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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Características do estabelecimento de misturadores. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Nós de equipamento de rádio amador. Misturadores, conversores de frequência Devido à sua simplicidade, alta sensibilidade e seletividade, boa confiabilidade, receptores e transceptores de conversão direta são populares entre os radioamadores. Mas nem sempre no dispositivo, mesmo feito de acordo com um esquema bem estabelecido, os recursos e os parâmetros inerentes a ele são realizados desde o início. Como resultado de muitos anos de operação do autor deste artigo deste grupo de equipamentos de comunicação, descobriu-se que os nós de baixa frequência (principalmente amplificadores de baixo) permanecem operacionais quando a tensão de alimentação cai para 2 ... 6 V (em um valor nominal de 9 ... 12 V). Ao mesmo tempo, seu ganho, como regra, diminui. A principal razão para a operação insatisfatória de receptores e transceptores de conversão direta é a operação não ideal do mixer. Parâmetros altos são alcançados apenas com a seleção cuidadosa da tensão de alta frequência heteródino através dos diodos do misturador. Deve estar dentro de 0,6 ... 0,75 V em diodos de silício e 0,15 ... 0,25 - em germânio. Em tensões mais baixas do oscilador local, o ganho do misturador diminui. Também diminui em altas tensões, uma vez que os diodos estão abertos quase o tempo todo. Isso aumenta o ruído do mixer. A estabilidade da frequência e amplitude da tensão fornecida ao misturador do oscilador local (especialmente nas bandas amadoras de HF) depende em grande parte da estabilidade da tensão de alimentação. Em quase todos os circuitos dados na literatura, não há circuito para ajuste da tensão heteródino nos diodos do misturador. Recomenda-se selecionar um capacitor de acoplamento oscilador local com um misturador ou alterar o número de voltas da bobina de acoplamento. Mas esse processo é muito demorado e, além disso, não dá confiança de que o dispositivo foi configurado corretamente. A desvantagem desse método também é que, no processo de estabelecimento, é necessário desligar o receptor (transceptor) e soldar o capacitor ou rebobinar a bobina. Mas durante este tempo, a estação amadora, cujo volume de recepção está sendo sintonizado, muitas vezes para de funcionar e, portanto, é impossível saber se a sensibilidade do dispositivo que está sendo ajustado está aumentando ou diminuindo. É mais conveniente realizar a sintonia de acordo com os sinais de uma estação "fraca" durante uma passagem estável de ondas de rádio, ou seja, quando não há flutuações perceptíveis no nível do sinal recebido. Devido à falta de instrumentos de medição necessários, os receptores e transceptores de conversão direta são muitas vezes sintonizados "de ouvido", o que não é a melhor maneira de refletir sobre seus parâmetros.
Na fig. 1 mostra um diagrama de uma sonda-voltímetro, modificada de acordo com as recomendações dadas em [2]. Ele permite que você meça com bastante precisão a tensão do oscilador local diretamente nos diodos do mixer. Considere maneiras simples de ajustar e refinar receptores e transceptores de conversão direta, que permitem eliminar as falhas de projeto acima.
Em primeiro lugar, ao finalizar, é necessário introduzir um circuito para estabilizar a tensão de alimentação do oscilador local. O circuito estabilizador é mostrado na fig. 2. O diodo Zener VD1 é selecionado com uma tensão de estabilização 1,5 ... 2 vezes menor que a tensão nominal de alimentação do receptor (transceptor). O resistor R1 define a corrente ideal através do diodo zener. A resistência do resistor R1 deve ser tal que a corrente de estabilização do diodo zener VD1 não exceda o valor máximo permitido. O capacitor C1 reduz o "vazamento" do ruído do diodo zener, resultando em modulação de ruído reduzida da tensão do oscilador local e redução do ruído geral do receptor. É conveniente alterar a tensão de RF nos diodos do misturador com um resistor de sintonia não indutivo conectado em paralelo ou em série com a bobina de acoplamento (R1, respectivamente, nas Figs. 3 e 4).
Neste último caso, você pode usar tanto o transformador (Fig. 4, a) conexão do oscilador local com o misturador, quanto o autotransformador (Fig. 4,6). Com um ajuste mais preciso da tensão do oscilador local (por exemplo, ao receber sinais de estações difíceis de ouvir "de ouvido"), o voltímetro de RF é desligado.
Deve-se notar que se as melhorias acima forem aplicadas, o número de voltas das bobinas de acoplamento deve ser ligeiramente aumentado, pois a introdução de um resistor de sintonia reduz a tensão de saída do oscilador local. Isso é especialmente verdadeiro para a variante, cujo esquema é mostrado na Fig. 3. Juntos, o número de voltas da bobina de acoplamento, a resistência do resistor R1 e a capacitância do capacitor C2 devem ser tais que a tensão nos diodos de silício do misturador possa ser ajustada de 0 a 1,2 ... 2 V, em germânio - de 0 a 0,5 ... 1 V. Neste caso, a tensão ideal é alcançada aproximadamente na posição central do controle deslizante do resistor R1. É possível regular a tensão de saída do oscilador local alterando a tensão de alimentação, como, por exemplo, foi feito em [3]. No entanto, isso só é adequado em frequências de até 3...4 MHz. Em frequências mais altas (acima de 7 MHz), esse ajuste pode levar a uma mudança significativa na frequência do oscilador local. Na fig. 5 mostra um diagrama de um oscilador local com um nó buffer, no qual é introduzido um circuito de regulação da tensão de saída. Ao repetir, deve-se notar que o seguidor de emissor não fornece ganho de tensão e, portanto, a tensão de alta frequência na bobina de acoplamento deve ser duas vezes maior. do que o necessário para o funcionamento normal do misturador.
Na prática de rádio amador, os misturadores balanceados de diodo são mais amplamente utilizados. Suas principais vantagens são a simplicidade de design e configuração, a ausência de comutação de alta frequência ao alternar da recepção para a transmissão. Misturadores balanceados em transistores de efeito de campo e bipolares são usados com muito menos frequência. Em misturadores de diodo balanceados simples, a tensão do oscilador local e alguns subprodutos de conversão de saída podem ser suprimidos em 35 dB ou mais. Mas tais resultados são alcançados apenas em uma direção: na qual o misturador é balanceado. No projeto do autor do transceptor [4], o mixer é balanceado apenas para o amplificador de potência. Se um mixer balanceado duplo [5] for usado, o ruído diminuirá, a sensibilidade aumentará e a imunidade ao ruído melhorará. Os mixers balanceados duplos são balanceados em ambas as entradas (saídas). Eles suprimem não apenas as oscilações do oscilador local, mas também o sinal convertido, deixando apenas os produtos de sua mistura e garantindo assim a pureza do espectro. O uso de tais mixers permite reduzir os requisitos para o filtro de limpeza incluído na saída do mixer e até abandoná-lo completamente conectando a saída do mixer diretamente ao amplificador IF, na saída do qual deve haver um filtro de seleção principal (por exemplo, um EMF ou um filtro de quartzo). Um nível de sinal significativamente mais alto pode ser aplicado a um misturador duplo ao receber, pois enfraquece drasticamente o efeito do sinal direto ou detecção de interferência, ou seja, não há detecção sem a participação de oscilações do oscilador local, como é o caso de um detector de amplitude convencional. Na maioria das vezes, em projetos de rádio amador, é usado um mixer balanceado duplo, cujo diagrama é mostrado na Fig. 6. Também é chamado de anel, pois os diodos nele estão incluídos, mas no anel.
Muitas vezes é recomendado complementar este misturador com elementos de balanceamento R1, C1, C2 (Fig. 7). Além disso, o resistor R1 deve ser não indutivo. Este refinamento melhora os parâmetros do mixer.
Ao trabalhar em faixas de baixa frequência, os transformadores de alta frequência são enrolados, via de regra, em anéis de ferrite de tamanho K7x4x2 com uma permeabilidade magnética de 600 ... 1000 com três torções (3-4 torções por 1 cm de comprimento) PELSHO 0,2 fios entre si. Aproximadamente cerca de 25 voltas são feitas (até que o anel esteja completamente cheio). Ao instalar um transformador, seus enrolamentos são faseados de acordo com a Fig. 6 e 7. Existem duas opções principais para incorporar um mixer balanceado duplo em um transceptor. No primeiro, o sinal passa tanto durante a recepção quanto durante a transmissão em uma direção da entrada para a saída dos mixers. Assim, por exemplo, foi feito nos conhecidos transceptores "Radio-76" [6] e "Radio-76M2" [7]. Numerosos experimentos realizados pelo autor revelaram que quando a tensão heteródino é menor que o ótimo, a sensibilidade no modo de recepção se deteriora significativamente e, em uma tensão mais alta, a supressão da portadora no modo de transmissão diminui significativamente (a sensibilidade também cai, mas isso é menos perceptível ao ouvido do que no caso anterior). A dependência qualitativa dos principais parâmetros dos transceptores no nível de tensão do oscilador local fornecido ao misturador é mostrada na fig. 8 (curva 1 - sensibilidade durante a recepção, determinada pelo ouvido, 2 - sensibilidade medida pelos dispositivos, 3 - supressão de portadora durante a transmissão).
Na segunda variante, o sinal no modo de recepção é alimentado na entrada do mixer balanceado e no modo de transmissão - na saída. Com esta inclusão, é utilizado o princípio da reversibilidade do misturador. É assim que o caminho de RF do transceptor descrito em [8] é construído. A configuração do mixer neste caso também se resume a definir a voltagem heteródina ideal e balanceá-la cuidadosamente. Deve-se notar especialmente que a operação de ajuste não depende do princípio de construção do caminho de RF do transceptor. Agora algumas recomendações práticas para estabelecer o caminho de RF do transceptor. Primeiro de tudo, você precisa configurar os mixers. Anteriormente, os motores dos resistores de balanceamento neles eram colocados na posição intermediária. Em seguida, o GSS é conectado ao conector de antena do transceptor e a tensão heteródino nos misturadores é gradualmente aumentada. O sinal do GSS é fornecido com um nível que excede várias vezes a sensibilidade do caminho de recepção. É necessário obter a recepção do sinal. Se não houver gerador, a operação é realizada de ouvido, recebendo um sinal de uma estação de rádio SSB de rádio amador ou um gerador de ruído em um diodo zener de baixa potência. Em seguida, ajuste alternadamente cada um dos misturadores. Primeiro, a voltagem heteródina ótima é selecionada. Para fazer isso, ele é gradualmente aumentado e avaliado de ouvido: se o volume da recepção do sinal GSS, a estação de rádio ou o gerador de ruído está aumentando. Conforme observado pelo autor, à medida que a tensão heteródino aplicada ao misturador aumenta, o volume de recepção audível primeiro aumenta, atinge um máximo e depois praticamente não muda (Fig. 8, curva 1). A tensão heteródina deve ser ajustada de tal forma que, quando for levemente reduzida, o volume de recepção diminua e, quando for levemente aumentado, não aumentará. Na prática, isso é realizado movendo-se dentro de uma pequena faixa do motor do resistor que controla o nível da tensão de saída do oscilador local. Se não houver essa possibilidade no transceptor, o dispositivo deve ser modificado. Como regra, um seguidor de emissor é incluído na saída de um ou outro oscilador local. Nesse caso, o refinamento acaba sendo muito simples: o resistor constante no circuito emissor do transistor é substituído por um resistor de ajuste não indutivo da mesma classificação que o constante. Depois de otimizar a tensão heteródino, os misturadores precisam ser balanceados com mais cuidado novamente. Um milivoltímetro de RF ou um osciloscópio é conectado à entrada ou saída (dependendo do design do transceptor) e movendo o controle deslizante do resistor R1 e, em seguida, ajustando os capacitores C1 e C2 (consulte a Fig. 7), um mínimo de leituras é alcançado. Se forem usados dispositivos com alta impedância de entrada, os resistores de resistência próxima (dentro de 50 ... 100 Ohms) devem ser conectados à entrada e saída do mixer. Deve ser dada preferência ao balanceamento em direção à saída do caminho de transmissão. A diferença de equilíbrio entre a entrada e a saída do mixer deve ser pequena (alguns decibéis). Se atingir 10 dB ou mais, isso, como regra, é uma consequência do fato de que a tensão heteródina aplicada ao misturador é muito maior que a ideal. Para verificar e balancear os mixers, o autor criou dispositivos simples. Na fig. 9, a mostra um circuito de um amplificador de RF, à entrada do qual um mixer está conectado e um voltímetro de alta frequência é conectado à saída para ajuste grosso (Fig. 9, b), para ajuste fino - uma sonda de RF (Fig. 9, c). Ao mesmo tempo, não é necessário instalar resistores adicionais com resistência de 50 ... 100 Ohm no misturador.
Finalmente, os mixers são sintonizados após serem instalados no transceptor (é colocado em modo de transmissão). O dispositivo deve primeiro ser configurado para o modo de recepção. Para evitar que o ruído do microfone interfira no balanceamento, a entrada do amplificador do microfone está em curto-circuito. O mixer de frequência mais baixa é balanceado primeiro, e depois o restante na ordem do sinal que passa por eles no modo de transmissão, alcançando um mínimo de leituras de RF em um manequim de carga (Fig. 10) conectado ao amplificador de potência do transceptor. Depois disso, ajuste as configurações dos nós restantes. É aconselhável repetir este procedimento duas ou três vezes.
Literatura 1. Polyakov V.T. Radioamadores sobre a técnica de conversão direta. - M.: Patriota, 1990, p. 264.
Autor: Vladislav Artemenko (UT5UDJ) Kiev. Ucrânia, jornal KV 4,5-97; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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