Телевидение - Высокочувствительный конвертер ДМВ диапазона

Предлагаемый для повторения конвертер преобразует сигналы 21-го - 39-го телевизионных каналов дециметровых волн (ДМВ) в колебания любого из двенадцати каналов метровых волн (MB). Он обладает высокой чувствительностью, избирательностью и большим коэффициентом усиления.

Технические характеристики
Расчетный коэффициент шума на частоте 600 МГц, дБ . . . . 6.5
Коэффициент усиления, дБ . . 15
Входное сопротивление. Ом . . 75
Напряжение питания, В .... ±9
Потребляемый ток, мА, не более 15

Принципиальная схема конвертера показана на рисунке. Приходящий с приемной антенны ДМВ по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 75 Ом сигнал поступает во входной контур L1C1 с добротностью. равной примерно 25 (полоса пропускания - около 25 МГц). Выбор относительно высокого значения добротности обусловлен необходимостью увеличения чувствительности конвертера и повышения защищенности от помех, возникающих из-за перекрестных искажений при приеме мощных мешающих сигналов. Дальнейшее увеличение добротности за счет уменьшения коэффициентов включения антенны и усилителя радиочастоты (УРЧ) в контур L1C1 приводит к чрезмерной остроте настройки на канал конденсатором С1 и уменьшению КПД входной цепи.

Puc.1

УРЧ конвертера - каскодный, на транзисторах VT1, VT2. Его нагрузкой служит контур L2C5. Через конденсатор С6 сигнал проходит на эмиттер транзистора VT3 преобразователя частоты. Соответствующим подключением каскадов к линии 1.2 согласуются выходное (УРЧ) и входное (преобразователя) сопротивления при выбранной добротности контура.

Напряжение гетеродина снимается на базу транзистора VT3 преобразователя с части линии L3. Она образует с конденсатором С9 контур гетеродина, выполненного на транзисторе VT4 по схеме емкостной трехточки. Коэффициент включения транзистора в контур определяется соотношением емкости конденсатора С11 и емкости эмиттерного перехода Сэ. Изменением емкости диода VDI, подключенного к контуру через конденсаторы С8 и С 12, можно плавно подстраивать гетеродин в пределах одного канала. Для этого на диод подано закрывающее его напряжение, которое регулируют переменным резистором R10. Резистор R7 препятствует возникновению дроссельных автоколебаний.

Повышение чувствительности конвертера по сравнению с аналогичными устройствами достигнуто выбором оптимального режима работы транзистора VT1 по коэффициенту шума и использованием стабилизированного двуполярного источника питающих напряжений. Такое питание позволило создать режим общей базы транзисторов конвертора по постоянному току, т. е. соединить базы непосредственно с общим проводом и обойтись без делителей в их цепях и блокировочных конденсаторов по переменному току. Это помогло избавиться от свойственных последним шумов высокочастотного мерцания емкости, уменьшить число деталей и, следовательно, обусловленные ими паразитные емкости и индуктивности. Отсутствие блокировочного конденсатора в цепи базы транзистора VT4 гетеродина позволило получить более высокую чистоту спектра генерируемых колебаний [1]. Кроме того, использование двуполярного источника питания полностью решило задачу термостабилизации каскадов.

Шумы транзистора VT1 зависят как от режима по постоянному току, так и от согласования входа УРЧ. Измерения показали [2], что коэффициент шума каскада на биполярном транзисторе практически не зависит от напряжения коллектор - эмиттер и увеличивается лишь при малых его значениях (менее 3 В). Зависимость же его от коллекторного тока для большинства современных сверхвысокочастотных транзисторов имеет слабо выраженный минимум при значениях 1...5 мА. Самый существенный фактор повышения чувствительности конвертера - это обеспечение так называемого режима оптимального рассогласования на входе УРЧ, при котором коэффициент шума каскада снижается до минимального значения. Расчет такого режима несложен, но предпола-гает наличие режимно-частотных зависимостей Y-параметров применяемого транзистора, которые не всегда имеются у радиолюбителей. Поэтому, если вместо указанных на схеме предполагается использовать другие транзисторы, можно поступить следующим образом. Так как активная составляющая входной проводимости транзистора зависит от коллекторного тока, максимальной чувствительности конвертера можно добиться изменением его в пределах 1...10 мА. Хотя при этом коллекторный ток вряд ли будет соответствовать минимуму собственных шумов транзистора, проигрыш по коэффициенту шума после тщательной настройки даже в худшем случае не будет превышать 0,5 дБ по сравнению с минимально достижимым [3].

Детали. В конвертере применены постоянные резисторы МЛТ (R1-R3 -группы А, т. е. с нормированным напряжением шумов не более 1 мкВ/В). Переменный резистор R10 - любой, сопротивлением 47...100 кОм. Подстроечные конденсаторы С1, С5, С9 - КПК-МП, проходной С4 - КТП или любой подходящий по габаритам емкостью 180...4700 пф, остальные, кроме СИ,- КМ, КД емкостью 100...620 пФ.

Следует учесть, что радиальный и осевой люфт роторов в подстроечных конденсаторах недопустим. Конденсатор С11 (1пФ) - отрезок 75-омного кабеля с фторопластооой изоляцией (погонная емкость 0,55...0,67 пФ/см) длиной около 20 мм (уточняют при налаживании, начиная с 35 мм). Дроссель L4 намотан внавал на бумажном каркасе диаметром 3 мм и содержит 100 витков провода ПЭВ-2 0,1 (длина намотки - 5 мм).

Вместо диода КД503А можно применить КД509А. КД510А или КД521, КД522 с любым буквенным индексом, вместо транзисторов КТ3128А - ГТ330Ж, КТ3127А, КТ371А, любые из серий КТ382, ГТ329, ГТ383, КТ372, а также КТ3120А, КТ3123А, КТ3101А (названы в порядке улучшения параметров конвертера). При использовании транзисторов структуры п-р-п необходимо изменить полярность включения диода VD1 и источников питания.

Puc.2

Конструкция конвертера показана на рис.2. Его монтаж - объемно-печатный, с использованием платы. Она изготовлена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Так как в диапазоне ДМВ глубина проникновения высокочастотных токов в медные печатные проводники не превышает нескольких микрометров, для уменьшения высокочастотных потерь в металле и повышения добротности колебательных контуров шероховатость поверхности платы со стороны монтажа должна быть как можно меньше. Для этого ее полируют, до зеркального блеска шлифовальными микропорошками, пастой ГОИ или зубной пастой и покрывают тонким слоем любого нитролака, разведенного ацетоном в соотношении 1:2. Такая обработка предотвратит окисление поверхностного слоя меди и надолго сохранит его высокую электропроводность. При монтаже фольгу в местах пайки деталей очищают от лака острым концом ножа. Так как проводимость припоя примерно на порядок хуже проводимости меди, облуживать большие участки фольги не рекомендуется, количество припоя в местах пайки должно быть минимально возможным.

Выводы элементов должны быть как можно короче, у разделительных и блокировочных конденсаторов их отпаивают совсем, предварительно очистив места пайки от краски. Транзисторы жестко вставляют в предназначенные для них отверстия (при использовании других транзисторов эти отверстия могут вообще не понадобиться). Для уменьшения влияния используемой отвертки на частоту настройки контуров выводы роторов подстроечных конденсаторов С1, С5, С9 припаивают к плате (общему проводу), лепестки-выводы статоров откусывают. Соединения выводов деталей (двух, трех или четырех), показанные на чертеже без точек пайки, расположены над платой. Точками обозначены места пайки к фольге на соответствующей стороне платы.

Линии L1-L3 представляют собой отрезки неизолированного отполированного медного провода диаметром 1 мм и длиной 22 (L1, L2) и 24 (L3) мм. Один конец провода каждой линии припаивают к выводу статора под-строечного конденсатора, другой - к общему проводу, изогнув по радиусу 7 мм (LI, L3), или к выводу проходного конденсатора С4 (L2). Отрезки располагают над платой на высоте 5 мм для 21-го - 35-го каналов и 3 мм для 36-го - 39-го каналов. Расстояния до мест припайки элементов (считая от концов, соединенных с общим проводом непосредственно или через конденсатор С4) у L1 - 4,3 и 5.5 мм, у L2 - 3,5 и 12 мм. у L3 - 4 мм.

Для экранирования каскадов конвертера к плате припаивают стенки и перегородки высотой 12 мм из меди или латуни толщиной 0,3...0,5 мм с вырезами и отверстиями под выводы элементов. Выходную цепь преобразователя экранировать необязательно. После налаживания монтаж закрывают сверху крышкой из того же материала с отверстиями для доступа к роторам конденсаторов С1, С5, С9. С целью повышения механической прочности антенный и выходной кабели закрепляют на плате проволочными скобами.

Налаживание конвертера начинают с проверки потребляемого тока, который должен быть равен примерно 10 мА. Для питания на этом этапе желательно использовать гальванические элементы, что позволит избежать возможного влияния пульсации и наводок от стабилизатора. Затем убеждаются в работе гетеродина, для чего подсоединяют выход конвертера к входу телевизора, включенного на свободный канал. При исправной работе гетеродина подача питания на конвертер приводит к увеличению звуковых шумов, а вращение ротора конденсатора С9 - к изменению их интенсивности и вспышкам на экране телевизора. Если этого не происходит, в качестве конденсатора С11 включают отрезок коаксиального кабеля длиной 35 мм. Нужного результата добиваются, понемногу укорачивая его острым ножом (если диаметр кабеля менее 3 мм, необходимо следить за тем, чтобы после подрезки оплетка не оказалась соединенной с центральным проводником). В случае неудачи описанную процедуру повторяют при увеличенном эмиттерном токе транзистора VT4, для чего уменьшают сопротивление резистора R6 до 1.5 кОм.

Добившись устойчивой работы гетеродина, настраивают его на нужную частоту. Для этого антенный кабель подключают к левой (по схеме) обкладке конденсатора С6, предварительно отпаяв его от линии L2. Вращая ротор конденсатора С9, добиваются появления хотя бы слабого изображения на экране телевизора при приеме в выбранном канале MB. Восстановив соединение конденсатора С6 с линией L2, подключают антенный кабель через конденсатор емкостью 10...30 пф к эмиттеру транзистора VT2 и, вращая ротор конденсатора С5, настраивают контур УРЧ по наилучшему изображению на экране. Если резонансные явления отсутствуют, т. е. положение ротора конденсатора С5 не влияет на качество изображения, то корректируют индуктивность линии L2, изменив высоту ее расположения над платой. Затем подают сигнал на вход конвертера и таким же образом настраивают входной контур L1C1.

Далее вместо резистора R2 включают последовательно соединенные постоянный резистор сопротивлением 820 Ом и переменный сопротивлением 10 кОм. Изменяя последним эмиттерный ток транзистора VT1 и подстраивая входной контур, добиваются максимальной чувствительности конвертера по наиболее высокому качеству изображения. Измерив полное сопротивление резисторов в цепи эмиттера, заменяют их одним резистором с наиболее близким номиналом.

На распространение ДМВ весьма ощутимо влияют метеорологические условия. Поэтому в местности, расположенной в зоне неуверенного приема, режим транзистора VT1 по наилучшей чувствительности желательно подбирать при установившейся погоде за несколько часов до или после захода солнца.

В заключение закрывают конвертер крышкой, припаивают ее по периметру к стенкам экрана и через отверстия в ней окончательно подстраивают контуры L1C1 и L2C5. Следует помнить, что подстройка входного контура иногда необходима при изменении длины антенного фидера, местоположения антенны или замене ее другой.