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無線電子工学および電気工学の百科事典 430 MHz 帯域には XNUMX つの設計があります。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アンテナユニット 小型ポータブルトランシーバーの最大出力は通常小さいため、静止状態で動作する場合や、損失が大きい長いドロップケーブルを使用した場合でも、この欠点により安定した無線通信の範囲が大幅に減少する可能性があります。 これは、受信中の感度の低下と、アンテナに供給される送信信号のすでに低い出力電力の低下によって発生します。 この問題は、特殊なアンテナ ユニット (AB) をアンテナの近く、または (最悪の場合) トランシーバーの隣に設置することで解決できます。 受信時に動作するローノイズアンプ(LNA)と送信時に動作するパワーアンプ(PA)で構成されます。 AB を使用すると、ドロップ ケーブルで大きな損失が発生するアンテナ-トランシーバー システムの感度を大幅に向上させることができ、許可された出力電力がアンテナに直接送られるため、より効率的に使用できます。最大0,1 ... 0,5 W。 バッテリーの供給電圧は11～12Vなので、車でも問題なく使用できます。 2 m の範囲用の同様のデバイスがジャーナル「Radio」にすでに記載されています (Nechaev I. 2 m の範囲用のアンテナ ユニット - Radio、2001、No. 2、p. 64,65)。 ここでは、430 MHz 帯域について同様のブロックについて説明します。 AB スキームを図に示します。 1. ガリウムヒ素電界効果トランジスタ VT3 をベースとした入力低ノイズアンプ (LNA) が含まれており、受信機の高感度と広いダイナミックレンジを実現します。 LNA の入力には、範囲の中心周波数に調整された L6C29 回路が取り付けられています。 コンデンサ C3O は、XW2 コネクタに接続されたアンテナと LNA の入力を整合させます。 ダイオード VD9 および VD10 は、送信信号または他の強力な信号 (たとえば、隣接する送信機、干渉、雷など) からトランジスタを保護します。トランジスタの DC モードは、自動バイアス抵抗 R9 によって設定されます。 トランジスタは C10L3C11 ローパス フィルターに負荷されており、その出力から信号はケーブル セクション W1 を介してメス同軸コネクタ XW1 に供給され、その後ドロップ ケーブルに供給されます。 ダイオード VD7、VD8 は出力側の電界効果トランジスタを保護します。 供給電圧は、DA1 チップ上の統合電圧レギュレータによって安定化され、さらに要素 C13、C16、L4 によってフィルタリングされます。
パワーアンプ(PA)はDA3増幅モジュールに組み込まれています。 わずか5 ... 20 mWの入力電力と40 ... 9 Vの電源電圧で、11 Wの出力電力が得られます。ダイオードVD3、VD4およびトランジスタVT1、VT2には、制御デバイスが組み込まれています。高周波 VOX。トランシーバーの送信機から信号を受信すると PA をアクティブ モードにします。 PA への電源電圧は常に供給されますが、受信モード (RX) では、出力電力制御入力 (ピン 2) に電圧がないため、電流は消費されません。 送信モード (TX) では、この電圧は DA2 チップ上の内蔵スタビライザーによって安定化されます。 入力整合回路は素子 C19、C20、L5 に組み込まれ、約 7 MHz のカットオフ周波数を持つ出力ローパス フィルターは素子 L31、C9、L32、C10、L500 に組み込まれます。 このローパス フィルターは、出力信号の 35 次高調波をさらに 40 ～ XNUMX dB 抑制します。 バッテリーへの電源電圧は、特別なケーブルを使用して XS1 低周波コネクタと VD2 ダイオードを介して供給することも、X\L/1 高周波ソケット、L1C1 低周波フィルタ、およびドロップ ケーブルを介して供給することもできます。 VD1ダイオード。 RX/TX モード間の切り替えは、ソケット XS5 に 12 ～ 1 V の DC 電圧を印加することによっても行うことができます。 制御回路の消費電流は1mAを超えません。 LNAとPAの切り替えは、ピンダイオードVD5、VD6、VD11、VD12と電気長X/1の2本のケーブルW4、WXNUMXを使用して行われます。 AB は次のように動作します。 電源が投入されると、RX モードになります。 ピン ダイオードは通電されていないため、XW2 アンテナ ジャックからの信号は W2 ケーブルを介して LNA 入力に供給されます。 セグメント W1 を介してその出力から増幅された信号はソケット XW1 に供給され、その後ドロップ ケーブルに供給されます。 PA は実際には電流を消費せず、LNA は 25 ～ 30 mA の電流を消費します。 トランシーバーが TX モードでオンになると、その信号はダイオード VD3、VD4 によって整流され、トランジスタ VT1 と VT2 が開きます。 DA2 チップを介した正電圧は DA3 アンプの出力電力制御入力に供給され、電流制限抵抗 R4、R7、R8、R11、R12、R14 を介して VD5、VD6、VD11、VD12 のピン回路に供給されます。ダイオード。 電流が pin ダイオードを流れ始め、その抵抗は数オームまで減少します。 トランシーバーの送信機の信号はダイオード VD5 を通って PA DA3 の入力に入ります。同時に、電気長 λ/1 のケーブルセグメント W4 の端が閉じられ、その端は低抵抗によってほぼ短絡されます。ダイオードVD6。 接続点 (C5、VD5) におけるこのセグメントの抵抗は大きく、トランシーバー信号に大きな影響を与えないことがわかります。 VD11 ダイオードを介した PA 出力信号は XW2 アンテナ コネクタに供給され、W2 ケーブル部分も VD12 ダイオードによって短絡され、出力信号に大きな影響を与えないことがわかります。 AB 部品のほとんどは、両面フォイルグラスファイバー製のプリント基板上に配置されます。そのスケッチを図に示します。 2. XNUMX 番目の面はメタライズされたままで、周囲に沿って箔で最初の面のメタライズと接続されます。 さらに、図の丸で示した穴に通した短いワイヤによって両側が相互接続されます。
ボードは導電性表面を備えた金属ケースに入れられ、周囲のいくつかの場所にネジで取り付ける必要があります（多ければ多いほど良い）。 ハウジングは同時に DA3 アンプモジュールのヒートシンクとしても機能します。 RF コネクタはケースの壁に取り付けられています。 示されているものに加えて、次の部品をデバイスで使用できます: DA3 増幅モジュール - M57714M-01、M57797MA-01、M67705M-01、M67749M-01。ただし、これらは異なる設計のケースがあり、トポロジーは異なります。基板のプリント導体を変更する必要があります。 トランジスタ VTI - KT315、KT312、任意の文字インデックス付き KT3102、VT2 - KT814A ... G、KT816A ... G、KT836A、VT3 - ATF-10136。 後者の雑音指数は 0,4 MHz で 500 dB であるため、その上に組み立てられた LNA は非常に高い感度を持ちます。 この電界効果トランジスタを KP325、2P602 などに置き換えることもできますが、結果はさらに悪くなります。 ダイオード VD1、VD2 は、任意の文字インデックスを持つ KD212、KD257、VD3、VD4 - 任意の文字インデックスを持つ KD419、2A120 に置き換えることができます。 トリマーコンデンサ - KT4-25、永久極性のもの - 表面実装用タンタル（CHIP）、残り - K10-17v、K10-42 または類似の輸入品、これも表面実装用。 固定抵抗 - RN1-12、サイズ 1206、調整抵抗 - Bourns の 3303W-3 または同様のもの、SPZ-19、SPZ-28 も使用できます。 すべてのコイルは直径 3 mm、L1、L2、L6、L9 のマンドレルに PEV-2 0,6 ワイヤーで巻かれており、それぞれ 8、1,5、1,5、1,5 回巻かれています。 L7、L9、L10 は PEV-2 0,4 ワイヤで巻かれており、それぞれ 2,7、3,7、2,7 ターン含まれています。 チョーク 12、L4、L6 には、10 ターンの PEV-2 0,2 ワイヤーが含まれています。 ケーブルセクション W1 と W2 の電気長は A/4 でなければなりません。 これらは長さ 50 mm の細いケーブル PK1-22-12 でできており、取り付けの際にはスパイラル状に巻き取る必要があります。 適切な高周波コネクタであればどれでも使用できますが、すべての接続は最小限の長さで行うか、同軸ケーブルを使用して行う必要があります。 低周波ソケットは、接点に最大 2 A の電流を流すことができるソケットであればどれでも使用できます。 受信モード(RX)でABスタートを確立します。 10 ～ 11 V の電源電圧がバッテリに供給され、DA1 チップ上の電圧レギュレータの動作がチェックされます。その出力電圧は約 3 V になるはずです。抵抗 R9 を選択することにより、推奨ドレイン電流が決まります。電界効果トランジスタは、この場合 25 mA に設定されます。 次に、コンデンサ C10 と C11 は LNA の出力回路を最大ゲインに調整し、コンデンサ C29 と C30 は入力回路を範囲の中心周波数で最小 SWR で最大ゲインに調整します。 その後、送信モード（TX）で調整を行ってください。 これを行うには、抵抗器R13のエンジンを図に従って低い位置に設定し、電源回路に電流計を組み込みます。 出力電圧を監視するために、整合負荷と RF 電圧計がソケット XW2 に接続されます。 供給電圧 (10 ～ 12 V) が XS1 ソケットの接点 2 と 1 に適用されます。 このモードでは、180 ... 200 mA の電流がピン ダイオードを流れます。 DA2 出力の電圧は約 3 V になります。抵抗 R13 を使用すると、消費電流は 30 ... 50 mA 増加します。これが DA3 増幅モジュールの静止電流になります。 次に、周波数 1 MHz、電力 435 ... 2 mW の信号がトランシーバーまたは RF 発生器から入力「Tr」(コネクタ XW5) に供給されます。 コンデンサ C19、C20 は最大出力電力を実現します。 入力信号パワーを 20 ～ 40 mW まで増加させて設定を繰り返します。 その後、入力回路が共振に合わせて調整されていることを確認する必要があります。 これを行うには、フェライト コアと真鍮コアを交互にコイル L5 に接続しますが、どちらの場合も出力電力は減少します。 そうでない場合は、このコイルの巻き数を変更する必要があります。 最後にVOXシステムの動作確認を行います。 これを行うには、電源電圧がピン 1 XS1 からオフになります。 20 mW 以上の信号が入力に印加されると、バッテリーは自動的に TX モードに切り替わります。 トランシーバーの隣でバッテリーを使用する場合は、XS1 ソケットから電源を供給することをお勧めします。 次に、回路 (図 1 を参照) から、L1、C1、VD1 の詳細と、LNA 要素 (DA1、VT3、VD7 ～ VD10、C9 ～ C11、C13、C16、C18、C21、C22) を除外できます。 C29、C30、L3、L4、L6、R9、R10。 コンデンサ C7 の (図によると) 右側の出力は、電気長 X / 12 のケーブル セグメントで VD2 に接続されています。 ABの外観を写真に示します（図3）。
調整されたブロックには次のパラメータがあります。 供給電圧 12 V、入力電力 20 mW の場合、出力電力は 3,8 W (消費電流 1 A)、入力電力 80 mW の場合、出力電力は 7,5 W (電流 1,4 A) でした。 LNAゲイン - 21 dB、中心周波数でのSWR - 1,1、431 ～ 438 MHzの範囲で - 1,5以下、429 ～ 440 MHzの範囲で - 2以下。 透過係数が 1 dB 減少した場合の LNA の出力電圧は 290 mV でした。 -3 dB レベルの帯域幅は 18 ... 20 MHz、信号対雑音比 12 dB の FM トランシーバーと合わせた感度は 0,08 μV であることが判明しました。 加算器-除算器のVHF範囲 VHF アンテナ アレイを構築する場合、必要な要素は電力分割加算器、またはスプリッタ (スプリッタ - 分割器、スプリッタ) です。これにより、トランシーバとの調整、アレイ要素によって受信された信号の加算、またはアレイ要素間での信号電力の均一な分割が保証されます。送信中にそれらを実行します。 読者の注意は、430 MHz の VHF 帯域におけるこのような結合器と電力分割器の単純な設計に誘われます。 説明されているデバイスは、それぞれの抵抗が 50 オームである独自のフィーダを備えた 50 つのアンテナを、特性インピーダンスが XNUMX オームの XNUMX 本の同軸伝送線に接続するように設計されています。 VHF 範囲では、このようなデバイスは 12,5 分の 50 波長変圧器に基づいて製造されることがよくあります。 この場合、アンテナ フィーダが並列に接続されている場合、その合計抵抗 (Za) は XNUMX オームになります。 次に、アンテナフィーダを波動インピーダンス Zl = XNUMX オームの伝送線路と整合させるには、波動インピーダンスを備えた XNUMX 分の XNUMX 波長セグメントを適用する必要があります。 Ztr \u1d (Za Zl) 2/12,5 \u50d (1 2) 25/XNUMX \uXNUMXd XNUMX オーム。 50 オームの波動インピーダンスを持つ XNUMX 本の同軸ケーブルを並列に接続することによって、このような波動インピーダンスを持つ線路を作成することができます。 加算除算回路を図に示します。 4. トランシーバにドロップケーブルが接続される同軸ソケット XW1、電気長 λ/1 の 2 本の同軸ケーブル W4、W3、および任意の長さの 6 本の同軸ケーブル W2 ～ W5 が含まれています。メス同軸コネクタ XW50 が取り付けられている端 -XWXNUMX。 アンテナ - アレイの要素は、同じ長さの XNUMX オーム ケーブルのセグメントを介してこれらのコネクタに接続されます。 このデバイスは同軸ケーブルと RF コネクタの断片で構成されているにもかかわらず、剛性と耐久性に優れた設計になっています。 これは、PK50-2-25 ケーブルを使用することで実現されました。 外部導体には直径 3 mm の銅管を使用しました。 インナーケーブル絶縁体は PTFE (短縮率 - 1,42) 製です。 このケーブルには外部絶縁体がないため、絶縁体が溶ける心配がなく、どこにでも（きれいに）曲げたり、（過熱することなく）はんだ付けしたりできます。 デバイスの設計を図に示します。 5. 作成するときは、まず電気長 λ / 2 のケーブルのセクション 4 を 430 つ用意する必要があります (122 MHz 範囲の場合、セクションの長さは外部導体に沿って 7 mm になります)。 中心導体は両側に 10 ～ 1 mm 突き出る必要があります。 これらのセグメントはスロット 6 に (はんだ付けによって) 取り付けられ、全長に沿って互いにはんだ付けされます。 次に、一端にコネクタ３を備え、他端から数ミリメートル突出する中心導体を備えた、長さ４０～７０ｍｍのケーブルの４つの同一の部分６が準備される。 40 つのセグメントすべてが互いに近くに折り畳まれ、錫メッキ線の包帯 70 が適用され、一緒にはんだ付けされます。 次に中心導体をはんだ付けします。 はんだ付け点におけるすべての中心導体の長さを最小限に抑える必要があります。
ケーブルの外側の銅導体を取り外すには、やすりで円を描くように回し、慎重に曲げ、破壊し、内側の絶縁体から取り外す必要があります。 中心導体のはんだ接合部はエポキシでシールする必要があります。 保護とシールドのために、その上から金属キャップ 5 をはんだ付けすることが望ましい。 このデバイスでは次の部品が使用されています: XW1 同軸コネクタ - SR-50-163FV、XW2-XW5 コネクタ - SR-50-725FV。 これらのコネクタは、PK50-2-22 ケーブルを使用する場合に適しています。 ただし、PK50-50-2 ケーブルを取り付けることができる他の 25 オーム コネクタを使用することもできますが、XW1 コネクタでは 144 つのケーブル セクションを同時に取り付ける必要があります。 1300 MHz と XNUMX MHz の周波数範囲でも同様の設計を行うことができます。 SWR が 6 以下の負荷をソケット XW2 ～ XW5 に接続したときの製造レイアウトのパラメータ (図 1,1 を参照) は次のようになりました。最小 SWR は 1,12 MHz の周波数で 430 でした。 405 ... の周波数範囲では 447 を超え、1,2 ～ 368 MHz の周波数範囲では -485 です。 著者：I。Nechaev（UA3WIA）、クルスク
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