Модифицированный вариант недорогого трансвертера PA0LPE на 23 см

---

Николай МЯСНИКОВ (UA3DJG), г. Раменское Московской обл.

---

Проблема примо-передающей аппаратуры для проведения связей на интереснейшем диапазоне 1296 МГц остается актуальной, отчасти от того, что покупка фирменного трансивера доступна не всем, а публикациями схем трансвертеров на этот диапазон литература не балует. Чтобы немного восполнить эту брешь (для тех, кто дружит с паяльником) хочу предложить конструкцию несложного трансвертера 1296/144 МГц.

Основой послужила схема, опубликованная в журнале "DUBUS" N 1-1985г., автор - PAOLPE. Оригинальная статтья так и называлась "Недорогой 23-см линейный трансвертер". Схема привлекала меня простотой, отсутствием дефицитных деталей, коими, к сожалению, изобилуют другие известные конструкции на этот диапазон. Например, великолепный по схемотехнике и исполнению трансвертер DB6NT (выпускаемый как в виде радионабора, так и в готовом варианте) содержит SMD-диодный смеситель, спиральные резонаторы фабричного производства, СВЧ модули и т. д. Да и стоит недешево. Схема же PAOLPE до предела проста, а у нас уже на рынке появились импортные транзисторы, примененные в исходной конструкции.

Однако собранный мной трансвертер PAOLPE долго "капризничал" при наладке, транзисторы перегревались и выходили из строя. После долгих экспериментов родился сильно модифицированный вариант этого трансвертера. Моя конструкция получилась меньше по габаритам, проще, стабильнее в работе и чувствительнее на прием. Упрощены все узлы, а оконечный усилитель на дорогих транзисторах BFQ34A решено было убрать вовсе, так как в результате экспериментов оказалось, что мощности на выходе трансвертера (100 мВт) вполне достаточно для раскачки усилительного модуля MITSUBISHI М68719 до выходной мощности 16...18 Вт. Более того, оказалось, что этому модулю достаточно входной мощности всего 50 мВт (при паспортной 100 мВт). Правда, модуль этот не очень дешевый — его средняя стоимость в Москве (на начало 2005 г.) 2300 руб. Однако "овчинка выделки стоит" — работает он очень стабильно и качественно (см. статью И. Нечаев. Антенный блок диапазона 1260 МГц. — Радио, 2004, № 10, с. 64—66). Как альтернативный вариант оконечного усилителя для трансвертера, можно порекомендовать трехкаскадный усилитель на транзисторах КТ919А—КТ919В. При напряжении питания 12,6 В и входной мощности 100 мВт он обеспечивает выходную мощность 4...5 Вт.

Как работает описываемый трансвертер, можно понять из структурной схемы, приведенной на рис. 1. Гетеродин состоит из кварцевого автогенератора и цепочки умножителей. Выходной сигнал гетеродина частотой 1152 МГц и уровнем 10...20 мВт поступает на смеситель на транзисторе VT8, работающий в режиме приема и передачи. ФНЧ на С56, L15, С57 имеет входное и выходное сопротивление, близкое к 50 Ом, и частоту среза около 150 МГц. Кстати, именно отсутствие ФНЧ в схеме PAOLPE приводило к большим проблемам при работе трансвертера с оконечным усилителем на передачу. Когда трансвертер с усилительным модулем были помещены в один корпус, то наведение выходного сигнала модуля на вход смесителя приводило к нестабильной работе устройства.

Рис. 1. Структурная схема.

Отфильтрованный полосовым фильтром на полосковых линиях сигнал 1296МГц усиливается трехкаскадным усилителем и поступает на разъем XW1. Входной УРЧ приемного канала выполнен на арсенид-галлиевом транзисторе, широко применяемом на входе телевизионных спутниковых ВЧ головок.

Рис. 2. Принципиальная схема.

Принципиальная схема трансвертера приведена на рис. 2, а намоточные данные катушек индуктивности — в таблице. Все контуры на частоты выше 1000 МГц выполнены в виде отрезков полосковых линий, укороченных емкостью. Расстояние между L2 и L3 — приблизительно 3 мм.

Таблица 1. Намоточные данные контуров.

Позиционное обозначение	Число витков	Диаметр оправки, мм	Диаметр провода, мм	Длина намотки, мм	Отвод
L1	6	5	0,33	2	—
L2, L3	3	4,5	0,8	6	y L2 oт 1-го витка
L4, L5	0,5	5	0,5	—	—
L6, L9— L11, L14, L18, L20	3	1,5	0,33	4	—
L15	5	3	0,5	7,5	—

Трансвертер выполнен на печатной плате размерами 95x75 мм из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Рисунок платы приведен на рис. 3.

Рис. 3. Печатная плата (вид со стороны печатных проводников).

Замечания к рисунку печатной платы. Что здесь неверно: Неправильные обозначения всех полупроводников (транзисторы, диоды) - см. схему рис.2. Точки заземленных выводов элементов выведены как "пятачки", а их быть не должно, т.к. эти выводы припаиваются непосредственно к верхней фольге со стороны деталей. Вход питания +12(R/T)теперь обозначен как: +12. Не подписаны обозначения ВЧ разъемов. Не нужно обозначать XW3 как "IF144 MHz", т.к. на электрической схеме и в описании он назван просто "144 МГц". Печатный проводник питания +12 неоправдано близко к полосковой линии - его нужно отодвинуть ближе к бортику. Убирать его вообще нет смыла, т.к. все работает и с ним!

Все печатные проводники и полосковые линии расположены с одной стороны, а сплошная фольга и все детали (за исключением VT9, R6, С35, С61 и С65) — с другой. Отверстия для выводов радиоэлементов раззенкованы сверлом диаметром 3 мм. Выводы элементов, подключаемые к общему проводу, укорочены до минимальной длины и припаяны непосредственно к фольге (отверстия для них не нужны). Минимальная длина выводов элементов — обычное правило УКВ монтажа.

Элементы VT9, R6, С35, С61 и С65 располагают со стороны печати из конструктивных соображений, причем С65 — конструктивная емкость и представляет собой два провода ПЭВ-2 0,8 длиной 10 мм, расположенных рядом, параллельно друг другу на высоте 2...3 мм над платой. Перекрытие составляет приблизительно 5 мм. Сдвигая и раздвигая эти провода, можно регулировать связь между линиями L7 и L16 и, как следствие, уровень сигнала гетеродина на входе смесителя. Первоначально необходимо расположить их вплотную. Все постоянные конденсаторы — малогабаритные, дисковые (3...5 мм в диаметре) — импортного производства, подстроечные — КТ4-21 или КТ4-24.

Разъемы XW1—XW3 — любые малогабаритные из серии СР-50 или SMA.

Распайка на плате дисковых блокировочных конденсаторов приведена на рис. 4, а подстроечных — на рис. 5.

Рис. 4,5. Распайка элементов на плате.

Вместо указанного на схеме транзистора BF199 (VT1) можно установить отечественные КТ316А или КТ368А; транзистор КТ316А (VT2) заменим на КТ368А, a NE32584A (VT9) — 3П325А или подобные. Замены для BFR96S найти трудно, так как это довольно мощные (0,3 Вт) и в то же время небольшого размера транзисторы. Для обеспечения их теплового режима они устанавливаются на плату через теплопроводящую пасту.

Защитные PIN-диоды VD1, VD2 можно использовать и другие. При этом надо обязательно проконтролировать чувствительность. Либо (при небольших мощностях) не устанавливать их вовсе. Заземление концов полосковых линий производят с помощью отрезков медного провода, продетых сквозь плату на общую фольгу. Изготовленную печатную плату вставляют в корпус-рамку (от телевизионных СКВ или самодельную) и опаивают по периметру. Глубина установки — 7...8 мм от края корпуса. Внутри корпуса, со стороны установки деталей, размещают перегородки из тонкой луженой жести (рис. 6).

Рис. 6. Вид на монтаж трансвертера.

Налаживание устройства выполняют так. Сначала подают питание на вход +12 В и, измеряя падение напряжения на резисторе R5 (около 0,5 В), убеждаются, что ток через VT1 равен 5 мА. Вращая сердечник катушки L1, добиваются генерации на пятой гармонике кварцевого резонатора ZQ1 (96 МГц). Частотомер можно подключить к базовой цепи транзистора VT2 через разделительный конденсатор небольшой емкости. Если возбуждение кварца происходит на другой гармонике легче, чем на требуемой или величина выходного сигнала автогенератора недостаточна, требуется подобрать резистор R1. Подбором конденсатора С1 устанавливают частоту генерации (иногда вместо конденсатора здесь может потребоваться индуктивность), но делать это лучше, подключая частотомер к следующим каскадам умножения для меньшего влияния входной емкости частотомера на автогенератор.

Окончив настройку автогенератора, измеряем падение напряжения на резисторе R14. Оно должно быть порядка 0,8...1,2 В (ток через VT2 — 8...12 мА). Если значение замеренного напряжения не попадает в этот интервал, надо подобрать конденсатор С15 и еще раз подстроить катушку L1. Добившись нужного тока через транзистор VT2, приближаем петлю связи к L2 и, вращая ротор конденсатора СЗО, добиваемся выделения третьей гармоники частоты автогенератора (288 МГц). Подключив вольтметр параллельно резистору R17 и подстраивая конденсатор С31, убеждаемся, что ток через VT3 достигает величины 15...25 мА (падение напряжения на резисторе R17 — 1,5...2,5 В). Если этого не происходит, приближаем или удаляем крайние витки L2 и L3, подстраивая при этом С30, С31 (катушки L2 и L3 должны быть намотаны в одну сторону и расположены по одной оси).

Аналогично производим настройку катушек L4, L5, при этом ток через транзистор VT4 должен достигать значений 20...30 мА. В авторском варианте расстояние между катушками L4 и L5 равно 5 мм. Приблизив петлю связи частотомера (волномера) к катушке L7 и подстраивая конденсатор С63, добиваемся выделения выходного сигнала гетеродина частотой 1152 МГц. После этого полезно еще раз проверить токи через транзисторы гетеродина и, в случае необходимости, произвести подстройку.

Подключив вольтметр параллельно резистору R23 и подбирая резистор R24, добиваемся тока через VT8, равного 15...20 мА. Подстраивая конденсатор С66, устанавливаем резонансную частоту контура L16C66 на 1152 МГц. При этом ток через транзистор VT8 должен немного изменяться (на 1...3 мА). Если этого не происходит, подбором емкости конденсатора С65 подбираем величину связи, одновременно подстраивая конденсаторы С63, С66.

Далее подаем на разъем XW3 сигнал с генератора частотой 144 МГц и эффективным напряжением 0,5...1 В (на нагрузке 50 Ом). Связав с помощью петли связи волномер (частотомер, анализатор спектра) с контуром L13С46 и вращая ротор конденсатора С46, добиваемся выделения сигнала частотой 1296 МГц. Иногда это удается сделать при помощи обыкновенного диодного детектора (ВЧ головки), подключенного ближе к заземленному концу L13. Вращая ротор конденсатора С46 от положения максимальной емкости к минимальной, сначала обнаруживаем мощный сигнал гетеродина частотой 1152 МГц, а затем — менее сильный, но довольно четкий требуемый.

Окончив предыдущую операцию, подаем питание на вход +12 В (ТХ), устанавливаем токи через транзисторы усилителя передатчика VT7 — 15...20 мА, VT6 — 20...30 мА, VT5 — 40...50 мА подбором соответствующих резисторов, отмеченных на схеме звездочкой. Опять же контроль этих токов удобно осуществить, измеряя падение напряжения на резисторах, включенных в цепь питания коллекторов. Подстраивая конденсаторы С45, С46 и выходную цепь (С2, С9), добиваемся выходной мощности трансвертера порядка 100 мВт. Это можно делать, контролируя ВЧ напряжение на эквиваленте нагрузки (резисторе МЛТ 0,125 — 47...51 Ом) с максимально укороченными выводами, подключив его к выходному разъему XW1. Отключение сигнала 144 МГц должно приводить к пропаданию ВЧ напряжения на выходе.

Рис. 7. Цоколевка полупроводиковых приборов.

В заключение производят подстройку контуров УРЧ приемного тракта [питание с входа +12 В (ТХ) переносим на вход +12 В (RX)]. Установив подбором резистора R21 ток через транзистор VT10 около 10 мА и подключив к разъему XW3 вход приемника 144 МГц, подстраиваем конденсаторы С55, С54, С29, С10 до получения максимального шума на выходе. Чтобы не ошибиться, желательно использовать источник сигнала частоты 1296 МГц, слабо связанный со входом трансвертера (например, 3-я гармоника передатчика на 432 МГц или сигнал соседней станции).

Следует отметить, что подстройка конденсаторов С5, С10 в наибольшей степени влияет на шумовые параметры, поэтому при отсутствии генератора шума ее нужно производить по приему очень слабого сигнала. Нижняя крышка трансвертера (со стороны печатных проводников) во время настройки должна быть установлена.

В моем варианте настроенный в режиме "Прием" трансвертер вызывает "шумовое" отклонение стрелки S-метра приемника 144 МГц до уровня 5...6 баллов (большое усиление), так что в некоторых случаях полезно установить на выходе "144 МГц" трансвертера резистивный аттенюатор (или переменный резистор). Еще лучше применить два переключаемых (с помощью реле или PIN-диодов) аттенюатора, которые позволят подобрать требуемые уровни в режимах "Прием" и "Передача" независимо. Чтобы не перекачать тракт передачи трансвертера и не вывести из строя транзистор смесителя (VT8), следует следить за тем, чтобы мощность сигнала 144 МГц на разъеме XW3 не превышала 10...20 мВт (0,7...1 В на нагрузке 50 Ом), либо установить диодные ограничители.