電子キーの高効率周波数変換器。スキーム、説明

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電子キーをベースとした高効率周波数変換器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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今日では、新しい回路ソリューションで読者を驚かせることは困難です。すべてがずっと前に発明されているかのようです。しかし、驚くべきことはすぐ近くにあります。今回の驚きは、高速電子キーを備えたシンプルで多くのアマチュア無線家によく知られている超小型回路 74NS4066 によってもたらされました。この超小型回路に基づいて、著者は独自の周波数変換器を開発しました。その説明は読者の注意を引くために提供されています。

現在、送受信装置のミキサ部には、原則として電界効果トランジスタを用いた高速キーエレメントが広く使用されている。このようなキーを使用すると、ミキサーのダイナミックパラメーターを大幅に改善できます。

しかし、結局のところ、高速電子キーの機能はアナログ信号とデジタル信号の切り替えに限定されません。電子キーはミキサーとしてだけでなく、ローカルオシレーターとしても使用できます。さらに、4NS74チップには4066つのアナログ高速スイッチが含まれています。非常にシンプルな回路により、高品質の周波数コンバータを作成できます。ミキサーとローカルオシレーターの両方を含むノード。

ダイレクトコンバージョン受信機に使用される周波数変換器のブロック図を図1に示します。

高性能電子キー周波数変換器

この回路の主な特徴は、変換が局部発振器の周波数の 2 倍高い周波数で行われることです。同様の変換原理は、V.T. Polyakov によって提案された、バックツーバックダイオードに基づくミキサーで使用されています [1]。

電子キーのコンバーターの動作を考えてみましょう。局部発振器は、1.3NS1.4 マイクロ回路の一部である要素 DD74 および DD4066 で作成されます。抵抗器 R1 および R2 と R3 の抵抗値の比が約 18:1 の場合、局部発振回路の一部であるコンデンサ C1 および C2 の定電圧成分は約 1,7 V となり、交流の振幅値は約 1,3 V になります。局部発振器電圧の成分は約 XNUMX V です。

図 2 のグラフから、キー DD2 と DD1 の制御入力が接続されているコンデンサ C2 と C1.1 の電圧が、交流電圧レベルで 1.2 V の開放閾値に達していることがわかります。振幅値は約 2.5 です。回路上の交流電圧成分と直流電圧成分のこの比率により、スイッチのオープン状態の持続時間は局部発振器の発振周期の 0,7/XNUMX になります。

高性能電子キー周波数変換器

コンデンサ C1 と C2 の局部発振器電圧は逆位相であるため、TODD1.1 と DD1.2 は、局部発振器周期の 1.1/1.2 の間隔で、局部発振器周期の % の間、順番に開きます。したがって、DD2とDD2を並列接続したスイッチの開閉時間は、局部発振周波数のXNUMX倍の周波数での発振周期のXNUMX/XNUMXとなり、次の点から最適となります。局部発振器周波数の XNUMX 倍高い周波数での最大変換効率の図。

ミキサー回路は完全に可逆的であり、入力の一方に低周波信号が入力されると、もう一方の入力で高周波 DSB 信号が生成されることに注意してください。 74NS4066マイクロ回路のスイッチ上で作られた局部発振器。は最大 11 MHz (電源電圧 5 8 の場合) および 18 MHz (電源電圧 10 V の場合) までの周波数で安定して動作し、変換周波数はそれぞれ 22 MHz と 36 MHz です。

周波数コンバーター (FST3126 など) で最新の高速電子スイッチを使用すると、コンバーターのパラメーターが改善され、最大変換周波数が増加し、ミキサーの損失が減少することは明らかです。

局部発振器が受信周波数の 2 倍低い周波数で動作する周波数変換器を使用すると、いくつかの利点が得られます。まず、周波数が低いほど、必要な周波数安定性を得ることが容易になります。第 XNUMX に、アンテナを通過する局部発振器信号のレベルが減少し、乗算的背景の形での干渉の可能性が大幅に減少します。第三に、入力回路と局部発振器回路が異なる周波数に同調されているとすると、受信機の入力回路への局部発振器信号の侵入の増加やミキサの不均衡を心配することなく、これらの回路を互いに近接して配置できます。。その結果、受信機の設計が簡素化され、その寸法が縮小されます。

さらに、コンバータは消費電力が低いため、これはセルフパワー受信機にとって特に重要です。たとえば、80 m の範囲 (3,6 MHz) で動作するときに周波数コンバータが消費する電流は、電源電圧 3,2 V でわずか 5 mA です。同時に、74NS4066 スイッチに組み込まれたミキサに固有の高い動的パラメータは、維持された。

この周波数コンバータは、スーパーヘテロダイン受信機またはトランシーバーでも問題なく使用できます。受信周波数は局部発振周波数とIF値だけ異なりますので。場合によっては、局部発振器の周波数で変換を実行すると便利な場合があり、ミキサーは平衡回路を使用して実行されます。このバージョンのミキサー実装を図 3 に示します。この回路では、抵抗器 R1 と R2 の抵抗値と RЗ の比が約 2:1 の場合、コンデンサ C1 と C2 の定電圧成分は 2,5 V に近くなり、図 4 からわかるように、キー DD1.1 および DD1.2 のオープン状態時間は、ヘテロダイン信号電圧の約 0.5 サイクルになります。

この周波数変換器に基づいて、AM 信号の同期検波器を作成することができます。検出回路を図5に示します。局部発振器は、受信信号の周波数の 2 倍低い周波数で動作します。局部発振器の周波数と受信信号の搬送波周波数の同期はダイレクトキャプチャ方式で行われます。

41m放送帯の無線局受信時の同期検波器の動作試験を行ったところ、中音量で受信した無線局の受信品質は良好でした。電界効果トランジスタのこの接続では、歪みなしで受け入れられる入力信号レベルの範囲が制限されることに注意してください。これを拡張するには、680 オームの抵抗を持つ調整された抵抗を回路に追加する必要があります。外部端子の XNUMX つは、電界効果トランジスタのドレインの代わりにキーの接続点に接続され、そのドレインは抵抗器の可動接点の端子に接続されます。もう一方の最も外側のピンは共通ワイヤに接続されます。可変抵抗器を使用すると、検出器入力の信号レベルに応じて局部発振器の周波数捕捉帯域を調整でき、最良の選択性を実現できます。

上の図に従って周波数変換器を実際に製造する場合、局部発振回路のコイル I のインダクタンスとコンデンサ C1 ～ C2 の静電容量は次の式を使用して計算されます。

C1 \u2d C3618 \uXNUMXd XNUMX / Fg、

ここで、Lはマイクロヘンリーのインダクタンスです。 Cはピコファラッド単位の静電容量です。 Fg-メガヘルツ単位の局部発振器周波数。

文学

V.T.ポリャコフ。アマチュア無線家によるダイレクトコンバージョン技術について。 - M.: パトリオット、1990 年。

著者：O。シピロフ、コブリン。

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