Dispositivo per la configurazione delle apparecchiature NTV. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La ricezione dei programmi televisivi tramite ripetitori satellitari è diventata oggi il segno del giorno. Il numero di satelliti in orbita geostazionaria e il numero di programmi su ciascuno di essi sono in aumento. Acquistare un sistema di ricezione NTV in un negozio non è più diventato un problema e i prezzi stanno scendendo. Avendo acquistato apparecchiature prodotte in fabbrica, molti radioamatori le sperimentano. Abbiamo anche appassionati che realizzano da soli tali apparecchiature. Pubblichiamo qui la descrizione di un semplice dispositivo per la configurazione ottimale di tutti i componenti del sistema di ricezione NTV.

La ricezione dei programmi televisivi tramite ripetitori satellitari interessa un numero crescente di lettori. Ad esempio, con il lancio dei satelliti per la trasmissione televisiva diretta (NTV) in orbita geostazionaria. "Tack" e "Hot Bird", questa tecnica è diventata disponibile per molti residenti nel nostro paese (basso costo delle apparecchiature, piccole dimensioni dell'antenna). Allo stesso tempo, i radioamatori interessano anche altri satelliti, il cui segnale è molto più debole e per ottenere una qualità di ricezione soddisfacente è necessario utilizzare antenne di grandi dimensioni.

Uno dei problemi da risolvere in questi esperimenti è il debug del sistema di antenna e la sintonizzazione sul satellite richiesto per ottenere il massimo segnale. Per i sistemi NTV che utilizzano dispositivi trasmittenti relativamente potenti, questo problema è facilmente risolvibile, poiché è possibile utilizzare antenne con specchio parabolico di piccolo diametro. Per tali antenne, la larghezza del diagramma di radiazione è di diversi gradi, quindi piccole imprecisioni nel puntamento sono abbastanza accettabili e non avranno nemmeno un effetto molto forte sul risultato finale. La questione è diversa quando si utilizza un'antenna grande e si ricevono segnali deboli. In questo caso, è necessaria una regolazione molto attenta e attenta.

Il dispositivo combinato descritto di seguito contribuirà a ridurre significativamente la complessità di questo processo, semplificare e rendere visivamente chiaro l'indicatore del livello del segnale in qualsiasi area o nell'intera gamma contemporaneamente. Utilizzando il dispositivo, è possibile valutare rapidamente la funzionalità del convertitore in base al livello di rumore, verificare le prestazioni del sintonizzatore e, se necessario (se è, ad esempio, fatto in casa o in funzione da molto tempo), regolare la risposta in frequenza e la gamma di sintonizzazione. Il dispositivo ti aiuterà a sintonizzarti rapidamente sui segnali satellitari e a regolare il sistema di antenna sul segnale massimo, a chiarire il posizionamento del convertitore (alimentatore), a regolarne la polarizzazione, ecc. La comodità principale è che i risultati delle manipolazioni si riflettono immediatamente sullo schermo dell'oscilloscopio o sul comparatore.

Lo schema elettrico del dispositivo e il suo design sono abbastanza semplici e possono essere realizzati da radioamatori mediamente qualificati. Lo schema a blocchi è mostrato in Fig. 1. È costituito da un generatore di frequenza di scansione controllato in corrente (G1) - un generatore di frequenza ultraelevata con un intervallo di sintonia di 0,8...2 GHz, un amplificatore buffer A 1, la cui uscita è un segnale su una scala di 1 ; 1 va all'uscita “GKCh 1:1” e attraverso l'attenuatore resistivo A2 - all'uscita “GKCh 1:10”. Per controllare il generatore vengono utilizzati un formatore di tensione triangolare (G2) e un convertitore tensione-corrente (U1). Le frequenze superiore e inferiore dell'intervallo di oscillazione vengono impostate indipendentemente l'una dall'altra utilizzando resistori variabili, il che è conveniente durante il funzionamento. L'amplificatore AZ serve a fornire un segnale alla scansione dell'oscilloscopio. Questi nodi sono alimentati dalla rete elettrica (U2).

Questi elementi, insieme alla testa del rilevatore, forniscono una modalità di risposta in frequenza panoramica. Per fare ciò, un segnale dall'uscita della testa del rilevatore viene fornito all'ingresso “Y” dell'oscilloscopio e un segnale di scansione dall'uscita dell'amplificatore AZ viene fornito all'ingresso “X”. Per implementare la modalità analizzatore di spettro, il dispositivo dispone di un mixer (U3), al quale il segnale del generatore appare dall'uscita "GKCh" attraverso l'ingresso "GKCh" e il segnale dall'uscita del convertitore a microonde passa attraverso "IF " ingresso. Il segnale di uscita del mixer viene amplificato da amplificatori video (A4 e A5) e rilevato da un rilevatore di ampiezza (U4), dalla cui uscita il segnale può essere inviato all'ingresso "Y" dell'oscilloscopio o ad un quadrante indicatore. Il dispositivo è dotato di prese per l'alimentazione del convertitore. L'analizzatore di spettro funziona con il cosiddetto “zero IF”, che ha permesso di semplificare la costruzione del dispositivo con una qualità soddisfacente. Strutturalmente, il dispositivo è costituito da quattro componenti principali: un'unità ad alta frequenza, un driver di tensione e corrente di controllo, un amplificatore video e un alimentatore. Ciascuno dei blocchi è assemblato su un circuito stampato separato. Ciò ha permesso di produrli e regolarli separatamente l'uno dall'altro e solo successivamente installarli nel corpo del dispositivo.

Lo schema elettrico del blocco ad alta frequenza è mostrato in Fig. 2. Sui transistor VT1 e VT2 viene realizzato un generatore di microonde, la cui frequenza di generazione può essere controllata utilizzando la corrente, e su VT1 è presente un amplificatore buffer. I segnali dall'uscita dell'amplificatore vanno ai jack XS1 “1:2” e XS1 “10:1”. Questi nodi sono stati descritti più dettagliatamente in precedenza in [XNUMX].

Un mixer di segnale è assemblato sul transistor VT4 e funziona in modalità analizzatore di spettro. Un segnale dal convertitore a microonde viene fornito alla sua base tramite la presa XS3 e un segnale del generatore viene fornito all'emettitore tramite la presa XS4. A questo scopo le prese XS1 e XS4 sono collegate con un cavo coassiale. Il segnale differenza viene rimosso dal collettore del transistor VT4 e quindi va all'ingresso dell'amplificatore video, mentre il condensatore C14 sopprime le componenti ad alta frequenza del segnale differenza. Il convertitore a microonde è alimentato tramite un filtro passa basso L2C3.

Il circuito della tensione di controllo e del driver di corrente è mostrato in Fig. 3. Sui microcircuiti DA1 - DA1 e DD4 è assemblato un driver di tensione triangolare, che funziona in combinazione con uno stabilizzatore di corrente controllato sul microcircuito DA5 e un transistor VT5, su DA27 è assemblato un amplificatore di segnale di scansione dell'oscilloscopio. L'ampiezza di questa tensione può essere regolata con il resistore variabile R17. I resistori R20 e R2 impostano rispettivamente le frequenze inferiore e superiore dell'intervallo di oscillazione della frequenza del generatore di microonde. Questa unità è realizzata secondo lo schema [XNUMX] e pertanto non viene descritta in dettaglio neanche qui.

Il circuito dell'amplificatore video è mostrato in Fig. 4. È in due fasi; ognuno di essi è realizzato su un amplificatore operazionale ad alta velocità. Il guadagno di ciascuno stadio è 38...40 dB, che fornisce la sensibilità richiesta dall'analizzatore di spettro. Il guadagno viene regolato utilizzando il resistore variabile R32.

All'ingresso di ogni stadio sono installati i filtri passa-alto C19 R29 e C23 R33, progettati per ridurre l'influenza delle interferenze e delle interferenze a bassa frequenza. Nell'amplificatore video non è presente uno speciale filtro passa-alto. il suo ruolo è svolto dagli stessi amplificatori operazionali, che forniscono una larghezza di banda dell'analizzatore end-to-end di diverse centinaia di kilohertz. All'uscita del secondo stadio è installato un diodo rivelatore VD2, che interrompe le semionde negative del segnale e le semionde positive del segnale di tensione alternata vengono fornite all'ingresso “Y” o al comparatore.

L'alimentatore è assemblato secondo il circuito tradizionale (Fig. 5) e contiene un trasformatore di potenza step-down T1, un raddrizzatore a onda intera basato su una matrice di diodi VD27 e condensatori di livellamento C28 e CXNUMX. Gli stabilizzatori di tensione sono realizzati secondo uno schema ben noto e non necessitano di commenti.

Lo schema di collegamento tra schede è mostrato in Fig. 6. Il dispositivo viene acceso tramite l'interruttore SA1 e la commutazione delle modalità operative viene effettuata tramite l'interruttore SA2. Questi interruttori, così come i resistori variabili R17, R20, R27, R32, si trovano sul pannello frontale del dispositivo. E nella Fig. La Figura 7 mostra uno schema della testa del rilevatore. Il suo scopo principale è rilevare un segnale a microonde.

Come accennato in precedenza, il dispositivo può essere utilizzato come indicatore di risposta in frequenza, analizzatore di spettro o indicatore del livello del segnale. Nel primo caso, il dispositivo funziona insieme ad un oscilloscopio che ha un ingresso “X”. Un segnale dall'uscita XS6 (“Out. X”) del dispositivo viene fornito al suo ingresso e la scansione viene impostata a schermo intero. In questo caso, sull'oscilloscopio apparirà una linea orizzontale luminosa, chiamata “zero”, che è posizionata sulla riga inferiore della griglia dello schermo.

L'uscita della testa del rilevatore è collegata all'ingresso “Y” dell'oscilloscopio e il suo ingresso è collegato al jack di uscita XS1 (“uscita GKCH 1:1”). In questo caso sullo schermo apparirà una linea inclinata o leggermente curva, la cui altezza rispetto alla linea dello zero sarà proporzionale al livello del segnale del generatore di microonde; questa linea sarà la linea di riferimento. Quindi la testa del rilevatore viene collegata all'uscita o al punto di controllo del dispositivo in esame e il segnale dalla presa XS1 (“GKCH Output” 1;1 o 1:10) viene fornito all'ingresso del dispositivo. Confrontando la posizione della linea di riferimento e la linea ottenuta in questo caso, si può giudicare se il segnale a microonde passa o meno attraverso questo dispositivo, se il segnale viene amplificato o attenuato in esso e anche quale è la sua risposta in frequenza. In questo modo puoi verificare la funzionalità di sintonizzatori, amplificatori, divisori di segnale, ecc. L'intervallo in cui vengono studiati questi parametri è fissato dai resistori R17 e R20 (ex unità, Fig. 7) e può variare da diverse decine di MHz all'intervallo completo. In questa modalità, il mixer e l'amplificatore video non funzionano, poiché non ricevono alimentazione.

Tutti i componenti dell'apparecchio funzionano in modalità analizzatore di spettro, le prese XS1 e XS4 sono collegate con un cavo e l'uscita del convertitore a microonde è collegata alla presa XS3 (“ingresso IF”). In questo caso, sullo schermo dell'oscilloscopio si dovrebbe osservare una linea sfocata, la cosiddetta “traccia di rumore”. Dopo aver applicato la tensione di alimentazione al convertitore (presa XS5), il livello di rumore dovrebbe aumentare in modo significativo; la sua ampiezza può essere regolata con il resistore R32 (unità amplificatore video).

Quando l'antenna si muove nello spazio al momento della sintonizzazione sul satellite, sullo schermo dell'oscilloscopio appariranno esplosioni di un segnale simile a un rumore, nella posizione dello spostamento che corrisponde alla frequenza di questo segnale. Utilizzando resistori variabili per impostare l'intervallo di oscillazione della frequenza, questo segnale può essere "espanso" all'intero schermo. Dopodiché è possibile regolare il sistema di antenna, modificare la polarizzazione e gli angoli di installazione fino ad ottenere l'ampiezza massima del segnale ricevuto. Questa impostazione consente di “spremere” il massimo possibile dal sistema. In base alla distribuzione dei segnali nella gamma di frequenze e alla loro potenza relativa, determinano su quale satellite è sintonizzata l'antenna. Se in questa modalità, un comparatore, ad esempio un microamperometro con una corrente di deviazione totale di 100 μA, è collegato all'"Uscita Y" del dispositivo. quindi dalla deviazione della freccia si può giudicare il cambiamento nel livello del segnale ricevuto, il che significa che sarà conveniente sintonizzare il sistema di antenna sul segnale massimo.

Uno schizzo del circuito stampato per la parte ad alta frequenza è mostrato in Fig. 8. È realizzato in fibra di vetro a doppia faccia. I conduttori si trovano su un lato e l'altro viene lasciato metallizzato (funge da schermo) e collegato lungo il circuito al bus di alimentazione comune del primo lato. La scheda viene posizionata sulla parete laterale del corpo dell'apparecchio e fissata ad essa tramite quattro prese di uscita microonde. Ciò garantisce una distanza minima tra i connettori ad alta frequenza e gli elementi sulla scheda.

Gli schizzi dei circuiti stampati del driver, dell'amplificatore video e dell'alimentatore sono mostrati rispettivamente in Fig. 9. 10, 11 e XNUMX. Per la loro fabbricazione è possibile utilizzare materiale in lamina unilaterale. Queste schede vengono poi posizionate nella parte inferiore del corpo del dispositivo su una piastra metallica (o in lamina di fibra di vetro unilaterale, getinax), che funge da filo comune e alla quale sono collegati i bus di alimentazione comuni di tutte le schede.

È consentito utilizzare elementi dei seguenti tipi nel dispositivo: microcircuiti DA1 - DA5 - K140UD6, K140UD7, DA6.DA7 - K544UD2A, K544UD2B, DD1 - K561TM1 o altri contenenti un trigger RS. Transistor VT1 - VT4 - KT3124A - 2, KT3124B - 2, KT3124V - 2, KT3132A - 2, KT3132B - 2, KT3132V - 2; VT5 - KT608A, KT608B, KT603 con indici di lettere dalla A alla G, KT503(A - E); VT6-KT603(A - G), KT608A, KT608B, KT602A, KT602B; VT7-KT315(A-I), KT312(A-B), KT3102(A-E); VT8-KT208(A-M), KT209(A-M); VT9-KT208(A-M), KT209(A-M), KT203(A-B), KT361(A-E).

Diodi VD1 - KS156A; VD2 - D9 con qualsiasi indice di lettera, D18, D20, D310, D311A, D311B, D312A, D312B; Sostituiremo il ponte VD3 con quattro diodi di tipo KD102B, KD103B, KD105B, KD106A, KD509A, KD510A; VD4, VD5-D814G, KS211ZH, KS211TS, KS510A; LED HL1 - AL307 con indici di lettere dalla A alla G oppure AL341 (A - D) - ossido K50-6, K50 - 24, K53 - 1; come C1 - C14 è consigliabile utilizzare K10 - 42, K10 - 17 a giorno o simili; in loro assenza (come ultima risorsa) sono adatti KM, KD con la minima lunghezza possibile del cavo; il resto sono KLS, KD, CT, KM.

Resistori variabili - SPO, SP4, SP di qualsiasi modifica, trimmer (R6) - SPZ - 19, il resto - MLT, S2-33. Nella parte ad alta frequenza del progetto del dispositivo, è preferibile utilizzare i resistori C2 - 10.

Induttanza L2 - DM - 0,1 con induttanza 20 - 100 µH. Trasformatore step-down - qualsiasi di piccole dimensioni, con due avvolgimenti secondari per una tensione di 12...15 V con una corrente fino a 70 mA.

Nella testa del rilevatore è necessario utilizzare diodi rilevatori a microonde, condensatori, come nella parte ad alta frequenza del dispositivo, e resistori C2 - 10.

La configurazione del dispositivo inizia con la regolazione del funzionamento delle singole schede del dispositivo. Di norma non è necessario configurare l'alimentatore. Devi solo verificarne la funzionalità: le tensioni di uscita dovrebbero essere comprese tra 11 e 13 V. Se prevedi di alimentare il convertitore dallo stesso alimentatore, dovrai alimentarlo un po': il trasformatore dovrebbe fornire una corrente di fino a 200 mA; Lo stabilizzatore funzionerà allo stesso modo, solo il transistor VT6, se inizia a surriscaldarsi potrebbe essere necessario posizionarlo su un piccolo radiatore.

Il formatore della tensione di controllo viene preliminarmente controllato come segue. I resistori R16 - R21, che si trovano sul pannello frontale, sono collegati alla scheda. I terminali 2 e 4 della scheda sono temporaneamente cortocircuitati e tra essi e il filo comune viene installata una resistenza aggiuntiva da 200 Ohm, dopodiché viene applicata la tensione di alimentazione. Quando si ruotano i resistori R17 e R20 su un resistore aggiuntivo, utilizzare un oscilloscopio per controllare le oscillazioni triangolari; la loro ampiezza massima dovrebbe essere almeno 1...1,5 V.

Quindi controllano la scheda dell'amplificatore video: non dovrebbe essere eccitata in nessuna posizione del cursore del resistore RЗ2. Se ciò accade, potrebbe essere necessario collegare in parallelo i condensatori C20. C21, C25, C26 installano condensatori ceramici con una capacità di 0,047 - 0,1 μF. Se tale connessione non dà un effetto positivo, è necessario aumentare la capacità dei condensatori C22, C24 di due o tre volte. Il guadagno dell'amplificatore video ad una frequenza di circa 50 kHz dovrebbe essere di diverse migliaia di volte.

La scheda ad alta frequenza è configurata nella seguente sequenza. Il pin 1 della scheda è alimentato con tensione di alimentazione (12 V) e il pin 2 è alimentato con tensione da un alimentatore stabilizzato regolato. Alla presa XS1 è collegato un frequenzimetro che opera nel campo 0,7...2 GHz. Una tensione di 2 V viene applicata al pin 0,5 e, aumentandola gradualmente, fino a quando non avviene la generazione. Quindi la tensione costante viene monitorata sul pin 3 e, modificando la tensione sul pin 2, le tensioni sul pin 3 vengono fissate, corrispondenti ai limiti di generazione inferiore di 0,7...0,9 GHz e superiore di 1,9...2,1 GHz. È entro questi limiti che dovrebbe cambiare la tensione sui motori dei resistori R17 e R20. Tali valori di tensione (con un piccolo margine) vengono quindi impostati selezionando i valori dei resistori R16, R18 per il resistore R17 e R19, R21 per il resistore R20. Va tenuto presente che al diminuire della tensione aumenta la frequenza generata.

Successivamente, tutte le schede vengono posizionate nella custodia, mentre, come accennato in precedenza, la scheda ad alta frequenza è montata sulla parete laterale della custodia, e il resto viene posizionato su una base metallica o metallizzata di dimensioni 90x120 mm e attaccato ad esso con colla, nonché saldando i cuscinetti di montaggio a terra con spessi pannelli di filo stagnato sulla base. Inoltre la scheda ad alta frequenza deve essere collegata lungo il bordo inferiore alla base mediante una striscia di lamina di rame stagnato. La base stessa è fissata al fondo della custodia mediante viti, è preferibile utilizzare una custodia in metallo, le sue dimensioni possono essere (circa) 50x105x140 mm. Tutti i controlli si trovano sul coperchio anteriore e le prese XS5 - XS7 sul lato posteriore.

Dopo aver terminato la regolazione delle schede singolarmente, si può iniziare a calibrare le scale dei resistori variabili. Per fare ciò, attivare la modalità "Analisi" del dispositivo e collegarvi un oscilloscopio. Dovrebbe esserci una traccia di rumore stretta sullo schermo; dovrebbe essere resa orizzontalmente leggermente più piccola della dimensione dello schermo. Quindi un segnale con una frequenza di 3...1,2 GHz con un livello di -1,5...30 dBm dal generatore di misura (con un intervallo di sintonia di 50...0,8 GHz) viene fornito all'ingresso IF (jack XS2 ). Il dispositivo è impostato sulla modalità di revisione della frequenza massima. Approssimativamente al centro dello schermo, dovrebbe apparire un segnale sotto forma di burst di ampiezza. Quando la frequenza dell'oscillatore cambia, inizierà a muoversi sullo schermo. Quindi il livello del segnale del generatore di misura viene ridotto al minimo al quale il segnale è ancora visibile sullo schermo e il resistore di regolazione R6 viene utilizzato per raggiungere il suo livello massimo.

Il livello del segnale del generatore viene aumentato più volte e la frequenza viene impostata esattamente, ad esempio 1,5 GHz. I resistori variabili R17, R20 forniscono puntatori e, spostando il segnale sullo schermo con il resistore R17 esattamente sul bordo sinistro della scansione, tracciano un segno corrispondente sulla scala di questo resistore. Allo stesso modo, ma utilizzando il resistore R20, il segnale viene spostato esattamente sul bordo destro dello sweep e viene tracciato un segno sulla scala di questo resistore. Uno per uno, impostare altri valori di frequenza sul generatore di misurazione e il processo di calibrazione viene ripetuto.

Letteratura

1. Nechaev I. Prefisso GKCH per le gamme 300...900 e 800...1950 MHz. - Radio. 1995, N. 1, pagg. 33, 34.
2. Nechaev I. Allegato per misurare le caratteristiche di frequenza. - Radio, 1994. N. 1, pp. 26, 27.

Autore: I. Nechaev, Kursk

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