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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK STV-Konverter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / TV Vor drei Jahrzehnten interessierten sich viele Funkamateure für den Fernsehempfang über große Entfernungen. Wie viel Arbeit, Können und Einfallsreichtum zeigten sie, indem sie Fernsehempfänger verbesserten und komplexe Antennensysteme entwickelten, die es ermöglichten, die Launen der Funkwellenausbreitung zu „umgehen“. Satelliten-Repeater haben den Signalübertragungskanal „stabiler“ gemacht, die technische Umsetzung des Empfangs wurde jedoch keineswegs vereinfacht. Hier haben Funkamateure einen Ort, an dem sie ihr Wissen und Können anwenden können. Der Artikel beschreibt einen Amateurkonverter, dessen Parameter den besten Beispielen der industriellen Produktion in nichts nachstehen. Der vom Autor entwickelte Konverter ist für den Betrieb in Ku-Band-Satellitenfernsehempfangssystemen (10,95 ... 12,0 GHz) mit einer Einzelfrequenzumwandlung ausgelegt. Der Konverter hat folgende Spezifikationen:
Der Wandler ist nach der Schaltung eines rauscharmen Frequenzwandlers aufgebaut, strukturell kombiniert mit einer Antennensystem-Einspeisung und einem eingebauten Eingangssignal-Polarisationsschalter. Sein Schaltplan ist in Abb. dargestellt. 1. Es besteht aus einem Eingangswellenleiter mit darin eingetauchten Sonden (im Schaltplan nicht dargestellt), einem Mikrowellenverstärker aus den Transistoren VT1 - VTZ, einem Bandpassfilter mit Streifenleitungen L9 - L18, einem lokalen Oszillator mit einer Frequenz von 10,0 GHz auf dem Transistor VT4 mit Frequenzstabilisierung, ein symmetrischer Mischer auf der VD2-Diodenbaugruppe, ein Zwischenfrequenzverstärker auf den DA2- und DA3-Chips, ein Spannungsstabilisator auf dem DA4-Chip. Es enthält außerdem ein Gerät auf dem DA1-Chip, das die Funktionen eines Spannungswandlers von +5 V bis -2 V, eines Schalters zur Polarisation und Stromstabilisierung der Feldeffekttransistoren VT1 - VT3 übernimmt. Der Konverter verwendet Mikroschaltungen, Transistoren und Diodenbaugruppen von Hewlett Packard (USA).
Das durch einen Parabolspiegel fokussierte Eingangssignal gelangt in die Zuführung und von dort in einen kreisförmigen Hohlleiter mit einem Durchmesser von 19 mm. Die Verbindung der Streifenleitungen der Gates der Transistoren VT1 und VT2 mit dem Wellenleiter erfolgt über Tauchsonden, die in einem Winkel von 90 Grad im Wellenleiter installiert sind, was den Empfang von Signalen sowohl mit vertikaler als auch horizontaler Polarisation ermöglicht. Die Polarisationsumschaltung im Konverter erfolgt durch eine 13/18 V-Versorgungsspannung, die über ein Kabel an den Ausgangsstecker XW1 zugeführt wird. Die Versorgungsspannung wird über einen Teiler über die Widerstände R9 - R11 dem Eingang des Komparators des DA1-Chips zugeführt. Bei einer Versorgungsspannung von 13 V schaltet die Mikroschaltung DA1 den Transistor VT1 ein und an seinem Drain erscheint eine Spannung von +1,5 V. Gleichzeitig wird der Transistor VT2 durch eine an seinem Gate angelegte negative Spannung von -2 V geschlossen , und zusätzlich wird die Spannung vom Drain dieses Transistors entfernt. Wenn die Versorgungsspannung auf +18 V umgeschaltet wird, schließt der Transistor VT1 und der Transistor VT2 schaltet in den Normalbetrieb. Dadurch können Sie die Art der Polarisation des empfangenen Signals elektronisch ändern. Die Summierung der Signale der Transistoren VT1 und VT2 erfolgt über eine Brücke auf den Streifenleitungen L5, L6. Das Gesamtsignal gelangt zum Gate des Transistors VT3 – der zweiten Verstärkerstufe. Die Transistoren VT1 - VT3 Typ ATF36077 haben eine Verstärkung von 12 dB bei einer Frequenz von 12 GHz bei einer Versorgungsspannung von +1,5 V und einem Strom von 10 mA. Somit beträgt die Gesamtverstärkung des Mikrowellenverstärkers 24 dB bei einer Rauschzahl von etwa 0,5 dB. Um die besten Rauschzahlwerte zu erreichen, ist eine Feinabstimmung der Betriebsart der Transistoren und eine Abstimmung ihrer Ein- und Ausgänge erforderlich. In der Realität ist es möglich, eine Rauschzahl zu erhalten, die um 0,1 dB von der Spezifikation abweicht, sodass die Kennlinien den Maximalwert von Ksh bei einer Frequenz von 12 GHz - 0,6 dB ergeben.
Das verstärkte Mikrowellensignal vom Drain des Transistors VT3 wird dem Eingang des Bandpassfilters L9 - L18 zugeführt, der auf ineinandergreifenden Streifenleitungsresonatoren aufgebaut ist und eine Bandbreite von 10,8 ... 12,0 GHz mit einem ungleichmäßigen Frequenzgang von XNUMX dB aufweist. Vom Ausgang des Filters wird das Mikrowellensignal dem Eingang eines symmetrischen Mischers zugeführt, der auf einer VD2-Diodenanordnung aus Mikrowellendioden mit einer Schottky-Barriere und einer Streifenbrücke besteht. Der andere Eingang des symmetrischen Mischers empfängt ein Signal mit einer Frequenz von 10 GHz vom Ausgang des Lokaloszillators am Transistor VT4. Der Lokaloszillator ist auf einem Feldeffekttransistor nach einer Schaltung mit gemeinsamem Drain, einem offenen Halbwellenresonator, der an die Gate-Source-Schaltung des Transistors angeschlossen ist, und einem stabilisierenden hochwertigen Zylinderresonator ZQ1 aus Titanat aufgebaut -Bariumkeramik. Der Signalumwandlungsverlust beträgt etwa 7 dB. Das Zwischenfrequenzsignal Ff vom Ausgang des symmetrischen Mischers wird über einen Filter an den Elementen L19, C23, C24, R14 dem Eingang der Mikroschaltung DA2 des ZF-Vorverstärkers zugeführt, die gemäß der in der Zeitschrift angegebenen Schaltung hergestellt ist. Instrumente und experimentelle Techniken“, 1984, Nr. 2, S. 111 (Abramov F. G., Volkov Yu. A., Vonsovsky N. N. „Matched Broadband Amplifier“). Der Verstärker auf dem INA51063-Chip hat einen Betriebsfrequenzbereich von 100..2400 MHz mit einer Verstärkung von 22 dB. Vom Ausgang des ZF-Vorverstärkers wird das Signal dem Eingang des letzten ZF-Verstärkers zugeführt, der auf der DA3-Mikroschaltung basiert und einen Betriebsfrequenzbereich von 100...3000 MHz mit einer Verstärkung von 23 dB aufweist. Widerstände R14, R15, R17 mit einem Widerstandswert von 10 Ohm verhindern die Selbsterregung kaskadierter Verstärker, insbesondere wenn die am Anschluss XW1 angeschlossene Last nicht übereinstimmt. Der Wandler wird von einem DA4-Mikroschaltungsstabilisator gespeist, der für eine Spannungsstabilisierung bei +5 V bei einem Strom von bis zu 150 mA sorgt. Der Konverter (mit Ausnahme des Eingangswellenleiters) ist auf einer Leiterplatte (Abb. 2) aus doppelseitiger FAF4-Fluorkunststofffolie mit einer Dicke von 1 mm gefertigt.
Die Position der Leiter und Elemente auf der Platine ist in Abb. dargestellt. 3.
Die Hängeelemente befinden sich auf der Seite der Leiterbahnen, die Folie auf der Rückseite der Platine dient als gemeinsamer Energiebus. Es ist wichtig, dass alle Teile die minimal mögliche Leitungslänge haben; Sie müssen direkt durch Auflöten auf die Leiter montiert werden. Um die auf der Teileseite befindlichen Leiter des gemeinsamen Energiebusses mit der Folie auf der Rückseite der Platine zu verbinden, werden in diese mehrere metallisierte Löcher gebohrt. Der Wandler verwendet Widerstände vom Typ P1-12 mit einer Verlustleistung von 0,125 W. Es können Widerstände dieses Typs mit einer Leistung von 0,062 W und Widerstände R1-8 mit einer Leistung von 0,125 und 0,25 W verwendet werden. Kondensatoren vom Typ K10-47v werden in Niederfrequenzkreisen und Leistungskreisen eingesetzt. Kondensatoren C9, C12 und C13 - K10-42. Kondensatoren in Hochfrequenzschaltungen, deren Kapazität im Diagramm nicht angegeben ist (C5 - C8, C15, C17, C22, C24), werden „gedruckt“ hergestellt – ihre Kapazität wird durch speziell geformte Platten gebildet gedruckte Leiterbahn und einen gemeinsamen Strombus mit dem Platinenmaterial als Dielektrikum. Hochfrequenzstecker XW1 Typ F-75 (erhältlich auf den Radiomärkten der GUS-Staaten). Transistoren, Diodenbaugruppen und Mikroschaltungen stammen von HewlettPackard (USA). Als VT4 dürfen die Transistoren AP324A-2 und AP325A-2 verwendet werden, die Transistoren VT1-VT3 sind mit ähnlichen von Siemens, NEC, Philips oder AP330A-2 und 3P343A-2 hergestellten Transistoren austauschbar, im letzteren Fall jedoch das Rauschen Die Kennzahl des Konverters wird leicht ansteigen. Die HSMS2802 (VD1)-Diodenbaugruppe kann durch zwei KD514A- oder KD512A-Dioden und die HSMS8202 (VD2)-Baugruppe durch zwei KA120A- oder KA120AR-Dioden ersetzt werden. Anstelle des Mikroschaltungsstabilisators 78L05 sind KR142EN5A, KR1157EN501, KR1157EN502 geeignet. Beim Austausch des ZQ1-Resonators sollte TSBN-10 verwendet werden. Um eingetauchte Sonden (Sonde 1 und Sonde 2) mit den Gates der Transistoren VT1, VT2 zu verbinden, wurden Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm in die Platinen gebohrt und die Folie von der Unterseite der Platine um die Löcher innerhalb von a entfernt Radius von 2 mm von der Mitte der Installation. Die Sonden werden in den Gehäuselöchern (Abb. 4, Ansicht A-A) mit Fluorkunststoffbuchsen mit einem Durchmesser von 4 und einer Länge von 3,5 mm befestigt. Der ZQ1-Resonator wird mit einer dünnen Schicht Kleber aus in Dichlorethan gelöstem Plexiglas auf die Platine geklebt. Die Installation der Elemente auf der Platine erfolgt mit einem Niederspannungslötkolben mit geerdeter Lötspitze der Marken POSK 50-18 oder POI. Eine fertig gefertigte Platine mit darauf montierten Elementen wird in ein gegossenes oder gefrästes Gehäuse gelegt (siehe Abb. 4), der Autor verwendete ein fertiges aus einem ähnlichen Produkt von Microelectronics Inc. Das Gehäuse besteht aus Aluminiumlegierungen (Silumin, Duralumin etc.) und wird oben mit einem Deckel verschlossen (Abb. 5), der mit M2-Schrauben mit dem Gehäuse verschraubt wird. Eine gefräste oder gegossene Abdeckung sorgt für die Unterteilung der Platine in Fächer und verhindert die Bildung parasitärer Rückkopplungen und den Verlust des Lokaloszillatorsignals zum Eingang des Mikrowellenverstärkers.
Wenn Sie einen Konverter unter Amateurbedingungen herstellen, können Sie eine vereinfachte Version des Gehäuses verwenden. Benutzen Sie dazu eine Drehmaschine gemäß Abb. 4 Bearbeiten Sie einen Flansch mit einem Wellenleiter aus Messing und löten Sie eine aus Messingblech gebogene Box zur Montage der Platine darauf. Der Deckel besteht ebenfalls aus Messingblech und ist an den notwendigen Stellen mit Trennwänden verlötet, die die Box in Fächer unterteilen. Um die Anregung parasitärer Schwingungen in den Wandlerräumen an der Innenseite des Deckels in den in Abb. An 5 Stellen (schattierte Bereiche) werden 3 mm dicke Gummistücke mit einer darauf aufgetragenen absorbierenden Schicht aus einer Mischung aus Carbonyleisenpulver gemischt mit BF-Kleber aufgeklebt. In die Abdeckung gegenüber dem Ende der Resonatoroberfläche wurde ein Loch gebohrt (in der Abbildung nicht dargestellt, diese Position wird nach der Installation des Resonators festgelegt) und ein M5-Gewinde für die Messing-Einstellschraube geschnitten. Es ermöglicht die Anpassung der lokalen Oszillatorfrequenz durch Änderung des Abstands zwischen der Schraube (Gehäuse) und dem ZQ1-Resonator. Wenn sich die Schraube vom Resonator entfernt, nimmt die Frequenz des Lokaloszillators ab und bei Annäherung steigt sie an. Deshalb sollte die Einstellschraube vor dem Einstellen des Konverters nur bis zu den ersten Gewindegängen eingeschraubt werden.
Um den Konverter abzudichten, gibt es einen zweiten Deckel und eine Gummidichtung, die in einer speziellen Nut im Konvertergehäuse platziert ist (siehe Abb. 4). Der Hohlleiterflansch des Konverters wird mit vier M4-Schrauben mit dem Flansch der Einspeisung verbunden und am Antennenfokus montiert. Die Abdichtung des Wellenleiters erfolgt durch den Einbau einer Gummidichtung in die Nut des Konverterflansches und einer Fluorkunststofffolie mit einer Dicke von 10...20 Mikrometern zwischen den Flanschen. Zeichnungen der Einspeisungen für Direktfokus- und Offset-Antennen sind in Abb. dargestellt. 6 und Abb. 7 bzw.
Der Konverter wird in der folgenden Reihenfolge konfiguriert. Am Anschluss XW1 wird eine geregelte Spannungsversorgung +10...20 V mit einem Ausgangsstrom von mindestens 100 mA angeschlossen. Stellen Sie die Versorgungsspannung auf +13 V ein und messen Sie mit einem Voltmeter die Spannung an den Anschlüssen von Transistoren und Mikroschaltungen. Ihre Werte dürfen nicht mehr als 10 % von den im Diagramm angegebenen Werten abweichen, andernfalls ersetzen Sie das fehlerhafte Element. Als nächstes stellen Sie durch Erhöhen der Versorgungsspannung auf +18 V sicher, dass der Komparator umgeschaltet hat und am Drain des Transistors VT2 eine Spannung von +1,5 V erschien und die Spannung am Drain des Transistors VT1 Null wurde. Um das Vorhandensein einer Mikrowellenspannung am Ausgang des Lokaloszillators zu überprüfen, schließen Sie ein Mikrowellen-Millivoltmeter an den oberen (gemäß Diagramm) Anschluss des Widerstands R12 an (das Millivoltmeter, das in der Zeitschrift „Radio“, 1995, Nr. 9, S . 40) und stellen Sie sicher, dass Mikrowellenschwingungen vorhanden sind. Es ist nicht möglich, die Amplitude der vom Lokaloszillator einfallenden Welle genau zu messen, aber wenn die Millivoltmeter-Messwerte innerhalb von 10 bis 70 mV liegen, funktioniert der Lokaloszillator. Durch Anschließen eines DC-Millivoltmeters an die linke Platte des Kondensators C23 gemäß Diagramm prüfen Sie, ob an dieser Stelle des Geräts eine kleine Gleichspannung (2...10 mV) anliegt. Dies weist auf die Funktionalität des symmetrischen Mischers hin (es ist fast unmöglich, ein Diodenpaar ideal auszuwählen und die Brücke auszubalancieren). Anschließend wird der Konverter mit dem ersten Deckel verschlossen und auf der einen Seite mit der Antennenzuführung und auf der anderen Seite mit dem Tuner verbunden. Durch Abstimmen des Tuners wird einer der empfangenen Kanäle gefunden. Mit der Stellschraube wird der genaue Wert der Lokaloszillatorfrequenz auf 10 GHz + 1 MHz eingestellt und die resultierende Frequenz mit der bekannten Frequenz dieses Kanals verglichen. Anschließend wird der Konverter mit einem zweiten Deckel verschlossen und versiegelt. Autor: V. Zhuk, Minsk
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