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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Funktionen zum Einrichten von Mischern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Knoten von Amateurfunkgeräten. Mischer, Frequenzumrichter Aufgrund ihrer Einfachheit, hohen Empfindlichkeit und Selektivität sowie ihrer guten Zuverlässigkeit sind Empfänger und Transceiver mit Direktumwandlung bei Funkamateuren beliebt. Aber nicht immer werden im Gerät, selbst wenn es nach einem etablierten Schema hergestellt wurde, die ihm innewohnenden Fähigkeiten und Parameter von Anfang an realisiert. Als Ergebnis des langjährigen Betriebs des Autors des Artikels dieser Gruppe von Kommunikationsgeräten stellte sich heraus, dass Niederfrequenzknoten (hauptsächlich Bassverstärker) in Betrieb bleiben, wenn die Versorgungsspannung auf 2 ... 6 V (bei einem Nennwert von 9 ... 12 V). Gleichzeitig nimmt ihr Gewinn in der Regel ab. Der Hauptgrund für den unbefriedigenden Betrieb von Direct Conversion Receivern und Transceivern ist die nicht optimale Arbeitsweise des Mischers. Hohe Parameter werden nur bei sorgfältiger Auswahl der heterodynen Hochfrequenzspannung über den Mischerdioden erreicht. Es sollte bei Siliziumdioden innerhalb von 0,6 ... 0,75 V und bei Germanium zwischen 0,15 ... 0,25 V liegen. Bei niedrigeren Lokaloszillatorspannungen nimmt die Mischerverstärkung ab. Sie nimmt auch bei hohen Spannungen ab, da die Dioden fast immer geöffnet sind. Dadurch erhöht sich das Rauschen des Mischpults. Die Stabilität der Frequenz und Amplitude der vom lokalen Oszillator an den Mischer gelieferten Spannung (insbesondere auf den HF-Amateurbändern) hängt weitgehend von der Stabilität der Versorgungsspannung ab. Bei fast allen in der Literatur angegebenen Schaltungen gibt es keine Schaltung zum Einstellen der Überlagerungsspannung an den Mischerdioden. Es wird empfohlen, einen Lokaloszillator-Koppelkondensator mit einem Mischer auszuwählen oder die Windungszahl der Koppelspule zu ändern. Dieser Vorgang ist jedoch sehr zeitaufwändig und gibt darüber hinaus kein Vertrauen, dass das Gerät richtig eingerichtet wurde. Der Nachteil dieser Methode besteht auch darin, dass beim Aufbau der Empfänger (Transceiver) ausgeschaltet und der Kondensator gelötet oder die Spule zurückgespult werden muss. Aber während dieser Zeit funktioniert die Amateurstation, deren Empfangslautstärke eingestellt wird, oft nicht mehr, und daher ist es unmöglich zu wissen, ob die Empfindlichkeit des eingestellten Geräts zunimmt oder abnimmt. Es ist zweckmäßiger, bei stabilem Funkwellendurchgang nach den Signalen eines "schwachen" Senders abzustimmen, d.h. wenn es keine merklichen Schwankungen im Pegel des empfangenen Signals gibt. Aufgrund des Mangels an notwendigen Messinstrumenten werden Direktumwandlungsempfänger und Transceiver oft „nach Gehör“ abgestimmt, was nicht die beste Art ist, ihre Parameter zu reflektieren.
Auf Abb. 1 zeigt ein Diagramm einer Voltmeter-Sonde, modifiziert gemäß den Empfehlungen in [2]. Damit können Sie die Lokaloszillatorspannung direkt an den Mischerdioden ziemlich genau messen. Erwägen Sie einfache Möglichkeiten zur Abstimmung und Verfeinerung von Empfängern und Transceivern mit Direktumwandlung, mit denen Sie die oben genannten Konstruktionsfehler beseitigen können.
Zunächst ist es bei der Fertigstellung erforderlich, eine Schaltung zur Stabilisierung der Speisespannung des Lokaloszillators einzuführen. Die Stabilisatorschaltung ist in Abb. 2 dargestellt. 1. Die Zenerdiode VD1,5 wird mit einer Stabilisierungsspannung ausgewählt, die 2 ... 1 mal kleiner als die Nennversorgungsspannung des Empfängers (Transceiver) ist. Der Widerstand R1 stellt den optimalen Strom durch die Zenerdiode ein. Der Widerstandswert des Widerstands R1 muss so sein, dass der Stabilisierungsstrom der Zenerdiode VD1 den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Der Kondensator CXNUMX reduziert das "Leck" des Zenerdiodenrauschens, was zu einer reduzierten Rauschmodulation der Lokaloszillatorspannung und einem reduzierten Gesamtempfängerrauschen führt. Es ist zweckmäßig, die HF-Spannung an den Mischerdioden mit einem nicht-induktiven Abstimmwiderstand zu ändern, der parallel oder in Reihe mit der Kopplungsspule (jeweils R1 in Fig. 3 und 4) geschaltet ist.
Im letzteren Fall können Sie sowohl den Transformator (Abb. 4, a) Verbindung des lokalen Oszillators mit dem Mischer als auch den Spartransformator (Abb. 4,6) verwenden. Bei einer genaueren Einstellung der Lokaloszillatorspannung (z. B. beim Empfang von Signalen von schwer hörbaren Sendern "nach Gehör") wird das HF-Voltmeter ausgeschaltet.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei Anwendung der obigen Verbesserungen die Anzahl der Windungen der Kopplungsspulen leicht erhöht werden sollte, da die Einführung eines Abstimmwiderstands die Ausgangsspannung des lokalen Oszillators verringert. Dies gilt insbesondere für die Variante, deren Schema in Abb. 3 dargestellt ist. Die Windungszahl der Koppelspule, der Widerstandswert des Widerstands R1 und die Kapazität des Kondensators C2 müssen zusammen so sein, dass die Spannung an den Siliziumdioden des Mischers von 0 bis 1,2 ... 2 V eingestellt werden kann. auf Germanium - von 0 bis 0,5 ... 1 V. In diesem Fall wird die optimale Spannung ungefähr in der Mittelstellung des Schiebers des Widerstands R1 erreicht. Die Ausgangsspannung des lokalen Oszillators kann durch Änderung der Versorgungsspannung angepasst werden, wie es beispielsweise in [3] durchgeführt wurde. Dies ist jedoch nur bei Frequenzen bis 3...4 MHz geeignet. Bei höheren Frequenzen (über 7 MHz) kann eine solche Anpassung zu einer erheblichen Verschiebung der Lokaloszillatorfrequenz führen. Auf Abb. 5 zeigt ein Diagramm eines Lokaloszillators mit einem Pufferknoten, in dem eine Ausgangsspannungsregelschaltung eingeführt ist. Beim Wiederholen ist zu berücksichtigen, dass der Emitterfolger keine Spannungsverstärkung liefert und daher die Hochfrequenzspannung an der Koppelspule doppelt so hoch sein muss. als für den normalen Betrieb des Mischers erforderlich.
In der Amateurfunkpraxis werden am häufigsten diodensymmetrische Mischer verwendet. Ihre Hauptvorteile sind die Einfachheit des Designs und der Konfiguration sowie das Fehlen einer Hochfrequenzumschaltung beim Umschalten von Empfang auf Übertragung. Symmetrische Mischer auf Feldeffekt- und Bipolartransistoren werden viel seltener verwendet. In einfachen symmetrischen Diodenmischern können die Lokaloszillatorspannung und einige Nebenprodukte der Ausgangsumwandlung um 35 dB oder mehr unterdrückt werden. Aber solche Ergebnisse werden nur in einer Richtung erzielt: in der, in der der Mischer ausbalanciert ist. Beim Transceiver-Design des Autors [4] ist der Mischer nur zum Leistungsverstärker hin symmetriert. Wenn ein doppelt symmetrischer Mischer [5] verwendet wird, wird das Rauschen verringert, die Empfindlichkeit erhöht und die Störfestigkeit verbessert. Dual Balanced Mixer sind an beiden Eingängen (Ausgängen) symmetrisch. Sie unterdrücken nicht nur Lokaloszillator-Oszillationen, sondern auch das gewandelte Signal, lassen nur die Produkte ihrer Mischung übrig und sorgen so für die Reinheit des Spektrums. Die Verwendung solcher Mischer ermöglicht es, die Anforderungen an das am Mischerausgang enthaltene Clean-up-Filter zu reduzieren und sogar ganz darauf zu verzichten, indem der Mischerausgang direkt mit dem ZF-Verstärker verbunden wird, an dessen Ausgang ein vorhanden sein sollte Hauptauswahlfilter (z. B. ein EMF- oder ein Quarzfilter). Ein Doppelmischer kann beim Empfang mit einem deutlich höheren Signalpegel beaufschlagt werden, da er die Wirkung einer direkten Signal- oder Interferenzerkennung stark abschwächt, d.h. es gibt keine Detektion ohne die Beteiligung von lokalen Oszillatorschwingungen, wie es bei einem herkömmlichen Amplitudendetektor der Fall ist. Am häufigsten wird in Amateurfunkdesigns ein doppelt symmetrischer Mischer verwendet, dessen Diagramm in Abb. 6. Es wird auch Ring genannt, da die Dioden darin enthalten sind, aber im Ring.
Es wird oft empfohlen, diesen Mischer mit Ausgleichselementen R1, C1, C2 (Abb. 7) zu ergänzen. Außerdem muss der Widerstand R1 nicht induktiv sein. Diese Verfeinerung verbessert die Parameter des Mischers.
Bei Arbeiten in Niederfrequenzbereichen werden Hochfrequenztransformatoren in der Regel auf Ferritringe der Größe K7x4x2 mit einer magnetischen Permeabilität von 600 ... 1000 mit drei verdrillten (3-4 Drehungen pro 1 cm Länge) PELSHO gewickelt 0,2 Drähte untereinander. Es werden ungefähr 25 Umdrehungen gemacht (bis der Ring vollständig gefüllt ist). Bei der Installation eines Transformators werden seine Wicklungen gemäß Abb. 6 und 7. Es gibt zwei Hauptoptionen für die Integration eines doppelt symmetrischen Mischers in einen Transceiver. Im ersten geht das Signal sowohl beim Empfang als auch beim Senden in einer Richtung vom Eingang zum Ausgang der Mischer. So wurde es beispielsweise in den bekannten Transceivern „Radio-76“ [6] und „Radio-76M2“ [7] umgesetzt. Zahlreiche Experimente des Autors haben gezeigt, dass bei Unterschreitung der Überlagerungsspannung die Empfindlichkeit im Empfangsbetrieb deutlich abnimmt und bei höherer Spannung die Trägerunterdrückung im Sendebetrieb deutlich abnimmt (die Empfindlichkeit sinkt aber auch dies ist für das Ohr weniger wahrnehmbar als im vorherigen Fall). Die qualitative Abhängigkeit der Hauptparameter der Transceiver vom Spannungspegel des dem Mischer zugeführten Lokaloszillators ist in Abb. 8 dargestellt. 1 (Kurve 2 - Empfindlichkeit beim Empfang, bestimmt durch das Ohr, 3 - Empfindlichkeit gemessen durch Geräte, XNUMX - Trägerunterdrückung beim Senden).
In der zweiten Variante wird das Signal im Empfangsmodus dem Eingang des symmetrischen Mischers und im Sendemodus dem Ausgang zugeführt. Bei dieser Aufnahme wird das Prinzip der Reversibilität des Mischers genutzt. So ist der HF-Pfad des in [8] beschriebenen Transceivers aufgebaut. Auch in diesem Fall kommt es bei der Einstellung des Mischers darauf an, die optimale Überlagerungsspannung einzustellen und sorgfältig auszugleichen. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass der Einstellvorgang nicht von dem Konstruktionsprinzip des HF-Pfades des Transceivers abhängt. Nun ein paar praktische Empfehlungen zum Aufbau des HF-Pfades des Transceivers. Zunächst müssen Sie die Mixer einrichten. Zuvor werden die Motoren der Ausgleichswiderstände in ihnen auf die mittlere Position eingestellt. Als nächstes wird der GSS an die Antennenbuchse des Transceivers angeschlossen und die Überlagerungsspannung an den Mischern schrittweise erhöht. Das Signal vom GSS wird mit einem Pegel zugeführt, der die Empfindlichkeit des Empfangspfades um ein Vielfaches übersteigt. Es ist notwendig, um einen Signalempfang zu erreichen. Wenn kein Generator vorhanden ist, wird der Betrieb nach Gehör durchgeführt, wobei ein Signal von einem SSB-Amateurfunksender oder einem Rauschgenerator auf einer Zenerdiode mit geringer Leistung empfangen wird. Stellen Sie dann abwechselnd jeden der Mischer ein. Zuerst wird die optimale Überlagerungsspannung ausgewählt. Dazu wird nach und nach erhöht und nach Gehör ausgewertet: ob die Lautstärke des Empfangs des GSS-Signals, des Radiosenders oder des Rauschgenerators zunimmt. Wie der Autor anmerkt, steigt mit zunehmender an den Mischer angelegter Überlagerungsspannung die hörbare Empfangslautstärke zunächst an, erreicht ein Maximum und ändert sich dann praktisch nicht (Abb. 8, Kurve 1). Die Überlagerungsspannung sollte so eingestellt werden, dass bei leichter Reduzierung die Empfangslautstärke sinkt und bei leichter Erhöhung nicht ansteigt. In der Praxis wird dies realisiert, indem man sich innerhalb eines kleinen Bereichs der Widerstandsmaschine bewegt, die den Pegel der Ausgangsspannung des lokalen Oszillators steuert. Wenn im Transceiver keine solche Möglichkeit besteht, sollte das Gerät modifiziert werden. Am Ausgang des einen oder anderen lokalen Oszillators wird in der Regel ein Emitterfolger eingeschaltet. Die Verfeinerung erweist sich in diesem Fall als sehr einfach: Der Konstantwiderstand im Emitterkreis des Transistors wird durch einen nichtinduktiven Trimmwiderstand gleicher Größe wie der Konstante ersetzt. Nach der Optimierung der Überlagerungsspannung müssen die Mischer wieder sorgfältiger abgeglichen werden. Ein HF-Millivoltmeter oder ein Oszilloskop wird an den Ein- oder Ausgang angeschlossen (je nach Aufbau des Transceivers) und durch Bewegen des Schiebers des Widerstands R1 und anschließendes Einstellen der Kondensatoren C1 und C2 (siehe Abb. 7) mindestens von Messwerten erreicht wird. Wenn Geräte mit hoher Eingangsimpedanz verwendet werden, sollten am Ein- und Ausgang des Mischers Widerstände mit einem ähnlichen Widerstandswert (innerhalb von 50 ... 100 Ohm) angeschlossen werden. Eine Symmetrierung zum Ausgang des Sendepfades ist bevorzugt. Der Balanceunterschied zwischen Eingang und Ausgang des Mischpults sollte gering sein (wenige Dezibel). Wenn er 10 dB oder mehr erreicht, dann ist dies in der Regel eine Folge der Tatsache, dass die an den Mischer angelegte Überlagerungsspannung viel höher ist als die optimale. Um Mischer zu überprüfen und abzugleichen, hat der Autor einfache Geräte erstellt. Auf Abb. 9, a zeigt eine Schaltung eines HF-Verstärkers, an dessen Eingang ein Mischer angeschlossen ist und an dessen Ausgang ein Hochfrequenz-Voltmeter zur Grobabstimmung (Abb. 9, b) angeschlossen ist, zur Feinabstimmung - eine HF-Sonde (Abb. 9, c). Gleichzeitig müssen keine zusätzlichen Widerstände mit einem Widerstand von 50 ... 100 Ohm im Mischer installiert werden.
Schließlich werden die Mischer abgestimmt, nachdem sie in den Transceiver eingebaut wurden (er wird in den Sendemodus versetzt). Das Gerät muss zunächst in den Empfangsmodus versetzt werden. Um zu verhindern, dass Mikrofongeräusche den Abgleich stören, wird der Eingang des Mikrofonverstärkers kurzgeschlossen. Der Mischer mit der niedrigsten Frequenz wird zuerst abgeglichen und dann der Rest in der Reihenfolge des Signals, das sie im Sendemodus durchläuft, wodurch ein Minimum an HF-Messwerten an einem Lastdummy (Abb. 10) erreicht wird, der an den Leistungsverstärker des Transceivers angeschlossen ist. Passen Sie danach die Einstellungen der verbleibenden Knoten an. Es ist ratsam, diesen Vorgang zwei- oder dreimal zu wiederholen.
Literatur 1. Poljakow V.T. Funkamateure über die Direktumsetzungstechnik. - M.: Patriot, 1990, p. 264.
Autor: Vladislav Artemenko (UT5UDJ), Kiew. Ukraine, KV-Magazin 4,5-97; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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