УКВ конвертеры на диапазоны 144МГц и 432МГц (для приемника 28-30МГц)
Предлагаемые вниманию радиолюбителей две конструкции конвертеров рассчитаны для совместной работы со связным приемником, имеющим диапазон 28...30 МГц. Они были испытаны во время очных соревнований по радиосвязи иа УКВ. Даже в условиях сильных помех от соседних участников соревнований конвертеры позволяли принимать слабые сигналы удаленных радиостанций.
Конвертер диапазона 144 МГц
Он обладает коэффициентом шума около 2,3 КТ0. Экономичность, небольшие размеры и масса позволяют использовать конвертер в качестве самостоятельного узла, например, в УКВ трансивере или приемнике.
Схема
Принципиальная схема конвертера приведена на рис. 1. С антенного гнезда XS1 сигнал поступает на входной контур L1C1C2. Выделенный им сигнал усиливается первым каскадом усилителя РЧ, выполненным на полевом транзисторе VT1 по схеме с общим истоком. Нагрузкой каскада является контур L2C5C6.
Для нейтрализации проходной емкости часть напряжения с катушки L2 подается через конденсатор СЗ в цепь затвора транзистора.
Рис. 1. Принципиальная схема УКВ конвертера на 144 МГц.
Второй каскад усилителя РЧ также собран на полевом транзисторе (VT2). Его нагрузкой служит двухконтурный полосовой фильтр L4C10C11 и L5C12 - С14. С полосового фильтра усиленный сигнал подается на смеситель.
Смеситель собран по схеме балансного перемножителя на транзисторах средней мощности (VT5-VT7). Использование балансной схемы позволяет значительно уменьшить шумы гетеродина и уровень нежелательных продуктов преобразования. Применение сравнительно
мощных транзисторов способствует расширению динамического диапазона приемника. Нагрузкой смесителя служит контур L8C16C17, настроенный на промежуточную частоту. Для расширения полосы пропускания контур зашунтирован резистором R17.
Сигнал гетеродина подается на базу транзистора VT7.
Гетеродин собран на двух транзисторах (VТЗ и VТ4), причем на транзисторе VТЗ выполнен генератор, работающий на частоте 58 МГц, а на VТ4 - удвоитель. В генераторе использован кварцевый резонатор на частоту 11,6 МГц, работающий на пятой механической гармонике. Напряжение частотой 58 МГц выделяется на контуре L6C23. С части витков катушки L6 напряжение поступает на удвоитель частоты на транзисторе VТ4. Нагрузкой его служит контур L7C28C29, настроенный на частоту 116 МГц.
Детали и конструкция
Конвертер питается от источника напряжением 12 В и потребляет ток около 15 мА. Диод VD1 служит для защиты от случайного включения питания в обратной полярности.
Указанные на схеме транзисторы КП303Д можно заменить на КП307 с любым буквенным индексом; КТ368А - на любой транзистор серии КТ316 или КТ371А; ГТ612А - на КТ607А. Диод - любой, рассчитанный на обратное напряжение не ниже 12 В и выпрямленный ток более 15 мА.
Если согласиться на некоторое ухудшение динамического диапазона, то в смесителе можно использовать и м а домощные транзисторы, например серий КТ368, КТ316. При этом, ориентируясь на амплитуду сигналов промежуточной частоты, нужно изменить режимы транзисторов смесителя подбором резисторов R15, R16, R18.
Катушки индуктивности выполнены на кольцах из фторопласта, полистирола, органического стекла (L1 - L5, L7) и феррита (остальные). Для катушки L1 понадобится кольцо размерами 5ХЗХ1 мм. Она содержит 9 витков посеребренного провода диаметром 0,5 мм, намотанных с небольшим шагом (чтобы витки не замыкались). Отвод сделан от 3-го витка, считая от нижнего по схеме вывода.
Таким же проводом и аналогичным способом намотаны катушки L2, L4, L5, но размеры колец для них иные - 7Х4ХІ мм. Число витков катушки L2-L11, отвод выполнен от 6-го витка, считая от верхнего по схеме вывода.
Рис. 2. Печатная плата усилителя РЧ.
Рис. 3. Печатная плата гетеродина и удвоителя.
Рис. 4. Печатная плата смесителя.
Катушка связи L3 содержит 4 витка провода ПЭВ-2 0,17, намотанных виток к витку. Катушки L4, L5 намотаны посеребренным проводом диаметром 0,5 мм и содержат по 6 витков.
Для катушки L6 используется кольцо типоразмера К7Х4Х2 из феррита 20ВЧ2. Катушка содержит 7 витков провода ПЭВ-2'0,17, отводы сделаны от 1-го и 3-го витков, считая от верхнего по схеме вывода. Таким же проводом выполнена катушка L7, но на кольце размерами 7Х4Х1 мм из фторопласта; число ее витков - 9, отводы от 2-го и 5-го витков, считая от верхнего по схеме вывода.
Катушки L8 и L9 намотаны проводом ПЭВ-2 0,17 на кольце типоразмера К7Х4Х2 из феррита 20ВЧ2: L8 содержит 10 витков с отводом от середины, a L9 - 3 витка.
Рис. 5. Конструкция корпуса конвертера.
Резисторы - МЛТ-0,125. Подстроечные конденсаторы - КТ4-21, их можно заменить на КТ4-23, КТ4-25 либо на более доступные КПК-МН (в этом случае размеры печатной платы придется увеличить). Постоянные конденсаторы могут быть КД-1, КМ, КЮ-7.
Детали конвертера размещены на трех печатных платах (рис. 2-4) из двухстороннего фольгированною стеклотекстолита толщиной 1 мм. На одной стороне вырезаны «островки», к которым припаивают выводы деталей (точки пайки показаны кружками). Фольга на обратной стороне служит экраном, ее припаивают к внутренним перегородкам и боковым бортикам корпуса (рис.
5). Они сделаны из такого же материала и придают конструкции конвертера необходимую механическую жесткость.
На боковых стенках корпуса устанавливают высокочастотные разъемы XS1, XS2 и разъем питания XS3 - двухгнездную розетку.
Настройка
Настраивать конвертер лучше всего с помощью измерителя частотных характеристик Х1-19 или Х1-7Б. При их отсутствии можно использовать генератор сигналов Г4-107 и КВ приемник с индикатором уровня выходного сигнала. Первым настраивают гетеродин.
Подстраивая конденсатор С23 и подбирая точку включения кварца в контур, надо получить устойчивую генерацию на пятой механической гармонике.
Контур удвоителя настраивают по максимуму выходного напряжения. Для контроля можно использовать высокочастотный вольтметр, например ВК7-9. Выходную частоту желательно измерить цифровым частотомером (Ч3-34, Ч3-38 или другим) и при необходимости скорректировать частоту кварцевого генератора.
В небольших пределах это можно сделать подбором конденсатора С24. При значительных отличиях частоты от требуемой (11,6 МГц) надо либо подобрать другой кварцевый резонатор, либо разобрать имеющийся и изменить его частоту одним из известных способов, например описанным в книге С. Г. Бунина и Л. П. Яйлен-ко «Справочник радиолюбителя-коротковолновика» (Киев, Техника, 1984).
Далее приступают к настройке полосового фильтра после второго усилителя Р4. Изменением емкости конденсатора С12 нужно установить связь между контурами немного выше критической и добиться двугорбой резонансной кривой в полосе частот от 144 до 146 МГц. Контур в смесителе надо настроить на частоту 29 МГц и постараться скомпенсировать провал в частотной характеристике полосового фильтра. При необходимости подбором резистора R17 можно подкорректировать форму резонансной кривой контура и тем самым точнее скомпенсировать провал.
Контуры на входе и выходе первого усилителя Р4 надо настроить так, чтобы окончательно сформировать частотную характеристику конвертера во всей рабочей полосе частот. При этом конденсатор С3 желательно отключить.
Затем к выходу конвертера подключают приемник, а ко входу - генератор шума. Подпаяв конденсатор С3, подбирают его емкость по минимуму шума на выходе приемника. После этого снова подстраивают входной и выходной контуры первого каскада усилителя РЧ.
Повторяют эти операции несколько раз, добиваясь минимального коэффициента шума конвертера и равномерного усиления по диапазону.
Конвертер диапазона 432 МГц
Его принципиальная схема приведена на рис. 6. Конвертер содержит один каскад усиления радиочастоты, диодный смеситель, каскад усиления промежуточной частоты, гетеродин и умножитель частоты. Коэффициент шума конвертера - 1,8 КТ0.
Схема конвертера
Усилитель РЧ выполнен на транзисторе VT1. Входная цепь представляет собой укороченный четвертьволновый резонатор, подстраиваемый конденсатором С1. Нагрузкой усилителя РЧ служит фильтр из двух связанных резонаторов, пропускающих полосу частот 432...
434 МГц. В смесителе использован диод VD1. Сигнал промежуточной частоты выделяется контуром L5C9, который для расширения полосы пропускания зашунтирован резистором R4.
Усилитель ПЧ собран на транзисторе VT2, нагрузкой его является колебательный контур L6C12. С катушки связи L7 сигнал ПЧ подается через разъем XS2 на базовый радиоприемник. Напряжение питания усилителей РЧ и ПЧ стабилизировано параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD2.
Рис. 6. Принципиальная схема конвертера на 432 МГц.
Гетеродин собран на транзисторе VТЗ. Кварцевый генератор работает на частоте 16,833 МГц. Это третья механическая гармоника частоты кварцевого резонатора ZQ1 (5,611 МГц). Следующий каскад на транзисторе VТ4 - утроитель частоты.
Его нагрузкой является контур L9C23, настроенный на частоту 50,5 МГц. Далее следуют три каскада удвоителей частоты. Контуром L10C26C27 выделяется частота 101 МГц, а контуром L11C30 - 202 МГц.
Нагрузкой последнего удвоителя на транзисторе VТ7 служит система из двух связанных укороченных резонаторов L13, L14. Это сделано для лучшей фильтрации выходной частоты 404 МГц. С резонатора L14 напряжение гетеродина подается через конденсатор С8 на смеситель.
Детали и печатная плата
Катушка L4 выполнена посеребренным проводом диаметром 0,5 мм. Она содержит 6 витков диаметром 3 мм с таким шагом, чтобы длина катушки составила 10 мм. Катушку L5 наматывают таким же проводом на кольце типоразмера К7х4х2 из феррита 20ВЧ2 - она содержит 9 витков с отводом от 3-го витка, считая от нижнего по схеме вывода. Катушки L6 и L7 намотаны на таком же кольце, что и L5.
Катушка L6 содержит 9 витков посеребренного провода диаметром 0,5 мм, a L7 - 3 витка провода ПЭВ-2 0,17. Катушки L8 и L9 тоже выполнены каждая на указанном ферритовом кольце: L8 содержит 16 витков провода ПЭВ-2 0,17 с Отводами от 4-го и 9-го витков, считая от верхнего по схеме вывода, a L9 - 6 витков посеребренного провода диаметром 0,5 мм с отводами от 2-го и 5-го витков, считая от верхнего по схеме вывода.
Рис. 7. Резонаторы L1 - L3.
Рис. 8. Резонаторы L13, L4.
Кольца желательно заранее покрыть слоем лака или клея БФ-2 и просушить. Катушку L10 наматывают на кольце из фторопласта (полистирола или органического стекла) размерами 8x4x1 мм - она содержит 15 витков посеребренного провода диаметром 0,5 мм с отводами от 4-го и 11-го витков, считая от верхнего по схеме вывода. На таком же кольце и таким же проводом выполнена катушка L11 - она содержит 10 витков с отводами от 3-го и 7-го витков, считая тоже от верхнего по схеме вывода. Катушку L12 наматывают проводом ПЭВ-2 0,17 виток к витку на резисторе МЛТ-0,25 большого сопротивления (не менее 10 кОм) - всего 5 витков.
Резонаторы L1 - L3 изготовлены из медных полос шириной 10 мм и толщиной 1 мм. Поверхность резонаторов желательно посеребрить. Конфигурация и размеры резонаторов приведены на рис. 7. Резонаторы L13 и L14 сделаны в виде рамок (рис.
8) из медной посеребренной проволоки толщиной 0,8 мм, размещенных над поверхностью платы на высоте 2 мм. Расстояние между рамками 5 мм.
Рис. 9. Печатная плата усилителя, РЧ, смесителя и усилителя ПЧ.
Рис. 10. Печатная плата гетеродина.
Подстроечные и постоянные конденсаторы, а также постоянные резисторы - таких же типов, что и в предыдущем конвертере. Переменные резисторы - любой конструкции. Транзистор КТ8101 можно заменить другими маломощными СВЧ транзисторами, например КТ371, КТ372, КТ391. Вместо транзистора ГТ313Б можно использовать П416, ГТ308, ГТ328 с любым буквенным индексом.
В гетеродине можно применить, кроме указанного на схеме, транзисторы КТ371А, а также КТ372, ГТ311, ГТ329 с любыми буквенными индексами. В смесителе можно использовать диод АД516 или в крайнем случае ГД508. Стабилитрон КС156А можно заменит^ на КС147А или КС162А, а Д814В - на Д810 или КС210А. Диод VD3 может быть любым, с прямым током не менее 50 мА и обратным напряжением более 12 В.
Конструктивно конвертер собран на двух печатных платах (рис. 9, 10), размещенных в корпусе из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита (рис. 11). Как и в предыдущем конвертере, детали монтируют на вырезанных площадках фольги с одной стороны платы. Фольга с обратной стороны остается нетронутой.
Рис. 11. Конструкция корпуса конвертера.
Основную плату припаивают к боковым стенкам в середине так, чтобы корпус был разделен платой на две равные части. Со стороны площадок в корпус впаивают перегородки и резонаторы L1 - L3. На боковых стенках в соответствующих отсеках устанавливают разъемы XS1-XS3 и переменные резисторы R7 и R11.
Плату гетеродина устанавливают в отсеке с обратной стороны корпуса.
Налаживание
Настраивать конвертер начинают с проверки работы кварцевого генератора гетеродина. Он должен устойчиво генерировать на частоте 16,833 МГц. Затем настраивают умножитель покаскадно, измеряя напряжение (например, вольтметром ВК7-9) на базе последующего каскада и пользуясь соответствующим подстроечным конденсатором.
Измерителем частотных характеристик, например Х1-7Б, надо настроить полосовой фильтр L2L3 так, чтобы он пропускал полосу частот от 432 до 434 МГц с некоторым провалом посередине. Входной резонатор L1 следует настроить по максимуму сигнала на выходе. Настройка усилителя ПЧ осуществляется подстройкой контуров L5C9 и L6C12 и подбором резистора R4 до получения равномерной частотной характеристики в полосе частот от 28 до 30 МГц.
Резистором R7 устанавливают необходимое усиление УПЧ. Выбирают его исходя из чувствительности применяемого базового приемника, но по возможности минимальным.
Дальнейшую регулировку ведут, подключив к гнезду XS1 измерительный генератор шума. Точка подключения части резонатора L14 к смесителю подбирается так, чтобы достигался по возможности больший коэффициент преобразования сигналов в смесителе и незначительно ухудшался коэффициент шума.
В заключение следует подбором резистора R11 установить такой ток коллектора VT1, при котором он будет усиливать устойчиво, без самовозбуждения, а коэффициент шума будет минимальным.
В. Скрыпник (UY5DJ).
Харьковчанин Скрыпник Владимир Андреевич - ведущий конструктор конструкторско-технологического бюро ПО «Контур» ДОСААФ, родился в 1948 году. Радиолюбительством увлекся в 5-м классе. Собирал детекторные и транзисторные приемники, усилители, измерительные приборы. Позже «заболел» радиоспортом и переключился на конструирование спортивной аппаратуры. Описания ее нередко появлялись на страницах журнала «Радио» и сборника ВРЛ. Призер Всесоюзных и республиканских радиовыставок. За успехи в радиоспорте ему присвоены звания «Мастер радиоспорта СССР» и «Мастер-радиоконструктор ДОСААФ».