP183 я выдёргивал из старых мобильников GSM ( увч в Нокия2110 ), а BFP196 часто стоят на выходе передатчиков телефонов стандарта DECT. Катушка L15 - бескаркасная, 12 витков эмалированного провода на оправке диаметром 3мм виток к витку. Питание конвертера - внешнее,по сигнальному кабелю. Оно может быть в пределах от 8 до 15 вольт. Все каскады устройства питаются от встроенного пятивольтового стабилизатора. Микросхема стабилизатора укреплена непосредственно на металлическом корпусе конвертера и заодно выполняет функции подогрева корпуса в холодную погоду. Диод VD1 защищает конструкцию от переполюсовки, а самовосстанавливающийся предохранитель F1 - от возможного замыкания по цепям питания. Все подстроечные конденсаторы - лучше всего воздушные, с ёмкостью порядка 2-7 пф.

Настройка.

Настройку следует начинать с проверки питающего напряжения на выходе стабилизатора. Оно должно быть ровно +5 вольт. Следует обязательно проверить стабилизатор на отсуствие возбудов и на "шумливость". По моим наблюдениям,некоторые экземпляры 7805 обладают повышенным шумом в выходной цепи стабилизатора. Для уменьшения шумов и исключения возможности возбуда, конденсаторы C34-C37 должны быть установлены в непосредственной близости от выводов микросхемы, а электролиты лучше всего взять танталовые.

Затем следует приступать к настройке гетеродина. Обычно автогенератор начинает работать сразу, необходимо лишь вращением сердечника L7 добиться максимального напряжения ВЧ сигнала на базе транзистора VT2. Фильтр на выходе утроителя настраивается на частоту 288МГц. Контролируя уровень сигнал на выходе MC1, необходимо подбором связи между контурами добиться ВЧ напряжения 2в. Обычно это удаётся без проблем, так как МС2 обладает значительным запасом усиления. Иногда даже приходится устанавливать между контурами дополнительный экран в виде кусочка жести.

Далее можно приступать к настройке УВЧ. Предварительно необходимо выставить ток покоя УВЧ подбором резистора R2 на уровне 15мА. Благодаря наличию глубокой ООС, усиление каскада невелико - не более 10дб, и каскад обычно не склонен к самовозбуждению. Лучше всего процесс настройки входного контура и полосового фильтра производить по АЧХметру. Для этого вход приёмника нагружаем резистором 50Ом, подаём вход ГКЧ на антенный разъём и, контролируя форму АЧХ на входе смесителя, настраиваем входной контур и ДПФ или для получения равномерной полосы пропускания в диапазоне 432-436 МГц или на максимум чувствительности в необходимой полосе частот. Смеситель в настройке не нуждается, а выходной усилитель можно настроить и на слух, по максимуму шумов, подключив выход конвертера к приёмнику диапазона 2м.

При испытании конвертер показал очень хорошие результаты. Кш - не более 1дб при использовании транзистора BFP183 в УВЧ, высокую устойчивость к мощным внеполосным сигналам и большое общее усиление тракта приёма, позволяющее эксплуатировать конвертер с весьма длинным кабелем.  

Прошу прощения, но в данный момент не имею возможности выложить фото устройства и монтажа. Может быть - попозже.

Здесь чертёж печатной платы в формате Sprint Layout 4.0 (скачать)

73 de UA1ZH 


                                                   UA1ZH © 2006