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无线电电子与电气工程百科全书 430 MHz 频段的两种设计。 无线电电子电气工程百科全书
天线单元 小型便携式收发器的最大输出功率通常较小，因此，当在固定条件下工作时，即使使用会带来高损耗的长分支电缆，这一缺点也会显着降低稳定无线电通信的范围。 发生这种情况的原因是接收期间灵敏度的降低以及提供给天线的发射机信号的本已较低的输出功率的降低。 这个问题可以通过在天线附近或者（更糟糕的是）在收发器旁边安装一个特殊的天线单元（AB）来解决。 它由接收时工作的低噪声放大器（LNA）和发射时工作的功率放大器（PA）组成。 AB 允许您显着提高天线收发器系统的灵敏度，在引入电缆中存在较大损耗，并且可以更有效地使用允许的输出功率，因为它直接连接到天线。建议将其与具有输出功率的收发器一起使用高达 0,1 ... 0,5 W。 电池供电电压为11 ... 12 V，因此可以成功用于汽车。 用于2 m范围的类似装置已经在杂志“Radio”中描述（Nechaev I.用于2 m范围的天线单元。 - Radio，2001，No.2，p.64,65）。 这里描述了 430 MHz 频段的类似块。 AB方案如图1所示。 3.它包含一个基于砷化镓场效应晶体管VT6的输入低噪声放大器（LNA），它可以让您获得高灵敏度和大动态范围的接收器。 LNA 的输入端安装了一个 L29C3 电路，调谐到该范围的中心频率。 电容器 C2O 将 LNA 的输入与连接到 XW9 连接器的天线相匹配。 二极管VD10和VD9保护晶体管免受发射器信号或其他强大信号的影响，例如来自邻近发射器、干扰、闪电等。晶体管的DC模式由自动偏置电阻器R10设置。 晶体管加载在 C3L11C1 低通滤波器上，信号从其输出通过电缆部分 W1 馈送到母同轴连接器 XW7，然后馈送到分接电缆。 二极管VD8、VD1保护输出侧场效应晶体管。 电源电压由 DA13 芯片上的集成电压调节器稳定，并另外由元件 C16、C4、LXNUMX 进行滤波。
功率放大器（PA）组装在DA3放大模块上。 它的输出功率为 5 W，输入功率仅为 20 ... 40 mW，电源电压为 9 ... 11 V。在二极管 VD3、VD4 和晶体管 VT1、VT2 上，组装了一个控制装置 -高频 VOX，当接收到来自收发器发射器的信号时，将 PA 转入活动模式。 PA 的电源电压持续提供，但在接收模式 (RX) 下，它不消耗电流，因为输出功率控制输入（引脚 2）上没有电压。 在传输模式 (TX) 下，该电压由 DA2 芯片上的集成稳定器稳定。 在元件C19、C20、L5上组装有输入匹配电路，在元件L7、C31、L9、C32、L10上组装有截止频率约为500MHz的输出低通滤波器。 该低通滤波器还可将输出信号的二次谐波抑制 35...40 dB。 电池的电源电压可以通过使用特殊电缆的 XS1 低频连接器和 VD2 二极管提供，也可以通过 X\L/1 高频插座、L1C1 低频滤波器和VD1二极管。 RX/TX 模式之间的切换也可以通过向插座 XS5 施加 12...1 V 的直流电压来完成。 控制电路消耗的电流不超过1mA。 LNA和PA的开关是通过pin二极管VD5、VD6、VD11、VD12和两根电气长度为X/1的电缆W2、W4来实现的。 AB 的工作原理如下。 通电后，处于 RX 模式。 pin 二极管断电，因此来自 XW2 天线插孔的信号通过 W2 电缆馈送到 LNA 输入。 其输出经过 W1 段的放大信号被馈送到插座 XW1，然后馈送到分接电缆。 PA 实际上不消耗电流，而 LNA 消耗 25 ... 30 mA 的电流。 当收发器在TX模式下开启时，其信号经过二极管VD3、VD4整流并且晶体管VT1和VT2打开。 正电压通过DA2芯片馈送到DA3放大器的输出功率控制输入端，并通过限流电阻R4、R7、R8、R11、R12、R14馈送到VD5、VD6、VD11、VD12引脚电路二极管。 电流开始流过 pin 二极管，它们的电阻减小到几欧姆。 收发器的发射机信号通过二极管VD5进入PA DA3的输入端，同时电气长度为λ/1的电缆段W4在末端闭合，几乎被二极管的低电阻短路。二极管VD6。 该段在连接点（C5、VD5）处的电阻很大，不会对收发器信号产生显着影响。 PA 输出信号通过 VD11 二极管馈送到 XW2 天线连接器，W2 电缆部分也被 VD12 二极管短路，不会对输出信号产生明显影响。 大多数AB部件都放置在由双面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上，其草图如图2所示。 XNUMX. 第二面保留金属化，并沿周边用箔片与第一面的金属化连接。 此外，两侧通过穿过图中圆圈所示的孔的短导线互连。
该板被放置在具有导电表面的金属外壳中，必须在其周边的几个地方用螺钉固定（越多越好）。 该外壳同时充当 DA3 放大器模块的散热器。 射频连接器安装在机箱壁上。 除了所示的部件外，设备中还可以使用以下部件： DA3 放大模块 - M57714M-01、M57797MA-01、M67705M-01、M67749M-01，但它们具有不同设计的外壳，并且拓扑结构为必须更改电路板的印刷导体。 晶体管 VTI - KT315、KT312、KT3102 具有任何字母索引，VT2 - KT814A ... G、KT816A ... G、KT836A、VT3 - ATF-10136。 后者在0,4 MHz时的噪声系数为500 dB，因此其上组装的LNA具有非常高的灵敏度。 可以用KP325、2P602等类似的场效应管来代替这种场效应管，但效果会更差。 二极管 VD1、VD2 可以用任意字母索引的 KD212、KD257 替换，VD3、VD4 - 用任意字母索引的 KD419、2A120 替换。 微调电容器 - KT4-25，永久极性电容器 - 钽，用于表面贴装（CHIP），其余 - K10-17v、K10-42 或类似进口电容器，也用于表面贴装。 固定电阻 - RN1-12，尺寸 1206，调谐电阻 - Bourns 的 3303W-3 或类似电阻，您也可以使用 SPZ-19、SPZ-28。 所有线圈均缠绕在直径为 3 mm、L1、L2、L6、L9 的心轴上 - 使用 PEV-2 0,6 线，分别包含 8、1,5、1,5 和 1,5 匝。 L7、L9、L10 用PEV-2 0,4 线绕制，分别包含2,7、3,7 和2,7 匝。 扼流圈 12、L4、L6 包含 10 匝 PEV-2 0,2 电线。 电缆部分 W1 和 W2 的电气长度必须为 A/4。 它们由 50 毫米长的细电缆 PK1-22-12 制成；在安装过程中，必须将它们卷成螺旋状。 可以使用任何合适的高频连接器，但所有连接必须采用最小长度或使用同轴电缆。 低频插座可以是任何允许通过触点的电流高达 2 A 的插座。 在接收模式 (RX) 下建立 AB 启动。 向电池提供 10 ... 11 V 的电源电压，并检查 DA1 芯片上的稳压器的工作情况，其输出电压应约为 3 V。通过选择电阻器 R9，建议的漏极电流设置场效应晶体管，在本例中为 25 mA。 接下来，电容器 C10 和 C11 将 LNA 的输出电路调整至最大增益，电容器 C29 和 C30 将输入电路调整至最大增益，并在范围的中心频率处具有最小 SWR。 然后在传输模式（TX）下进行调整。 为此，将电阻器R13的引擎设置到如图所示的较低位置，并且在电源电路中包含电流表。 匹配负载和射频电压表连接到插座 XW2 以监控输出电压。 电源电压 (10 ... 12 V) 施加到 XS1 插座的触点 2 和 1。 在此模式下，180 ... 200 mA 的电流将流过 pin 二极管。 DA2 输出应具有约 3 V 的电压。使用电阻器 R13，电流消耗会增加 30 ... 50 mA - 这将是 DA3 放大模块的静态电流。 接下来，频率为 1 MHz、功率为 435 ... 2 mW 的信号从收发器或 RF 发生器馈送到输入“Tr”（连接器 XW5）。 电容器C19、C20实现最大输出功率。 输入信号功率增加至20...40 mW，并重复设置。 之后，您需要确保输入电路调谐到谐振。 为此，将铁氧体和黄铜磁芯交替引入线圈 L5，而在这两种情况下，输出功率都会降低。 如果不是这种情况，那么您将必须更改该线圈的匝数。 最后，检查VOX系统的运行情况。 为此，需要从引脚 1 XS1 关闭电源电压。 当输入功率为 20 mW 或以上的信号时，电池应自动切换到 TX 模式。 如果您计划在收发器旁边使用电池，建议通过 XS1 插座供电。 然后，从电路中（参见图 1），您可以排除细节 L1、C1、VD1 以及 LNA 元件：DA1、VT3、VD7 - VD10、C9-C11、C13、C16、C18、C21、C22、 C29、C30、L3、L4、L6、R9、R10。 电容器C7的右侧（根据图表）输出通过电气长度为X/12的电缆段连接至VD2。 AB的外观如图所示（图3）。
调整后的块具有以下参数。 电源电压为12V，输入功率为20mW时，输出功率为3,8W（消耗电流1A），输入功率为80mW时，输出功率为7,5W（电流1,4A）。 LNA 增益 - 21 dB，中心频率处的 SWR - 1,1，在 431 ... 438 MHz 范围内 - 不超过 1,5，在 429 ... 440 MHz 范围内 - 不超过 2。 传输系数降低1dB时LNA的输出电压为290mV。 -3 dB 级别的带宽为 18 ... 20 MHz，灵敏度与信噪比为 12 dB 的 FM 收发器一起为 0,08 μV。 加法器 VHF 范围 在构建VHF天线阵列时，必要的元件是功率分配器加法器，或分配器（分配器-分配器，分路器），它确保与收发器的协调，将阵列元件接收到的信号相加，或将信号功率均匀分配他们在传输过程中。 请读者注意 430 MHz VHF 频段的这种组合器功率分配器的简单设计。 所描述的设备设计用于将四个天线及其自己的馈线（每个馈线的电阻为 50 欧姆）连接到一根特性阻抗为 50 欧姆的同轴传输线。 在 VHF 范围内，此类设备通常是在四分之一波长变压器的基础上制成的。 在这种情况下，如果天线馈线并联，那么它们的总电阻（Za）将为12,5欧姆。 然后，为了将天线馈线与波阻抗 Zl = 50 Ohm 的传输线相匹配，需要应用波阻抗为 XNUMX/XNUMX 的波段 Ztr \u1d (Za Zl) 2/12,5 \u50d (1 2) 25/XNUMX \uXNUMXd XNUMX 欧姆。 通过并联两根波阻抗为50欧姆的同轴电缆，可以制成具有这种波阻抗的线路。 加法器除法器电路如图4所示。 1.它包含一个同轴插座XW1，一根分支电缆连接到该插座XW2，两根电气长度为λ/4的同轴电缆W3和W6以及四根任意长度的同轴电缆W2-W5，在其端部安装母同轴连接器XW50-XWXNUMX。 天线 - 阵列的元件通过相同长度的 XNUMX 欧姆电缆段连接到这些连接器。 尽管该设备由同轴电缆和射频连接器组成，但它具有坚固耐用的设计。 这是通过使用 PK50-2-25 电缆实现的。 使用直径为3mm的铜管作为其外导体。 内部电缆绝缘体由 PTFE 制成（缩短系数 - 1,42）。 该电缆没有外部绝缘层，可以在任何地方（整齐地）弯曲和焊接（不会过热），而不必担心绝缘层会熔化。 该装置的设计如图所示。 5. 制作时，首先需要准备两段电缆2，电气长度为λ/4（对于430 MHz范围，沿外导体的长度为122毫米）。 中心导体每侧应突出 7...10 mm。 这些段安装（通过焊接）在插槽 1 中，并沿整个长度相互焊接。 然后制备6...40mm长的电缆的四个相同部件70，其一端具有连接器3并且具有从另一端突出几毫米的中心导体。 所有六个段都彼此靠近地折叠，应用镀锡线绷带4并焊接在一起。 然后焊接中心导体。 焊接点处所有中心导体的长度必须保持最小。
要拆除电缆的外铜导体，必须用锉刀将其转动一圈，小心地弯曲、折断并从内绝缘体上拆除。 中心导体的焊点应用环氧树脂密封。 从上面来看，为了保护和屏蔽，需要焊接金属帽5。 设备中使用以下部件：XW1 同轴连接器 - SR-50-163FV、XW2-XW5 连接器 - SR-50-725FV。 这些连接器适用于使用 PK50-2-22 电缆。 但您可以使用其他允许安装 PK50-50-2 电缆的 25 欧姆连接器，而 XW1 连接器必须确保同时安装两段电缆。 可以针对 144 和 1300 MHz 的频率范围进行类似的设计。 当将 SWR 不超过 6 的负载连接到插座 XW2-XW5 时，制造的布局参数（见图 1,1）如下：在 1,12 MHz 频率下，最小 SWR 为 430，在405 ...的频率范围超过447，而在1,2 ... 368 MHz的频率范围则为-485。 作者：I. Nechaev (UA3WIA)，库尔斯克
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