АЗБУКА УКВ-АППАРАТУРЫ

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов.

Статья 8. Смесители частот для передатчиков.

(Окончание)

Диапазон 435 МГц

Смеситель на двухзатворном транзисторе.

   На рис. 8.3 показана схема смесителя передаю­щей части радиостанции, в которой смеситель ВЧ выполнен на двухзатворном полевом тран­зисторе.

   Смеситель выполнен на транзисторе VT1. Он обладает низким уровнем шумов и значительным усилением, что очень выгодно при смешивании сигналов для передатчика. На первый затвор транзистора через Вход 2 поступает сигнал от кварцевого гетеродина с частотой 404 МГц. На второй затвор транзистора через Вход 1 посту­пает сигнал от ГПД с перестройкой в диапазоне 28...30 МГц. В контуре L3C7C6 выделяется суммарный сигнал в диапазоне 432...436 МГц.

   Сигнал от внешнего аппарата поступает по фидеру на резистор R1, который служит для регулирования величины напряжения поступа­ющего на смеситель сигнала. Конденсаторы С1 и С2 служат не только для настройки контура L1C1C2 на нужную частоту, но и для согласова­ния сопротивления фидера с контуром L1C1C2.

   Контур L1C1C2 настраивается на частоту 29 МГц, контур L2C5 - на частоту 404 МГц. Резистором R2 регулируется величина усиления смесительного каскада на VT1.

Полосовой фильтр, созданный контурами L3C7 С6 и L4C8 настраивается на частоту 435 МГц. Последующие контура (контура в каскадах на VT2 и VT3) также настраиваются на эту частоту.

   На транзисторах VT2 и VT3 собраны усилитель­ные каскады, которые должны работать в классе А, чтобы без искажений усиливать сигналы SSB. Коллекторные токи через транзисторы этих каскадов должны устанавливаться резисторами R6 и R10 соответственно и выби­раться из пределов 8... 14 мА.

   Катушка L1 имеет 12 витков провода диамет­ром 0,4 мм на каркасе диаметром 5 мм с ферри- товым подстроечным сердечником. Линии L3 и L4 имеют длину 28 мм и выполнены из медного посеребренного провода диаметров 2 мм. Расстояние между этими контурами равно 10 мм. Катушки L5, L6 и L7 имеют 1,5 витка из провода диаметром 1 мм, диаметр намотки - 5 мм. Отво­ды в катушках L6 и L7 выполнены от 0,5 витка, считая от заземленного по ВЧ конца катушки. На выходе устройства можно получить мощ­ность порядка 50 мВт.

Схема с двухтактным смесителем.  

   На рис. 8.4 приведена схема, состоящая из смесителя, выполненного по двухтактной схеме и каскада последующего усиления полученного суммарного сигнала.

   На Вход 1 смесителя подается сигнал от внешнего передающего каскада, работающего в диапазоне частот 144...146 МГц. На Вход 2 поступает сигнал с частотой 288 МГц от квар­цевого гетеродина. Контур L1C1C2 настраивается на частоту 288 МГц, причем емкости конденсаторов С1 и С2 выбираются исходя из условия наилучшего согласования этого контура с каскадом КГ, от которого поступает сигнал. Катушка L1 содержит 3 витка провода 0 0,8 мм, намотанного на оправке 0 5 мм. Катушка L2 состоит из трех витков провода 0 0,3 мм, наматывается поверх нижнего по схеме витка катушки L2 сразу двумя скрученными между собой проводами. При этом начало одного провода соединяется с концом другого и таким образом получается средняя (заземленная) точка катушки.

   Катушки L3, L4, L5 и L6 выполнены в виде линий из куска медного посеребренного провода длиной по 28 мм каждая. Линии располагаются на высоте 5 мм от основания платы. У катушки L3 отвод, к которому подключается дроссель Др1, делается точно от середины. Дроссели Др1 и Др2 выполнены на ферритовом кольце и содержат по 2 витка провода ПЭЛ-0,4 каждый. Длина каждой из контурных линий может уточняться в процессе наладки.

   Настройка смесителя очень простая. Высоко­частотный вольтметр переменного напряжения подключается к коллектору одного из транзис­торов - VT1 или VT2. На Вход 2 подается ВЧ напряжение от КГ частотой 288 МГц. Конден­саторами С1 и С2 проводится настройка контура L1C1C2 до получения максимальных показаний ВЧ вольтметра. Предварительно следует движок резистора R7 выставить в среднее положение. Затем подается ВЧ напряжение частотой 145 МГц на Вход 1 и подстроечными конденса­торами СЮ и СИ устанавливается максимальное показание ВЧ вольтметра. Таким образом можно выполнить предварительную, грубую настройку контура L3C10C11 на частоту 433 МГц.

   Для выполнения более точной настройки этого контура и контура L4C13C14 на частоту 433 МГц ВЧ вольтметр следует подключить к коллектору VT3. При этом положении ВЧ вольтметра настраивается контур L4C13C14 и уточняется настройка контура L3C10C11. Здесь же прово­дится грубая настройка контура L5C16.

   После выполнения всех предыдущих операций, ВЧ вольтметр подключается к выводу Выход и в таком положении настраивается окончательно контур L5C16 и выполняется предварительная настройка контура L6C18C19.

Еще одна схема смесителя.

   На рис. 8.5 приведена только часть большой схемы, на которой показаны два каскада от кварцевого гетеродина, смеситель ВЧ частот и усилитель результата преобразования.

С кварцевого гетеродина (на схеме не показан) сигнал частотой 137 МГц подается на Вход 1, на Вход 2 подается сигнал в диапазоне 21...22 МГц.

   Настройка изображенного на схеме участка следует начать с подачи на Вход 1 сигнала с частотой 137 МГц. Напряжение этого сигнала должно быть такой величины, чтобы постоянное напряжение на коллекторе транзистора VT1 составило 6 В.

   Контур L2C4 настраивается по максимуму коллекторного тока транзистора VT2 на частоту 411 МГц. Перед этим для устранения возможной реакции коллекторной цепи транзистора VT2 желательно заведомо расстроить контур L3C8, например, путем максимального увеличения ем­кости конденсатора С8. Дело в том, что при расстроенном этом контуре параллельный кон­тур L4C10 не отбирается мощность от контура L3C8. Добротность контура L3C8 значительно возрастает, а вместе с этим растет высокочас­тотное напряжение на коллекторе транзистора VT2. При этом возрастает реакция на базовую цепь, вызванная наличием внутренней отрица­тельной обратной связи, что приводит к значи­тельному уменьшению входного сопротивления транзистора VT2. На практике это приводит к тому, что при настройке в резонанс контура L3C8 происходит резкий спад напряжении я на контуре L1C4.

   Далее следует заняться подбором связи между линией L1 и базой транзистора VT2. Подбором места подключения конденсатора С5 следует установить ток транзистора VT2 около 8—10 мА. Затем с помощью высокочастотного вольтметра настроить контуры L3C8 и L4C10.

   Далее на надо подать напряжение +28 В и проверить начальные режимы транзисторов VT3 и VT4 по постоянному току. Ток смесителя должен составлять 10 мА (соответствует напря­жению на коллекторе транзистора VT3 9 В). Регулировка производится подбором резистора R5. Затем подбором резистора R9 следует установить ток транзистора VT4 18 мА (напряжение на коллекторе 9 В).

   После этого можно перейти к настройке контуров. Первоначальная настройка произво­дится на частоту гетеродина 411 М Гц с помощью пробника, поочередно подключаемого к линиям L6 и L7. Точку подключения пробника надо выбирать по возможности ближе к «холодному» концу линий. Затем на Вход 2 передающего тракта надо подать сигнал частотой 21,2 МГц и увеличивать его до тех пор, пока это не будет влиять на режим транзистора VT3 по постоянному току. Сигнал гетеродина на выходе транзистора VT4 должен при этом заметно уменьшиться. С помощью пробника, подключенного к линии L6, необходимо найти максимум, соот­ветствующий частоте 432,2 МГц. Это должен быть ближайший максимум в сторону уменьшения емкости конденсатора С16. Аналогичным образом следует настроить следующий контур.

Диапазон 1296 МГц

Аппаратура этого и более высокочастот­ных диапазонов в обычном транзистор­ном варианте доволь­но сложна для изго­товления в домашних условиях.

   В этом разделе я предлагаю вам позна­комиться с организа­цией смешивания ВЧ сигналов несколько не­обычным способом с применением электронного прибора, называемого варактор. Варактор - это специальный диод, предназначенный для умножения ВЧ сигналов. Подобный вариант подробно описан в [1].

   На рис. 8.6 показана принципиальная схема, которая представляет собой часть схемы УКВ радиостанции на частоту 1296 МГц.

   На Вход 1 подается сигнал от кварцевого гетеродина с частотой 384 МГц. Транзисторы VT4, VT3 и VT2 усиливают этот сигнал до мощ­ности порядка 1...1,5 Вт. Именно такой мощности сигнал необходим для нормальной работы варактора КА602Б, который работает в режиме утроения частоты. Коэффициент усиления трех- каскадного усилителя на VT4, VT3 и VT2 состав­ляет примерно 30 дБ и делится поровну между каскадами. С входа Вход 2 в цепь варактора через конденсатор С13 и контур L6C12 подается сигнал с частотой 144... 146 МГц, в результате чего утроенный варактором сигнал смешивается с сигналом из Входа 2.

   384 х 3 = 1152 МГц - частота сигнала после умножения,

   1152 + 144...146 = 1296...1298 МГц - частота сигнала после преобразования.

   Суммарная частота выделяется фильтром, состоящим из контуров L3C8 L4C6, выполняю­щим основную селекцию выходного сигнала.

  Контур L7C11 настроен на частоту поступаю­щего по Вход 2 сигнала, контур L6C12 служит для согласования выхода VT2 с умножителем на варакторе. Контур L5C10 настраивается на частоту 384 х 2 + 144 = 912 Мгц и служит для подавления второй гармоники кварцевого гетеродина с добавкой, полученной по Вход 2.

   Транзистор VT1 усиливает суммарный сигнал и подает его к следующим усилительным каскадам. Налаживание смесителя следует начать с уста­новки величин начальных токов транзисторов VT4, VT3 и VT2. При отсутствии возбуждения коллекторный ток транзистора VT4 должен быть 60 мА, VT3—40 мА, транзистора VT1 - 20 мА.

   После этого можно переходить к оконечному усилителю гетеродина. Подстройкой конденсато­ра С22 надо добиться максимальных показаний вольтметра, включенного параллельно резисто­ру R11. Затем с помощью конденсатора С19 сле­дует настроить согласующую цепь по максимуму тока транзистора VT3. Аналогично с помощью конденсатора С16 надо настроиться на макси­мальный ток транзистора VT2. Для регулировки выходной цепи транзистора VT2 необходимо параллельно резистору R4 подключить микро­амперметр с током полного отклонениия 50 мкА и внутренним сопротивлением 2000 Ом. Можно, конечно, воспользоваться любым другим прибо­ром с током полного отклонения до 0,5—1,0 мА. При этом надо подобрать сопротивление резис­тора R4 или вовсе исключить его из схемы с таким расчетом, чтобы максимальное отклоне­ние прибора соответствовало постоянному напряжению автосмещения на варакторном диоде VD2 равному 40...60 В. Далее регулиров­кой конденсаторов С12 и С14 надо добиться то­го, чтобы это напряжение достигло максималь­ного значения (30...40 В). Коллекторный ток транзистора VT2 должен составлять 170 мА, VT3—100 мА, а транзистора VT4—80 мА.

  Следующим этапом надо переходить к налажи­ванию варакторного умножителя—преобразо­вателя. Этот наиболее сложный и ответственный этап настройки удобнее всего выполнить с по­мощью измерительной линии или резонансного волномера, который мог бы перекрывать диапа­зон 1100—1300 МГц. Дело в том, что в отличие от обычного диодного смесителя параметри­ческий преобразователь при некоторых условиях склонен к параметрическому самовозбуждению. Опасность такого самовозбуждения тем больше, чем больше мощность генератора накачки (в данном случае гетеродина) и чем больше мощность, которую предполагается получить на выходе преобразователя.

   Сначала на вход преобразователя надо подать сигнал с частотой 144 МГц, подстроить входной контур конденсатором С11 и увеличить этот сигнал до значения, при котором постоянное напряжение на диоде VD2 изменится примерно на 10%. После этого с помощью отрезка кабеля к линии L4 (ближе к «холодному» концу) надо подключить волномер, настроенный на частоту 1296 МГц. Изменением емкости конденсаторов С8 и С9 надо добиться максимальных показаний волномера. Одновременно надо подстроить конденсаторы С12 и С14. Как показала практика, преобразователь более устойчив, если конден­сатор С12 несколько расстроить относительно максимума в сторону большей емкости. Затем надо переключить волномер к линии L3 и настроить его на частоту 1296 МГц с помощью конденсатора Сб.

   Дальнейшую настройку лучше производить непосредственно по току коллектора транзис­тора VT1. Для этого надо сначала подстроить базовую цепь транзистора с помощью конденса­тора С4. Затем надо повторить процедуру настройки. Подбирая также емкости связи С5, С7, С9 и амплитуду сигнала с частотой 144 МГц.

   На мощность выходного сигнала и на устойчи­вость преобразователя также влияет настройка ненагруженного резонатора L5C10. Этот резона­тор надо настроить на частоту 912 МГц. Регули­ровку можно осуществить с помощью волномера, слабо связанного с линией L5, или просто по максимуму выходного сигнала.

   После того, как выполнен весь цикл настройки, коллекторный ток транзистора ЗТЗ должен достичь значения 180—200 мА. Следует заметить, что этот ток зависит также от настройки коллекторной цепи транзистора VT1. При настройке коллекторной цепи в резонанс происходит заметное уменьшение тока, вызван­ное наличием внутренней отрицательной обрат­ной связи. Поэтому окончательное измерение тока транзистора VT1 надо сделать после того, как будет настроен весь передающий тракт. Ток должен быть равен 150—170 мА.

Тяпичев ГЛ.

Литература: 1. С. Жутяев «Любительская УКВ радиостанция»,

 Москва, «Радио и связь», 1981