Конвертер диапазона 118...137 МГц

И. Нечаев, г. Москва
Этот конвертер предназначен для прослушивания на KB-радиоприёмник так называемого "авиационного" (AIR) диапазона, в котором постоянно передаётся информация о текущей погоде в различных аэропортах страны, а также осуществляются переговоры между пилотами гражданских самолётов и диспетчерами аэропортов. В некоторых "продвинутых" радиоприёмниках такой диапазон есть.


Поскольку AIR-диапазон занимает полосу частот 118... 137 МГц и в нём применяется АМ-модуляция, можно использовать радиоприёмник с КВ-диапазоном. Для этого потребуется преобразователь частоты или так называемый конвертер, в состав которого входят гетеродин, смеситель и фильтры. Если частоту гетеродина выбрать равной Fг = 100 МГц, удобно будет проводить отсчёт частоты принимаемого сигнала Fc по шкале приёмника Fпp: Fc = Fпp + + 100 (в мегагерцах). Но тогда КВ-приёмник должен непрерывно перекрывать диапазон 18...37 МГц. Однако не все
радиоприёмники соответствуют этим требованиям, у большинства из них верхняя частота не превышает 30 МГц.
Поэтому конвертер должен обеспечивать преобразование сигналов диапазона 118...137 МГц в другой диапазон частот, например, 7...26 МГц. Для этого потребуется гетеродин на частоту 111 или 144 МГц. Первый вариант менее предпочтителен, поскольку в этом случае зеркальный канал приёма будет находиться в диапазоне 85... 108 МГц, в котором работают мощные радиовещательные УКВ-радиостанции. Избавиться от помех будет очень сложно, для этого потребуются высокоизбирательные полосовые фильтры. Во втором варианте такой проблемы нет, но частота гетеродина выше и отсчёт частоты принимаемого сигнала не очень удобный.
Гетеродин с частотозадающим LC-контуром может не обеспечить стабильности настройки. Поэтому лучше применить генератор с кварцевой стабилизацией частоты. Но кварцевые резонаторы на эти частоты работают на гармониках и изготавливаются специально для этих целей. Такие резонаторы менее доступны, и генератор на них требует тщательного налаживания. "Заставить" широко распространённые кварцевые резонаторы с основной частотой 20...30 МГц работать на пятой— седьмой гармониках — не такая уж простая задача.
Но эту проблему можно решить, если применить готовый, так называемый "цифровой генератор", который вырабатывает прямоугольный сигнал с логическими уровнями. Такие генераторы широко применяются в компьютерной технике как тактовые. На одной из старых компьютерных плат оказался генератор фирмы AKER серии АХО-400 в металлическом корпусе на частоту 48 МГц. У этого генератора точность установки частоты и её уход в интервале температур -10...+ 70 °С — ±25 ррт (от англ, parts per million — частей на миллион), т. е. 48-106-25-10 6 = 1,2 кГц, чего вполне достаточно для приёма АМ-сигналов. Амплитуда выходного сигнала этого генератора близка к напряжению питания. Аналогичные генераторы бывают в пластмассовом и керамическом корпусах. Поскольку выходной сигнал таких генераторов прямоугольный, он содержит гармоники основного сигнала. Если форма сигнала близка к меандру, чётные гармоники существенно подавляются, в данном случае это вторая (96 МГц) и четвёртая (192 МГц), что нам и надо. Остаётся с помощью фильтра выделить третью гармонику частотой 144 МГц. Частоту принимаемого сигнала в мегагерцах в этом случае определяют по формуле Fc=144 – Fпp.
Схема конвертера показана на рис. 1. На элементах С2, СЗ, L2, С7, L3 и С9
собран входной полосовой фильтр, пропускающий сигналы AIR-диапазона. Расчётная АЧХ этого фильтра имеет провал на несколько децибел в центре, но коэффициент передачи по напряжению около +10 дБ. Подавление сигналов в УКВ-диапазоне 87,5...108 МГц —7...30 дБ. На входе фильтра установлен коаксиальный разъём XW1, что позволяет подключать к нему различные антенны сопротивлением 50... 100 Ом.
Сигнал генератора через конденсатор С4 поступает на полосовой фильтр, собранный на элементах С5, С6, L4, С8, С10, L5 и С11. У этого фильтра за счёт меньшей связи (конденсаторы С8 и С10) между контурами расчётная полоса пропускания несколько мегагерц. Он настроен на частоту 144 МГц и дополнительно подавляет вторую гармонику генератора на 40 дБ, а четвёртую — на 30 дБ.
Сигнал с антенны через входной фильтр поступает на первый затвор полевого транзистора, а сигнал гетеродина со второго фильтра поступает на второй затвор. Этот транзистор выгодно отличается от многих других наличием защиты затворов от статического электричества. С целью упрощения конвертера на затворы не подаётся напряжение смещения, по постоянному току они соединены с общим проводом. Поэтому коэффициент преобразования не максимально возможный, но зато в устройстве нет ни одного резистора. На выходе конвертера установлен фильтр на элементах L7, С12, L8, С14, С16 и L9 с полосой пропускания 7...26 МГц.

Печатная плата изготовлена из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита (рис. 2), на одной стороне расположены печатные проводники и радиоэлементы, вторая оставлена металлизированной и используется как общий провод. Через отверстия в плате с помощью отрезков лужёного провода печатные проводники первой стороны соединены с металлизацией второй стороны. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Питать конвертер можно от зарядного устройства сотового телефона, потребляемый ток — 30...40 мА. Напряжение питания конвертера (5 В) выбрано исходя из номинального напряжения питания кварцевого генератора, но можно применить стабилизированный источник питания напряжением 6... 12 В. В этом случае дроссель L1 следует заменить резистором, на который и будет падать излишек напряжения. Сопротивление этого резистора R1 зависит от напряжения питания Uп и потребляемого генератором тока lп: R1 = (Uп - 5)/lп. На этом резисторе будет рассеиваться мощность Ррас = Iп-(Uп - 5). Поэтому при напряжении питания 5 В необходимо измерить Iп и затем рассчитать сопротивление резистора R1, его допустимая мощность рассеяния должна быть не менее Ррас.
В конвертере применены конденсаторы для поверхностного монтажа типоразмера 0805. Транзистор КП327Б можно заменить транзисторами BF992, BF998, но рисунок печатных проводников придётся скорректировать. Катушки L2—L5 намотаны проводом ПЭВ-2 0,7 на оправке диаметром 4 мм и содержат: L2 и L3 — 7,5, a L4 и L5 — 9,5 витка. Катушки L7—L9 намотаны в навал проводом ПЭВ-2 0,12 на резисторах С2-23 сопротивлением не менее 500 кОм мощностью 0,125 Вт и содержат по 33 витка. L1, L6 и L10 — дроссели серии СМ фирмы Bourns, их индуктивность может быть в интервале 33. ..330 мкГн. Топология платы позволяет применить и выводные детали, например, конденсаторы КД-1, К10-176 или импортные (с выводами минимально возможной длины), дроссели серии ЕС24, а также проводить доработку устройства. К радиоприёмнику конвертер подключают с помощью тонкого коаксиального ВЧ-кабеля с вилкой NP-106 (аудио разъём диаметром 3,5 мм) на конце, XS1 — USB-вил-ка. На плате установлен ВЧ-разъём серии СР50 с резьбой Мб. Штыревая антенна длиной 600 мм (примерно четверть длины волны на диапазоне AIR) изготовлена из центральной жилы диаметром около 4 мм (вместе с изолятором из полиэтилена) кабеля серии РК50-3. Антенна снабжена коаксиальным разъёмом-вилкой СР50-724ФВ. Изолятор вместе с центральной жилой и центральным контактом разъёма с небольшим усилием вставлен в зажим разъёма и затем закреплён термоклеем. Можно также применить ВЧ-разъёмы серии SMA Провод питания желательно продеть (несколько витков) через ферритовое кольцо диаметром около 20 мм. Это уменьшит влияние помех, поступающих из сети и от импульсного блока питания.
Конструкция конвертера адаптирована для совместного применения с радиоприёмником DEGEN DE1103. Этот приёмник имеет синтезатор частоты, цифровую шкалу и, самое главное, отдельное антенное гнездо для КВ-диапазона. При подключении к этому гнезду в приёмнике отключаются телескопическая антенна и встроенный широкополосный УВЧ. Это позволяет уменьшить помехи от мощных радиостанций, вещающих в КВ-диапазоне. Если будет использован другой радиоприёмник, возможно, придётся применить соответствующий разъём ХР1. После проверки работоспособности конвертера печатную плату желательно закрыть металлической (например, жестяной) крышкой, которую по периметру припаивают к краю платы. Высота крышки — не менее 15...20 мм, чтобы она не влияла на катушки индуктивности ВЧ-фильтров. На другой стороне платы клеем закреплён (рис. 4) отрезок пластмассовой трубки (корпус от авторучки), который надевают на телескопическую антенну приёмника. Так устройство держится на его корпусе (рис. 5).


Чтобы конвертер более надёжно фиксировался на корпусе радиоприёмника DEGEN DE1103, взамен мягкого коаксиального кабеля желательно применить отрезок полужёсткого кабеля РК50-2-25 (у него внешний проводник — медная трубка). Один конец отрезка припаивают к плате конвертера, а на другом монтируют вилку ХР1. Причём удобнее применить угловую вилку. В этом случае конвертер будет держаться на корпусе приёмника в двух точках: на антенне и антенном гнезде.
Собранная конструкция налаживания не потребовала и заработала сразу. При подключении антенны шумы должны заметно возрасти. Точность настройки фильтров можно проверить, вводя в катушки L2 и L3 подстроечники из латуни или карбонильного железа. При этом уровень шума должен изменяться. Если это происходит при введении латунного подстроечника, витки катушек можно раздвинуть. Но следует учесть, что АЧХ фильтров имеет провал на центральной частоте (выбросы по краям), поэтому такую проверку надо сделать во всём диапазоне.
Уровня сигнала гетеродина (3 В) на втором затворе полевого транзистора оказалось достаточно для того, чтобы смеситель работал в режиме, близком к ключевому. Поэтому установки напряжения смещения на этот затвор не потребовалось. Измерить напряжение гетеродина на втором затворе транзистора VT1 можно, если к нему временно подключить ВЧ-диод (в любой полярности), например, германиевый Д18, Д20, а между вторым выводом диода и общим проводом установить конденсатор ёмкостью несколько сотен пикофарад. Постоянное напряжение, которое приблизительно соответствует амплитуде сигнала гетеродина, измеряют вольтметром постоянного тока с входным сопротивлением не менее 1 МОм.
Желающие могут конвертер усовершенствовать. Например, можно установить резистивный делитель напряжения на второй затвор. Для этого вывод второго затвора отпаивают от печатной площадки и приподнимают над ней. Между выводом и площадкой устанавливают конденсатор ёмкостью 47 пф типоразмера 0805. Между верхним по схеме выводом катушки индуктивности L7 и выводом второго затвора навесным монтажом устанавливают выводной резистор сопротивлением 1 МОм, а между этим выводом и общим проводом — резистор сопротивлением 100...500 кОм. Выводы резисторов делают минимально возможной длины. Один из резисторов (его сопротивление не должно быть менее 100 кОм) подбирают по максимуму коэффициента передачи конвертера (по максимуму громкости принимаемого радиоприёмником сигнала или эфирных шумов). Но не факт, что общая чувствительность возрастёт, это зависит и от чувствительности радиоприёмника.
Радио №9, 2016

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR