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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor STB. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / TV Três décadas atrás, muitos radioamadores estavam interessados na recepção de televisão de alcance ultralongo. Quanto trabalho, habilidade e invenção eles mostraram, melhorando os receptores de televisão e criando complexos sistemas de antenas que permitiram "contornar" os caprichos da propagação das ondas de rádio. Os repetidores de satélite tornaram o canal de transmissão do sinal mais "estável", mas a implementação técnica da recepção não foi simplificada em nada. Aqui, os radioamadores têm um lugar para aplicar seus conhecimentos e habilidades. O artigo fornece uma descrição de um conversor amador, cujos parâmetros não são inferiores aos melhores exemplos de produção industrial. O conversor desenvolvido pelo autor destina-se à operação em sistemas de recepção de televisão por satélite na banda Ku (10,95 ... 12,0 GHz) com uma única conversão de frequência. O conversor tem as seguintes especificações:
O conversor é construído de acordo com o esquema de um conversor de frequência de baixo ruído, combinado estruturalmente com uma alimentação do sistema de antena e um interruptor de polarização de sinal de entrada integrado. Seu diagrama esquemático é mostrado na fig. 1. Consiste em um guia de ondas de entrada com sondas imersas (não mostradas no diagrama elétrico), um amplificador de micro-ondas feito nos transistores VT1 - VTZ, um filtro passa-banda usando as linhas L9 - L18, um oscilador local na frequência de 10,0 GHz em um transistor VT4 com estabilização de frequência, um misturador balanceado em um conjunto de diodo VD2, um amplificador de frequência intermediária em microcircuitos DA2 e DA3, um regulador de tensão em um microcircuito DA4. Também inclui um dispositivo no chip DA1, que executa as funções de um conversor de tensão de +5 V a -2 V, uma chave para polarização e estabilização de corrente dos transistores de efeito de campo VT1 - VT3. O conversor utiliza microcircuitos, transistores e conjuntos de diodos fabricados pela Hewlett Packard (EUA).
O sinal de entrada, focalizado por um espelho parabólico, entra no irradiador e dele em um guia de onda redondo com diâmetro de 19 mm. A conexão das tiras das portas dos transistores VT1 e VT2 com o guia de ondas é realizada por meio de sondas imersas instaladas em um ângulo de 90 graus no guia de ondas, o que permite receber sinais com polarização vertical e horizontal. A comutação da polarização no conversor é realizada por uma tensão de alimentação de 13/18 V, fornecida por meio de um cabo ao conector de saída XW1. A tensão de alimentação através de um divisor nos resistores R9 - R11 é fornecida à entrada do comparador do chip DA1. Com uma tensão de alimentação de 13 V, o microcircuito DA1 liga o transistor VT1 e uma tensão de +1,5 V aparece em seu dreno. Ao mesmo tempo, o transistor VT2 é fechado por uma tensão negativa de -2 V fornecida ao seu portão , e, além disso, a tensão do dreno desse transistor foi removida. Ao alternar a tensão de alimentação para +18 V, o transistor VT1 fecha e o transistor VT2 liga em operação normal. Isso permite alterar eletronicamente o tipo de polarização do sinal recebido. A soma dos sinais dos transistores VT1 e VT2 é realizada usando uma ponte nas linhas L5, L6. O sinal total é alimentado na porta do transistor VT3 - o segundo estágio de amplificação. Os transistores VT1 - VT3 do tipo ATF36077 têm um ganho de 12 dB a uma frequência de 12 GHz com uma tensão de alimentação de +1,5 V e uma corrente de 10 mA. Assim, o ganho total do amplificador de micro-ondas é de 24 dB com uma figura de ruído de cerca de 0,5 dB. Para obter os melhores valores de figura de ruído, é necessário ajustar o modo de operação dos transistores e combinar suas entradas e saídas. Na realidade, é possível obter uma figura de ruído que difere do passaporte em 0,1 dB, portanto, o valor máximo de Ksh na frequência de 12 GHz é de 0,6 dB nas características.
O sinal de micro-ondas amplificado do dreno do transistor VT3 é alimentado na entrada do filtro passa-banda L9 - L18, feito em ressonadores interdigitais de faixa e com largura de banda de 10,8 ... 12,0 GHz com resposta de frequência desigual de XNUMX dB. Da saída do filtro, o sinal de micro-ondas é alimentado na entrada de um misturador balanceado feito em um conjunto de diodos de micro-ondas VD2 com uma barreira Schottky e uma ponte de tira. A outra entrada do mixer balanceado recebe um sinal com frequência de 10 GHz da saída do oscilador local no transistor VT4. O oscilador local é feito em um transistor de efeito de campo de acordo com um circuito de dreno comum, com um ressonador aberto de meia onda incluído no circuito de porta-fonte do transistor e um ressonador cilíndrico estabilizador de alta qualidade ZQ1 feito de titanato-bário cerâmica. A perda de conversão do sinal é de cerca de 7 dB. O sinal de frequência intermediária Fpch da saída do mixer balanceado através do filtro nos elementos L19, C23, C24, R14 é alimentado na entrada do microcircuito DA2 do pré-amplificador IF, feito de acordo com o esquema fornecido na revista Instruments and Tecnologia Experimental, 1984, nº 2, p. 111 (Abramov F. G., Volkov Yu. A., Vonsovsky N. N. "Um amplificador de banda larga compatível"). O amplificador no chip INA51063 tem uma faixa de frequência operacional de 100..2400 MHz com um ganho de 22 dB. Da saída do pré-amplificador de FI, o sinal é alimentado na entrada do amplificador de FI final, feito no chip DA3 e com faixa de frequência operacional de 100 ... 3000 MHz com ganho de 23 dB. Os resistores R14, R15, R17 com resistência de 10 ohms evitam a autoexcitação de amplificadores em cascata, especialmente quando a carga conectada ao conector XW1 é incompatível. O conversor é alimentado por um estabilizador de microcircuito DA4, que fornece estabilização de tensão de +5 V a uma corrente de até 150 mA. O conversor (exceto para o guia de onda de entrada) é feito em uma placa de circuito impresso (Fig. 2) de fluoroplasto FAF4 laminado de dupla face com 1 mm de espessura.
A disposição dos condutores e elementos na placa é mostrada na fig. 3.
Os elementos anexados estão localizados na lateral dos condutores impressos, a folha do verso da placa é usada como um barramento de força comum. É importante que todas as peças tenham o menor comprimento de chumbo possível; eles devem ser montados diretamente por solda nos condutores. Para conectar os condutores do barramento de força comum, localizados na lateral das peças, com a folha no verso da placa, vários furos metalizados são feitos nela. O conversor usa resistores do tipo R1-12 com potência de dissipação de 0,125 W. É possível usar resistores desse tipo com potência de 0,062 W e resistores P1-8 com potência de 0,125 e 0,25 W. Em circuitos de baixa frequência e circuitos de potência, são utilizados capacitores do tipo K10-47v. Capacitores C9, C12 e C13 - K10-42. Os capacitores em circuitos de alta frequência, cuja capacitância não está indicada no diagrama (C5 - C8, C15, C17, C22, C24), são fabricados de forma "impressa" - sua capacitância é formada por placas de formato especial de uma trilha impressa e um barramento de força comum com o material da placa como um dielétrico. Conector de alta frequência XW1 tipo F-75 (disponível para venda nos mercados de rádio dos países da CEI). Transistores, conjuntos de diodos e microcircuitos são da Hewlett-Packard (EUA). Como VT4, é permitido o uso dos transistores AP324A-2 e AP325A-2, os transistores VT1-VT3 podem ser substituídos por similares fabricados pela Siemens, NEC, Philips ou AP330A-2 e 3P343A-2, porém, neste último caso, a figura de ruído do conversor aumentará ligeiramente. O conjunto de diodos HSMS2802 (VD1) pode ser substituído por dois diodos KD514A ou KD512A, e o conjunto HSMS8202 (VD2) por dois diodos KA120A ou KA120AR. Em vez de um estabilizador de microcircuito 78L05, KR142EN5A, KR1157EN501, KR1157EN502 são adequados. Ao substituir o ressonador ZQ1, o TSBN-10 deve ser usado. Para conectar sondas imersas (sonda 1 e sonda 2) às portas dos transistores VT1, VT2, furos de 2 mm de diâmetro foram perfurados nas placas e a folha do lado inferior da placa foi removida ao redor dos orifícios em um raio de 2 mm do centro da instalação. As sondas são fixadas nos furos do corpo (Fig. 4, vista A-A) com buchas de PTFE de 4 mm de diâmetro e 3,5 mm de comprimento. O ressonador ZQ1 é colado à placa com uma fina camada de cola feita de acrílico dissolvido em dicloroetano. Os elementos são montados na placa com um ferro de solda de baixa tensão com ponta aterrada graus de solda POSK 50-18 ou POI. Uma placa totalmente fabricada com elementos instalados nela é colocada em uma caixa fundida ou fresada (ver Fig. 4), o autor usou um ready-made de um produto similar da Microelectronics Inc. O corpo é feito de ligas de alumínio (silumin, duralumin, etc.) e é fechado na parte superior com uma tampa (Fig. 5) aparafusada ao corpo com parafusos M2. Uma tampa fresada ou moldada garante a separação da placa em compartimentos e evita a formação de feedback parasita e vazamento do sinal do oscilador local para a entrada do amplificador de micro-ondas.
Ao fabricar um conversor em condições amadoras, você pode usar uma versão simplificada do gabinete. Para fazer isso, em um torno, conforme a fig. 4 Gire um flange com uma guia de ondas de latão e solde uma caixa para montar a placa, dobrada de latão, sobre ela. A tampa também é feita de chapa de latão e as divisórias são soldadas nos locais necessários para dividir a caixa em compartimentos. Para evitar a excitação de vibrações parasitas nos compartimentos do conversor para o interior da tampa nos indicados na Fig. Em 5 locais (áreas sombreadas), pedaços de borracha de 3 mm de espessura foram colados com uma camada absorvente aplicada a eles a partir de uma mistura de pó de ferro carbonílico misturado com cola BF. Um furo foi feito na tampa oposta à extremidade da superfície do ressonador (não mostrado na figura, este local é especificado após a instalação do ressonador) e uma rosca M5 para um parafuso de ajuste de latão é cortada. Ele fornece ajuste da frequência do oscilador local alterando a distância entre o parafuso (corpo) e o ressonador ZQ1. À medida que o parafuso se afasta do ressonador, a frequência do oscilador local diminui e, à medida que se aproxima, aumenta. Portanto, antes de ajustar o conversor, o parafuso de ajuste deve ser aparafusado apenas nas primeiras roscas da rosca.
Para vedar o conversor, são fornecidas uma segunda tampa e uma junta de borracha, colocadas em uma ranhura especial no corpo do conversor (ver Fig. 4). O flange do guia de onda do conversor é conectado ao flange do irradiador instalado no foco da antena por meio de quatro parafusos M4. O guia de onda é vedado com a instalação de uma junta de borracha na ranhura do flange do conversor e um filme de fluoroplástico de 10...20 µm de espessura entre os flanges. Desenhos de irradiadores para foco direto e antenas offset são mostrados na fig. 6 e fig. 7 respectivamente.
O conversor é configurado na seguinte sequência. Uma fonte de alimentação regulada de +1...10 V com uma corrente de saída de pelo menos 20 mA é conectada ao conector XW100. Defina a tensão de alimentação para +13 V e meça a tensão nos terminais dos transistores e microcircuitos com um voltímetro. Seus valores devem diferir dos indicados no diagrama em não mais de 10%, caso contrário, o elemento defeituoso é substituído. Além disso, aumentando a tensão de alimentação para +18 V, eles garantem que o comparador comutou e uma tensão de +2 V apareceu no dreno do transistor VT1,5 e a tensão se tornou zero no dreno do transistor VT1 . Para verificar a presença de tensão de micro-ondas na saída do oscilador local, um milivoltímetro de micro-ondas é conectado à saída superior (de acordo com o circuito) do resistor R12 (o milivoltímetro descrito na revista Radio, 1995, nº 9, p . 40 também é adequado) e certifique-se da presença de oscilações de micro-ondas. Não é possível medir com precisão a amplitude da onda incidente do oscilador local, mas se as leituras do milivoltímetro estiverem dentro de 10 ... 70 mV, o oscilador local funcionará. Ao conectar um milivoltímetro DC ao lado esquerdo da placa do capacitor C23 de acordo com o esquema, eles verificam a presença de uma pequena tensão DC (2 ... 10 mV) neste ponto do dispositivo. Isso indica a operabilidade de um mixer balanceado (é quase impossível selecionar idealmente um par de diodos e equilibrar a ponte). Depois disso, o conversor é fechado com a primeira tampa e conectado à alimentação da antena de um lado e ao sintonizador do outro. Ao sintonizar o sintonizador, um dos canais recebidos é encontrado. O parafuso de ajuste define o valor exato da frequência do oscilador local de 10 GHz + 1 MHz, comparando a frequência recebida com a frequência conhecida deste canal. O conversor é então fechado com uma segunda tampa e selado. Autor: V. Zhuk, Minsk
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