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Bloco VHF. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para equipamentos de campo nas faixas de 144 e 420 MHz, as lâmpadas 6NZP são as mais aceitáveis. Com os equipamentos montados nestas lâmpadas segundo circuitos push-pull (Fig. 1), é possível retirar não só um aumento de potência da ordem de 1,5-2,5 W, tais equipamentos são mais estáveis ​​em frequência e menos caprichosos no estabelecimento e operando sob certas condições.

Em VHF, os circuitos com rede aterrada (comum) são os mais bem sucedidos, mas para revelar suas vantagens, é necessário que a indutância no circuito da rede (eletrodo comum) seja reduzida ao limite para que o circuito catódico, que está sob tensão de RF, está isolado dos circuitos do filamento ou o último deve ter o mesmo potencial de RF com o cátodo.

Normalmente, em projetos amadores, essas condições não são atendidas e, portanto, explicaremos seu significado com mais detalhes.

Na banda VHF, detalhes como capacitores de bloqueio, bobinas de RF e até fios de montagem são circuitos elétricos complexos. Dependendo da frequência de operação, um capacitor de um determinado projeto pode ter o caráter de uma capacitância "pura", ou uma indutância, ou mesmo características de um circuito LC sintonizado. Por exemplo, um capacitor cerâmico tubular KTK com capacidade de 51 pF com um comprimento de fios de conexão de 2-9 mm é um circuito ressonante em série na frequência de 155-160 MHz, na frequência de 50 MHz ainda funciona como alguns tipo de capacitância, a uma frequência acima de 160 MHz - como uma "indutância" cada vez maior. O mesmo comportamento é observado nas bobinas de HF - no caso de uma grande capacitância de enrolamento distribuída (seu valor é determinado principalmente pelo diâmetro da estrutura da bobina), a partir de uma certa frequência, a bobina se torna uma capacitância. Esses recursos do comportamento das peças em VHF podem mudar drasticamente e complicar a operação de qualquer dispositivo VHF com um aumento na frequência operacional. O fato é que em um gerador convencional sempre deve haver dois circuitos sintonizados, um dos quais determina a frequência de operação e o segundo determina as condições de feedback. Esses sistemas de dois circuitos (em circuitos VHF, o segundo circuito nem sempre é explicitamente expresso) são facilmente sintonizados, estáveis ​​sob carga e podem operar em uma ampla faixa de frequência.

Uma peça malsucedida, um indutor HF extra, fiação longa até o ponto de aterramento de qualquer peça, etc., pode introduzir um terceiro circuito extra no sistema gerador de VHF, o que cria um sistema instável complexo e, portanto, há falhas de geração no alcance, uma queda acentuada na potência, instabilidade de freqüência e sua mudança abrupta devido a influências aleatórias, etc. A sintonia de tal sistema é muito complicada e essencialmente se resume a encontrar um circuito extra "parasitário" no gerador. Há apenas uma conclusão - é necessário usar menos bobinas de HF, selecionar pequenos diâmetros de seus quadros e o próprio fio, em alguns casos substituir bobinas de HF por resistências da ordem de 1-2 kΩ. Todos os capacitores de desacoplamento devem ter um comprimento mínimo de fios de conexão. Em VHF, é conveniente fabricar esses capacitores na forma de placas planas pressionadas no chassi através de uma junta de mica, folha, plástico, etc., ou usar amostras industriais especiais de capacitores de desacoplamento de VHF. Nos projetos de VHF, é muito importante primeiro "encaixar" a localização de todos os detalhes das unidades de RF individuais, até a criação de um layout temporário a partir dos detalhes propostos.

O design da unidade de alta frequência

Todos os princípios acima são aplicados no projeto da unidade de RF, que pode ser usada como elemento estrutural principal para vários dispositivos VHF em uma ampla faixa de frequência. A unidade de RF é montada de acordo com um circuito push-pull em uma lâmpada com grade aterrada (Fig. 1).

unidade VHF
Figura.1

Todas as partes do circuito, circuladas por uma linha pontilhada, são montadas em uma base metálica rígida ao redor do soquete cerâmico da lâmpada 6NZP (Fig. 2). A própria base (detalhe 1 na Fig. 2) é feita de alumínio maciço com 1,5-2,0 mm de espessura ou latão com 0,8-1,0 mm de espessura. No caso de alumínio mais fino, as bordas da base devem ser dobradas para maior rigidez.

unidade VHF

Esse design também é conveniente para os casos em que todo o dispositivo precisa ser blindado. As dimensões externas da base 58x56 mm (Fig. 2) devem ser consideradas mínimas ao montar a unidade de RF a partir de peças padrão. A uma altura de 36 mm da borda da base, são feitos orifícios: um com um diâmetro de 21,5 mm e dois com uma rosca M3 para conectar um soquete de cerâmica de nove pinos de uma lâmpada 6NZP.

Duas placas (Fig. 3, a) de capacitores planos C1, C2 são montadas acima do soquete no plano de base, feitas de latão plano ou chapa de cobre com espessura de 0,6-0,8 mm. Durante a fabricação, a parte da placa mostrada pela linha pontilhada na Fig. 3, a, é incisado com um quebra-cabeça e dobrado na forma de um suporte (Fig. 3, b). As pétalas das grades das lâmpadas são posteriormente soldadas a esses suportes. Na base do bloco 1, as placas 3 (Fig. 2) são fixadas com dois parafusos M2 conforme Fig. 3, b, que mostra a montagem de todo o conjunto, incluindo as fixações das resistências de fuga das grelhas R1, R2.

unidade VHF

Os parafusos passam por furos com diâmetro de 4 mm e base 1 e são isolados por meio de buchas. As buchas são feitas de ebonite ou vidro orgânico. Ao montar os capacitores C1 e C2, uma placa de mica com 3-1 mm de espessura ou menos é colocada entre as placas 0,1 e a base 0,12. Para a simetria da capacitância dos capacitores, é importante que os espaçadores sejam feitos da mesma folha de mica. A capacitância dos capacitores C1, C2 é de cerca de 105-110 pF.

Placas de mica podem ser removidas de capacitores KSO antigos de grande porte. Não use mica de ferros de solda antigos. Ao montar capacitores, em vez de arruelas, uma pétala de latão é inserida sob a cabeça dos parafusos M2, aos quais uma extremidade da resistência das grades R1, R2 é soldada. A fixação das placas 3 com dois parafusos é um pouco difícil, mas dá um ajuste mais uniforme das placas à base e garante a igualdade das capacidades C1, C2. Após a montagem, o capacitor deve ser verificado quanto à ruptura a uma tensão de 250-300 V; testar com um testador para a ausência de um curto-circuito não é suficiente.

Na borda inferior da base 1, um ângulo 2 é fixado a ela com dois parafusos M3, M2 ou rebites, feitos de uma tira de cobre (latão) de 0,4-0,5 mm de espessura (ver Fig. 3, d). No verso da base, sob as porcas de fixação de parafusos ou rebites, são colocadas pétalas de latão, às quais são soldadas as extremidades das resistências R1R1 (ver Fig. 3, c).

A saída do segundo filamento indutor passa por um orifício de 4 mm de diâmetro no lado reverso da base e é centrado neste orifício com um pequeno pedaço ("conta") de um material isolante elástico (borracha, polietileno do cabo PK-1, etc.).

No caso de utilização de bloco RF no circuito do transceptor, as resistências R1, R2 devem ser isoladas do chassi (pontos A, B na Fig. 1). Para isso, no verso da base, sob os parafusos de fixação da cantoneira 2, é colocada uma tira de material isolante com duas ou três presilhas de fixação para fixação das extremidades das resistências R1, R2. Neste caso, a saída do filamento é fixada rigidamente na mesma barra. As pétalas de filamento, cátodos e grelhas do casquilho da lâmpada são cuidadosamente dobradas em ângulo recto e parcialmente cortadas (por 1 mm até ao orifício na pétala). Conclusão 5 da tela interna entre os triodos 6NZP e a aba de montagem central do painel são cortadas. As pétalas dos ânodos a1, a2 permanecem retas, mas suas

o plano é cuidadosamente girado com um alicate em cerca de 30-40 ° para que fiquem paralelos às bordas verticais da base. Segmentos de linha são então soldados a essas pétalas, formando os circuitos anódicos dos geradores.

A instalação de oito peças da forma descrita (Fig. 1) cria uma unidade VHF. Ele fornece a rigidez estrutural e a constância dos parâmetros de circuito necessários para o VHF, é adequado para uma ampla faixa de frequência com fácil substituição de peças e, o mais importante, não requer peças industriais e, portanto, pode ser repetido em qualquer lugar. Dependendo da finalidade e faixa de frequências de operação na unidade VHF, é necessário alterar os valores das indutâncias no cátodo, circuitos anódicos externos e elementos associados de conexão com a carga.

Ao usar um bloco VHF para o projeto de geradores de indutância L1, L2, a fase de feedback desejada é determinada, enquanto o valor de feedback no próprio circuito é determinado pela razão das capacitâncias intra-tubo.

No caso de utilização da unidade como amplificador de indutância de RF. L1, L2 com a capacitância da grade catódica são sintonizados na frequência de operação e o feedback no circuito é neutralizado pela introdução de capacitâncias adicionais.

Toda a discussão posterior refere-se à unidade VHF usada no modo de geradores VHF ou super-regeneradores.

Projeto de circuitos oscilatórios

Os circuitos anódicos conectados à unidade VHF, no nosso caso, são feitos na forma de um segmento de quarto de onda de uma linha de dois fios nas bandas de 144 e 420 MHz. O uso de linhas fornece alta eficiência, maior estabilidade de frequência, estabilidade de operação.

Dependendo da faixa, essas linhas e órgãos de afinação são executados de forma diferente.

Faixa 420-435 MHz

Para reduzir a resistência da onda, a linha é feita de uma tira de cobre vermelho de 13 mm de largura, a espessura da tira é de 0,6 a 0,8 mm (Fig. 4, b). Um esboço do corpo de afinação é mostrado na fig. 4, A. As extremidades abertas da linha são soldadas às pétalas do ânodo a1, a2 do painel 6NZP (ver Fig. 1), sendo este último sobreposto nos lados externos da tira. A extremidade em curto-circuito é fixada ao chassi principal do dispositivo por meio de um ângulo (Fig. 4, c) feito de qualquer material isolante.

unidade VHF

O cotovelo e a linha são fixados com um parafuso M2, sob a cabeça do qual é inserida uma lingueta de latão para soldar a extremidade da bobina anódica Dr3 (ver Fig. 5). A sintonia na faixa de 420-435 MHz é obtida pela introdução de uma capacitância variável adicional C3 na extremidade aberta da linha. O estator deste capacitor são as tiras da própria linha, o rotor é feito na forma de uma "bandeira" em forma de U em um mecanismo rotativo (Fig. 4, a, 4, d). A "bandeira" é feita de uma tira de cobre vermelho de 0,5 mm de espessura e é primeiro presa a um bloco (Fig. 4, e) feito de vidro orgânico (parafuso M2) e somente através dele - ao eixo de rotação (Fig. 4, h). O eixo é feito de arame de aço com diâmetro de 3 mm, possui rosca M3 nas duas extremidades e se encaixa nos furos da cremalheira (Fig. 4, g), também de vidro orgânico. O suporte é fixado com um rotor ao chassi principal do dispositivo a uma distância de 25 mm do soquete da lâmpada. Com esta posição e a distância entre a “bandeira” e a linha de 0,5 mm de cada lado, a faixa de frequência de 418-437 MHz é sobreposta.

unidade VHF

Recorde-se que a tira de que é feita a linha e a "bandeira" deve ser cuidadosamente alinhada, polida e coberta com um verniz incolor caso não seja possível prateá-las. Isso aumenta significativamente o fator de qualidade da linha durante a operação de longo prazo.

Faixa 144-146 MHz

Todos os principais detalhes do projeto são mostrados na Fig. 6. A linha do circuito anódico (Fig. 6, a) é feita de fio de cobre liso com diâmetro de 3,5 a 4,5 mm. O comprimento total da linha não dobrada é de 250 mm.

unidade VHF

Para reduzir as dimensões do dispositivo e facilitar a comunicação com a antena, a linha do ânodo é parcialmente dobrada na extremidade em curto-circuito. Na extremidade aberta, nos fios da linha, são feitas ranhuras longitudinais com um quebra-cabeças, no qual, durante a instalação, as pétalas dos anodos a1, a2 (Fig. 1) são soldadas do soquete 6NZP.

A extremidade em curto-circuito da linha é fixada ao chassi principal do dispositivo usando um ângulo (Fig. 6, b) de qualquer material. Para o funcionamento normal do gerador, é importante que a borda inferior da linha curva esteja a pelo menos 10 mm de distância do chassi. A linha e o quadrado (Fig. 6, b) são fixados com um parafuso M2, para o qual é feita uma rosca M2 no centro da curva da linha. Se tal fixação não for possível, então uma placa mais larga é soldada na extremidade em curto-circuito e a fixação é feita no parafuso M2. O cotovelo com a linha é aparafusado ao chassi principal. No quarto furo do quadrado, uma pétala de latão é fixada com um parafuso M3, a extremidade "fria" do indutor Dr4 e o capacitor de desacoplamento C1 são rigidamente soldados a ele (ver Fig. 6). Na seção A B da linha (Fig. 6, a), placas de um capacitor adicional são anexadas (Fig. 6, c) para se encaixar na faixa (sem esse capacitor, a linha deve ser ainda mais longa). Na seção transversal da linha VG, um poste de suporte feito de bom material isolante é reforçado para maior rigidez e constância da frequência do gerador (Fig. 420, d). É desejável ter dois racks para geradores que devem operar em frequências fixas. Para geradores de frequência variável, isso complica o ajuste. O órgão de afinação, em princípio, é feito da mesma maneira que na faixa de 435-6 MHz (Fig. 6, e, 6, g, 6 h, 4, i), mas a bandeira é mais longa, é montada sobre um bloco isolante (Fig. 6, e). No. arroz. 35e mostra um projeto um tanto modificado do eixo de sintonia. O suporte com o elemento de ajuste é fixado sob a linha a uma distância de 0,5 mm do painel da lâmpada e está localizado perpendicularmente à linha. Alterando a distância entre o sinalizador e os fios da linha (geralmente 3 mm), você pode obter um alongamento em uma faixa de até 10 MHz. Se for necessário cobrir uma ampla faixa (15-7 MHz), a sintonia pode ser feita com uma bandeira inserida entre as placas de um capacitor adicional (veja a Fig. XNUMX, que mostra os dois tipos de sintonia).

O poste de suporte da linha (Fig. 6, d) é feito de vidro orgânico de acordo com as dimensões da linha de anodo já fixada e depois cortado com uma serra ao longo da linha A B. A parte 1 é fixada ao chassi principal sob a linha em um distância de 95 mm do painel 6NZP, a parte superior 2 é então sobreposta à linha e apertada com um parafuso MZ (mostrado por uma linha pontilhada na Fig. 6, d).

Os detalhes restantes do circuito do bloco VHF (Fig. 1): bobinas, indutâncias, resistências variam dependendo das faixas de frequência de operação. A prática mostra que os choques aplicados Dr1, Dr2, Dr3 funcionam igualmente bem em 144 e 420 MHz. Todos eles são enrolados em quadros rígidos. Particularmente convenientes para este fim são as antigas resistências do tipo TO, uma vez que o terminal duro prateado está localizado no centro do quadro. As resistências TO para 0,25 W têm um diâmetro de 3 mm, resistências para 0,5 W - 5 mm. Para quadros, são usadas resistências TO da ordem de 10 kΩ e superiores. Todos os detalhes da unidade VHF são dados na Tabela. 1.

unidade VHF

A comunicação com a antena é realizada por um laço de comunicação localizado simetricamente em relação à linha do ânodo (Fig. 7).

unidade VHF

O comprimento do loop e o grau de acoplamento dependem das propriedades da antena utilizada. Para a faixa de 420 MHz, seu comprimento é de aproximadamente 30-40 mm, para 144 MHz - 60-80 mm ao usar antenas combinadas de 5 elementos.

Configurando circuitos osciladores

Projetos repetidamente repetidos do bloco VHF (em diferentes locais e por diferentes projetistas) mostraram a alta confiabilidade do bloco em operação. Alguns desvios geralmente ocorrem devido a desvios no projeto de linhas e elementos de ajuste. Os limites de sintonia necessários são selecionados por pequenas mudanças na distância entre as faixas de linha em 420 MHz ou alterando a distância das placas do capacitor de sintonia adicional na faixa de 144 MHz. Um aumento no alongamento de alcance pode ser obtido aproximando os elementos de ajuste da extremidade em curto-circuito da linha. Para esses trabalhos, é necessário um medidor de onda VHF ou uma linha de dois fios montada rigidamente. O ajuste final de frequência deve ser feito com a antena ou outra carga ligada e ótima conexão com a linha anódica. A conexão com a antena é selecionada de forma que a corrente da rede caia aproximadamente a metade de seu valor sem carga ou na radiação máxima, controlada a alguma distância da antena por meio de qualquer indicador de campo.

A realimentação nos circuitos do gerador (Fig. 1) é obtida devido à capacitância dos circuitos ânodo-cátodo Cak. Este acoplamento capacitivo é suficiente para operação normal em 420-435 MHz (pode ser julgado pelo valor da corrente da rede, que deve ser aproximadamente 15-20% da corrente do ânodo). No entanto, na faixa de 144-146 MHz, essa conexão não é suficiente e deve ser fortalecida com a introdução de uma capacitância adicional Sak. Isso é feito com dois pedaços de arame com diâmetro de 0,8-1,0 mm, comprimento de 60 mm, dobrados em forma de braquetes com distância entre os fios de 8-9 mm. Uma extremidade dos suportes é levemente dobrada e soldada às folhas do cátodo em uma posição tal que o lado oposto do suporte fica paralelo à linha do ânodo. A distância dos fios do suporte até a linha de cerca de 3-4 mm não é crítica, essa conexão fraca (frações de um picofarad) aumenta significativamente a potência do gerador. O modo de operação aproximado dos geradores é dado na Tabela 2.

unidade VHF
(clique para ampliar)

Lâmpadas incandescentes 6,3v x0,28 a ou 18 vx0,1 a, bem como 12 v (5,0 W), conectadas diretamente na extremidade curto-circuitada da linha com a seleção da conexão mais vantajosa, foram usadas como carga . É interessante notar que devido ao maior fator de qualidade dos circuitos anódicos, os geradores sem carga começam a funcionar já a 25 V da tensão anódica. Reduzir a resistência no circuito de rede R1, R2 para um valor de 4,3 k (a 144 MHz) aumenta a potência em 0,2-0,3 W, mas piora a eficiência geral no circuito anódico devido à sobreexcitação do gerador.

Na reprodução prática de circuitos geradores, foram observadas falhas de funcionamento nos seguintes casos: 1) os capacitores das redes C1, C2 apresentavam vazamento por mau isolamento ou montagem inadequada; 2) os capacitores de grade plana foram substituídos por alguns outros (neste caso, uma violação do regime normal é inevitável!); 3) as resistências de fuga R1, R2 foram montadas devido à conveniência mecânica do aterramento no mesmo lado frontal onde foram montadas

outros detalhes - um aumento na "massa" dos condutores da rede dá uma conexão parasita com o circuito do ânodo com seu alto fator de qualidade; 4) ao montar a linha anódica na faixa de 144 MHz, sua extremidade inferior em curto-circuito fica mais próxima do chassi principal do que 10 mm; 5) o design geral do transmissor difere bastante do mostrado - neste caso, devido a conexões adicionais introduzidas, são possíveis oscilações em frequências parasitas mais altas, 6) a blindagem completa altera a frequência, redução de potência. Fornecemos deliberadamente uma lista de desvios que foram encontrados durante o desenvolvimento do esquema por diferentes projetistas para alertar contra sua repetição. A própria unidade VHF, montada de acordo com a descrição, funciona perfeitamente.

Diagrama de equipamento de campo

A unidade VHF é projetada principalmente para circuitos transceptores ou transceptores de baixa potência nas bandas de 144 e 420 MHz. Um dos esquemas de operação é mostrado na Fig. 8, variantes de sua implementação são mostradas na fig. 7 e 5. Uma unidade VHF com um circuito anódico ou duas dessas unidades no caso de uma variante de recepção-transmissão (Fig. 7) são montadas em um chassi horizontal em forma de L e U. Suas dimensões são selecionadas individualmente dependendo dos detalhes do modulador ou do projeto do amplificador de baixa frequência (transformadores, interruptores, tipos de lâmpadas, etc.) Os detalhes da parte de baixa frequência estão convenientemente localizados na parte inferior do chassis. Para a faixa de 144 MHz, suas dimensões máximas não ultrapassam 80x250x40 mm, para 420 MHz - 60x160x40 mm.

unidade VHF
Fig.8 (clique para ampliar)

Na variante do equipamento de campo do transceptor, é possível selecionar de forma mais simples as condições para o melhor funcionamento do receptor super-regenerativo selecionando a conexão com a antena e o valor de feedback desejado (geralmente pequeno). Ambos os valores de comunicação no modo de transmissão, ao contrário, são sempre grandes. Portanto, é esta opção que deve ser recomendada, embora exija a introdução de um interruptor de antena, aumento do consumo de energia, etc. os circuitos de transceptor combinados P8, P1, P2 e P3 são necessários para a maior sensibilidade do receptor, reconciliando conscientemente com uma diminuição de potência no modo de transmissão; isso é feito selecionando uma conexão com a antena, selecionando uma certa quantidade de feedback e tensão anódica. Forte feedback em circuitos superregeneradores leva a sintonização de várias estações e forte radiação. Ao configurar circuitos super-regenerativos, deve-se lembrar que o amplificador de baixa frequência pode ser sobrecarregado pela tensão de oscilação da frequência de amortecimento super-regenerativa auxiliar.

Este modo é acompanhado por assobios ou baixo ganho de graves. Ele é eliminado selecionando os capacitores C3 (Fig. 1 e 8) ou introduzindo um filtro passa-baixa adicional de R e C atrás do indutor Dr3, bem como no próprio circuito de grade de baixa frequência do amplificador. Os moduladores ou amplificadores de baixo podem ser qualquer um. Para condições de campo, uma lâmpada 6Zh5P foi usada no modulador; bobinas de indução do tipo telefone com 7000 voltas cada foram usadas para a bobina de modulação e o transformador de microfone. Para ligar o microfone, 300-400 voltas de fio 0,2-0,25 mm são enroladas em uma das bobinas. O design do modulador pode ser qualquer um, desde que não viole a simetria das condições do circuito anódico. Esta condição é mais facilmente satisfeita quando as peças de baixa frequência e a lâmpada estão localizadas sob o chassi (Fig. 7). Esta imagem mostra um transceptor de 144 MHz, excelentemente feito por G. Savinov (UJ8ADA Tashkent). A tela metálica entre as linhas do receptor e do transmissor é removida, no lado esquerdo da placa de vidro orgânico existem loops de comunicação da antena e uma chave "recepção-transmissão" da antena, combinada com uma chave de tensão anódica com

recepção para transmissão. Além do equipamento VHF de campo, a unidade VHF é utilizada na banda de 144 MHz como oscilador mestre do transmissor com lâmpada de saída GU-32. A saída de alta potência da lâmpada 6NZP torna possível colocar esse oscilador mestre no modo fácil, tornar a conexão com o circuito de rede GU-32 fraca usando um loop sem sintonia, e isso aumentará significativamente a estabilidade de frequência de tal transmissor de dois estágios e seus sinais podem ser recebidos com confiança em um super-heteródino de dupla conversão. A potência de RF no modo portadora é obtida até 20 W em Ua=400 V, Uc2=185 V.

O bloco VHF também é usado em circuitos triplicadores de frequência, por exemplo, 144-420 MHz, em circuitos amplificadores de RF e mixers push-pull em 420 MHz, e para o projeto de osciladores locais com maior estabilidade de frequência, em receptores super-heteródinos em VHF em casos em que osciladores locais com quartzo não podem ser usados.

Autor: A. Kolesnikov (UI8ABD), Tashkent; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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