Transverter MICROSTRIP 5,76 GHz – 435 MHz V.2


Transverter MICROSTRIP 5,76 GHz – 435 MHz V.2

Трансвертер построен по классической схеме с применением синтезатора (рис.1).

Transverter 6cm UR6ISU

Рис.1 Блок-схема трансвертера

Отличительной особенностью трансвертера является отсутствие настраиваемых элементов, за исключением подстройки частоты опорного генератора. Схема трансвертера представлена на рис.2.

transverter 6cm ur6isu 5760

Рис.2 Принципиальная схема основной платы трансвертера и секвенсера

В режиме приема сигнал поступает на вход УВЧ, построенного на трех активных элементах: HMC717 и 2х Gali-39+. Параметры тракта УВЧ: усиление G=48 dB; NF≤1,5 dB; OIP3=20 dBm. Далее сигнал поступает на мост Вилкинсона, обеспечивающий развязку трактов приема и передачи. Затем через микрополосковый фильтр 6-го порядка сигнал поступает на HMC219 (пассивный двойной балансный смеситель), где смешивается с сигналом синтезатора (5335 МГц). Выделенный сигнал ПЧ 435 МГц через 3 дБ аттенюатор и реле поступает на выход трансвертера. Отметим, что реле (ПЧ) в этот момент находится в сработанном положении.
В режиме передачи сигнал частотой 435 МГц поступает на вход трансвертера. Реле (ПЧ) обесточено. Сигнал ПЧ поступает на мощный аттенюатор, выполненный на 6-ти SMD 1Вт резисторах 300 Ом. Возможно применение одного более мощного (не менее 5 Вт) резистора около 50 Ом. Далее сигнал ПЧ через защитную цепь, состоящую из 3 дБ аттенюатора и встречно-параллельных диодов LL4148, поступает на смеситель НМС219. Здесь он смешивается с частотой синтезатора. 6-звенный фильтр на микрополосковых линиях выделяет сигнал, диапазона 6см, который пройдя мост Вилкинсона поступает на двухкаскадный УВЧ, состоящий из Gali-39+ и GVA-84+.
Также, на плате трансвертера имеется т.н. ВЧ VOX, позволяющий работать «без педали». Однако, нельзя рекомендовать такой режим работы ввиду недостаточного опыта и непредсказуемости переходных процессов в таймере, секвенсере (о них речь пойдет дальше) и антенном реле. ВЧ VOX может быть полезен как защита от попадания сигнала с трансивера в смеситель не пройдя основного аттенюатора. Пока будет срабатывать эта цепь, сигнал с трансивера через дополнительный аттенюатор 3 дБ будет «закорочен на землю» через встречно-параллельные диоды, установленные перед смесителем. Данный режим неоднократно «по неосторожности» был оттестирован в полевых условиях, показав свою надежность. При этом не было ни одного случая выхода из строя смесителя НМС219, несмотря на максимально допустимый (по паспорту) уровень ПЧ = 13 дБм (20мВт)!
Секвенсер собран на ОУ LM224D. Он позволяет обеспечить последовательность включения трактов приема/передачи, УМ и антенного реле. При нажатии РТТ первым переключается антенное реле. Далее подается питание на УМ и в последнюю очередь подается питание на передающий тракт трансвертера. Такая последовательность исключает как работу УМ без нагрузки, так и преждевременную подачу сигнала с трансвертера на УМ. При размыкании цепи РТТ первым снимается питание с передающего тракта трансвертера, затем отключается питание УМ и в последнюю очередь антенное реле переводится в режим приема.
Для коммутации питания приемного и передающего трактов трансвертера применен сдвоенный ключ – IRF7316 (представляет собой 2 полевых р-канальных MOSFET транзистора в одном SO-8 корпусе), который способен пропустить ток до 3 А без заметного нагрева корпуса.
Задержка разрыва цепи РТТ построена на общеизвестном таймере NE555. Таким образом, при случайном нажатии телеграфного ключа и попадании ПЧ на вход трансвертера последний автоматически перейдет в режим передачи (сработает ВЧ VOX) и останется в этом режиме в течение порядка 1 секунды.
Синтезатор трансвертера собран на НМС840, конструкции US4ICI (рис.3).

Syntezator 5325 MHz

Рис.3 Синтезатор трансвертера

Для питания синтезатора и опорного генератора применены малошумящие стабилизаторы LP3878. Синтезатор отличается низким фазовым шумом, что позволяет использовать трансвертер в условиях сильных помех. Сигнал синтезатора усиливается двумя каскадами УВЧ – Gali-39+ и GVA-84+. Синтезатор управляется микроконтроллером ATtiny-45. Программа позволяет путем запаивания перемычек со 2-й и 3-й ног процессора получить одну из 4-х «зашитых» частот.
Варианты: 1-отсутствие перемычек (частота 5325 МГц); 2-перемычка между 2-й ножкой процессора и «землей» (частота 5330 МГц); 3-перемычка между 3-й ножкой процессора и «землей» (частота 5328 МГц); 4-обе перемычки запаяны на «землю» (частота 5616 МГц).

Выбор частоты синтезатора для различных вариантов ПЧ

Ножка процессора, которую следует соединить с «землей» Частота синтезатора

(МГц)

Частота ПЧ

(МГц)

5325 435
2 5330 430
3 5328 432
2+3 (обе ножки) 5616 144 (не тестировалась)

 

Светодиод на плате синтезатора при захвате частоты ГУН должен светиться.
Плата питания опорного генератора представлена двумя стабилизаторами напряжения (рис.4).

Схема питания ОГ

Рис.4 Схема питания ОГ

Первый из них ST1S10 представляет собой импульсный стабилизатор напряжения, основная задача которого заключается в получение напряжения порядка 6-7 Вольт, необходимого для питания цепей опорного генератора и синтезатора. Второй стабилизатор собран на линейном малошумящем стабилизаторе LP3878, от которого осуществляяется питание непосредственно опорного генератора.

Transverter PCB

Рис.5 Основная плата трансвертера

Материал. Основная плата трансвертера (RF часть) собрана на материале Rogers RO4003C – 0.508mm (рис.5).
Печатные платы синтезатора, секвенсера и опорного генератора на материале FR4 – 1.0mm (рис.6, рис.7).

PCB syntezator

Рис.6 Печатная плата синтезатора и секвенсера

LO PSB

Рис.7 Печатная плата блока опорного генератора

Корпус трансвертера выполнен фрезерованием на станке с ЧПУ из алюминия. Имеет 3 отсека,- отсек основной платы, платы синтезатора и секвенсера, отсек платы ОГ. Конструкция корпуса такова, что плата синтезатора с секвенсером и основная плата расположены одна над другой нижним слоем друг к другу. Прототип трансвертера был расположен на дюралевой пластине и был вполне работоспособным.
Следует отметить, что погоня за высокой динамикой приемного тракта трансвертера не лучшим образом сказалась на нагреве всего аппарата. В связи с чем, при самостоятельном изготовлении трансвертера следует учитывать нагрев плат PLL, ОГ, платы RF, и обеспечить эффективный теплоотвод. Для работы стабилизатора LP3878 в синтезаторе и плате ОГ достаточно напряжения 6В. Таким образом, для уменьшения нагрева корпуса целесообразно подавать на эти платы 6В. Однако, секвенсер требует присутствия напряжения питания не ниже 8В.
В случае отсутствия в используемом Вами УМ входа РТТ (в моем УМ всего 2 клеммы: «+» и «-» ) следует собрать внешнюю цепь коммутации питания УМ. Для этого желательно применять р-канальные MOSFET, например IRF9540N с максимальным током стока более 20А. Схема включения представлена на рис. 8. При коммутации тока более 2 А транзистор следует установить на небольшой радиатор. Например, мой УМ потребляет ток до 5 А и в качестве радиатора для транзистора-ключа питания я использую алюминиевую пластину, размерами 80х50 мм (стенка внешнего корпуса, на которой установлены разъемы). Нагрева пластины я не заметил.

Схема коммутации питания внешнего усилителя мощности

Рис.8 Схема коммутации питания внешнего усилителя мощности

Дополнение ко второй версии
Определенный опыт создания и эксплуатации всех версий данного трансвертера показал, что установка плат в металлический корпус должна сопровождаться применением поглощающих СВЧ материалов над трактом приема. Самовозбуждений в цепи передающего тракта и тракта усилителя сигнала синтезатора за многие годы отмечено не было. Так же следует учитывать тот факт, что отсутствие нагрузки на входе приемного тракта может провоцировать самовозбуждение последнего. На практике это сопровождается резким снижением чувствительности тракта и уменьшением шума на НЧ выходе приемника (в моем случае шум эфира снижался с S3 до S0). Только применение анализатора спектра позволило выяснить причину резкого ухудшения чувствительности трансвертера. Подключение ЛЮБОЙ нагрузки ко входу трансвертера срывало самовозбуждение тракта и нормализовало его работу. В моих наблюдениях даже SMA-SMA переходник, накрученный на вход трансвертера, срывал самовозбуждение тракта.

Технические характеристики:

Рабочий диапазон ВЧ (RF) 5760 … 5762 MHz
Диапазон ПЧ (IF) 430 … 435 MHz (435 по умолчанию)
Опорный генератор (Vectron) frequency stability (0 … +70 °C) typ. ± 0,2 ppm max.
PLL SSB PN @ 10kHz Offset -109 dBc/Hz
Выходная мощность ≥13 dBm
Подавление частоты синтезатора при передаче 35 дБ
Мощность сигнала ПЧ на входе трансвертера 2 W (max. 5 W)
Коэфф. шума ВЧ тракта @ 18 °C ≤1.5 dB
Усиление ВЧ тракта min. 48 dB
Напряжение питания +8…13,8 VDC
Потребляемый ток

(после прогрева 20 мин)

~ 0,45 A (TX)

~ 0,5 A (RX)

ВЧ разъемы SMA-female, 50 Ohms
Габариты (мм) 165 x 65 x 28
Вес ~ 220 г

Внешний вид трансвертера в собранном виде показан на рис.9

transverter 6cm 5760MHz ur6isu

Рис.9 Внешний вид трансвертера в сборе

Схема подключения трансвертера предоставлена на рис.10.

Commutation

Рис.10 Схема подключения трансвертера

Оставите комментарий ?

0 Комментарии。

Оставить комментарий