КВ конвертер 15-30 МГц "МОЛНИЯ" для КВ приёмников
Конвертер разработан Сергеем Эдуардовичем Беленецким (US5MSQ). Подробное описание конструкции выложено на сайте автора и здесь. Данная конструкция опубликована с любезного разрешения автора и, надеюсь, заинтересует не только опытных радиолюбителей, но и начинающих.
Большой парк популярных и по сей день старых советских приемников как бытового, так и военного назначения (таких как ламповые УС-П (ПР-4М), УС-9, Р-253, Р-311, Р-326, ТПС-54(58), Казахстан или транзисторные Ишим (003), ВРП-60 и т.п.), имеют непрерывный КВ диапазон, ограниченный по разным причинам (в т.ч. и ГОСТом на бытовые приемники) на уровне порядка 12-18 (реже до 20-24) МГц.
Предлагаемый вашему вниманию простой КВ конвертер диапазона 15-30 МГц предназначен для расширения вверх (вплоть до 30 МГц) коротковолнового диапазона подобных приемников, что добавит в “ассортимент” приемника до 6 радиовещательных и 5 любительских диапазонов. Для большей универсальности он выполнен в виде малогабаритной приставки с автономным низковольтным (3 В) питанием, поэтому не требует какого-либо вмешательства в конструкцию приемника.
Конвертер экономичен, прост в изготовлении и настройке благодаря применению популярной микросхемы TA7358 (datasheet), в составе которой есть все необходимые нам узлы: малошумящий УВЧ (выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общей базой), двухбалансный активный транзисторный смеситель (сделан на основе “ячейки Гилберта”) и гетеродин (выполнен по схеме ёмкостной трёхточки).
Рассмотрим подробнее принципиальную схему конвертера, приведенную на рисунке:
Наружная антенна подключена ко входу конвертера XW1, постоянно соединённому с аттенюатором, выполненном на сдвоенном потенциометре R1. Выход конвертера подключается к антенном гнезду приемника коаксиальным кабелем длиной 30-40 см с припаянными на конце однополюсными штекерами XS1 XS2 (или другим разъемом, соответствующем антенному входу вашего приемника). По сравнению с одиночным потенциометром применение сдвоенного обеспечивает бОльшую глубину регулировки ослабления во всем КВ диапазоне. Как показала практика, при достаточно длинной антенне многие приемники часто перегружаются большим уровнем входных сигналов, а, с другой стороны, уровень шумов и помех на КВ диапазонах в современном эфире настолько велик (особенно в городских условиях), что “сьедает” львиную долю и без того не очень большого динамического диапазона старого приемника. Постоянно подключённый в антенный тракт плавный аттенюатор в таких условиях очень полезен, т.к. позволяет оптимально согласовать ДД приемника с уровнем эфирных сигналов и помех. В показанном на схеме положении переключателя SA1 выход аттенюатора напрямую соединён с входом приемника, питание на конвертер не подаётся и он работает в режиме внешнего плавного аттенюатора.
Чтобы включить конвертер нажимаем кнопку SA1. Первая (верхняя по схеме) группа контактов подаёт питание на конвертер, вторая переключает вход приёмника на выход конвертера (Out), третья заземляет линию межконтактной связи, что улучшает развязку между входом и выходом конвертера, а четвертая группа контактов переключает выход аттенюатора на вход конвертера (In). Теперь сигнал с антенны через плавный аттенюатор R1 подаётся на катушку связи L1 входного контура, образованного катушкой L2 и конденсаторами С3,С5 и С7.1 и уже отфильтрованный поступает через разделительную ёмкость С2 на вход УВЧ (вывод 1 DA1). Поскольку УВЧ представляет собой биполярный транзистор, включенный по схеме с ОБ, и имеет низкое входное сопротивление (примерно 60 Ом), то он, дабы сильно не шунтировать входной контур, подключается к отводу катушки L2. Выход УВЧ (вывод 3 DA1) подключён к входу смесителя (вывод 4 DA1) и нагружен резонансным контуром L3,С8,С9 и С7.2 – через катушку связи L4. Это потребовалось в виду относительно небольшого входного сопротивления смесителя (примерно 2,7 кОм), дабы сильно не шунтировать второй контур.
В результате два слабо нагруженных контура, синхронно перестраиваемых по частоте двухсекционным КПЕ С7, обеспечивают повышенную избирательность по зеркальной частоте.
При перестройке по частоте полоса пропускания изменяется примерно от 270 кГц в нижнем участке диапазона до примерно 550 кГц на верхнем, что позволяет после настройки конвертера на выбранный диапазон внутри диапазона пользоваться только ручкой настройки приемника.
На второй (внутренний) вход смесителя поступает сигнал частотой 14 МГц со встроенного гетеродина (выводы 7 и 8 DA1). Он выполнен по схеме ёмкостной трёхточки на конденсаторах С10,С11 и кварцевом резонаторе Cr1, что обусловило высокую стабильность частоты гетеродина конвертера, так что стабильность частоты настройки вверху КВ диапазона по прежнему будет определяться только приемником. А выбор целочисленного значения частоты в МГц позволит при работе с конвертером легко пользоваться штатной шкалой приёмника, т.к. прибавить “в уме” к показаниям шкалы 14 МГц не составит большого труда.
Двухбалансный смеситель очень эффективно (не менее 40 дБ) подавляет входной сигнал и гетеродинный, а также их гармоники, так что на широкополосной нагрузке смесителя (дроссель L5, шунтированный резистором R2), выделяются практически только продукты преобразования (Fc-Fг и Fc+Fг), которые поступают на вход приёмника и уже его входные цепи выделяют полезную составляющую (Fc-Fг) .
Индикация включения конвертера осуществляет светодиод HL1 красного свечения. Поскольку его минимальное напряжения зажигания (примерно 1,6 В) совпадает с минимально допустимым напряжением питания микросхемы (1,6 В), то получается простой индикатор степени разряда батарей – как только светодиод перестаёт светиться, пора менять батарею.
Конструкция и детали
Все детали конвертера, кроме батареи питания и антенного гнезда XW1, размещены на печатной плате размерами 75х35 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.
Плата рассчитана на установку постоянных резисторов и конденсаторов SMD типоразмера 0805, импортного аксиального дросселя, переключателя П2К, малогабаритных сдвоенного переменного резистора и сдвоенного КПЕ с твёрдотельным диэлектриком от транзисторных приемников. Ось КПЕ удлинена посредством винта длиной 16 мм и капроновой втулки длиной 15 мм, в которой для лучшей фиксации нужно пропилить небольшой паз шириной 4 мм и глубиной примерно 0,2-0,4 мм. Светодиод HL1 красного свечения диаметром 5 мм. Вместо TA7358 можно применить её полные аналоги от других производителей – LA1185, KA22495, KIA6058S.
Резонансная частота 14 Мгц кварца Cr1 14 Мгц выбрана для большей универсальности конвертера, т.е. применима для большинства перечисленных приёмников, но при желании может быть легко изменена на другое целочисленное значение, более оптимальное для вашего приёмника. Так для бытовых приемников (например, Рекорды 52, 53, 65-68 и т.п.), имеющих по ГОСТу непрерывный КВ диапазон 3,95 – 12.1 МГц, оптимальным, на мой взгляд, будет кварц 10 МГц, что позволит охватить диапазон 14-22,1 МГц, включающий в себя три любительских (20, 17 и 14м) и четыре радиовещательных (19, 16, 15 и 13м) диапазона. Для этого достаточно заменить только кварц, других изменений в схеме делать не нужно.
Вместе с батареей питания плата размещена в подходящем малогабаритном пластмассовом корпусе размерами **х**х** мм. Он состоит из двух частей – кожуха и коробчатого шасси, имеющего с передней и задней стороны съёмные панели, к которым и крепится плата.
Две батарейки типоразмера ААА устанавливаются в специальный пластиковый контейнер, который размещён позади платы и там надёжно зафиксирован упругим кусочком поролона.
Под кнопку переключателя, регулятор аттенюатора, ручку КПЕ и для крепления антенного гнезда в корпусе нужно будет сделать отверстия согласно приведенному ниже чертёжу:
Катушки индуктивности L2, L3 намотаны на секционированных каркасах (с сердечником, ферритовой чашкой и экраном размером 7,5х7,5х11 мм) равномерно во всех секциях и содержат 10 витков провода ПЭВ диаметром 0,1-0,17 мм, отвод у катушки L2 сделан от первого витка, считая от заземлённого конца (он должен располагаться вверху каркаса). Катушки связи L1 и L4 намотаны поверх L2 и L3 (со стороны заземлённого конца) и содержат, соответственно, 1 и 3 витка такого же провода. Если предполагает применение конвертера с короткой (менее 5-7 м) антенны, то число витков катушки связи L1 можно увеличить до 2-3.
На схеме конвертера приведён эскиз распайки выводов переключателя SA1, которую необходимо сделать перед установкой переключателя на плату. Светодиод запаивается со стороны печатных проводников на высоте примерно 5 мм нал платой (устанавливается до упора в фигурные выступы на его выводах). С обратной стороны его анодный вывод полностью обрезается, а катодный укорачивается до 7-10 мм и служит опорной точкой для подпайки экрана входного кабеля.
Налаживание конвертера
Налаживание конвертера начинают с проверки режимов по постоянному току на выводах DA1 согласно таблице:
При исправных деталях и отсутствии ошибок монтажа гетеродин запускается сразу. При желании и наличии достаточно чувствительного (не менее 100 мВ эфф.) частотомера с высокоомным малоёмкостным входом, например такого, можно проверить работу и частоту генерации гетеродина, подключившись к выводу 7 DA1. Для контроля генерации можно применить и осциллограф с полосой пропускания не менее 20 МГц с высокоомным малоёмкостным пробником. Если такого пробника нет, то подключать щуп осциллографа к выводу 7 DA1 можно через конденсатор малой ёмкости (не более 10-15 пФ).
Следующий этап – настройка входных контуров. Лучше всего это сделать при наличии ГСС и ВЧ индикатора выхода, например, ВЧ милливольтметра или осциллографа с полосой пропускания не менее 20 МГц с высокоомным малоёмкостным пробником. Если пробника нет, то достаточной чувствительности осциллографа (не менее 10 мВ эфф.) его можно подключать через конденсатор малой ёмкости (не более 10-15 пФ). Ещё проще и наглядней получается настройка, если применить NWT с высокоомным пробником.
Перед началом работ подстроечники катушек перемещаем в среднее положение, а аттенюатор R1 в верхнее по схеме положение. ГСС подключаем к антенному входу, а индикатор выхода – на выход УВЧ (вывод 3 DA1). Установив ротор КПЕ в положение максимальной ёмкости, подстройкой индуктивности катушек добиваемся настройки контуров в резонанс на низкочастотном краю рабочего диапазона (15 МГц). Затем переводим ротор блока КПЕ в положение минимальной ёмкости и подстроечными конденсаторами С3, С8 добиваемся резонанса на верхней границе рабочего диапазона (30МГц). Поскольку эти регулировки взаимозависимы, то их повторяют два-три раза, добиваясь оптимальной настройки.
При отсутствии приборов и наличии достаточно большой антенны, точнее достаточно большого уровня эфирных шумов и сигналов, настройку по указанной выше методике можно провести в штатном подключении к приемнику, ориентируясь на показания низкочастотного милливольтметра — индикатора выхода (или штатного S-метра, если он есть), и даже на слух.
Результаты испытаний конвертера, подключенного к приемнику Ишим, приведены ниже:
Коэффициент усиления по напряжению — 8-10
Чувствительность (при отношении с/шум=10 дБ) в режиме АМ, мкВ, не менее 2 (15-20)
Чувствительность (при отношении с/шум=10 дБ) в режиме CW/SSB, мкВ не менее 0,5 (1-2)
Ток потребления, мА, не более — 9
В скобках указана исходная чувствительность приёмника Ишим на соответствующей диапазоне.
Обсудить конструкцию конвертера, высказать свое мнение и предложения можно на форуме
Стоимость печатной платы конвертера с маской и маркировкой - закончились
Стоимость набора для сборки конвертера, состав набора можно посмотреть здесь - закончились
Всем удачи, мирного неба, добра, 73! и 36,6 :)
