Transceiver HMG 2010 "HUSAR"

[SP2JQR]

Pomijając szczegóły obliczeniowe, pragnę dodać od siebie kilka uwag odnośnie wykonania, uruchamiania i pomiarów układów diplekserów opartych o rezonansowy rozdział częstotliwości oraz rozdział w układzie mostkowym hybrydowo - filtrowym.

Układy diplekserów rezonansowych nie potrafią zrobić dobrego dopasowania w wąskim paśmie w zakresie kilku kiloherców w okolicy pasma przenoszenia filtrów kwarcowych. Aby tego dokonać dobroć użytych cewek musiałaby być zbliżona do dobroci kwarców i wynosić kilka tysięcy. Dlatego działanie diplekserów tego typu zrealizowanych na realnie możliwych do uzyskania obwodach zaczyna się dopiero od około 1 MHz do 1,5MHz. Takie układy służą do dopasowania odległych produktów mieszania, aby mieszacz nie przesterowywał się bardzo silnymi sygnałami z poza pasma odbieranego zarówno od nadajników amatorskich z innych pasm, ale przede wszystkim od nadajników radiofonicznych o mocach rzędu megawatów.
Niewielkie różnice w wartościach elementów w takim przypadku nie będą miały istotnego znaczącego wpływu na działanie tych układów. Z tego powodu układ można śmiało wykonać z wcześniej sprawdzonych sprawnych elementów. Tolerancja 10% w tym przypadku będzie zupełnie wystarczająca. Zauważmy, że realna dobroć cewek na pierścieniach zawiera się w granicach 120 - 180 co w przeliczeniu na 3 decybelową szerokość pasma daje od 50kHz do 75kHz szerokości pasma.
Nasz filtr w diplekserze musi tłumić znacznie więcej, co najmniej 20dB, z tąd rzeczywista realna szerokość pasma jego działania zaczyna się dopiero od około 1MHz.
Śmiało więc koledzy róbcie tę część układu bez sztucznych komplikacji i problemów. Po zrobieniu warto sprawdzić działanie tej części schematu za pomocą analizatorów NWT dowolnej maści.
Należy wykonać pomiar pasma przenoszenia oraz pomiar dopasowania stosując mostek odbiciowy. Badany diplekser należy obciążyć rezystorem 50 omów przy pomiarze dopasowania. Przy pomiarze pasma obciążeniem będzie sonda pomiarowa, która powinna (!!!) meć dokładnie 50 omów.

Taki rezonansowy układ dipleksera nie jest wystarczający do zapewnienia dobrego obciążenia mieszacza dla częstotliwości będących w pobliżu pasma przenoszenia filtru kwarcowego. Filtr kwarcowy ma pasmo około 3kHz i tylko dla tego wąskiego pasma ma dobre dopasowanie ( zakładam, że jest dobrze zrobiony). Już na granicy pasma przenoszenia nasępuje skok impedancji i praktycvznie całkowite odbicie produktów mieszania dla częstotliwości z poza pasma przenoszenia filtru kwarcowego, a więc w szczególnie wrażliwym miejscu dla odbiornika, a mianowicie na sąsiednim kanale odbiorczym, z tąd też klasyczne odbiorniki mają bardzo duże problemy z selekcją sygnałów sąsiedniokanałowych, pomimo stosowania dobrych filtrów kwarcowych.
Jest kilka sposobów poradzenia sobie z tymi problemami. Najprostszym jest zastosowanie szerokopasmowego wzmacniacza obciążającego mieszacz. Dobre rezultaty w prosty sposób uzyskuje się na tranzystorach typu bMOSFET i FET np. BF981, J310, 2SK125, KP903 i podobnych.
Warunkiem dobrego działania takiego wzmacniacza jest jego dobre dopasowanie w zakresie częstotliwości odbieranych oraz lustrzanych. Czyli dla naszych standardowych częstotliwości p.cz. daje to co najmniej 70 MHz - w tak szerokim zakresie musi być zapewnione prawidłowe obciążenie mieszacza.
Aby polepszyć parametry wzmacniaczy obciążających mieszacz stosuje się ostatnio równoległe łączenie wielu tranzystorów. O zaletach takich rozwiązań już pisałem w swoich postach ( w temacie o SP5W). Takie rozwiązanie zastosowano też w CDG2000. Stosuje się przy tej okazji sprzężenia zwrotne, które mają za zadanie ustawić dopasowanie tak aby znalazło się w optymalnym dla szumów zakresie. Sprzężenie też podwyższa odporność wzmacniacza na przesterowanien i intermodulację.

Ci którzy wykonali takie wzmacniacze i pomierzyli je za pomocą NWT przekonali się, że szerokopasmowe dokładne dopasowanie nie do końca jest możliwe do uzyskania, ponieważ taki wzmacniacz nie ma idealnej separacji wejścia od wyjścia.
Jeśli dopasujemy dobrze w szerokim paśmie, to w paśmie filtru będzie trochę gorzej, jeśli dopasujemy w paśmie przenoszenia filtru kwarcowego ( tak ja robiłem) to poza pasmem też było prawie dobrze ale SWR wynosił już około 1,5 do 2,0. W urządzenioach średniej klasy jest to bardzo dobry wynik i można na tym poprzestać. W CDG 2000 za wzmacniacvzem szerokopasmowym aby polepszyć te parametry zastosowano dodatkowo niewielki tłumik. Nie jest to jeszcze jednak całkowicie wystarczające w urządzeniu najwyższej klasy.
Specjaliści od profesjonalnej aparatury odbiorczej już bardzo dawno temu znaleźli lepsze rozwiązanie.
Rozwiązania takie już od kilkudziesięciu lat są stosowane w profesjonalnych centrach nadawczych UKF i TV do sumowania mocy nadajników, aby mogły pracować na wspólną antenę.
Urządzenia sumujące moc nadajników UKF noszą nazwę Radiowych Zwrotnic Mostkowych ( w skrócie RZM), a urządzenia sumujące moc wizji i moc nadajnika fonii w nadajniku telewizyjnym po prostu nazywa się diplekserem ( nie mylić z wcześniej opisanym diplekserem rezonansowym).
Działanie zwrotnic mostkowych stosowanych w radiofonii UKF i TV jest identyczne jak naszego układu z dwoma filtrami kwarcowymi. Zasadnicz różnica polega na zastosowaniu na zakresie UKF w układzie mostka typowych sprzęgaczy kierunkowych z ćwierćfalowymi liniami długimi. Na zakresach fal krótkich sprzęgacze są możliwe do zrobienia, ale miałyby zbyt duże wymiary. Z tego powodu wykonuje się specjalne hybrydyn z zastosowaniem elementów o parametrach skupionych, czyli kondensatorów, cewek i transformatorów wykonanych jako linie długie ze sprzężeniem 1:1.
Typowy ćwierćfalowy sprzęgacz kierunkowy ma cztery wrota (wejścia i wyjścia razem wzięte). Do jednego z wejść doprowadzamy sygnał. Ten sygnał jeśli obciążymy pozostałe wyjścia rezystorami 50 omów pojawi się tylko na dwóch wyjściach, a na jednym z nich nie. W realnej rzeczywistości na tym jednym wyjścu będzie tłumiony o około 30 -40dB.
Ponieważ linia sprzęgacza ma długość ćwierć fali to na jednym z wyjść przesunięcie fazy wynosi zero, a na drugim 90 stopni.
Nasz doprowadzony do wejścia sygnał, będzie miał równo podzieloną na dwa moc, czyli sygnał na każdym wyjściu będzie mniejszy od wejściowego o 3dB. May więc układ, który idealnie równo dzieli moc na dwie połowy dając jednocześnie między sygnałami wyjściowymi przesunięcie fazy 90 stopni.
Układ jest na tyle ciekawy, że każde niedopasowanie wyjść powoduje, że moc jest przenoszona na to trzecie wyjście, na którym w normalnym stanie pracy nie powinna się wydzielić żadna moc. Tak więc od strony wejścia nasze źródło sygnału jest zawsze idealnie dopasowane. Jeśli obciążenie nie jest prawidłowe to moc wydzieli się na rezystorze obciążającvym nasze niewykorzystane wyjście. Jeśli np. jedno z obciążeń dostanie całkowitego zwarcia lub przerwy, to moc dostarczana podzieli się równo po połowie, tym razem między dodatkowym rezystorem a pracującym prawidłowo wyjściem. Jeśli takiego sprzęgacza użyjemy do sterowania wzmacniacza mocy a potem do zsumowania wzmocnionej mocy to na wyjściu takiego układu pojawi się tylko ćwierć mocy wyjściowej (chyba wiadomo dlaczego w tym przypadku...)
To jeszcze jedno ciekawe zastosowanie sprzęgacza - dzięki niemu unikamy lawinowych uszkodzeń we wzmacniaczach mocy na wielu tranzystorach.
Nasz hybryd zastosowany przed filtrami kwarcowymi ma identyczne działanie. Zasadnicza różnica to symetryczne przesunięcie fazy z różnicą +45 stopni i -45 stopni. Różnica przesunięcia fazy między wyjściami jest jednak dokładnie ta sama i wynosi również 90 stopni.

Moc z mieszacza jest podana na wejście. Na filtrach kwarcowych dostajemy dwa sygnały przesunięte w fazie względem siebie o 90 stopni, a moc odbita jeśli się pojawia to wydziela się na rezystorze 50 omów. W ten sposób źródło sygnału widzi zawsze idealne obciążenie i problem niedopasowania mieszacza poza pasmem przenoszenia filtru kwarcowego został w chytry sposób rozwiązany
Tyle na teraz, cdn.