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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Convertisseur STV. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / TV Il y a trois décennies, de nombreux radioamateurs s'intéressaient à la réception télévisuelle à très longue portée. Combien de travail, d'habileté et d'invention ils ont montré, améliorant les récepteurs de télévision et créant des systèmes d'antennes complexes permettant de "contourner" les aléas de la propagation des ondes radio. Les répéteurs satellites ont rendu le canal de transmission du signal plus "stable", mais la mise en œuvre technique de la réception n'a pas du tout été simplifiée. Ici, les radioamateurs ont un endroit pour appliquer leurs connaissances et leurs compétences. L'article décrit un convertisseur amateur dont les paramètres ne sont pas inférieurs aux meilleurs exemples de production industrielle. Le convertisseur développé par l'auteur est destiné à fonctionner dans des systèmes de réception de télévision par satellite dans la bande Ku (10,95 ... 12,0 GHz) avec une seule conversion de fréquence. Le convertisseur a les spécifications suivantes :
Le convertisseur est construit selon le schéma d'un convertisseur de fréquence à faible bruit, structurellement combiné avec une alimentation de système d'antenne et un commutateur de polarisation de signal d'entrée intégré. Son schéma de principe est représenté sur la fig. 1. Il se compose d'un guide d'ondes d'entrée dans lequel sont immergées des sondes (non représentées sur le schéma électrique), d'un amplificateur hyperfréquence réalisé sur des transistors VT1 - VTZ, d'un filtre passe-bande utilisant des lignes à bande L9 - L18, d'un oscillateur local à une fréquence de 10,0 GHz sur un transistor VT4 avec stabilisation de fréquence, un mélangeur équilibré sur un montage de diodes VD2, un amplificateur de fréquence intermédiaire sur des microcircuits DA2 et DA3, un régulateur de tension sur un microcircuit DA4. Il comprend également un dispositif sur la puce DA1, qui remplit les fonctions d'un convertisseur de tension +5 V à -2 V, un commutateur pour la polarisation et la stabilisation du courant des transistors à effet de champ VT1 - VT3. Le convertisseur utilise des microcircuits, des transistors et des assemblages de diodes fabriqués par Hewlett Packard (USA).
Le signal d'entrée, focalisé par un miroir parabolique, entre dans l'irradiateur et de celui-ci dans un guide d'ondes rond d'un diamètre de 19 mm. La connexion des lignes à ruban des grilles des transistors VT1 et VT2 avec le guide d'ondes est réalisée à l'aide de sondes immergées installées à un angle de 90 degrés dans le guide d'ondes, ce qui permet de recevoir des signaux à polarisation verticale et horizontale. La commutation de la polarisation dans le convertisseur est réalisée par une tension d'alimentation de 13/18 V, fournie via un câble au connecteur de sortie XW1. La tension d'alimentation à travers un diviseur sur les résistances R9 - R11 est fournie à l'entrée du comparateur de la puce DA1. Sous une tension d'alimentation de 13 V, le microcircuit DA1 rend passant le transistor VT1 et une tension de +1,5 V apparaît sur son drain. En même temps, le transistor VT2 est fermé par une tension négative de -2 V fournie à sa grille , et, en plus, la tension du drain de ce transistor supprimée. Lors de la commutation de la tension d'alimentation à +18 V, le transistor VT1 se ferme et le transistor VT2 devient passant en fonctionnement normal. Cela vous permet de modifier électroniquement le type de polarisation du signal reçu. La sommation des signaux des transistors VT1 et VT2 est réalisée à l'aide d'un pont sur les lignes ruban L5, L6. Le signal total est envoyé à la grille du transistor VT3 - le deuxième étage d'amplification. Les transistors VT1 - VT3 de type ATF36077 ont un gain de 12 dB à une fréquence de 12 GHz avec une tension d'alimentation de +1,5 V et un courant de 10 mA. Ainsi, le gain total de l'amplificateur hyperfréquence est de 24 dB avec un facteur de bruit d'environ 0,5 dB. Pour obtenir les meilleures valeurs de facteur de bruit, il est nécessaire d'affiner le mode de fonctionnement des transistors et d'adapter leurs entrées et leurs sorties. En réalité, il est possible d'obtenir un facteur de bruit qui diffère de celui du passeport de 0,1 dB, par conséquent, la valeur maximale de Ksh à une fréquence de 12 GHz est de 0,6 dB dans les caractéristiques.
Le signal hyperfréquence amplifié provenant du drain du transistor VT3 est envoyé à l'entrée du filtre passe-bande L9 - L18, réalisé sur des résonateurs interdigitaux à bande et ayant une bande passante de 10,8 ... 12,0 GHz avec une réponse en fréquence inégale de XNUMX dB. De la sortie du filtre, le signal hyperfréquence est envoyé à l'entrée d'un mélangeur équilibré réalisé sur un assemblage de diodes de diodes hyperfréquences VD2 avec une barrière Schottky et un pont à bande. L'autre entrée du mélangeur équilibré reçoit un signal avec une fréquence de 10 GHz de la sortie de l'oscillateur local sur le transistor VT4. L'oscillateur local est réalisé sur un transistor à effet de champ selon un circuit de drain commun, avec un résonateur demi-onde ouvert inclus dans le circuit grille-source du transistor, et un résonateur cylindrique stabilisateur de haute qualité ZQ1 en titanate-baryum céramique. La perte de conversion du signal est d'environ 7 dB. Le signal de fréquence intermédiaire Fpch de la sortie du mélangeur équilibré à travers le filtre sur les éléments L19, C23, C24, R14 est envoyé à l'entrée du microcircuit DA2 du préamplificateur IF, réalisé selon le schéma donné dans la revue Instruments and Technologie expérimentale, 1984, n° 2, p. 111 (Abramov F. G., Volkov Yu. A., Vonsovsky N. N. "Un amplificateur large bande adapté"). L'amplificateur sur la puce INA51063 a une plage de fréquences de fonctionnement de 100..2400 MHz avec un gain de 22 dB. De la sortie du préamplificateur IF, le signal est envoyé à l'entrée de l'amplificateur IF final, réalisé sur la puce DA3 et ayant une plage de fréquences de fonctionnement de 100 ... 3000 MHz avec un gain de 23 dB. Les résistances R14, R15, R17 d'une résistance de 10 ohms empêchent l'auto-excitation des amplificateurs en cascade, notamment lorsque la charge connectée au connecteur XW1 est désadaptée. Le convertisseur est alimenté par un stabilisateur de microcircuit DA4, qui fournit une stabilisation de tension de +5 V à un courant allant jusqu'à 150 mA. Le convertisseur (à l'exception du guide d'onde d'entrée) est réalisé sur une carte de circuit imprimé (Fig. 2) en fluoroplaste FAF4 double face d'une épaisseur de 1 mm.
La disposition des conducteurs et des éléments sur la carte est illustrée à la fig. 3.
Les éléments attachés sont situés du côté des conducteurs imprimés, la feuille du verso de la carte est utilisée comme bus d'alimentation commun. Il est important que toutes les pièces aient la longueur de câble minimale possible ; ils doivent être montés directement par soudure sur les conducteurs. Pour connecter les conducteurs du bus d'alimentation commun, situés sur le côté des pièces, avec la feuille au verso de la carte, un certain nombre de trous métallisés y sont percés. Le convertisseur utilise des résistances de type R1-12 avec une puissance de dissipation de 0,125 W. Il est possible d'utiliser des résistances de ce type avec une puissance de 0,062 W et des résistances P1-8 avec une puissance de 0,125 et 0,25 W. Dans les circuits basse fréquence et les circuits de puissance, des condensateurs de type K10-47v sont utilisés. Condensateurs C9, C12 et C13 - K10-42. Les condensateurs dans les circuits haute fréquence, dont la capacité n'est pas indiquée sur le schéma (C5 - C8, C15, C17, C22, C24), sont fabriqués de manière "imprimée" - leur capacité est formée par des plaques de forme spéciale d'une piste imprimée et d'un bus d'alimentation commun avec le matériau de la carte comme diélectrique. Connecteur haute fréquence XW1 type F-75 (disponible à la vente sur les marchés radio des pays de la CEI). Les transistors, les assemblages de diodes et les microcircuits proviennent de HewlettPackard (USA). Comme VT4, il est permis d'utiliser les transistors AP324A-2 et AP325A-2, les transistors VT1-VT3 peuvent être remplacés par des transistors similaires fabriqués par Siemens, NEC, Philips ou AP330A-2 et 3P343A-2, cependant, dans ce dernier cas, le facteur de bruit du convertisseur augmentera légèrement. L'ensemble de diodes HSMS2802 (VD1) peut être remplacé par deux diodes KD514A ou KD512A, et l'ensemble HSMS8202 (VD2) par deux diodes KA120A ou KA120AR. Au lieu d'un stabilisateur de microcircuit 78L05, KR142EN5A, KR1157EN501, KR1157EN502 conviennent. Lors du remplacement du résonateur ZQ1, TSBN-10 doit être utilisé. Pour connecter des sondes immergées (sonde 1 et sonde 2) aux grilles des transistors VT1, VT2, des trous de 2 mm de diamètre ont été percés dans les cartes et la feuille du côté inférieur de la carte a été retirée autour des trous dans un rayon de 2 mm du centre de l'installation. Les sondes sont fixées dans les trous du corps (Fig. 4, vue A-A) avec des bagues PTFE de 4 mm de diamètre et 3,5 mm de long. Le résonateur ZQ1 est collé à la carte avec une fine couche de colle à base de plexiglas dissous dans du dichloroéthane. Les éléments sont montés sur la carte avec un fer à souder basse tension avec une pointe de soudure mise à la terre grades POSK 50-18 ou POI. Une carte entièrement fabriquée avec des éléments installés dessus est placée dans un boîtier coulé ou fraisé (voir Fig. 4), l'auteur a utilisé un produit prêt à l'emploi à partir d'un produit similaire de Microelectronics Inc. Le corps est en alliages d'aluminium (silumin, duralumin, etc.) et est fermé sur le dessus par un couvercle (Fig. 5) vissé au corps avec des vis M2. Un capot fraisé ou moulé assure la séparation de la carte en compartiments et évite la formation de contre-réaction parasite et la fuite du signal de l'oscillateur local vers l'entrée de l'amplificateur hyperfréquence.
Lors de la fabrication d'un convertisseur dans des conditions amateurs, vous pouvez utiliser une version simplifiée du boîtier. Pour ce faire, sur un tour, selon fig. 4 Tournez une bride avec un guide d'ondes en laiton et soudez une boîte pour le montage de la carte, pliée en tôle de laiton, dessus. Le couvercle est également en tôle de laiton et des cloisons y sont soudées aux endroits nécessaires pour diviser la boîte en compartiments. Pour éviter l'excitation de vibrations parasites dans les compartiments du convertisseur à l'intérieur du couvercle dans ceux indiqués à la Fig. À 5 endroits (zones ombrées), des morceaux de caoutchouc de 3 mm d'épaisseur ont été collés avec une couche absorbante appliquée sur eux à partir d'un mélange de poudre de fer carbonyle mélangé à de la colle BF. Un trou a été percé dans le couvercle à l'opposé de l'extrémité de la surface du résonateur (non représenté sur la figure, cet endroit est spécifié après l'installation du résonateur) et un filetage M5 pour une vis de réglage en laiton est coupé. Il fournit un réglage de la fréquence de l'oscillateur local en modifiant la distance entre la vis (corps) et le résonateur ZQ1. Lorsque la vis s'éloigne du résonateur, la fréquence de l'oscillateur local diminue et, à mesure qu'il se rapproche, elle augmente. Par conséquent, avant de régler le convertisseur, la vis de réglage ne doit être vissée que dans les premiers filets du filetage.
Pour sceller le convertisseur, un deuxième couvercle et un joint en caoutchouc sont fournis, posés dans une rainure spéciale du corps du convertisseur (voir Fig. 4). La bride du guide d'onde du convertisseur est reliée à la bride de l'irradiateur installé au foyer de l'antenne à l'aide de quatre vis M4. Le guide d'ondes est scellé en installant un joint en caoutchouc dans la rainure de la bride du convertisseur et un film fluoroplastique de 10...20 µm d'épaisseur entre les brides. Les schémas des irradiateurs pour les antennes à focalisation directe et décalées sont illustrés à la fig. 6 et fig. 7 respectivement.
Le convertisseur est configuré dans l'ordre suivant. Une alimentation +1...10 V régulée avec un courant de sortie d'au moins 20 mA est raccordée au connecteur XW100. Réglez la tension d'alimentation sur +13 V et mesurez la tension aux bornes des transistors et des microcircuits avec un voltmètre. Leurs valeurs ne doivent pas différer de plus de 10% de celles indiquées sur le schéma, sinon l'élément défectueux est remplacé. De plus, en augmentant la tension d'alimentation à +18 V, ils s'assurent que le comparateur a commuté et qu'une tension de +2 V est apparue sur le drain du transistor VT1,5, et que la tension est devenue nulle sur le drain du transistor VT1 . Pour vérifier la présence de tension hyperfréquence en sortie de l'oscillateur local, un millivoltmètre hyperfréquence est connecté à la sortie supérieure (selon le circuit) de la résistance R12 (le millivoltmètre décrit dans le magazine Radio, 1995, n°9, p .40 convient également) et s'assurer de la présence d'oscillations micro-ondes. Il n'est pas possible de mesurer avec précision l'amplitude de l'onde incidente de l'oscillateur local, mais si les lectures du millivoltmètre se situent entre 10 et 70 mV, l'oscillateur local fonctionne. En connectant un millivoltmètre CC sur le côté gauche de la plaque de condensateur C23 selon le schéma, ils vérifient la présence d'une petite tension continue (2 ... 10 mV) à ce point de l'appareil. Cela indique l'opérabilité d'un mélangeur équilibré (il est presque impossible de sélectionner idéalement une paire de diodes et d'équilibrer le pont). Après cela, le convertisseur est fermé avec le premier couvercle et connecté à l'alimentation de l'antenne d'un côté et au tuner de l'autre. En réglant le tuner, l'un des canaux reçus est trouvé. La vis de réglage fixe la valeur exacte de la fréquence de l'oscillateur local de 10 GHz + 1 MHz, en comparant la fréquence reçue avec la fréquence connue de ce canal. Le convertisseur est ensuite fermé avec un deuxième couvercle et scellé. Auteur : V. Zhuk, Minsk
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