Описание приемопередающей техники, антенн, вспомогательных устройств, программного обеспечения

ПФ, ФНЧ и КСВ-метр

При работе на УКВ у радиолюбителей часто возникают проблемы электронной совместимости с другими средствами связи: служебной телефонией, радиовещанием (РВ), телевидением (ТВ).. В погоне за достижением максимальной чувствительности, минимального уровня собственных шумов в режиме приема (RX) и максимальной выходной мощности в режиме передачи (ТХ) при минимальных габаритах и затратах (как технического, так и экономического характера) конструкторы УКВ аппаратуры упрощают входные и выходные цепи приемопередатчика. Особенно это актуально для переносных радиостанций, работающих в стационарных условиях Как следствие этого, в тракт приема проходят сигналы так называемого зеркального канала (отстоит от основного на два значения ПЧ). Находящиеся поблизости передатчики служебных радиостанций поддавливают приемник вследствие малого динамического диапазона усилителя РЧ и смесителя, создают массу комбинационных помех (ложных каналов приема) из-за преобразования на входе приемника.

В режиме передачи простые фильтры нижних частот (ФНЧ) не способны подавить полностью даже гармоники основной частоты ТХ, не говоря уже о всей массе комбинационных частот (гетеродина, преобразователя частоты, умножителей частоты, биений между их колебаниями и гармониками), которые находятся в полосе прозрачности ФНЧ и беспрепятственно проходят в антенну. . Последняя надежда -на хорошо настроенную, согласованную антенну. Но, как правило, и это не спасает - относительно комбинационных частот она оказывается расстроенной и рассогласованной: фидер (кабель) вместе с корпусом радиостанции и заземлением начинает излучать, создавая помехи ТВ и РВ (TVI и BCI соответственно). О последствиях можно и не говорить - они известны всем радиолюбителям, работающим на передающей аппаратуре Выход из положения - применение устройств, пропускающих полезные сигналы и подавляющих нежелательные, побочные, т. е. фильтров: полосовых (ПФ), подавляющих полосы частот выше и ниже рабочей, дополнительных ФНЧ - для увеличения степени подавления высших гармоник основного сигнала и гармоник комбина-

ционных частот. Поскольку степень настройки антенны и ее согласования с фидером также играет немалую роль в технике связи, автор счел необходимым привести в статье, посвященной в основном фильтрам, и конструкцию УКВ рефлектометра.

Сужение полосы пропускаемых частот (RX и ТХ) актуально в плане все возрастающей населенности диапазона УКВ и эквивалентно по действию большим затратам энергии от применения на входе RX, например, мощных транзисторов в линейном режиме по отношению к внеполосным (лежащим за пределами диапазона 144... 146 МГц) сигналам.

В радиолюбительском журнале [1] описан ПФ, принципиальная схема которого приведена на рис. 1. Как видно, он состоит из двух параллельных колебательных контуров (L1С1 и L3C3) и одного последовательного (L2C2), включенного между ними. Параллельные контуры представляют собой большое сопротивление для частот, на которые они настроены, и малое - для более низких и более высоких частот. Иными словами, они выделяют напряжения резонансных частот и создают режим короткого замыкания для сигналов, частоты которых лежат вне полосы пропускания. Последовательный же контур L2C2, наоборот, пропускает колебания резонансной частоты, а для остальных представляет собой большое сопротивление, т. е. задерживает их. Чтобы обеспечить достаточную крутизну скатов АЧХ, элементы ПФ включены определенным образом, образуя трехполосный фильтр Баттерворта с согласованием контуров как между собой, так и с источником сигнала, и с нагрузкой.

ПФ выполнен на небольшой плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Расстояния до его характерных

Рис. 1

Рис.2

точек указаны для облегчения переноса рисунка проводников на заготовку платы. Сначала на нее наносят сетку со стандартным шагом 2,5 мм, затем отмечают названные точки, после чего переносят рисунок, используя, например, лак для ногтей (слегка разбавленный и подкрашенный). Перед переносом рисунка проводников необходимо уточнить расположение отверстий под выводы имеющихся в наличии подстроечных конденсаторов. Ширина печатных проводников должна быть равна 1,5...2 мм. Для рисования удобно использовать медицинский шприц с укороченной иглой и линейку , состоящую из подставки, гитарного колка и стальной струны. Следует помнить, что от четкости линий рисунка зависит доб-

ротность катушек и в конечном счете эффективность работы ПФ. В крайнем случае его можно изготовить методом имитации печатного монтажа, применив вместо фольги приклеенный к плате из стеклотекстолита посеребренный провод диаметром 1,5. .2 мм, а еще лучше - шину прямоугольного сечения (например, сечением 0,8x2,8 мм). Если нет посеребренного провода, можно использовать обмоточный, например, марки ПЭВ-2 или ПЭВП (прямоугольного сечения).

При использовании круглого провода или шины прямоугольного сечения возрастает межвитковая емкость L1-L3 и ухудшаются параметры ПФ (расширяется полоса пропускания, уменьшается крутизна скатов АЧХ), но увеличивается его электрическая прочность. Дальнейшего увеличения последней можно добиться применением конденсаторов, которые могут рассеивать большую реактивную мощность. На это способны конденсаторы постоянной емкости и подстроечные с воздушным диэлектриком (КПВ). ПФ с первыми из них придется настраивать подбором индуктивности. При использовании КПВ возрастает (из-за их большего объема) паразитная емкость между входом и выходом ПФ, для устранения которой придется вводить в конструкцию экраны.

Вырезать проводники катушек с помощью острого ножа не рекомендуется: в этом случае края фольги проводников поднимаются, из-за чего увеличивается межвитковая емкость, снижающая добротность катушек. После травления поверхность фольги желательно посеребрить (не лудить!), в крайнем случае - отполировать до зеркального блеска и покрыть электроизоляционным лаком (за исключением мест, подлежащих пайке, которые необходимо облудить). Проводимость лака проверяют с помощью омметра (подобно тому, как это делают при проверке дистиллированной воды). При касании его щупами поверхности лака стрелка прибора на самом высокоомном пределе не должна отклоняться от последней отметки шкалы (бесконечное сопротивление). Если есть возможность, изоляционные свойства лака желательно проверить специальным прибором - мегомметром Измеренное им сопротивление должно быть не менее нескольких десятков мегаом.

Подстроечные конденсаторы С1-СЗ можно смонтировать как со стороны печатных проводников, так и с противоположной (в последнем случае необходимо по месту просверлить в плате отверстия под их выводы, как показано на рис. 2). В авторском варианте ПФ применены подстроечные конденсаторы зарубежного производства. Из отечественных можно использовать (при соответствующей коррекции размеров посадочных мест) КТ4-21, КТ4-23, КТ4-24, КПК-МП. В последнем случае, возможно, придется изменить ориентацию

Рис.

конденсаторов, чтобы вписаться в отведенные места, или даже увеличить габариты платы, например, отодвинув L3 от L2

Готовую плату ПФ опаивают по периметру полосками тонкой (0,3 .0,5 мм) листовой меди шириной 30 мм (можно использовать латунь, белую жесть, фольгированный стеклотекстолит). Получившуюся обечайку с обеих сторон закрывают крышками из того же материала (рис. 3), а на ее торцевых стенках устанавливают коаксиальные розетки XWI, XW2 (например, СР-50-73Ф). В крышке, расположенной над конденсаторами С1-СЗ, сверлят три отверстия диаметром 4...5 мм для прохода отвертки при настройке. ПФ может работать как в 50-, так и в 75-омных цепях (небольшую разницу можно учесть при настройке и скорректировать)

Настраивают ПФ изменением емкости подстроечных конденсаторов С1-СЗ с помощью диэлектрической отвертки по максимальному уровню сигналов корреспондентов или маячков в режиме RX. Окончательно контуры под-

страивают, добиваясь максимальной выходной мощности в режиме ТХ на средней частоте диапазона (145 МГц) или в наиболее важном его участке (например, CW - 144050, ЧМ -145500 кГц и т. д ) Естественно, лучшие результаты можно получить при визуальном контроле за ходом настройки с помощью измерителя частотных характеристик (ИЧХ), например, X1 -48 Завершив настройку, отверстия в крышке заклеивают или запаивают.

Описанный ПФ отличается небольшими размерами, легко настраивается, имеет малое затухание в полосе пропускания (менее 1 дБ в диапазоне 140. 150 МГц), относительно крутые скаты АЧХ (рис 4, сплошная линия). Большая добротность катушек L1-L3 (и фильтра в целом) на частотах УКВ диапазона достигнута в основном за счет уменьшения их меж-витковой емкости и расположения фильтра в одной тонкой плоскости, что значительно уменьшает проникновение внеполосных сигналов с входа на выход через паразитные емкости .монтажа. Для соединения входа и выхода ПФ с коаксиальными разъемами кратчайшим путем фольга общего провода общего провода продлена до краев платы. Максимальная электрическая прочность описанного ПФ - 7 .10 Вт

При встраивании ПФ в аппаратуру и непосредственном (без разъемов) подсоединении коаксиальных кабелей к его входу и выходу длину платы можно уменьшить до 100 мм.

Встраиваемый ПФ помещают в отдельный отсек с крышкой, в которой предварительно

Рис. 4

зов iMBk