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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore STB. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / TV Tre decenni fa, molti radioamatori erano interessati alla ricezione televisiva a lunghissimo raggio. Quanto lavoro, abilità e invenzione hanno mostrato, migliorando i ricevitori televisivi e creando complessi sistemi di antenne che hanno permesso di "aggirare" i capricci della propagazione delle onde radio. I ripetitori satellitari hanno reso il canale di trasmissione del segnale più "stabile", ma l'implementazione tecnica della ricezione non è stata affatto semplificata. Qui, i radioamatori hanno un posto dove applicare le loro conoscenze e abilità. L'articolo fornisce una descrizione di un convertitore amatoriale, i cui parametri non sono inferiori ai migliori esempi di produzione industriale. Il convertitore sviluppato dall'autore è destinato al funzionamento in sistemi per la ricezione della televisione satellitare nella banda Ku (10,95 ... 12,0 GHz) con una singola conversione di frequenza. Il convertitore ha le seguenti specifiche:
Il convertitore è costruito secondo lo schema di un convertitore di frequenza a basso rumore, strutturalmente combinato con un sistema di alimentazione dell'antenna e un interruttore di polarizzazione del segnale di ingresso integrato. Il suo diagramma schematico è mostrato in fig. 1. Consiste in una guida d'onda di ingresso con sonde immerse in essa (non mostrate nello schema elettrico), un amplificatore a microonde realizzato su transistor VT1 - VTZ, un filtro passabanda che utilizza le strisce L9 - L18, un oscillatore locale a una frequenza di 10,0 GHz su un transistor VT4 con stabilizzazione della frequenza, un mixer bilanciato su un gruppo diodi VD2, un amplificatore a frequenza intermedia sui microcircuiti DA2 e DA3, un regolatore di tensione su un microcircuito DA4. Include anche un dispositivo sul chip DA1, che svolge le funzioni di un convertitore di tensione da +5 V a -2 V, un interruttore per la polarizzazione e la stabilizzazione della corrente dei transistor ad effetto di campo VT1 - VT3. Il convertitore utilizza microcircuiti, transistor e gruppi di diodi prodotti da Hewlett Packard (USA).
Il segnale di ingresso, focalizzato da uno specchio parabolico, entra nell'irradiatore e da esso in una guida d'onda rotonda con un diametro di 19 mm. Il collegamento delle strip line dei gate dei transistor VT1 e VT2 con la guida d'onda viene effettuato utilizzando sonde immerse installate con un angolo di 90 gradi nella guida d'onda, che consente di ricevere segnali con polarizzazione sia verticale che orizzontale. La commutazione della polarizzazione nel convertitore viene effettuata da una tensione di alimentazione di 13/18 V, fornita tramite un cavo al connettore di uscita XW1. La tensione di alimentazione attraverso un partitore sui resistori R9 - R11 viene fornita all'ingresso del comparatore del chip DA1. A una tensione di alimentazione di 13 V, il microcircuito DA1 accende il transistor VT1 e sul suo drain appare una tensione di +1,5 V. Allo stesso tempo, il transistor VT2 è chiuso da una tensione negativa di -2 V fornita al suo gate e, inoltre, la tensione dal drenaggio di questo transistor è stata rimossa. Quando si commuta la tensione di alimentazione a +18 V, il transistor VT1 si chiude e il transistor VT2 si accende durante il normale funzionamento. Ciò consente di modificare elettronicamente il tipo di polarizzazione del segnale ricevuto. La somma dei segnali dai transistor VT1 e VT2 viene eseguita utilizzando un ponte sulle linee di strip L5, L6. Il segnale totale viene inviato al gate del transistor VT3, il secondo stadio di amplificazione. I transistor VT1 - VT3 tipo ATF36077 hanno un guadagno di 12 dB a una frequenza di 12 GHz con una tensione di alimentazione di +1,5 V e una corrente di 10 mA. Pertanto, il guadagno totale dell'amplificatore a microonde è di 24 dB con una figura di rumore di circa 0,5 dB. Per ottenere i migliori valori di cifra di rumore, è necessario mettere a punto la modalità operativa dei transistor e far corrispondere i loro ingressi e uscite. In realtà è possibile ottenere una cifra di rumore che differisce da quella del passaporto di 0,1 dB, quindi il valore massimo di Ksh alla frequenza di 12 GHz è di 0,6 dB nelle caratteristiche.
Il segnale a microonde amplificato dal drain del transistor VT3 viene inviato all'ingresso del filtro passa-banda L9 - L18, realizzato su risonatori interdigitali a striscia e con una larghezza di banda di 10,8 ... 12,0 GHz con una risposta in frequenza irregolare di XNUMX dB. Dall'uscita del filtro, il segnale a microonde viene inviato all'ingresso di un mixer bilanciato realizzato su un gruppo di diodi a microonde VD2 con barriera Schottky e ponte a striscia. L'altro ingresso del mixer bilanciato riceve un segnale con una frequenza di 10 GHz dall'uscita dell'oscillatore locale sul transistor VT4. L'oscillatore locale è realizzato su un transistor ad effetto di campo secondo un circuito di drain comune, con un risonatore a semionda aperto incluso nel circuito gate-source del transistor e un risonatore cilindrico stabilizzante di alta qualità ZQ1 realizzato in titanato-bario ceramica. La perdita di conversione del segnale è di circa 7 dB. Il segnale di frequenza intermedia Fpch dall'uscita del mixer bilanciato attraverso il filtro sugli elementi L19, C23, C24, R14 viene inviato all'ingresso del microcircuito DA2 del preamplificatore IF, realizzato secondo lo schema riportato nella rivista Strumenti e Tecnologia sperimentale, 1984, n. 2, p. 111 (Abramov F. G., Volkov Yu. A., Vonsovsky N. N. "Un amplificatore a banda larga abbinato"). L'amplificatore sul chip INA51063 ha una gamma di frequenza operativa di 100..2400 MHz con un guadagno di 22 dB. Dall'uscita del preamplificatore IF, il segnale viene inviato all'ingresso dell'amplificatore IF finale, realizzato sul chip DA3 e con una gamma di frequenza operativa di 100 ... 3000 MHz con un guadagno di 23 dB. I resistori R14, R15, R17 con una resistenza di 10 ohm impediscono l'autoeccitazione degli amplificatori in cascata, specialmente quando il carico collegato al connettore XW1 non è corrispondente. Il convertitore è alimentato da uno stabilizzatore di microcircuiti DA4, che fornisce una stabilizzazione della tensione di +5 V a una corrente fino a 150 mA. Il convertitore (ad eccezione della guida d'onda di ingresso) è realizzato su un circuito stampato (Fig. 2) da fluoroplasto FAF4 a doppia faccia con spessore di 1 mm.
La disposizione dei conduttori e degli elementi sulla scheda è mostrata in fig. 3.
Gli elementi collegati si trovano sul lato dei conduttori stampati, la lamina del retro della scheda viene utilizzata come bus di alimentazione comune. È importante che tutte le parti abbiano la lunghezza minima possibile del cavo; devono essere montati direttamente mediante saldatura sui conduttori. Per collegare i conduttori del bus di alimentazione comune, che si trovano sul lato delle parti, con la lamina sul retro della scheda, vengono praticati numerosi fori metallizzati. Il convertitore utilizza resistenze di tipo R1-12 con una potenza di dissipazione di 0,125 W. È possibile utilizzare resistori di questo tipo con una potenza di 0,062 W e resistori P1-8 con una potenza di 0,125 e 0,25 W. Nei circuiti a bassa frequenza e nei circuiti di potenza vengono utilizzati condensatori del tipo K10-47v. Condensatori C9, C12 e C13 - K10-42. I condensatori nei circuiti ad alta frequenza, la cui capacità non è indicata nello schema (C5 - C8, C15, C17, C22, C24), sono realizzati in modo "stampato" - la loro capacità è formata da piastre di una forma speciale di una pista stampata e di un bus di alimentazione comune con il materiale della scheda come dielettrico. Connettore ad alta frequenza XW1 tipo F-75 (disponibile per la vendita nei mercati radio dei paesi della CSI). Transistor, gruppi diodi e microcircuiti provengono da HewlettPackard (USA). Come VT4, è consentito utilizzare transistor AP324A-2 e AP325A-2, i transistor VT1-VT3 possono essere sostituiti da simili prodotti da Siemens, NEC, Philips o AP330A-2 e 3P343A-2, tuttavia, in quest'ultimo caso, la cifra di rumore del convertitore aumenterà leggermente. Il gruppo diodi HSMS2802 (VD1) può essere sostituito con due diodi KD514A o KD512A e il gruppo HSMS8202 (VD2) con due diodi KA120A o KA120AR. Invece di uno stabilizzatore di microcircuito 78L05, sono adatti KR142EN5A, KR1157EN501, KR1157EN502. Quando si sostituisce il risonatore ZQ1, è necessario utilizzare TSBN-10. Per collegare le sonde immerse (sonda 1 e sonda 2) ai gate dei transistor VT1, VT2, sono stati praticati fori di 2 mm di diametro nelle schede e la lamina dal lato inferiore della scheda è stata rimossa attorno ai fori entro un raggio di 2 mm dal centro dell'impianto. Le sonde sono fissate nei fori del corpo (Fig. 4, vista A-A) con boccole in PTFE di 4 mm di diametro e 3,5 mm di lunghezza. Il risonatore ZQ1 è incollato alla scheda con un sottile strato di colla a base di plexiglas sciolto in dicloroetano. Gli elementi sono montati sulla scheda con un saldatore a bassa tensione con una punta di saldatura con messa a terra gradi POSK 50-18 o POI. Una scheda completamente fabbricata con elementi installati su di essa è collocata in una custodia fusa o fresata (vedi Fig. 4), l'autore ha utilizzato un prodotto già pronto da un prodotto simile di Microelectronics Inc. Il corpo è realizzato in leghe di alluminio (silumin, duralluminio, ecc.) ed è chiuso superiormente con un coperchio (Fig. 5) avvitato al corpo con viti M2. Un coperchio fresato o stampato assicura la separazione della scheda in compartimenti e impedisce la formazione di feedback parassiti e la dispersione del segnale dell'oscillatore locale all'ingresso dell'amplificatore a microonde.
Quando si produce un convertitore in condizioni amatoriali, è possibile utilizzare una versione semplificata del case. Per fare questo, su un tornio, secondo la fig. 4 Girare una flangia con una guida d'onda in ottone e saldare una scatola per il montaggio della scheda, piegata da lamiera di ottone, su di essa. Anche il coperchio è in lamiera di ottone e su di esso sono saldati dei divisori nei punti necessari per dividere la scatola in scomparti. Per evitare l'eccitazione di vibrazioni parassite negli scomparti del convertitore, all'interno del coperchio in quelli mostrati in Fig. In 5 punti (aree ombreggiate) sono stati incollati pezzi di gomma di 3 mm di spessore con uno strato assorbente applicato su di essi da una miscela di polvere di ferro carbonilico mescolata con colla BF. È stato praticato un foro nel coperchio opposto all'estremità della superficie del risonatore (non mostrato nella figura, questo punto è specificato dopo l'installazione del risonatore) e viene tagliata una filettatura M5 per una vite di regolazione in ottone. Fornisce la sintonizzazione della frequenza dell'oscillatore locale modificando la distanza tra la vite (custodia) e il risonatore ZQ1. Man mano che la vite si allontana dal risonatore, la frequenza dell'oscillatore locale diminuisce e mentre si avvicina aumenta. Pertanto, prima di regolare il convertitore, la vite di regolazione deve essere avvitata solo nelle prime filettature della filettatura.
Per sigillare il convertitore sono previsti un secondo coperchio e una guarnizione in gomma, adagiati in un'apposita scanalatura nel corpo del convertitore (vedi Fig. 4). La flangia della guida d'onda del convertitore è collegata alla flangia dell'irradiatore installato al fuoco dell'antenna mediante quattro viti M4. La guida d'onda è sigillata installando una guarnizione in gomma nella scanalatura della flangia del convertitore e un film fluoroplastico spesso 10...20 µm tra le flange. I disegni di irradiatori per messa a fuoco diretta e antenne offset sono mostrati in fig. 6 e fig. 7 rispettivamente.
Il convertitore è configurato nella seguente sequenza. Al connettore XW1 è collegato un alimentatore regolato +10...20 V con una corrente di uscita di almeno 100 mA. Impostare la tensione di alimentazione su +13 V e misurare la tensione ai terminali di transistor e microcircuiti con un voltmetro. I loro valori devono differire da quelli indicati nel diagramma di non più del 10%, altrimenti l'elemento difettoso viene sostituito. Inoltre, aumentando la tensione di alimentazione a +18 V, si assicurano che il comparatore sia commutato e che sia apparsa una tensione di +2 V sullo scarico del transistor VT1,5 e che la tensione sia diventata zero allo scarico del transistor VT1 . Per verificare la presenza di tensione a microonde all'uscita dell'oscillatore locale, un millivoltmetro a microonde è collegato all'uscita superiore (secondo il circuito) del resistore R12 (il millivoltmetro descritto nella rivista Radio, 1995, n. 9, p. 40 è adatto) e verificare la presenza di oscillazioni a microonde. Non è possibile misurare con precisione l'ampiezza dell'onda incidente dall'oscillatore locale, ma se le letture del millivoltmetro sono comprese tra 10 e 70 mV, l'oscillatore locale funziona. Collegando un millivoltmetro CC al lato sinistro della piastra del condensatore C23 secondo lo schema, controllano la presenza di una piccola tensione CC (2 ... 10 mV) in questo punto del dispositivo. Ciò indica l'operatività di un mixer bilanciato (è quasi impossibile selezionare idealmente una coppia di diodi e bilanciare il ponte). Successivamente, il convertitore viene chiuso con il primo coperchio e collegato all'alimentazione dell'antenna da un lato e al sintonizzatore dall'altro. Sintonizzando il sintonizzatore, viene trovato uno dei canali ricevuti. La vite di regolazione imposta il valore esatto della frequenza dell'oscillatore locale di 10 GHz + 1 MHz, confrontando la frequenza ricevuta con la frequenza nota di questo canale. Il convertitore viene quindi chiuso con un secondo coperchio e sigillato. Autore: V. Zhuk, Minsk
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