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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dos diseños para la banda de 430 MHz. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles Unidad de antena La potencia de salida máxima de los transceptores portátiles de pequeño tamaño suele ser pequeña, por lo tanto, cuando funcionan en condiciones estacionarias, e incluso con un cable de derivación largo que presenta grandes pérdidas, este inconveniente puede reducir significativamente el alcance de la comunicación por radio estable. Esto sucede debido a una disminución en la sensibilidad durante la recepción y una disminución en la potencia de salida ya baja de la señal del transmisor suministrada a la antena. Este problema se puede resolver instalando una unidad de antena especial (AB) cerca de la antena o (peor) al lado del transceptor. Consta de un amplificador de bajo ruido (LNA) que funciona al recibir, y un amplificador de potencia (PA) que funciona al transmitir. AB le permite aumentar significativamente la sensibilidad del sistema antena-transceptor con grandes pérdidas en el cable de bajada y utilizar de manera más eficiente la potencia de salida permitida, ya que va directamente a la antena.Es recomendable utilizarlo con transceptores con una potencia de salida de hasta 0,1 ... 0,5 W . El voltaje de suministro de la batería es de 11 ... 12 V, por lo que puede usarse con éxito en un automóvil. Un dispositivo similar para el rango de 2 m ya se ha descrito en la revista "Radio" (Nechaev I. Unidad de antena para el rango de 2 m. - Radio, 2001, No. 2, p. 64,65). Aquí se describe un bloque similar para la banda de 430 MHz. El esquema AB se muestra en la fig. 1. Contiene un amplificador de entrada de bajo ruido (LNA) basado en un transistor de efecto de campo de arseniuro de galio VT3, que le permite obtener una alta sensibilidad y un amplio rango dinámico del receptor. A la entrada del LNA se instala un circuito L6C29, sintonizado a la frecuencia central del rango. El condensador C3O empareja la entrada del LNA con la antena conectada al conector XW2. Los diodos VD9 y VD10 protegen el transistor de la señal del transmisor u otras señales potentes, por ejemplo, de transmisores vecinos, interferencias, rayos, etc. El modo de CC del transistor lo establece la resistencia de polarización automática R9. El transistor se carga en el filtro de paso bajo C10L3C11, desde cuya salida la señal se alimenta a través de la sección de cable W1 al conector coaxial hembra XW1 y luego al cable de derivación. Los diodos VD7, VD8 protegen el transistor de efecto de campo en el lado de salida. El voltaje de suministro se estabiliza mediante un regulador de voltaje integrado en el chip DA1 y se filtra adicionalmente por los elementos C13, C16, L4.
El amplificador de potencia (PA) está montado en el módulo amplificador DA3. Da una potencia de salida de 5 W con una potencia de entrada de solo 20 ... 40 mW y una tensión de alimentación de 9 ... 11 V. En los diodos VD3, VD4 y los transistores VT1, VT2, se ensambla un dispositivo de control: un VOX de alta frecuencia, que convierte el PA en modo activo cuando recibe una señal del transmisor del transceptor. El voltaje de alimentación al PA se suministra constantemente, pero en el modo de recepción (RX) no consume corriente, ya que no hay voltaje en la entrada de control de potencia de salida (pin 2). En el modo de transmisión (TX), este voltaje se estabiliza mediante un estabilizador integral en el chip DA2. Se ensambla un circuito de adaptación de entrada en los elementos C19, C20, L5, y se ensambla un filtro de paso bajo de salida con una frecuencia de corte de aproximadamente 7 MHz en los elementos L31, C9, L32, C10, L500. Este filtro de paso bajo suprime adicionalmente el segundo armónico de la señal de salida en 35...40 dB. La tensión de alimentación de la batería se puede suministrar a través del conector de baja frecuencia XS1 y el diodo VD2 mediante un cable especial, o a través de un cable de derivación a través de la toma de alta frecuencia X\L/1, el filtro de baja frecuencia L1C1 y el diodo VD1. También se puede cambiar entre los modos RX/TX aplicando un voltaje de CC de 5...12 V al enchufe XS1. La corriente consumida en el circuito de control no supera 1 mA. La conmutación de LNA y PA se realiza mediante diodos pin VD5, VD6, VD11, VD12 y dos piezas de cable W1, W2 con una longitud eléctrica de X / 4. AB funciona de la siguiente manera. Cuando se aplica energía, está en modo RX. Los diodos pin están desenergizados, por lo que la señal del conector de antena XW2 se alimenta a través del cable W2 a la entrada LNA. La señal amplificada de su salida a través del segmento W1 se alimenta al zócalo XW1 y luego al cable de derivación. El PA prácticamente no consume corriente, y el LNA consume una corriente de 25...30 mA. Cuando el transceptor se enciende en modo TX, su señal es rectificada por los diodos VD3, VD4 y los transistores VT1 y VT2 abiertos. El voltaje positivo a través del chip DA2 se alimenta a la entrada de control de potencia de salida del amplificador DA3 y a través de las resistencias limitadoras de corriente R4, R7, R8, R11, R12, R14 a los circuitos de clavijas del VD5, VD6, VD11, VD12. diodos La corriente comienza a fluir a través de los diodos pin y su resistencia disminuye a unos pocos ohmios. La señal del transmisor del transceptor a través del diodo VD5 ingresa a la entrada del PA DA3, al mismo tiempo el segmento de cable W1 con la longitud eléctrica λ/4 se cierra al final casi cortocircuitado por la baja resistencia del diodo VD6. La resistencia de este segmento en el punto de conexión (C5, VD5) resulta ser grande y no afecta significativamente la señal del transceptor. La señal de salida PA a través del diodo VD11 se alimenta al conector de antena XW2, y la sección del cable W2 también está cortocircuitada por el diodo VD12 y no afecta significativamente la señal de salida. La mayoría de las piezas AB se colocan en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio de doble cara, cuyo esquema se muestra en la Fig. 2. El segundo lado se deja metalizado y se conecta con lámina a lo largo del perímetro con la metalización del primer lado. Además, ambos lados están interconectados por piezas cortas de alambre que se pasan a través de los agujeros que se muestran en círculos en la figura.
El tablero se coloca en una caja de metal con una superficie conductora, se debe fijar con tornillos alrededor del perímetro en varios lugares (cuanto más, mejor). La carcasa actúa simultáneamente como disipador de calor para el módulo amplificador DA3. Los conectores RF están instalados en las paredes de la caja. Además de las indicadas, las siguientes piezas pueden ser utilizadas en el dispositivo: Módulo amplificador DA3 - M57714M-01, M57797MA-01, M67705M-01, M67749M-01, pero tienen una caja de diseño diferente, y la topología de habrá que cambiar los conductores impresos de la placa. Transistor VTI - KT315, KT312, KT3102 con cualquier índice de letras, VT2 - KT814A ... G, KT816A ... G, KT836A, VT3 - ATF-10136. Este último tiene una figura de ruido de 0,4 dB a 500 MHz, por lo que el LNA montado sobre él tiene una sensibilidad muy alta. Puede reemplazar este transistor de efecto de campo con KP325, 2P602 y similares, pero los resultados serán peores. Los diodos VD1, VD2 se pueden reemplazar con KD212, KD257 con cualquier índice de letras, VD3, VD4 - con KD419, 2A120 con cualquier índice de letras. Condensadores trimmer - KT4-25, polares permanentes - tantalio para montaje en superficie (CHIP), el resto - K10-17v, K10-42 o similares importados, también para montaje en superficie. Resistencias fijas: RN1-12, tamaño 1206, resistencia de sintonización: 3303W-3 de Bourns o similar, también puede usar SPZ-19, SPZ-28. Todas las bobinas están enrolladas en un mandril con un diámetro de 3 mm, L1, L2, L6, L9, con alambre PEV-2 0,6 y contienen 8, 1,5, 1,5 y 1,5 vueltas, respectivamente. L7, L9, L10 están enrollados con cable PEV-2 0,4 y contienen 2,7, 3,7 y 2,7 vueltas, respectivamente. Los chokes 12, L4, L6 contienen 10 vueltas de cable PEV-2 0,2. Las secciones de cable W1 y W2 deben tener una longitud eléctrica de A/4. Están hechos de un cable delgado PK50-1-22 de 12 mm de largo, durante la instalación deben enrollarse en forma de espiral. Se puede utilizar cualquier conector de alta frecuencia adecuado, mientras que todas las conexiones deben realizarse con una longitud mínima o utilizando un cable coaxial. La toma de baja frecuencia puede ser cualquiera que permita corriente a través de los contactos hasta 2 A. Establecimiento de inicio AB en modo recepción (RX). Se suministra un voltaje de suministro de 10 ... 11 V a la batería y se verifica el funcionamiento del regulador de voltaje en el chip DA1, su voltaje de salida debe ser de aproximadamente 3 V. Al seleccionar la resistencia R9, la corriente de drenaje recomendada del se establece el transistor de efecto de campo, en este caso 25 mA. A continuación, los condensadores C10 y C11 ajustan el circuito de salida del LNA a la ganancia máxima, y los condensadores C29 y C30, el circuito de entrada a la ganancia máxima con una SWR mínima en la frecuencia central del rango. Luego realice el ajuste en el modo de transmisión (TX). Para hacer esto, el motor de la resistencia R13 se coloca en la posición más baja de acuerdo con el diagrama, y se incluye un amperímetro en el circuito de alimentación. Una carga combinada y un voltímetro de RF están conectados al enchufe XW2 para monitorear el voltaje de salida. La tensión de alimentación (10 ... 12 V) se aplica a los contactos 1 y 2 del zócalo XS1. En este modo, una corriente de 180 ... 200 mA fluirá a través de los diodos pin. La salida DA2 debe tener un voltaje de aproximadamente 3 V. Usando la resistencia R13, el consumo de corriente aumenta en 30 ... 50 mA; esta será la corriente de reposo del módulo amplificador DA3. Luego, una señal con una frecuencia de 1 MHz y una potencia de 435 ... 2 mW se alimenta a la entrada "Tr" (conector XW5) desde un transceptor o un generador de RF. Los condensadores C19, C20 logran la máxima potencia de salida. La potencia de la señal de entrada aumenta a 20 ... 40 mW, y la configuración se repite. Después de eso, debe asegurarse de que el circuito de entrada esté sintonizado en resonancia. Para hacer esto, los núcleos de ferrita y latón se llevan alternativamente a la bobina L5, mientras que en ambos casos la potencia de salida debería disminuir. Si este no es el caso, deberá cambiar el número de vueltas de esta bobina. Finalmente, se comprueba el funcionamiento del sistema VOX. Para hacer esto, el voltaje de suministro se apaga desde el pin 1 XS1. Cuando se aplica una señal con una potencia de 20 mW o más a la entrada, la batería debería cambiar automáticamente al modo TX. Si tiene previsto utilizar la batería junto al transceptor, se recomienda suministrar alimentación a través de la toma XS1. Luego, del circuito (ver Fig. 1) puede excluir los detalles L1, C1, VD1, así como los elementos LNA: DA1, VT3, VD7 - VD10, C9-C11, C13, C16, C18, C21, C22, C29, C30, L3, L4, L6, R9, R10. La salida derecha (según el diagrama) del condensador C7 está conectada a VD12 con un segmento de cable con una longitud eléctrica de X / 2. La apariencia del AB se muestra en la foto (Fig. 3).
El bloque ajustado tiene los siguientes parámetros. Con una tensión de alimentación de 12 V y una señal de entrada de 20 mW, la potencia de salida fue de 3,8 W (consumo de corriente 1 A), con una potencia de entrada de 80 mW, la potencia de salida fue de 7,5 W (corriente 1,4 A). Ganancia LNA - 21 dB, SWR en la frecuencia central - 1,1, en el rango de 431 ... 438 MHz - no más de 1,5, en el rango de 429 ... 440 MHz - no más de 2. El voltaje de salida del LNA con una disminución en el coeficiente de transmisión de 1 dB fue de 290 mV. El ancho de banda en el nivel de -3 dB es de 18 ... 20 MHz, la sensibilidad junto con el transceptor de FM con una relación señal-ruido de 12 dB resultó ser de 0,08 μV. Rango VHF sumador-divisor Al construir conjuntos de antenas VHF, un elemento necesario es un sumador divisor de potencia, o un divisor (divisor - divisor, divisor), que garantiza la coordinación con el transceptor, la adición de señales recibidas por los elementos del conjunto o la división uniforme de la potencia de la señal entre ellos durante la transmisión. Se invita a la atención de los lectores a un diseño simple de dicho combinador-divisor de potencia en la banda VHF de 430 MHz. El dispositivo descrito está diseñado para conectar cuatro antenas con sus propios alimentadores, cada una con una resistencia de 50 ohmios, a una línea de transmisión coaxial con una impedancia característica de 50 ohmios. En el rango de VHF, estos dispositivos a menudo se fabrican sobre la base de transformadores de cuarto de onda. En este caso, si los alimentadores de antena están conectados en paralelo, su resistencia total (Za) será de 12,5 ohmios. Entonces, para hacer coincidir los alimentadores de antena con una línea de transmisión que tenga una impedancia de onda Zl = 50 Ohm, es necesario aplicar un segmento de cuarto de onda con una impedancia de onda Ztr \u1d (Za Zl) 2/12,5 \u50d (1 2) 25/XNUMX \uXNUMXd XNUMX ohmios. Es posible hacer una línea con tal impedancia de onda conectando en paralelo dos piezas de un cable coaxial con una impedancia de onda de 50 ohmios. El circuito sumador-divisor se muestra en la fig. 4. Contiene un enchufe coaxial XW1, al que se conecta un cable de derivación al transceptor, dos piezas de cable coaxial W1 y W2 con una longitud eléctrica de λ / 4 y cuatro piezas de cable coaxial W3-W6 de longitud arbitraria, en cuyos extremos están instalados conectores coaxiales hembra XW2 -XW5. Antenas: los elementos de la matriz están conectados a estos conectores a través de segmentos de un cable de 50 ohmios de la misma longitud. A pesar de que el dispositivo está hecho de piezas de cable coaxial y conectores RF, tiene un diseño rígido y duradero. Esto se logró utilizando el cable PK50-2-25. Como conductor exterior se utilizó un tubo de cobre con un diámetro de 3 mm. El aislante interior del cable está hecho de PTFE (factor de acortamiento - 1,42). Este cable no tiene aislamiento exterior, puede doblarse (pulcramente) y soldarse (sin sobrecalentarse) en cualquier lugar sin temor a que el aislamiento se derrita. El diseño del dispositivo se muestra en la fig. 5. Al realizarlo, primero debe preparar dos tramos 2 del cable con una longitud eléctrica de λ / 4 (para el rango de 430 MHz, la longitud de los tramos será de 122 mm a lo largo del conductor exterior). El conductor central debe sobresalir 7...10 mm en cada lado. Estos segmentos se montan (mediante soldadura) en la ranura 1 y se sueldan entre sí en toda su longitud. Luego se preparan cuatro piezas 6 idénticas de un cable de 40...70 mm de largo con conectores 3 en un extremo y con un conductor central que sobresale unos milímetros del otro extremo. Los seis segmentos se doblan uno cerca del otro, se aplican vendajes 4 de alambre estañado y se sueldan entre sí. Luego se sueldan los conductores centrales. La longitud de todos los conductores centrales en el punto de soldadura debe mantenerse al mínimo.
Para quitar el conductor de cobre exterior del cable, debe girarse en un círculo con una lima, doblarse con cuidado, romperse y retirarse del aislante interior. La junta de soldadura de los conductores centrales debe sellarse con epoxi. Desde arriba, para protección y blindaje, es deseable soldar una tapa de metal 5. Las siguientes piezas se utilizan en el dispositivo: conector coaxial XW1 - SR-50-163FV, conectores XW2-XW5 - SR-50-725FV. Estos conectores son adecuados cuando se utiliza el cable PK50-2-22. Pero puedes usar otros conectores de 50 ohmios que te permitan montar el cable PK50-2-25, mientras que el conector XW1 debe asegurar la instalación de dos tramos de cable al mismo tiempo. Se puede hacer un diseño similar para los rangos de frecuencia de 144 y 1300 MHz. Los parámetros del diseño fabricado (ver Fig. 6) al conectar cargas con una ROE de no más de 2 a los enchufes XW5-XW1,1 resultaron ser los siguientes: la ROE mínima fue de 1,12 a una frecuencia de 430 MHz, en el rango de frecuencia de 405 ... excedió 447, y en el rango de frecuencia de 1,2 ... 368 MHz -485. Autor: I. Nechaev (UA3WIA), Kursk
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