Následující text je určen
mírně pokročilým radioamatérům (nejen věkem) a popisuje stavbu
Konvertoru, který je předřazen před FM přijímač 137 - 141 MHz.
Konvertor převádí kmitočtové spektrum 1691 - 1694,5 MHz, kde jsou
vysílány obrázky z kosmu
meteorologickými satelity (pohledy na Zemi ze vzdálenosti 36 000 km) do pásma
kmitočtů v rozsahu 137,5 - 141 MHz.
V
úvodu jsme se prozatím zabývali pouze příjmem a
zpracováním signálů ze satelitů na polární dráze.
Nyní svůj zájem rozšíříme o příjem obrázků z
geostacionárního satelitu METEOSAT 7. Co k tomu potřebujeme?
Stávající FM WEFAX přijímač stačí doplnit o
konvertor z kmitočtového pásma 1691 MHz na
137,5 MHz a vhodnou parabolickou anténou...
Základní
popis technických parametrů konvertoru:
Vstupní
kmitočet modulu: |
1691
- 1694,5 MHz |
Výstupní
kmitočet modulu: |
137,5
(155,0 58,7) MHz |
Napájení: |
DC
9 - 12 V (ze vstupu přijímače) |
Proudový
odběr: |
270
mA, PTC stabilizace teploty |
Šumové
číslo: |
<
1.5
dB |
Zisk: |
40
dB |
Vstupní
VF konektor: |
BNC
Fem. |
Výstupní
VF konektor: |
BNC
Fem. |
Rozměry
modulu: |
95x70x25
mm |
Základní cíl -
konstrukce zařízení pro příjem meteosatelitů, které
by bylo co nejjednodušší a k jehož nastavení by stačil
nejlépe voltmetr. Díky využití moderních polovodičových
součástek a použití SW pro simulaci mikropáskových
vedení se záměr zdařil a popis celého zařízení Vám
předkládám v následujícím textu.
Při konstrukci
konvertoru byl využit obvod HPMX-5001, který v sobě
sdružuje oscilátor, předděličku i směšovač. Doplňuje
jej syntezátor tvořený obvodem NE612 (krystalový oscilátor,
směšovač). Všechny laděné obvody jsou navrženy tak,
že nepotřebují žádné nastavování. Vstupní signál
z antény je zesílen nejprve v tranzistoru GaAsFET (nízké
šumové číslo), filtrován v mikropáskovém filtru, dále
zesílen v monolitickém zesilovači INA-03184 a přes další
filtr přiveden na směšovač. Výstupní signál o kmitočtu
50-200MHz je veden po kabelu k přijímači. Konvertor je
koncipován tak, aby jej bylo možné použít nejen pro
stávající přijímače na 137.5MHz. Stačí zaměnit
krystal, hodnotu kondenzátorů v oscilátoru a ve výstupním
zesilovači.
Výhodou je modularita
systému, který navazuje na konvertor, kdy si může každý
uživatel vybrat variantu, která se pro něj nejvíce hodí,
viz. následující obrázek:
Základ všech sestav
tvoří anténa s ozařovačem a konvertorem. Za ním může
následovat například přijímač s interfejsem
(a).
Majitelé různých přehledových
přijímačů či novějších TRXů jej mohou s výhodou
využít, pokud umožňuje příjem širokopásmové FM (šířka
pásma min. 20kHz). Sám používám radiostanici YAESU FT-50
v režimu WBFM (b,c). Tento typ příjmu umožňuje většina
nových TRXů, takže se někdy stačí podívat do manuálu.
Zpracování
demodulovaného signálu může probíhat opět několika
různými způsoby. Demodulovaný výstup z profesionálního
přijímače je možné připojit na vstup interfejsu (b)
(bude opět publikován) nebo využít přímo zvukové
karty v PC (c).
Nový přístup
zpracování signálu představuje využití zvukové
karty v počítači. Cena karty se pohybuje okolo pár
stokorun a vyjde levněji než jednoduchý interfejs s
mikroprocesorem. Na internetu je možné najít různé
ovladače pro různé účely. Radioamatéři ji využívají
například i pro provoz packet radio 9600Bd, FAX apod.
Autor populárního
programu JVFAX publikoval nový software pro FAX a SSTV,
který je určen pro operační systém Windows 95, 98 či
NT. Jeho název je JVCOMM32
a je již k dispozici funkční verze 1.0. Tento program v
sobě skrývá právě i ovladač pro příjem dat WEFAX přes
zvukovou kartu. Výhodou je, že program může pracovat
"na pozadí" a počítač tak není blokován
pouze touto činností. Nevýhodou JVCOMMu32 je, že volně
šiřitelná je pouze demo verze. Ta přes každý přijatý
obrázek vypisuje veliký nápis DEMO. Po registraci, která
stojí 120DM, tento nápis zmizí.
Další nevýhodou může
být nutnost OS WIN95, ne všichni disponují dostatečně
výkonným počítačem. Řada uživatelů zatím využívá
MSDOS, případně Windows 3.1. Pro ně tedy zatím připadá
v úvahu použití starého dobrého programu JVFAX. Díky
ostatním HAMům jsem mohl vyzkoušet i ovladač zvukové
karty spolupracující s JVFAXem pod DOSem. Jedinou podmínkou
je mít počítač 486DX2 či rychlejší. Kvalita obrázku
je zcela srovnatelná s programem JVCOMM32, mohu jej tedy
vřele doporučit.
V originálním ovladači
pro zvukovou kartu programu JVCOMM32 je zabudován 13ti pólový
digitální filtr, což je na kvalitě obrázku poznat,
zvláště na ostrých konturách. SW také automaticky
rozlišuje úrovně bílé a černé barvy, takže není
nutné laborovat z hlasitostí nf signálu.
Pokud
chcete slyšet signál WEFAX na vlastní uši, máte dvě
možnosti:
- na CD se stavebním návodem najdete ve formátu WAV celý snímek v délce 3 min 33
sec (velikost 2,4MB!)
- zde
najdete alespoň ukázku (pouze 30 vteřin dlouhý úryvek
- velikost 340kB)
Z obou ukázek je zřetelný
startovací signál, poté fázovací signál, digitální
hlavička snímku a pak vlastní snímek.
Sestava je určena
pro příjem geostacionárního satelitu Meteosat 7, který
poskytuje nejaktuálnější informace o současné povětrnostní
situaci. Příklad snímku Evropy si prohlédněte zde:
Pohled na zpracovaný
celý disk Země (sestava z devíti samostatných segmentů) si prohlédněte
na následujícím obrázku:
Pohled na "párek
bouří" v blízkosti východního pobřeží USA si
prohlédněte na následujícím obrázku:
Stejné snímky můžete
také vidět každý večer ve zprávách o počasí na ČT1.
Na ČHMÚ používají k příjmu parabolickou anténu o
průměru 4m, nám dostačuje 60cm... Pracoviště pro příjem
meteosnímků lze tedy provozovat jako mobilní, kdy se
malá anténa se stativem pohodlně vejde do auta při
odjezdu na dovolenou.
Popis
zapojení konvertoru:
Úkolem konvertoru je
zesílit signál z antény a převést jej na signál o 1.mezifrekvenčním
kmitočtu. Bloková schémata dvou různých řešení
jsou na následujícím obrázku:
První možnost
(obr.2.a) je použití krystalového oscilátoru na nízkém
kmitočtu (řádově desítky MHz), jeho signál vynásobit
na požadovaný kmitočet a použít pro směšování.
Nevýhody tohoto zapojení jsou zřejmé - násobiče se
musí ladit a pro jejich nastavení je potřeba vhodná měřicí
technika a zkušenosti. Špatné nastavení jednoho stupně
způsobí špatnou činnost stupňů následujících a
konvertor je nefunkční. To je i základní problém
zapojení v PEAR 6/97.
Druhý obrázek 2.b.
ukazuje možnost využití fázového závěsu. Ten
obsahuje při dobrém návrhu pouze jediný nastavovací
prvek pro doladění kmitočtu referenčního oscilátoru.
Nevýhodou tohoto zapojení byla dříve relativní složitost
a nedostupnost vhodných komponentů.
V dnešní době patří
pásmo kolem 2 GHz mezi velmi využívané a slouží k přenosu
různých dat, hovorových signálů, videosignálů apod.
Proto se objevila na trhu řada integrovaných obvodů pro
toto pásmo, které v sobě sdružují řadu funkčních
bloků a zjednodušují pak návrh vf části profesionálního
zařízení. Jedním z nich je i obvod HPMX 5001, který
nabízí firma GM electronic a jehož blokové schéma je
na následujícím obrázku:
Obsahuje oscilátor, násobičku,
zesilovače, pevnou předděličku, vysílací a přijímací
směšovač, řadu podpůrných obvodů a je určen
pro pásmo 1.7 až 2.5GHz.
Podrobné schéma
zapojení konvertoru je na obr.
4. Signál z antény je přiveden přes L3, C1 a C31
na tranzistor T1 (ATF21186, HP) GaAs FET. L3 a C31
zajišťují optimální šumové přizpůsobení, L1 má
elektrickou délku l/4 a chrání vstup před účinky
statické elektřiny. Záporné předpětí je získáno v
IC2 (ICL7660, Harris), což je převodník napájení +5V
na -5V. Předpětí tranzistoru by šlo realizovat také
pomocí emitorových rezistorů, ale ty by musely být
blokovány bezindukčními terčíkovými kondenzátory a
celá montáž by byla mechanicky náročná.
Šlo by využít i SMD
kondenzátorů, ale každá parazitní indukčnost v
emitoru tranzistoru se může projevit negativně na zisku
či případné nestabilitě zesilovače. A mým záměrem
bylo navrhnout zapojení co nejlépe reprodukovatelné. V
zapojení se zdrojem záporného předpětí jsou oba
emitory T1 připojeny na zemní potenciál a montáž je
jednoduchá.
Volba vstupního
tranzistoru závisí na předpokládaných parametrech antény.
Sám používám k příjmu parabolickou anténu o průměru
53cm s ozařovačem popsaným v původním článku (ten
zabírá 10% aktivní plochy antény) a uváděný
tranzistor. Síla signálu je však závislá na povětrnostních
podmínkách a kolísá. V obrázku se tak začne
objevovat ostrý šum.
Při použití kvalitnějšího
(a tím i dražšího) tranzistoru získáme nějaké
desetiny dB na šumovém čísle. To však již vyžaduje
zkušenosti s vf technikou a není to řešení vhodné
pro každou situaci. Pro spolehlivý příjem doporučuji
80cm parabolu. Anténa je totiž nejlepší zesilovač.
Výstupní obvod
tranzistoru tvoří pásmová propust F1 realizovaná
pomocí čtvrtvlnných mikropáskových rezonátorů,
optimalizovaných s programem PUFF tak, že nepotřebují
doladění. Není pravdou, že k navrhování a simulaci
mikropáskových obvodů je potřeba výkonná počítačová
technika. Vše zvládla bez problémů stará 386ka. Nicméně
jsou k tomu potřeba alespoň základní znalosti
elektronických obvodů, S parametrů a Smithova diagramu.
Prohlédněte si změřenou charakteristku filtru ...
Ukázka diagramu z
programu PUFF...
Zesílený signál je
veden do monolitického vf zesilovače IC1 opět firmy HP,
který má deklarován zisk kolem 25dB v pásmu do 2GHz.
Jeho výstup je veden přes další pásmovou propust F2
již do směšovače v IC3.
Napájení vf obvodů
je odděleno přes čtvrtvlnné tlumivky, které jsou
realizovány přímo na desce plošných spojů. Parametry
pásmových propustí i napájecích tlumivek závisí na
použitém materiálu plošných spojů. Na mikrovlnných
pásmech se používají kvalitní materiály s teflonovým
dielektrikem, které má minimální ztráty. Jejich cena
však přesahuje 40DM/dm2 a velmi špatně se v našich
končinách shání. Já jsem použil obyčejný materiál
s epoxidovou výplní, který má sice o poznání horší
vf vlastnosti, nicméně větší ztráta v pásmových
filtrech je kompenzována ziskem následujícího zesilovače.
Jiná situace nastává
ale na vstupu konvertoru, kde se každý útlum projeví
odpovídajícím zhoršením šumového čísla. Ideální
by bylo na vstup zařadit mikropáskovou dolní či horní
propust. S použitým epoxidovým materiálem by však měla
takový útlum, že by se nevyplatilo použít tranzistory
GaAsFET. Proto byla vstupní cívka vinuta ručně z CuAg
vodiče (tvoří ji půl závitu) a snížení ceny
konvertoru díky materiálu plošného spoje nic nebrání.
Všechny komponenty
realizované přímo na desce plošných spojů jsou ve
schématu označené apostrofem '.
V tuto chvíli je
velmi důležité zdůraznit, že pro výrobu desky plošných
spojů musí být použít přesně stejný materiál, s
jehož parametry probíhal návrh. Stejně tak je nutné přesně
dodržet všechny rozměry vodičů na plošném spoji a
jejich vzdálenosti. Velmi důležitou součástí jsou i
prokovené otvory, které zajišťují stabilitu celého
zapojení. Bez nich funguje konvertor jako spolehlivý
oscilátor!
V žádném případě
nezkoušejte překreslovat plošný spoj rukou na materiál
ze šuplíku, případně svěřit jeho výrobu některé
z firem, které se zabývají přefocováním předloh přímo
z časopisu a které nejsou schopny udělat desku s potřebnou
přesností, s prokovenými otvory a na konkrétní materiál.
Oživování takové desky je přímo odsouzené k neúspěchu
- rozladěné filtry, kmitající zesilovače....
Obvod HPMX 5001 je
zapojen dle doporučení výrobce a je využívána pouze
jeho přijímací část. Rezonanční kmitočet oscilátoru,
který kmitá na polovičním kmitočtu (776.749984
MHz) je určen L7, C15 až C18, D1, přičemž L7
je opět realizována na plošném spoji. Varikap D1 je
ovládán ladicím napětím z jednoduché smyčky PLL
(smyčka fázového závěsu).
Tu tvoří obvod IC4
(NE612, Philips), který v sobě slučuje oscilátor a směšovač.
Referenční oscilátor kmitá na kmitočtu 24.273437
MHz a jeho signál je směšován s výstupem z předděličky
IC3. C21 a C22 musí být kvalitní, teplotně stabilní
typy, např. NP0. Výstup směšovače má malou amplitudu
a proto je zesílen v rozdílovém zesilovači IC6
(TL081). Jeho výstup je posunut stejnosměrně o cca 4V,
aby bylo získáno vhodné ladicí napětí pro varikap. Výsledná
stejnosměrná složka je filtrována v jednoduchém smyčkovém
filtru a ladí přes D1 oscilátor v IC3. Když se podělený
kmitočet VCO (napětím řízený oscilátor) shoduje s
kmitočtem krystalového oscilátoru, je ladicí napětí
právě kolem 4V.
Rozdílový zesilovač
jsem přidal po předchozích zkušenostech. Původní
ladicí napětí se pohybovalo od 3 do 4V a nastavení PLL
bylo pracné. Kmitočet VCO lze měnit buď zkracováním
cívky L7 (indukčnost má 6,5nH) nebo změnou C18. Plošný
spoj je nachystán na obě varianty a místo C18 doporučuji
použít kondenzátorový trimr.
Pokud Váš přijímač
umožňuje volbu kmitočtu s dostatečně malým krokem, můžete
vypustit C20.
Signál o výstupním
kmitočtu 137,5 MHz je
zesilován v T2 a veden do přijímače. Výstupní laděný
obvod TL1, C9 je již tvořen diskrétní cívkou, nicméně
jako TL1 lze použít i běžnou SMCC tlumivku. Má to
samozřejmě za následek ztrátu zisku, ale vzhledem k
zisku celého konvertoru je to zanedbatelné a nemusíme
vinout cívku ručně.
Pro zajištění
teplotní stability konvertoru je krystal ohříván
termistorem PTC. Ten vypadá jako velký bezvývodový
kondenzátor o průměru asi 10mm. Stačí jej přitisknout
na pouzdro krystalu, připojit na napájení 12V a oscilátor
je automaticky vyhříván na 60 st.C. Krystal je umístěn
tak aby částečně teplotně stabilizoval i ostatní součástky
referenčního oscilátoru.
Konvertor je konstruován
kombinovanou technologií, protože některé použité
součástky se vyrábějí pouze v provedení SMD. Naopak
jiné jsou v provedení SMD dražší a hůře se shánějí.
Rezistory a kondenzátory SMD jsou velikosti 1206,
manipulace s nimi je poměrně snadná.
Pro změnu výstupního
kmitočtu konvertoru je nutné provést několik změn:
1) Základem je použít vhodný krystal. Jeho hodnotu lze
vypočítat ze vztahu fX=(1691-fMF)/64. Krystal by měl být
na základní hamornickou, paralelní rezonance se zatěžovací
kapacitou rovnu sériovému řazení C21,C22 a paralelně
1/2 C20. Vhodná hodnota zatěžovací kapacity je 30pF.
Pokud jsme majitelé přeladitelného profesionálního
TRXu, můžeme s výhodou použít některý běžně vyráběný
krystal. Pro své pokusy jsem používal krystal 24MHz, s
kterým vychází mezifrekvenční kmitočet 155MHz.
Pozor ovšem na typ
zakoupeného krystalu. Jeden kus byl vyroben na základní
hamonickou, druhý ovšem jako 3. hamonický (označený
3RD). Ten první lze použít beze změny, ale druhý je
nutné rozkmitat na správné harmonické. V tomto druhém
případě stačí k C22 připojit paralelně cívku o
indukčnosti přibližně 2 uH přes oddělovací kondenzátor.
2) Vhodné hodnoty pro
VCO lze orientačně dopočítat. L7 má hodnotu přibližně
6.5nH, varikap BB405 má při 4.5V kapacitu 8.5pF. Výsledný
kmitočet je roven:
f=1/(6.28*SQR(L7*C))
[Hz, H, F],
kde C=(sériové řazení C16 a C17) + (sériové řazení
C18 a D1)
3) Poslední změnou
je přeladění výstupního obvodu C9 a TL1. Opět platí
předchozí vztah, dle kterého lze ze známého kmitočtu
a indukčnosti dopočítat vhodný kondenzátor.
Pro cívku TL1=0.47uH
vychází:
f=58.7MHz > C9=15pF
f=137.5 MHz > C9=2.8pF
f=155MHz > C9=2.2pF
Stavba
a oživení konvertoru
Plošný spoj je navržen
pro krabičku z pocínovaného plechu o rozměrech
92x67x22mm, ktreou nabízí například GM Electronic pod
označením U-AH102.
Osazovací výkres tištěného
spoje konvertoru, strana spojů...
Osazovací
výkres tištěného spoje konvertoru, strana součástek...
Desku plošných
spojů nejprve mechanicky upravíme, připravíme na montáž
do odpovídající krabičky. Osazenou desku nesmíme
mechanicky namáhat, protože by mohly prasknout SMD součástky.
Do krabičky si také nachystáme otvory pro montáž
konektorů BNC (zásuvka do panelu) nebo přírubových
konektorů F (zásuvka do panelu), které musí být ve středu
výšky krabičky.
Malou
kapkou cínu propájíme prokovené otvory u emitorů
vstupního tranzistoru a u zesilovače INA. Zlepšíme tak
propojení zemí a stabilitu zapojení.
Nejprve
osadíme všechny napájecí obvody, tzn. stabilizátor
7805, měnič napětí ICL7660 a příslušné součástky.
Připojíme externí napájecí napětí a voltmetrem
zkontrolujeme jejich správnou funkci. Nyní osadíme všechny
součástky kolem PLL NE612, včetně integrovaného
obvodu i krystalu. Varikap D1 osadíme ze strany spojů a
necháme mu co nejkratší vývody. Plošný spoj je k
tomu uzpůsoben. Stejně tak osadíme IC3 a všechny přilehlé
součástky mimo výstupního zesilovače s T2. Pájení
IC3 vyžaduje trpělivost, protože rozteč vývodů je
dosti malá. Nejvhodnější je použít pro pájení
speciální pastu a horkovzdušnou pistoli, nicméně se dá
zapájet i pomocí běžné mikropájky. Originální
deska plošných spojů má nepájivou masku, takže je práce
velmi pohodlná a při použití přiměřeného množství
cínu se vedlejší piny nespojí. Předpokladem je pečlivá
práce. Pájíme raději pomaleji a obvod co nejméně přehříváme.
Zkrat či obrácení obvodu znamenají jeho zničení. Na
následujícím obrázku...
...jsou výkresy
použitých polovodičových součástek.
Po důkladné
vizuální kontrole připojíme opět napájení.
Zkontrolujeme odběr proudu, který by se měl pohybovat
kolem 100mA. Kondenzátorový trimr C20 nastavíme do
poloviny rozsahu. Digitálním stejnosměrným voltmetrem
kontrolujeme ladicí napětí před R6 (nachystaná ploška
Ulad). Trimr C18 nastavíme na minimální kapacitu,
plastovým ladítkem pomalu ladíme směrem k maximální
kapacitě a sledujeme ladicí napětí. To se v určité
poloze zhoupne a poskočí na vyšší hodnotu, smyčka
PLL se zavěsí. Nyní by mělo napětí sledovat jemné
změny C18. Smyčka ladí v rosahu 3 až 8V, pak se
rozpadne.
Pokud je
smyčka zavěšená, nastavíme ladicí napětí mezi 4.0
až 5V, nejlépe přesně 4.5V. Nejjednodušší kontrolu
funkce smyčky PLL lze udělat přiblížením prstu k L7.
Při přiblížení prstu k L7 se její indukčnost zvyšuje
a smyčka se snaží udržet kmitočet zvýšením ladicího
napětí (nižší kapacitou varikapu).
Několikrát
zapneme a vypneme napájení a sledujeme, jestli se smyčka
PLL vždy zavěsí na správném kmitočtu. Pokud ne, změníme
mírně ladicí napětí tak, aby se smyčka spolehlivě
zavěšovala.
Druhou možností,
jak docílit zavěšení smyčky je místo trimru C18 použít
pevný kondenzátor (3p3,...) a zkracovat cínem cívku
L7.
Pokud se
smyčka nezavěsila je nutné zkontrolovat, kde kmitá VCO
například pomocí čítače (stačí rozsah do 30MHz) na
pinu 2 IC4. Podle změřené hodnoty je potom nutné změnit
hodnoty L a C ve VCO správným směrem. S výhodou lze
využít i scanneru či TRXu, který umožňuje příjem až
do 776.749984 MHz. Smyčku
PLL rozpojíme u R8 a na varikap přes R8 připojíme
externí napětí 4.5V. Pak pomocí funkce SCAN zjistíme
kmitočet oscilátoru.
Nepodaří-li
se smyčku ani přesto zavěsit a všechny součástky
jsou zapájeny dobře, bez zkratů, musí přijít znovu
ke slovu osciloskop. Nejprve zkontrolujeme, zda kmitá
oscilátor IC4 kolem 24 MHz
na pinech 6 a 7, potom zda kmitá oscilátor IC3. To lze
snadno zjistit za předděličkou na pinu 2 IC4. Pokud je
i zde vše v pořádku, nezbývá než opět zkontrolovat
všechny spoje, napájecí napětí, zapájení IC3, a
hledat dále. Všechny postavené kusy pracovaly spolehlivě
na první zapojení.
Nyní
osadíme výstupní zesilovač s T2 a zesilovač s IC1
(vstupní pin je seříznutý). U IC1 musí být všechny
vývody co nejkratší. Po připojení napájení
zkontrolujeme napětí na R4, které by mělo být cca 1V.
V této
chvíli zapájíme desku plošných spojů do krabičky. Pájíme
po celém obvodu krabičky, z obou stran. Přišroubujeme
nebo připájíme konektory tak, aby jejich středový kolík
přesně dolehl na odpovídající plošku na desce. Pokud
je vše v pořádku, konektor zapájíme. V žádném případě
nepoužívejte na vstupu drátové propojky mezi
konektorem a deskou!!! Měly by za následek výrazné
zhoršení parametrů konvertoru.
Trimrem
P1 nastavíme hodnotu záporného předpětí Ug na cca
-1V. Ne více, protože maximální hodnota Ugs (napětí
"báze-emitor) je kolem -4V. Pokud budeme opatrní,
lze vypustit ochranné odpory na koncích trimru.
Zapájíme
opatrně tranzistor T1 při dodržování přísných zásad
práce se součástkami citlivými na elektrostatickou
elektřinu. Uzemníme sebe, páječku i kostru konvertoru
na topení či vodovod, tranzistor uchopíme za emitor
(nikdy ne za gate - označený seříznutím!) a rychle
zapájíme. U T1 musí být všechny vývody co nejkratší.
Vyrobíme si cívku L3 a zapájíme na své místo, ze
strany součástek. Cívku L3 tvoří 0.5 závitu vodiče
o průměru 0.6mm CuAg, tedy půl písmene O o průměru
cca 10mm. Připojíme napájení a nastavíme trimrem P1
proud tranzistorem na cca 27mA měřením napětí na R1,
což odpovídá napětí cca 1.4V. Opatrně, aby nedošlo
k překročení maximálního proudu tranzistoru, který
je kolem 100mA.
Na závěr
zapájíme termostat dle obrázku:
Krystal
je umístíme naležato, přes něj převlečeme pásek bužírky
a podsuneme terčík PTC termistoru. Pouzdro krystalu připájíme
na zemnící fólii, čímž připojíme jeden kontakt
termistoru.
Na obrázku vlevo vidíme
postup, jak sestavit termostat pro krystal 24,274437 MHz
za pomocí PTC termistoru a smršťovací bužírky a na
obrázku vpravo jak jej zabudovat do konvertoru a připojit
ke zdroji +12 voltů...
Kousek
vodiče opatrně připájíme shora na termistor a podvlečeme
pod bužírkou, čímž jej pevně zafixujeme. Musíme pájet
rychle, protože vrstva stříbra se rychle rozpouští. Před
zakrytováním konvertoru obložíme krystal a okolí
molitanem nebo jinou tepelně izolační hmotou.
Pozor, musíme použít PTC termistor určený k vyhřívání
krystalu. Existují obdobné typy jako ochrana motorů
apod. Bohužel tuto součástku jsem zatím nenašel u žádného
dodavatele v České republice.
Podívat
se můžete na elektronické fotografie prototypové desky
konvertoru. Deska má už sice nepájivou masku, ale jedná
se první verzi, která sloužila k doladění filtrů po
výrobě. K dispozici je fotografii
strany součástek (JPG, 160kB), fotografie
strany spojů (JPG, 160kB) a detail
provedení vstupní cívky (JPG, 130kB).
Další
obrázky konvertoru ...
Jak vidíte
na posledních dvou fotografiích, přijímat signály ze
satelitu METEOSAT 7 za pomocí popisovaného konvertoru
lze i za dvojitým proskleným oknem na parabolickou anténu
průměru 60 cm a bez předzesilovače. (žádný problém...)
OŽIVENÍ
A NASTAVENÍ
Pro další
oživení je vhodné vzít si přijímač s konvertorem k
anténě, protože další nastavení je nutné udělat
"dle ucha". Nasměrujeme anténu na Meteosat 7
(pro Brno azimut 201 stupňů, elevace 31.8 stupňů) a k
ozařovači připojíme konvertor. Ten je napájen po
kabelu přes jednoduchou vyhýbku. Přijímač naladíme
na správný kmitočet a po zapnutí napájení
konvertoru bychom měli slyšet charakteristický klepavý
signál WEFAX. Malou změnou P1 se snažíme dosáhnout
minimálního šumu v signálu. Opatrně, ať nepřekročíme
mezní hodnoty T1. Poté se o stejný jev snažíme přihýbáním
L3 k desce plošných spojů. Máme-li silný signál, anténu
mírně odsměrujeme a provedeme nastavení ještě
jednou.
Zde se
projeví výhoda velké antény, kdy je signálu dostatek
a není potřeba "lovit" každou desetinu dB šumového
čísla. Pokud jste použili jiný vstupní tranzistor,
musíte upravit přizpůsobení tomuto tranzistoru dle
katalogových údajů. Jak jsem již uvedl dříve, vyžaduje
to znalosti a zkušenosti. Pokud nemáte rádi
experimenty, dodržte všechny doporučené typy součástek.
Vzdálenost
mezi konvertorem a ozařovačem musí být co nejmenší.
Každý vložený útlum zvyšuje šumové číslo. Nejlepší
je konvertor připojit přímo na výstupní konektor ozařovače.
S velkou anténou lze k propojení použít pár metrů
kvalitního kabelu.
Plošný
spoj konvertoru je nachystán na napájení případného
dalšího předzesilovače. Stačí přeškrábnout L1,
zapájet C32 a připojit napájení.
Problémem
může být také teplotní závislost výstupního kmitočtu.
Stabilita závisí na použitém krystalu a okolních součástkách.
Je nutné si uvědomit, že změnu výstupního kmitočtu
o 5kHz způsobí změna referenčního oscilátoru 24MHz o
78Hz. Ideální je mít přijímač s AFC nebo
teplotně stabilizovat celý konvertor. Případně stačí
krabici s konvertorem vyhřívat výkonným rezistorem.
PODĚKOVÁNÍ
Rád bych
opět poděkoval několika kolegům, kteří mi při stavbě
pomohli. Konkrétně ing. Milanu Samkovi a panu Zdeňkovi
Krejčímu z Brna za pomoc při výrobě prototypů plošných
spojů a při návrhu přijímače.
Díky patří také panu Opálkovi z firmy CEA Boskovice,
výroba plošných spojů, který mi vyšel vstříc při
shánění parametrů použitých materiálů plošných
spojů, poskytl materiál na výrobu prototypů filtrů a
poté zajistil výrobu kvalitních plošných spojů.
ZÁVĚR
V tomto
článku jsem Vám popsal konstrukci jednoduchého
konvertoru pro příjem ze stacionárního satelitu
Meteosat 7 v pásmu 1691 MHz. Jeho stavba je
poměrně jednoduchá a součástky jsou běžně
sehnatelné. Opakovaná stavba konvertoru ukázala, že zařízení
je velmi dobře reprodukovatelné. Tomu napomáhá i deska
plošných spojů s nepájivou maskou. Předpokladem úspěchu
je použití kvalitních součástek a pečlivá práce.
Nezanadbatelným prvkem je i dostatečná anténa. Doufám,
že jednoduchost zařízení přispěje k jeho rozšíření
mezi zájemce všech věkových skupin.
Originální
desku plošných spojů Vám rád zašlu požádání. Její
cena je 330Kč a je pocínovaná, s nepájivou maskou,
která zamezuje nežádoucím zkratům při pájení.
Na Vaše
konstruktivní připomínky se těším na packet radiu
OK2XDX@OK0PBB nebo emailu [email protected]. Tento článek, fotografie, WAV soubory
wefax signálu a další informace jsou aktuálně
dispozici také na internetu http://www.qsl.net/ok2xdx.
Článek
má sloužit jako návod na stavbu zařízení k vlastní
potřebě. Komerční využití je možné pouze se svolením
autora.
Použitá
literatura
[1]
Katalog součástek Hewlett Packard na internetu http://www.hp.com/.
[2] Katalog součástek Philips na internetu http://www.philips.com/.
[3] Manuál k programu PUFF
[4] Barkowiak, B: Rauscharmer Meteosat-Konverter mit GaAs-FET
Vor- und Michstufe, UKW-Berichte 1/1985, s.22.
[5] Vidmar, M: Sprejem APT-WEFAX slikic s satelita
Meteosat. CQ ZRS, leden 1995.
[6] Vidmar, M: Ein sehr rauscharmer Antennenverstarker fur
das L-Band, UKW-Berichte 3/1991.
Použité
součástky
V závorce
jsou uvedené ceny z katalogů firem GM
Electronic a SOS Electronic. Celková částka vychází
na 792Kč, ale může se samožřejmě lišit.
Kondenzátory:
(keramické jsou SMD 1206, elektrolytické a trimry ne SMD)
C1
100p
C2,C3,C4,C10,
C11,C12,C19,
C25,C27,C32 1n
C5,C26,C28,
C29 47n
C6,C14 22M/6V
C7 2p7
C8 3p3
C9 15p
C13 12p
C15,C16,C17 5p6
C18 trimr 6p mini, viz. text nebo foto
C20 trimr 10p mini, viz. text nebo foto
C21,C22 56p NP0
C23 100n
C24 150p
C30 10M/6V
C31 1p8
C33 47uF/6V
CX viz. text
Rezistory:
(SMD 1206, mimo P1)
R1
47
R2 3k3
R3 1k
R4 100
R5 22
R6 10k
R7 5k6
R8,R10,R11 33k
R9,R12 68k
RX 1k5' viz. text
RY 4k7' viz. text
P1 trimr 10k, TP095
Polovodiče:
D1
BB405B
T1 ATF-21186
T2 BF199
IC1 INA-03184
IC2 ICL7660
IC3 HPMX5001
IC4 NE612 (SA612)
IC5 MC7805
IC6 TL071SMD
Ostatní:
L3
0.5z vodičem CuAg 0.6mm
na průměr 10mm
LX viz. text
TL1 0.47uH viz. text
TL2 47uH
X1 24.273437MHz, viz
text
Krabička o rozměrech 92x67x22mm, U-AH102
Termistor PTC pro vyhřívání krystalu Siemens A60,
objednací číslo B59060-A60-A10 (cena v Německu 2DM)
Kompletní
stavební návod (PDF 242 KB) je zde
Firma
EMGO Dobrá dodává pro zájemce stavebnice, sady součástek,
i finální seřízené a nastavené výrobky o kterých
jste byli informováni v předchozím textu. Bližší a
hlavně aktuální informace na 558 601471, 602
720 424, elektromnickou poštou [email protected]
nebo [email protected]
, http://www.emgola.cz/ Stavebnici
s velmi podrobným stavebním návodem s bohatou
fotodokumentací detailů i celku na CD-ROM si můžete
objednat na adrese: Ing.
Miroslav Gola - EMGO, Areál VÚHŽ a.s., č. 240, CZ-73951
Dobrá
Poslední
aktualizace: 21.04.2003
|