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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA 1296 MHz - é muito simples!. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis O artigo descreve equipamentos simples que ajudarão os rádios amadores no desenvolvimento inicial da faixa de 1296 MHz. Um conjunto de equipamentos semelhantes participou no concurso “Field Day - 2002” e, apesar da sua simplicidade, permitiu realizar comunicações em distâncias de 150...200 km. O objetivo desta publicação é mostrar aos colegas radioamadores que a opinião predominante sobre a dificuldade de projetar equipamentos para a faixa de 1260...1300 MHz não é totalmente justa. O artigo é destinado a quem, assim como o autor, ainda não se esqueceu de como usar um ferro de soldar e prefere trabalhar em equipamentos de sua própria fabricação. Gostaria de enfatizar que os equipamentos caseiros podem ser de altíssima qualidade, em princípio, e até melhores do que outros equipamentos fabricados industrialmente. Mas neste caso, sua construção exigirá muito tempo e esforço. Para acelerar o desenvolvimento da faixa de 1296 MHz, foi definida a tarefa de desenvolver equipamentos de máxima simplicidade, permitindo, com boas antenas, operar a distâncias de várias dezenas de quilómetros ou mais. Ao fazer o conversor mais simples descrito aqui, você pode receber sinais de estações amadoras operando na faixa de 23 cm. Se um radioamador também tiver um transmissor na faixa de 432 MHz, então adicionando um triplo varactor simples a ele, você pode começar a trabalhar na transmissão. Conversor 1296/144 MHz O conversor foi projetado para funcionar em conjunto com um receptor de alcance de dois metros. Se este receptor cobrir apenas a seção amadora de 144...146 MHz, então na faixa de 23 cm a sobreposição será de apenas 2 MHz. Com maior sobreposição na faixa de dois metros, haverá maior sobreposição na faixa de 23 cm. Normalmente, uma banda de frequência recebida de 2 MHz é suficiente, mas ao mesmo tempo, para selecionar a porção recebida desejada do Faixa de 1260 ... 1300 MHz, será necessária uma seleção precisa da frequência do oscilador local mestre do conversor. Por exemplo, para que uma frequência de 1296 MHz corresponda à frequência de sintonia de um receptor básico de 145 MHz, é necessário ter um cristal de quartzo em 63,944 MHz. Com uma banda de sobreposição maior do receptor base, os requisitos para a frequência do ressonador de quartzo são menos rigorosos. O diagrama esquemático do conversor é mostrado na fig. 1.
O sinal de entrada é filtrado por um ressonador de meia onda encurtado formado pela linha de faixa L1 e pelo capacitor trimmer C1. Este projeto do circuito de entrada permite a utilização de um capacitor do tipo KPK-MP, que possui uma autoindutância muito grande para essas frequências. Não há amplificador de RF no conversor e o primeiro estágio é um mixer baseado no diodo VD1. A ausência de UHF é explicada pelo fato de que, em primeiro lugar, a sensibilidade do receptor base é, via de regra, muito alta e mesmo nesta versão mais simples a sensibilidade de todo o sistema em 1296 MHz será de cerca de 1 µV. Em segundo lugar, em frequências da ordem de 1 GHz, para obter alta sensibilidade, é aconselhável instalar o UHF diretamente próximo à antena, na forma de uma unidade separada. Tal bloco poderá ser fabricado no futuro. Uma característica especial deste conversor é também que o misturador opera no terceiro harmônico do oscilador local e utiliza um diodo de barreira Schottky amplamente utilizado do tipo KD922A, que, tendo uma frequência máxima de placa de identificação de 1000 MHz, também funciona bem em 1300 MHz. MHz. A operação do misturador no terceiro harmônico significa que a última triplicação da frequência do gerador, que funciona como oscilador local, é realizada no próprio diodo de mistura VD1, sem isolar a frequência correspondente por nenhum circuito. O uso de um diodo de barreira Schottky é essencial. Cálculos realizados pelo autor mostram que a utilização de um diodo convencional com junção pn e manutenção de alta eficiência de conversão no terceiro harmônico requer uma tensão do oscilador local de cerca de 5 V diretamente no diodo, o que leva a complicações desnecessárias do oscilador local . Devido ao fato do misturador operar no harmônico mais alto do oscilador local, uma polarização automática de bloqueio constante, formada no resistor R1, também é aplicada ao diodo. De acordo com os cálculos, com uma tensão do oscilador local de cerca de 1 V e uma corrente através do diodo KD922A igual a 0,25 mA, a eficiência de conversão no terceiro harmônico do oscilador local é apenas 2 dB pior do que a eficiência de conversão no primeiro harmônico de o oscilador local. A corrente operacional do diodo é garantida selecionando o resistor R1. Neste projeto, com o resistor de polarização automática em curto, a corrente através do diodo deve ser de pelo menos 0,4 mA, caso contrário a eficiência de conversão começará a diminuir. Um valor de corrente mais elevado apenas aumenta a eficiência de conversão, embora apenas ligeiramente. Em qualquer caso, é necessário atingir a tensão máxima do oscilador local e selecionar o resistor de polarização automática para definir a corrente através do diodo, o que proporciona sensibilidade máxima. Geralmente é cerca de 0,25 mA. O oscilador local do conversor é de três estágios e consiste em um oscilador mestre estabilizado por quartzo ZQ1 no transistor VT3 e dois multiplicadores de frequência nos transistores VT2 e VT1. O ressonador de quartzo ZQ1 é excitado no quinto harmônico mecânico, que fornece uma frequência de 63,5 MHz. Para melhorar a filtragem, os multiplicadores usam filtros passa-banda de circuito duplo. O filtro L6C10C11C12L7 seleciona o segundo harmônico da frequência do oscilador mestre - 127 MHz, e o filtro L2C2C4CsvL5C3 seleciona o terceiro harmônico da frequência 127 MHz - 381 MHz. O capacitor CSV é feito estruturalmente, pois sua capacitância é muito pequena. A tensão do oscilador local com frequência de 381 MHz é fornecida ao diodo de mistura VD1, e o último circuito oscilador local L2C2C4 atua como um filtro passa-baixa em relação ao sinal de frequência intermediária. O circuito L3C6L4 filtra o sinal IF, bem como combina o mixer com a entrada do receptor base. No oscilador mestre, o autor utilizou um ressonador harmônico especial de quartzo a 63,5 MHz, mas também pode ser utilizado um ressonador regular a 12,7 MHz. No entanto, deve-se ter em mente que nem todas as instâncias de tais ressonadores operam de forma estável no quinto harmônico mecânico. Você também pode usar um ressonador com frequência fundamental de 14,1 MHz, excitando-o no terceiro harmônico mecânico - 42,3 MHz. Para isso é necessário aumentar a capacitância do capacitor C15. Nesta modalidade, o terceiro harmônico do oscilador mestre – 126,9 MHz – deverá ser alocado no primeiro multiplicador. O conversor é montado em uma placa de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura. Suas dimensões e disposição dos elementos são mostradas na Fig. 2. A folha da placa usada como fio comum deve cobrir a maior parte da placa.
A instalação é realizada de forma articulada nos terminais dos elementos, utilizando também vários suportes de montagem cortados com faca afiada. Você também pode usar a conhecida tecnologia para fabricação de plataformas de montagem, proposta uma vez por S. Zhutyaev (RW3BP). Os cabos do estator dos capacitores ajustados são utilizados como pontos de fixação das peças (os cabos do rotor são soldados à folha da placa, o que garante uma fixação rígida dos capacitores). Não devemos esquecer que em microondas o comprimento dos fios e cabos de conexão das peças instaladas deve ser mínimo. Nessas frequências, 5 mm já é um condutor muito longo. Isto é especialmente verdadeiro para os terminais do diodo de mistura VD1, cujo comprimento deve ser mínimo. Ao soldar um diodo é necessário utilizar dissipador de calor e é aconselhável utilizar solda de baixa temperatura. O conversor utiliza capacitores sintonizados KPK-MP, capacitores constantes - KD, KT ou KM. É aconselhável utilizar um capacitor sem chumbo C4, tipo K10-42. Capacitor SSV - dois pedaços de fio PEV-2 com diâmetro de 1 mm e comprimento de 15 mm, localizados a uma distância de 1 mm um do outro. É aconselhável colocar um tubo fluoroplástico em um deles para evitar curto-circuitos. É conveniente usar capacitores de suporte como capacitores de bloqueio C5, C8, C13, C19, o que reduzirá o número necessário de placas de montagem recortadas, uma vez que os terminais desses capacitores podem ser usados como eles. Todos os resistores são MLT-0,25. Os transistores podem ser substituídos por KT316, KT325 por qualquer letra. A linha de entrada do ressonador L1 é feita de uma tira de folha de cobre com 6 mm de largura e 62 mm de comprimento. Um suporte em forma de U com 50 mm de comprimento e 3 mm de altura com inclinações de 3 mm é dobrado (ver parte superior da Fig. 3), que é então soldado à placa. A espessura da folha de cobre não é significativa, desde que proporcione resistência mecânica suficiente à estrutura (0,2 mm já é suficiente). O terminal do estator do capacitor de sintonia C1 é soldado no centro da linha. Os cabos do rotor do capacitor são soldados ao “fio comum” (parte inferior da Fig. 3).
Os indutores L2-L8 não têm moldura, enrolados com fio de cobre nu com diâmetro de 0,8 mm. As bobinas L2, L5 possuem 2 voltas cada, enroladas em um mandril com diâmetro de 4 mm, o comprimento do enrolamento é de 7 mm. Bobinas L3, L4 - 7 voltas cada, enroladas em mandril com diâmetro de 6 mm, comprimento de enrolamento - 14 mm. O ramo em L4 é do terceiro a partir da esquerda, de acordo com o padrão da bobina. Bobinas L6, L7 - 4,5 voltas cada, enroladas em mandril com diâmetro de 6 mm, comprimento do enrolamento - 10 mm. A torneira em L7 é do 1º turno, contando a partir do final “quente”. A bobina L8 possui 6 voltas enroladas em um mandril com diâmetro de 6 mm, o comprimento do enrolamento é de 18 mm. O ramal em L8 é do topo de acordo com o diagrama da 2ª volta. A entrada do conversor é conectada ao conector RF com um pequeno pedaço de cabo coaxial adequado por motivos de projeto. A trança do cabo deve ser soldada ao fio comum da placa (sem desfiá-la) nas imediações do ponto de entrada. É melhor usar um cabo com isolamento fluoroplástico, que não derrete durante a soldagem. É conveniente usar um conector de entrada do tipo “cabo”, por exemplo, CP-50-1, CP-50-163. Se você usar um conector do tipo “dispositivo”, será necessário conectar a trança do cabo ao corpo do conector, diretamente próximo ao isolador do conector, com várias tiras de folha metálica do comprimento mínimo possível. Caso contrário, o design do conversor não possui características especiais. A configuração do conversor se resume a configurar os circuitos nas frequências especificadas e definir a corrente operacional através do diodo misturador. Para isso, na fase de configuração, é necessário ligar um miliamperímetro com corrente de desvio total de 1 mA em série com o resistor R1. É aconselhável verificar se os harmônicos necessários estão isolados nos circuitos multiplicadores do oscilador local e se o oscilador mestre opera na frequência necessária usando um receptor adequado. Deve ser lembrado que ao alterar o modo do diodo de mistura, o ressonador de entrada e o último circuito oscilador local ficam um tanto desafinados devido a uma mudança na capacitância do diodo. Portanto, ao trocar o resistor de polarização automática do diodo, é necessário ajustar os circuitos. Na primeira etapa da configuração, o autor utilizou sinais de estações base do sistema GSM-900, que operam em torno da frequência de 960 MHz, como sinal de entrada, sintonizando o ressonador de entrada no canal espelho. Usando um capacitor de sintonia C1, o ressonador de entrada é sintonizado na faixa de aproximadamente 800...1500 MHz. Ao usar quartzo de 63,5 MHz, os sinais GSM-900 (o zumbido característico da transmissão digital) são ouvidos quando o receptor é sintonizado em uma frequência de (aproximadamente!) (3 x 381) - 960 = 183 MHz. Além disso, esses sinais são ouvidos na frequência de 960 - (2 x 381) = 198 MHz (conversão no segundo harmônico do oscilador local). Você deve escolher a conversão no terceiro harmônico operacional do oscilador local (a eficiência máxima de conversão em diferentes harmônicos do oscilador local corresponde a configurações ligeiramente diferentes). Depois disso, resta apenas ajustar o ressonador de entrada para a frequência de operação (aqui você precisará de um sinal com a frequência da faixa amadora), ajustar o circuito de saída do conversor para a frequência intermediária com o capacitor C6 e refinar um pouco o configuração do circuito L2C2C4. Multiplicador 432/1296 MHz Um multiplicador de frequência simples 432/1296 MHz, cujo circuito é mostrado na Fig. 4, em combinação com um transmissor operando na faixa de 430...433 MHz, permite receber um sinal na faixa de 1290...1299 MHz.
A junção base-coletor do transistor KT610A é usada como varator no projeto. Também foi testado o transistor KT913A, que possibilitou obter mais potência. A escolha de um transistor como varator se deve ao seu design conveniente, que permite a utilização de um circuito multiplicador sequencial. Os terminais emissores do transistor não são usados e devem ser cortados próximos ao corpo do transistor. Como mostraram experimentos e cálculos teóricos, para obter eficiência suficiente na geração do terceiro harmônico, é necessário introduzir no circuito um chamado “circuito intermediário” sintonizado no segundo harmônico do sinal de entrada. Este “circuito intermediário” é designado no diagrama como L2C4 e é conectado na entrada do varator. Na saída do multiplicador são utilizados dois ressonadores L3C5L4L5C6 acoplados, o que permite um baixo nível de emissões espúrias. O design dos ressonadores (de saída e inativos) é idêntico aos usados no conversor. Lembremos que tal ressonador pode ser sintonizado na faixa de 800 ... 1500 MHz com um capacitor de sintonia e, portanto, o “circuito intermediário” é idêntico em design aos de saída, embora esteja sintonizado para um harmônico diferente do sinal de entrada. Caso não seja possível ajustar o “circuito inativo” para 864 MHz, pode-se aumentar ligeiramente a capacitância do capacitor C3. O ressonador de entrada L1C1, sintonizado em 432 MHz, é “metade” do ressonador de 1296 MHz e, além disso, utiliza um capacitor maior. O multiplicador é montado em uma placa de fibra de vidro (também pode ser usada uma folha de cobre). A localização das peças é mostrada na Fig. 5. As dimensões estruturais necessárias dos ressonadores e os pontos de conexão dos elementos a eles são mostrados na Fig. 4. Características de conexão de cabos coaxiais de entrada e saída e notas sobre conectores, conforme na primeira parte do artigo.
Para configurar o multiplicador, é aconselhável ter um microvoltímetro seletivo adequado ou pelo menos um scanner. Primeiro de tudo, sintonize o ressonador de entrada L1C1 para uma frequência de 432 MHz, depois o “circuito intermediário” L2C4 para o segundo harmônico - 864 MHz. Para isso, é necessário aplicar um sinal com frequência de 432 MHz com potência de 1...2 W na entrada do multiplicador e, recebendo o sinal de segunda harmônica no scanner, ajustar os capacitores C1 e C4 para o nível máximo do sinal recebido. A antena do scanner provavelmente precisará ser desconectada. Futuramente, ao configurar os ressonadores de saída L3C5 e L5C6, será necessário ajustar C1 e C4 várias vezes, pois as configurações se afetam Os ressonadores de saída devem ser ajustados utilizando os capacitores C5 e C6 de acordo com as leituras máximas do indicador de saída PA1, um microamperímetro com corrente de desvio total de 200 μA. Deve-se lembrar que a faixa de sintonia dos ressonadores usando capacitores de sintonia é bastante grande, e é possível sintonizar erroneamente os ressonadores de saída para o segundo harmônico em vez do terceiro. Normalmente, a sintonia para o segundo harmônico é alcançada quando a capacitância do capacitor de sintonia está próxima do máximo e para o terceiro - aproximadamente na posição intermediária do rotor do capacitor. Além disso, a sintonia dos ressonadores depende um pouco do nível do sinal de entrada. Portanto, ao alterar a potência do transmissor para 432 MHz, é necessário esclarecer a configuração. Se o multiplicador estiver configurado corretamente, sua eficiência deverá ser de 50...70%. Portanto, aplicando-lhe um sinal com potência de cerca de 5 W, por exemplo, na frequência de 432 MHz, você pode obter uma potência de 2,5...3,5 W na frequência de 1296 MHz. Autor: A. Yurkov (RA9MB), Omsk
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