Um repetidor é um anexo localizador de direção para uma estação de rádio na banda de 27 MHz. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Este decodificador não requer nenhuma conexão com a estação de rádio, não possui luz, som ou indicadores de discagem e contém um mínimo de peças. É usado em conjunto com um receptor de rádio para determinar a direção de transmissores de 27 MHz localizados a uma distância não superior a 0,5 km.

O autor utilizou um decodificador com estação de rádio AM monocanal "Tom-1", que não possuía conector de antena ao qual pudesse ser conectada uma antena direcional. O projeto do circuito de seus circuitos de entrada não permite a introdução de tal conector. Além disso, o sistema AGC do receptor de rádio anularia as propriedades direcionais da antena, e a caixa de plástico não impediria que os sinais de localização de direção penetrassem na entrada do receptor, contornando a antena.

O localizador de direção era necessário para procurar veículos (bicicletas) equipados com radiofaróis, deixados temporariamente em local isolado, e para companheiros de viagem que se dispersaram pela floresta em busca de cogumelos durante as caminhadas na floresta. A mais de 200 m de distância, o meio de comunicação popular "au" não funciona mais, principalmente em florestas densas e áreas montanhosas. Um navegador por satélite geralmente funciona de forma confiável apenas em áreas abertas. Informar a sua localização por rádio também é difícil devido à falta de pontos de referência confiáveis.

O acessório proposto para o localizador de direção é um repetidor do sinal do transmissor de localização de direção. Todos os sinais de RF localizados na banda passante do repetidor e recebidos por sua antena de quadro são modulados por um sinal de frequência de tom usando um modulador balanceado, amplificado e re-irradiado por uma antena omnidirecional.

Como resultado, dois sinais são resumidos na entrada de um receptor localizado próximo ao repetidor - um que veio diretamente do transmissor de localização de direção e outro que foi retransmitido. O sinal total adquire modulação por um sinal de tom aplicado à entrada do modulador no repetidor. A natureza desta modulação (AM ou FM) depende da diferença no caminho dos componentes do sinal do transmissor ao receptor, portanto, da posição relativa do receptor, repetidor e transmissor.

A natureza desta dependência pode ser avaliada a partir dos gráficos da Fig. 1. As distâncias nele são indicadas em comprimentos de onda λ do transmissor de direção. Na faixa de 27 MHz λ=10,9 M. Se o repetidor estiver localizado em uma das linhas vermelhas, então a modulação do sinal total é a amplitude, e se estiver em uma das linhas azuis, é a frequência. Nos espaços entre as linhas, os dois tipos de modulação estão presentes, mas em proporções diferentes. À medida que o repetidor se aproxima da linha azul, o AM diminui, e à medida que se aproxima da linha vermelha, o FM diminui.

Fig. 1. 

Deve-se dizer que a localização das linhas de modulação “puras” também depende da mudança de fase introduzida pelo caminho do transceptor do repetidor. Por exemplo, se for 90^о, então as linhas vermelha e azul mudam de lugar. A imagem é introduzida por distorções e reflexões de sinais de objetos locais, incluindo o corpo do operador. No entanto, é sempre possível colocar um repetidor próximo ao receptor para que a modulação que ele introduz no sinal de direção seja melhor ouvida.

A direção para o transmissor é determinada girando a antena de quadro do repetidor em torno do eixo vertical. Isso pode ser feito de acordo com a modulação máxima (o plano do quadro fica na direção determinada) ou sua mínima (o plano do quadro é perpendicular à direção determinada). A localização mínima da direção geralmente é mais precisa.

A incerteza associada à bidirecionalidade de uma antena de quadro pode ser resolvida de duas maneiras. A primeira - tradicional - consiste em determinar sequencialmente a direção a partir de vários pontos situados em uma linha aproximadamente perpendicular a ela. Os rolamentos encontrados desta forma se cruzam no local do transmissor. É claro que não deve se mover durante o intervalo entre as medições. Quando a distância até o transmissor é relativamente curta, geralmente é suficiente fazer dois entalhes em pontos separados por vários metros. O segundo método é baseado na natureza das curvas da Fig. 1. Eles se movem na direção do transmissor com muito mais frequência.

O objetivo era fazer um aparelho com peso e dimensões mínimos, pois precisa ser carregado no mato. A prática tem mostrado que quando se está na floresta, basta ter um localizador de direção por grupo de turistas ou catadores de cogumelos. Cada um dos demais, equipados com estação de rádio e bússola, pode ser informado por rádio da direção do movimento para chegar ao ponto de coleta.

O circuito repetidor é mostrado na Fig. 2. Consiste em uma antena de quadro receptora WA1, um modulador balanceado em anel em diodos VD3-VD6 com transformadores T1, T2, um gerador de sinal modulante em um multivibrador feito de transistores VT1 e VT2, um amplificador de alta frequência no transistor VT3, um antena transmissora WA2 com bobina de extensão L3.

Fig. 2.

O repetidor é alimentado por duas células galvânicas de disco AG13 ou baterias D-0,03 do mesmo design. O consumo de corrente não excede 4 mA. Como o repetidor geralmente é ligado durante a localização da direção, não há necessidade de baterias de alta capacidade e o botão SB1 é usado para ligar a energia. Você pode aumentar o número de elementos para três, enquanto o coeficiente de transmissão do repetidor e a profundidade da modulação que ele introduz no sinal de direção aumentarão, mas isso pode levar à sua autoexcitação.

Como antena transmissora WA2, foi utilizado um pedaço de cabo coaxial trançado de 20...30 cm de comprimento, pendurado. A blindagem elétrica da antena de quadro WA1 também pode servir como esta antena. Para isso, é necessário interromper a conexão da blindagem com o fio comum, conforme mostrado no diagrama com uma cruz, e conectar o ponto A ao terminal superior da bobina L3 (em vez da antena WA2). O ponto A deve ficar localizado entre os locais de saída dos fios da moldura da tela, o mais simetricamente possível ao corte em sua parte superior. Mas deve-se ter em mente que ao usar a tela da antena de quadro dessa forma, o repetidor fica mais sujeito à autoexcitação.

O principal motivo da autoexcitação é a impossibilidade de atingir o isolamento ideal entre as antenas receptoras e transmissoras, apesar de uma delas ser magnética e a outra elétrica. A inevitável assimetria do desenho da moldura e sua posição em relação à antena transmissora, bem como a influência do corpo do operador, têm efeito.

A tela da moldura tem o formato de um quadrado com 120 mm de lado. É feito de tubo de cobre com diâmetro externo de 5 mm. Um corte com cerca de 5 mm de largura é feito no centro da parte superior do quadrado. Depois de concluídas todas as configurações, este corte deve ser vedado de alguma forma para evitar a entrada de umidade no tubo. Foi feito um corte no centro da parte inferior da tela para permitir a saída dos fios do enrolamento da moldura. Uma tira de cobre também é soldada aqui para conectar a blindagem ao fio comum ou à bobina L3 (se a blindagem for usada como antena transmissora). A fixação da moldura deve ser suficientemente forte, pois pode servir de alça para transporte do repetidor.

Três ou quatro fios com isolamento fluoroplástico são enfiados no tubo. Suas extremidades de cada lado são conectadas em paralelo e os fios formam uma volta. Você pode, é claro, tentar conectar as voltas em série, mas às vezes surgem dificuldades em ajustar o quadro na frequência desejada.

O dispositivo é montado sobre uma placa longa e estreita colocada em uma tela feita de um pedaço de tubo de alumínio de paredes finas, que também serve de contrapeso à antena WA2. As peças são dispostas “em linha”, tentando organizá-las simetricamente ao longo do longo eixo da placa. As bobinas L1-L1 devem estar mais distantes da antena WA3. Seus eixos não devem coincidir na direção com o eixo da antena de quadro. Além disso, o eixo da bobina L3 deve ser perpendicular ao eixo das bobinas L1 e L2.

Os diodos VD1, VD2 servem para limitar o sinal na entrada do modulador balanceado. Pode ser necessário quando o sinal do transmissor de localização de direção for muito forte e quando o seu próprio transmissor estiver operando. Os capacitores C2 e C3 suprimem interferências e sinais cuja frequência esteja abaixo da faixa de 27 MHz.

Os elementos R3, C7, R4, C9 determinam a frequência de oscilação do multivibrador. Com as classificações indicadas no diagrama, está próximo de 1 kHz. O sinal retangular retirado do multivibrador é suavizado pelo circuito R1, C8, R6, aproximando seu formato de um senoidal. Isto é conseguido selecionando o capacitor C8.

A tensão modulante é fornecida ao modulador balanceado através dos pontos médios dos enrolamentos dos transformadores T1 e T2. O capacitor C5 elimina o componente DC do sinal modulante e os capacitores C6 e C10 servem para filtrar os produtos de alta frequência do modulador. Os transformadores T1 e T2 são enrolados em núcleos magnéticos anulares de tamanho padrão 7x4x2 mm feitos de ferrite 400NN. O enrolamento é realizado com três fios PEL com diâmetro de 4 mm torcidos com passo de 6...0,14 mm. Fios com fluoroplástico, seda ou outro isolamento espesso não podem ser usados. Um total de 8 voltas são enroladas, com cada fio servindo como um enrolamento separado. No transformador T1, o final do enrolamento II está conectado ao início do enrolamento III. Os enrolamentos I e II do transformador T2 são conectados da mesma forma.

A bobina L1 do circuito de saída não tem moldura e consiste em 12 voltas de fio envernizado com diâmetro de 0,4...0,5 mm, enroladas em um mandril de 4 mm de diâmetro e esticada em um comprimento de 10 mm. A bobina de comunicação L2 possui três voltas do mesmo fio enroladas no topo da bobina L1, no meio dela, e esticadas em 5 mm.

O carretel de extensão L3 também não tem moldura. Suas 36 voltas são enroladas com o mesmo fio em um mandril de 4 mm de diâmetro em duas camadas. O comprimento do enrolamento é de cerca de 14 mm. O número necessário de voltas desta bobina depende do tamanho da antena transmissora WA2 e da capacitância entre a antena e o operador que segura o repetidor nas mãos. Todas as estações de rádio portáteis com antena curta têm uma desvantagem semelhante [1, 2]. A indutância ideal da bobina L3 é selecionada experimentalmente com base na intensidade máxima do campo emitido pela antena WA2 e na profundidade de modulação associada do sinal de direção criado pelo repetidor.

Os circuitos repetidores são configurados com uma antena de quadro acoplada à sua placa. Não é recomendado o uso de fonte de alimentação externa, pois fios longos introduzem um erro significativo.

Para configurar, você precisará de uma fonte de sinal de teste de alta frequência, por exemplo, outra estação de rádio, um gerador de frequência ou um gerador de sinal de medição. Você também precisa de uma estação de rádio com a qual o localizador de direção funcionará ou algo semelhante , e instrumentos de medição, pelo menos um milivoltímetro ou osciloscópio de alta frequência. Se o osciloscópio tiver largura de banda insuficiente, será necessário fazer um cabeçote detector para ele, por exemplo, conforme descrito em [3]. Repetindo, é necessário reduzir a capacitância do capacitor de entrada C1 do cabeçote para 100...470 pF e adicionar um capacitor de suavização com capacidade de até 1...470 pF após o resistor R4700. Você pode usar unidades semelhantes de dispositivos descritos em [4] ou [5].

A saída do cabeçote deve ser conectada com um par trançado de fios com cerca de um metro de comprimento à entrada do osciloscópio, tendo previamente colocados anéis de ferrite medindo aproximadamente 25x12x6 mm em cada extremidade do par (por exemplo, de fontes chaveadas) e enrole 6 voltas de fios torcidos neles. Isto é necessário para o isolamento de alta frequência do osciloscópio.

Se for utilizado um gerador de sinal ou GKCH, então uma moldura redonda com diâmetro de cerca de 51 cm de um fio com diâmetro de 30...1 mm deve ser conectada à sua saída através de um resistor com resistência de 5 Ohm e colocada a uma distância de vários centímetros paralelamente à antena WA1. O nível do sinal pode ser ajustado não apenas pelo atenuador do gerador, mas também alterando a distância entre os quadros.

A blindagem do quadro WA1 deve ser conectada no ponto A ao fio comum do repetidor. Você deve começar sintonizando a antena WA1 na frequência selecionada selecionando o capacitor C1 de acordo com as leituras máximas de um milivoltímetro ou osciloscópio com cabeça detectora conectada a qualquer um dos enrolamentos II ou III do transformador T1. Deve-se levar em consideração que os diodos limitadores VD1 e VD2 estão conectados em paralelo à antena, portanto o ajuste deve ser realizado quando a amplitude do sinal neles não for superior a 0,6 V. Não vale a pena desconectar os diodos, pois sua capacitância está incluído na capacitância total do circuito que está sendo sintonizado. Além disso, um sinal grande pode abrir os diodos do modulador balanceado, o que também interferirá na sintonia correta. Os capacitores de acoplamento C2 e C3 também afetam o ajuste.

Ao usar um transmissor de estação de rádio como fonte de sinal de teste, seu nível é ajustado alterando a distância entre o repetidor e esta estação de rádio. Isso pode exigir ajuda externa. Mas primeiro você precisa ter certeza de que o dispositivo de medição não recebe o sinal de teste diretamente. Para fazer isso, você precisa conectar temporariamente os terminais do enrolamento da antena WA1 com um jumper curto. As leituras de um milivoltímetro ou osciloscópio conectado ao transformador T1 devem chegar a zero.

Depois de configurar a antena de quadro, prossiga para configurar o circuito de saída do amplificador no transistor VT3. O LED HL1 serve como estabilizador de tensão de polarização para este transistor. Para configurar, é necessário desconectar temporariamente os resistores R1 e R6 do modulador balanceado e instalar jumpers temporários em paralelo com os diodos VD3 e VD6 (ou VD4 e VD5). A antena transmissora WA2 deve ser desconectada, sendo aconselhável desconectar o terminal inferior da bobina L2 do fio comum. Um resistor de carga com uma resistência de cerca de 50 Ohms é conectado paralelamente a esta bobina, e paralelamente a ela está a entrada de um milivoltímetro ou a cabeça detectora de um osciloscópio.

Depois de ligar o repetidor, você deve primeiro certificar-se de que, na ausência de um sinal de teste do gerador ou transmissor, a tensão na carga da bobina L2 é zero. Se este não for o caso, o repetidor é autoexcitante.

Para eliminar a auto-excitação, você pode tomar as seguintes medidas:

- conectar capacitores cerâmicos de alta frequência com capacidade de cerca de 4 pF em paralelo com os capacitores de bloqueio C11, C12, C1000;
- trocar os terminais do enrolamento III do transformador T2;
- conectar temporariamente os terminais externos dos enrolamentos I e II do transformador T2. Se isso eliminar a autoexcitação, será necessário remover o jumper dos terminais do transformador e conectar temporariamente os terminais da antena WA1. Se isso interromper a excitação, o motivo é o mau posicionamento dos componentes e peças na placa; é necessária blindagem adicional.

Se a autoexcitação não for eliminada pelas medidas descritas, então sua causa deve ser buscada no amplificador do transistor VT3. Para eliminá-lo, você pode tentar contornar a bobina L1 com um resistor R11 com resistência de 470 Ohms a 4,7 kOhms, conectar um capacitor com capacidade de fração ou uma unidade de picofarads entre o coletor e a base do transistor VT3 , aumente o número de voltas da bobina de acoplamento L2, substitua o transistor VT3 por um de menor frequência.

Às vezes ajuda introduzir um filtro de desacoplamento no circuito de potência do multivibrador nos transistores VT1 e VT2. O filtro consiste em um indutor conectado em série a este circuito e um capacitor de bloqueio em paralelo com o multivibrador. O indutor pode ser enrolado no mesmo circuito magnético dos transformadores T1 e T2, preenchendo-o com fio PEL com diâmetro de 0,12...0,14 mm colocado, volta a volta, de metade a dois terços da circunferência do anel de ferrite.

O resistor R8 deve ser selecionado de acordo com o maior ganho, à medida que aumenta deve-se verificar a ausência de autoexcitação e, para evitar limitação, o nível do sinal de teste deve ser reduzido. A limitação se manifesta no fato de que as leituras de um milivoltímetro ou osciloscópio não dependem mais do nível deste sinal. Quando autoexcitados, suas leituras são máximas mesmo na ausência de sinal de teste.

O circuito L1C14, como todos os outros circuitos repetidores, é sintonizado na frequência da estação de rádio radiogoniométrica. É necessário levar em consideração que alterar o modo de operação do transistor também altera a capacitância que ele introduz no circuito. Portanto, é recomendado selecionar o resistor R8 e configurar o circuito simultaneamente. A prática tem mostrado que sua configuração também é afetada por mudanças na capacitância do capacitor C15.

O circuito é ajustado selecionando o capacitor C14, alterando o passo e o número de voltas da bobina L1, ou aparafusando um trimmer de alumínio do PTC de uma TV antiga na bobina (reduz a indutância). Assim que a configuração for concluída, remova os jumpers temporários e substitua os resistores R1 e R6.

Vamos abordar brevemente a seleção do capacitor C8. Com sua baixa capacitância, o formato do sinal modulante é próximo ao formato original dos pulsos na saída do multivibrador, e sua amplitude é máxima (Fig. 3a). Mas quando modulado com uma onda quadrada, são geradas muitas frequências laterais. Como resultado, quando vários transmissores operam em frequências próximas, os espectros de seus sinais modulados no repetidor podem se sobrepor, o que criará interferência mútua e complicará a determinação da direção.

Fig. 3.

À medida que a capacitância do capacitor C8 aumenta, o sinal se suaviza (Fig. 3, b), aproximando-se cada vez mais do triangular (Fig. 3, c). Sua oscilação diminui, por isso não é recomendado trazer o formato para triangular, pois a tensão de alimentação do multivibrador é baixa e o sinal modulante pode ficar muito fraco para abrir os diodos do modulador balanceado, embora sejam de germânio.

O balanceamento preciso do modulador não é necessário e nenhum meio é fornecido para isso. Você pode ler sobre a seleção de diodos para o modulador em [6].

Após realizar todas as operações descritas, é possível ouvir o funcionamento do repetidor junto com o receptor de rádio. Para isso, a estação de rádio é posicionada de forma que os circuitos de entrada de seu receptor fiquem próximos ao circuito repetidor L1d4. Quando o repetidor estiver ligado, o sinal de teste deverá ser ouvido com modulação com tom de 1 kHz (correspondente à frequência do multivibrador), e quando desligado, sem este tom. Se um tom for ouvido quando o tom de teste for desligado, isso significa que o repetidor é autoexcitante.

A etapa mais difícil é configurar a antena WA2 com a bobina de extensão L3. Recomenda-se produzi-lo em um repetidor totalmente montado para levar em consideração a influência de todos os elementos, inclusive da carcaça. Você deve primeiro desconectar todos os instrumentos de medição do repetidor, remover a carga conectada à bobina L2 e conectar o terminal inferior desta bobina conforme o diagrama com o fio comum do repetidor, e o terminal superior através da bobina L3 com o Antena WA2. Como fonte de sinal, recomenda-se a utilização de um transmissor de estação de rádio que substitua o radiogoniógrafo, remoto a alguma distância, por uma antena convencional. O repetidor deve ser segurado nas mãos, pois seu corpo e o corpo do operador servem de contrapeso à antena WA2. O receptor da “sua” estação de rádio deve estar ligado e localizado a uma distância de cerca de meio metro do repetidor.

Como já mencionado, um pedaço de trança de blindagem de 2...5 mm de largura de forma suavizada foi utilizado como antena WA8. O comprimento inicial do segmento é de 30 cm, sua extremidade livre deve ser dobrada em 25 cm e fixada com tubo isolante. Você não deve alongar a antena, pois isso interferirá no repetidor ao carregá-la.

Para ajustar a bobina L3, será necessária uma haste de alumínio que cabe dentro da bobina e é fixada na ponta de uma vara de madeira para eliminar a influência das mãos do operador.

Depois de sintonizar o receptor aos sinais do transmissor e repetidor e verificar se há modulação, inserimos uma haste de alumínio na bobina L3. Se a profundidade de modulação (volume de tom 1 kHz) for máxima quando a haste for inserida aproximadamente na metade do comprimento da bobina, então o objetivo será alcançado, a haste poderá ser removida e um aparador de alumínio inserido na bobina. Sua posição exata é determinada pelo volume máximo do tom.

Se o máximo for atingido quando a haste de alumínio estiver totalmente inserida, é necessário reduzir a indutância da bobina L3 esticando suas voltas ou reduzindo seu número e, a seguir, repetir o teste inserindo a haste. Se a introdução de uma haste de alumínio apenas reduzir o volume, o número de voltas da bobina deverá ser aumentado. Não é recomendado o uso de trimmer ferromagnético para aumentar sua indutância. Ao alterar o comprimento da antena WA2 dobrando mais ou menos sua extremidade livre, você pode sintonizá-la na frequência desejada com mais precisão.

A bobina L3 é configurada da mesma forma se a blindagem da antena WA2 for usada como antena WA1.

Ao ajustar a antena transmissora, pode ser observada excitação do repetidor como um todo. Isso se manifesta na perda de sinal no receptor ou no aparecimento de interferências. Se a excitação ocorrer na frequência do transmissor de localização de direção, o tom contínuo não desaparece quando o transmissor é desligado. Para eliminar a excitação, será necessário reduzir o ganho desviando o circuito L1C14 com o resistor R11, selecionando o resistor R8 ou instalando um capacitor entre o coletor e a base do transistor VT3, conforme recomendado anteriormente. Neste caso, naturalmente, a profundidade de modulação do sinal de localização de direção também diminuirá.

Se tudo estiver configurado corretamente, a largura de banda do repetidor é ampla o suficiente para a localização de uma estação de rádio operando não apenas no canal de frequência em que a configuração foi feita, mas também em vários canais vizinhos.

Os capacitores nos circuitos de alta frequência C1-C3, C6, C10, C13-C15 devem ser cerâmicos e C5, C7-C9 devem ser cerâmicos ou de filme. O capacitor C4 é óxido.

Os diodos KD512A podem ser substituídos por KD510A, KD520A. A utilização de diodos de germânio D311 no modulador balanceado se deve à baixa tensão de alimentação do dispositivo. Se for aumentado, então diodos de silício de alta frequência, por exemplo KD503A, podem ser usados. O LED HL1 deve estar vermelho, pois serve como estabilizador de tensão de 1,8 V.

Em vez dos transistores KT361B, você pode instalar o KT209B ou substituí-los por KT315B (npn). O transistor de alta frequência KT3128A foi substituído pelo KT3127A, que pode ser encontrado no seletor de canal SK-M-24-2. Você também pode instalar KT326B (pnp) ou KT368A (npn) de frequência mais baixa. Observe que os transistores da estrutura pnp devem ser substituídos por transistores da estrutura npn, todos ao mesmo tempo. Neste caso também é necessário alterar a polaridade da fonte de alimentação, capacitor C4 e LED HL1.

Literatura

1. Grechikhin A., Sandler M. O que determina o alcance da comunicação. - Rádio, 1996, nº 5, p. 8-11.
2. Vinogradov Yu. Sobre a coordenação de antenas de pequeno porte. - Rádio, 1996, nº 4, p. 9, 42.
3. Kotsarenko A. Monitorando as configurações de circuitos ressonantes com um osciloscópio. - Rádio, 1995, nº 9, p. 42.
4. Goroshkov B. I. Elementos de dispositivos radioeletrônicos. - M.: Rádio e comunicação, 1989.
5. Pugach A. Milivoltímetro de alta frequência com escala linear. - Rádio, 1992, nº 7, p. 39.
6. Stepanov B. Seleção de diodos para misturadores balanceados. - Rádio, 2007, nº 1, p. 74.

Autor: G. Safronov

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