KONVERTOR METEOSAT

( LNC 1691 - 1694,5 MHz )

( autor: Radek - OK2XDX - návod pouze pro individuální stavbu)

   

[ Česká verze ]   [ English version   [ Index ]   [ ]  


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 [email protected] 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

 

Copyright 2000, 2001, 2002, 2003 [email protected]