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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caratteristiche della creazione di miscelatori. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Nodi di apparecchiature radioamatoriali. Mixer, convertitori di frequenza Grazie alla loro semplicità, alta sensibilità e selettività, buona affidabilità, ricevitori e ricetrasmettitori a conversione diretta sono apprezzati dai radioamatori. Ma non sempre nell'apparato, anche realizzato secondo uno schema consolidato, le capacità e i parametri in esso inerenti si realizzano fin dall'inizio. Come risultato di molti anni di attività dell'autore di questo articolo di questo gruppo di apparecchiature di comunicazione, si è scoperto che i nodi a bassa frequenza (principalmente amplificatori per bassi) rimangono operativi quando la tensione di alimentazione scende a 2 ... 6 V (a un valore nominale di 9 ... 12 V). Allo stesso tempo, il loro guadagno, di regola, diminuisce. Il motivo principale del funzionamento insoddisfacente di ricevitori e ricetrasmettitori a conversione diretta è il funzionamento non ottimale del mixer. Parametri elevati si ottengono solo con un'attenta selezione della tensione ad alta frequenza eterodina attraverso i diodi del mixer. Dovrebbe essere compreso tra 0,6 ... 0,75 V sui diodi al silicio e 0,15 ... 0,25 - sul germanio. A tensioni dell'oscillatore locale inferiori, il guadagno del mixer diminuisce. Diminuisce anche ad alte tensioni, poiché i diodi sono aperti quasi sempre. Ciò aumenta il rumore del mixer. La stabilità della frequenza e dell'ampiezza della tensione fornita al mixer dall'oscillatore locale (soprattutto sulle bande amatoriali HF) dipende in gran parte dalla stabilità della tensione di alimentazione. In quasi tutti i circuiti riportati in letteratura non esiste un circuito per la regolazione della tensione eterodina sui diodi miscelatori. Si consiglia di selezionare un condensatore di accoppiamento dell'oscillatore locale con un mixer o di modificare il numero di giri della bobina di accoppiamento. Ma questo processo richiede molto tempo e, inoltre, non dà la certezza che il dispositivo sia stato impostato correttamente. Lo svantaggio di questo metodo è anche che nel processo di installazione è necessario spegnere il ricevitore (ricetrasmettitore) e saldare il condensatore o riavvolgere la bobina. Ma durante questo periodo, la stazione amatoriale, il cui volume di ricezione viene sintonizzato, spesso smette di funzionare e quindi è impossibile sapere se la sensibilità del dispositivo in fase di regolazione sta aumentando o diminuendo. È più opportuno effettuare la sintonizzazione in base ai segnali di una stazione "debole" durante un passaggio stabile di onde radio, ad es. quando non ci sono fluttuazioni evidenti nel livello del segnale ricevuto. A causa della mancanza degli strumenti di misura necessari, i ricevitori e i ricetrasmettitori a conversione diretta sono spesso sintonizzati "a orecchio", il che non è il modo migliore per i loro parametri.
Sulla fig. 1 mostra uno schema di un voltmetro-sonda, modificato secondo le raccomandazioni fornite in [2]. Ti consente di misurare in modo abbastanza accurato la tensione dell'oscillatore locale direttamente sui diodi del mixer. Considera semplici modi per sintonizzare e perfezionare ricevitori e ricetrasmettitori a conversione diretta che ti consentano di eliminare i difetti di progettazione di cui sopra.
Innanzitutto, in fase di finalizzazione, è necessario introdurre un circuito per stabilizzare la tensione di alimentazione dell'oscillatore locale. Il circuito stabilizzatore è mostrato in fig. 2. Il diodo Zener VD1 è selezionato con una tensione di stabilizzazione 1,5 ... 2 volte inferiore alla tensione di alimentazione nominale del ricevitore (ricetrasmettitore). Il resistore R1 imposta la corrente ottimale attraverso il diodo zener. La resistenza del resistore R1 deve essere tale che la corrente di stabilizzazione del diodo zener VD1 non superi il valore massimo consentito. Il condensatore C1 riduce la "perdita" del rumore del diodo zener, con conseguente riduzione della modulazione del rumore della tensione dell'oscillatore locale e riduzione del rumore complessivo del ricevitore. È conveniente modificare la tensione RF sui diodi del mixer con un resistore non induttivo di sintonia collegato in parallelo o in serie con la bobina di accoppiamento (R1, rispettivamente, nelle Figg. 3 e 4).
In quest'ultimo caso, è possibile utilizzare sia il collegamento del trasformatore (Fig. 4, a) dell'oscillatore locale con il mixer, sia l'autotrasformatore (Fig. 4,6). Con una regolazione più precisa della tensione dell'oscillatore locale (ad esempio, quando si ricevono segnali da stazioni difficili da sentire "a orecchio"), il voltmetro RF si spegne.
Va notato che se vengono applicati i miglioramenti di cui sopra, il numero di spire delle bobine di accoppiamento dovrebbe essere leggermente aumentato, poiché l'introduzione di un resistore di sintonia riduce la tensione di uscita dell'oscillatore locale. Ciò è particolarmente vero per la variante, il cui schema è mostrato in Fig. 3. Insieme, il numero di giri della bobina di accoppiamento, la resistenza del resistore R1 e la capacità del condensatore C2 devono essere tali che la tensione sui diodi al silicio del mixer possa essere regolata da 0 a 1,2 ... 2 V, su germanio - da 0 a 0,5 ... 1 V. In questo caso, la tensione ottimale viene raggiunta approssimativamente nella posizione centrale del cursore del resistore R1. È possibile regolare la tensione di uscita dell'oscillatore locale modificando la tensione di alimentazione, come, ad esempio, è stato fatto in [3]. Tuttavia, questo è adatto solo a frequenze fino a 3...4 MHz. A frequenze più elevate (superiori a 7 MHz), tale regolazione può portare a uno spostamento significativo nella frequenza dell'oscillatore locale. Sulla fig. 5 mostra uno schema di un oscillatore locale con nodo buffer, in cui è introdotto un circuito di regolazione della tensione di uscita. Quando si ripete, è necessario tenere conto del fatto che il follower dell'emettitore non fornisce un guadagno di tensione e quindi la tensione ad alta frequenza sulla bobina di accoppiamento deve essere il doppio. di quanto richiesto per il normale funzionamento del miscelatore.
Nella pratica radioamatoriale, i mixer bilanciati a diodi sono i più ampiamente utilizzati. I loro principali vantaggi sono la semplicità di progettazione e configurazione, l'assenza di commutazione ad alta frequenza durante il passaggio dalla ricezione alla trasmissione. I mixer bilanciati su transistor ad effetto di campo e bipolari sono usati molto meno frequentemente. In semplici mixer a diodi bilanciati, la tensione dell'oscillatore locale e alcuni sottoprodotti della conversione dell'uscita possono essere soppressi di 35 dB o più. Ma tali risultati si ottengono solo in una direzione: in quella in cui il miscelatore è equilibrato. Nel progetto dell'autore del ricetrasmettitore [4], il mixer è bilanciato solo verso l'amplificatore di potenza. Se si utilizza un mixer a doppio bilanciamento [5], il rumore diminuirà, la sensibilità aumenterà e l'immunità al rumore migliorerà. I mixer doppi bilanciati sono bilanciati su entrambi gli ingressi (uscite). Sopprimono non solo le oscillazioni locali dell'oscillatore, ma anche il segnale convertito, lasciando solo i prodotti della loro miscelazione e garantendo così la purezza dello spettro. L'uso di tali mixer consente di ridurre i requisiti per il filtro di pulizia incluso all'uscita del mixer e persino di abbandonarlo del tutto collegando l'uscita del mixer direttamente all'amplificatore IF, all'uscita del quale dovrebbe esserci un filtro di selezione principale (ad esempio un filtro EMF o un filtro al quarzo). Un livello del segnale significativamente più alto può essere applicato a un doppio mixer durante la ricezione, poiché indebolisce notevolmente l'effetto del segnale diretto o del rilevamento delle interferenze, ad es. non c'è rilevamento senza la partecipazione delle oscillazioni dell'oscillatore locale, come nel caso di un rilevatore di ampiezza convenzionale. Molto spesso nei progetti di radioamatori viene utilizzato un doppio mixer bilanciato, il cui diagramma è mostrato in Fig. 6. Si chiama anche anello, poiché i diodi in esso contenuti sono inclusi ma nell'anello.
Si consiglia spesso di integrare questo miscelatore con elementi di bilanciamento R1, C1, C2 (Fig. 7). Inoltre, il resistore R1 deve essere non induttivo. Questo perfezionamento migliora i parametri del mixer.
Quando si lavora su gamme a bassa frequenza, i trasformatori ad alta frequenza sono avvolti, di regola, su anelli di ferrite di dimensioni K7x4x2 con una permeabilità magnetica di 600 ... 1000 con tre torsioni (3-4 torsioni per 1 cm di lunghezza) PELSHO 0,2 fili. Vengono eseguiti circa 25 giri (fino a quando l'anello non è completamente riempito). Quando si installa un trasformatore, i suoi avvolgimenti sono sfasati secondo la Fig. 6 e 7. Ci sono due opzioni principali per incorporare un mixer doppio bilanciato in un ricetrasmettitore. Nel primo, il segnale passa sia in ricezione che in trasmissione in una direzione dall'ingresso all'uscita dei mixer. Così, ad esempio, è stato fatto nei noti ricetrasmettitori "Radio-76" [6] e "Radio-76M2" [7]. Numerosi esperimenti effettuati dall'autore hanno rivelato che quando la tensione eterodina è inferiore a quella ottimale, la sensibilità nella modalità di ricezione si deteriora in modo significativo e quando la tensione è più alta, la soppressione della portante nella modalità di trasmissione è notevolmente ridotta (la sensibilità diminuisce anche , ma questo è meno evidente all'orecchio rispetto al caso precedente). La dipendenza qualitativa dei parametri principali dei ricetrasmettitori dal livello di tensione dell'oscillatore locale fornito al mixer è mostrata in fig. 8 (curva 1 - sensibilità durante la ricezione, determinata dall'orecchio, 2 - sensibilità misurata dai dispositivi, 3 - soppressione della portante durante la trasmissione).
Nella seconda variante, il segnale nella modalità di ricezione viene inviato all'ingresso del mixer bilanciato e nella modalità di trasmissione all'uscita. Con questa inclusione viene utilizzato il principio di reversibilità del miscelatore. Questo è il modo in cui viene costruito il percorso RF del ricetrasmettitore descritto in [8]. L'impostazione del mixer in questo caso si riduce anche all'impostazione della tensione eterodina ottimale e al suo bilanciamento accurato. Va notato in particolare che l'operazione di regolazione non dipende dal principio di costruzione del percorso RF del ricetrasmettitore. Ora alcuni consigli pratici per stabilire il percorso RF del ricetrasmettitore. Prima di tutto, devi impostare i mixer. In precedenza, i motori dei resistori di bilanciamento in essi contenuti erano impostati nella posizione centrale. Successivamente, il GSS viene collegato al jack dell'antenna del ricetrasmettitore e la tensione eterodina sui mixer viene gradualmente aumentata. Il segnale proveniente dal GSS viene fornito con un livello che supera di più volte la sensibilità del percorso di ricezione. È necessario ottenere la ricezione del segnale. Se non è presente un generatore, l'operazione viene eseguita a orecchio, ricevendo un segnale da una stazione radioamatoriale SSB o un generatore di rumore su un diodo zener a bassa potenza. Quindi regolare alternativamente ciascuno dei mixer. Innanzitutto, viene selezionata la tensione eterodina ottimale. Per fare ciò, viene gradualmente aumentato e valutato a orecchio: se il volume della ricezione del segnale GSS, della stazione radio o del generatore di rumore sta aumentando. Come notato dall'autore, all'aumentare della tensione eterodina applicata al mixer, il volume di ricezione uditiva prima aumenta, raggiunge un massimo e quindi praticamente non cambia (Fig. 8, curva 1). La tensione eterodina deve essere impostata in modo tale che quando è leggermente ridotta, il volume di ricezione diminuisce e quando è leggermente aumentata, non aumenta. In pratica, ciò si ottiene spostandosi all'interno di un piccolo intervallo del motore del resistore che controlla il livello della tensione di uscita dell'oscillatore locale. Se non esiste tale possibilità nel ricetrasmettitore, è necessario modificare il dispositivo. Di norma, all'uscita dell'uno o dell'altro oscillatore locale viene attivato un inseguitore dell'emettitore. In questo caso, il perfezionamento risulta essere molto semplice: il resistore costante nel circuito emettitore del transistor viene sostituito con un resistore di sintonia non induttivo della stessa potenza di quello costante. Dopo aver ottimizzato la tensione eterodina, i miscelatori devono essere nuovamente bilanciati con maggiore attenzione. Un millivoltmetro RF o un oscilloscopio è collegato all'ingresso o all'uscita (a seconda del design del ricetrasmettitore) e spostando il cursore del resistore R1, quindi regolando i condensatori C1 e C2 (vedi Fig. 7), un minimo di letture si ottiene. Se vengono utilizzati dispositivi con impedenza di ingresso elevata, i resistori si chiudono in resistenza (entro 50 ... 100 Ohm) all'ingresso e all'uscita del mixer. La preferenza dovrebbe essere data al bilanciamento verso l'uscita del percorso di trasmissione. La differenza di bilanciamento tra l'ingresso e l'uscita del mixer dovrebbe essere piccola (pochi decibel). Se raggiunge 10 dB o più, questo, di regola, è una conseguenza del fatto che la tensione eterodina applicata al mixer è molto più alta di quella ottimale. Per controllare e bilanciare i mixer, l'autore ha creato dispositivi semplici. Sulla fig. 9, a mostra un circuito di un amplificatore RF, all'ingresso del quale è collegato un mixer, e un voltmetro ad alta frequenza è collegato all'uscita per la regolazione grossolana (Fig. 9, b), per la regolazione fine: una sonda RF (Fig. 9, c). Allo stesso tempo, non è necessario installare resistori aggiuntivi con una resistenza di 50 ... 100 Ohm nel mixer.
Infine, i mixer vengono configurati dopo che sono stati installati nel ricetrasmettitore (viene messo in modalità di trasmissione). Il dispositivo deve prima essere impostato in modalità di ricezione. Per evitare che il rumore del microfono interferisca con il bilanciamento, l'ingresso dell'amplificatore del microfono è in cortocircuito. Il mixer a frequenza più bassa viene prima bilanciato, quindi il resto nell'ordine del segnale che li attraversa nella modalità di trasmissione, ottenendo un minimo di letture RF su un manichino di carico (Fig. 10) collegato all'amplificatore di potenza del ricetrasmettitore. Successivamente, regola le impostazioni dei nodi rimanenti. Si consiglia di ripetere questa procedura due o tre volte.
Letteratura 1. Polyakov V.T. Radioamatori sulla tecnica della conversione diretta. - M.: Patriota, 1990, p. 264.
Autore: Vladislav Artemenko (UT5UDJ) Kiev. Ucraina, rivista KV 4,5-97; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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