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Unità antenna

La potenza di uscita massima dei ricetrasmettitori portatili di piccole dimensioni è generalmente ridotta, pertanto, quando si opera in condizioni stazionarie, e anche con un cavo di derivazione lungo che introduce perdite elevate, questo svantaggio può ridurre notevolmente la portata della comunicazione radio stabile. Ciò accade a causa di una diminuzione della sensibilità durante la ricezione e di una diminuzione della già bassa potenza di uscita del segnale del trasmettitore fornito all'antenna.

Questo problema può essere risolto installando una speciale unità antenna (AB) vicino all'antenna o (peggio) accanto al ricetrasmettitore. Consiste in un amplificatore a basso rumore (LNA) che funziona durante la ricezione e un amplificatore di potenza (PA) che funziona durante la trasmissione. AB consente di aumentare notevolmente la sensibilità del sistema antenna-ricetrasmettitore con grandi perdite nel cavo di derivazione e di utilizzare in modo più efficiente la potenza di uscita consentita, poiché va direttamente all'antenna.Si consiglia di utilizzarlo con ricetrasmettitori con una potenza di uscita fino a 0,1 ... 0,5 W . La tensione di alimentazione della batteria è di 11 ... 12 V, quindi può essere utilizzata con successo in un'auto. Un dispositivo simile per la portata di 2 m è già stato descritto nella rivista "Radio" (Nechaev I. Antenna unit for the range of 2 m. - Radio, 2001, No. 2, p. 64,65). Un blocco simile è qui descritto per la banda 430 MHz.

Lo schema AB è mostrato in fig. 1. Contiene un amplificatore a basso rumore di ingresso (LNA) basato su un transistor ad effetto di campo all'arseniuro di gallio VT3, che consente di ottenere un'elevata sensibilità e un'ampia gamma dinamica del ricevitore. All'ingresso dell'LNA è installato un circuito L6C29, sintonizzato sulla frequenza centrale della gamma. Il condensatore C3O fa corrispondere l'ingresso dell'LNA con l'antenna collegata al connettore XW2. I diodi VD9 e VD10 proteggono il transistor dal segnale del trasmettitore o da altri segnali potenti, ad esempio da trasmettitori vicini, interferenze, fulmini, ecc. La modalità CC del transistor è impostata dal resistore di polarizzazione automatica R9. Il transistor è caricato sul filtro passa-basso C10L3C11, dalla cui uscita il segnale viene inviato attraverso la sezione di cavo W1 al connettore coassiale femmina XW1 e quindi al cavo di derivazione. I diodi VD7, VD8 proteggono il transistor ad effetto di campo sul lato di uscita. La tensione di alimentazione è stabilizzata da un regolatore di tensione integrato sul chip DA1 ed è inoltre filtrata dagli elementi C13, C16, L4.

(clicca per ingrandire)

L'amplificatore di potenza (PA) è montato sul modulo di amplificazione DA3. Fornisce una potenza di uscita di 5 W con una potenza di ingresso di soli 20 ... 40 mW e una tensione di alimentazione di 9 ... 11 V. Sui diodi VD3, VD4 e sui transistor VT1, VT2, è assemblato un dispositivo di controllo - un VOX ad alta frequenza, che trasforma il PA in modalità attiva quando riceve un segnale dal trasmettitore del ricetrasmettitore. La tensione di alimentazione al PA è costantemente fornita, ma nella modalità di ricezione (RX) non consuma corrente, poiché non c'è tensione all'ingresso di controllo della potenza di uscita (pin 2). In modalità di trasmissione (TX), questa tensione è stabilizzata da uno stabilizzatore integrato sul chip DA2. Sugli elementi C19, C20, L5 è montato un circuito di adattamento in ingresso e sugli elementi L7, C31, L9, C32, L10 è montato un filtro passa-basso in uscita con una frequenza di taglio di circa 500 MHz. Questo filtro passa-basso sopprime inoltre la seconda armonica del segnale di uscita di 35...40 dB.

La tensione di alimentazione alla batteria può essere fornita o attraverso il connettore a bassa frequenza XS1 e il diodo VD2 utilizzando un cavo speciale, oppure tramite un cavo di derivazione attraverso la presa ad alta frequenza X\L/1, il filtro a bassa frequenza L1C1 e il Diodo VD1. La commutazione tra le modalità RX/TX può essere effettuata anche applicando una tensione CC di 5...12 V alla presa XS1. La corrente consumata nel circuito di controllo non supera 1 mA. La commutazione LNA e PA viene eseguita utilizzando i diodi pin VD5, VD6, VD11, VD12 e due pezzi di cavo W1, W2 con una lunghezza elettrica di X / 4.

AB funziona come segue. Quando viene applicata l'alimentazione, è in modalità RX. I diodi pin sono diseccitati, quindi il segnale dal jack dell'antenna XW2 viene inviato attraverso il cavo W2 all'ingresso LNA. Il segnale amplificato dalla sua uscita attraverso il segmento W1 viene inviato alla presa XW1 e quindi al cavo di derivazione. Il PA praticamente non consuma corrente e l'LNA consuma una corrente di 25 ... 30 mA.

Quando il ricetrasmettitore è acceso in modalità TX, il suo segnale viene rettificato dai diodi VD3, VD4 e dai transistor VT1 e VT2 aperti. La tensione positiva attraverso il chip DA2 viene inviata all'ingresso di controllo della potenza di uscita dell'amplificatore DA3 e attraverso i resistori di limitazione di corrente R4, R7, R8, R11, R12, R14 ai circuiti pin di VD5, VD6, VD11, VD12 diodi. La corrente inizia a fluire attraverso i diodi pin e la loro resistenza diminuisce a pochi ohm.

Il segnale del trasmettitore del ricetrasmettitore attraverso il diodo VD5 entra nell'ingresso del PA DA3, contemporaneamente il tratto di cavo W1 con lunghezza elettrica λ/4 viene chiuso all'estremità quasi cortocircuitato dalla bassa resistenza del diodo VD6. La resistenza di questo segmento nel punto di connessione (C5, VD5) risulta essere grande e non influisce in modo significativo sul segnale del ricetrasmettitore. Il segnale di uscita PA attraverso il diodo VD11 viene inviato al connettore dell'antenna XW2 e anche la sezione del cavo W2 risulta essere cortocircuitata dal diodo VD12 e non influisce in modo significativo sul segnale di uscita.

La maggior parte delle parti AB sono posizionate su un circuito stampato in fibra di vetro a doppia faccia, il cui schizzo è mostrato in Fig. 2. Il secondo lato viene lasciato metallizzato e raccordato con lamina lungo il perimetro con la metallizzazione del primo lato. Inoltre, entrambi i lati sono interconnessi da brevi pezzi di filo fatti passare attraverso i fori mostrati nei cerchi nella figura.

La scheda è collocata in una custodia metallica con una superficie conduttiva, deve essere fissata con viti attorno al perimetro in più punti (più sono, meglio è). L'alloggiamento funge contemporaneamente da dissipatore di calore per il modulo amplificatore DA3. I connettori RF sono installati sulle pareti del case.

Oltre a quelle indicate, nel dispositivo possono essere utilizzate le seguenti parti: modulo di amplificazione DA3 - M57714M-01, M57797MA-01, M67705M-01, M67749M-01, ma hanno un case di un design diverso e la topologia di i conduttori stampati della scheda dovranno essere cambiati. Transistor VTI - KT315, KT312, KT3102 con qualsiasi indice di lettere, VT2 - KT814A ... G, KT816A ... G, KT836A, VT3 - ATF-10136. Quest'ultimo ha una figura di rumore di 0,4 dB a 500 MHz, quindi l'LNA montato su di esso ha una sensibilità molto elevata. Puoi sostituire questo transistor ad effetto di campo con KP325, 2P602 e simili, ma i risultati saranno peggiori. I diodi VD1, VD2 possono essere sostituiti con KD212, KD257 con qualsiasi indice di lettera, VD3, VD4 - con KD419, 2A120 con qualsiasi indice di lettera. Condensatori trimmer - KT4-25, polari permanenti - tantalio per montaggio superficiale (CHIP), il resto - K10-17v, K10-42 o simili importati, anche per montaggio superficiale. Resistori fissi - RN1-12, dimensione 1206, resistore di sintonia - 3303W-3 di Bourns o simili, puoi anche usare SPZ-19, SPZ-28. Tutte le bobine sono avvolte su un mandrino con un diametro di 3 mm, L1, L2, L6, L9 - con filo PEV-2 0,6 e contengono rispettivamente 8, 1,5, 1,5 e 1,5 giri. L7, L9, L10 sono avvolti con filo PEV-2 0,4 e contengono rispettivamente 2,7, 3,7 e 2,7 spire. Le strozzature 12, L4, L6 contengono 10 spire di filo PEV-2 0,2. Le sezioni di cavo W1 e W2 devono avere una lunghezza elettrica di A/4. Sono costituiti da un sottile cavo PK50-1-22 lungo 12 mm, durante l'installazione devono essere arrotolati a forma di spirale. È possibile utilizzare qualsiasi connettore adatto ad alta frequenza, con tutte le connessioni da effettuare con una lunghezza minima o utilizzando un cavo coassiale. La presa a bassa frequenza può essere qualsiasi presa che consenta corrente attraverso i contatti fino a 2 A.

Stabilire l'avvio AB in modalità di ricezione (RX). Una tensione di alimentazione di 10 ... 11 V viene fornita alla batteria e viene verificato il funzionamento del regolatore di tensione sul chip DA1, la sua tensione di uscita dovrebbe essere di circa 3 V. Selezionando il resistore R9, la corrente di scarico consigliata del è impostato il transistor ad effetto di campo, in questo caso 25 mA. Successivamente, i condensatori C10 e C11 regolano il circuito di uscita dell'LNA al massimo guadagno e i condensatori C29 e C30 - il circuito di ingresso al massimo guadagno con un minimo SWR alla frequenza centrale dell'intervallo.

Quindi eseguire la regolazione nella modalità di trasmissione (TX). Per fare ciò, il motore del resistore R13 è impostato nella posizione inferiore secondo lo schema e un amperometro è incluso nel circuito di alimentazione. Un carico adattato e un voltmetro RF sono collegati alla presa XW2 per monitorare la tensione di uscita. La tensione di alimentazione (10 ... 12 V) è applicata ai contatti 1 e 2 della presa XS1. In questa modalità, una corrente di 180 ... 200 mA fluirà attraverso i diodi pin. L'uscita DA2 dovrebbe avere una tensione di circa 3 V. Utilizzando il resistore R13, il consumo di corrente viene aumentato di 30 ... 50 mA: questa sarà la corrente di riposo del modulo di amplificazione DA3.

Successivamente, un segnale con una frequenza di 1 MHz e una potenza di 435 ... 2 mW viene inviato all'ingresso "Tr" (connettore XW5) da un ricetrasmettitore o da un generatore RF. I condensatori C19, C20 raggiungono la massima potenza di uscita. La potenza del segnale di ingresso viene aumentata a 20 ... 40 mW e l'impostazione viene ripetuta. Successivamente, è necessario assicurarsi che il circuito di ingresso sia sintonizzato sulla risonanza. Per fare ciò, i nuclei di ferrite e ottone vengono portati alternativamente alla bobina L5, mentre in entrambi i casi la potenza di uscita dovrebbe diminuire. In caso contrario, dovrai modificare il numero di giri di questa bobina. Infine, viene verificato il funzionamento del sistema VOX. Per fare ciò, la tensione di alimentazione viene disattivata dal pin 1 XS1. Quando un segnale con una potenza di 20 mW o più viene applicato all'ingresso, la batteria dovrebbe passare automaticamente alla modalità TX.

Se si prevede di utilizzare la batteria accanto al ricetrasmettitore, è consigliabile fornire alimentazione tramite la presa XS1. Quindi dal circuito (vedi Fig. 1) puoi escludere i dettagli L1, C1, VD1, nonché gli elementi LNA: DA1, VT3, VD7 - VD10, C9-C11, C13, C16, C18, C21, C22, C29, C30, L3, L4, L6, R9, R10. L'uscita destra (secondo lo schema) del condensatore C7 è collegata a VD12 con un segmento di cavo con una lunghezza elettrica di X / 2.

L'aspetto dell'AB è mostrato nella foto (Fig. 3).

Il blocco regolato ha i seguenti parametri. Con una tensione di alimentazione di 12 V e una potenza di ingresso di 20 mW, la potenza di uscita era di 3,8 W (assorbimento di corrente 1 A), con una potenza di ingresso di 80 mW, la potenza di uscita era di 7,5 W (corrente 1,4 A). Guadagno LNA - 21 dB, SWR alla frequenza centrale - 1,1, nell'intervallo 431 ... 438 MHz - non più di 1,5, nell'intervallo 429 ... 440 MHz - non più di 2.

La tensione di uscita dell'LNA con una diminuzione del coefficiente di trasmissione di 1 dB era di 290 mV. La larghezza di banda a livello di -3 dB è 18 ... 20 MHz, la sensibilità insieme al ricetrasmettitore FM con un rapporto segnale-rumore di 12 dB è risultata di 0,08 μV.

Gamma VHF sommatore-divisore

Quando si costruiscono array di antenne VHF, un elemento necessario è un sommatore divisore di potenza o uno splitter (splitter - divisore, splitter), che garantisce il coordinamento con il ricetrasmettitore, l'aggiunta di segnali ricevuti dagli elementi dell'array o la divisione uniforme della potenza del segnale tra loro durante la trasmissione. L'attenzione dei lettori è invitata a un design semplice di un tale divisore combinatore di potenza nella banda VHF di 430 MHz.

Il dispositivo descritto è progettato per collegare quattro antenne con i propri alimentatori, ciascuna con una resistenza di 50 ohm, ad una linea di trasmissione coassiale con un'impedenza caratteristica di 50 ohm.

Nella gamma VHF, tali dispositivi sono spesso realizzati sulla base di trasformatori a quarto d'onda. In questo caso, se gli alimentatori dell'antenna sono collegati in parallelo, la loro resistenza totale (Za) sarà di 12,5 ohm. Quindi, per abbinare gli alimentatori d'antenna ad una linea di trasmissione avente impedenza d'onda Zl = 50 Ohm, è necessario applicare un segmento di quarto d'onda con impedenza d'onda

Ztr \u1d (Za Zl) 2/12,5 \u50d (1 2) 25/XNUMX \uXNUMXd XNUMX Ohm.

E' possibile realizzare una linea con tale impedenza d'onda collegando in parallelo due spezzoni di cavo coassiale con impedenza d'onda di 50 ohm.

Il circuito sommatore-divisore è mostrato in fig. 4. Contiene una presa coassiale XW1, alla quale è collegato un cavo di derivazione al ricetrasmettitore, due spezzoni di cavo coassiale W1 e W2 con una lunghezza elettrica di λ / 4 e quattro spezzoni di cavo coassiale W3-W6 di lunghezza arbitraria, a alle cui estremità sono installati i connettori coassiali femmina XW2 -XW5. Antenne: gli elementi dell'array sono collegati a questi connettori tramite segmenti di un cavo da 50 ohm della stessa lunghezza.

Nonostante il dispositivo sia costituito da pezzi di cavo coassiale e connettori RF, ha un design rigido e resistente. Ciò è stato ottenuto utilizzando il cavo PK50-2-25. Come conduttore esterno è stato utilizzato un tubo di rame con un diametro di 3 mm. L'isolante del cavo interno è realizzato in PTFE (fattore di accorciamento - 1,42). Questo cavo non ha isolamento esterno, può essere piegato (ordinatamente) e saldato (senza surriscaldamento) ovunque senza timore che l'isolamento si sciolga.

Il design del dispositivo è mostrato in fig. 5. Durante la realizzazione, è necessario preparare prima due sezioni 2 del cavo con una lunghezza elettrica di λ / 4 (per la gamma 430 MHz, la lunghezza delle sezioni sarà di 122 mm lungo il conduttore esterno). Il conduttore centrale deve sporgere di 7...10 mm su ciascun lato. Questi segmenti sono montati (tramite saldatura) nello slot 1 e saldati tra loro per l'intera lunghezza. Si preparano quindi quattro spezzoni identici 6 di un cavo lungo 40...70 mm con connettori 3 ad un'estremità e con un conduttore centrale sporgente di pochi millimetri dall'altra estremità. Tutti e sei i segmenti sono piegati l'uno vicino all'altro, vengono applicate 4 bende di filo stagnato e saldate insieme. Quindi i conduttori centrali vengono saldati. La lunghezza di tutti i conduttori centrali nel punto di saldatura deve essere ridotta al minimo.

Per rimuovere il conduttore di rame esterno del cavo, deve essere girato in cerchio con una lima, piegato con cura, rotto e rimosso dall'isolante interno. Il giunto di saldatura dei conduttori centrali deve essere sigillato con resina epossidica. Dall'alto, per protezione e schermatura, è desiderabile saldare un cappuccio metallico 5.

Nel dispositivo vengono utilizzate le seguenti parti: connettore coassiale XW1 - SR-50-163FV, connettori XW2-XW5 - SR-50-725FV. Questi connettori sono adatti quando si utilizza il cavo PK50-2-22. Ma puoi utilizzare altri connettori da 50 ohm che ti consentono di montare il cavo PK50-2-25, mentre il connettore XW1 deve garantire l'installazione di due sezioni di cavo contemporaneamente. Un design simile può essere realizzato per le gamme di frequenza di 144 e 1300 MHz.

I parametri del layout fabbricato (vedi Fig. 6) quando si collegano carichi con un SWR non superiore a 2 alle prese XW5-XW1,1 sono risultati i seguenti: il SWR minimo era 1,12 a una frequenza di 430 MHz, nel gamma di frequenza di 405 ... superato 447 e nella gamma di frequenza di 1,2 ... 368 MHz -485.

Autore: I. Nechaev (UA3WIA), Kursk

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