Трансвертер 1296/28 мГц

Предисловие:... Кусок обломанного ножовочного полотна, заточенный под резак, и металлическая линейка … - вот все, что нужно для изготовления платы этого трансвертера.

     Данная конструкция не является каким-либо новшеством и может рассматриваться как мой вариант практического воплощения идеи.
Основные требования были: простота, малогабаритность, достаточное подавление ложных каналов при относительно низкой ПЧ (28мГц), универсальность (возможность построения трансвертеров на диапазоны 144 и 432мГц по такому же принципу, просто заменив избирательные элементы и гетеродин), отсутствие сложных сборочных работ (нанесение печатного рисунка, травление и т.д.)

При такой низкой для этого диапазона ПЧ, главная проблема — подавить сигнал зеркального канала (1240мгц) на прием и этого же канала и сигнала гетеродина (1268мгц) на передачу... Известно, что с подавлением сигнала гетеродина хорошо справляются диодные балансные смесители, однако, промышленные смесители этого типа на частоту 1300мГц довольно редки или достаточно дороги. А недорогие и распространенные  (серий: SBL, SRA, TFM, HPF ...) имеют граничные рабочие частоты порядка 500-1000мГц. Положительным толчком эмоций послужила найденная в Интернете конструкция трансвертера 1296/144мГц F5LGJ , где автор успешно применил балансный смеситель SRA-2, который имеет граничную частоту 1000мГц.  Это заставило  провести эксперименты с имевшимся у меня похожими смесителями, типа HPF-505X, как оказалось, что они тоже работоспособны на нашем любимом диапазоне 1296мГц!!!

    Итак, со смесителем все ясно, а что же в качестве контуров-фильтров? Очень привлекательные, так называемые «no tune»-фильтры (микрополосковые U-образные) из 3-х звеньев не могли обеспечить достаточное подавление ложных каналов при ПЧ=28мГц, к тому же, значительно увеличивали размеры трансвертера и требовали точности в изготовлении печатной копии. Поэтому выбор пал на промышленные маленькие двухзвенные спиральные фильтры серии «125055», имеющие полосу пропускания по -3дб порядка 40мГц ( у «no tune» трехзвенного, для сравнения, полоса около 90мГц). Один такой фильтр, настроенный на частоту 1296мГц, обеспечивал подавление сигнала частоты 1268мГц («LO») примерно на 10дб (для сравнения: 3-х звенный «no tune» 2дб), а частоты 1240мГц («зеркалка») на 20дб (3-х звенный «no tune» 4...5дб). Понятно, что 2 «спиральника» обеспечивали достаточную избирательность. Для всей конструкции на прием и передачу требовалось всего 4 таких фильтра, но, поскольку один фильтр после смесителя общий, то 3 штуки — то, что «доктор прописал» !Hi-Hi!

    Теперь гетеродин. Можно было, конечно, применить проверенный вариант, использованный в моем предыдущем трансвертере 1296/144мГц, опубликованном в журнале «Радио», - классический, с каскадами умножения.... Но, ведь грех не воспользоваться хорошо работающими модулями гетеродинов на частоты в сотни мГц «made by UA3AOH»!!! Хотя на плате трансвертера достаточно свободного места, чтобы расположить классический гетеродин (всего 3 транзистора и кварц).

     На момент изготовления трансвертера у меня имелось всего 3 «спиральника», но если бы было 4, то один я бы поставил на выходе умножителя на 2 частоты гетеродина- 634мГц. Но это не беда, взяв в руки резачок, очень быстро был изготовлен 2-х звенный полосовой фильтр прямо на плате. К тому же требования по избирательности к нему невысоки -подавить первую (634мГц) и 3-ю (1902мГц) гармоники, отстоящие далеко от необходимой f=1268мГц.

    Дальше смеситель, фильтр, пин-переключатель на диодах и тракты Rx и Tx, в которых применены современные элементы - MMIC's- модули 50-омных усилителей, что очень удобно, т.к. сводит настройку трансвертера всего к 2-м операциям: - проверке режимов по постоянному току и «кручению» отверткой «спиральников». Низковольтные модули серий «MGA» запитаны через стабилизаторы в виде эмиттерных повторителей. Мне очень понравился выходной каскад на MGA-83563. У этого модуля есть такой параметр - мощность насыщения. Ты прибавляешь раскачку, а выходная мощность не растет выше определенной, только ток потребления ПАДАЕТ! Наверное, это своего рода встроенная защита. При подаче на смеситель мощности 1мВт (28мГц) MGA-83563 легко выдает «чистые» 100мВт на 1296мГц... Только очень она маленькая - перед запайкой пришлось немного раздвигать ей выводы иголкой, чтобы не спаялись вместе!

    Трансвертер собран на печатной плате из 2-х стороннего FR-4, толщиной 1.5мм, поэтому все вырезаемые резаком соединения (и полосковые линии) должны иметь ширину около 2.5мм, что соответствует 50-омной линии (для лучшего согласования и уменьшения потерь). К тому же рисунок платы настолько прост, что вооружившись резачком и линейкой, плата может быть изготовлена за очень короткое время...

    Настройка трансвертера очень проста - максимум мощности на передачу, максимум шумов на прием но, т.к. ПЧ низкая, то с помощью анализатора спектра нужно убедиться, что ухвачена нужная «палка»!!

     … Еще некоторые замечания:

 

1. MMIC's боятся статики!!! Обязательно заземлять на «общую» фольгу платы жало паяльника. Я имел печальный опыт, приведший к выходу из строя одной MGA-83563 (сжег). Определение распиновки MGА-шек - по обозначению на их корпусе → см. рисунки на схеме.
   
   
2. Фольга между полосками в фильтре удвоителя удалена!!! иначе связь недостаточна и потери возрастают (хорошо бы и сюда же поставить такой же «125055-спиральник»). Подстроечники (1/5 пФ) «земляными» выводами припаяны в сторону «холодных» концов линий. Это уменьшает токи гетеродина по фольге.
   
   
3. BD-139 (-2шт) через слюдяные прокладки установлены вертикально и прижаты винтами к боковым стенкам  трансвертера.
   
   
4. Дроссели 0.22мкГн (4 шт.) и резистор 10Ом установлены «в навес» и прижаты к фольге платы.
   
   
5. Дроссель 5.6 мкГн(СМД) может быть заменен катушечкой: 3 витка проводом 0.1мм на оправке 1мм
   
   
6. Соединения по питанию каскадов выполнены тонким МГТФ — проводом, но их немного (порядка 6 шт.) Провода уложены со стороны установки фильтров.
   
   
7. BFG-540 — удвоитель должен иметь ток покоя около 1...5мА (питание при этом с гетеродина снято). При раскачке ток должен увеличиться до 20...25мА (ток покоя подбирается резистором 33кОм)
   
   
8. Плата запаяна в экран-рамку из луженой жести (0.5мм) высотой 25мм. Плата располагается на высоте примерно 10мм снизу. Обе стороны фольги тщательно пропаяны по периметру рамки. Вся фольга, кроме вырезанных соединений оставлена. По периметру фильтров и смесителя с шагом 5мм сделаны сквозные отверстия, через которые кусочками луженого провода соединяют обе стороны платы (фольги). Это закорачивает ВЧ токи по плате. Такие же отверстия у заземленных выводов MMIC's и BFG-540!!!
   
   
9. Защитные экраны «спиральников» и смесителя необходимо в 4-6 точках припаять к фольге со стороны «общей земли»!!!  Это обеспечивает увеличение подавления побочных каналов приема и передачи более 40дб. Без этой меры получалось максимум 33-35дб.
   
   
10. Чтобы понять распределение усиления (мощности) сигнала, сделан такой эксперимент: на смеситель подавался сигнал мощностью 1мВт (около 0.23в на R=50ом) частотой 28мГц. При этом на входе MGA-83563 (после второго фильтра) измерялся уровень сигнала 1296мГц. Он оказался тоже на уровне около 1мВт. То есть ERA-3SM своим усилением компенсировала потери в смесителе (около 10дб), 2-х фильтрах (около 6дб) и диодном переключателе.. А MGA-83563, имея усиление порядка 20дб, довела этот уровень до выходной мощности порядка 100мВт (что вполне достаточно для «раскачки» ставшей в последнее время популярной «шоколадки RA18...», а то и 2-х). Очевидно, в режиме приема следует ожидать, что Nf приемного тракта будет на уровне 0.86дб (типичный параметр для 50ом MMIC - MGA62563), а коэффициент передачи около 18дб (см. проведенный выше эксперимент). Например, у меня при подключении трансвертера к трансиверу «VITAMIN» с чувствительностью на диапазоне 28мГц около 0.5мкВ и подаче +8в(Rx), шум на выходе возрастал на 7дб, а к IC-706MKIIG на 15дб (при этом на антенное гнездо RX трансвертера установлена нагрузка 50ом).
    
    
11. На фото первого варианта трансвертера - смеситель установлен с разворотом на 90гр. по отношению к приведенному рисунку печатной платы. Это обусловлено тем, что я ещё не знал о том, насколько различны потери при смене портов RF/IF. В результате экспериментов было выявлено, что приведенный на печатной плате вариант обеспечивает больший уровень выходного сигнала смесителя (Data Sheet позволяет замену этих портов) и поэтому, оставлен как окончательный вариант.
    

    P.S. Все применённые здесь дефицитные элементы (в Митино они отсутствовали!!) - смеситель, MMIC, фильтры, «125055», pin-диоды, - были приобретены через Интернет (не выходя из дома) на сайте www.rfmicrovawe.it . Набор этих элементов для трансвертера обойдется примерно в 55 EURO без стоимости пересылки. SMA разъемы и все остальные детали были куплены на р/рынке в Митино. Все Chip-элементы - типоразмера 0805.

Принципиальная схема трансвертера: