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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA 1296 MHz - è molto semplice!. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili L'articolo fornisce una descrizione di semplici apparecchiature che aiuteranno i radioamatori nello sviluppo iniziale della gamma 1296 MHz. Una serie di apparecchiature simili ha preso parte al concorso "Field Day - 2002" e, nonostante la sua semplicità, ha permesso di condurre comunicazioni su distanze di 150...200 km. Lo scopo di questa pubblicazione è mostrare ai colleghi radioamatori che l'opinione prevalente sulla difficoltà di progettare apparecchiature per la gamma 1260...1300 MHz non è del tutto corretta. L'articolo è destinato a coloro che, come l'autore, non hanno ancora dimenticato come si usa un saldatore e preferiscono lavorare su attrezzature di propria produzione. Vorrei sottolineare che le apparecchiature fatte in casa possono essere di altissima qualità, in linea di principio, e persino migliori di altre apparecchiature prodotte industrialmente. Ma in questo caso, la sua costruzione richiederà molto tempo e impegno. Per accelerare lo sviluppo della gamma 1296 MHz, il compito era quello di sviluppare apparecchiature della massima semplicità, che consentissero, con buone antenne, di operare a distanze di diverse decine di chilometri o più. Realizzando il convertitore più semplice qui descritto, puoi ricevere segnali da stazioni amatoriali che operano nella gamma dei 23 cm.Se un radioamatore ha anche un trasmettitore nella gamma dei 432 MHz, aggiungendovi un semplice triplicatore varactor, puoi iniziare a lavorare sulla trasmissione. Convertitore 1296/144 MHz Il convertitore è progettato per funzionare insieme a un ricevitore con portata di due metri. Se questo ricevitore copre solo la sezione amatoriale 144...146 MHz, allora sulla portata dei 23 cm la sovrapposizione sarà di soli 2 MHz. Con una maggiore sovrapposizione sulla portata dei due metri, ci sarà una maggiore sovrapposizione sulla portata dei 23 cm. Di solito, una banda di frequenza ricevuta di 2 MHz è abbastanza sufficiente, ma allo stesso tempo, per selezionare la porzione ricevuta desiderata del Nella gamma 1260 ... 1300 MHz, sarà necessaria un'accurata selezione della frequenza dell'oscillatore locale principale del convertitore. Ad esempio, affinché una frequenza di 1296 MHz corrisponda alla frequenza di sintonia di un ricevitore base di 145 MHz, è necessario disporre di un cristallo di quarzo a 63,944 MHz. Con una banda di sovrapposizione più ampia del ricevitore base, i requisiti per la frequenza del risuonatore al quarzo sono meno rigorosi. Lo schema schematico del convertitore è mostrato in fig. uno.
Il segnale in ingresso viene filtrato da un risonatore a semionda accorciata formato dalla strip line L1 e dal condensatore trimmer C1. Questa progettazione del circuito di ingresso consente l'utilizzo di un condensatore del tipo KPK-MP, che presenta un'autoinduttanza molto elevata per queste frequenze. Nel convertitore non è presente alcun amplificatore RF e il primo stadio è un mixer basato sul diodo VD1. L'assenza di UHF è spiegata dal fatto che, in primo luogo, la sensibilità del ricevitore base è, di regola, molto alta e anche in questa versione più semplice la sensibilità dell'intero sistema a 1296 MHz sarà di circa 1 µV. In secondo luogo, a frequenze dell'ordine di 1 GHz, per ottenere un'elevata sensibilità, è consigliabile installare l'UHF direttamente vicino all'antenna, sotto forma di un'unità separata. Un blocco del genere potrà essere prodotto in futuro. Una particolarità di questo convertitore è anche che il mixer funziona alla terza armonica dell'oscillatore locale e utilizza un diodo a barriera Schottky molto diffuso del tipo KD922A, che, avendo una frequenza massima nominale di 1000 MHz, funziona bene anche a 1300 MHz. Il funzionamento del mixer alla terza armonica fa sì che l'ultima triplicazione della frequenza del generatore, che funge da oscillatore locale, venga effettuata nel diodo di miscelazione VD1 stesso, senza isolare la frequenza corrispondente da alcun circuito. L'uso di un diodo a barriera Schottky è essenziale. I calcoli effettuati dall'autore mostrano che l'uso di un diodo convenzionale con giunzione pn e il mantenimento di un'elevata efficienza di conversione alla terza armonica richiede una tensione dell'oscillatore locale di circa 5 V direttamente sul diodo, il che porta ad inutili complicazioni dell'oscillatore locale . A causa del fatto che il mixer funziona con l'armonica più alta dell'oscillatore locale, al diodo viene applicata anche una polarizzazione automatica di blocco costante, formata sul resistore R1. Secondo i calcoli, con una tensione dell'oscillatore locale di circa 1 V e una corrente attraverso il diodo KD922A pari a 0,25 mA, l'efficienza di conversione alla terza armonica dell'oscillatore locale è solo 2 dB peggiore dell'efficienza di conversione alla prima armonica di l'oscillatore locale. La corrente operativa del diodo è garantita selezionando il resistore R1. In questo progetto, con il resistore di polarizzazione automatica in cortocircuito, la corrente attraverso il diodo deve essere almeno 0,4 mA, altrimenti l'efficienza di conversione inizierà a diminuire. Un valore di corrente più alto aumenta solo di poco l'efficienza di conversione. In ogni caso, è necessario raggiungere la tensione massima dell'oscillatore locale e selezionare il resistore di polarizzazione automatica per impostare la corrente attraverso il diodo, che fornisce la massima sensibilità. Di solito è di circa 0,25 mA. L'oscillatore locale del convertitore è a tre stadi ed è costituito da un oscillatore principale stabilizzato dal quarzo ZQ1 sul transistor VT3 e due moltiplicatori di frequenza sui transistor VT2 e VT1. Il risonatore al quarzo ZQ1 viene eccitato alla quinta armonica meccanica, che dà una frequenza di 63,5 MHz. Per migliorare il filtraggio, i moltiplicatori utilizzano filtri passa-banda a doppio circuito. Il filtro L6C10C11C12L7 seleziona la seconda armonica della frequenza dell'oscillatore principale - 127 MHz, e il filtro L2C2C4CsvL5C3 seleziona la terza armonica della frequenza 127 MHz - 381 MHz. Il condensatore CSV è realizzato strutturalmente, poiché la sua capacità è molto piccola. La tensione dell'oscillatore locale con una frequenza di 381 MHz viene fornita al diodo di miscelazione VD1 e l'ultimo circuito dell'oscillatore locale L2C2C4 funge da filtro passa-basso in relazione al segnale a frequenza intermedia. Il circuito L3C6L4 filtra il segnale IF e abbina il mixer all'ingresso del ricevitore base. Nell'oscillatore principale, l'autore ha utilizzato uno speciale risuonatore al quarzo armonico a 63,5 MHz, ma è possibile utilizzare anche un risuonatore normale a 12,7 MHz. Tuttavia, va tenuto presente che non tutte le istanze di tali risonatori funzionano stabilmente alla quinta armonica meccanica. Puoi anche utilizzare un risonatore con una frequenza fondamentale di 14,1 MHz, eccitandolo alla terza armonica meccanica - 42,3 MHz. Per fare ciò, è necessario aumentare la capacità del condensatore C15. In questa forma di realizzazione, la terza armonica dell'oscillatore principale - 126,9 MHz - dovrebbe essere allocata nel primo moltiplicatore. Il convertitore è assemblato su una scheda in lamina di fibra di vetro spessa 1,5 mm. Le sue dimensioni e la disposizione degli elementi su di esso sono mostrate in Fig. 2. La lamina utilizzata come filo comune dovrebbe coprire la maggior parte della scheda.
L'installazione viene effettuata mediante il metodo incernierato sui terminali degli elementi, utilizzando anche più tasselli di montaggio tagliati con un coltello affilato. È inoltre possibile utilizzare la nota tecnologia per la produzione di piattaforme di montaggio, proposta una volta da S. Zhutyaev (RW3BP). I conduttori dello statore dei condensatori regolati vengono utilizzati come punti di attacco per le parti (i conduttori del rotore sono saldati alla lamina della scheda, che garantisce un fissaggio rigido dei condensatori). Non dobbiamo dimenticare che nelle microonde la lunghezza dei cavi di collegamento e dei conduttori delle parti installate dovrebbe essere minima. A queste frequenze 5 mm sono già un conduttore molto lungo. Ciò è particolarmente vero per i conduttori del diodo miscelatore VD1, la cui lunghezza dovrebbe essere minima. Quando si salda un diodo è necessario utilizzare un dissipatore di calore ed è consigliabile utilizzare una lega per saldatura a bassa temperatura. Il convertitore utilizza condensatori sintonizzati KPK-MP, condensatori costanti - KD, KT o KM. Si consiglia di utilizzare un condensatore senza piombo C4, tipo K10-42. Condensatore SSV - due pezzi di filo PEV-2 con un diametro di 1 mm e una lunghezza di 15 mm, situati a una distanza di 1 mm l'uno dall'altro. Si consiglia di mettere su uno di essi un tubo in fluoroplastica per evitare cortocircuiti. È conveniente utilizzare i condensatori di supporto come condensatori di blocco C5, C8, C13, C19, il che ridurrà il numero richiesto di cuscinetti di montaggio ritagliati, poiché i conduttori di questi condensatori possono essere utilizzati come tali. Tutti i resistori sono MLT-0,25. I transistor possono essere sostituiti con KT316, KT325 con qualsiasi lettera. La linea del risonatore di ingresso L1 è costituita da una striscia di lamina di rame larga 6 mm e lunga 62 mm. Viene piegata una staffa a forma di U lunga 50 mm e alta 3 mm con pendenze di 3 mm (vedere la parte superiore della Fig. 3), che viene poi saldata alla scheda. Lo spessore della lamina di rame non è significativo, purché garantisca una sufficiente resistenza meccanica alla struttura (0,2 mm sono già sufficienti). Il terminale dello statore del condensatore di sintonizzazione C1 è saldato al centro della linea. I conduttori del rotore del condensatore sono saldati al “filo comune” (parte inferiore della Fig. 3).
Gli induttori L2-L8 sono senza telaio, avvolti con filo di rame nudo con un diametro di 0,8 mm. Le bobine L2, L5 hanno 2 spire ciascuna, avvolte su un mandrino con un diametro di 4 mm, la lunghezza dell'avvolgimento è di 7 mm. Bobine L3, L4 - 7 giri ciascuna, avvolte su un mandrino con un diametro di 6 mm, lunghezza di avvolgimento - 14 mm. Il ramo su L4 proviene dal terzo da sinistra secondo lo schema della bobina. Bobine L6, L7 - 4,5 giri ciascuna, avvolte su un mandrino con un diametro di 6 mm, lunghezza di avvolgimento - 10 mm. Il tocco su L7 è dal 1° giro, contando dall'estremità “calda”. La bobina L8 ha 6 spire avvolte su un mandrino del diametro di 6 mm, la lunghezza di avvolgimento è di 18 mm. La diramazione in L8 è dall'alto secondo lo schema del 2° giro. L'ingresso del convertitore è collegato al connettore RF con un piccolo spezzone di cavo coassiale adatto per ragioni progettuali. La treccia del cavo deve essere saldata al filo comune della scheda (senza sfilarla) nelle immediate vicinanze del punto di ingresso. È preferibile utilizzare un cavo con isolamento fluoroplastico, che non si scioglie durante la saldatura. È conveniente utilizzare il connettore di ingresso del tipo “cavo”, ad esempio CP-50-1, CP-50-163. Se si utilizza un connettore di tipo "dispositivo", è necessario collegare la treccia del cavo al corpo del connettore, direttamente accanto all'isolante del connettore, con diverse strisce di pellicola della lunghezza minima possibile. Per il resto, il design del convertitore non ha caratteristiche speciali. L'impostazione del convertitore si riduce all'impostazione dei circuiti sulle frequenze specificate e all'impostazione della corrente operativa attraverso il diodo mixer. Per fare ciò, in fase di configurazione, è necessario accendere un milliamperometro con una corrente di deviazione totale di 1 mA in serie al resistore R1. È opportuno verificare che le armoniche richieste siano isolate nei circuiti moltiplicatori dell'oscillatore locale e che l'oscillatore master operi alla frequenza richiesta utilizzando un opportuno ricevitore. Va ricordato che quando si cambia la modalità del diodo di miscelazione, il risonatore di ingresso e l'ultimo circuito dell'oscillatore locale vengono leggermente stonati a causa di un cambiamento nella capacità del diodo. Pertanto, quando si cambia il resistore di polarizzazione automatica del diodo, è necessario regolare i circuiti. Nella prima fase della configurazione, l'autore ha utilizzato come segnale di ingresso i segnali provenienti dalle stazioni base del sistema GSM-900, che operano intorno alla frequenza di 960 MHz, sintonizzando il risonatore di ingresso sul canale mirror. Utilizzando un condensatore di sintonizzazione C1, il risonatore di ingresso viene sintonizzato nell'intervallo di circa 800...1500 MHz. Quando si utilizza il quarzo da 63,5 MHz, i segnali GSM-900 (il ronzio caratteristico della trasmissione digitale) si sentono quando il ricevitore è sintonizzato su una frequenza di (circa!) (3 x 381) - 960 = 183 MHz. Inoltre, questi segnali vengono ascoltati ad una frequenza di 960 - (2 x 381) = 198 MHz (conversione alla seconda armonica dell'oscillatore locale). Dovresti scegliere la conversione alla terza armonica operativa dell'oscillatore locale (la massima efficienza di conversione a diverse armoniche dell'oscillatore locale corrisponde a impostazioni leggermente diverse). Dopodiché non resta che regolare il risonatore di ingresso sulla frequenza operativa (qui avrete bisogno di un segnale con la frequenza della gamma amatoriale), regolare il circuito di uscita del convertitore sulla frequenza intermedia con il condensatore C6 e affinare leggermente il impostazione del circuito L2C2C4. Moltiplicatore 432/1296 MHz Un semplice moltiplicatore di frequenza 432/1296 MHz, il cui circuito è mostrato in Fig. 4, in combinazione con un trasmettitore operante nella gamma 430...433 MHz, permette di ricevere un segnale compreso nella gamma 1290...1299 MHz.
La giunzione base-collettore del transistor KT610A viene utilizzata come varactor nel progetto. È stato testato anche il transistor KT913A che ha permesso di ottenere maggiore potenza. La scelta di un transistor come varactor è dovuta al suo design conveniente, che consente l'utilizzo di un circuito moltiplicatore sequenziale. I conduttori dell'emettitore del transistor non vengono utilizzati e devono essere tagliati vicino al corpo del transistor. Come hanno dimostrato esperimenti e calcoli teorici, per ottenere un'efficienza sufficiente nella generazione della terza armonica, è necessario introdurre nel circuito un cosiddetto “circuito idler” sintonizzato sulla seconda armonica del segnale di ingresso. Questo "circuito folle" è indicato nello schema come L2C4 ed è collegato all'ingresso del varactor. All'uscita del moltiplicatore vengono utilizzati due risonatori L3C5L4L5C6 accoppiati, che consentono un basso livello di emissioni spurie. Il design dei risonatori (sia di uscita che di minimo) sono identici a quelli utilizzati nel convertitore. Ricordiamo che un tale risonatore può essere sintonizzato nell'intervallo 800 ... 1500 MHz con un condensatore di sintonizzazione e quindi il "circuito folle" è identico nel design a quelli di uscita, sebbene sia sintonizzato su una diversa armonica del segnale di input. Nel caso in cui non sia possibile regolare il “circuito inattivo” su 864 MHz, è possibile aumentare leggermente la capacità del condensatore C3. Il risonatore di ingresso L1C1, sintonizzato su 432 MHz, è “la metà” del risonatore da 1296 MHz e inoltre utilizza un condensatore più grande. Il moltiplicatore è montato su una piastra in lamina di fibra di vetro (si può utilizzare anche una lamina di rame). La posizione delle parti è mostrata in Fig. 5. Le dimensioni strutturali richieste dei risonatori e i punti di collegamento degli elementi ad essi sono mostrati in Fig. 4. Caratteristiche di collegamento dei cavi coassiali di ingresso e uscita e note relative ai connettori, come nella prima parte dell'articolo.
Per configurare il moltiplicatore è consigliabile dotarsi di un idoneo microvoltmetro selettivo o almeno di uno scanner. Prima di tutto, sintonizza il risonatore di ingresso L1C1 su una frequenza di 432 MHz, quindi il "circuito folle" L2C4 sulla seconda armonica - 864 MHz. Per fare ciò, è necessario applicare all'ingresso del moltiplicatore un segnale con una frequenza di 432 MHz con una potenza di 1...2 W e, ricevendo il segnale della seconda armonica allo scanner, regolare i condensatori C1 e C4 su il livello massimo del segnale ricevuto. Molto probabilmente sarà necessario scollegare l'antenna dello scanner. In futuro, quando si impostano i risonatori di uscita L3C5 e L5C6, sarà necessario regolare più volte C1 e C4, poiché le impostazioni si influenzano a vicenda I risonatori di uscita devono essere regolati utilizzando i condensatori C5 e C6 in base alle letture massime dell'indicatore di uscita PA1, un microamperometro con una corrente di deviazione totale di 200 μA. Va ricordato che la gamma di sintonizzazione dei risonatori utilizzando condensatori di sintonizzazione è piuttosto ampia ed è possibile sintonizzare erroneamente i risonatori di uscita sulla seconda armonica anziché sulla terza. Tipicamente, la sintonizzazione sulla seconda armonica si ottiene quando la capacità del condensatore di sintonizzazione è vicina al massimo e alla terza, approssimativamente alla posizione centrale del rotore del condensatore. Inoltre, l'accordatura dei risonatori dipende in qualche modo dal livello del segnale di ingresso. Pertanto, quando si modifica la potenza del trasmettitore su 432 MHz, è necessario chiarire l'impostazione. Se il moltiplicatore è configurato correttamente, la sua efficienza dovrebbe essere del 50...70%. Pertanto, applicando ad esso un segnale con una potenza di circa 5 W, ad esempio, alla frequenza di 432 MHz, si otterrà una potenza di 2,5...3,5 W alla frequenza di 1296 MHz. Autore: A. Yurkov (RA9MB), Omsk
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