|
Ing. Ivo Chládek, OK2WCG [Popsaný konvertor i předzesilovač byly použity a vyzkoušeny při poslechu signálů KP4BPZ, odražených od Měsíce.] Tranzistory pro VKV umožňují postavit konvertor pro 70 cm s vlastnostmi, které převyšují vlastnosti elektronkových konvertorů osazených EC86 nebo EC88. Například „běžný“ tranzistor AF 139 má mezní kmitočet f1 = 500 MHz a jeho výkonové zesílení na 800 MHz je 10 dB. Novější typ AF 134 má na kmitočtu 800 MHz výkonové zesílení 15 dB. Tranzistoru AF139 se svými vlastnostmi blíží typ GF501, vyráběný v TESLE Rožnov. Z dalších zahraničních typů jen ty nejznámější: AFY16, AFY25, AFY26, AFY37, TV44, 2N2415, 2N2398 atd. Všechny tyto typy lze použít pro malý, jednoduchý a vysoce citlivý konvertor pro 70 cm, nebo si jimi vylepšit stávající elektronkový konvertor použitím vysokofrekvenčního předzesilovače, popsaného krátce v závěru článku.
Konvertor je s dvojím směšováním. To proto, že používaný mezifrekvenční přijímač je laditelný v rozmezí 3 ÷ 5 MHz, což je velmi nízká hodnota pro první mezifrekvenci. Z krystalu 7,666 MHz vychází kmitočet první mezifrekvence 18 ÷ 20 MHz s „obráceným“ laděním druhé mezifrekvence, tj. kmitočtu 432 MHz odpovídá 5 MHz a 434 MHz odpovídají 3 MHz. Aby nedocházelo k zrcadlovému příjmu, musí být na vstupu dostatečně selektivní obvod. Také šumové spektrum oscilátoru musí být co nejlépe odfiltrováno, aby nezhoršovalo šumové číslo konvertoru. Vstupní obvody 433 MHz lze stejně jako obvody posledního násobiče oscilátoru realizovat jen jako souosé, aby měly dostatečné Q. Pro jednoduchost jsou „krabičkové“ konstrukce. Jejich rozměry lze snadno vypočítat podle vzorců. Tranzistor AF 139 jako vysokofrekvenční zesilovač má na kmitočtu 430 MHz (podle katalogu) šumové Číslo F = 3,3 kTo a výkonové zesílení maximálně 15 dB (tj. 32). Jako směšovač na kmitočtu 430 MHz má šumové Číslo F = 12 kTo. Celkové šumové číslo je tedy Fc = 3,3 12-1 / 32 = 3,74 kTo Vstupní odpor AF139 v zapojení se společnou bází (pro kmitočet 430 MHz) je kolem 60 Ω výstupní odpor asi 3,3 kΩ. Anténa, emitor a kolektor vysokofrekvenčního zesilovače musí být tedy připojeny na odbočky souosých obvodů. Odbočky uvedené v nákresu jsou vypočteny a vyzkoušeny, nedoporučuji je měnit. Jen vazbu z diodového násobiče lze měnit pro dosažení optimálního buzení směšovače z oscilátoru. Vstupní obvod je navržen tak, aby měl při zatížení anténou a vstupním odporem tranzistoru T1 šířku pásma pod 40 MHz. Tím je odstraněno nebezpečí zrcadlového příjmu při dodržení optimální vazby antény na vstup vysokofrekvenčního zesilovače. Charakteristická impedance obvodů je obvykle používaných 150 Ω. Pro kmitočet 433 MHz a délku obvodu l = 50 mm musí být ladicí kapacita přibližně 5 pF. Pokud nemáte kondenzátory 3 ÷ 8 pF vyhoví zde „televizní“ trubičkový trimr 5 pF s paralelním kondenzátorem 2 pF co nejmenšího provedení, nejlépe „perlička“. Doteková pérka trimru však předem řádně napružíme, aby dotek byl spolehlivý. Totéž platí i o ostatních obvodech, jejichž rozměry jsou stejné.
Tranzistor vysokofrekvenčního stupně T1 je umístěn v malém otvoru v přepážce mezi prvním a druhým souosým obvodem. Rozměry otvorů jsou kresleny pro tranzistor AF139. Emitor T1 je připojen na odbočku prvního obvodu přes plošný kondenzátor, získaný z rozebraného čtyřnásobného blokovacího kondenzátoru pro blokování vývodů heptalových nebo novalových patic elektronek. Jen tak dosáhneme malé indukčnosti přívodů. Na nýtovací pájecí očko co nejmenších rozměrů je připájen emitorový odpor i vývod stínění tranzistoru. Báze tranzistoru musí být velmi dobře vysokofrekvenčně uzemněna. Běžná provedení kondenzátorů (i průchodkových) nevyhovují pro jejich velkou indukčnost. Proto byl opět použit plošný kondenzátor, stejný jako v emitoru. Kondenzátor je připájen jedním postříbřeným polepem přímo na přepážku pod otvor pro tranzistor. Na druhou plošku kondenzátoru je připájen vývod báze T1 s oběma odpory. Délka přívodu báze je asi 4 mm. Je to sice trochu riskantní, ale krátký přívod v bázi je nutný. Objímky pro tranzistor nelze použít, protože by se tím zvýšila kapacita emitor-kolektor, a tím i ne bezpečí rozkmitání stupně.
Vývod kolektoru T1 je nastaven kouskem drátu a připájen na odbočku druhého souosého obvodu přes kondenzátor, stejně jako emitor. Přívod napájení je veden tenkým izolovaným drátkem po středním vodiči kolektorového obvodu až k jeho „studenému“ konci a odtud na malý průchodkový kondenzátor v prvním souosém obvodu. Přes kondenzátor je napájen kolektor i báze T1. Vazba na emitorový obvod směšovače T2 je malou vazební smyčkou, která zasahuje do kolektorového obvodu T1 a odtud prochází otvorem v přepážce do emitorového obvodu T2. Vazba obou obvodů je mírně nadkritická. Mechanicky je provedení směšovače podobné jako u vysokofrekvenčního stupně. Směšovač je opět s uzemněnou bází, do emitoru je přiváděn jak vstupní signál ze zesilovače, tak i signál z diodového násobiče oscilátoru. Umožňuje to vazební smyčka, zasahující do obou obvodů - vstupního i oscilátorového. Kolektor T2 je připojen kouskem stíněného kabelu na vstupní obvod první mezifrekvence, vyladěný na 19 MHz. První mezifrekvenční zesilovač T2 je osazen OC170 a je zapojen s uzemněnou bází. Další stupeň, směšovač T4, má zapojení se společným emitorem. V bázi se směšuje kmitočet mezifrekvence 18 ÷ 20 MHz s kmitočtem 23 MHz z oscilátoru. Vhodnou injekci z oscilátoru nastavíme vazebním kondenzátorem až při uvádění do chodu. Z kolektoru T4 je vyveden mezifrekvenční výstup přes kondenzátor na vstup mezi frekvenčního přijímače. Odpor v kolektoru směšovače lze nahradit cívkou, laděnou na střed pásma, tj. 4 MHz, která má velmi nízké Q. Výstup na mezifrekvenční přijímač je v tom případě induktivní vazbou. Pro nedostatek místa jsem použil odpor, který vyhoví.
V harmonickém oscilátoru (T5) je opět tranzistor OC170. Krystal je výprodejní, se silnou třetí harmonickou. Kmitočtová stabilita oscilátoru je výborná, pokud se podstatně nemění teplota okolí a napájecí napětí. Cívka je bez jádra a ladí se malým trimrem. Blokovací kondenzátor v bázi je zalisovaný slídový. Z výstupu oscilátoru je buzen jednak násobič, jednak oddělovací stupeň T6 který je zařazen proto, aby nedocházelo ke strhávání oscilátoru silným signálem na druhém směšovači (T4). Obvod v kolektoru oddělovacího stupně je naladěn na 23 MHz. V prvním násobiči T7 je opět OC170. Je v zapojení s uzemněným emitorem a násobí kmitočet oscilátoru 23 MHz na 69 MHz. Velikost emitorového odporu volíme tak, aby při vybuzení z oscilátoru nepřestoupil kolektorový proud hodnotu 4 rnA. Tranzistor musí mít co největší zesílení a mezní kmitočet, aby spolehlivě vybudil další násobič T8, který násobí dvakrát (69 na 138 MHz). Zde je již nutné tranzistory vybírat, pokud jsme odkázáni jen na OC170. Použijeme-li AF102, 2N504 apod., nejsou s násobičem potíže.
Další násobení je na diodě a ta potřebuje větší buzení, aby odevzdaný výkon na třetí harmonické, tj. 414 MHz byl dostatečný pro injekci prvního směšovače. Chce to trochu trpělivosti - a mít z čeho vybírat. Diodový násobič si každý osadí diodou, s níž dosáhne největší výstupní výkon. V mém případě jsem použil přechod báze - kolektor ze zničeného tranzistoru T2030. S trochu horším výsledkem jsem vyzkoušel 0A7 ÷ 9, KA501, KA202, 1N21B; lze použít i podobné typy. Velmi dobře násobí 0A910 (NDR) nebo speciální varikapy či varaktory. Při obvyklém násobení na diodě bychom dostali na třetí harmonické malou účinnost, proto ji musíme několika zásahy zvýšit. Velmi důležité je správné impedanční přizpůsobení násobiče na vstupu i výstupu. Odfiltrování druhé harmonické (sériový tzv. „idler“ obvod) má rovněž velmi příznivý účinek, stejně jako „malé předpětí“, které na diodu přivedeme ze zdroje (v závěrném směru).
Jeden souosý obvod 414 MHz nestačí pro odfiltrování šumového spektra oscilátoru, proto je za obvodem násobiče ještě filtrační obvod. Oba obvody jsou vázány opět vazební smyčkou s kritickou vazbou. Filtrační obvod je vázán na emitor směšovacího tranzistoru T2. Mechaničky je konvertor řešen jako rámeček z mosazného plechu se dnem přibližně uprostřed. Na jedné straně je umístěn oscilátor, mezifrekvence a druhý směšovač, na druhé jsou všechny souosé obvody. Rozměry a rozložení součástek ukazují obrázky. Všechny přepážky ve vstupní části jsou připájeny, nejlépe na elektrickém vařiči pistolovou páječkou. Při sestavování připájíme nakonec blokovací kondenzátory vysokofrekvenčního zesilovače a směšovače, popřípadě i trimry u všech pěti souosých obvodů. Přepážky v mezifrekvenční části jsou přinýtovány dutými nýtky o Ř 2 mm. Rozměry konvertoru nejsou kritické; každý si je upraví podle vlastní potřeby a normy. Důležitá je však pevnost a stabilita celkové konstrukce, aby nedocházelo k mechanické deformaci a tím k rozlaďování obvodů a vazeb mezi nimi. Stříbření obvodů není nutné pro poměrně nízká pracovní Q, mělo by spíše význam pro vzhled. Mnohem důležitější je poctivé připájení všech přepážek, aby nedocházelo k nežádoucím vazbám mezi obvody.
Jako „opěrné“ body pro napájení jsou použity izolované pájecí úhelníky. Jejich rozložení v mezifrekvenční a oscilátorové části je patrné z nákresu a fotografií. Všechny odpory a kondenzátory jsou miniaturní, jinak by se konvertor nevešel do tak malých rozměrů. Uvádění do chodu začneme od oscilátoru. Změřením kolektorového proudu násobiče T7 zjistíme, kmitá-li oscilátor. Nekmitá-li, neteče téměř žádný proud, kmitá-li, teče kolektorový proud několik mA. Obvod oscilátoru naladíme na správný kmitočet a poslechem na přijímači zjistíme, zda oscilátor kmitá skutečně na třetí harmonické, tj. 23 MHz. Tón musí být krystalový. Kmitočet lze kontrolovat i absorpčním vlnoměrem, GDO raději vůbec nepoužíváme. Změnami vazby dosáhneme takového vybuzení T7, aby tekl kolektorový proud asi 4 mA. Totéž opakujeme u T8 - měříme kolektorový proud a ladíme obvod v kolektoru T7, popřípadě měníme vazbu, až je opět T8 dostatečně vybuzen. Připojíme křemíkovou diodu (typ 34NQ50 apod.) asi na jednu třetinu filtračního obvodu diodového násobiče a měříme její proud. Laděním obvodu diodového násobiče (414 MHz), kolektorového obvodu T8 a sériového obvodu u násobící diody, změnami vazby na vstupu i výstupu násobiče a změnami „předpětí“ diody nastavíme proud měrné diody na maximum. V mém případě byl tento proud až 200 μA, bude se však případ od případu lišit. Závisí totiž na použité měrné diodě a na způsobu jejího připojení. Prostě - snažíme se o zvýšení proudu všemi prostředky, třeba i výměnou T8 a diody, až můžeme říci, že nelze dosáhnout vyšší hodnoty. Injekce z oscilátoru do směšovače má být taková, že kolektorový proud směšovače T2 vzroste při přivedení signálu z oscilátoru minimálně o 0,1 mA (tj. z 1,6 na 1,7mA). Pak sladíme mezifrekvenční díl obvyklým způsobem a můžeme začít zkoušet celý konvertor. Zde obvykle pomůže sousední amatér zapnutým vysílačem 433 MHz nebo i 145 MHz, jehož třetí harmonická je v blízkostí dosti silná. Sladíme vstupní obvody a obvody prvního směšovače a pak při slabém signálu (nebo pomocí šumového generátoru) nastavíme nejvhodnější injekci z oscilátoru pro první i druhý směšovač. Kdo je zvyklý na důkladnou práci, změří si kmitočtovou charakteristiku celého konvertoru, která by se měla blížit křivce na obrázku (která je poněkud idealizována).
Obr. 7. - Pohled na hotový konvertor ze strany mezifrekvence a oscilátoru Obr. 8. - Předzesilovač 433 MHz s AF139
S některým z tranzistorů uvedených v úvodu je možné postavit předzesilovač k elektronkovému konvertoru. Zlepší se tím poněkud jeho šumové číslo, které je nejvíce závislé na šumovém čísle prvního stupně. Konstrukce i rozměry jsou patrné z obrázků. Kolektorový obvod je poněkud zjednodušen tím, že je uzemněn záporný pól zdroje. Pro jednoduchost mám tento zesilovač zhotoven z tzv. „bílého“ pocínovaného plechu 0,8 mm a stačí to. Popsaný konvertor i předzesilovač byly použity a vyzkoušeny při poslechu signálů KP4BPZ, odražených od Měsíce. Předzesilovač se výrazně projevil při příjmu slabých signálů DL9AR, s nímž jsem navázal spojení v pásmu 433 MHz na vzdálenost 590 km z domu na jednoduchou sedmiprvkovou anténu Yagi. Bez předzesilovače byly jeho signály na hranici čitelnosti, s předzesilovačem až 559. Konvertor byl síťový, osazený elektronkami EC86. Pozor na přetížení nebo zničení vstup ního tranzistoru při vysílání. Vstup konvertoru je nutné při vysílání odpojit od přívodu antény, nebo alespoň spolehlivě zkratovat. UKW Berichte, November 1963, Heft 3
Tabulka cívek: V roce 2008 přepsal a upravil pro web OK2KKW Matěj OK1TEH |
