Hocheffizienter Frequenzumrichter für elektronische Schlüssel. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer

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Heutzutage ist es schwierig, die Leser mit neuen Schaltungslösungen zu überraschen – alles scheint längst erfunden zu sein. Und doch ist das Erstaunliche da. Für die Überraschung sorgte diesmal ein einfacher und vielen Funkamateuren bekannter 74HC4066-Chip, der elektronische Hochgeschwindigkeitsschlüssel enthält. Auf der Grundlage dieser Mikroschaltung entwickelte der Autor einen originellen Frequenzumrichter, dessen Beschreibung den Lesern zur Verfügung gestellt wird.

Derzeit werden in Mischeinheiten von Empfangs- und Sendegeräten häufig Hochgeschwindigkeitsschlüsselelemente verwendet, die normalerweise auf Feldeffekttransistoren basieren. Durch den Einsatz solcher Tasten können die dynamischen Parameter von Mischpulten deutlich verbessert werden.

Wie sich herausstellte, beschränken sich die Möglichkeiten schneller elektronischer Schlüssel jedoch keineswegs auf die Umschaltung analoger und digitaler Signale. Auf elektronischen Tasten können Sie nicht nur einen Mixer, sondern auch einen lokalen Oszillator betreiben. Darüber hinaus sind in der Mikroschaltung 4HC74 4066 analoge Hochgeschwindigkeitstasten enthalten. Mit größter Einfachheit ermöglichen die Schaltungen die Erstellung eines hochwertigen Frequenzumrichters, d.h. Knoten, der sowohl den Mischer als auch den lokalen Oszillator enthält.

Das Blockschaltbild eines solchen Frequenzumsetzers, der im Direktumsetzungsempfänger verwendet wird, ist in Abb.1 dargestellt.

Das Hauptmerkmal der Schaltung besteht darin, dass die Umwandlung bei einer Frequenz erfolgt, die doppelt so hoch ist wie die Frequenz des Lokaloszillators. Ein ähnliches Umwandlungsprinzip wird in einem auf antiparallelen Dioden basierenden Mischer verwendet, der von V. T. Polyakov [2] vorgeschlagen wurde.

Betrachten Sie die Funktionsweise des Konverters bei elektronischen Schlüsseln. Der lokale Oszillator besteht aus den Elementen DD1.3 und DD1.4, die Teil der Mikroschaltung 74NS4066 sind. Wenn das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R1 und R2 zu R3 etwa 18:1 beträgt, beträgt die konstante Komponente der Spannung an den Kondensatoren C1 und C2, die Teil der Überlagerungsschaltung sind, etwa 1,7 V und der Amplitudenwert des variablen Anteils der Lokaloszillatorspannung beträgt etwa 1,3 V.

Aus den Diagrammen in Abb. 2 ist ersichtlich, dass die Spannung an den Kondensatoren C2 und C1, an die die Steuereingänge der Tasten DD2 und DD1.1 angeschlossen sind, die Öffnungsschwelle von erreicht 1.2 V bei einem Wechselspannungspegel von etwa 2.5 des Amplitudenwerts. Bei einem solchen Verhältnis der variablen und konstanten Komponenten der Spannung im Stromkreis beträgt die Dauer des offenen Zustands des Schlüssels ¼ "der Schwingungsperiode des Lokaloszillators.

Da die Lokaloszillatorspannung an den Kondensatoren C1 und C2 gegenphasig ist, öffnen TODD1.1 und DD1.2 abwechselnd für % der Lokaloszillatorperiode mit einem Intervall von ebenfalls ½ der Lokaloszillatorschwingungsperiode. Somit beträgt die Zeit des offenen und geschlossenen Zustands des Schlüssels, der durch die Parallelschaltung von DD1.1 und DD1.2 gebildet wird, die Hälfte der Schwingungsperiode mit einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die Frequenz des lokalen Oszillators, und ist hinsichtlich des Maximums optimal Umwandlungseffizienz bei einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die lokale Oszillatorfrequenz.

Es ist zu beachten, dass die Mischschaltung vollständig umkehrbar ist und wenn an einem der Eingänge ein niederfrequentes Signal angelegt wird, wird am anderen ein hochfrequentes DSB-Signal erzeugt. Lokaler Oszillator, hergestellt auf den Tasten der Mikroschaltung 74NS4066. arbeitet stabil bei Frequenzen bis 11 MHz (bei einer Versorgungsspannung von 5-8) und 18 MHz (bei einer Versorgungsspannung von 10 V), während die Umwandlungsfrequenz 22 bzw. 36 MHz beträgt.

Offensichtlich verbessert die Verwendung moderner Mikroschaltungen elektronischer Hochgeschwindigkeitsschalter (z. B. FST3126) in einem Frequenzumrichter die Parameter des Umrichters – erhöht die maximale Umwandlungsfrequenz und reduziert Verluste im Mischer.

Die Verwendung eines Frequenzumsetzers, dessen lokaler Oszillator mit einer Frequenz arbeitet, die doppelt so niedrig ist wie die Empfangsfrequenz, bietet mehrere Vorteile. Erstens ist es bei einer niedrigeren Frequenz einfacher, die erforderliche Frequenzstabilität zu erreichen. Zweitens wird der Pegel des die Antenne durchdringenden Lokaloszillatorsignals reduziert, was zu einer deutlichen Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Störungen in Form eines multiplikativen Hintergrunds führt. Drittens können diese Schaltkreise, da die Eingangs- und Lokaloszillatorschaltungen auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind, in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden, ohne dass ein erhöhtes Eindringen des Lokaloszillatorsignals in die Eingangsschaltungen des Empfängers und eine Unsymmetrie des Mischers befürchtet werden müssen. Dadurch wird das Design des Empfängers vereinfacht und seine Abmessungen reduziert.

Darüber hinaus weist der Konverter einen geringen Stromverbrauch auf, was besonders bei Empfängern mit eigener Stromversorgung wichtig ist. Beispielsweise beträgt die Stromaufnahme des Frequenzumrichters bei Betrieb im Bereich von 80 m (3,6 MHz) nur 3,2 mA bei einer Versorgungsspannung von 5 V. Gleichzeitig sind die hohen dynamischen Parameter der auf 74HC4066-Schaltern aufgebauten Mischer inhärent bleiben erhalten.

Dieser Frequenzumrichter kann erfolgreich in einem Superheterodyn-Empfänger oder -Transceiver eingesetzt werden. Da die empfangene Frequenz um den Wert der ZF von der Lokaloszillatorfrequenz getrennt ist. In einigen Fällen ist es praktisch, die Umwandlung bei der lokalen Oszillatorfrequenz durchzuführen und den Mischer gemäß einer symmetrischen Schaltung auszuführen. Eine solche Implementierung des Mischers ist in Abb.3 dargestellt. In dieser Schaltung liegt bei einem Verhältnis der Widerstände der Widerstände R1 und R2 zu R2 von etwa 1:1 die konstante Komponente der Spannung an den Kondensatoren C2 und C2,5 nahe bei 4 V, und wie aus Abb. In 1.1 beträgt die Öffnungszeit der Tasten DD1.2 und DD0.5 etwa XNUMX LO-Spannungsperiode.

Basierend auf diesem Frequenzwandler kann ein synchroner AM-Signaldetektor hergestellt werden. Das Schema des Detektors ist in Abb. 5 dargestellt. Der lokale Oszillator arbeitet mit einer Frequenz, die zweimal niedriger ist als die Frequenz des empfangenen Signals. Die Synchronisation der Lokaloszillatorfrequenz mit der Trägerfrequenz des Empfangssignals erfolgt durch Direkterfassung.

Die Funktion des Synchrondetektors wurde beim Empfang von Radiosendern des 41-m-Rundfunkbandes getestet. Die Empfangsqualität von Radiosendern, die bei mittlerer Lautstärke empfangen wurden, war hoch. Es ist zu beachten, dass durch die Einbeziehung eines Feldeffekttransistors der Bereich der Eingangssignalpegel, die ohne Verzerrung empfangen werden, begrenzt ist. Um es zu erweitern, müssen Sie dem Stromkreis einen abgestimmten Widerstand mit einem Widerstand von 680 Ohm hinzufügen. Einer der äußersten Ausgänge ist anstelle des Drains des Feldeffekttransistors mit dem Verbindungspunkt der Tasten verbunden, der Drain wiederum ist mit dem Ausgang des beweglichen Kontakts des Widerstands verbunden. Der andere extreme Ausgang ist mit einem gemeinsamen Kabel verbunden. Mit einem variablen Widerstand ist es nun möglich, das Frequenzerfassungsband des Lokaloszillators abhängig vom Signalpegel am Detektoreingang anzupassen und so die beste Selektivität zu erreichen.

Bei der praktischen Herstellung von Frequenzumrichtern gemäß den obigen Schemata werden die Induktivität der Spule A und die Kapazität der Kondensatoren C1-C2 der Lokaloszillatorschaltung nach den Formeln berechnet:

C1 \u2d C3618 \uXNUMXd XNUMX / Fg,

wobei L die Induktivität in Mikrohenry ist; C die Kapazität in Picofarad ist; Fg - lokale Oszillatorfrequenz in Megahertz.

Literatur

1. V. T. Polyakov. Funkamateure über die Direktumwandlungstechnik. - M.: Patriot, 1990.

Autor: O. Schipilow, Kobrin.

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