Простой активный преобразователь частоты

0 1350
+1

Этот материал адресован тем, кому уже порядком поднадоело лишь пользоваться кем-то произведенным оборудованием и наконец захотелось сделать что-то своими руками.

Автору попалась микросхема SA612A. Это смеситель с возможностью организации внутреннего гетеродина и весьма значительным (порядка 15 дБ) усилением продуктов частотного преобразования.

Простой активный преобразователь частоты 

 

Особенность микросхемы в том, что вход и выход имеют соответственно входное и выходное сопротивление порядка 1,5 кОм, что потребовало для использования ее в практических целях некоторого несложного «обвеса» примитивной дополнительной схемотехникой. Для «обвеса» были выбраны весьма дружественные по цене:

- n-канальный полевой транзистор 2SK212 как имеющий типовой ток в канале 1...3 мА при нулевом напряжении Uзи и частотный диапазон работы более 200 МГц;

- npn-транзисторы KSP2222A с параметром h21э не ниже 50 и граничной частотой 300 МГц.

Частотные свойства этих полупроводников в принципе вполне позволяют организовать тракт преобразования вплоть до любительского диапазона 144...146 МГц, так как параметров усиления тока/напряжения на высокой частоте даже чуть больших единицы (учитывая усилительную функцию самого смесителя) - вполне достаточно. Микросхема же SA612A позволяет оперировать частотами внутреннего гетеродина вплоть до 200 МГц, а частотами преобразования - до 500 МГц.

 

Первое, что пришло в голову опробовать - соорудить простейший Up-конвертер для SDR-RTL донгла для приема сигналов КВ-диапазонов, так как ниже 25 МГц он этого делать не умеет. Соответственно, внутренний гетеродин было решено запустить на «круглой» частоте 30 МГц (минимальная из «круглых» для всего КВ-диапазона, да и удобно прибавлять к  входной частоте). Важно: кварц в показанной ниже схеме должен быть железно первой гармоники (на таком, отечественного производства, частота обычно указывается в кГц; все остальные вариации маркировки могут оказаться 10-ти мегагерцовыми кварцами, возбуждаемыми на третьей гармонике, что потребует дополнительных «танцев с бубном», а этого всегда хочется избежать).

Простой активный преобразователь частоты

 

Входная часть «обвеса» на КВ ориентирована на высокоомный источник, что наиболее просто согласует его как с диапазонным параллельным колебательным контуром, так и с кварцевым или керамическим ПЧ-фильтром или с популярной своими микрогабаритами антенной Mini Whip (которую многие забывают поднять повыше при одновременном невыполнении заземления общего провода схемы с входным высокоомным усилителем и удивляются, почему же она не работает).

Полевой транзистор усиливает входной сигнал по напряжению порядка 5...6 раз; следующий за ним эмиттерный повторитель дает усиление по току и одновременно являет собой буферный каскад для присоединения к нему полуторакилоомного входа смесительной микросхемы.

Выходной «обвес» - тоже эмиттерный повторитель, не шунтирующий своим большим входным сопротивлением выход смесительной микросхемы и одновременно дающий возможность присоединить к себе нагрузку сопротивлением порядка нескольких десятков Ом. Как раз такую (75 Ом) являет из себя вход SDR-донгла.

В итоге КВ-сигналы (с аналогом Mini Whip в виде металлического штыря длиной около 30 см), наблюдавшиеся на софт-панели SDR-приемника, превысили уровень шума на 20...40 дБ.

Тестовое включение рядом с антенной Up-конвертера несущей на СиБи-радиостанции (27 МГц; модуляция NFM), терминированной 50-омной резистивной нагрузкой и с единственным открытым токоведущим проводом длиной около полутора сантиметров, тоже дало ожидаемый высокий спектральный пик в области 57 МГц.

 

Однако микросхема смесителя позволяет работать не только с внутренним гетеродином, но и с внешним генератором частоты, что делает ее «обвес» еще проще. Следует, однако, обратить внимание на то, что размах внешней частоты между пиками должен быть в рамках рекомендованного для  SA612A уровня в пределах 200...300 мВ. Вход для внешней частоты гетеродинирования достаточно высокоомный (по крайней мере - десяток килоом), и поэтому сильно не нагрузит ее источник.

 

В конечном счете, автор задался целью применить разработанный тракт преобразования для неспешной постройки портативного трансивера верхнего КВ-диапазона (включая туда «до кучи» и Си-Би).

Во-первых, 10м-диапазон, являясь первичным и наименее «шумным» (а заодно -  широченным и весьма пустынным, да с полосами для всех видов модуляции от «цифры» до АМ) - это просто эльдорадо для отработки приемо-передающей техники и проведения разнообразных тестов на «домашних» дистанциях в несколько десятков километров;

Во-вторых, мало что в радиосвязи приносит столько эмоций, сколько начало дальнего прохождения, которое на 10м и Си-Би - явление нечастое и весьма схожее с приличным «тропо» на УКВ. Причем дальние связи возможны при мощности передатчика буквально в единицы ватт;

В-третьих, для работы в эфире на этих частотных участках используются наименее габаритные антенны. В условиях города вполне можно использовать даже автомобильные «хлысты» для Си-Би длиной не менее 1,7 м, вынесенные на метр за окно, питаемые электрически полуволновой коаксиальной линией (через простенький китайский SWR-метр с перестраиваемого П-контура передатчика) и сбалансированные противовесом в виде несложного модуля «искусственной земли»;

В-четвертых, для работы на диапазоне 10м достаточно «наименьшей» для КВ третьей любительской категории. А для DX-инга на Си-Би - так вообще ничего не нужно. Правда, он теперь усечен лишь до одной общевызывной для России - и только NFM - частоты 27200. Это - стандартный вызывной канал С20R, вопреки заблуждению якобы недоступный по последним нормативным документам. Читайте документы внимательно: "русскую" сетку "С" в нулях никто впрямую не запретил!

 

Возвращаемся к схеме.

Модель преобразователя тракта передачи будущего трансивера с резистивным делителем 100:1 на выходе (сигнал был подан на SDR-донгл в качестве спектроанализатора) показала два высоких «зеркальных» пика с разносом 21,4 МГц, которые - из-за узости полосы SDR-приемника - удалось  посмотеть лишь в два приема: установив в центре софт-панели один из зеркальных каналов, затем пришлось переустанавливать частоту с указанным разносом и наблюдать второй.

Учитывая высокую частоту внешнего гетеродинирования, надежно отфильтровать приличным П-контуром нижнюю, рабочую «зеркалку» не составит никакого труда.

Простой активный преобразователь частоты

  

P.S. Поскольку рассмотренная схема преобразователя является по своей сути кусочком «классического» трансивера и ничего особенного (кроме простоты, значительного усиления продуктов преобразования, высокого импеданса по входу и низкого по выходу, что весьма кстати) в ней нет, у автора возникла идея попробовать «подвести» ее под современные веяния и дополнить конструкцию возможностью панорамирования при приеме. Ведь простецкая звуковая карта компьютера совместно с доступным простеньким SDR-софтом позволяет сделать это в полосе +/-48 кГц от текущей рабочей частоты: приемлемо даже для относительно «широкой» NFM, немало при SSB и весьма значительно на CW.

Нужно лишь выполнить несложную схематику, показанную ниже. Благо указанные триггеры (лучше - 74АС74) для фазового формирования сигналов с необходимой частотой - не дефицит и крайне недороги. То же касается и операционных усилителей для усиления преобразованных балансными смесителями НЧ-сигналов I и Q, уходящих в компьютер на софтверную обработку.

Кстати, благодаря этому «классическую» хардверную ветвь приема, обозначенную фильтром и УПЧ, в принципе можно вообще упразднить! Ведь ветвь SDR (от выходов I и Q) ее полностью заменяет. Но в полевых  условиях компьютер, как обязательная часть радиостанции - это, на взгляд автора, отнюдь не здорово.

Простой активный преобразователь частоты

  

Быть может, кому-нибудь авторские «изыски» окажутся полезны.

 

DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости