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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Deux conceptions pour la bande 430 MHz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles Unité d'antenne La puissance de sortie maximale des émetteurs-récepteurs portables de petite taille est généralement faible, par conséquent, lorsqu'ils fonctionnent dans des conditions stationnaires, et même avec un long câble de dérivation qui introduit des pertes élevées, cet inconvénient peut réduire considérablement la portée de la communication radio stable. Cela se produit en raison d'une diminution de la sensibilité lors de la réception et d'une diminution de la puissance de sortie déjà faible du signal d'émetteur fourni à l'antenne. Ce problème peut être résolu en installant une unité d'antenne spéciale (AB) près de l'antenne ou (pire) à côté de l'émetteur-récepteur. Il se compose d'un amplificateur à faible bruit (LNA) qui fonctionne lors de la réception et d'un amplificateur de puissance (PA) qui fonctionne lors de la transmission. AB vous permet d'augmenter considérablement la sensibilité du système antenne-émetteur-récepteur avec de grandes pertes dans le câble de dérivation et d'utiliser plus efficacement la puissance de sortie autorisée, car elle va directement à l'antenne.Il est conseillé de l'utiliser avec des émetteurs-récepteurs avec une puissance de sortie jusqu'à 0,1 ... 0,5 W . La tension d'alimentation de la batterie est de 11 ... 12 V, elle peut donc être utilisée avec succès dans une voiture. Un dispositif similaire pour la portée de 2 m a déjà été décrit dans la revue "Radio" (Nechaev I. Unité d'antenne pour la portée de 2 m. - Radio, 2001, n° 2, p. 64,65). Un bloc similaire est décrit ici pour la bande 430 MHz. Le schéma AB est illustré à la fig. 1. Il contient un amplificateur à faible bruit d'entrée (LNA) basé sur un transistor à effet de champ à l'arséniure de gallium VT3, qui vous permet d'obtenir une sensibilité élevée et une large plage dynamique du récepteur. A l'entrée du LNA, un circuit L6C29 est installé, accordé sur la fréquence centrale de la gamme. Le condensateur C3O correspond à l'entrée du LNA avec l'antenne connectée au connecteur XW2. Les diodes VD9 et VD10 protègent le transistor du signal de l'émetteur ou d'autres signaux puissants, par exemple des émetteurs voisins, des interférences, de la foudre, etc. Le mode CC du transistor est défini par la résistance de polarisation automatique R9. Le transistor est chargé sur le filtre passe-bas C10L3C11, à partir duquel le signal est acheminé à travers la section de câble W1 vers le connecteur coaxial femelle XW1 puis vers le câble de dérivation. Les diodes VD7, VD8 protègent le transistor à effet de champ côté sortie. La tension d'alimentation est stabilisée par un régulateur de tension intégré sur la puce DA1 et est en outre filtrée par les éléments C13, C16, L4.
L'amplificateur de puissance (PA) est monté sur le module d'amplification DA3. Il donne une puissance de sortie de 5 W avec une puissance d'entrée de seulement 20 ... 40 mW et une tension d'alimentation de 9 ... 11 V. Sur les diodes VD3, VD4 et les transistors VT1, VT2, un dispositif de commande est assemblé - un VOX haute fréquence, qui transforme le PA en mode actif lors de la réception d'un signal de l'émetteur de l'émetteur-récepteur. La tension d'alimentation du PA est constamment fournie, mais en mode de réception (RX), elle ne consomme pas de courant, car il n'y a pas de tension à l'entrée de commande de puissance de sortie (broche 2). En mode transmission (TX), cette tension est stabilisée par un stabilisateur intégré sur la puce DA2. Un circuit d'adaptation d'entrée est monté sur les éléments C19, C20, L5, et un filtre passe-bas de sortie avec une fréquence de coupure d'environ 7 MHz est monté sur les éléments L31, C9, L32, C10, L500. Ce filtre passe-bas supprime en outre la deuxième harmonique du signal de sortie de 35...40 dB. La tension d'alimentation de la batterie peut être fournie soit par le connecteur basse fréquence XS1 et la diode VD2 à l'aide d'un câble spécifique, soit par un câble de dérivation à travers la prise haute fréquence X\L/1, le filtre basse fréquence L1C1 et le diode VD1. La commutation entre les modes RX/TX peut également être effectuée en appliquant une tension continue de 5...12 V à la prise XS1. Le courant consommé dans le circuit de commande ne dépasse pas 1 mA. La commutation LNA et PA est effectuée à l'aide de diodes pin VD5, VD6, VD11, VD12 et de deux morceaux de câble W1, W2 d'une longueur électrique de X / 4. AB fonctionne comme suit. Lorsque l'alimentation est appliquée, il est en mode RX. Les diodes broches sont désactivées, de sorte que le signal de la prise d'antenne XW2 est acheminé via le câble W2 vers l'entrée LNA. Le signal amplifié de sa sortie à travers le segment W1 est envoyé à la prise XW1 puis au câble de dérivation. Le PA ne consomme pratiquement pas de courant et le LNA consomme un courant de 25 ... 30 mA. Lorsque l'émetteur-récepteur est allumé en mode TX, son signal est redressé par les diodes VD3, VD4 et les transistors VT1 et VT2 ouverts. La tension positive à travers la puce DA2 est envoyée à l'entrée de commande de puissance de sortie de l'amplificateur DA3 et à travers les résistances de limitation de courant R4, R7, R8, R11, R12, R14 aux circuits à broches des VD5, VD6, VD11, VD12 diodes. Le courant commence à circuler à travers les diodes pin et leur résistance diminue à quelques ohms. Le signal de l'émetteur de l'émetteur-récepteur à travers la diode VD5 entre dans l'entrée du PA DA3, en même temps le segment de câble W1 avec la longueur électrique λ/4 est fermé à l'extrémité presque court-circuité par la faible résistance du diode VD6. La résistance de ce segment au point de connexion (C5, VD5) est importante et n'affecte pas de manière significative le signal de l'émetteur-récepteur. Le signal de sortie PA via la diode VD11 est envoyé au connecteur d'antenne XW2, et la section de câble W2 s'avère également être court-circuitée par la diode VD12 et n'affecte pas de manière significative le signal de sortie. La plupart des pièces AB sont placées sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre double face, dont un croquis est illustré à la Fig. 2. Le deuxième côté est laissé métallisé et connecté avec une feuille le long du périmètre avec la métallisation du premier côté. De plus, les deux côtés sont interconnectés par de courts morceaux de fil passés à travers les trous représentés par des cercles sur la figure.
La carte est placée dans un boîtier métallique avec une surface conductrice, elle doit être fixée avec des vis autour du périmètre à plusieurs endroits (plus il y en a, mieux c'est). Le boîtier sert simultanément de dissipateur thermique pour le module amplificateur DA3. Des connecteurs RF sont installés sur les parois du boîtier. En plus de celles indiquées, les pièces suivantes peuvent être utilisées dans l'appareil : Module d'amplification DA3 - M57714M-01, M57797MA-01, M67705M-01, M67749M-01, mais ils ont un boîtier de conception différente et la topologie de les conducteurs imprimés de la carte devront être changés. Transistor VTI - KT315, KT312, KT3102 avec n'importe quel index alphabétique, VT2 - KT814A ... G, KT816A ... G, KT836A, VT3 - ATF-10136. Ce dernier a un facteur de bruit de 0,4 dB à 500 MHz, le LNA monté dessus a donc une sensibilité très élevée. Vous pouvez remplacer ce transistor à effet de champ par KP325, 2P602 et similaires, mais les résultats seront pires. Les diodes VD1, VD2 peuvent être remplacées par KD212, KD257 avec n'importe quel index de lettre, VD3, VD4 - avec KD419, 2A120 avec n'importe quel index de lettre. Condensateurs ajustables - KT4-25, polaires permanents - tantale pour montage en surface (CHIP), le reste - K10-17v, K10-42 ou similaires importés, également pour montage en surface. Résistances fixes - RN1-12, taille 1206, résistance d'accord - 3303W-3 de Bourns ou similaire, vous pouvez également utiliser SPZ-19, SPZ-28. Toutes les bobines sont enroulées sur un mandrin d'un diamètre de 3 mm, L1, L2, L6, L9 - avec du fil PEV-2 0,6 et contiennent respectivement 8, 1,5, 1,5 et 1,5 tours. L7, L9, L10 sont enroulés avec du fil PEV-2 0,4 et contiennent respectivement 2,7, 3,7 et 2,7 tours. Les selfs 12, L4, L6 contiennent 10 spires de fil PEV-2 0,2. Les sections de câble W1 et W2 doivent avoir une longueur électrique de A/4. Ils sont constitués d'un câble fin PK50-1-22 de 12 mm de long ; lors de l'installation, ils doivent être enroulés en forme de spirale. Tous les connecteurs haute fréquence appropriés peuvent être utilisés, tandis que toutes les connexions doivent être effectuées avec une longueur minimale ou à l'aide d'un câble coaxial. La prise basse fréquence peut être n'importe quelle prise permettant un courant passant par les contacts jusqu'à 2 A. Établissement du démarrage AB en mode réception (RX). Une tension d'alimentation de 10 ... 11 V est fournie à la batterie et le fonctionnement du régulateur de tension sur la puce DA1 est vérifié, sa tension de sortie doit être d'environ 3 V. En sélectionnant la résistance R9, le courant de drain recommandé du transistor à effet de champ est réglé, dans ce cas 25 mA. Ensuite, les condensateurs C10 et C11 ajustent le circuit de sortie du LNA au gain maximum, et les condensateurs C29 et C30 - le circuit d'entrée au gain maximum avec un SWR minimum à la fréquence centrale de la gamme. Effectuez ensuite le réglage en mode émission (TX). Pour ce faire, le moteur de la résistance R13 est réglé sur la position inférieure selon le schéma et un ampèremètre est inclus dans le circuit de puissance. Une charge adaptée et un voltmètre RF sont connectés à la prise XW2 pour surveiller la tension de sortie. La tension d'alimentation (10 ... 12 V) est appliquée aux contacts 1 et 2 de la prise XS1. Dans ce mode, un courant de 180 ... 200 mA traversera les diodes pin. La sortie DA2 doit avoir une tension d'environ 3 V. En utilisant la résistance R13, la consommation de courant est augmentée de 30 ... 50 mA - ce sera le courant de repos du module d'amplification DA3. Ensuite, un signal avec une fréquence de 1 MHz et une puissance de 435 ... 2 mW est envoyé à l'entrée "Tr" (connecteur XW5) à partir d'un émetteur-récepteur ou d'un générateur RF. Les condensateurs C19, C20 atteignent une puissance de sortie maximale. La puissance du signal d'entrée est augmentée à 20 ... 40 mW et le réglage est répété. Après cela, vous devez vous assurer que le circuit d'entrée est réglé sur la résonance. Pour ce faire, des noyaux de ferrite et de laiton sont alternativement amenés à la bobine L5, alors que dans les deux cas la puissance de sortie doit diminuer. Si ce n'est pas le cas, alors vous devrez changer le nombre de spires de cette bobine. Enfin, le fonctionnement du système VOX est vérifié. Pour ce faire, la tension d'alimentation est coupée à partir de la broche 1 XS1. Lorsqu'un signal d'une puissance de 20 mW ou plus est appliqué à l'entrée, la batterie doit automatiquement passer en mode TX. Si vous prévoyez d'utiliser la batterie à côté de l'émetteur-récepteur, il est conseillé de l'alimenter via la prise XS1. Ensuite, du circuit (voir Fig.1), vous pouvez exclure les détails L1, C1, VD1, ainsi que les éléments LNA: DA1, VT3, VD7 - VD10, C9-C11, C13, C16, C18, C21, C22, C29, C30, L3, L4, L6, R9, R10. La sortie droite (selon le schéma) du condensateur C7 est connectée à VD12 avec un segment de câble d'une longueur électrique de X / 2. L'apparence de l'AB est montrée sur la photo (Fig. 3).
Le bloc ajusté a les paramètres suivants. Avec une tension d'alimentation de 12 V et une puissance d'entrée de 20 mW, la puissance de sortie était de 3,8 W (consommation de courant 1 A), avec une puissance d'entrée de 80 mW, la puissance de sortie était de 7,5 W (courant 1,4 A). Gain LNA - 21 dB, SWR à la fréquence centrale - 1,1, dans la plage de 431 ... 438 MHz - pas plus de 1,5, dans la plage de 429 ... 440 MHz - pas plus de 2. La tension de sortie du LNA avec une diminution du coefficient de transmission de 1 dB était de 290 mV. La bande passante au niveau de -3 dB est de 18 ... 20 MHz, la sensibilité avec l'émetteur-récepteur FM avec un rapport signal sur bruit de 12 dB s'est avérée être de 0,08 μV. Portée VHF additionneur-diviseur Lors de la construction de réseaux d'antennes VHF, un élément nécessaire est un additionneur diviseur de puissance, ou un séparateur (séparateur - diviseur, séparateur), qui assure la coordination avec l'émetteur-récepteur, l'addition des signaux reçus par les éléments du réseau ou la division uniforme de la puissance du signal entre pendant la transmission. L'attention des lecteurs est attirée sur une conception simple d'un tel combineur-diviseur de puissance dans la bande VHF de 430 MHz. Le dispositif décrit est conçu pour connecter quatre antennes avec leurs propres lignes d'alimentation, chacune avec une résistance de 50 ohms, à une ligne de transmission coaxiale avec une impédance caractéristique de 50 ohms. Dans la gamme VHF, de tels dispositifs sont souvent fabriqués sur la base de transformateurs quart d'onde. Dans ce cas, si les lignes d'alimentation d'antenne sont connectées en parallèle, leur résistance totale (Za) sera de 12,5 ohms. Ensuite, pour faire correspondre les départs d'antenne avec une ligne de transmission ayant une impédance d'onde Zl = 50 Ohm, il faut appliquer un segment quart d'onde avec une impédance d'onde Ztr \u1d (Za Zl) 2/12,5 \u50d (1 2) 25/XNUMX \uXNUMXd XNUMX Ohm. Il est possible de réaliser une ligne avec une telle impédance d'onde en connectant en parallèle deux morceaux d'un câble coaxial avec une impédance d'onde de 50 ohms. Le circuit additionneur-diviseur est illustré à la fig. 4. Il contient une prise coaxiale XW1, à laquelle un câble de dérivation est connecté à l'émetteur-récepteur, deux morceaux de câble coaxial W1 et W2 avec une longueur électrique de λ / 4 et quatre morceaux de câble coaxial W3-W6 de longueur arbitraire, à aux extrémités desquelles sont installés des connecteurs coaxiaux femelles XW2 -XW5. Antennes - les éléments du réseau sont connectés à ces connecteurs via des segments d'un câble de 50 ohms de même longueur. Malgré le fait que l'appareil soit composé de morceaux de câble coaxial et de connecteurs RF, il a une conception rigide et durable. Ceci a été réalisé en utilisant le câble PK50-2-25. Un tube de cuivre d'un diamètre de 3 mm a été utilisé comme conducteur extérieur. L'isolant intérieur du câble est en PTFE (facteur de raccourcissement - 1,42). Ce câble n'a pas d'isolation extérieure, il peut être plié (proprement) et soudé (sans surchauffe) n'importe où sans crainte que l'isolation ne fonde. La conception de l'appareil est illustrée à la fig. 5. Lors de sa fabrication, vous devez d'abord préparer deux sections 2 du câble avec une longueur électrique de λ / 4 (pour la gamme 430 MHz, la longueur des sections sera de 122 mm le long du conducteur extérieur). Le conducteur central doit dépasser de 7 à 10 mm de chaque côté. Ces segments sont montés (par soudure) dans l'emplacement 1 et soudés les uns aux autres sur toute la longueur. Ensuite, quatre morceaux identiques 6 d'un câble de 40...70 mm de long sont préparés avec des connecteurs 3 à une extrémité et avec un conducteur central dépassant de quelques millimètres de l'autre extrémité. Les six segments sont pliés les uns à côté des autres, des bandages 4 de fil étamé sont appliqués et soudés ensemble. Ensuite, les conducteurs centraux sont soudés. La longueur de tous les conducteurs centraux au point de soudure doit être réduite au minimum.
Pour retirer le conducteur extérieur en cuivre du câble, il doit être tourné en cercle avec une lime, soigneusement plié, cassé et retiré de l'isolant intérieur. Le joint de soudure des conducteurs centraux doit être scellé avec de l'époxy. Par dessus, pour la protection et le blindage, il est souhaitable de souder un capuchon métallique 5. Les pièces suivantes sont utilisées dans l'appareil : connecteur coaxial XW1 - SR-50-163FV, connecteurs XW2-XW5 - SR-50-725FV. Ces connecteurs conviennent lors de l'utilisation du câble PK50-2-22. Mais vous pouvez utiliser d'autres connecteurs 50 ohms qui permettent de monter le câble PK50-2-25, tandis que le connecteur XW1 doit assurer l'installation de deux tronçons de câble en même temps. Une conception similaire peut être réalisée pour les gammes de fréquences de 144 et 1300 MHz. Les paramètres de la disposition fabriquée (voir Fig. 6) lors de la connexion de charges avec un SWR ne dépassant pas 2 aux prises XW5-XW1,1 se sont avérés être les suivants: le SWR minimum était de 1,12 à une fréquence de 430 MHz, dans le gamme de fréquences de 405 ... dépassé 447, et dans la gamme de fréquences de 1,2 ... 368 MHz -485. Auteur : I. Nechaev (UA3WIA), Koursk
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