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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Transversor VHF. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Este transversor de 144...144,5 MHz foi projetado para funcionar em conjunto com um transceptor de ondas curtas com alcance de 21...21.5 ou 28...28.5 MHz. A potência de saída do transversor no modo de transmissão é de 5 W (a um nível de potência proveniente do transceptor de cerca de 1 mW). A figura de ruído no modo de recepção é de 2...2,6 kTo (com a figura de ruído da parte receptora do transceptor KB não superior a 10...15 kTo). O transversor possui um caminho de transmissão linear, ou seja, fornece uma relação linear entre a amplitude do sinal fornecido pelo transceptor HF e a amplitude do sinal de saída (na faixa de 144 MHz). O diagrama esquemático do transversor é mostrado na fig. 1. Pode ser dividido em três partes principais: caminhos de recepção (transistores V9, V10) e de transmissão (V1-V4) e um oscilador local comum a eles (V5-V8). O auto-oscilador de quartzo do oscilador local é feito no transistor V5 de acordo com o esquema capacitivo de "três pontos". A escolha do harmônico mecânico desejado do ressonador de quartzo é fornecida pelo ajuste apropriado do circuito L9C19C20. Neste caso, o ressonador de quartzo 6833,3 kHz (6444.4 kHz) (doravante, entre parênteses estão as frequências para o transversor, que tem uma frequência intermediária de 28 ... 28,5 MHz.) Excitado no terceiro harmônico mecânico, ou seja, em uma frequência de 20,5 MHz (19,333 MHz). Do oscilador, o sinal vai primeiro para o triplicador de frequência (transistor V6), cuja carga é o filtro passa-faixa L10C25L11C26. sintonizado em uma frequência de 61,5 MHz (58 MHz), depois em um duplicador (transistor V7) e depois em um amplificador (transistor V8). A filtragem do sinal de saída do oscilador local com frequência de 123 MHz (116 MHz) é fornecida pelos circuitos L12C30 e L13CS4. O caminho de recepção contém um amplificador de RF e um mixer. O amplificador é montado em um transistor V9 conectado de acordo com um circuito emissor comum. O esquema selecionado para estabilizar o modo de operação do transistor em corrente contínua (com a ajuda do resistor R22) permite aterrar diretamente, sem bloquear a capacitância, o emissor do transistor. Isso fornece um ganho de estágio alto e estável. Para melhorar a eficiência do circuito de entrada, o circuito L15C39 é fortemente acoplado ao circuito base do transistor V9. A conexão do amplificador com a antena é capacitiva. Os capacitores C38, C40 e a bobina L15 formam um filtro passa-alta que evita que a interferência de poderosas estações de rádio de ondas curtas penetre na saída do conversor. Carga do amplificador de RF - filtro passa-banda L16C4SL17C45. Os sinais do oscilador local e do amplificador de alta frequência são somados no misturador (transistor V10). A correspondência do mixer com a entrada do receptor é fornecida pelo circuito L18C50C51C52. O caminho de transmissão começa com um misturador feito no transistor V4. A tensão do oscilador local é fornecida à base do transistor V4 do circuito L13C34. O sinal CW, AM ou SSB formado no transceptor é alimentado ao mixer através do circuito L14C35C37. A carga do mixer é um filtro passa-banda L8C15L7C14 sintonizado em 144 MHz.
O sinal convertido é amplificado por um amplificador linear de três estágios. O primeiro estágio do transistor V3 opera no modo classe A. Para melhor filtragem da radiação espúria, o transistor é conectado livremente aos circuitos de entrada L7C14 e saída L6C10. O ganho principal (cerca de 20 dB) é fornecido pelo segundo estágio, no transistor V2. Também opera no modo classe A. O estágio final opera no modo classe AB. A polarização necessária para a base do transistor V1 vem do divisor R2R3. Para evitar a auto-excitação (as chamadas auto-oscilações de estrangulamento), a saída superior do indutor L3 de acordo com o circuito não é bloqueada por um capacitor. A correspondência do amplificador terminal com a antena é fornecida pelo circuito L1C1C2. Como tem mostrado a prática de trabalhar com um conversor feito de acordo com este esquema, uma simples modificação do circuito de saída (o capacitor C2 está conectado não à bobina L1, mas à saída do dispositivo, a modificação da placa de circuito é óbvia - capacitor C2 neste caso deve ser instalado à esquerda (ver aba) do capacitor C1) permite melhorar a filtragem de radiações espúrias. O ajuste da estrutura será descrito em relação a esta versão mais avançada. Como o transmissor não possui dispositivo de proteção do transistor de saída, segue. evitar a operação do estágio de saída em uma carga altamente incompatível. Construção e detalhes Não há barreiras de blindagem no projeto do transversor, mas isso não leva à autoexcitação do dispositivo: a montagem dos elementos a uma altura baixa acima da superfície metálica garante um baixo nível de acoplamentos parasitas entre estágios. Os circuitos conversores operando em frequências acima de 100 MHz têm uma aparência um tanto incomum. São ressonadores de quarto de onda encurtados por capacitância, curvados para reduzir dimensões. O fator de qualidade de um ressonador sem carga é de aproximadamente 250. Quase o mesmo fator de qualidade pode ser obtido com um circuito convencional de fio folheado a prata. Porém, possui um campo disperso maior e, neste caso, medidas adicionais de blindagem das cascatas do transversor não podem ser dispensadas. Os ressonadores de quarto de onda são feitos de fio prateado com diâmetro de 0,8 ... 1 mm. A altura da linha acima da placa é de cerca de 2,5 mm. À medida que a altura diminui, o campo disperso diminui, mas o fator de qualidade também diminui. Para dar rigidez, a linha repousa sobre cinco plataformas, para as quais, nos locais de flexão, a linha é dobrada adicionalmente no plano horizontal em um ângulo de cerca de 45°. Somente no local mais próximo da saída "terra" do ressonador, a linha é suportada por um pequeno pedaço de fio. Deve-se notar imediatamente que as dimensões da linha e sua configuração não são muito críticas, pois o capacitor de sintonia fornece a sintonia do ressonador em uma faixa de frequência muito ampla. A placa possui uma ranhura entre os primeiros estágios do oscilador local e os estágios de saída do caminho de transmissão. Ele desempenha o papel de um isolante térmico, que impede que as partes do oscilador de cristal se aqueçam pelo calor que se propaga dos estágios de saída ao longo da folha. Todos os transistores de baixa potência são inseridos na parte de trás da placa em orifícios perfurados nela. Transistores são baseados no aro em seu caso. Se a espessura da placa exceder 1 ... 1.5 mm, os orifícios destinados aos transistores V9, V10 devem ser escareados no verso com uma broca de diâmetro maior para que a parte inferior do transistor fique nivelada com a folha. Para os transistores dos dois últimos estágios do caminho de transmissão, equipados com radiadores, é necessário fazer furos na placa com diâmetro igual ao diâmetro externo dos transistores. É melhor que os orifícios sejam hexagonais, pois isso impedirá que o transistor gire quando o dissipador de calor estiver conectado. No estágio de saída, é usado um transistor KT907A, no qual o terminal do emissor é conectado ao gabinete. Para reduzir a indutância do terminal do emissor, um espaçador de folha de cobre deve ser inserido entre o transistor e o dissipador de calor. As extremidades da junta são soldadas à placa. O comprimento dos terminais do capacitor C5, conectado entre a base e o emissor do transistor de saída, deve ser mínimo. A montagem é realizada em pontos de referência, que são formados por ranhuras anulares cortadas na folha. Largura da ranhura - 0,5...0,8 mm. O diâmetro do círculo de suporte é de cerca de 5 mm.
Para a fabricação de tais ranhuras, você pode usar o dispositivo mais simples, cujo dispositivo é mostrado na Fig. 2. O dispositivo consiste em uma agulha, um cortador em miniatura e um fixador. A agulha e o cortador são feitos de brocas dentárias usadas. Para afiá-los, é conveniente usar uma pedra abrasiva ou uma lima diamantada. O fixador é feito de uma bucha de aço com diâmetro de 6 mm. As brocas são inseridas em dois furos feitos na bucha e fixadas com dois parafusos MXNUMX. Para uma fixação confiável das brocas, é desejável chanfrar suas superfícies laterais. A haste da agulha deve ser maior que a haste da fresa para que possa ser fixada na broca. No entanto, não será difícil fazer ranhuras anulares manualmente. Para fazer isso, é conveniente prender o acessório em uma morsa de joalheria manual. Não aplique força excessiva e tente cortar a ranhura de uma só vez, pois isso fará com que a folha se rasgue. Solde os detalhes "na sobreposição". A linha pontilhada na aba mostra os condutores localizados no verso da placa. Eles são passados através de furos feitos perto das respectivas almofadas. Ao selecionar peças para um transversor, é útil considerar que os valores da maioria dos capacitores não são críticos. Isso se aplica principalmente ao bloqueio de capacitores em circuitos de energia, cuja capacitância pode ser alterada na faixa de 500 a vários milhares de picofarads. As capacitâncias dos capacitores de separação que conectam transistores com circuitos ressonantes também não são críticas. Seus valores podem ser alterados de -50 a +100%. Os indutores L2, L3 e L5 são sem moldura, feitos de um pedaço de fio PEV-2 0,3 com cerca de 150 mm de comprimento. O fio é enrolado em um mandril com diâmetro de 2,6 mm. As bobinas L1, L10, L11 são sem moldura, enroladas em mandril de 9 mm de diâmetro com fio prateado de 0,8 mm de diâmetro. A bobina L1 contém 3 voltas (comprimento do enrolamento 7 mm), L0 e L11 8 voltas cada (comprimento do enrolamento 14 mm). Na bobina L10 o tap é feito a partir da 1,25ª volta, na bobina L11, a partir da 3,75ª volta, contando de baixo conforme o circuito de saída. As bobinas L9, L14, L18 são enroladas em armações com diâmetro de 5 mm com fio PEV-2 0.15. O número de voltas é 18. Núcleos de ferro carbonílico com rosca M4 são usados para ajuste. O transversor usa capacitores KM e KT, resistores M+ e MLT. Configurando um transversor deve começar com um oscilador de quartzo. Antes de tudo, é necessário conectar temporariamente a base do transistor V1000 ao gabinete através de um capacitor com capacidade de 5000-5 pF. Nesse caso, o oscilador de quartzo se transformará em um oscilador LC regular. A frequência de geração neste caso será determinada pelo circuito L9C19C20. Girando o aparador de bobina. L9 é necessário ajustá-lo próximo à frequência tripla do ressonador de quartzo. Depois disso, o capacitor da base do transistor V5 é desconectado e a posição do trimmer é encontrada na qual ele tem o menor efeito na frequência de geração. Em seguida, prossiga para definir os multiplicadores de frequência. Ao configurá-los, assim como todos os outros estágios do transversor, é necessário controlar os modos de operação dos transistores para corrente contínua. É mais conveniente medir a tensão no coletor, pois com uma resistência conhecida do resistor no circuito do coletor, é fácil determinar a corrente que flui através do transistor. As medições devem ser feitas através de um resistor com resistência de pelo menos 10 k0m. Deve ser fixado na ponta da sonda assim. para que o condutor conectado aos elementos do transversor tenha um comprimento mínimo. Obviamente, na presença de um resistor adicional, as leituras do voltímetro serão subestimadas, mas o erro resultante é fácil de levar em consideração. O estabelecimento de um triplo começa com o ajuste do modo de excitação. Ao selecionar o capacitor C22, é necessário garantir que a tensão constante no coletor do transistor V6 seja de 5 ... 6 V. Isso corresponde a uma corrente de coletor do transistor de cerca de 6 mA. Depois disso, eles começam a configurar o filtro de circuito duplo L10C25L11C26. O ajuste é feito para a corrente máxima de coletor do transistor V7. O grau de excitação necessário do transistor V7 pode ser ajustado alterando a relação de ativação dos circuitos de filtro. Ao selecionar derivações em bobinas, deve-se tomar cuidado para que ambos os circuitos sejam carregados aproximadamente igualmente. Se um dos circuitos tiver uma configuração mais "burra", a torneira na bobina deve ser movida para mais perto da saída inferior de acordo com o circuito. Com o filtro ajustado corretamente, a tensão CC no coletor do transistor V7 deve estar dentro de 5 ... 6 V. Se as dimensões das bobinas L10 e L11 forem mantidas com bastante precisão e os capacitores do trimmer estiverem aproximadamente na posição intermediária. Então o perigo de ajustar o filtro para o harmônico errado é pequeno. No entanto, especialmente se as dimensões das bobinas ou a frequência do oscilador de cristal forem alteradas, é útil de uma forma ou de outra verificar a configuração correta. Você pode, por exemplo, usar um receptor operando na faixa de frequência desejada. Um pedaço de fio deve ser conectado à entrada do receptor, cuja outra extremidade deve ser levada ao circuito L10C25. Ao girar o capacitor de sintonia C25, o volume máximo do sinal deve coincidir com a corrente máxima de coletor do transistor V7. As possibilidades deste método de teste são limitadas pelo fato de que a maioria dos receptores de comunicação possui uma faixa de frequência operacional não superior a 25 MHz. Você pode expandir a faixa de frequências recebidas usando o decodificador mais simples, cujo diagrama é mostrado na Fig. 3.
O prefixo é um auto-oscilador de quartzo, feito no transistor VI. Pode usar qualquer ressonador de quartzo com frequência natural dentro de 8 ... 15 MHz. Ao mesmo tempo, o transistor desempenha as funções de um misturador operando nos harmônicos de frequência de um auto-oscilador de quartzo. O oscilador é conectado com um pedaço de cabo à entrada de um receptor de ondas curtas. Ao estabelecer um caminho heteródino, o prefixo deve ser conectado ao circuito de um multiplicador ajustável usando um pequeno pedaço de fio de montagem. Para fazer isso, traga a extremidade isolada do fio de montagem para a saída "quente" da bobina de loop. Como não há circuitos seletivos no decodificador, a recepção ocorre simultaneamente em muitos harmônicos do oscilador. Ajuda a entender a massa emergente de sinais que as frequências do oscilador de cristal do oscilador local e do oscilador de cristal set-top box são conhecidas antecipadamente. Como exemplo, considere o processo de sintonização do circuito L10C25 para uma frequência de 61,5 MHz. Deixe o set-top box usar um ressonador de quartzo na frequência de 9620 kHz, e verificando o oscilador de cristal do transversor mostrou que sua frequência é de 20504 kHz. Neste caso, o sinal na saída do triplo terá uma frequência de 61 kHz. Tal sinal pode ser ouvido usando o quarto ou quinto harmônico do oscilador local do decodificador. No primeiro caso, o sinal deve ser procurado na frequência de 512 kHz (23032-61512 * 9620). Na segunda opção, que é adequada para receptores com uma largura mais estreita faixa de operação, o sinal deve ser procurado na frequência de 13412 kHz (61612- -9620 * 6). Desta forma, você pode controlar as configurações corretas dos multiplicadores até frequências de 400 ... 500 MHz. Em princípio, a faixa de frequência pode ser expandida ainda mais se um transistor de frequência mais alta for usado e a capacitância dos capacitores C2, C4 for reduzida. A configuração correta dos multiplicadores também pode ser verificada com um medidor de onda ressonante. Após a excitação necessária ter sido aplicada à base do transistor V7, eles começam a sintonizar o circuito L12C30 para uma frequência de 123 MHz (116 MHz). O estágio seguinte ao duplicador é um amplificador baseado em um transistor V8 operando na classe "A". A corrente de coletor do transistor V8 é fracamente dependente da quantidade de excitação, portanto não pode ser usada para indicar a configuração do circuito duplicador L12C30. O ajuste deve ser feito por meio de um receptor ou, no caso mais simples, por meio de uma sonda de alta frequência conectada a um avômetro. O circuito da sonda é mostrado na fig. 4. O autômetro deve ser comutado para a escala DC mais sensível. A extensão em que a sonda está conectada ao nó configurável pode ser ajustada movendo o ponto de conexão da sonda para o loop.
Depois que o circuito L12C30 é sintonizado na frequência desejada, eles procedem ao estabelecimento do amplificador final do caminho heteródino. Em primeiro lugar, na ausência de um sinal de excitação, selecionando o resistor R20, é necessário definir a corrente de coletor do transistor V8 na faixa de 7 ... 8 mA. Depois disso, uma tensão de excitação deve ser aplicada ao transistor V8 e, usando uma ponta de prova de alta frequência, ajustar o circuito L13C34. O estabelecimento do caminho de recepção começa com a configuração dos modos dos transistores V9 e V10 para corrente contínua. Ao selecionar os resistores R22 e R26, as correntes de coletor desses transistores devem ser ajustadas dentro de 2 ... 2,5 mA. Depois disso, o mixer é conectado à entrada de um receptor de ondas curtas sintonizado na frequência de 21,2 MHz (28.2 MHz) e o circuito L8C50C51C52 é sintonizado no ruído máximo. Conectando uma sonda de alta frequência aos circuitos L17C45, L16C43. ajuste o filtro passa-banda ao máximo do sinal do oscilador local. Então, reduzindo gradualmente a capacitância dos capacitores de sintonia, o filtro passa-faixa é sintonizado em uma frequência de 144 MHz. Nesse caso, é mais conveniente usar uma fonte de sinal de ruído.
O circuito gerador de ruído é mostrado na fig. 5. A fonte do ruído é a junção do emissor do transistor V1, operando em modo de ruptura de tensão reversa. A intensidade do ruído gerado é de várias centenas de kTo. Isso permite adicionar um atenuador nos resistores R2, R3 com um coeficiente de atenuação de cerca de 13 dB para melhorar a correspondência da ponta de prova com a entrada do receptor. A sonda é coletada em uma pequena caixa. Durante a instalação, atenção especial deve ser dada ao comprimento mínimo dos terminais do transistor V1, resistores R2, R3 e capacitor C2. Resultados ainda melhores são obtidos se for utilizado no gerador de ruído um diodo de micro-ondas de germânio GA402, que possui capacitância e indutância de chumbo mais baixas. O estabelecimento de tal sonda é reduzido ao ajuste da corrente do resistor R1 através do diodo dentro de 1 ... 3 mA. Para uma operação estável, é desejável que a tensão da fonte de energia seja 2 ... 3 vezes maior que a tensão na qual a quebra do diodo começa. Usando uma sonda, você pode ajustar facilmente o caminho de recepção para o ganho máximo. Para fazer isso, é necessário conectar um avômetro à saída do receptor principal no modo de medição de tensão CA e, em seguida, configurando os circuitos e selecionando conexões entre estágios, obter as leituras máximas do dispositivo. A largura de banda do caminho de recepção do transversor também é fácil de determinar, reduzindo as leituras do avômetro ao dessintonizar o receptor base. A banda é determinada principalmente pelos parâmetros do filtro L16C43L17C45, bem como pelo fator de qualidade do circuito carregado L18C50. A banda pode ser expandida aumentando a capacitância do capacitor C44 e reduzindo o fator de divisão do divisor capacitivo C51C52. O ajuste final é feito usando um gerador de ruído de medição ou durante a escuta de sinais recebidos do ar. Deve-se notar também que a auto-excitação do amplificador de RF quando a antena ou seu equivalente é desligada não é um sinal de sintonia incorreta do caminho de recepção. Ao estabelecer um caminho de transmissão, os modos de operação dos transistores são primeiro definidos para corrente contínua. Ao selecionar o resistor R10, a tensão no coletor do transistor V4 é de 4-7 V, o que corresponde a uma corrente de 10 mA. O resistor R8 define o modo de operação do transistor V3 (deve haver uma tensão de +9 V em seu coletor). Ao ajustar a corrente inicial dos transistores terminais e terminais, é melhor medir a tensão CC no coletor em relação ao fio "positivo". A queda de tensão no resistor R4 deve ser de 4 V e em R1-0,2 V. Depois disso, desligue temporariamente a energia dos transistores VI e V2 e prossiga para sintonizar os circuitos ressonantes. A configuração inicial é feita na ausência de sinal com frequência de 21 MHz (28 MHz). Os circuitos ressonantes L8C15, L7C14 a L6C10 são sintonizados na frequência do oscilador local, ou seja, na frequência de 123 MHz (116 MHz), por meio de uma sonda de alta frequência, que é conectada por sua vez a esses circuitos. Em seguida, um sinal com uma frequência de 21,2 MHz (28,2 MHz) é aplicado à entrada do mixer. A amplitude do sinal é aumentada até que comece uma diminuição notável na corrente de coletor do transistor V4. Ao mesmo tempo ajuste o circuito L14C35C37. O sinal do oscilador local na saída do mixer deve então diminuir um pouco. Em seguida, a ponta de prova de alta frequência é conectada fracamente ao ressonador L8 e, girando o eixo do capacitor trimmer C15 (no sentido de diminuir a capacitância), é encontrado o máximo de tensão mais próximo (deve corresponder a uma frequência de 144,2 MHz) . Em seguida, os circuitos L7C14 e L6C10 são sintonizados sequencialmente na mesma frequência. Por último, são ajustadas as duas últimas cascatas do caminho de transmissão. Para evitar falha do transistor V1, o caminho de transmissão deve ser conectado a uma carga correspondente à impedância do alimentador. Se for planejado usar um alimentador com impedância de onda de 75 ohms, então quatro resistores MLT-2 conectados em paralelo com uma resistência de 300 ohms podem ser usados como carga, se for 50 ohms, então seis desses resistores. A carga (Fig. 6) está equipada com um detector de diodo que permite controlar a potência de saída do transmissor.
Os resistores de carga e o detector serão colocados em uma pequena caixa de metal equipada com um conector de alta frequência. Os resistores R1-R4 estão dispostos em um padrão de estrela ao redor do conector. Eles devem ter um comprimento mínimo de chumbo. Se o detector for fornecido com seu próprio indicador de ponteiro, será obtido um dispositivo autônomo - o medidor de energia mais simples. Depois de conectar a carga e fornecer tensão aos dois últimos estágios, eles começam a sintonizar o circuito L4C6, atingindo a corrente máxima de coletor do transistor V1. Antes disso, o transistor V1 deve estar conectado à carga o máximo possível, ou seja, o capacitor C1 deve ter a capacitância máxima e o capacitor C2 deve ter a capacitância mínima. A corrente de coletor do transistor V1 pode atingir um valor de 500 mA ou mais. Se a excitação for insuficiente, é útil ajustar novamente todos os estágios preliminares, além de reduzir levemente a capacitância dos capacitores C5 e C7. O circuito de saída é ajustado para a leitura máxima do indicador de potência. Deve-se levar em consideração que quanto maior a capacitância do capacitor C2, mais fraca será a conexão com a carga. Com uma conexão fraca e um nível máximo de excitação, o transistor pode entrar em um modo de alta sobretensão, no qual existe o perigo de falha do transistor. Portanto, tais modos de operação devem ser evitados. Autor: S Zhutyaev (UW3FI), Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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