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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK 1296 MHz – ganz einfach! Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation Der Artikel enthält eine Beschreibung einfacher Geräte, die Funkamateuren bei der anfänglichen Entwicklung des 1296-MHz-Bereichs helfen. Eine Reihe ähnlicher Geräte nahm am Wettbewerb „Feldtag – 2002“ teil und ermöglichte trotz ihrer Einfachheit die Kommunikation über Entfernungen von 150 bis 200 km. Der Zweck dieser Veröffentlichung besteht darin, anderen Funkamateuren zu zeigen, dass die vorherrschende Meinung über die Schwierigkeit, Geräte für den Bereich 1260...1300 MHz zu entwerfen, nicht ganz fair ist. Der Artikel richtet sich an diejenigen, die wie der Autor den Umgang mit einem Lötkolben noch nicht verlernt haben und lieber an selbst hergestellten Geräten arbeiten. Ich möchte betonen, dass selbstgebaute Geräte grundsätzlich sehr hochwertig und sogar besser als andere industriell gefertigte Geräte sein können. In diesem Fall erfordert der Bau jedoch viel Zeit und Mühe. Um die Entwicklung des 1296-MHz-Bereichs zu beschleunigen, wurde die Aufgabe gestellt, Geräte mit maximaler Einfachheit zu entwickeln, die mit guten Antennen den Betrieb über Entfernungen von mehreren zehn Kilometern oder mehr ermöglichen. Mit dem hier beschriebenen einfachsten Konverter können Sie Signale von Amateurstationen empfangen, die im 23-cm-Bereich arbeiten. Wenn ein Funkamateur auch über einen Sender im 432-MHz-Bereich verfügt, können Sie durch Hinzufügen eines einfachen Varaktor-Tripplers mit der Arbeit beginnen bei der Übertragung. Konverter 1296/144 MHz Der Konverter ist für die Zusammenarbeit mit einem Empfänger mit einer Reichweite von zwei Metern ausgelegt. Wenn dieser Empfänger nur den Amateurbereich von 144...146 MHz abdeckt, beträgt die Überlappung im 23-cm-Bereich nur 2 MHz. Bei größerer Überlappung im Zwei-Meter-Bereich kommt es auch zu größerer Überlappung im 23-cm-Bereich. Normalerweise reicht ein Empfangsfrequenzband von 2 MHz völlig aus, gleichzeitig aber auch, um den gewünschten Empfangsanteil auszuwählen Im Bereich von 1260 ... 1300 MHz ist eine genaue Auswahl der Frequenz des Master-Lokaloszillators erforderlich. Damit beispielsweise eine Frequenz von 1296 MHz der Abstimmfrequenz eines Basisempfängers von 145 MHz entspricht, ist ein Quarzkristall bei 63,944 MHz erforderlich. Bei einem größeren Überlappungsband des Basisempfängers sind die Anforderungen an die Frequenz des Quarzresonators weniger streng. Das schematische Diagramm des Konverters ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Das Eingangssignal wird durch einen verkürzten Halbwellenresonator gefiltert, der aus der Streifenleitung L1 und dem Trimmerkondensator C1 besteht. Diese Gestaltung der Eingangsschaltung ermöglicht die Verwendung eines Kondensators vom Typ KPK-MP, der für diese Frequenzen eine sehr große Selbstinduktivität aufweist. Der Wandler verfügt über keinen HF-Verstärker und die erste Stufe ist ein Mischer auf Basis der VD1-Diode. Das Fehlen von UHF erklärt sich dadurch, dass erstens die Empfindlichkeit des Basisempfängers in der Regel sehr hoch ist und selbst in dieser einfachsten Variante die Empfindlichkeit des Gesamtsystems bei 1296 MHz etwa 1 µV beträgt. Zweitens ist es zur Erzielung einer hohen Empfindlichkeit bei Frequenzen in der Größenordnung von 1 GHz ratsam, den UHF-Empfänger direkt in der Nähe der Antenne in Form einer separaten Einheit zu installieren. Ein solcher Block kann in Zukunft hergestellt werden. Eine Besonderheit dieses Konverters ist auch, dass der Mischer auf der dritten Harmonischen des Lokaloszillators arbeitet und eine weit verbreitete Schottky-Diode vom Typ KD922A verwendet, die mit einer maximalen Nennfrequenz von 1000 MHz auch bei 1300 MHz gut funktioniert MHz. Der Betrieb des Mischers bei der dritten Harmonischen bedeutet, dass die letzte Verdreifachung der Frequenz des Generators, der als Lokaloszillator dient, in der Mischdiode VD1 selbst erfolgt, ohne die entsprechende Frequenz durch irgendeine Schaltung zu isolieren. Der Einsatz einer Schottky-Diode ist unbedingt erforderlich. Vom Autor durchgeführte Berechnungen zeigen, dass die Verwendung einer herkömmlichen Diode mit pn-Übergang und die Aufrechterhaltung einer hohen Umwandlungseffizienz bei der dritten Harmonischen eine Lokaloszillatorspannung von etwa 5 V direkt an der Diode erfordert, was zu unnötigen Komplikationen des Lokaloszillators führt . Aufgrund der Tatsache, dass der Mischer mit der höchsten Harmonischen des lokalen Oszillators arbeitet, wird auch an die Diode eine konstante sperrende automatische Vorspannung angelegt, die am Widerstand R1 gebildet wird. Berechnungen zufolge ist bei einer Lokaloszillatorspannung von etwa 1 V und einem Strom durch die KD922A-Diode von 0,25 mA der Umwandlungswirkungsgrad bei der dritten Harmonischen des Lokaloszillators nur 2 dB schlechter als der Umwandlungswirkungsgrad bei der ersten Harmonischen von der lokale Oszillator. Der Betriebsstrom der Diode wird durch die Wahl des Widerstands R1 sichergestellt. Bei dieser Konstruktion muss bei kurzgeschlossenem Auto-Bias-Widerstand der Strom durch die Diode mindestens 0,4 mA betragen, sonst beginnt die Umwandlungseffizienz zu sinken. Ein höherer Stromwert erhöht die Umwandlungseffizienz nur geringfügig, wenn auch nur geringfügig. In jedem Fall ist es notwendig, die maximale Lokaloszillatorspannung zu erreichen und den Auto-Bias-Widerstand auszuwählen, um den Strom durch die Diode einzustellen, der maximale Empfindlichkeit bietet. Normalerweise liegt dieser bei etwa 0,25 mA. Der Lokaloszillator des Wandlers ist dreistufig und besteht aus einem durch ZQ1-Quarz stabilisierten Hauptoszillator am Transistor VT3 und zwei Frequenzvervielfachern an den Transistoren VT2 und VT1. Der Quarzresonator ZQ1 wird mit der fünften mechanischen Harmonischen angeregt, was eine Frequenz von 63,5 MHz ergibt. Um die Filterung zu verbessern, verwenden die Multiplizierer zweikreisige Bandpassfilter. Der L6C10C11C12L7-Filter wählt die zweite Harmonische der Hauptoszillatorfrequenz – 127 MHz, und der L2C2C4CsvL5C3-Filter wählt die dritte Harmonische der Frequenz 127 MHz – 381 MHz aus. Der Kondensator CSV ist strukturell aufgebaut, da seine Kapazität sehr klein ist. Die Lokaloszillatorspannung mit einer Frequenz von 381 MHz wird der Mischdiode VD1 zugeführt und die letzte Lokaloszillatorschaltung L2C2C4 fungiert als Tiefpassfilter gegenüber dem Zwischenfrequenzsignal. Die L3C6L4-Schaltung filtert das ZF-Signal und passt den Mischer an den Eingang des Basisempfängers an. Im Hauptoszillator verwendete der Autor einen speziellen harmonischen Quarzresonator bei 63,5 MHz, es kann aber auch ein normaler Resonator bei 12,7 MHz verwendet werden. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass nicht alle Exemplare solcher Resonatoren stabil bei der fünften mechanischen Harmonischen arbeiten. Sie können auch einen Resonator mit einer Grundfrequenz von 14,1 MHz verwenden und ihn bei der dritten mechanischen Harmonischen – 42,3 MHz – anregen. Dazu ist es notwendig, die Kapazität des Kondensators C15 zu erhöhen. In dieser Ausführungsform sollte die dritte Harmonische des Hauptoszillators – 126,9 MHz – im ersten Multiplizierer zugewiesen werden. Der Konverter ist auf einer Platine aus 1,5 mm dickem Folienfiberglas montiert. Seine Abmessungen und die Anordnung der Elemente darauf sind in Abb. dargestellt. 2. Die als gemeinsame Leitung verwendete Platinenfolie sollte den größten Teil der Platine bedecken.
Die Montage erfolgt im Scharnierverfahren an den Anschlüssen der Elemente, wobei auch mehrere mit einem scharfen Messer geschnittene Montagepads verwendet werden. Sie können auch die bekannte Technologie zur Herstellung von Montageplattformen verwenden, die einst von S. Zhutyaev (RW3BP) vorgeschlagen wurde. Als Befestigungspunkte für die Teile dienen die Statorleitungen der eingestellten Kondensatoren (die Rotorleitungen sind mit der Platinenfolie verlötet, was eine starre Befestigung der Kondensatoren gewährleistet). Wir sollten nicht vergessen, dass bei Mikrowellen die Länge der Verbindungsdrähte und Leitungen der installierten Teile minimal sein sollte. Bei diesen Frequenzen sind 5 mm bereits ein sehr langer Leiter. Dies gilt insbesondere für die Leitungen der Mischdiode VD1, deren Länge minimal sein sollte. Beim Löten einer Diode ist die Verwendung eines Kühlkörpers erforderlich und es empfiehlt sich, Niedertemperaturlot zu verwenden. Der Wandler verwendet abgestimmte Kondensatoren KPK-MP, Konstantkondensatoren – KD, KT oder KM. Es empfiehlt sich, einen bleifreien Kondensator C4, Typ K10-42 zu verwenden. Kondensator SSV - zwei Stücke PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 15 mm, die in einem Abstand von 1 mm voneinander angeordnet sind. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, empfiehlt es sich, auf einen davon einen Schlauch aus Fluorkunststoff zu stecken. Es ist zweckmäßig, Stützkondensatoren als Blockkondensatoren C5, C8, C13, C19 zu verwenden, wodurch die erforderliche Anzahl ausgeschnittener Montagepads reduziert wird, da die Anschlüsse dieser Kondensatoren als solche verwendet werden können. Alle Widerstände sind MLT-0,25. Transistoren können durch KT316, KT325 mit jedem beliebigen Buchstaben ersetzt werden. Die Eingangsresonatorleitung L1 besteht aus einem 6 mm breiten und 62 mm langen Streifen Kupferfolie. Ein U-förmiger Bügel von 50 mm Länge und 3 mm Höhe mit 3 mm Neigung wird gebogen (siehe oberer Teil von Abb. 3), der dann auf die Platine gelötet wird. Die Dicke der Kupferfolie spielt keine Rolle, solange sie für eine ausreichende mechanische Festigkeit der Struktur sorgt (0,2 mm reichen bereits aus). Der Statoranschluss des Abstimmkondensators C1 ist in der Mitte der Leitung angelötet. Die Anschlüsse des Kondensatorrotors sind an den „gemeinsamen Draht“ angelötet (unterer Teil von Abb. 3).
Die Induktoren L2-L8 sind rahmenlos und mit blankem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,8 mm umwickelt. Die Spulen L2, L5 haben jeweils 2 Windungen, gewickelt auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 4 mm, die Wickellänge beträgt 7 mm. Spulen L3, L4 – jeweils 7 Windungen, gewickelt auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 6 mm, Wickellänge – 14 mm. Die Abzweigung bei L4 erfolgt entsprechend dem Spulenmuster vom dritten von links. Spulen L6, L7 – jeweils 4,5 Windungen, gewickelt auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 6 mm, Wickellänge – 10 mm. Der Hahn bei L7 erfolgt ab der 1. Runde, gezählt vom „heißen“ Ende. Die L8-Spule hat 6 Windungen, die auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 6 mm gewickelt sind, die Wickellänge beträgt 18 mm. Der Abzweig bei L8 erfolgt von oben gemäß dem 2. Windungsdiagramm. Der Eingang des Konverters wird mit einem aus Designgründen geeigneten kleinen Stück Koaxialkabel mit dem HF-Anschluss verbunden. Das Kabelgeflecht muss in unmittelbarer Nähe des Einführungspunkts mit dem gemeinsamen Leiter der Platine verlötet werden (ohne ihn zu entwirren). Besser ist es, ein Kabel mit Fluorkunststoff-Isolierung zu verwenden, das beim Löten nicht schmilzt. Es ist praktisch, den Eingangsstecker vom Typ „Kabel“ zu verwenden, zum Beispiel CP-50-1, CP-50-163. Wenn Sie einen „Geräte“-Stecker verwenden, müssen Sie das Kabelgeflecht mit mehreren Folienstreifen möglichst geringer Länge direkt neben dem Steckerisolator mit dem Steckergehäuse verbinden. Ansonsten weist das Design des Konverters keine Besonderheiten auf. Beim Einrichten des Konverters geht es darum, die Schaltkreise auf die angegebenen Frequenzen einzustellen und den Betriebsstrom durch die Mischdiode einzustellen. Dazu muss in der Einrichtungsphase ein Milliamperemeter mit einem Gesamtabweichungsstrom von 1 mA in Reihe mit dem Widerstand R1 eingeschaltet werden. Es empfiehlt sich, mithilfe eines geeigneten Empfängers zu überprüfen, ob die erforderlichen Oberwellen in den lokalen Oszillator-Multiplizierschaltungen isoliert sind und ob der Master-Oszillator mit der erforderlichen Frequenz arbeitet. Es ist zu beachten, dass beim Ändern des Modus der Mischdiode der Eingangsresonator und die letzte lokale Oszillatorschaltung aufgrund einer Änderung der Diodenkapazität etwas verstimmt werden. Daher ist es beim Ändern des Auto-Bias-Widerstands der Diode erforderlich, die Schaltkreise anzupassen. In der ersten Phase des Aufbaus nutzte der Autor Signale von Basisstationen des GSM-900-Systems, die bei einer Frequenz von 960 MHz arbeiten, als Eingangssignal und stimmte den Eingangsresonator auf den Spiegelkanal ab. Mit einem Abstimmkondensator C1 wird der Eingangsresonator im Bereich von ca. 800...1500 MHz abgestimmt. Bei Verwendung von 63,5-MHz-Quarz sind GSM-900-Signale (das charakteristische Summen der digitalen Übertragung) zu hören, wenn der Empfänger auf eine Frequenz von (ungefähr!) (3 x 381) - 960 = 183 MHz eingestellt ist. Außerdem sind diese Signale bei einer Frequenz von 960 – (2 x 381) = 198 MHz zu hören (Umwandlung bei der zweiten Harmonischen des Lokaloszillators). Sie sollten die Umwandlung bei der dritten Betriebsharmonischen des Lokaloszillators wählen (die maximale Umwandlungseffizienz bei verschiedenen Harmonischen des Lokaloszillators entspricht leicht unterschiedlichen Einstellungen). Danach müssen Sie nur noch den Eingangsresonator auf die Betriebsfrequenz einstellen (hier benötigen Sie ein Signal mit der Frequenz des Amateurbereichs), den Ausgangskreis des Wandlers mit dem Kondensator C6 auf die Zwischenfrequenz einstellen und etwas verfeinern Einstellung der L2C2C4-Schaltung. Multiplikator 432/1296 MHz Ein einfacher Frequenzvervielfacher 432/1296 MHz, dessen Schaltung in Abb. dargestellt ist. 4 ermöglicht in Kombination mit einem Sender im Bereich 430...433 MHz den Empfang eines Signals im Bereich 1290...1299 MHz.
Der Basis-Kollektor-Übergang des KT610A-Transistors wird im Design als Varaktor verwendet. Außerdem wurde der Transistor KT913A getestet, der es ermöglichte, mehr Leistung zu erhalten. Die Wahl eines Transistors als Varaktor beruht auf seinem praktischen Design, das die Verwendung einer sequentiellen Multiplizierschaltung ermöglicht. Die Emitteranschlüsse des Transistors werden nicht verwendet und müssen in der Nähe des Transistorkörpers abgeschnitten werden. Wie Experimente und theoretische Berechnungen gezeigt haben, ist es zur Erzielung einer ausreichenden Effizienz bei der Erzeugung der dritten Harmonischen erforderlich, in die Schaltung eine sogenannte „Leerlaufschaltung“ einzuführen, die auf die zweite Harmonische des Eingangssignals abgestimmt ist. Dieser „Leerlaufkreis“ ist im Diagramm mit L2C4 bezeichnet und am Eingang des Varaktors angeschlossen. Am Ausgang des Multiplizierers kommen zwei gekoppelte L3C5L4L5C6-Resonatoren zum Einsatz, was eine geringe Störemission ermöglicht. Das Design der Resonatoren (sowohl Ausgangs- als auch Leerlaufresonatoren) ist identisch mit denen, die im Konverter verwendet werden. Erinnern wir uns daran, dass ein solcher Resonator mit einem Abstimmkondensator im Bereich von 800 ... 1500 MHz abgestimmt werden kann und daher die „Leerlaufschaltung“ im Design mit den Ausgangsschaltungen identisch ist, obwohl sie auf eine andere Harmonische abgestimmt ist Eingangssignal. Falls es nicht möglich ist, den „Leerlaufkreis“ auf 864 MHz einzustellen, können Sie die Kapazität des Kondensators C3 leicht erhöhen. Der auf 1 MHz abgestimmte Eingangsresonator L1C432 ist „die Hälfte“ des 1296-MHz-Resonators und verwendet außerdem einen größeren Kondensator. Der Multiplikator ist auf einer Platte aus Glasfaserfolie montiert (es kann auch ein Kupferblech verwendet werden). Die Lage der Teile ist in Abb. dargestellt. 5. Die erforderlichen Strukturabmessungen der Resonatoren und die Verbindungspunkte der Elemente mit ihnen sind in Abb. dargestellt. 4. Merkmale des Anschlusses von Eingangs- und Ausgangs-Koaxialkabeln und Hinweise zu Anschlüssen, wie im ersten Teil des Artikels.
Zur Konfiguration des Multiplikators empfiehlt es sich, über ein geeignetes selektives Mikrovoltmeter oder zumindest einen Scanner zu verfügen. Stellen Sie zunächst den Eingangsresonator L1C1 auf eine Frequenz von 432 MHz ein, dann den „Leerlaufkreis“ L2C4 auf die zweite Harmonische – 864 MHz. Dazu ist es notwendig, ein Signal mit einer Frequenz von 432 MHz und einer Leistung von 1...2 W an den Eingang des Multiplizierers anzulegen und beim Empfang des zweiten harmonischen Signals am Scanner die Kondensatoren C1 und C4 anzupassen der maximale Pegel des empfangenen Signals. Die Scannerantenne muss höchstwahrscheinlich abgeklemmt werden. Zukünftig ist es beim Einrichten der Ausgangsresonatoren L3C5 und L5C6 notwendig, C1 und C4 mehrmals anzupassen, da sich die Einstellungen gegenseitig beeinflussen Die Ausgangsresonatoren müssen mithilfe der Kondensatoren C5 und C6 entsprechend den maximalen Messwerten des Ausgangsindikators PA1, einem Mikroamperemeter mit einem Gesamtabweichungsstrom von 200 μA, angepasst werden. Es ist zu beachten, dass der Abstimmungsbereich von Resonatoren mithilfe von Abstimmkondensatoren recht groß ist und es möglich ist, die Ausgangsresonatoren fälschlicherweise auf die zweite Harmonische statt auf die dritte abzustimmen. Typischerweise wird die Abstimmung auf die zweite Harmonische erreicht, wenn die Kapazität des Abstimmkondensators nahe am Maximum liegt, und auf die dritte – etwa in der mittleren Position des Kondensatorrotors. Darüber hinaus hängt die Abstimmung der Resonatoren etwas vom Pegel des Eingangssignals ab. Daher ist bei einer Umstellung der Sendeleistung auf 432 MHz eine Klärung der Einstellung erforderlich. Bei richtiger Konfiguration des Multiplikators sollte sein Wirkungsgrad 50...70 % betragen. Wenn Sie also beispielsweise ein Signal mit einer Leistung von etwa 5 W bei einer Frequenz von 432 MHz anlegen, können Sie eine Leistung von 2,5...3,5 W bei einer Frequenz von 1296 MHz erhalten. Autor: A. Yurkov (RA9MB), Omsk
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